摘要:在对国际工程教育模式进行比较的基础上,提出我国工程教育模式中存在的一些根本问题。对国际工程教育改革的最新成果CDIO工程教育模式进行研究,根据水利工程的学科特点及专业特色,以水利工程的建设设计阶段为导向,提出EDP-CDIO教育模式。EDP-CDIO教育模式能从基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到CDIO大纲的预定目标。根据EDP-CDIO教育模式提出对水利工程专业课程体系改革的方案。
关键词:EDP-CDIO;工程教育模式;水利工程专业;课程体系
作者简介:张登祥(1971-),男,湖南长沙人,长沙理工大学水利工程学院,讲师,长沙理工大学土木与建筑学院博士研究生,主要研究方向:水工结构理论教学及研究;杨伟军(1962-),男,湖南长沙人,长沙理工大学副校长,长沙理工大学土木与建筑学院,教授,博士生导师,主要研究方向:砌体结构理论、混凝土结构理论、结构可靠性等方面的研究。(湖南 长沙410114)
自20世纪80年代中期以来,我国水利建设迎来发展的黄金时期,我国各大专院校为水利事业的发展培养了大批专业人才,为水利事业的发展作出了很大的贡献。近年来,我国在建立有中国特色的工程教育模式方面做了大量的改革与探索,取得了许多成功的经验。但从总体上看,水利专业的高等教育培养模式与经济发展的需要还显得很不适应,培养的工程技术人才远不能满足现代企业的要求。据瑞士洛桑国际管理开发研究院(IMD)1998年的调查,我国“人才市场上是否有充足的合格工程师”指标排名世界第36位,与我国科技人员总数排名世界第一形成很大的反差。这说明符合企业需要的工程技术人才市场供给不良,反映出我国的人才培养、供给机制不能适应企业发展,企业对人才的需求在数量、质量和结构上得不到满足。[1-3]
一、工程技术人才培养模式比较
世界工程教育有以下两大模式:(1)美国的通才教育模式。在这种思想指导下,其培养目标是造就有教养有实用价值的公民,学生在校期间必须为今后选择职业做准备。为达到这一目的,学校特别注重企业对人才素质的要求,根据社会需要、教育规律、知识结构等制定了一套严格有序的培养计划。实际上,美国的高等工程教育本科普遍为前专业性质或专业入门性质的教育。由于经济结构中私有企业封闭性很强,公司有很强的专业培训机构,所以工程培训大都移到大学后的企业来进行。(2)德国的专业教育模式。德国高等工科学校的培养目标是培养专业性很强的科技人才,一些著名的工科大学声称要培养技术负责人。学生在校期间要有严格的基本理论学习、工程设计、实验基本训练和工业实践与实习的培养环节。可见,德国工程师的基本训练是在高等学校学习期间完成的。德国人认为,中学毕业生已经受到较完备的普通自然科学、社会科学的教育,大学没有必要把普通教育作为教育内容再加以传授;另外,他们还认为责任感、理性和批判能力的养成、个性发展等普通教育的价值可以通过科学的专业训练来进行。德国由于其联邦各州的拨款体制以及工科院校师资来源大都有工程经历以及与工业企业界的联系,因而采用了在大学阶段培养文凭工程师的体制。[4,5]
从以上介绍的美、德工程人才培养的经验来看,我们不能简单就哪一种人才培养模式的优劣做出判断。但是,一个国家的人才培养模式总要适合自己本国的国情和对人才的素质要求,无论是美国还是德国都是这样。我国工程教育模式与德国专业模式一脉相承。但在工程教育领域,特别是高等工程教育领域,明显存在“四化”现象:一是“去工程化”(目标变成了培养科学家而非培养工程师),二是“学术化”(培养过程过于强调理论导向),三是“软化”、“虚化”,乃至“娱乐化”(过于强调通才和素质教育,忽视工程教育的专业性),四是“边缘化”(盲目追求办成综合性大学的目标而抛弃了办学特色),具体表现在如下几个方面。[5,6]
1.学科综合不足
科技、经济、社会与教育发展脱节,直接导致高校学科自我封闭、各守其利、各自为政。在新兴交叉学科建设中,跨学科、跨组织的研究、合作创新与协同服务缺乏管理体制的保障而阻力重重。此外,跨学科、跨部门、跨组织的合作动机、合作模式、激励制度、考核体系也极不完备。学科综合不足主要是由于激励障碍(如交叉学科和跨学科的成果难以评估、缺乏体制性保障、成员目标多样化、多重身份的压力等)、共享障碍(如资源分散、文化冲突、学科差异、时空限制等)和信任障碍(如不熟悉、无组织保证、缺乏共同的专业语言等)所致。21世纪是全球范围内科学与技术迅猛发展、经济与社会文化加速碰撞和交融的时代,工程学科正走向多学科协同与综合,新的知识体系尤其是最具生命力的众多交叉学科正在形成与发展,然而,现有的工程教育模式显然难以适应这一形势。
2.课程体系设计不合理
课程体系包括课程设置、教学内容、课程结构与教学方式,是教育教学理念的具体化,是实现人才能力培养的根本保证。工程教育中专业设置过细、过窄的问题长期得不到解决。这直接导致了学生的知识结构、专业素质和综合能力远远达不到高素质、创新型人才的培养要求,由此导致工程专业教育缺乏实践性、综合性和创造性,课程、学科和学位的设置与标准落后,不仅培养质量堪忧,而且严重不利于学生的就业和创业。
3.产学合作不足
当前,工科教师“去工程化”现象日益严重,直接导致师生双方工程能力的缺失。究其原因主要有二:一是高校与产业界追求的目标不一致,高校以科研为目标,高校引进人才一般要求是博士学位,高学历人才引进后没有机会到生产单位进行专业培训,普遍存在实践经验不足的缺陷。相比之下,德国的工科大学要求教师具有5年以上较丰富工程实践经验,而笔者在美国JOHN HOPKINS大学土木工程学院做访问学者时发现,该学院的教师大多在博士毕业后都有在大型建筑公司较长时间的工作经历,具有丰富的实践经验。二是工科教师绩效评价体系“去工程化”。由于工科教师绩效评价情况复杂、指标体系难以量化,工科教师的绩效考核与业绩奖励长期照搬理科评价体系,论文数量及科研经费是主要考核指标,而对工科教师科研创新团队的创新绩效、产学合作绩效和工程技术服务绩效等甚少考核,致使工科教师既缺乏投身产业界实践的动力和压力,又失去了进入产业实践的机会和条件。
水利工程特别是大型的水利工程,往往需要多学科的交叉与融合,这些特点对水利工程人才的培养提出更高的要求,注重实践性、综合性和创造性是水利工程教育改革与发展的方向。
二、EDP-CDIO工程教育模式
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究组织经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO能力素质培养大纲见表1,大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织,按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎 。[7-10]
现代水利工程对工程师的创新能力、学习能力以及对新技术的敏感性提出了更高的要求。但是学生的真正问题恰恰是缺乏学习动力,从而影响到对所学学科的理解与学习。笔者遗憾地注意到,许多学生处于非常被动的状态,他们既缺乏主动学习的兴趣,也缺乏应有的时间安排能力,而且不知道课程之间的联结关系,不知道前面课程的学习成果会影响后面课程的理解深度。在安排学习时间的决策上,经常是被动地受到同学和教师的影响,哪一门要求严格,哪一门花的时间就多。这种态度使他们不能有效地达到学习的整体目标。我们希望,学生能够主动地发掘课程之间的关系,而且找到贯穿全部课程的学习策略。确切地说,我们需要系统地帮助学生培养个人及群体的学习习惯。
引导学生形成习惯不能仅靠学生的自觉性,应找到相应的宏观与微观机制来系统地控制他们的整体行为。从宏观角度看,当下的学习价值观与校内的学习风气,都存在削弱学生主动学习意愿的弊病。从微观角度看,当下的教学内容与教学工具、学习成果评分标准,也无助于学生建立抽象概念与具象技术的联系。
为了增强学生的学习兴趣,培养学生的工程大局观,加深学生对课程体系的理解,使学生在学习过程中实现从“要我学”到“我要学”的转变,本文在CDIO模式基础上,根据水利学科的特点,以水利工程(Engineering)的建设设计(Design)阶段(Phase)为导向,提出EDP-CDIO培养模式。
水利工程的建设设计程序为:流域规划、项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计、施工图设计等六个阶段(Phase)。EDP-CDIO是一种以工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的工程教育模式。EDP-CDIO培养模式就是通过项目设计将整个课程体系有机而系统地结合起来的。其特点是:所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心,形成一个有机的整体,如图1。
通过精心规划项目的CDIO,可以引导学生对核心专业课程产生浓厚的学习兴趣,从而达到能力培养、综合发展的目的。EDP-CDIO与以往培养计划的主要不同之处是:(1)根据水利工程建设规律,通过导论性的基础课程,从起始阶段就将工程实践引导入门,让学生尽早领略工程技术之美;(2)在教学计划和教学实践中围绕项目设计各阶段目标将相关课程有机联系起来;(3)通过贯穿专业学习全过程的CDIO项目,让学生在学习专业知识的同时直接体验高级设计过程,在知识的学习和应用之间形成良性互动。
三、基于EDP-CDIO模式的课程体系
通过对一些水利院、系改革实践进行分析,得知水利教学内容和课程体系改革大致可分为两类:一类主要是在课程内容的更新上做文章,如双学位、主辅修等;一类是在考虑课程内容改革的同时不同程度、不同层面地整合课程设置,如设置课群模块、专业课程平台等。这些改革没有从根本上激发学生学习的积极性,经过多年的教育改革,工程教育课程内容虽然已经很完善了,但缺乏有效的组织,如图2。
图2表明,水利工程专业现有课程体系表面上看是比较完整的,各核心课程都安排课程设计以强化学习效果,但从根本上看,教师的教与学生的学还是采用传统“灌输式”的教学模式。学生在学习一门课程时根本不知道这门课程在专业中的重要意义,所以也就缺乏探求知识的欲望,因为课程是老师安排学的,不是自己在实践当中领悟并急需掌握的知识。学生学习缺乏主动性,习惯于被动地接受知识,习惯于在教学过程中充当听众、记录员和简单的操作者。而被动性学习不能激发创新意识和创新思维,也制约着其创新能力的培养。
要激发学生学习的积极性,诱导他们追求知识的欲望,最好的办法就是让学生参与到教学的每一个过程,使学生在学习过程中从“要我学”转向“我要学”。笔者在多年的授课过程中感到学生的求知欲望其实非常强烈,特别是对他们自己感兴趣的问题。比如笔者在为学生介绍我国三峡工程各阶段的专业论证时,学生就非常认真,也非常愿意与老师探讨或去查询大量的资料。水利工程专业是所有工程类专业中一个非常有特色的专业,因为水利工程特别是大型的水利工程,往往需要多学科的交叉与融合,而且从流域规划到项目竣工时间跨度很长,建设程序也最多。工程上将水利工程的建设程序分为流域规划、项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计、施工图设计等六个阶段(Phase),而且每一个阶段内容都非常丰富。因此可以将水利工程课程体系以水利工程的六个设计阶段为阶段目标,让学生从跨入大学的第一天起就自觉地为他们选择的工程项目做准备,并体会一个工程项目在他们的努力下从流域的规划到最终竣工的喜悦。基于EDP-CDIO培养模式的水利工程专业课程体系如图3。
图3表明,基于EDP-CDIO培养模式的水利工程专业课程体系可以让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,实现CDIO能力素质培养大纲预定的目标。
四、结语
步入21世纪以来,我国的水利工作得到了党中央、国务院的高度重视,水利事业面临着前所未有的机遇。水利要发展就要实现从传统水利向现代化水利、可持续性发展水利转变,完成这一转变的基础在于教育。那么,面向21世纪水利高等教育要采用什么样的人才培养模式,水利高等教育要为新世纪培养什么样的水利人才,是当前我们面临的最迫切的问题。本文对国际工程教育改革的最新成果CDIO工程教育模式进行了研究,根据水利工程的学科特点及专业特色提出EDP-CDIO教育模式。EDP-CDIO教育模式能从基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到CDIO大纲的预定目标,应是水利高等教育可以采用的模式。
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(责任编辑:麻剑飞)
