蘇 春

（東南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京211189）

近年來，“大類招生、專業(yè)分流”已經(jīng)成為國內(nèi)高校招生及人才培養(yǎng)的重要模式，面向一年級(jí)新生的工程導(dǎo)論課程也普遍開設(shè)。但是，目前在專業(yè)分流方法和新生工程導(dǎo)論課程教學(xué)組織等方面仍然不夠完善，不僅影響了人才培養(yǎng)的質(zhì)量，也不利于各學(xué)科的均衡發(fā)展。

如何讓今天的畢業(yè)生能夠有效地解決未來的工程問題，是工程教育工作者需要思考的問題與面對(duì)的挑戰(zhàn)。它要求畢業(yè)生不僅要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和寬廣的專業(yè)知識(shí)，還要掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，具備出色的學(xué)習(xí)能力、分析與解決工程實(shí)際問題的能力以及良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠洞察社會(huì)發(fā)展趨勢，以實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[1]。

近年來，學(xué)科之間交叉滲透現(xiàn)象日益明顯，專業(yè)界限逐漸淡化，知識(shí)更新速度不斷加快，社會(huì)對(duì)畢業(yè)生素質(zhì)要求也呈現(xiàn)出多元化趨勢。與多元的社會(huì)需求相比，高校傳統(tǒng)的招生和人才培養(yǎng)方式的弊端日漸顯現(xiàn)。為適應(yīng)形勢變化，國內(nèi)高校積極進(jìn)行教學(xué)改革與探索，大類招生、專業(yè)分流、開設(shè)新生專業(yè)導(dǎo)論課程等成為改革的重要方向。實(shí)際上，上述培養(yǎng)模式改革并非我國首創(chuàng)，美國、歐洲等地區(qū)高校已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒[2-3]。

本文基于美國幾所高校工程類專業(yè)案例，分析它們?cè)诠こ虒?dǎo)論課程建設(shè)和工科人才培養(yǎng)等方面的成功做法；結(jié)合自身實(shí)際，分析存在的不足并提出改善思路。

一、工程導(dǎo)論課程教學(xué)改革的必要性分析

高等教育是建立在中等教育基礎(chǔ)上的專業(yè)（職業(yè)）教育，其目標(biāo)是為社會(huì)培養(yǎng)各類高級(jí)專門技術(shù)和管理人才。因此，與中學(xué)階段相比，大學(xué)教育在學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)方法等方面都存在很大差別。對(duì)于新入學(xué)的大學(xué)生而言，能否適應(yīng)這種變化，不僅關(guān)系到大學(xué)階段的學(xué)習(xí)成績，還與后續(xù)的職業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。工程導(dǎo)論課程在其中扮演著重要角色。

工業(yè)革命以來，人們?cè)趧?chuàng)造大量知識(shí)和財(cái)富的同時(shí)，也帶來了資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題，嚴(yán)重威脅人類的可持續(xù)發(fā)展。近年來，國內(nèi)水污染、霧霾、食品安全、極端天氣等問題頻發(fā)，水資源短缺、耕地面積減少，能源及礦產(chǎn)品進(jìn)口逐年增加，都成為制約社會(huì)和諧發(fā)展的重要因素。社會(huì)發(fā)展、知識(shí)更新和技術(shù)進(jìn)步，也提出許多新的研究課題。大學(xué)生是未來社會(huì)發(fā)展的中堅(jiān)力量。因此，在校期間就應(yīng)幫助他們從科學(xué)的角度去分析問題的根源，并積極思考和嘗試解決問題的有效方法。

另一方面，科學(xué)技術(shù)集成的趨勢越來越明顯，現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)往往建立在多學(xué)科基礎(chǔ)之上，僅靠單一學(xué)科、專業(yè)的知識(shí)已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)。上述趨勢反映到高等教育中就是課程的綜合化，通過強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與應(yīng)用研究的滲透、交叉，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)需求和解決復(fù)雜工程問題的技能。工程導(dǎo)論和綜合性課程應(yīng)包括基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目規(guī)劃和問題解決技巧等方面訓(xùn)練；通過案例向?qū)W生展示工程問題的解決思路與方法，培養(yǎng)學(xué)生尋找資源和查閱文獻(xiàn)的能力。另外還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生完成報(bào)告、演講、傾聽和溝通能力，全面提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。

美國高校在工程教育領(lǐng)域十分注重講授工程科學(xué)對(duì)社會(huì)的服務(wù)功能，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類可持續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工程方法解決人類面臨難題的能力。選題包括環(huán)境保護(hù)、污染水處理、可再生能源、傳感網(wǎng)、碳排放、基因工程、未來交通系統(tǒng)、智慧城市等學(xué)科前沿，既能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)工程學(xué)科與社會(huì)、自然之間的關(guān)系，也能促進(jìn)邊緣學(xué)科發(fā)展和綜合性課程的創(chuàng)成[3]。

職業(yè)精神培養(yǎng)和工程倫理（engineeringethics）意識(shí)的建立是工程教育的核心問題之一。良好的職業(yè)精神和工程倫理是優(yōu)秀工程師必備的素質(zhì)，缺少職業(yè)道德的工程師不是合格的工程師。近年來，日本福島核電站泄漏、豐田汽車剎車門事件、溫州動(dòng)車追尾脫軌事故、黃島輸油管道爆炸以及頻發(fā)的礦難、交通事故都與工程倫理的缺失密切相關(guān)。美國高校的工程導(dǎo)論課程中，普遍強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程倫理的養(yǎng)成和工程師責(zé)任的訓(xùn)練。目前，國內(nèi)高校對(duì)此領(lǐng)域的關(guān)注程度還不夠。

近幾十年來，以美國為代表的發(fā)達(dá)國家，在高校課程建設(shè)、人才培養(yǎng)等領(lǐng)域提出一系列改革舉措，并取得顯著成效。1991年，美國政府頒布《關(guān)于發(fā)展高等教育和提高專門人才質(zhì)量方案》，提出“加強(qiáng)專門人才在生產(chǎn)和科技部門獨(dú)立工作的能力，是當(dāng)前高等教育向現(xiàn)代化方向發(fā)展的基本方針”，在課程改革方面強(qiáng)調(diào)“打破原有的課程界限及框架，實(shí)行跨學(xué)科綜合研究，創(chuàng)設(shè)新型綜合課程”。2003年起，美國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSF）資助成立工程教育促進(jìn)中心（The Center for the Advancement of Engineering Education，CAEE），專門研究高等教育的教與學(xué)問題，其中包括工程教育、大學(xué)本科教育兩個(gè)分支機(jī)構(gòu)，普渡大學(xué)、斯坦福大學(xué)、華盛頓大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)等多所高校參與其中，并取得豐富成果[4]。CAEE的研究領(lǐng)域包括：工程類本科生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及學(xué)?！ぷ鞯霓D(zhuǎn)換，工程教育工作者的教學(xué)方法，工程類畢業(yè)生的職業(yè)發(fā)展，工程教育研究組織的擴(kuò)展活動(dòng)與模型等。

美國高校多年的教學(xué)實(shí)踐表明：科學(xué)地設(shè)計(jì)工程導(dǎo)論和相關(guān)綜合性課程，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使他們對(duì)專業(yè)抱有持續(xù)的好奇心，變得博學(xué)和富有主見；可以使學(xué)生了解工程領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)、畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)；能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終幫助他們實(shí)現(xiàn)職業(yè)夢想。

自2010年起，東南大學(xué)提出“卓越化、國際化、研究型”本科教學(xué)工作新要求，在多個(gè)院系實(shí)施“大類招生、專業(yè)分流”的招生及培養(yǎng)模式改革，并多次組織全校通識(shí)課、新生研討課、系列專業(yè)研討課建設(shè)工作，在本科人才培養(yǎng)方面取得一定成績。但是，應(yīng)該看到由于相關(guān)政策的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、課程內(nèi)涵建設(shè)等方面尚不夠完善，導(dǎo)致某些專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量不升反降，挫傷了相關(guān)專業(yè)教師和學(xué)生的積極性[5]。因此，有必要學(xué)習(xí)國內(nèi)外高校的成功做法，切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、美國工程教育理念淺析

工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)（Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）是美國工程專業(yè)領(lǐng)域的權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)。它的宗旨是促進(jìn)工程教育質(zhì)量的持續(xù)提升，鼓勵(lì)工程教育創(chuàng)新，以培養(yǎng)具有出色學(xué)習(xí)能力、在當(dāng)今全球化時(shí)代具有競爭力的畢業(yè)生。ABET認(rèn)證的指標(biāo)包括學(xué)生質(zhì)量與表現(xiàn)、學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、項(xiàng)目教育目標(biāo)、專業(yè)的持續(xù)提升、課程設(shè)置、師資、設(shè)施、支持等方面內(nèi)容，其中特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)、技 術(shù)、工 程、數(shù) 學(xué)（Science，Technology，Engineering and Mathematics，STEM）基本概念、工程設(shè)計(jì)流程以及相關(guān)專業(yè)技能的掌握，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（a）應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程知識(shí)的能力；

（b）設(shè)計(jì)和開展實(shí)驗(yàn)的能力，以及數(shù)據(jù)的分析與解釋；

（c）設(shè)計(jì)系統(tǒng)、零件或流程的能力，并滿足特定的約束條件，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、政治、倫理、健康、安全、可制造性、可持續(xù)性等；

（d）運(yùn)行與管理跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的能力；

（e）識(shí)別、制定和解決工程問題的能力；

（f）理解專業(yè)和道德責(zé)任；

（g）有效的交流能力；

（h）接受必要的教育，以便從全球、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會(huì)層面理解工程解決方案的影響；

（i）認(rèn)識(shí)到終身學(xué)習(xí)的必要性并具備相應(yīng)的能力；

（j）具備當(dāng)代問題的相關(guān)知識(shí)；

（k）應(yīng)用技術(shù)、技能和必要的現(xiàn)代工程工具以解決工程實(shí)際問題的能力。

2001—2002年，美國國家工程院（National Academy of Engineering）提出“2020的工程師：新世紀(jì)的工程視野（The Engineer of 2020：Visions of Engineering in the New Century）”報(bào)告，提出2020年工程領(lǐng)域的愿景，預(yù)測彼時(shí)工程師的工作環(huán)境，分析2020年前后工程師應(yīng)具備的特質(zhì)，如表1所示[6]。

表1 2020年工程師應(yīng)具備的特質(zhì)

為提高本科生職業(yè)素質(zhì)、培養(yǎng)能符合未來需求的畢業(yè)生，美國各高校紛紛開展導(dǎo)論和綜合課程的改革實(shí)踐，并取得豐富經(jīng)驗(yàn)。

三、美國部分高校工程導(dǎo)論課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)分析

1.Rutgers University面向一年級(jí)學(xué)生的Engineering Exploration課程[7]

一年級(jí)的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)于激發(fā)、保持以及提升學(xué)生對(duì)工程專業(yè)的滿意度至關(guān)重要。但是，對(duì)于工科一年級(jí)學(xué)生，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、文科以及其它通識(shí)課程通常占用了大部分課時(shí)，他們很少有機(jī)會(huì)去探索工程領(lǐng)域及其發(fā)展動(dòng)態(tài)。為增加學(xué)生的工程探索體驗(yàn)，并將一年級(jí)課程與工程實(shí)際有機(jī)連接，Rutgers大學(xué)工學(xué)院（RU-SOE）創(chuàng)建了一門交互式、基于項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)課程——工程探究（Engineering Exploration），以替代傳統(tǒng)的一年級(jí)工程導(dǎo)論課程。

RU-SOE傳統(tǒng)的課程名為“專業(yè)方向介紹系列講座（Introduction to Orientation Lectures）”。該課程是工程專業(yè)的必修課，包括八個(gè)80分鐘的講座，分別由學(xué)院每個(gè)系的一位教授向?qū)W生介紹各自的工程專業(yè)，同一班級(jí)的學(xué)生人數(shù)在100人以上。成績分為“合格（pass）”和“不合格（nocredit）”，成績?cè)u(píng)定的主要依據(jù)是出勤率。這種以被動(dòng)聽講座的授課方式、純粹以考勤來評(píng)定成績的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生注意力不夠集中、厭倦以及考勤帶來的課堂消耗，教學(xué)效果差。

開設(shè)“工程探究”課程的目標(biāo)包括：向?qū)W生介紹工程專業(yè)，提高教與學(xué)的效果，幫助學(xué)生在工程領(lǐng)域成功。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，課程設(shè)計(jì)了組合式的主動(dòng)學(xué)習(xí)策略（active learning strategies），包括基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（project-based learning）、探究式學(xué)習(xí)（inquiry-based learning）、合作式學(xué)習(xí)（collaborative learning），從而構(gòu)成一門綜合性課程。工程設(shè)計(jì)流程是該課程教學(xué)的另一條主線，并通過基于專業(yè)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目來介紹相關(guān)專業(yè)。另外，該課程提出了“半結(jié)構(gòu)化—基于項(xiàng)目—合作式學(xué)習(xí)方法（semi-structured project-based collaborative learning approaches）”，允許學(xué)生提出方法，在做相關(guān)概念性研究和團(tuán)隊(duì)合作的基礎(chǔ)上完成項(xiàng)目。工程項(xiàng)目選題包括：橋梁建造、建筑建造、電路設(shè)計(jì)、咖啡機(jī)的逆向工程、賽車設(shè)計(jì)、太陽能儀表板電路設(shè)計(jì)、應(yīng)力/應(yīng)變分析、血壓分析等。上述改革措施均符合ABET認(rèn)證的指標(biāo)與要求。

工程是科學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法的實(shí)際應(yīng)用，最終要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件、機(jī)器、流程或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造以及有效運(yùn)作。為有效地解決工程項(xiàng)目研究中的相關(guān)問題，需要用到STEM中多門課程知識(shí)。為此，學(xué)院開設(shè)一門綜合課程（integrated curriculum），以集成的方式講授數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程以及英語等學(xué)科知識(shí)。此外，在設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目時(shí)，除考慮培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的方法之外，還重視學(xué)生工程設(shè)計(jì)流程的訓(xùn)練，將科學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)概念用于解決實(shí)際問題也是工程設(shè)計(jì)流程的一個(gè)部分（如圖1）。

面向?qū)I(yè)的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目取材于實(shí)際工程問題，并適用于多專業(yè)學(xué)生，旨在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)職業(yè)的重要性并樂意從事相應(yīng)的職業(yè)。通過參與相關(guān)項(xiàng)目，學(xué)生可以深入理解自己未來需要學(xué)習(xí)的科學(xué)及數(shù)學(xué)問題。項(xiàng)目成果以技術(shù)報(bào)告及口頭演講的形式提交，其中技術(shù)報(bào)告是在做科學(xué)研究之后所撰寫的論文?！肮こ烫骄俊闭n程不支持純粹的模型而是強(qiáng)調(diào)多課程的集成，以便將科學(xué)概念、工程設(shè)計(jì)流程、科技寫作融合到項(xiàng)目中。此外，科技寫作也工程師的基本素質(zhì)要求，在完成項(xiàng)目的過程中要求學(xué)生以口頭或文字方式闡述相關(guān)概念，并論述如何將相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于工程問題的解決方案之中，以便反映對(duì)問題的理解程度。

RU-SOE的教學(xué)實(shí)踐表明，“工程探究”選修課程，尤其是通過采用主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法，不僅向?qū)W生介紹了多個(gè)工程學(xué)科，也向?qū)W生展示要在工程領(lǐng)域成功所需的學(xué)術(shù)和專業(yè)技能。幾年來，選修該課程的學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)可率明顯提高，對(duì)該課程也給予很高評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)表明：開設(shè)該課程使得三年內(nèi)學(xué)生的專業(yè)保留率提高19%。目前，RU-SOE正計(jì)劃將該課程推廣到一年級(jí)所有新生中。此外，該學(xué)院還計(jì)劃加強(qiáng)課程建設(shè)，并通過開發(fā)工程選題視頻資料庫等形式，以便使盡可能多的學(xué)生受益。

2. T exas A&M U niversity 面向一年級(jí)學(xué)生的“F o u ndation Coalition Program”[8]

1994年秋季起，德州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&MUniversity）啟動(dòng)基礎(chǔ)聯(lián)盟計(jì)劃（Foundation Coalition Program，F(xiàn)CP）課程。該課程面向770多名一年級(jí)新生，包括4學(xué)時(shí)化學(xué)、3學(xué)時(shí)英語、5學(xué)時(shí)工程、8學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)和7學(xué)時(shí)物理，課程跨度為兩個(gè)學(xué)期，3-4 個(gè)學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)， 在主動(dòng)—協(xié)作（active-collaborative）的環(huán)境下完成教學(xué)活動(dòng)。FCP教學(xué)以一種集成的“問題—解決方案（problem-solving）”方式展開，以跨專業(yè)系列課堂練習(xí)和綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目替代傳統(tǒng)單一的講座，向一年級(jí)工程專業(yè)學(xué)生講授設(shè)計(jì)方法、工程問題的解決方案以及圖形化分析工具。

為此，該校專門成立了由不同專業(yè)背景教員組成的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以完成該課程的協(xié)調(diào)與管理，負(fù)責(zé)從全局上把握課程材料及條件的準(zhǔn)備，并及時(shí)響應(yīng)學(xué)生需求、向?qū)W生提供各種鍛煉機(jī)會(huì)。每位教師專注于自己的領(lǐng)域和特長，并從課程總目標(biāo)出發(fā)準(zhǔn)備教學(xué)素材，包括典型的工程案例。相關(guān)教員通過周會(huì)形式交流，并保持常規(guī)的通信聯(lián)系，以保證教學(xué)工作的開展及課程主線。

該課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生解決基本工程問題能力的培養(yǎng)、掌握可視化工具以及溝通技巧的訓(xùn)練。課程建設(shè)和學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)包括：（1）對(duì)工程科學(xué)基礎(chǔ)理論的良好掌握；（2）為學(xué)生提供解決工程問題的必需技能；（3）向?qū)W生介紹一些基本的工程工具；（4）幫助學(xué)生發(fā)展邏輯思維能力；（5）幫助學(xué)生發(fā)展草圖繪制技能；（6）培養(yǎng)學(xué)生閱讀和解釋技術(shù)成果的能力；（7）對(duì)團(tuán)隊(duì)合作的透徹理解；（8）對(duì)終身學(xué)習(xí)的好奇與渴望；（9）良好的溝通技巧；（10）批判性、創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

FCP課程的主線和特色體現(xiàn)在集成、團(tuán)隊(duì)、主動(dòng)學(xué)習(xí)和技術(shù)等方面。下面逐一作簡要解釋：

（1）集成（Integration） 集成是該課程的首要目標(biāo)，將化學(xué)、英語、工程、數(shù)學(xué)以及物理集成，以促使工程問題的解決與設(shè)計(jì)。為此，學(xué)生要接受大量與課程相關(guān)的材料、信息。

（2）團(tuán)隊(duì)（Teaming） 培養(yǎng)學(xué)生以科技團(tuán)隊(duì)中一名成員的方式去學(xué)習(xí)和工作。在一年的學(xué)習(xí)過程中，每名學(xué)生會(huì)成為三個(gè)不同團(tuán)隊(duì)的成員。在每學(xué)期開始時(shí)會(huì)提供培訓(xùn)，以幫助學(xué)生學(xué)會(huì)建立和維護(hù)團(tuán)隊(duì)，培訓(xùn)時(shí)間不在課時(shí)之內(nèi)。

（3）主動(dòng)學(xué)習(xí)（Active Learning） 課程的第三個(gè)目標(biāo)是變“被動(dòng)的課堂講座”為“合作式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)”。教員和學(xué)生都需要適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，教員要在課前布置學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過閱讀評(píng)估測驗(yàn)（Readiness Assessment Tests）考核學(xué)生課前準(zhǔn)備情況、鼓勵(lì)學(xué)生閱讀材料并做好上課準(zhǔn)備。授課時(shí)間主要用來講授學(xué)生在閱讀過程中較難理解的概念，以實(shí)現(xiàn)課堂效果的最大化。每節(jié)課會(huì)有10—15分鐘用來解釋學(xué)生作業(yè)。

（4）技術(shù)（Technology）在課堂內(nèi)外通過技術(shù)的使用，強(qiáng)化學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和對(duì)問題解決工具的掌握。教學(xué)中應(yīng)用到 的 軟 件 包 括AutoCAD、Maple、Microsoft Word、PowerPoint、Excel以及互聯(lián)網(wǎng)與其它軟件。

該項(xiàng)目的建設(shè)得到美國國家自然科學(xué)基金的資助和學(xué)校的支持。教學(xué)實(shí)踐和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，選修FCP課程后學(xué)生對(duì)專業(yè)的滿意度明顯提高。

3.L o u isiana T ech U niversity 的新生工程課程“L iving with the L a b”[9]

1998年起，在美國國家自然基金委員會(huì)工程教育聯(lián)盟（Engineering Education Coalitions） 等項(xiàng)目資助下，Louisiana Tech University面向一年級(jí)新生開設(shè)基于項(xiàng)目的工程課程。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中，教師或?qū)嶒?yàn)人員通常要事先準(zhǔn)備好所有設(shè)備及實(shí)驗(yàn)用原材料等，以確保實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行并獲得想要的數(shù)據(jù)。對(duì)于能力強(qiáng)的教員，可以通過創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)項(xiàng)目及工作經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。但是，隨著學(xué)生數(shù)量的增加，這樣做將會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間，因此這種模式也不可持續(xù)。

為此，該校工程及科學(xué)學(xué)院（College of Engineering and Science，CES）開設(shè)了一門新生工程課程——生活在實(shí)驗(yàn)室（Living with the Lab）。該課程將學(xué)生變成實(shí)驗(yàn)室的主人并負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)，大量增加學(xué)生體驗(yàn)式學(xué)習(xí)（Experiential Learning）的機(jī)會(huì)。這種實(shí)驗(yàn)室能促進(jìn)學(xué)生親自動(dòng)手獲得創(chuàng)新所需的知識(shí)、技巧及精神。

這門面向一年級(jí)新生的集成課程涵蓋微積分、化學(xué)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理以及其它一些非技術(shù)性課程等內(nèi)容。課程采用模塊化，在每學(xué)期40位學(xué)生可以組成一個(gè)班級(jí)，以完成其中某些模塊的學(xué)習(xí)。在數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中會(huì)結(jié)合一些工程問題，以激發(fā)發(fā)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，CES還開設(shè)了3門面向一年級(jí)學(xué)生的工程課程，教學(xué)形式為講座及實(shí)驗(yàn)課程，兩周一次、每次110分鐘。1998—2007年間，面向新生開設(shè)過的工程課程包括工程基礎(chǔ)（電路，物料平衡，靜力學(xué)）、計(jì)算機(jī)應(yīng)用（Excel，Mathcad，Solid work）、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、團(tuán)隊(duì)合作、交流技巧以及設(shè)計(jì)項(xiàng)目等。學(xué)生主要以團(tuán)隊(duì)方式完成課程學(xué)習(xí)，包括解決作業(yè)中的問題、實(shí)驗(yàn)室管理以及演講等。2008—2009學(xué)年，有近800名學(xué)生參與Living with the Lab課程的學(xué)習(xí)。

該課程涵蓋7個(gè)教學(xué)目標(biāo)，在一年的教學(xué)活動(dòng)中并行推進(jìn)，它們是：系統(tǒng)、機(jī)電裝置、制造與采購、軟件、基本工程概念、交流以及拓展活動(dòng)。與以往課程采用教材所不同的是，學(xué)生需要購買以下物品：機(jī)器人開發(fā)組件工具包（含可編程控制器、傳感器、伺服及其軟件）、機(jī)電項(xiàng)目開發(fā)所需工具（包括安全眼鏡、萬用表、游標(biāo)卡尺、膠帶、混合工具及零件等）、工程領(lǐng)域3D建模及分析軟件、筆記本計(jì)算機(jī)以及Mathcad、SolidWorks、Microsoft Excel等軟件。學(xué)校為該課程專門提供了一間面積為1800平方英尺（約167.23平方米）教室，其中包括11張4人桌、一臺(tái)筆記本、投影儀、2臺(tái)簡易車床、1臺(tái)砂帶磨光機(jī)、10臺(tái)鉆銑床以及用來存儲(chǔ)工具的櫥柜等。

為改善教學(xué)效果，該院開展為期兩周的師資培訓(xùn)研討課，對(duì)參與課程教學(xué)的教師進(jìn)行培訓(xùn)。每位教師按照設(shè)想中學(xué)生應(yīng)采用的學(xué)習(xí)方式，完成課堂學(xué)習(xí)和相關(guān)作業(yè)，并完成離心泵、熱電阻、電導(dǎo)傳感器等制造。上述都是該課程必需的環(huán)節(jié)。通過兩周的研討，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員之間建立了緊密聯(lián)系，形成了強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)。此外，課程團(tuán)隊(duì)成員要每周見面，交流課程進(jìn)展。

為評(píng)估新課程的教學(xué)效果，該學(xué)院將學(xué)生分為兩組（選修傳統(tǒng)導(dǎo)論課程組、選修該課程組），分別測評(píng)兩組學(xué)生課程學(xué)習(xí)之后的基本素質(zhì)與技能。結(jié)果表明，新的工程導(dǎo)論課程為學(xué)生提供了更多發(fā)展技能的機(jī)會(huì)，學(xué)生的基本技能和測試成績普遍高于另一組學(xué)生。在一年級(jí)期間，學(xué)生掌握了工程和科學(xué)的基本概念、常用軟件、制造、交流、團(tuán)隊(duì)合作以及系統(tǒng)層面的思考技能，實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)定的培養(yǎng)目標(biāo)，為學(xué)生后續(xù)的職業(yè)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四、結(jié) 語

“大類招生、專業(yè)分流”是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其出發(fā)點(diǎn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、拓寬學(xué)生知識(shí)面，以提升學(xué)生綜合素質(zhì)與能力，增強(qiáng)學(xué)生的崗位適應(yīng)性。但是，能否取得預(yù)期的效果，則取決于實(shí)施過程中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和配套舉措。

本文以美國幾所高校一年級(jí)工程導(dǎo)論課程為例，從提升專業(yè)認(rèn)可度和學(xué)生工程素質(zhì)的角度出發(fā)，分析其中具有共性的成功做法。它們共同的經(jīng)驗(yàn)包括：從工科大類學(xué)科的角度出發(fā)考慮專業(yè)分流問題，而不僅限于兩個(gè)或少數(shù)專業(yè)；良好的頂層設(shè)計(jì)，集中全院相關(guān)資源建設(shè)相關(guān)課程，并組建相應(yīng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)；從新生工程導(dǎo)論課程建設(shè)入手，配置必要的教學(xué)條件和資源，強(qiáng)調(diào)各專業(yè)力量的平衡；不以傳授知識(shí)為重點(diǎn)，而是側(cè)重于學(xué)生專業(yè)技能、動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的養(yǎng)成；以滿足未來職業(yè)需求和終身學(xué)習(xí)為目標(biāo)。在上述層面，我們還任重而道遠(yuǎn)。

［1］ 蘇春．平衡于傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力之間［J］．東南大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2004（2）：64-66．

［2］ Lawrence E Carlson，Jacquelyn F Sullivan.Hands-on engineering：Learning by doing in the integrated teaching and learning program［J］.International Journal of Engineering Education，1999，15（1）：20-31．

［3］ 蘇春，張繼文．美國里海大學(xué)“工程實(shí)踐導(dǎo)論”新生研討課的組織與實(shí)施［J］． 東南大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2011（S）：131-133．

［4］ Cynthia J.Atman，Sheri D.Sheppard，Jennifer Turns，et al.Enabling engineering Student success：The Final Report for the Center for the Advancement of Engineering Education［R］.San Rafael，CA：Morgan&Claypool Publishers，2010：1-224.

［5］ 蘇春.基于案例的大類招生政策對(duì)新小專業(yè)辦學(xué)負(fù)面影響研究［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2014，16（增）：201-205．

［6］ National Academy of Engineering.The Engineer of 2020：Visions of Engineering in the New Century［R］.The National Academies Press，Washington DCUSA，2004.

［7］ Lydia Prendergast，Eugenia Etkina.Review of a first-year engineer ingdesign course［C］.Proceedings of the 121st American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition，Indianapolis，Indiana，USA，2014：1-29.

［8］ Morgan JR.A freshman engineeringexperience［C］.Proceedingsof 1997 ASEE Annual Conference & Exposition， Milwaukee，Wisconsin USA，1997：15-18.

［9］ Stan Cronk，David Hall，James Nelson.Living with the Lab：A project-based curriculum for first-year engineering students［C］.Proceedings of the 2009 ASEE Gulf-Southwest Annual Conference，Baylor University，USA，2009：1-12.