以专业理论为基础的大学生工程训练探索

【摘要】工程能力的训练是大学生提高工作能力、适应国家建设和社会需要而不可缺少的一个环节。工科大学生需要工程能力训练，在较好的理论基础之上进行工程实践，理论指导实践，能充分发挥理工融合的优势。在工程训练中提前分组，采用分层次工程实践训练，让所有学生都能完成项目，得到完整的工程项目开发经验，以适应社会上对工程人员的需求。

【关键词】工程训练；分层次教学；大众教育与精英教育

中国是发展中国家，国家的建设需要人才，我国的高等教育是为国家的建设培养高技术人才，人才的培养一定要符合国家发展的需要。就学生而言，大多数同学大学的学习是为了获得知识，为了有更多的深造机会或更好的就业待遇。理工科由于实用性比较强，大学毕业生中绝大多数要到公司，企事业单位，厂矿企业从事技术性工作，因此他们必须具有娴熟的实验技能、科研动手能力和具备解决工程实际问题的能力。但从社会反馈信息来看，目前理工科大学培养的学生普遍存在着实践能力、工艺能力、解决工程实际问题的能力较差，难以满足社会的需要。这种现象已引起各高校的普遍关注。如果学生缺少必要的工程训练，不注意解决工程实际问题的能力培养，毕业后必然由于难以很快实现由学生到工程技术人员的转变，而不适应工作的需要。因此处理好理论与实践之间的关系，注意教育与生产劳动相结合是全面提高学生素质，培养合格的社会主义建设人才所必需的。

本科生毕业出路主要在于继续深造或就业，如本科毕业就要就业，必须结合1-2个应用方面学习[1][2]。北方工业大学微电子学专业同学们在学好专业基础课前提下，多数同学要参加实践与工程训练。工程实践是学生在校期间最重要的教学实践活动之一，它不只是给学生以知识和技能，更重要的是通过工程实践全面培养学生的综合素质。

1.理是工之本，工为理之用

现代应用科学与技术离不开基础理论，如果没有理论，技术发展就是靠直觉、碰运气，不可能发展得快，更不可能发展的远。正确的理论能让人类避免盲目的技术开发，能指导人类朝正确的技术路线快速发展。实现应用是理论研究的最终目的，没有了应用前景或应用潜力，理论研究也就失去了实际意义。

就大学而言，理工融合是最佳选择，有了好的理科，工科能有强有力的发展趋势；对学生来说，工科生的理论基本功也是必不可少的，要成为高层次的技术工程师或高技术研究开发人员，本学科的理论基础决定学生的发展潜力；对自然科学的理科生而言，理论基础强的同学，在今后的科学研究或工程技术开发碰到难题，解决问题的方法更多，理论突破或技术突破的可能性更大，也就是在学术或技术上走的更远，创造的价值更高。

2.学以致用，必须实践

不管是纯理论，还是有一定应用的理论课程，都必须与实践相结合。因为理论是实践的需要才提炼与研究发展出来的，并指导实践。

在我国高等教育教学体系中，由于经费和教师资源问题，存在重基础知识、轻能力培养的现象，主要特征是侧重学科基础知识的传授，而学生工程实践训练不足。以实践教学所占比例为例，在美国大学的课程体系中，实践教学比例均在30%以上，而我国大学这一比例都在20%左右，相差较大。我国高等教育仍然是以教师为中心的教学文化，也就是围绕“教师中心、教材中心和课堂中心”而组织的，发挥了教师在教学过程中的权威和主导作用，却忽视了学生的主体性和能动性。这种教学理念及相应的教学方法，不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性，不利于培养学生主动实践的能力[3]。

在校外生产实习活动中，学校往往找不到合适的实习企业，承担不了学生的实习费用；而企业则容纳不了大批学生来访，找不到足够的工程师指导实习活动，更不用说提供真实的岗位用于学生实习。企业担心产品的质量问题，同时也担心学生的安全问题。在这种情况下，实习往往演变为参观，不具有实战意义，达不到生产实习的教学目标；有的学校则只给学生布置实习任务，将学生化整为零，让学生创造条件自己实习[4]。

大家一窝蜂全去搞工程与经济而完全放弃理论研究也不是什么好事，理工兼备是学校层面和国家层面的战略，对所有的大学生个人不容易做到，也没必要人人做到。适合做理论的同学，集中精力学理论，然后深造，在不远的将来发挥出作用；适合做工程的，多数时间应该投入到实验室和工程实践活动中，为就业打下基础。北方工业大学微电子学专业，应用性很强，因此开设了相关的实践课程和专业课程设计，以提高学生的实践动手能力。

3.大众教育与精英教育

高考招生的扩招，使得高等教育进入大众化阶段，教学资源的相对缺乏，生源素质相对降低，使大学教育质量明显降低。由于受高等教育入门条件降低，学生普遍不珍惜大学学习机会，随着大学毕业生的增多，社会对大学毕业生应聘工作条件越来越苛刻。

现今高校本科人才培养体制自1999年大学扩招后，全国绝大多数高校均转向“大众化教育”，教师向以班为单位的学生传授知识，学生不论是理论学习还是实验训练都难于同教师形成一对一的导学关系。教师既没责权进行以个体为目标的精英教育，学生也疲于应付繁杂的考试，自顾不暇。从机制上为教师和学生开辟一个自由发挥的空间，是实施工程精英教育的必要条件。如果说大众化人才的培养是批量生产的话，那么高层次工程精英人才的培养具有个别性。它要求被培养者具有出众的智力、敏锐的观察力、强烈的创新意识及坚韧刻苦的品质，即自身应具备成为精英人才的潜质和可塑性[5]。

我个人认为本科前两年就是大众教育，后两年要根据学生兴趣或特长，提前分组，定向专门精心培养。工程创新精英人才的培养实质就是老师和学生相互选择、目标一致、协同工作、共创成果的过程。

理工科学生头两年主要学习理论课程，不要偏离了主线，打好基础，为后续选修课程的学习做好准备。第3年，尽早决定与分组，按照兴趣分类，由专业老师指导。

4.分层次实践教学，培养理工融合的应用型人才

应用型人才主要来自实践，实践教学的本质就是一种理论联系实际的教学。对学生实验理论、实验技术和实验能力等方面进行系统的全面培养和训练，加强实战训练环节，营造好实践氛围。本科教学计划中要规定每个学生在打好扎实基础以后，安排一次为期一至二月的设定创新目标的实战训练。实践目标的课题要求来自工厂企业或市场。

培养学生实践动手能力、分析和解决问题能力。可实行“三开放教学”实验教学课程和项目开放、实验场地开放、实验仪器设备开放。减少验证性实验，增加综合性、设计性实验以及课程设计与创新实践课程。学生也可以主动利用实验室开放的有利条件，开展了一系列科技创新活动，参加全国和全市“挑战杯”、“创新杯”、“数学建模”、“电子设计竞赛”，申报本校的“科园杯”项目等等。

培养学生的工程实践创新能力是我们的最高目标，但首先要培养学生的实践能力。我们提倡“先模仿，后创造”，创新课程其实就是先在实践环节中学习、实际动手训练，积累经验到达一定程度就会由量变到质变，有新的点子、新的构思，这就是创新的开始。而且要模仿的是一个完整的、具体的真实项目，与社会需求接轨。

课堂教学经常出现“有人吃不饱、有人吃不了”，在工程训练中是可以做到“人人吃得了、人人吃得饱”的。北方工业大学微电子学专业在电子系统设计实践教学从实战出发，照顾到所有同学。基本可以分为以下几步：

（1）根据仪表需求设计方案，选择材料与电子器件。

（2）绘制电路原理图与印刷电路板文件，策划仪表功能软件的编写方案。

（3）焊接电路板，测试电路板上各元件工作正常。

（4）编写、调试软件，实现仪表各功能。

工程训练目的要使所有同学都能实现仪表的至少一个功能，让同学们有成功的感觉，有成功开发仪器仪表的切身体会。根据学生的现有技术程度，可以选择从以上（1）～（4）中任一步为起点开始开发仪器仪表作为一个项目。如从头开始，项目太难，多数同学经验不足、无从下手，会失去学习信心。只有根据实际能力，选择合适的切入点，难度适中，既能做出来，也不是特别轻松，通过努力才能完成，努力的过程就是工程能力提高的过程。

一般来说，初学者只能做第（4）步，模仿已有的方案、完成仪器仪表的1-2个简单功能。经过逐步深入的训练，部分同学可以从第（3）开始，逐步熟悉硬件、同时调试软件，达到软硬件融会贯通。少数同学继续选择竞赛、科园杯研究项目等，从（1）或（2）的方案设计开始，实现工程训练的全套过程的锻炼。这样使得所有同学都有至少一次成功的工程训练，所有同学都能得到恰当的锻炼，都在不同程度上有一定的提高。

5.结论

在高校大众化教育前提下，工程训练是培养有技术特长的应用型人才。工程教育应该根据学生情况和学校条件采用多样化，比如：早进实验室、参加老师的科学研究项目；参加技术竞赛；选择课程设计和创新学分课程等。采用因材施教，分层精英教学，使有工程兴趣和特长的学生可以发挥出来，使大多数学生得到适合自己的大学教育，学有所获。

参考文献

[1]李师群.对物理学科发展及人才培养的战略思考[J].高等理科教育，2004（6）58.

[2]周丽霞，王殿生，门福殿等.应用物理学专业建设的探索与实践[J].高等理科教育，2011（1）95.

[3]李培根，许晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究，2012，3.

[4]李瑾，陈敏.五元合一：美国工科本科生实习系统研究[J].高等工程教育研究，2011，6.

[5]付永庆，王伞，于蕾.论创新型精英人才的培养[J].实验技术与管理，2012年7月，第29卷第7期.

注：北方工业大学2013年度教育教学改革和课程建设课题成果。