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【教育视点】董大伟:以学生为中心、能力培养为导向的机械工程教育新模式的思考与实践

来源:教务处    日期:2014/12/5 11:10:00    点击数:7173

早在1936年,爱因斯坦在美国高等教育三百周年纪念会上的演讲中就曾经指出:“有时,人们把学校简单地看作为把尽量多的知识传授给成长中一代的一种工具,但这种看法是不正确的……学校的目标应当是培养能独立工作和独立思考、把为社会服务作为人生最高追求的人。”

学校所有教学活动都是围绕着教育的对象——学生开展的,学生是教学活动的中心。针对学生的教学活动是对教育对象施加的激励和输入,有输入就应期待输出,对教育对象教学活动的输出理所当然的就应该是学生的能力。对学生能力的培养无疑是教学活动的出发点和落脚点。显然只注重输入(即知识传授),忽略或不关心输出(学生能力培养)的教学理念和教学模式是有悖于教学目的的。

以前教师把大部分精力都投入到了知识的传授当中(即对受教育者的输入),而对学生获取知识后能否转换成相应的能力表现出来(即对受教育者的输出)关心、注重不够,导致有的学生在校学习成绩很好,毕业后发展的并不见得好。相反的,有的学生在校时似乎表现平平,工作后很快就能脱颖而出。这就是我国教育与欧美教育的最大区别。中国学生会考试,欧美学生会干事。因此构建以学生为中心、以能力培养为导向的机械工程教育新模式势在必行。

2014版《工程教育认证通用标准》规定,接受高等工程教育毕业生要具有以下方面的能力:具有运用工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识的能力;具有运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力;具备设计和实施工程实验的能力;掌握基本的创新方法,具有追求创新的态度和意识;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力;具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力;具有不断学习和适应发展的能力;具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力等。因此,急需身处大变革时代的高等教育工作者,完成从重传授知识到重培养能力,从重老师教到重学生学的转变,以学生能力培养为导向,建立全新的工程教育新模式。

机械学院在近十余年的教学改革中,就如何提高本科教学质量,做了许多有益的尝试,取得了丰硕的成果,创出了许多国内领先的亮点。2005年获国家级教学成果一等奖2项,2009年获国家级教学成果一等奖1项。机械学院在责任教授带领下对课程体系、内容、教学方法、教学手段等方面进行了全面的建设和改革,打造了以院士领衔主讲的国家精品视频公开课和以国家教学名师领衔主讲的国家资源共享课程为代表的专业核心课程群,成功申报7门国家级精品视频、资源共享、精品课程。出版了以国家精品教材《车辆工程》为代表的一系列优质教材。打造名师工程,获首届国家教学名师1名,省级教学名师2名。建设有国家工科机械基础教学基地、国家工科机械基础实验教学示范中心,与大型企业共建国家工程实践教育中心3个。在课外科技活动方面,机械学院为学生打造了参与科研创新实践的宽广平台,建立了个性化实验、重点实验室向本科生开发、大学生课外科研训练计划(SRTP)、国家创新计划项目、学科竞赛、学生助研等一系列活动,使得优秀学生脱颖而出,人才竞争力显著提高。在全国高校具有影响的“全国大学生机械创新设计大赛”,正是由我校联合国内另两所知名高校在探索试点的基础上发起的。目前该赛事在我校已形成完善的管理制度,激励广大教师和大学生持续创新,取得显著效果。在全国大学生机械创新设计大赛近几届共获一等奖12项、二等奖11项;在全国大学生节能减排与社会实践大赛近2届获特等奖1项、一等奖2项、二等奖5项;在全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛近几年共获团体一等奖1项、二等奖2项,个人一等奖4项、二等奖3项。

上述成果的取得,为学生能力培养搭建了良好的软硬件平台,对于机械学院提高本科教学质量起到了积极的推动作用。但是在进行相关课程建设的过程中,大家关注的焦点更多的是教师如何传授知识。而课程改革的主体是教师,而不是学生。如何培养学生主动获取知识、运用知识,把学习的主体还给学生,是我们在课程教学中亟待解决的问题。在学生创新实践能力培养方面,采取的形式基本上以课外科技活动为主,受益的主体常常只是少部分参与积极性高的学生,属于锦上添花,没有形成一个包含从课内到课外,从理论到实践,体系完整的以学生能力培养为导向的工程教育模式。

要让全体学生接受系统的能力培养,首先需要教师明确自己所从事的教学活动与要培养学生什么能力相关,其次需要教师清楚你对学生的输入能否产生期望的输出(能力),如何产生最佳的输出(能力)。这就要求教师在整个教学过程中采用多种手段激发学生自觉、主动地学习,改变原有被动、接受式的学习方式,引导学生在探索、发现、体验和解决问题的过程中掌握学习方法,从而培养他们主动获取新知识的能力、运用知识的能力以及创新实践能力。学院将在总结教育教学改革成果的基础上,对教学模式进行改革探索,围绕学生的能力培养这条主线,结合课内和课外,按专业培养目标和毕业要求分成几个核心知识能力模块,每个核心知识能力模块的教学内容应包含:获取知识、掌握知识、运用知识、解决工程问题、创新知识等。具体可按照以下三个递进的培养层次予以实现。

1、注重学习方法指导,创新以翻转课堂和讨论课等为代表的课堂教学模式,提高自主学习能力

以机械学院的《机械设计(概论)》课程为例,它是我省的首门MOOCs课程。学生通过MOOCs平台以及互联网上的相关资源,不但可以学习各个零部件的基本知识,而且能在网络上与别的同学讨论,完成基本知识的学习和了解。教师则在宝贵的课堂内时间,更多的与每个学生交流,与学生共同研究解决相关的挑战以及其他现实世界面临的问题,从而获得更深层次的理解。这样能够彻底改变以前填鸭式的知识灌输方式,让学生更主动地学习。

在这样的转变当中,教师角色面临全新的挑战。要求教师准备大量的资料用于学生课前学习。为此,课程教师深入到成都、德阳、资阳、眉山等相关企业和工厂,获取了许多一手现场资料丰富教学内容。在课堂教学的任务由简单的知识传授变为了以下几方面的内容:(1)对基本概念的巩固,(2)对核心知识点的串讲,(3)理解学生的问题,并进行课堂的研讨,(4)引导学生运用知识等。

由于课堂教学需要花费大量的学时用于讨论和交流,况且学生已经通过其他渠道获取了大量知识,因此要求教师在进行知识的讲授过程中浓缩知识点,只对关键知识点以及相互关系进行解释和剖析,不在课堂上追求知识的全面性。而是把重点放在结合教师自己多年教学经验、科研成果的总结,依托经典,追踪前沿,以探索和研究为指向、强调师生互动和学生自主学习,在老师与学生间进行平等的互动与交流。对同学们在获取知识、掌握知识、开拓视野、批判思考等诸多方面进行整体上的培养与训练。

2、设计项目, 围绕各专业的核心知识模块,构建基于项目的教学实践环节,培养学生运用知识、解决工程问题的能力

围绕机械类专业学生所需的几个核心知识能力模块,根据每个核心知识能力模块的特点,按模块、课程、知识点等层次构建学习实践项目。包括查阅资料、阅读文献、设计画图、程序实现、撰写报告、小组研讨等环节,以灵活多样的方式鼓励学生参与,激发学生的兴趣和主动参与意识。将学生分成小组,进行老师与学生之间、学生与学生之间的充分交流互动。通过小组边学习、边讨论的方式训练学生交流表达、写作技能、合作精神及协作等能力。学生在完成项目的过程中,进一步掌握了所学知识,其运用知识的能力、设计能力和解决工程问题的能力等得到系统的培养。

机械学院将进一步整合相关实践环节,避免重复内容,设计更多的与能力培养相适应的项目。要求责任教授、主讲教师直接指导相关项目,并作为课程教学的重要组成部分。改革传统的考试模式,探索并建立学生能力的考评机制。

3、创设主动探索空间,开展以“超越杯”机械创新大赛为龙头的个性化的科创活动和工程实训项目,培养学生的创新意识、工程实践能力和创新能力

拟在更加开放的环境中,发挥学生的自主性,根据学生自己对将来的规划,与学生共同完成项目的选题工作。题目类型可为工程设计、实验分析、理论研究等。题目来源可为创新大赛、纵向科研项目、企业攻关项目等。分流培养,各有侧重。

例如,对于毕业后直接从事相关技术工作的学生,选题可结合生产实际。学生可做出工程产品的一部分或一项相对完整的工程设计项目,并在实际动手能力和工程训练方面得到锻炼和提高;注重培养学生的工程设计的系统性,增强工程意识和工程素养,提高学生分析和解决实际问题的能力。选题也可来自教师的科研或学术探讨课题,主要是在一定科学领域内对工程实践或科学活动的理性分析及相对完整且严密的论证,或是对所学专业的一些理论进行验证、探索与研究。强调培养学生认识问题的学术性、创见性和科学性,要求学生严格按照科学思维方式,以事实为基础,以严格的推理过程为依据,经过严密的论证,从而得出科学的结论;使学生熟悉科研活动的过程和规律,培养学生求真务实、态度严谨的科学精神和创新思维能力。

此项改革机械学院已经过多年的探索,取得了可喜的进展,学生参与积极性很高。机械学院从去年开始已经纳入培养方案的必选环节。当然还有许多相关制度需要完善,更需要社会和学校的大力支持。

大学生是整个高等教育的中心和主体,如何让学生能够真正的享受到高质量的高等教育,任重而道远。多年的教学经验和管理经验,让我深深体会到现有的以老师单一课堂讲授知识的方式已远远不能满足当代大学生认识世界、探索未来的要求。作为“传道、授业、解惑”的新世纪高校教师必须完成从知识传授到能力培养的转变,授之以“渔”而不是授之以“鱼”。用渊博的知识、高水平的科研能力和强烈的责任感把学生召唤到科学的海洋中,为大学生提供发展和提升能力创造条件、搭建平台、提供机会,让大学生在实现“乐橙梦”和“中国梦”的实践中放飞青春的梦想。

作者简介:

董大伟,机械工程学院常务副院长,热能动力与汽车工程系主任、四川省教学名师,兼任四川省汽车工程学会副理事长、铁路特色机车车辆及运用工程专业教学指导委员会秘书长、全国机械动力学学会副秘书长、中国大功率柴油机学会委员、SAE会员、乐橙lc8app下载-乐橙成就人生学术委员会委员等。

作者:董大伟     责任编辑:顾成威

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