基于項目驅動的工程教育本科教學實踐研究

楊廣華，牛萍娟，李玉蘭，付賢松

(1.天津工業(yè)大學 電氣工程與自動化學院，天津300387;2.軍事交通學院 軍事物流系，天津 300161)

基于項目驅動的工程教育本科教學實踐研究

楊廣華1，牛萍娟1，李玉蘭2，付賢松1

(1.天津工業(yè)大學 電氣工程與自動化學院，天津300387;2.軍事交通學院 軍事物流系，天津 300161)

針對當前我國工業(yè)的深入發(fā)展，大學對于人才的培養(yǎng)應從國內外企業(yè)對工程師的需求出發(fā)，應能促進企業(yè)技術升級及轉型，增強企業(yè)的技術革新和產(chǎn)品創(chuàng)新能力。以國際一流制造業(yè)對工程師的標準為導向、工程教育認證為目標，從技術能力、溝通協(xié)調能力、文檔編寫能力、個人職業(yè)素養(yǎng)方面進行全方面的培養(yǎng)及考核。立足于天津工業(yè)大學的實際情況，根據(jù)學生的不同基礎及特點，以國家、省部級等縱向項目培養(yǎng)學生的理論縱深及分析能力；以企業(yè)及公司等橫向項目來培養(yǎng)學生的成本分析、嚴謹嚴格、產(chǎn)品創(chuàng)新能力；以各類競賽項目來培養(yǎng)學生的專業(yè)應用能力；以學校及學院級的導向性項目來培養(yǎng)學生的參與性和專業(yè)熱情，從而構建出目前本科學生的工程教育實踐發(fā)展之路。

大學本科；工程教育；教學實踐；項目驅動

1 工科教育發(fā)展現(xiàn)狀

在改革開放進入30年之后，我國經(jīng)濟得到了迅猛的發(fā)展，企業(yè)的發(fā)展正在從粗放型向高精尖轉變，人力成本也不斷增加，這需要在產(chǎn)品的設計、質量、管理及成本方面實現(xiàn)新的突破。因此，工業(yè)、農(nóng)業(yè)及金融等各個行業(yè)對技術和知識的要求越來越高，對人才的需求也更為苛刻。

由于生活水平的提高，以及我國獨生子女家庭的不斷增加，獨生子女在大學中所占比重已呈絕對優(yōu)勢，其特點是以自我為中心，樂于表達自我，接受知識快，但有些同學也會出現(xiàn)協(xié)作性差，頑強和堅韌作風弱，實際動手能力低下等問題。此外，部分高校的教學設計盡管已經(jīng)添加了實訓教育內容，但課程內容的設計、教師能力的培養(yǎng)以及實訓環(huán)境的建設均沒有達標。這種情況導致企業(yè)在招聘及用人時一直在感嘆學生素質有待提高，只愿意接收有工作經(jīng)驗的人員，對剛畢業(yè)的學生不太歡迎。

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，隨之而來的是人才的全球化競爭，如何把經(jīng)過了大學基礎課程培養(yǎng)的學生更進一步地提高創(chuàng)新能力、動手實踐能力，使他們成為具備一定專業(yè)級別的知識、能力和素質協(xié)調發(fā)展的創(chuàng)新型畢業(yè)生，并在現(xiàn)代工程制造環(huán)境下具有協(xié)作精神、交流溝通能力，以及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，是我國高等教育的改革目標所在。

以教師的科研項目、國內外企業(yè)及教學競賽項目、以及學生協(xié)會為主體開展的與專業(yè)相關的創(chuàng)新型創(chuàng)新項目為驅動，以小組或團體為形式，并配以“課題提出_調研_立項_分工_設計_合理性分析_采購_制備_測試分析_改進_結題”的工程教育為主線，是天津工業(yè)大學光源與照明專業(yè)教學改革方面目前正在進行的主要探索，并在實施過程中得到了同學們的認可。

2 國內外各級工程教育概況

制造業(yè)企業(yè)所需的人才主要是具備工程訓練及教育的現(xiàn)代中高級工程師。在國際上大學本科工程教育主要是CDIO(構思、設計、實現(xiàn)和運作)為主旨進行推廣，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學和瑞典皇家技術學院4所工程大學發(fā)起，全球有多所大學參與，合作開發(fā)的一個國際工程教育合作項目，即構想、設計、實施、操作，培養(yǎng)學生在現(xiàn)代生產(chǎn)制造及工程領域中應具有的生存和學習能力，以項目實現(xiàn)作為工程實踐教育的組織原則，培養(yǎng)學生協(xié)作精神、交流溝通能力，以及多學科、大系統(tǒng)的整體管理及掌控組織意識。此外，能夠將教師與學生的關系從教師單向的知識傳授擴展至師生基于問題解決的互動學習，將學生以繼承知識為主的學習引導至對未知事物主動探索的學習，從而使學生從“要我學”變?yōu)椤拔乙獙W”的教育改革方向。國內在2000年左右以汕頭大學為代表開始發(fā)展CDIO工程教育，并有多所大學參加[1_5]。

目前，在我國主要是開展以“卓越工程師”教育為發(fā)展方向的工程教育，其內容是創(chuàng)立高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)機制。高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才機制的內涵是共同制訂培養(yǎng)目標、共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養(yǎng)過程、共同評價培養(yǎng)質量。本科及以上層次學生要有一年左右的時間在企業(yè)學習，學習企業(yè)的先進技術和先進企業(yè)文化，深入開展工程實踐活動，參與企業(yè)技術創(chuàng)新和工程開發(fā)，培養(yǎng)學生的職業(yè)精神和職業(yè)道德。在此基礎上組織教師、專家、工程技術人員等從考核機制、教學實踐機制、管理機制等多方面進行全方位的管理和組織[6]。

3 基于項目驅動的工程教學思路［6_8］

國際CDIO工程教育及國內開展的卓越工程師教育均有著獨特的優(yōu)點，但在實施過程中也存在一些問題：(1)對于學生的素質要求高。學生具有學習的主動性，前沿探索精神，對學業(yè)知識已有深入的掌握，并且對于周邊知識有著豐富的理解。此外，動手能力較強，實踐經(jīng)驗豐富。(2)對于教師的專業(yè)素質要求高。參與工程教育的教師必須具備良好的專業(yè)素養(yǎng)，從而可以指導學生參加各種項目及產(chǎn)品的設計及制備。此外，還需要有著遠比專業(yè)知識多的工科知識，包括原材料種類及名稱、生產(chǎn)及采購、成本核算、市場需求分析、外觀設計、產(chǎn)品標準要求、管理協(xié)調能力等。(3)需要有著完善的實驗及制備環(huán)境。由于產(chǎn)品設計、調研、制備組裝、測試分析等需要較多的設備及工具，而只有具有完備或完好的工具才能實現(xiàn)項目的良好完成，這不僅是產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，而且是面向市場達到國際及國家產(chǎn)品標準的必要條件。(4)需要較高的費用支撐。工程教育中需要進行多種多系列的產(chǎn)品設計和生產(chǎn)，但其數(shù)量及品質只是實驗室級的，有許多未見得能進入市場銷售，且一些零部件也不能重復利用，這就需要對原材料有較多的成本要求。(5)需要企業(yè)的全程參與。如我國卓越工程師的定位在于工程教育與實際生產(chǎn)相聯(lián)系，因此需要企業(yè)把現(xiàn)有生產(chǎn)的產(chǎn)品之一拿出來與學校交流和參與，之后投放市場，形成市場可銷售的產(chǎn)品。這其實需要大量的數(shù)據(jù)情報以及生產(chǎn)管理等要求，這種工程教育需要企業(yè)一線工程師、銷售人員的積極參與。

就我國目前的制造型企業(yè)的情況來說，以合資、獨資、民企為主，且多為中小型制造型企業(yè)，規(guī)模達到10億元以上的企業(yè)較少，具備產(chǎn)品設計能力的更為稀缺。由于主要的生產(chǎn)是產(chǎn)品組裝，或者為初級制造品，而且企業(yè)人員多為制造員工，一線工程師較少，生產(chǎn)工藝等通常也是從其他工廠或公司轉接過來。這些中小型企業(yè)很難做到真正長期的與學校開展人才培養(yǎng)合作，尤其是工程教育培養(yǎng)，更多的是從市場上招聘有經(jīng)驗的人員。一方面國內真正具有產(chǎn)品設計、制造能力的大型企業(yè)相對較少，另一方面更多的企業(yè)更愿意與985及211院校開展合作。因此，對于一般工科高等院校，實現(xiàn)較為完善的校企合作的工程教育是比較困難的。

對于一般院校來說，由于所收學費較低，沒有足夠的財力支撐工程教育;學校所在地愿意且有能力合作進行工程教育的企業(yè)較少;教師多為剛畢業(yè)的博士及碩士，其企業(yè)工作經(jīng)歷極少或沒有;一個專業(yè)中學生的數(shù)量通常為50～100名;實驗室以及設備較少，如何實現(xiàn)工程教育，是令人非常困惑的。

4 開展工程教育的主要措施

根據(jù)學校、專業(yè)以及行業(yè)情況來因地制宜、實事求是地實現(xiàn)工程教育是一般院校培養(yǎng)企業(yè)需要、社會需求型人才的必由之路。以我校光源與照明專業(yè)為例，這一專業(yè)是新興產(chǎn)業(yè)，企業(yè)均為中小型企業(yè)，且以民營為主。有經(jīng)驗的教師很少，民企中具有豐富經(jīng)驗的工程師或者很少，或者工作非常多，壓力大，沒有時間參與到校企的工程教育中來。在開展工程教育的過程中，我們主要采取了以下措施以克服上述困難：

4.1 以政府縱向項目來驅動工程教育

以教師的國家、省部級科研項目為紐帶，積極組織研究生以及本科生參與，以教師_研究生_本科生三級指導機制為主線，在項目完成過程中增強教師的指導，學生之間的交流，以及學生與工廠及社會之間的交流，從而加深學生對于科研及工程實施過程的掌握。由于為縱向項目，理論性以及基礎性較強，要求有較高的理論基礎，參與的學生需要有較好的專業(yè)知識底蘊，而且對枯燥的實驗等能夠持之以恒。

4.2 以企業(yè)橫向項目來驅動工程教育

以中小型企業(yè)與教師或學校之間的橫向項目為紐帶，積極組織研究生及本科生的參與。這一過程與縱向項目類似，但由于企業(yè)的橫向項目要求高、時間短、面向市場、理論性較低而實踐性極強，并且對于成本要求苛刻，所以對于學生的要求是能夠吃苦，具有良好的合作精神，對于市場及原材料的把握較好，交流及溝通能力強，有一定的專業(yè)知識底蘊，有較強的動手實踐能力，對于行業(yè)及產(chǎn)品的標準有初步的了解。

4.3 以專業(yè)競賽項目來驅動工程教育［9］

當前在各個專業(yè)都有一些競賽項目，包括國家級、省部級，協(xié)會、企業(yè)級，以及學校所組織開展的一些競賽，如電子設計大賽、單片機大賽、機器人大賽等諸多賽事。把這些賽事引入到學校的工程教育中來，組織本科學生以小組協(xié)作、教師指導形式參與。以工程教育為主題，鼓勵學生以獲獎為目標，從而推動工程教育的開展。其中更重要的是要把工程教育的內容及實踐作為主題，這是以競賽來驅動工程教育的目標，可鼓勵學生獲獎，但更多的是激勵學生參與，否則如果不能獲獎，就會挫傷學生的積極性。

4.4 以學生中心或協(xié)會形式構建創(chuàng)新項目來驅動工程教育

由于當前各個專業(yè)學生人數(shù)較多，能夠參與到教師、企業(yè)以及競賽項目中的學生相對較為優(yōu)秀、基礎較好，但數(shù)量畢竟有限，而這些學生到企業(yè)中進行實習學習的話也很難有足夠的企業(yè)進行接收。組建專業(yè)學習性質的學生協(xié)會，以教師所提供的項目、企業(yè)的一般項目和當前科技新方向的項目為基礎進行延伸，并結合專業(yè)知識，形成新的分層次項目群或項目庫，組織專業(yè)學生組織團隊參與，包括調研、立項、實施及結項，以成果及報告形式完成工作。能力稍差或基礎弱的學生主要參與初級項目，以學習鍛煉為主;中級項目以增強技能及知識儲備為目標;高級項目則以各種競賽以及產(chǎn)品研制為目標。這些項目更為靈活，著重考慮了學生的基礎和實際情況。而且對于工程教育的訓練能夠實現(xiàn)科學組織，完善內容，加強過程控制。

4.5 以教學要求來驅動工程教育

由于目前網(wǎng)絡信息龐雜以及社會不良習慣的影響，一部分同學過于沉迷于游戲或其他活動之中，對于學習的重視程度稍差，如何把這些學生引導到主要的學習中來，是需要一定強制性的。以教學要求來引導，配合學分制，能夠在一定程度上促進工程教育廣泛性的擴展，加強學生對于這一教育內容的重視程度也是必不可少的。

1)針對教師企業(yè)工作經(jīng)驗少、產(chǎn)品設計及開發(fā)能力差、檢驗工藝不熟悉等特點，也要全方位地進行教師的工程教育。參與工程教育對教師來說是與學生共同成長、共同進步，是提升自我的重要途徑。對于教師的工程教育培養(yǎng)，主要有以下幾點措施：(1)進入企業(yè)進行半脫產(chǎn)學習;(2)以產(chǎn)品設計及開發(fā)或科研項目為主題系統(tǒng)掌握工程教育; (3)以指導教師形式指導學生，形成團隊小組，教師也全身心的投入;(4)教師對所開發(fā)或設計的產(chǎn)品做全方位了解，形成積累，完善一種或一系列的產(chǎn)品設計、開發(fā)、制備、檢驗的工藝及能力。

2)對學生素質培養(yǎng)來說，需要完成的工程教育目標的最低要求是：

(1)獨立工作能力。使每一名學生能夠具有獨立完成一項工作的能力，不需其他人的協(xié)助，這是對于工程師的基本要求，為負責未來的單獨產(chǎn)品開發(fā)作好能力儲備。

(2)協(xié)作精神。使學生之間為所負責的一個產(chǎn)品或一個項目的完成，共同協(xié)作，實現(xiàn)良好的溝通和交流，包括情感及技術等多個方面，妥善地處理項目完成期間發(fā)生的矛盾，并取得共同的進步。

(3)吃苦耐勞精神。培養(yǎng)學生為達到目標不怕挫折，不怕吃苦，勇于承擔重任的精神。這不僅是工程教育的重要主旨，也是人文教育的主要內容。

(4)閱讀及編寫文檔能力。工程教育中的一個重要方面是技術及成果的展示，因而外文閱讀能力以及文檔編寫能力是必不可少的。如果能力不足，與他人進行成果交流、技術交流時必然產(chǎn)生障礙，因此必須重視這一方面的教育和能力培養(yǎng)。

(5)職業(yè)素養(yǎng)。在深圳進行企業(yè)調研過程中，一些企業(yè)抱怨當前一些學生的職業(yè)素養(yǎng)缺失，包括企業(yè)忠誠度、本職工作的熱愛、企業(yè)規(guī)章制度的遵守、企業(yè)內容的保密，以及上下級之間的尊敬等，此外對于制造企業(yè)中的一些安全保障制度也缺乏了解。這一方面在工程教育過程中也需要高度重視，這樣才會使學生滿足現(xiàn)代企業(yè)的需要，也能夠早日成為國際一流工程師級的人才。

4.6 其他工作［10］

為了發(fā)展和提升本科工程教育，還需要在以下幾方面做進一步的努力，包括：

1)學習國際工程教育發(fā)展成果。如CDIO組織及內容、國際一流制造企業(yè)的行業(yè)工程師資格要求、歐美日等發(fā)達國家的工程師認證資格要求，為學生的未來發(fā)展方向構建知識及技能儲備。

2)掌握國內外一流企業(yè)工程師的要求。目前一些企業(yè)或公司開展本公司的工程師認證，包括微軟認證，Cisco認證以及其他認證。盡管由于公司或企業(yè)規(guī)模不同，行業(yè)不同，產(chǎn)品也不同，但可以提煉出對于工程師的基本素質要求。通過對不同規(guī)模的企業(yè)對于工程師的不同要求進行分類和歸納，從而在工程教育中能夠根據(jù)學生的特點有針對性地進行培養(yǎng)。

3)專業(yè)工程師的知識能力要求。每個專業(yè)的開展都具有獨特性，這些獨特的知識與公共知識一起就形成了專業(yè)工程師的知識體系，而如何運用這些知識創(chuàng)新出新的產(chǎn)品并實現(xiàn)就是能力。知識體系和實現(xiàn)能力是缺一不可的，兩者需要在課程學習及工程實踐中由簡入深，由理論到實踐，再由實踐上升到理論，最終達到知識及能力的融合，也就達到了工程師的培養(yǎng)要求，因而這也是專業(yè)工程教育的重要性所在。

4)多學科交叉能力的綜合培養(yǎng)。一件產(chǎn)品的完成涉及許多知識，如原材料的種類選擇，包括PVC、鋁型材及鐵制等。這其中涉及大量在專業(yè)學習過程中接觸不到的知識，通常會包括機械、電子、計算機、光學、熱學、液壓及氣動等知識，因而在工程教育中要根據(jù)專業(yè)特點，對于輔助專業(yè)的其他學科知識，尤其是在制造工藝中使用的知識，要進行特別重點教學，以期提高學生的操作安全性、設計安全性及測試安全性，提高所設計產(chǎn)品的性價比，能夠開發(fā)出更多的產(chǎn)品來。

在光源與照明專業(yè)的工程教育實現(xiàn)過程中，學生參與熱情非常高漲，動手實踐能力得到極大的提高。這一教學改革盡管時間較短，但取得的成果非常矚目，許多相關專業(yè)的學生積極報名參加，目前開展的項目招募已經(jīng)多達30多個，一些學生參加了縱向及橫向項目的課題科研工作，一些同學還獲得了各種不同級別競賽的多個獎項。從合作企業(yè)的反饋來說，對所招聘的學生也得到非常滿意的評價。可以說，這一形式的工程教育已經(jīng)取得了階段性成果。

5 結束語

工程教育是我國工業(yè)縱深發(fā)展的必由之路，是進入國際制造分工體系的基礎，也是企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和技術升級的人才培養(yǎng)基石。然而，高校目前學生人數(shù)非常多，而工程教育需要的設備、實訓基地、培訓師資、耗材相對來說是有限的。企業(yè)的中小規(guī)模是不能負擔起這些人才培養(yǎng)的任務，高校進行工程教育培養(yǎng)也感覺力不從心。對于211或985級別的院校來說，能夠和知名的國內外大型公司企業(yè)聯(lián)合，且資源較為充足，但一般院校開展工程教育必須立足于本校及所在地區(qū)實際情況，因地制宜，在有限的資源及財力情況下，發(fā)揮主觀能動性，才能更好地發(fā)展工程教育，為我國工業(yè)發(fā)展做出自己的貢獻。在我專業(yè)的工程教育培養(yǎng)方面，以項目驅動本科學生的工程教育，得到了學生的認可，也期望為兄弟院校發(fā)展思路提供參考。

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Teaching Practice Research on Undergraduate Engineering Education Based on Projects-driven

YANG Guanghua1，NIU Pingjuan1，LIYulan2，F(xiàn)U Xiansong1
(1.School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China; 2.Department of Military Logistics，Academy of Military Transportation，Tianjin 300161，China)

According to the current depth development of China's industry，the training of personnel in universities should conform to engineer needs of domestic and foreign enterprises，promote technological upgrading and restructuring，enhance technological innovation and product innovation capability of enterprises.Orienting with world-class manufacturing engineer standards，and aiming at world-class engineering education certification，training and evaluating including technology，communication，writing，professional literacy based on school's real case and according to students'different characteristics，a developing road of the engineering education practice is built up for undergraduate students at last.The practicalmeasures comprise of training students'ability of theoretical depth analysiswith the national and provincial vertical programs，training students in cross-cutting project cost analysis，rigorous and strict product innovation capabilities with enterprises and companies programs，developing students'professional proficiency with contests projects，developing students'participation and professional enthusiasm with school and college-level oriented programs.

undergraduate;engineering education;teaching practice;project-driven

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.033

2013_09_25

楊廣華（1973_），男，博士，講師，主要從事光源與照明專業(yè)教學工作。