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“大工程觀”作為一種新的教育思潮,是美國工程教育與科學教育進行比較后提出的一個概念。社會作為一個不可分割的整體,要求我們在實現科學技術進步和經濟發展的同時,要充分考慮文化、環境、道德等多方面因素,實現同步發展,而大工程觀就是一種以整合、系統、應變、再循環的視角看待大規模復雜系統的思想。“大工程觀”的產生順應了時代的變化,具有必要性和歷史發展的必然性。工程教育的模式經歷了三個階段,即工程技術模式、工程科學模式和工程模式。工程技術模式主要是側重于技藝技能與工程經驗,側重于工程技術知識的掌握,工程技術本身的研究與運用;工程科學模式,由“技術型”向“科學型”的轉變,主要發生在歐洲大陸以外的國家和20世紀80年代以后的中國,主要聚焦于理工學科,培養過程中注重教學與研究相結合,“科學性”的工程知識體系以及它所造就的“分析型”工程師,在各國的工業界始終是受到質疑的,這可能就是所謂企業文化與學術文化的沖突;工程模式,即“大工程觀”,在20世紀80年代,正當中國的工程教育由“技術型”工程學科向“科學型”轉變的時候,美國卻聽從了一大批有識之士的告誡,改變其原有的工程教育發展方向?!睹绹こ探逃c實踐》和《本科的科學、數學和工程教育》等一系列教育報告,拉開了整個美國工程教育大改革的序幕。1989年,MIT的報告指出,戰后的工科課程向著工程科學方向演變是不可避免的,也是合理的,但是今天已然是“過度科學化”。1994年,MIT院長喬爾•莫西斯提出了《大工程觀與工程集成教育》的長期規劃,1995年,《重建工程教育》等一系列報告使得美國的工程教育發生了重大轉變,但并不是由“科學性”退回到“技術型”,而是“回歸工程”,形成在新的水平上綜合了科學和技術的新范式,即“大工程觀”。
2大工程觀的要求
大工程觀的“大”不能只從簡單的大小來理解,“大”是用來修飾“觀”的,是更加注重工程的整體性和系統性,這個“大”把現代工程的領域擴大、意義增長、使命加強和價值提升突出地表達了出來。工程環境的豐富性和工程技術的復雜性,對工程師提出了更高的要求,要求21世紀的工程師須是集知識、素質和能力于一身的高水平人才,不僅要求他們擁有豐富的學科知識和精湛的技術能力,能創造性地解決有關專業的技術難題,還要求他們善于合作和協調,處理好與工程活動相關聯的各種社會關系。同時,工程活動對社會和環境的影響越來越大,這就要求工程技術人員應該打破技術眼光的局限,對工程活動的全面社會意義和長遠社會影響有自覺的認識,承擔起應有的社會責任?;?ldquo;大工程觀”觀的工程教育,就是要培養學生系統性和整體性的認知方式,不僅僅強調單個的專業科學技術知識和實踐能力,更強調各個知識體系和實踐能力間的關聯性和整體性。大工程觀指導下的工程教育培養的應該是優秀的復合型人才,他們不但具備從事復雜工作的能力,也具備良好的較寬領域的適應能力。
3基于大工程觀的工程教育改革對策
3.1人才培養目標
培養目標是依據國家的教育目的和社會對人才的需要提出的培養人才的具體要求。不同層次、不同專業、不同學校的高等工程教育對人才培養的要求都應該是不一樣的,但總體來說我國各高校工程人才具體培養目標趨同,缺乏科學性、規范性和可操作性,目標模糊,具體定位不清晰,無法充分體現現代工程教育理念,對于“到底應該培養什么樣的人才”這個問題缺乏清晰的認識,基本上憑經驗或者模仿別人辦學。我國工程教育的總體培養目標可以概括為,培養適應社會主義現代化建設需要,德、智、體全面發展,獲得必要的工程師訓練的高級工程科技人才。這個培養目標的特點是突出了“工”,強調為工業、工程第一線培養人才。從大工程觀的視角來看,不同類型的高校必須認清自身現階段的主要發展空間,建立具有自己特色的人才培養目標,但各目標中應該要重視培養學生綜合的知識背景、工程實踐能力以及整體性的思維方式,還要注意學生職業道德和社會責任感的培養,高等工程教育培養的工程師不僅要具備一定深度和廣度的科學知識、精湛的技術能力,還應該注重其他非技術能力的培養,包括溝通能力、領導能力、環境適應能力、商業能力等。
3.2專業設置
建國初期,我國在前蘇聯教育模式的影響下,專業多是按照崗位進行設置,隨著時間的發展,專業的種類逐步減少,專業口徑不斷拓寬,專業的設置更加規范、科學。但是總體上來說專業設得過多、過細、過窄,行業色彩過濃局面還是未曾得到很好的改善。學生基礎知識不夠寬,視野比較窄,難以適應大工程環境下多項技術工作的需要,工程畢業生對社會適應性不強,缺乏必要的創新的精神與能力。“技術上狹窄”和“狹窄的技術”難以適應現代社會對工程師的要求。高等工程教育應該要樹立“大工程觀”的教育思想,注重工程知識教育、能力教育以及素質教育,盡量拓寬學生的知識面,培養新型復合型人才。各工科院校要根據“大工程觀”的需求,結合自身學校的特點,設置與社會發展相適應的專業。
3.3課程設置
“大工程觀”的核心是“工程系統學”,要求培養的學生不僅具備科學與基礎理論修養,形成對宏大或復雜工程的系統視野;又能從多學科的視角審視,同時還有具備人文情懷和工程組織素養,具備集成的知識結構。在對工程知識的教學過程中,尊重工程教育的特殊性——實踐性、綜合性和創新性,是工程教育改革取得成功的關鍵。明確21世紀工程師的素質要求,進行扎實的適合工科的課程改革是工程教育改革取得成功的重要保證。“大工程觀”需要寬的知識面,工程教育應打破學科壁壘,整合教育資源,實現多學科之間的融合,使學生獲得更加廣泛的知識,更好的適應社會對工程人才的不同需求。工程教育的課程設置不僅要注重學生工程理論知識的培養,還應該注重培養學生的實踐能力,注重學生創造力、領導力等非技術能力的培養??傊瑢W校對學生跨學科、綜合化的知識體系和結構的建構負有不可推卸的責任。
3.4教師隊伍建設
培養目標作為高等學校教育的具體化,是針對特定的教育對象而提出的。工程認證標準,中明確提出培養目標是對該專業畢業生在畢業后5年內能夠達到的職業和專業成就的總體描述,同時要適應社會經濟發展,具體內容及要求包括如下幾點。
1.專業應有公開的、符合學校定位的、適應社會經濟發展需要的培養目標。
2.培養目標應包括學生畢業時的要求,還應能反映學生畢業后5年內在社會與專業領域預期能夠取得的成就。
3.建立必要的制度定期評價培養目標的達成度,并定期對培養目標進行修訂,評價與修訂過程應該有行業或企業專家參與。
二、培養目標制定依據
1.本專業的社會需求。
首先,為了貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》精神,實現《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》提出的發展目標———“新藥創制和關鍵醫療器械研制取得突破,具備產業發展能力”,需要培養大批掌握藥品生產制藥技術與工程設計的基本理論與工程技術、熟悉國家藥品相關政策法規的工程師技術人才。其次,本專業人才培養應與社會需求狀況相適應,著力滿足國家和地方科技創新、經濟發展和社會進步的需求。
2.本專業的學科支撐。
我校制藥工程專業的支撐學科是化學工程、化學和藥學,具有鮮明的化學、化工特色,以精細化工國家重點實驗室、遼寧省生物基化學品重點實驗室和本學院創新藥物研究平臺為依托,致力于打造國內一流的創新藥物研究平臺和產業化技術科研基地。主要研究領域,包括藥物化學、制藥工藝和現代制劑技術等領域,研究方向包括:針對腫瘤、心腦血管、糖尿病等重大疾病的創新藥物研究,手性藥物合成方法學和工藝技術研究,經皮給藥技術、功能型緩釋控釋材料和分子跨膜吸收機制等研究,新型生物載體、微流控芯片設計與制造等研究。
3.本專業的性質與學校的定位。
本專業人才的培養是學校培養目標的細化和延伸,既要體現專業特點,同時也應符合學校的辦學思想和培養模式。我校制藥工程專業經過十余年的發展和建設,形成了從本科教育到碩士研究生、博士研究生教育多層次、多類型的人才培養格局。近年來,學校順應國家產業發展的需求,在2010年成立了制藥科學與技術學院,并將制藥工程專業發展納入學校“985工程”重點建設,在辦學條件、師資隊伍建設和教學經費等方面獲得了全方位的支持。為適應社會對制藥工程專業人才的需要,學校不斷對專業課程體系和教學內容進行改革,逐步完善制藥工程專業人才培養模式。本專業已經畢業的學生,部分正逐漸成為制藥企業的技術和管理骨干。由此可見,本專業的性質和定位完全符合學校人才培養的目標和思路,是學校學科和本科專業布局及今后發展的重要一環。
三、培養目標的定位
本專業制定培養目標按認證標準中知識、能力、素質三個方面構成。
1.知識要求:
掌握化學、藥學和工程學的基本理論、基本知識,掌握藥品制造技術與工程設計的專業知識,掌握藥物生產工藝流程和質量控制、生產裝置與設備的設計方法;熟悉國家關于制藥生產、設計、研究與開發、新藥申報管理等方面的方針政策和法規;了解制藥工程學科前沿、新工藝新技術與新設備的發展動態。
2.能力要求:
能綜合運用所學科學理論,提出并解決問題,具有較強的工程實踐能力和解決藥品制造過程中實際問題的能力;具有對藥品新資源、新產品、新工藝進行研究、開發和設計的能力;具有開拓精神、創新意識和獨立獲取新知識的能力;具有較強的語言和文字表達,與人溝通能力;具有應用英語和計算機信息技術檢索中外文文獻、獲取相關信息的能力。
3.素質要求:
具有健全人格和健康體魄、良好社會責任和職業道德,具有較強的進取心,勇于面對各種挑戰的潛質,具備樹立較強的藥品質量、安全及環境意識。
四、培養目標的衡量與評估
本專業以學生必須具備的畢業要求為目標,通過制訂科學合理的本科生培養計劃,精心設計各個教學和實踐環節,以科學的管理制度和運行機制保證教學工作順利實施,通過對各個環節進行過程控制,保證課程目標的順利實現,從而使培養目標得以達成。這樣每一項畢業要求被分解到每一門課程及其教學實踐環節當中,每門課程的教學大綱和課程目標都圍繞畢業要求而展開,同時要求學生參加必要的課外活動,完成畢業設計(論文),通過答辯并成績合格,以順利畢業并獲得學位為標志衡量培養目標的達成。良好的教學過程控制,得以確保培養目標的實現。其畢業生應具備以下三種競爭優勢。
1.基礎知識扎實、工程實踐能力強。
制藥工程專業是大連理工大學重點發展的新專業,本專業具備培養高素質和創新型人才的良好環境,具有優勢的學科支持、強勢的科研實力后盾、產學研結合的良好氛圍、優質的辦學條件和敬業愛崗、結構合理、團結協作的師資隊伍。特別是許多教師積累了豐富的科學研究和工程實踐的經歷和經驗,承擔和完成了多項國家、省部級科研課題和企業委托課題,具有從事工程教育的優良條件。秉承“加強基礎、拓寬專業、培養能力、突出創新”的辦學理念,使培養的畢業生具有扎實的理論基礎和專業基礎知識、較強的自主學習能力和綜合實踐能力。
2.綜合素質高、發展后勁足。
基于用人單位的反饋信息,本專業畢業生基礎和專業知識扎實,工作嚴謹認真,態度端正,有較強的分析問題和解決問題的能力、較強的動手能力和創新精神,能夠勝任與專業相關的技術和管理工作。本專業的畢業生肯于吃苦、樂于奉獻,一般情況下,畢業生在企業工作五年之后都可成為技術或管理骨干,自身發展潛力巨大。
3.具備深造潛質,深受名校認可。
本專業學生繼續攻讀碩士學位和出國繼續深造的比例從2010至2012年平均在40%以上。國內其他研究生培養機構(如浙江大學、南開大學、天津大學、山東大學、沈陽藥科大學和中科院大連化物所等)對我校制藥工程專業的學生評價較高,認為本專業的學生基礎知識扎實、工作踏實、有較強的責任心和吃苦耐勞的奉獻精神。境外高校也同樣認同本專業畢業生的素質和能力,近幾年已經有多名本專業的本科畢業生到國外著名大學攻讀學位。
五、結語
基于CDIO工程教育模式的項目驅動“面向對象軟件工程”課程教學方法(下簡稱CDIO教學法),以培養學生的基本工程能力和工程綜合素質為目標,將“面向對象軟件工程”知識體系中的相關知識點滲透到實踐的各個環節中,而這些環節和軟件工程生命周期完全一致,在各個環節中解決問題的方法則可以采用CDIO的構思、設計、實現和運行理念。我們參照CDIO能力大綱,提出通過“面向對象軟件工程”教學和課程項目實踐,培養學生如下方面能力:①通過基于案例/項目驅動來學習,要求學生能夠深入理解“面向對象軟件工程”的知識體系和該課程的基礎理論并能在實際項目中加以靈活應用?!懊嫦驅ο筌浖こ獭钡闹R體系為學生理解和應用其基礎理論解決分析、設計、實現和運行中的實際問題打下基礎并提供有效工具;而“面向對象軟件工程”理論基礎為學生針對實際問題進行發明創造提供動力,為學生發現問題、分析問題和解決問題提供理論支持。②通過“面向對象軟件工程”課程中項目的驅動,要求學生創建項目團隊,通過課程項目實踐各個環節(包括需求分析、設計和實現等環節及在此環節中的各項活動、溝通與協調、文檔撰寫),培養學生的良好職業素養,以及團隊合作、系統思維、工程實踐、項目管理和文檔寫作的能力。③通過“面向對象軟件工程”理論學習和課程實踐,培養學生的創新意識和能力,以開發出具有鮮明個性的軟件作品。
2CDIO教學法在“面向對象軟件工程”理論及其課程項目教學設計中的應用
2.1總體設計
目前,“面向對象軟件工程”課程教學安排共計54學時,我們將理論教學內容與課程項目實踐教學內容結合起來進行設計。在整個教學周期內,按照軟件生命周期并結合CDIO、案例與項目驅動的教學法,設計理論課程案例教學過程中的相關活動,配合對應的課程項目實施活動加以有效組織與實踐,在整個教學環節結合項目開發活動的進展與深入,要求學生記錄自己團隊活動中的相關內容,按照我們事先制定的規范撰寫并維護項目文檔。具體解決方案是:第一,正式課程教學的1~6周,設計項目描述和需求獲取與分析、系統設計中的具體活動,這些活動包括分別標識實體對象、邊界對象和控制對象;將用例映射成對象;建立對象之間的交互;標識關聯、聚集和屬性;對單一對象狀態依賴行為的建模;對對象之間的繼承關系建模;對本階段的分析對象模型進行評審;基于分析對象模型標識出設計目標,進行子系統分解和標識;將子系統映射到系統構件元素上;標識并存儲持久性數據;設計訪問控制策略;設計全局控制流;標識服務;標識邊界條件;對系統設計進行評審。第二,7~14周,設計對象設計與實現中的活動,這些活動包括學習軟件復用和設計模式,并在詳細設計中加以應用;對對象之間的接口進行說明,涉及標識遺漏的屬性和操作、說明接口類型、簽名與可見性,說明接口中相關方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三,15~16周,設計測試階段中的活動。第四,17周,進行相關的總結活動,包括項目文檔的靜態檢查和驗收,以及課程項目的動態演示與現場回答問題。
2.2設計課程項目
在設計課程項目中,將考慮提供給學生一個貫穿整個學期的課程教學項目描述,為此我們將選擇開發一個基于Web的應用系統。這類系統的實例很多,可以由教師設定或者由學生自選,如教師可根據教學中的需要設定一類基于Web的師生交流系統,以方便實現教師和學生之間關于做項目時的溝通。學生也可以根據個人興趣選擇網游軟件開發,或者選擇基于Web的電子商務網站系統等??傊?,相關項目的設計需要教師事先準備好項目描述或問題定義。為了開發這類基于Web的應用系統,教師需要指定項目使用的環境和工具,主要包括兩類:一類是開發環境與工具、數據庫管理系統、界面開發工具等,另一類是項目管理工具。這一階段設計的活動屬于CDIO中的構思階段。
2.3設計理論課程教學過程
首先,在理論課程教學內容設計中,我們主要依據的是第3版的SWEBOK標準(2013),在CDIO工程教育模式的指導下,完成相關知識體系教學設計。在SWEBOK2013版中的17個知識點中(其中2個為候補知識點),我們選擇了其中10個知識點,并將這些知識點融合到“面向對象軟件工程”的理論課程教學中。這些知識點可有效地體現著CDIO的工程教育理念,如軟件需求體現了CDIO的構思,軟件設計體現了CDIO的設計,軟件構造和軟件測試體現了CDIO的實現,軟件維護體現了CDIO的運作等。其次,在此基礎上設計理論教學過程。一方面,以案例/項目驅動教學方法為基礎,“面向對象軟件工程”課程中相關知識體系及理論學習,要求學生在學習和思考中掌握“面向對象軟件工程”的相關知識、術語、理論和技術基礎,并通過團隊方式共同學習、討論和完成作業,并以團隊形式參加全體同學的各種討論活動;另一方面,要求學生圍繞著項目描述或者待解決的問題描述,完成團隊組建、工具選擇、項目計劃制定,并開始執行需求工程中的需求獲取和需求分析活動,以及在此基礎上的系統設計活動,這些階段的工作結論需要學生加以記錄,特別是需求獲取與分析的結論和總體設計結論更要以文檔形式加以記錄。第三,結合案例/項目驅動教學,進一步完成“面向對象軟件工程”理論課程。具體做法是一方面引入小型案例,另一方面引入面向應用領域的實際項目,并在項目描述、需求獲取和分析活動、系統設計和對象設計中,將該項目的具體情景或者可行的系統設計解決方案引入課堂,在課堂上組織學生參與討論、分析這些基于場景的案例,將需求階段和系統設計階段中涉及的重點知識、術語、過程與步驟等重點和難點融入到案例中來講解和學習,以便于學生真正理解相關的理論教學內容。這一階段的活動設計對應著CDIO中的構思階段。
2.4基于項目驅動的課程實驗教學設計
解決軟件項目中的問題或實現軟件項目中的任務,要求學生以團隊方式進行活動,并在整個活動中的各個階段貫徹CDIO工程教育的理念,即讓學生能夠對軟件項目中的任務完成進行構思,獲取與軟件項目相對應的軟件系統的功能性需求、非功能性需求和系統約束,并以文檔方式進行描述;接著,通過設計手段來完成項目任務,用系統來對應將來要完成的任務,并在該系統設計中落實項目的各項要求,這需要通過對系統的總體設計、詳細設計等環節來達到,并將設計結論記錄在軟件設計文檔中;在前面構思和設計的基礎上,選擇合適的程序設計語言、數據庫管理系統等基礎設施,用編程的方式實現該系統,并完成相應的測試任務,注意在實現過程中,同樣要將相關結論以文檔的形式加以記錄,以備維護之需;在系統實現后,通過部署和運行等方式,讓該軟件系統(可以看成是本項目的解決方案)呈現出價值。在這一完整過程中,讓學生通過項目驅動下的團隊活動過程,體驗到軟件產品從構思、設計、實現到運行(包括維護)所經歷的全生命周期過程。這一階段的活動設計對應著CDIO中的設計、實現階段。
2.5項目總結與項目驗收過程教學設計
項目總結過程的教學設計是以團隊為單位進行自我總結并撰寫項目總結報告,以個人為單位撰寫學習心得,教師主要驗收和檢查相應的項目總結報告和學生學習心得。項目驗收過程的核心是開展兩階段驗收活動,即在學期的15~18周中,選擇第15周進行一次中期檢查,第18周再進行一次期終項目驗收。全體主講教師和輔導教師組成一個答辯小組(一般為4人),他們事先要做好各項準備工作,包括現場點名以確認學生的有效身份并結合點名宣布學生團隊的答辯順序,保證答辯的有效性和合理性;由答辯小組組長宣布評分標準細節和學生是否能夠通過本次驗收活動的標準。
3實踐活動
在“面向對象軟件工程”課程教學活動中,共有45位學生(組成了15個團隊)全程參與了我們的教學改革過程,現在僅就驗收答辯環節進行說明。整個答辯所耗時間共計7個多小時;答辯老師根據實際情況(最低底線是學生必須完成項目要求的最基本功能),充分肯定了學生到目前為止所完成的開發成果,同時建議相關學生利用即將到來的假期進一步完成或完善該應用軟件系統的開發,及時修改設計上的缺陷。在本次教改實驗過程中,我們充分認識到這一教學過程對教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論基礎教學上過硬,還需要具備軟件項目開發的經驗,這樣才能夠做到既能站在理論的高度指導學生分析和解決問題,同時也能給出實實在在的課程項目開發活動中的技術指導。
4結語
關鍵詞:高專教育 小學教師素質
高等專科教育(以下簡稱“高專教育”)工程是培養小學教師的搖籃工程,是實施素質教育的啟蒙工程,任重而道遠。作為培養社會有用型人才的行業教育,高專教育必須肩負培養具備“學高為師,德高為范”的高素質專業人才的重任。下面就師范教育產生的主要原因、教師職業道德、專業基礎以及個人素質等一系列問題作一簡單的闡述。
1.師范教育產生的原因
早在春秋戰國時期,偉大的思想家、教育家孔子就注重培養傳導、授業者,是師范教育的先驅?,F代在普及教育的過程中,對教師這種專門人才的需求越來越大,由此師范學校應運而生,它是專門訓練教育教學人才的機構。也就是說師范教育最初是源于培養普及初等教育師資的需要。師范教育產生的主要原因,是為了解決教師的“如何教”的問題,它體現了教師的教育專業性,也就是說,師范生必須有專業的教育水平。高專師范教育,是專門培養小學師資的行業教育。上師范學校的人大部分是下決心準備干教師這一行的人。因此說,師范學校,是培養那種甘心奉獻自己的未來人才的搖籃。祖國的建設需要各行各業的人才,而育人是基礎。小學教育是啟蒙教育,而“良好的開頭是成功的一半”,需要高專師范教育為其源源不斷地輸送具有扎實專業基礎和良好個人素質的小學教師。
2.高專師范生的素質要求及素質教育
高專師范生,作為未來站在小學講臺前的人,為人師表最重要,品格的培養應該是第一位??梢哉f,道德、人格素質是小學教師的立身之本,也是教師教育“師范性”的最集中體現。高專師范個人素質包括很多,不僅指一個人的能力,更看重人文性,具體來說包括生理素質、心理素質、文化素質和行為素質等專業素質和綜合素質。一個人的個人素質可以說代表了一個人處世立足的能力,決定著一個人做人和做事的成功與否。師范生的個人素質,不僅關系到其本人的為人處世和工作能力,而且因其將來所要從事的是教育人的職業,要擔負“以人格塑造人格”這一特殊使命,來培養祖國的花朵,這關系到祖國的未來,所以對其個人素質的要求也具有不同尋常的高度。因此,師范學生必須具備“學高為師,德高為范”的素質。現在,師范生的個人素質現狀還是很不錯的,大多數師范學生是因為喜歡教師這個行業而自愿報考師范學校的,他們能在教師的引導下,很好地完成學業和自覺地進行個人綜合素質的培養。但是我們也應該看到,有一部分師范生,他們的個人素質現狀較差。就專業而言,學業不精,點到為止,沒有擴展知識面的渴求,沒有培養創新意識的要求;就品德而言,自我道德教育松懈,人生觀、價值觀扭曲;就身心健康而言,不注重心理教育,不能自覺加強心理教育,培養心理健康、個性健全、人格完善的自我。因此,加強對師范生的素質教育任重道遠。“要成才,先做人”,加強做人、為師的基本道德和人格素質培養,歷來都是師范教育工作的重點。因此,對將要擔負“以人格塑造人格”這一特殊使命的師范生而言,其品德發展、人格完善、心理健康的意義之重大不言而喻。其次,技能的培養是資本。師范生學習與一般學生不同,各門功課要全能。在所學的科目中,尤其要注重基礎課。另外,師范生還要學習怎樣備課,怎樣教學,怎樣批改學生作業,怎樣管好學生,怎樣指導學生生活等等。師范生應該是一個全才,是小學生心目中的偶像,才能符合一個合格教師的稱號,才能有資格培養祖國建設需要的人才。作為新世紀的師范生,不僅要具有廣博的文化知識和深厚的專業知識,還必須具有教育科學素質,只有這樣才能勝任教育教學任務。要重視調動學生參加教師職業技能訓練的積極性,讓學生積極主動地投入訓練,無論是對基礎知識的學習,還是普通話訓練、口語表達、書寫、課堂設計、課堂組織能力、組建班集體技能、培養優良班風、組織學生的課內外活動、對學生的個體教育和心理指導、學生家訪、班主任技能訓練等,都要重視起來。作為新時代的師范生,將擔負著二十一世紀的小學基礎教育的重任,無論是專業基礎知識、技能,還是個人素質修養,跟上時代步伐,與時俱進,才能不辱使命,培育好新時代的小學生。
3.高專師范生的小學教育
高專師范生個人素質對小學教育有重大影響。一些優秀的師范畢業生,已在小學教育領域,為小學教育事業兢兢業業,勤勤懇懇,像蠟燭一樣奉獻著自己,照亮著別人,成為小學教育的主力軍,為基礎教育創下了不可磨滅的業績。而混在師范學生群體里的部分學生,目標模糊,糊里糊涂混日子,他們素質不高乃至素質低下。這些學生連基礎知識都學不好,更別談個人修養的錘煉和個人素質的培養了。試想,這樣的師范生畢業后,怎么從事“為人師表”的職業呢?又怎能言傳身教去帶好小學生學習做人、學習知識和技能?
關鍵詞:工程能力;高等工程教育;培養
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)05-0254-02
工程教育理念是近年來高等教育中的重要理念,其強調在高等院校教學的基礎上,重視學生工程能力的培養,更加重視工程實際、工程本身的系統性和完成性。為了培養具有工程實踐和創新能力的工程技術人才,教育部于2010年6月實施“卓越工程師教育培養計劃(卓越計劃)”。工程教育專業認證是高等教育評估體系的重要組成部分,在國際上得到了越來越多國家的重視。2013年6月,在韓國首爾召開的國際工程聯盟大會上,一致通過接納我國為《華盛頓協議》簽約成員,表明我國工程教育質量得到了國際社會的認可。本文結合卓越工程師教育培養計劃和工程教育專業認證,闡述工程能力的內涵和結構,并就工程能力的培養途徑進行探討。
一、工程能力的內涵
工程能力是特指學生的綜合素質在工程實踐活動中表現出的實際本領和能量。工程能力的內涵包含:知識的學習與應用能力、思維判斷與分析能力、工程設計與實踐能力、表達與交流能力、創造創新能力,還包括與工程相關的質量意識、安全意識、競爭意識、環保意識、經濟意識、協作意識和道德意識等諸多方面。工程能力的內涵是隨著科學技術的發展和社會的進步而不斷深化與發展的。
二、工程能力的結構
美國工程院發表的《2020的工程師:新世紀工程的愿景》報告指出,未來工程教育的畢業生應當具備以下11種能力:(1)有應用數學、科學與工程等知識的能力;(2)有進行設計、實驗分析與數據處理的能力;(3)有根據需要去設計一個部件、一個系統或一個過程的能力;(4)有多學科團隊協同工作的能力;(5)有驗證、指導及解決工程問題的能力;(6)有對職業道德及社會責任的了解;(7)有效地表達與交流的能力;(8)懂得工程問題對全球環境和社會的影響;(9)學會終身學習的能力;(10)具有有關當今時代問題的知識;(11)有應用各種技術和現代工程工具去解決實際問題的能力。這11種能力也是美國工程與技術認證委員會(ABET)對工程教育培養專業人才的評估標準。
2015年3月修訂的我國工程教育認證標準對工程教育的畢業生提出如下12種工程能力要求:(1)工程知識;(2)問題分析;(3)設計/開發解決方案;(4)研究;(5)使用現代工具;(6)工程與社會;(7)環境和可持續發展;(8)職業規范;(9)個人和團隊;(10)溝通;(11)項目管理;(12)終身學習。這12條評估標準可認為是我國作為一名合格工程師應具備的能力,與ABET提出的評估標準兩者是大致相同的。
綜上,工程能力結構可總結如圖1所示。
三、工程能力培養途徑
1.確立工程教育人才培養目標。工程教育的目標就是培養國家和社會需要的各類工程師。應根據社會經濟發展需要,結合學校定位、師資力量和辦學條件,準確地選擇培養工程師的合適類型,確立真正體現面向工程的教育教學理念和人才培養目標,使工程教育的任務由培養工程科學家向培養企業工程師轉變。同時,應認識到高等工程教育所造就的尚不是卓越工程師,而只是卓越工程師的雛形,只有通過大量的工程實踐,才能成長為合格乃至卓越的工程師。
2.改革課程體系,加強實踐教學。優化課程體系,加強學科交叉,有針對性地建設一批與行業企業發展聯系緊密的工程類專業課程和前沿課程。加大實踐教學環節比重,確保專業實踐教學必要的學分和學時,增加綜合性、設計性實驗,倡導自選性、合作性實驗。注重實踐教學與理論教學的有序銜接,增強實踐教學計劃的科學性、前瞻性和可操作性。在實驗教學、課程設計、實習實訓、畢業設計等實踐教學環節的設計中,應以解決工程實際問題為目的,緊密結合行業企業實際,強調工程研究和綜合性設計。改進教學方式和教學方法,推廣主動學習、合作學習、基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習、基于項目的參與式學習和探索性實驗等教學方法。
3.構建校企協同合作的工程教育人才培養模式。要建立多層次、多方位的校企聯合培養與合作模式。企業根據自身發展提出技術及人才培養的需求,高校依托科研、人才培養優勢,根據企業需求,設置不同的專業和專業方向。學校工程教學內容要依據企業的項目、技術進行開發,開設的實驗實踐項目要盡可能地貼近工程實際,同時要與企業聯合建立校外工程實踐教育基地。要從目前以校內實驗、實踐為主轉變為校內外實踐教育相結合,拓展校外實踐教育空間,促進工程實踐教育教學內容更加貼近行業企業發展需求,貼近生產第一線,使學校產學研合作更具活力。
4.構設工程教育人才培養質量保障體系。加快人才培養質量保障體系的建設,是培養未來卓越工程師的有利保障。研究構設適應市場和行業企業要求的工程教育質量保障體系,在政策、制度、建設、管理與控制等幾個層面上形成合力。需要建立健全人才培養方案有效生成制度、實踐教學體系運行與完善機制、工程教育師資培養與吸納制度、產學研合作制度、實踐教學質量評價制度、教師評價與導向機制、實踐教學質量信息反饋與問責機制等??蓪⒐こ探逃龑I認證與“卓越計劃”相結合,構筑適合市場需求、行業企業需要、學校發展的質量保障體系。
5.打造具有工程背景、高素質的“雙師型”師資隊伍。學生工程能力的培養,師資隊伍是關鍵。建設一支具有一定工程經歷的高水平專兼職教師隊伍,通過“走出去”、“請進來”等措施提升專任教師的工程素養和實踐教學水平。定期選送年青教師深入企業進行訓練,以培養具有較強現代工程意識的教師。同時,鼓勵教師與企業開展橫向科研課題,共同參與企業的技術攻關項目,使教師獲得實際工程訓練,把自己的實踐經驗轉化為教學內容,將最前沿的工程技術知識融入理論和實踐教學之中。在注重教師工程素質培養的同時,學校也可以吸納優秀的工程科技人才充實到工程教師隊伍中,以提高指導學生工程實習和工程設計的能力。探索校企間人才“雙向交流,相互掛職”制度等。
參考文獻:
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一、對工程教育中工程實踐的反思
(一)我國工程教育中工程實踐面臨的難題目前我國工程教育中的實踐環節面臨一系列挑戰。一是改革開放以來,企業與工科院校之間的聯系因為市場化改革以及主管部門的變化而被割裂,打破了原先企業和高校同屬一個部門,主要依靠行政手段保證工程實踐順利開展的模式。二是我國高等教育快速進入大眾化階段,學生規模不斷擴大增加了工程實踐教育的難度。三是工程教育科學化的傾向對工程實踐產生了沖擊?!坝捎诳茖W導向,對工程教育必不可少的實踐環節的認識也模糊了,有的以模擬、虛擬化、演示觀摩來代替,使學生解決實際問題的能力嚴重缺失?!雹偃绾谓⑵鹦碌墓こ虒嵺`教育模式,以此改善工科學生的工程實踐環節,這個問題已提出來很久,但仍未找到答案。工科學生參與到工業界的生產實踐中,一直是工程教育的重要內容。正在實施的“卓越工程師教育培養計劃”的重點內容之一是,創新高校與行業企業聯合培養人才的新模式,通過建立工程實踐教育中心,解決工科學生到企業學習和實踐的問題。目前參與“卓越計劃”的高校主要與大型企業和高技術企業開展合作,據統計,與高校簽訂合作培養人才協議的6155家企業中,61.4%是大型企業,48.5%是高新技術企業①。然而隨著時展,工程實踐的環境已經發生了變化。在大型企業和高新技術企業中,由于技術先進、復雜,設備自動化程度高,對工程師的知識、能力有較高要求,對人數則有限制,使到企業實習的學生無法真正參與到工程實踐中,影響了實習效果。工程教育界需要在新形勢下重新認識工程實踐教育的目的,探尋彌補工程實踐要求和實踐條件之間現實差距的新路徑。
(二)對工程實踐的再認識工程實踐的目標是多方面的,一般來說是使工科學生在知識、能力、情感態度三個方面得到發展。包括更好地學習、理解、應用知識;提升組織領導、團隊合作、溝通交流、處理復雜關系等多方面的能力;具有正確的工程倫理觀,樹立社會責任感,了解國情,能夠促進跨文化交流和理解等?,F有的企業實習很難實現上述全部目標,特別是能力和情感態度方面的目標。學校應當創造機會讓學生親自參與到一個真實的工程項目中,擔負實際責任,并且體驗整個項目的運作過程。這樣的工程實踐項目不一定在技術上最先進,也不一定與學生的專業完全對口。關鍵在于項目是真實的、完整的,具有現實中的復雜關系;學生能夠真正參與,對社會有實際貢獻并直接體驗到這種貢獻。
二、EPICS的產生與成效
(一)EPICS產生的背景隨著科技的加速發展,工程系統日趨綜合化、復雜化、國際化,這對工程教育提出了新的更高的要求。工程教育不僅要講授系統的理論知識和工程技術,而且要鼓勵工科大學生從跨入大學校門之初就投入到工程領域的真實世界中去。②上世紀80年代以來,服務學習策略在美國教育界越來越受到重視。到上世紀末,有46%的中小學報告參與到服務學習的活動中③,越來越多的大學也把這一理念運用到教學當中。美國工程教育共同體對工程教育相關問題反思后認為,雖然畢業生擁有較強的技術背景,但是缺乏職業成功需要的其他技能。他們一致認為,學生要為未來做好準備,應該具備的專業技能包括,在團隊環境中工作,有效溝通,與客戶合作,管理項目,辨識影響工程項目的相關問題(如倫理、法律和環境等),以及與來自不同背景和不同社會環境的人共事的能力。④依靠傳統工程教育課程培養學生的能力,應對上述挑戰是比較困難的。所以需要新的課程結構來滿足這些要求,既要繼續維持學生深厚的技術素養,同時也要創造新的經驗,發展附加的能力。與此同時,現代社會中社區服務組織必須利用技術來改善和協調他們所提供的服務,需要尋找一種長期的、低成本的、擁有個性化技術支持的項目。EPICS的創立滿足了大學與社區的相互需求,使雙方形成長期的合作伙伴關系。該項目的愿景是通過建立這種合作關系使雙方受益。工程專業的學生通過參與長期的、大規模的、來自真實世界的工程項目取得學分;同時也造福社區,為社區合作者提供低成本的技術服務,并在這一過程中體會到成就感,提高服務社會的能力。①EPICS最初是在1995年秋季由普渡大學電氣和計算機工程學院發起,開始共有40名學生組成項目團隊。此后該項目的規模穩步發展,目前普渡大學每學期都有超過400名學生組成約33個團隊參與到EPICS當中。同時,普渡大學也是全美EPICS總部,有22所大學和學院加入這一項目。從上世紀末到本世紀初期,美國工程教育學會(ASEE)和國家科學基金會(NSF)對推動服務學習在工程教育領域的快速發展起到了重要作用。它們一方面向為創立和實施EPICS作出突出貢獻的普渡大學教師頒獎,擴大EP-ICS的影響;另一方面投入資金支持相關大學開展EPICS,促使EPICS在更多高校推廣。EPICS先后獲得來自聯邦、企業和校友的資助,累計超1000萬美元。
(二)EPICS實施的范圍EPICS已經在社區內得到了有效實施,實際上,這種教育模式還可以擴展到地區、全國甚至是國際的層面。當地社區項目。實施EPICS最常見的地方是在當地社區,這樣有許多優點。如尋找項目地點和社區合作伙伴都很方便;更易于維護長期的合作伙伴關系;交通和物流更便捷;學生真實感受到他們的學習和工作有益于社區;在當地社區看到的社會問題有助于學生理解工程問題往往就在“身邊”,而不僅是從新聞上看到的遙遠的地方。地區項目。有些EPICS是在當地社區以外完成的,這些項目可能涉及地區或區域組織的范圍,與之相關的合作關系能夠產生更廣泛的影響,讓學生獲得更大范圍的體驗。教師們或者學校會利用在其他領域的相關聯系人,通過與區域和地區組織合作來安排這樣的項目。美國贈地學院通常與州政府都有良好的合作關系,他們會利用這種關系加強同本州的相關機構合作。例如,普渡大學建立了與印第安納州人居組織的合作關系,致力于州政府組織的建設項目。國家項目。與區域項目相似,國家合作關系提供了擴大EPICS的范圍和影響的機會。EPICS與非營利組織———人類家園國際組織的合作就是國家合作伙伴關系的典型例子,普渡大學和威斯康星大學與其全國總部合作,設計和交付信息管理項目,該項目能分發信息給全國各地的機構。國際項目。這是涉及范圍最廣的項目,教師通常把滿足發展中國家的需要等內容整合到項目當中,并組織學生團隊到國外實施項目。參加這些活動的學生能夠獲得跨文化體驗和全球化的視角,而且這類項目對發展中國家也會產生巨大的潛在影響,使學生和項目所在國家雙方都獲益。國際項目的物流和資源問題比較復雜,但也有很多成功的模式。例如,工程師無國界組織主要致力于應對社區發展中那些基于工程問題的挑戰,包括清潔飲用水、適當的衛生設施、電力的持續供應等提高人們生活質量的問題。
(三)EPICS對提升工程人才培養質量的作用EPICS是長期服務社區的具有挑戰性的工程項目,同時也是教學活動,已有的實踐證明它是非常成功的,學生們在以下幾方面取得明顯收獲。首先是技術技能。每個項目都具有顯著的技術挑戰,學生們有機會通過解決實際問題,發展和運用課堂上學習的技巧。其次是知識整合能力。由于項目的范圍和規模一般有可能超越傳統的課程,學生們必須運用各種學科知識來定義和解決不夠明確的問題,這些經驗能夠促進他們的分析思維和組織知識能力的發展。第三是溝通能力。每個項目都有書面報告,口頭建議和進度簡報,需要經常與項目合作伙伴、顧問溝通和在團隊內部溝通。第四是團隊合作經驗。由于項目規模較大,團隊合作是主要的工作方式,學生們學會了如何分解一個大問題,分配和調度子任務,以及再把各部分集成為一個有效的解決方案。他們也明白項目的結果依賴于團隊每一個成員的努力。第五是資源管理。每個項目的建議書必須考慮到合作伙伴的資源及所需設備、空間等條件,學生們理解了在項目設計和實施過程中必須面對各種約束。第六是客戶意識。項目來源于當地社區服務機構,他們的滿意度是衡量項目成功的重要標準,因此學生們能認識到向客戶提供高品質產品的重要性。第七是擴大對外界的關注。通過與工程學術界以外的人員合作,學生們會進一步了解他們將要踏入的大學之外的世界。第八是職業倫理。與項目相關的工程活動涉及到合作伙伴、客戶、團隊成員等多個人群,學生在與他們打交道時必須嚴格遵循職業倫理原則。①EPICS與企業實習是兩種不同的工程實踐模式,各有側重。前者主要是利用工程技術來幫助社區發展,尤其是解決欠發達地區的民生問題,對學生的影響更多在價值層面上,而不是先進的技術。后者著力于提升學生解決工業生產中實際問題的能力,更加關注學生在工業界創新和創業能力的培養。兩種模式相輔相承,不能替代。事實上,美國大學工學院的學生在學習過程中,常常既參加EPICS,同時也有企業實習。EPICS是工程實踐的一種新形式,給學生提供了更多的實踐機會。
三、普渡大學的EPICS
(一)普渡大學EPICS的特點普渡大學作為EPICS的起源地,經過長期實踐,其EPICS形成了較為成熟的運作方式,具有以下特點。與社區組織緊密合作。每一個EPICS團隊都有一個社區非營利性組織作為項目合作方。從發現并明確合作伙伴遇到的技術問題,再到最終為社區提供所需要的服務和支持系統,EPICS團隊與項目合作方始終保持非常密切的聯系,保證為社區提供有效的服務。合作方關于項目的觀點、建議和對項目系統開發利用情況的反饋,為每個項目提供真實的工程背景。在大多數情況下,項目團隊都能為合作方提供低成本的工程系統,為合作方更好地服務社區提供技術援助。良好的社會效果更能夠促使學生積極參與到項目中去。大學-社區合作伙伴關系是EPICS的核心。選擇社區合作伙伴及合作項目,主要基于以下四項標準:(1)重要性,不是所有項目都值得開展,應該選擇能為社區帶來最大利益的項目。(2)挑戰性,項目要具有一定難度,但也要在工程系本科生的能力范圍內。(3)長期性,項目最好持續幾個學期,這樣既可以在學術方面給予學生廣泛的設計體驗,也可以幫助合作伙伴解決對社區有重大影響的問題。(4)責任性,這是項目的關鍵因素,合作方承諾與學生共同確定項目,提出具體要求并持續提供批判性反饋。每年大學都參照這四項標準遴選新的社區合作伙伴和合作項目。新項目的來源也呈現多樣化,既有教師發起的項目,又有學生建議的項目。伴隨著EPICS在社區的知名度擴大,當地社區組織也會提出項目建議。大型和垂直一體化團隊。每個EPICS團隊都由8-20名學生組成,以便能夠承擔較大規模并對社區有重要影響的項目。這種大型團隊采取垂直一體化的配置方式,由大一、大二、大三、大四學生混合組成。團隊既需要掌握更多和較高級技術的成員,以適應項目對復雜技術的要求;也需要資歷較淺,但能了解整個項目并在未來的學期擔負主要任務的成員,以保證項目的可持續性和最終達成項目目標。通常,由大四學生擔任技術和組織領導工作;大二和大三學生承擔主要的技術性工作;大一學生主要負責了解項目合作方的需求,參與團隊工作并跟蹤團隊的任務,為將來承擔主要技術工作和組織領導工作做準備。學生長期參與。學生參與EPICS最長可達7個學期,即在大一的第二個學期加入團隊,一直持續到畢業。每年都會有大一新生或者大三學生加入EPICS團隊,頂替因畢業或其他原因離開團隊的學生。在EPICS團隊中形成了高年級學生和團隊顧問培訓、指導新加入成員的機制,這種機制不僅使團隊有良好的持續性,確保有效地完成大型項目,同時也使每個學生在團隊中學習和體驗不同的角色,從新手到設計工程師再到團隊領導。靈活的學分制度。參加EPICS的大一、大二學生每學期可以獲得1個學分;大三、大四學生根據自己選擇承擔的工作量可以獲得1或2個學分;技術水平高、組織能力強的學生由于擔負較多技術和組織責任,可獲得兩倍學分。不同學院或系對學分的計算方式不同,學生畢業所需的學分也不同。例如,電氣和計算機工程系要求學生完成6個選修學分,3個高級設計學分;而機械工程系的學生需要完成技術選修的6個學分。多學科團隊。大型的EPICS團隊通常能夠容納多個學科的學生,這是由項目需求決定的。例如,為殘疾兒童或成人研發援助器械的團隊就會吸引電子工程、機械工程、計算機科學、兒童發展和護理專業的學生。EPICS團隊成員的專業可能分布在工程學科和非工程學科,目前已有超過20個專業的學生參與到項目中,包括電子、計算機技術、機械、土木工程、航空、生物醫學,以及工業工程、計算機科學、社會學、心理學、教育學、聽力學、英語、護理、視覺設計、林業和自然資源、化學、管理等。EPICS團隊每學期通知,招募項目所需要的學生和對學科背景的要求。學科交叉已被證明對團隊開發和提品及服務的質量起到了至關重要的作用。同時,多學科的學生在一起工作,共同去實現一個目標,從人才培養的角度看也具有非常重要的意義。全程的設計體驗。為學生提供全程的設計體驗是EPICS的重要價值所在。對于每個項目,學生都要從識別合作方的需求、明確定義項目目標入手;然后與合作方共同開展項目的計劃、實施、評估和反饋。這個過程通常持續兩年或更長時間。這為學生提供足夠的時間學習和掌握工程項目設計的各個方面,包括準備不同的設計方案、項目計劃和管理、團隊領導、技術創新、設計的修訂和經濟成本的考量等。作為專業工作者,項目團隊需要培訓合作方代表,使其能夠更加清晰、準確地表達需求,及時、有效地反饋信息。項目團隊要根據合作方的需求和反饋做出合理的改變。項目交付合作方以后,團隊的學生在后續學期內還要承擔項目支持和維護的責任,為當地機構和組織提供長期的技術支持①。
(二)EPICS取得成功的兩大因素真實情景下的工程實踐。大學與社區組織基于社區的真實環境建立長期合作關系,引導學生加入其中,并堅持用幾個學期或更長時間去完成雙方合作的最初承諾。學生們意識到這些合作項目都是針對社區的切實需求展開的,如果他們的工程實踐效果良好,那么最終成果將會真正地投入使用。這就對項目設計的可靠性、可用性、可維護性、安全性、可制造性和美觀性等提出更高的標準。為了取得工程項目的成功,學生們需要解決項目中的關鍵性問題,例如兒童博物館在承受數百名兒童使用甚至濫用之后能維持幾個月?升級后的軟件界面能否提高社區服務工作者的工作效率?設計一個系統用于檢測腦癱兒童的姿勢,并鼓勵他們保持標準姿勢,是否真能幫助他們改善姿態?在傳統的課程學習中,學生們面對的是虛擬客戶,很少遇到上述問題,更不會去深入思考,尋求答案。所以,EPICS提供真實的工程實踐環境,讓學生們面對的是真實的客戶,非常有助于培養工科學生的社會責任感和成就感,深刻地理解自己作為工程師在社會中扮演的角色,增強對工程專業的忠誠度和榮譽感。這些是在教室和實驗室里都無法獲得的。長時間參與工程實踐。在實際情況中,很少有工程項目能夠在一學期的15周或者一學年的30周內徹底完成。EPICS的顯著優勢,就是通過學生最長可參與7個學期和一屆屆學生持續不斷的參與,來打破這些人為界限。從項目和與社區組織合作的角度來看,學生團隊有足夠的時間進行精心設計和良好測試,然后把完成的項目交付給合作伙伴;他們能從合作伙伴那里收集反饋意見,不斷完善設計;他們還能深化與社區組織的合作,尋求新的機會。從學生的角度來看,長期持續參與工程項目使他們能夠體驗整個項目周期不同階段的工作,以及從實習生到設計工程師和團隊領導者等不同的角色;給他們更多的時間加深本專業的學習并涉獵其他學科領域,去感受工程在社會中的角色和作用,發展自我意識和團隊意識,提高專業能力。EPICS的企業家顧問還倡議,利用較長的項目周期,讓學生有機會了解和追求項目的商業化。評估數據表明,EPICS確實使學生的技能得以發展。①
四、改進我國工程教育中的工程實踐環節
分析美國大學的EPICS,對改進我國工程教育中的工程實踐環節可以得到以下幾點啟示。
(一)轉變對工程實踐的認識隨著我國經濟社會發展,工科院校應適應新的形勢,轉變和深化對工程實踐的認識。根據人才培養的總目標,本科階段工程實踐環節的目標應該多樣化,不僅要讓學生了解和體驗先進的生產技術、現代化大生產的組織管理,也要讓學生親身參與真實的工程項目,親身經歷工程活動的全過程,理解工程對于改善民生、造福社會的重要作用。相對而言,后一個目標更加基礎,但在目前還未引起足夠重視。因此,在選擇工程實踐的場所和內容時應著重考慮以下因素。首先,工程實踐要讓學生真正承擔起工程項目的責任。工程教育的一些目標,如在經濟、法律、文化、倫理等各種約束條件下解決工程問題,以及具備社會責任感等,僅僅通過課堂講授、模擬作業、現場考察等方式很難真正實現。只有讓學生參與到真實的工程項目中,并對自己的工作負責,才能促使他們綜合運用所學的理論知識,充分發揮掌握的技能和能力,深刻理解自己作為未來工程師的責任。其次,工程實踐的內容不能局限于專業的界限。工程教育劃分專業是為了使學生更加精通某一領域的工作,然而在現實世界中,工程問題往往涉及多方面因素,學生在真實的工程環境中解決問題必須綜合運用各種知識。所以工程實踐活動不一定過分要求“專業對口”,讓學生在較寬的專業領域開展實踐,對他們適應未來的工作會有更大幫助。第三,工程實踐活動要符合學生的能力水平。工程項目的選擇既要有一定技術難度,同時也要在學生的能力范圍之內。工程實踐活動并不一定要做高、精、尖的項目,重要的是完整的工程項目,讓學生能真正參與實踐,同時對社會有實際貢獻。
(二)到有需要的地方開展工程實踐在國內和國際兩個范圍內,都有許多地方需要工程為提高人們的生產水平和生活質量提出解決方法。在國內的中小企業、農村偏遠地區都有對工程的需求,比如給中小企業技術升級提供技術幫助,為農村地區居民解決清潔飲用水、穩定電力、修建道路等問題。這些地方的人們更需要那些簡單實用、可持續的工程解決方案,也需要整個社會給與更多的支持和關注。推動工程教育國際化并不是都要組織教師、學生到發達國家去,其實為經濟落后的國家和地區解決實際工程問題、提供技術服務,同樣能培養學生的跨文化交流能力和對多元文化的理解,也是工程教育國際化的一方面。我國在與欠發達國家和地區的交往中一直重視民生問題,未來的工程師們參與到這一過程中,也能使工程教育國際與國家的外交戰略統一起來,對提升我國的國際聲譽和國際地位起到重要作用。相對于大型企業和高新技術企業來說,中小企業和落后、偏遠地區對工程有更多需求,而且所需要的主要是成熟的技術,本科生的知識和能力應該能夠勝任,這就為學生解決實際工程問題提供了空間。而且這樣的工程實踐活動對增強學生作為未來工程師的使命感、成就感會有更大作用。
(三)探索開展工程實踐的有效方式為保證學生在工程實踐中實質性參與工程項目,并對工程活動過程有完整的體驗,使工程實踐取得實效,需要對以往的工程實踐形式進行調整。一是把工程實踐貫穿于工程教育全過程,協調好課程學習與工程實踐的安排,使工程實踐與工程項目的進度相適應。這樣學生就有較長時間和較多機會參與工程實踐,能夠承擔一個具體的工程項目,經歷項目實施的全過程,取得較為完整的成果。二是打破年級、專業界線組織實踐團隊。這不僅是完成實際工程項目的需求,更是培養學生的有效方式。三是建立靈活的學分制度。在參與時間長短、完成工作量多少、承擔責任大小、從事技術工作難易等方面給學生較多的選擇權,使有興趣、有能力、愿投入的學生更有積極性,讓其他學生也能達到最低要求。
1課程的特點
案例分析與實踐課程的特點主要體現在三個方面:(1)優化課程設置,理論與實踐相結合,并突出實踐性。針對目前軟件工程案例分析課程偏于理論及相關實踐課程理論聯系不夠的缺點,將案例分析與實踐相結合,使學生在開發完成一個完整的案例過程中,把所學的相關知識加以綜合應用。(2)突出案例的前沿性和實用性以及開發技術的先進性。結合現實需求選擇案例,使得學生完成案例的經驗能夠很好地移植到將來實際工作當中,同時也提高了學生的興趣和參與的積極性。軟件開發技術發展變化非???,尤其是開源軟件開發架構,只有掌握最新的開發技術,并掌握其發展脈絡,才能開發出更高效的軟件系統。(3)教學方法上,項目驅動取代教材驅動,突出學生的自主性。教材的更新速度與軟件及其開發技術的更新速度是不相匹配的,一個實用性強的案例和最新的軟件開發技術很難反映在一本教材上。因此采用項目驅動的教學方式取代教材驅動的教學方式,針對案例開發過程中所用到的技術,把最新的相關知識教給學生,并引導學生通過互聯網自主學習。
2課程的教學實踐
2.1案例選擇教師團隊首先要自己完成案例選題、設計和開發,并以此為基礎,向學生講授開發經驗,指導學生動手完成案例開發。課程以“基于移動互聯網的速遞物流跟蹤系統”作為案例,具有較強的前沿性和實用性。這是一個適合小件速遞運營的物流管理和跟蹤的原型系統,結合移動互聯網技術,能夠給客戶提供及時、透明的物流信息;同時為物流公司提高運行效率提供必要的保障信息。軟件的功能覆蓋從收件、轉運、分發到派送簽收的整個流程,涉及到服務器端、手機客戶端和網頁瀏覽器端的開發。
2.2教學方式課堂教學、實驗和討論等多種教學方式相結合,體現了課程理論與實踐相結合的特點。具體教學方式如下:(1)教師授課。提出系統的功能需求、分析需求的合理性、探討業務改良;介紹所采用的相關技術、數據模型和對象模型的大致思路;簡單介紹建模方法、開發方法、開發框架、開發環境及開發工具。(2)學生自學和實踐。需求的理解、數據模型和對象模型的理解和模型的建立;建模工具、開發環境及開發工具的使用;代碼實現和調試。學生按5-6人一組分組,每小組中選派項目組長,學生在集體理解總體思路和技術手段的基礎上,分工合作完成項目的設計和開發。(3)討論和輔導。在分析、設計、實現、測試等各個階段,教師組織學生描述個自小組項目的進展狀況和技術方案;學生同時可以提出自己的思路以及疑問,教師予以評價和解答。教師至少一次對學生的方案水平、講述的表達進行評價。(4)階段驗收和總體驗收。在課程的中期和最后階段,教師對學生的原型系統和最終實現作品進行評審,給出評審成績。
2.3教學內容不同教學方式的教學內容如下:(1)課堂教學,主要進行案例的分析,為軟件開發實踐奠定基礎。①需求的描述與改良。描述案例的需求,包括功能需求的清單描述、應用場景(用況)的描述;對需求分析和信息化新技術對業務的改良的探討;引導學生使用軟件新技術解決業務需求。從實用性出發描述同類或類似系統的應用現狀,如:同類系統功能狀況,同類系統的缺陷;關鍵技術的解決的方案,解決需求的技術現狀;擬使用的技術手段等。這部分內容以教師講授為主,同時提出問題留作學生思考和討論。②系統架構模型的選擇和依據。根據應用場景和系統的規模選擇系統的軟件平臺和開發環境。針對需求介紹分層架構模型設計思路,從軟件架構的角度描述模型選擇的依據。引導學生設計軟件的分層模型;在教師的指導下,由學生各個項目小組分別設計軟件的總體架構,包括:子系統(或功能模塊)的劃分,軟件的分層結構及層間的主要功能耦合;指導每組學生做出軟件的架構描述和各個業務處理的軟件總體數據流程。③數據模型和數據服務框架。數據模型的設計,包括數據庫的表、視圖、約束關系的設計,結合案例分析設計的思路和可能的變化。數據服務框架的設計及實現技術,使用數據庫持久層框架Hibernate實現的數據-對象映射。數據訪問的性能優化,對象緩存、合理冗余的使用等。④軟件開發技術與軟件框架。系統采用Java語言開發,數據庫的管理使用MySQL,使用WebService開發架構,服務器端基于CXF+Spring+Hibernate框架,手機客戶端基于Android平臺,包括條碼掃描、GPS定位、地圖顯示等功能,同時提供BS結構的數據訪問與管理。⑤子系統與設計的細化。進一步細化設計,為后面的軟件開發實踐做準備。服務的設計,采用JSON作為服務數據交換格式,實現數據對象與字符串的輕量級的轉換。人機界面的設計,采用一些開源框架進行Web頁面的設計,介紹Android客戶端界面設計的方法。(2)實驗內容,主要是軟件開發實踐,參與一個應用軟件開發的全過程??梢约毣癁橐韵聦嶒灢⒅贫▽嶒灤缶V:需求分析,理清業務流程,確定軟件的功能;對象模型設計及數據庫模型設計;開發環境的搭建;Web服務的實現;網頁界面設計與功能實現;Android界面設計及功能實現;二維碼掃描;地圖展示。(3)討論課內容借鑒實際項目開發經驗,定期組織項目評審對學生項目進展狀況進行評價,發現問題及時解決,不斷優化開發方案。根據項目完成情況及個人貢獻給出評審結果,作為學生課程成績的重要依據。至少要對原型系統和最終系統進行項目評審。項目評審的形式是由學生展示項目進展及個人貢獻,回答教師的提問。
2.4學時安排表1是一個學時安排的參考。一共64學時,其中實驗32學時,主要用于項目開發實踐。習題及討論課8學時,主要用于原型系統評審和最終系統的驗收評審。理論課24學時,主要講授案例的分析、設計及用到的開發技術、框架、環境等。
3對工程教育畢業要求的支撐
工程教育是我國高等教育的重要組成部分,工程教育專業認證為教育機構工程類人才培養提供指導和保障,工程教育以出口為導向,專業的課程設置、師資配備等必須使得認證標準中的畢業要求得到達成。軟件工程作為工程教育的一部分,課程設置也必須支撐畢業要求的達成。2015年工程教育專業認證通用標準中畢業要求有12條,包括工程知識、問題分析、設計開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理以及終身學習。每一條要求可以分解為幾個指標點,每一門課程支撐一到幾個指標點的達成。案例分析與實踐課程支撐畢業要求3(設計開發解決方案)中的3個指標點3-1、3-2、3-3和畢業要求9(個人和團隊)中的指標點9-2。指標點具體描述如下:指標點3-1)具有軟件項目問題定義、可行性分析及需求分析的能力;指標點3-2)具有軟件項目系統設計及詳細設計的能力;指標點3-3)具有軟件項目編碼實現的能力;指標點9-2)具有一定的表達能力、人際交往能力和團隊協作能力。本課程中支撐畢業要求達成的具體實現途徑如下:(1)課堂教學的安排支撐畢業要求指標點3-1、3-2、3-3的達成課堂教學通過對一個具體的、有實用價值的案例的分析,展示一個項目開發過程中需求分析、軟件設計、編碼實現及軟件測試等開發階段的主流的方法與技術,結合實驗安排中項目開發的實踐,理論與實踐結合培養學生相關的能力。(2)實驗的安排支撐畢業要求指標點3-1、3-2、3-3和9-2的達成實驗安排就是一個應用軟件的開發實踐,學生分成項目組的形式,分工協作,完成從需求分析、軟件設計、編碼實現、軟件測試等整個工作流程,因此可以鍛煉學生軟件開發的分析、設計、編碼實現能力及團隊協作能力。(3)討論課的安排支撐畢業要求指標點9-2的達成在討論課上,學生要做報告展示項目的進展和自己的貢獻,由于項目是分工合作,需要大家相互配合,充分展示,還要回答教師的問題,這可以鍛煉學生的表達能力和團隊協作能力。
4結語