基于“主题+案例”式的“卓越计划”教材编写

韩东太 郭楚文 邵卫

摘 要： 针对传统教材编写时重理论轻实践、缺少与工程人才培养相适应的编写思路等问题，本文以《能源与动力工程测试技术》教材编写实践为例，探讨提出建立基于“主题+案例”式的“卓越工程师教育培养计划”教材编写新模式，将教材内容划分为若干知识点，每个知识点概括出一个主题，每个知识点设置一个案例模块为主题服务，每个知识点按照“做什么—为什么—怎么做—看我做—你来做”的思路组织内容，与基于问题的项目主题式课堂教学活动相适应，突出实践性、创新性、综合性、探究性四个特点。

关键词： “卓越工程师教育培养计划” 教材 主题 案例

“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）强调以学生工程实践能力和创新能力培养为核心，行业企业深度参与制定行业培养标准；强调在培养过程中为学生为工程实践提供场所、为科研训练创造条件，以培养出具有工程能力和创新能力的工程人才为目标[1]。这使得人才培养理念、课程设置、教学手段、培养模式等都需要重新建构，教材建设是“卓越计划”顺利实施的重要保障，也是教学改革的重要环节之一。

一、传统专业教材不适应“卓越计划”人才培养目标和培养要求

传统教材重视概念表述的严谨与准确，注重数学表达式和数学运算的完整，重视分析、推理过程，强调培养学生扎实的理论功底，相比之下实践能力的培养明显不足，不能适应“卓越计划”实践能力的培养目标和工程人才的培养要求。

1.重理论、轻实践，缺少与工程人才培养相适应的编写思路，缺乏运用理论知识解决实际工程问题的典型案例。传统教材多采用与以教师为主导的课堂教学活动相对应的“概念解析—原理揭示—证明推导—例题—结论”的思路设计章节内容，而不是以学生为主体建构，搭建与实践创新人才培养相适应的基于“提出问题—分析问题—解决问题”的启发、参与、讨论式的内容架构；传统教材中应用理论知识解决实际工程问题的典型实例较少，而且案例陈旧，与当下先进的科学技术脱节，教材配套的习题脱离生产实践，名词解释、简答题、证明题等理论问题居多，工程设计等生产实践问题偏少[2]。

2.缺乏多学科交叉知识。传统教材在编写时往往会把教材名称的概念内涵先界定好，知识体系涵盖范围仅以某个学科为背景，针对某个专业作为专门教材使用，然后以此编制大纲目录[2]，缺少学科交叉知识内容。然而当下各类科学技术的发展趋势都是在相向而行、交叉耦合的。比如国家近期力推的综合智慧能源——“智慧能源”（能源互联网）+“综合能源”（多能互补）就是计算机、通信、能源动力等学科交叉融合的成果。学科交叉不仅是科技发展的必然趋势，而且是培养复合型工程人才的必由之路，以能源动力工程专业的课程体系为例，就涉及热学、力学、机械、控制及计算机等多个学科。

3.教材内容不接地气，行业企业参与深度不够。一本好的教材不仅要做到表述严谨、思路清晰、计算方法正确，还要做到叙述深入浅出、化繁为简，使学生乐学易学。传统的教材较多由校内的教师编写，缺少来自行业企业生产一线的专家。教师对概念、基本原理知识理解透彻、把握准确，但由于缺少工程实践经验，教材中的案例多是“编”故事、“旧”故事，可信度不高，缺少说服力，缺乏时代特征，不接地气。如果将行业企业的一线专家纳入编写队伍，和校内作者一起既有分工又有协同，就一定能讲好“专业故事”，使抽象枯燥的理论知识变得生动有趣。

二、基于“主题+案例”的“卓越计划”教材编写模式

按照“主题+案例”模式搭建教材主体结构，其目的是对标“通用标准、行业标准及高校的专业培养标准”，把知识能力要求落实到具体教材中[3]，让读者既可以掌握“主题”相关理论基础知识，又可以通过“案例”熟悉生产實践相关工程知识，其特点是按照学科知识体系和行业标准、相关规范将教材内容划分为若干知识点，每个知识点概括出一个主题，每个知识点设置一个案例模块，包含若干个小案例，为主题服务；教材最后一章为一个大的案例模块，包含若干个综合案例，为全书的主题服务。以能源与动力工程“卓越计划”专业《能源与动力工程测试技术》教材编写为例，教材将温度、压力、流量等能源动力工程领域主要热工参数作为各个知识点的主题，将生产过程中具体的测量实践作为案例，所有案例都针对各自的主题，为各自的主题服务，如图1所示。

教材中每个知识点按照“做什么—为什么—怎么做—看我做—你来做”的思路组织教材内容，与基于问题的项目主题式课堂教学活动五个阶段[4]一一对应，即“教师指导的问题情境创设—小组讨论式自主学习—教师引导的理论提升—教师激励的能力培养和反馈评价”，如图2所示，基于问题的项目主题式课堂教学活动精髓是学生在教师指导下自主学习、主动探究，把被动接受学习的过程变成主动发现知识、培养创新意识和创新能力的过程。

三、基于“主题+案例”的“卓越计划”教材应凸显四个特点

“卓越计划”教材内容应与实践相结合，符合工程实践人才培养认知规律，以现场实例引入教学内容，以解决工程实际问题为目标，而不仅仅是理论知识的简单堆砌。教材内容的编写应该遵循教育教学规律、符合学生认知习惯、满足工程人才培养要求，让学生准确地把握本教材的教学目的，明晰通过本课程学习可以学到哪些知识，对应的知识点可以解决工程现场的哪些具体问题。教材的编写应理清思路，突出重、难点，使学生在学习过程中逐步培养结合工程实际、从社会需求的角度思考、解决问题的能力。教材应凸显四个特点：

1.实践性。“卓越计划”教材内容应大幅增加实践知识内容比例，突出实践特色。教材中每章都应有一些典型的案例，这些案例应与本章的理论知识紧密联系、与未来从事的生产领域遇到的实际问题相结合，案例本身应包含事件的本身及背景、处理方案、蕴含的工程理论、工程开发、设计方法等实践知识内容[3]。仍以“卓越”采矿工程师教材——《能源与动力工程测试技术》为例，在温度测量一章列举的锅炉炉膛测温误差分析案例当中，分析误差产生的原因涉及热辐射、对流散热、传感器等基础理论知识；提出处理方案可以选择屏蔽罩、冷端补偿、信号屏蔽等，涉及工程理论、工程开发、设计知识；设计安装涉及一些工程经验知识。

2.创新性。教材要有时代特征，创新特色重点体现在“内容出新”、“设计出新”。“内容出新”是要与时俱进，补充新产品、新工艺、新技术、新材料等“四新”内容，能够代表本领域最新的工程理论、技术，能够反映工程领域最新的科研和应用成果，与所处行业领域发展前沿“无缝对接”，既可以将拓展内容穿插在正文里边，又可以单独设置章节，专门论述。另外，要“设计出新”。编写思路、内容设计应符合工程型人才培养的知识建构特点。首先要提出问题，从生产实践中发现问题，进而引出需要掌握哪些知识，明确每章的要点、重点；其次是分析问题，运用专业理论知识、数学公式揭示问题的本质；再回到实践中，结合工程实践思考可以解决哪些实际问题，提出科学的解决方案。

3.综合性。教材的设计在充分保持本学科的逻辑和结构体系的基础上，还应考虑到与其他学科的衔接、促进和渗透，进一步开阔学生的工程视野，发展工程实践思维能力，激发学生的学习兴趣。

4.探究性。通过创设工程实践问题，创设问题情境，引导学生做出猜想和预判，通过分析、实验、模拟、小组讨论等活动对问题给出初步的解释及可能出现的结果，进而设计出相应的解决方案。针对方案实施过程中出现的问题，按照“发现问题—分析问题—解决问题—验证结果”的学习思路，使学生在学习过程中亲身经历工程科学研究的过程，体验、感受其中的工程思想和解决方法，在学习过程中收获的不仅仅是知识的积累，更重要的是科学素养的培养和提升。

四、基于“主题+案例”的“卓越计划”专业教材编写实践

2014年，作为能源与动力工程“卓越计划”专业主干课程《动力工程测试技术及仪器》配套教材，《能源与动力工程测试技术》获得中国矿业大学“卓越采矿工程师计划”系列教材立项资助。教材在编写时采用“主题+案例”式的知识架构，注重行业背景、企业深度参与、真实事件讨论、问题探究、学科前沿知识、课后习题差异化等，与同类教材相比，其特色主要体现在以下几点：

1.“主题+案例”内容结构。以能源动力工程领域主要热工参数为主题，作为每章的标题，每章列举若干围绕主题的若干真实案例，最后一章为生产实践案例，将理论知识应用于工程实践，引导读者结合工程实际和社会需求去思考、探讨书本内容。

2.企业深度参与。编写组成员组成既有校内教师，又有校外的工程技术人员，人员组成各占50%，校内教师负责编写概念、原理、公式等理论部分，企业人员负责提供实践案例内容。

3.多角度问题情境设置。不仅在课后设计思考题，在每章的正文内容当中也插入若干思考题，帮助读者启发式、研讨式学习。

4.设置“四新”知识。每章的最后一节专门介绍一种与本章相关的先进仪器或者国内外相关研究最新进展和学科交叉内容。

5.课后习题层次化设计。习题分A、B、C、D四大类[5]，其中A类题为基本训练，通过大量的热工基础知识，让学生快速掌握基本概念和基本规律；B类题为理论分析题，通过大量具体的工程实例的具体分析，让学生的科学思维能力和自我评价能力得到较快提升；C类题为综合性应用题，用于提高学生综合素质；D类为生产实践，学生通过企业实践，提交一份完整的实验报告。

教材在内容设置上以工程测量基本知识为基础，系统阐述了热工参数的测量原理、测量方法、常用检测仪表的结构和使用方法、热工测量系统的设计与维护，以及能源与动力工程测量技术前沿知识。全书共分8章，第1章测量的基本概念、仪表的主要性能指标、测量方法和误差分析的基础知识，第2、3、4章介绍温度、压力、流量等参数的测量，第5、6章水位测量和气体成分分析，第7章其他参数测量，第8章生产实践案例，教材内容体系如下表所示：

《能源与动力工程测试技术》作为中国矿业大学“卓越计划”专业课程《动力工程测试技术及仪器》配套教材已于2016年6月由中国矿业大学出版社出版发行，作为能源与动力工程卓越计划专业《动力工程测试技术及仪器》的配套教材，已在中国矿业大学、徐海学院、银川学院连续使用两届。从教材使用的反馈情况来看，普遍得到师生认可，但也提出“校外企业编写人员虽然经验丰富，但语言文字的表述能力需要提高”、“全书以火电厂为背景安排内容，针对性强，但存在适用面过窄”等问题和建议，今后在教材的修订中需要进一步改进。

五、结语

2015年4月，“2015年度中国机械工业教育协会能源与动力工程学科教学研讨会”在中国矿业大学举行，来自清华大学、西安交通大学等69所高校200多名代表与会。作者在会上以“基于卓越工程师教育培養计划的教材建设”为主题做了专门汇报，并用调查问卷的形式征集了46位同行专家的意见，专家对教材的编写思路普遍予以肯定，认为是一次大胆的尝试和创新。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].2011.

[2]张贵珍，刘宪斌，王运花.适应卓越工程师培养的工科教材建设研究[J].中国轻工教育，2012（5）：75-77.

[3]李辉.基于卓越工程师教育培养计划的教材建设[J].中国高等教育，2012（19）：50-52.

[4]尹立杰，方法林，张宁.基于问题的项目主题式教学模式研究——以旅游类课程为例[J].江苏经贸职业技术学院学报，2014（2）：89-92.

[5]刘珍，嵇春艳，李良碧.基于“卓越工程师教育培养方案”的教材改革研究[J].中国电力教育，2013，226（7）：129-130.

基金项目：中国矿业大学教育教学改革与建设课题：“动力工程测试技术及仪器”示范课程建设（2015FS06），中国矿业大学“动力工程测试技术及仪器”精品课程；中国矿业大学研究生教育教学改革研究与实践项目（YJSJG_ 2017_009）：面向“产、学、研、用”的专业学位研究生培养模式探索与实践。