大工程观理念下自动化专业课程改革

陈鹏飞?程艳

摘要：课程作为直接作用于人的教学媒介，是人才培养的核心要素之一。改革原有课程体系，理清工程科学与工程技术、社会—人—技术—生态环境的关系，构建符合现代工程人才培养的课程体系对于工程技术人才培养、增强国家科技竞争力、推动社会经济发展具有重要意义。根据高等工程教育改革趋势，针对我国高等工程教育存在的主要问题，提出以“大工程观”指导理念，以专业知识为基础与其他相关学科交叉渗透，理论与实践结合，课程内训练与综合实践结合，构建符合时代要求的课程体系。

关键词：高等工程教育；大工程观；学科交叉

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0142-02

20世纪末，特别是进入21世纪以来，工程教育在创造性地解决人口、资源、环境所产生的问题及次生问题方面发挥着越来越重要的作用。科技的迅速发展、经济全球化和市场竞争的日益激烈都需要工程教育的不断改革，以适应当今形式的发展。“大工程观”正是在这一背景下由原麻省理工学院院长莫尔提出，所谓“大工程观”并不是指工程规模本身大小而言，而是指在解决工程问题时突破原有狭窄的工程技术观念，综合运用多方面、多学科知识解决工程实际问题。

大工程观在不断的改革实践中形成了“回归工程”的教育理念，并且在此基础上麻省理工学院和瑞士的三所大学合作开发除了CDIO的工程教育模式。在我国，汕头大学、清华大学等一批高校相关专业参与到CDIO的改革中来，并且在改革中结合自己学校实际情况建立了一批具有特色的课程体系。党的十八大报告指出要坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，加快转变经济增长方式，由工业经济想知识经济转变。我国基于工程教育发展现状和社会需求，2007年提出“卓越工程师计划”，并于2010年正式启动。我国的“卓越工程师计划”首批参与高校达61所。

一、目前我国高等工程教育存在的主要问题研究

我国支撑着世界上规模最大的工程教育，但我国所培养合格的工程人才偏少，人才培养质量远未能达到企业要求，在上岗之前企业还需要对其所招聘的人才进行重新培训。国际权威机构瑞士洛桑国际管理学院历年发布的《国际竞争力报告》的数据显示， 我们国家目前劳动力结构中“合格的工程师”人才非常不理想[1]。

目前我国工程教育发展面临诸多的问题，其中有两个突出问题：工程科学化、狭义技术化。如何改革这些问题，已经成为是否能够促进我国工程教育健康发展，为企业输送合格人才，继续推进我国经济发展的关键。

1.工程科学化

我国从建国之后仿照苏联模式走专业技术型道路，培养以掌握理论+技术实践，解决工程问题能力的工程技术型人才；改革开放之后，借鉴美国模式培养理论+发展新技术，发表科研成果的工程科学人才。注重新技术的发展而非技术的掌握运用。潘云鹤院士在2009年国际工程教育大会上表示目前我国工程教育存在三大弊端，其中之一就是：实践教育和工程设计环节缺失；教育重论文、轻设计、缺实践；工科教师队伍的非工化趋向严重[2]。现在的工程教育多数处于重理论轻实践，重视论文数量和新技术的研发多于实际技能的培训。冯·卡门教授有句名言：“科学家研究已有的世界，工程师创造未来的世界。”科学和工程处于理论和实践两个不同的层次，完成两个不同的任务。工科教师的来源单一化，主要是各大高校和科研院所的博士生，主要接受的是学科系统化的课程。

2.狭义技术化

当代工程发展呈现多学科综合交叉渗透的趋势，工程实际问题已不再是仅依靠技术就可以解决，需综合社会、经济、生态、人文等多方面。我国现有的工程教育模式是在技术层面和专业的基础上发展起来的，已经不再适应当今的工程发展趋势。我国目前的工程教育局限在技术层面，工科毕业生不具备多学科交叉的知识和综合解决实际问题的能力，大部分工科毕业生不懂得经济、管理、成本預算、独立运行大项目的能力，缺乏人文修养。

二、关于问题解决的几点建议

1.重视工程实践，强化教师工程背景

现有的工程教育模式并不能为学生提供充足的工程训练，工科毕业生缺乏综合运用知识解决实际工程问题和驾驭复杂工程设计的能力。因此必须增加工程实践的训练课时，作为培养未来工程师的教育，我们除了增加校内实践课时，还需加强与企业之间的联动，进行产学合作以加深学生对于技术的理解能力和提高实际动手能力。对于学生在学期间的最后一关——毕业论文，需从实际工程案例着手而非从纸上来，在纸上画，嘴上说，真刀实枪的检验学生的能力。

作为培养未来工程师的核心——教师，是保证教育质量的根本和核心所在。不论作为什么类型或处于什么层次的高校，在本科阶段应都是培养工程师而不是科学家，就此而言，“双师型”教师是所有开设工科专业院校应有的王牌。“双师型”教师来源应多源化，多条腿走路，除了培养本校原有师资取得相应行业认证的资格证书之外，还应到相关企业进行培训以获得一线生产经验；还有要引进业界的经营和管理者作为专职教师和兼职教师，对于来自企业的人士，应给予相应的平台，充分发挥其作用。

2.打破学科壁垒，实现学科交叉

作为培养未来工程师的高等工程教育，所学应为学生以后就业及职业发展服务。我国高校毕业生的就业已由原先的国家统分到目前的自主择业，但目前我国工科专业学生知识面仍过于狭窄，人文社科基础薄弱，所拥有的人文社科类知识来源于有限的选修课，基本处于工程知识与人文社科知识绝缘的状态。因此必须在强化专业的同时，构建符合现代社会要求，学科交叉的课程体系。

以自动化专业为例，自动化专业主要研究的是自动控制的基本原理和方法、自动化单元技术、集成技术及其在各类控制系统中的应用。按照人的全面发展理论来看，作为现代教育的共同追求，高等工程教育不是也不应是仅培养技术工人。高等工程教育的培养目标应是在自动化行业生产一线从事产品设计制造、 技术运用与改造、 运行管理和经营销售的高级应用型工程技术人才[3]。课程作为教学的媒介，对于学生能力的培养和发展具有重要的作用。新课程体系的构建必须符合人才培养目标和现代企业需求，充实现有内容。根据前人已有研究，笔者认为自动化专业课程体系构建可分为四个模块：基础模块、专业模块、实践模块、综合模块（如图1所示）。

（1）基础模块。基础模块主要由外语、自然科学、数学、计算机、人文社科等组成。美国在1958年《国防教育法》中就明确了数学、外语、自然科学的重要性。随着世界经济一体化进程的加快，再也不是“学好数理化，走遍天下都不怕”的时代了，参与世界经济就必须掌握好一门外语，具有阅读、翻译外语书籍和技术资料的能力， 与他人进行简单对话的能力。对于工科专业而言，自然科学主要是物理，物理与数学作为知识基础，在掌握相关内容的基础上培养学生的抽象思维能力、逻辑推理与数学建模能力。计算机主要应学会使用相关软件的操作应用，并掌握一门高级编程语言。人文社科主要是使学生突破狭隘的技术观念，掌握其他交叉学科的内容。

表1 基础模块结构

基础模块 外语 大学英语

数学 高等数学、线性代数、概率统计、复变函数

自然科学 大学物理

计算机 计算机基础、C语言程序设计

人文社科 思想道德修养与法律基础、马克思主义基本原理、中国近代史纲要 、毛泽东思想、邓小平理论与“三个代表”重要思想概论、环境保护技术、企业经济基础、企业规划、生产计划及控制、项目管理、报告技术、企业管理學

（2）专业模块。专业模块作为所有本专业学生所必须掌握的内容，在学生以后职业生涯发展中具有重要地位。按照相关技术的发展顺序，从基础到专业，要培养学生学科交叉的视野还需设定一部分专业选修课程，发散其思维，丰富看待问题的角度和解决方法。因此，专业模块分为三个部分：专业基础课、专业课、专业选修课。

表2 专业模块结构

专业模块 专业基础课 工程制图、电路、模拟电子技术基础、数字电子技术基础

专业课 自动控制原理、信号与系统、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、电机拖动基础 、电力电子技术 、电气控制及PLC技术、传感器与自动检测技术 、自动化专业英语、软件技术基础、运动控制系统 、MATLAB应用技术

专业选修课 专业限选

专业选修

（3）实践模块。实践是主观见之于客观的过程，也即是将理论加以运用，使之物化符合人们的主观目的。因此在实践模块就是将在专业模块所掌握的理论知识运用的现实中去。整个实践模块应包括以下几个部分：课程实验、课程设计、金工实习、认识实习、电工培训等。将实验、实习、设计和培训贯穿于整个教学过程中，培养学生的团队合作和沟通表达能力，学科知识的交叉和综合运用能力。

（4）综合模块。综合模块不同于以上实践模块，主要是毕业设计，不是单独运用某一门学科，而是综合大学四年所有与本专业相关课程的理论与技术，解决实际问题。通过毕业设计这一环节，使学生对某一课题作专门深入系统的研究，巩固、扩大、加深已有知识，培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。

三、结束语

教育理念是引领大学人才培养的价值准则，是教育的必然规律与应然理想的完美结合，对教育现实具有强大的规范和引领作用[4]。大工程观作为人们对于以往由以专业为基础发展而来的工程教育模式的突破，是对传统工程观的继承和超越，是发展当代工程教育的指南。大工程观反映了当代利益相关者对于工程教育的期望和科技、社会、经济、生态、人文几者之间交叉融合的趋势。作为培养工程人才的绝大多数院校，以上所提及的两个问题都或多或少的存在，改善工科教师队伍结构，改革现有工程教育，构建符合人才培养和发展的教育生态圈，对于工程教育和工程人才培养具有重要意义。对于整个工程教育的发展而言，大工程观只能作为作为一种指南，在整个人才培养的体系中无法做到面面俱到；只能通过课程体系的研究与调整，丰富其教学内容，完善其课程体系，将工程理念以一贯之，把工程所涉及的各种知识、方法、观念和能力系统地整合在一起，打破学科壁垒，与多学科进行融合，使学生具有整体的知识体系，并为其提供充分的实践机会[5]。

参考文献：

[1]陈劲，朱凌.面向创新型国家，推动中国工程教育改革[J].高等工程教育研究，2006（3）：4-7，29.

[2]齐芳.我国工程教育存在三大弊端[N].光明日报，2009-10-25.

[3]刘迎春，等.应用型本科机械设计制造及其自动化专业人才培养课程体系的研究[J].湖南工程学院学报，2006，（3）：59-62.

[4]别敦荣，张征.世界一流大学教育理念的特点与启示[J].高等工程教育研究，2010，（6）：56-61.

[5]孙立民.关于大工程观下高等工程教育改革思路的思考[J].教改创新，2010，（33）：18-19.

（责任编辑：刘丽娜）