培养机械制造类人才应理论与实践想结合
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这是著名的“钱学森之问”。它是关于中国教育事业发展的一道艰深命题。作为从事高等教育的普通教师我们应该反思:我们的教育是否为具有创新意识或希望成为创新人才的莘莘学子们提供了“催生'独立之精神、自由之思想'”的环境?是否能使学生们走出“应试”教育的阴影和“唯分数论”的实用主义思维模式?教育部在近期实施了“基础学科拔尖学生培养试验计划”,目的就是培养在数学、物理、化学、生物、计算机等基础学科的拔尖创新人才。机械工程学科是一门应用基础学科,它和生产实际、国民经济发展有着更为密切和直接的联系。如何借助机械设计与制造系列课程平台,为在工程技术领域培养拔尖创新人才提供一个适宜的生长环境,成为教学改革一个备受关注的问题。借助“机械设计与制造基础系列课程”国家级教学团队(建设项目)的支持,我们从2009年始,在机械设计与制造基础系列课程内,对拔尖人才培养模式进行了大胆的探索与实践,获得了有益的启示。
一、拔尖人才培养平台建设的指导思想和建设目标
CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果。我们借鉴其以产品、过程和系统的构思、设计、实施、运行全生命周期为背景的教育理念,让学生主动学习和实践,以掌握课程之间的有机联系,得到工程实践能力的学习模式,以此来建设机械设计与制造基础系列课程拔尖人才的培养平台。但是,由于我国高校中机械设计与制造基础系列课程内容设置、教学计划安排等,与国外相类似的专业中课程设置有很大的区别,盲目地照搬和效仿会造成一些冲突和矛盾。因此,在平台建设之初,我们就在借鉴CDIO先进理念的前提下,结合现有课程体系的特点确定了以下基本指导思想:
1.与机械设计与制造基础系列课程教学基本要求密切联系,分阶段制定训练目标。例如,结合“机械制图”课程培养创新思维的训练与概念表达的教学目标,在项目训练中通过介绍创新思维的基本技法和表达技法,使学生学会用不同的工程语言清楚地表达构思的能力;在“机械原理”课程中,引导学生进行机构设计方法或创新构思的研究,撰写研究报告,将创新构思获得的概念进行机构创新设计和初步搭建(实物化或三维建模);将机械设计与机械制造联系起来,引导学生研究设计与制造的关系,培养自主学习能力。在创新构思结构化设计与制造工作中,提出有关问题,并在教师的引导下,掌握所需知识的获取方法,并进行总结和归纳。以上各环节中,一些研究工作技法是需要循序渐进不断强化的,不需要严格划分。
2.以提高学习兴趣为主,引导自主学习和研究、实践,寓教于乐。
3.强调使学生在科学理论与科学方法指导下进行实践。
4.训练的软硬件平台具有与课程内容的相关性,在使用上具有可扩展性和延续性。
通过构建拔尖人才培养的平台,结合机械基础系列课程教学基本要求,使拔尖学生通过“项目训练”深化课程学习内容,了解工程问题的研究方法和基本思路,掌握创新设计、团队协作等一些从事科学研究和工程项目开发的基本技能。
二、拔尖人才培养平台建设的主要内容
在上述指导思想下,我们紧密围绕机械设计与制造基础课程的基本要求,确定了拔尖人才培养平台建设的基本内容,即题目设计、教学软硬件平台建设、组织方式的研究、具体实施方法的研究、拔尖学生辅导教师团队的组织(以保证工作的连续性)、学生综合素质的评价体系研究等。在题目设计方面,要以提高学习兴趣为主,并引导学生自主学习,在研究和实践中寻早乐趣;同时,题目要具有一定的工程背景、符合市场需要和先进性。教学软硬件建设包括实施规划、教学辅导内容规划和机构搭接平台与结构制作平台的建设等;在建设内容中重点解决师资队伍的组织形式和学生评价体系等问题。
目前,所建立的拔尖人才培养平台的辅导教师分别由“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”及“制造工程基础”四门课程具有丰富教学经验、多年来工作在教学一线的中青年教师及实验技术人员担任。根据他们对各门课程教学内涵的理解以及工程实践经验,使平台建设的规划和实施具有可操作性和针对性。以此为基础,一方面为拔尖学生营造自主学习和研究的环境,另一方面考虑学生后续的发展需要,我们将拔尖人才培养的评价体系纳入相应课程的评价体系中,最大限度地减少了优秀学生由于参加训练造成的课业负担和后顾之忧。
三、拔尖人才培养平台的运行模式和基本环节
拔尖人才培养平台运行的基本模式是:以项目训练为载体,力求将“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“制造基础”四门课教学内容相联系,使学生分阶段、有重点地开展研究型学习方法的训练和实践。
配合拔尖人才培养和贯彻因材施教的理念,平台为少部分学有余力、有研究和实践兴趣的优秀学生提供一个具有连续性和可持续发展、完善的研究型学习平台。不强求学生个人从事研究项目的连续性,不强求学生个人从事研究项目的指定性,即拔尖创新人才培养的平台自身是不断完善和持续发展的,参加的学生是流动的。
在学生的选拔上,通过报告或书面简历的形式自愿报名;组织参加平台建设的各门课程教师成立专家小组,对申请的学生进行筛选;入选项目的学生将针对项目训练的内容组织调研、方案论证等。在学生准备开题报告期间,老师有针对性地开展关于创新思维与技法、工程设计特点、CDIO工程教育理念等方面的辅导讲座,使学生在科学方法的指导下进行设计实践;进行具体方案设计与运动分析、结构搭接与调试、结构设计等,引导学生在掌握现有课程基本知识的基础上,根据设计需要加深和扩展学习内容,教师在过程中进行答疑解惑;学生将自己的设计方案在机构搭接平台上实现,验证和修正原有的设计,并针对存在的设计问题从设计师的专业角度进行分析;提交书面的设计报告和答辩,并进行现场比赛,最终检验设计成果。
四、拔尖人才培养的初步实践与体会
拔尖人才培养平台建设自2009年开始,深受学生的欢迎,报名十分踊跃。由于项目处于试验阶段,所以到目前为止只接受了10余名大三学生参加。目前,正在“机械设计”课程中进行结构设计和制作的实施。通过前期的试验,师生双方都有很多的收获。
1.拔尖人才培养平台的建设为优秀学生提供了新的学习模式。与以往开展的各类学生研究训练计划不同,拔尖人才培养平台加强了对学生科学理论指导下的设计实践的意识,使他们了解一个成功的设计是要建立在科学预测的基础上的,而不是简单地“制作”。因此在设计的过程中,学生注重发现问题、理解问题、解决问题,主动学习和寻求解决问题的方法,拓展了自身的知识范围,提高了获取知识、运用知识解决问题的能力。
2.拔尖人才培养平台为学生自由发挥创造力提供了空间。在平台的项目训练题目设计中,为了最大限度地给学生提供创新空间,设计的约束条件尽可能少。在评价体系中也注意保护学生新的构思和探索性的尝试,不以成败论英雄,注重过程的评价。
3.拔尖人才培养平台的建设为教师改进教学方法提供了新思路。传统的以教师为中心的教学模式,随着近年来开展的研究型教学模式推广已经得到扭转。但在实践中,课程教学内容的组织与教学的形式还没有完全摆脱教师的主导地位。在拔尖人才培养平台的建设实践中我们体会到,在保证课程基本要求的基础上,应该更多地与学生交流,按照需求选取课程内容,并加强教师在学习上的引导作用,这对于培养学生的学习能力是非常重要和有益的。如果仍然按照知识传授的理念进行课程内容的组织,不注重学科中新知识的更新和学习,教师要实现研究型教学模式只能成为空谈。
总之,拔尖人才培养平台建设是一种新的尝试,在实施过程中师生双方付出的努力得到了回报。但是,我们也必须客观地指出,要使平台的建设可持续发展,并不断提高水平,仅靠热情是远远不够的,我们需要更多机制上的改革与支持,如学生在评奖、推研等关系切身发展的评价机制中“唯分数论”的做法,严重影响了学生在实践环节中的积极性。对于教师工作考核和晋升职称中“唯论文”、“唯科研经费”的评价机制,使很多在创新和拔尖人才培养方面有理念、有志向的教师裹足不前。因此,我们非常期待在目前对“拔尖人才”培养万众瞩目的时机下,能够真正解决一些机制的问题,从根本上催生“独立之精神、自由之思想”的高等教育环境。