時間:2023-08-21 16:57:58
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計算機(jī)工程是涉及現(xiàn)代計算系統(tǒng)、計算機(jī)控制設(shè)備的軟硬件設(shè)計、制造、操作的科學(xué)與技術(shù),建立在計算、數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)的基礎(chǔ)上,主要研究計算機(jī)處理器、多處理器通訊設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和存儲器體系,著重研究硬件設(shè)計以及與軟件和操作系統(tǒng)的交互性能,如嵌入式系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)與大規(guī)模存儲系統(tǒng)。絕大多數(shù)美國學(xué)校的電氣工程和計算機(jī)工程是在一個系,除數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)知識外,課程體系主要包括計算機(jī)科學(xué)和電氣工程等學(xué)科的相關(guān)課程、設(shè)計和構(gòu)建計算機(jī)系統(tǒng)及基于計算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)軟硬件課程。培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備從事計算機(jī)系統(tǒng)工作的能力,或具備基于計算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計、應(yīng)用和集成工作的能力,具有扎實的計算機(jī)基礎(chǔ)理論、良好的科學(xué)素質(zhì)和工程實踐能力,包括良好的團(tuán)隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學(xué)的計算機(jī)工程課程設(shè)置情況。
1.1UIUC計算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置
UIUC計算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿128個學(xué)分,這些課程分為如下7大類:1)科學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)課程(31學(xué)分),包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)在內(nèi)的10門課程。2)計算機(jī)工程核心課程(34學(xué)分),這些課程重點介紹計算機(jī)工程領(lǐng)域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術(shù),共有10門課程。3)專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程(6學(xué)分),包括離散數(shù)學(xué)和概率、工程應(yīng)用兩門數(shù)學(xué)課程。4)寫作課程(4學(xué)分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業(yè)技術(shù)選修課(23學(xué)分),其中1門必須選自計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)專業(yè)技術(shù)選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)專業(yè)技術(shù)選修課程。這些課程強(qiáng)調(diào)計算機(jī)工程實踐中用到的主要分析方法和設(shè)計原則。6)社會科學(xué)與人文科學(xué)課程(18學(xué)分),這些課程被工學(xué)院認(rèn)可并滿足學(xué)校對學(xué)生社會科學(xué)與人文科學(xué)課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學(xué)分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)任何領(lǐng)域的知識。學(xué)生可以在計算機(jī)工程專業(yè)深入學(xué)習(xí)課程,也可以學(xué)習(xí)生物工程、技術(shù)管理或語言等課程。
1.2普度大學(xué)計算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置
普度大學(xué)計算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿125個學(xué)分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學(xué)分),包括6~7學(xué)分的兩門交流技巧課程和18個學(xué)分的社會與人文學(xué)科選修課程。2)數(shù)學(xué)課程(21~22學(xué)分),數(shù)學(xué)課程有兩種套餐,各6門課,學(xué)生可以根據(jù)自己的情況任選一種。3)科學(xué)基礎(chǔ)課程(18~1分),包括物理、化學(xué)、生物及面向?qū)ο缶幊痰?門課程。4)工程基礎(chǔ)課程(7學(xué)分),包括工程導(dǎo)論兩門課程及計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)以外學(xué)科的工程學(xué)科選修課1門。5)計算機(jī)工程專業(yè)課程(4分),包括32~33學(xué)分的13門計算機(jī)工程專業(yè)核心課程;兩門共計1學(xué)分的研討課程;2門3~4學(xué)分的高級設(shè)計課程;2門8學(xué)分的研究生課程;1~2門計算機(jī)專業(yè)選修課程,使計算機(jī)工程專業(yè)課程總學(xué)分達(dá)到4分。6)任選課程(4~6學(xué)分),根據(jù)輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學(xué)院或文理學(xué)院中適合工科學(xué)生的數(shù)學(xué)、科學(xué)課程中選擇,目的是使總學(xué)分達(dá)到125學(xué)分。
1.3伊利諾伊理工學(xué)院計算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置
IIT計算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿130~134個學(xué)分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(10分),學(xué)分分配如下:計算機(jī)工程專業(yè)限選課程47學(xué)分,包括計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)兩類課程;數(shù)學(xué)限選課程24學(xué)分;物理限選課程11學(xué)分;化學(xué)限選課程3學(xué)分;工程科學(xué)限選課程3學(xué)分;社會科學(xué)與人文學(xué)科限選課程21學(xué)分。2)選修課程(15~1分),包括專業(yè)選修課程9~12學(xué)分,其中含1門硬件設(shè)計選修課;科學(xué)選修課程3學(xué)分。3)跨專業(yè)實踐項目課程(6學(xué)分),包括IPROI跨專業(yè)實踐項目I和IPROII跨專業(yè)實踐項目II兩門課程。
1.4西北大學(xué)計算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置
西北大學(xué)計算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數(shù)學(xué)、科學(xué)基礎(chǔ)課程(15門),必修計算方法與線性代數(shù)GenEng205-1、線性代數(shù)與力學(xué)GenEng205-2、動態(tài)系統(tǒng)建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數(shù)學(xué)課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學(xué)基礎(chǔ)課程;從McCormick工學(xué)院科學(xué)基礎(chǔ)課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設(shè)計與交流(I)、IIDEA106-2工程設(shè)計與交流(II)兩門工程設(shè)計和交流課程。2)工程基礎(chǔ)課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導(dǎo)論、EECS203計算機(jī)工程導(dǎo)論、EECS211編程基礎(chǔ)(C++)、EECS302概率系統(tǒng)與隨機(jī)信號,并從McCormick工學(xué)院工程基礎(chǔ)課程熱電力學(xué)、系統(tǒng)工程與分析、材料科學(xué)和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學(xué)科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學(xué)院要求的社科人文學(xué)科課程。4)專業(yè)核心課程(5門),必修EECS205計算機(jī)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)、EECS303高級數(shù)字邏輯設(shè)計、EECS361計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、EECS311數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理和EECS343電路基礎(chǔ)這5門課程。5)技術(shù)選修課程(10門),西北大學(xué)計算機(jī)工程專業(yè)分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統(tǒng)和算法設(shè)計與軟件系統(tǒng)4個方向,每個方向開設(shè)若干門技術(shù)課程,每個學(xué)生必須在這4個方向中選修5門課;從專業(yè)基礎(chǔ)課程EECS213計算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論、EECS222信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)、EECS223固態(tài)工程基礎(chǔ)、EECS224電磁場與光學(xué)基礎(chǔ)、EECS225電子學(xué)基礎(chǔ)5門課中根據(jù)學(xué)習(xí)方向選修2門;剩下3門從計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)工程、數(shù)學(xué)、科學(xué)基礎(chǔ)等課程中選修,如可以是生物學(xué)BIOL210-1,2,3和化學(xué)原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經(jīng)申請同意選修相關(guān)計算機(jī)工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學(xué)生可以根據(jù)自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學(xué)習(xí)過任何計算機(jī)編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統(tǒng)項目EECS347-1、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)項目EECS362和VLSI設(shè)計項目EECS3923門課中選修1門。
24所大學(xué)計算機(jī)工程課程設(shè)置特色
4所大學(xué)計算機(jī)工程本科專業(yè)的課程設(shè)置都通過美國工程教育認(rèn)證機(jī)構(gòu)ABET的EC2000指標(biāo)體系認(rèn)證,有如下特點:
1)注重基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),在貫徹通識教育中培養(yǎng)學(xué)生的各種能力?;A(chǔ)知識直接決定學(xué)生未來的發(fā)展?jié)摿7-8],而基礎(chǔ)知識的掌握通常是通過通識教育實現(xiàn)的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學(xué)按照各種完整的項目組織基礎(chǔ)知識,讓學(xué)生在基于項目的學(xué)習(xí)中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養(yǎng)和學(xué)生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學(xué)生在數(shù)學(xué)、物理、信息、物質(zhì)、生命、技術(shù)和能源科學(xué)方面及人文社科方面打下廣泛的基礎(chǔ)。這種比知識更重要的能力是學(xué)生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學(xué)第一年的工程基礎(chǔ)培養(yǎng)及UIUC第一年的計算機(jī)工程訓(xùn)練從一開始就圍繞能力培養(yǎng),使學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)和數(shù)學(xué)知識。
2)注重相關(guān)學(xué)科的交叉和融合,培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科處理問題的本領(lǐng)?,F(xiàn)代工程是一個復(fù)雜系統(tǒng),不是狹隘的技術(shù)知識背景所能勝任的。解決現(xiàn)代工程問題要求工程師能夠打破學(xué)科壁壘,把被學(xué)科割裂開來的工程再還原為一個整體。這要求學(xué)校在課程設(shè)置上必須充分考慮學(xué)科的交叉和融合,為學(xué)生提供綜合的知識背景,以利于復(fù)雜工程問題的解決[6,8]。UIUC、普度大學(xué)、西北大學(xué)和IIT在課程設(shè)上均體現(xiàn)了學(xué)科交叉、學(xué)科融合的思想。UIUC規(guī)定學(xué)生在技術(shù)選修課中必須選1門計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)系以外的課程,例如宇航工程、農(nóng)業(yè)與生物工程、土木工程、化學(xué)工程、生理學(xué)、生物工程、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程等。普度大學(xué)的計算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生也必須選修1門電氣工程和計算機(jī)工程領(lǐng)域以外的課程,以滿足工程拓寬要求,可以是航空力學(xué)、化學(xué)工程計算、噪音控制、核工程導(dǎo)論、材料結(jié)構(gòu)與特性、環(huán)境工程中的物理化學(xué)原理、環(huán)境可持續(xù)工程以及運籌學(xué)-優(yōu)化、運籌學(xué)-隨機(jī)模型中的任何1門。西北大學(xué)的計算機(jī)工程本身就是該校電氣工程和計算機(jī)科學(xué)交叉和融合的結(jié)果,學(xué)生除必須選修科學(xué)基礎(chǔ)選修課中的普通物理-電磁學(xué)、普通物理-波現(xiàn)象和現(xiàn)代物理外,還必須在遺傳和進(jìn)化生物學(xué)、工程分子和細(xì)胞生物學(xué)中任選1門。IIT規(guī)定科學(xué)選修課必須選1門生物學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)原理,工程選修課必須選1門機(jī)械學(xué)導(dǎo)論或熱動力學(xué)。
3)強(qiáng)調(diào)工程實踐能力培養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生“以解決問題為中心”的工程設(shè)計能力。工程本身就意味著實踐,意味著更加重視工程實際和工程的系統(tǒng)性和完整性。這4所大學(xué)都十分強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng),在課程設(shè)置上不僅有豐富的實驗課程,而且通過更為靈活多樣的基于項目學(xué)習(xí)(Project-basedLearning)課程培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。如IIT有IPRO跨專業(yè)實踐項目,西北大學(xué)要求學(xué)生在微處理器系統(tǒng)項目(EECS347)、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)項目(EECS362)、VLSI設(shè)計項目(EECS392)等項目課程中必須至少選修1門。普度大學(xué)要求學(xué)生選修電氣工程設(shè)計導(dǎo)論(ECE402)、計算機(jī)設(shè)計與樣機(jī)(ECE437)、操作系統(tǒng)工程(ECE469)、編譯器與翻譯器工程(ECE495S)和數(shù)字系統(tǒng)高級項目(ECE495C)等項目課程。UIUC則有計算機(jī)組成與設(shè)計(ECE411)、高級數(shù)字系統(tǒng)項目(ECE395)、微處理器項目(ECE412)、數(shù)字信號處理項目(ECE410)等項目課程供學(xué)生選擇。
4)發(fā)揮和保護(hù)學(xué)生的個性及興趣,激發(fā)學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性。工程教育應(yīng)該在最大程度上發(fā)揮學(xué)生的個性并促進(jìn)其創(chuàng)新能力的發(fā)展。在專業(yè)學(xué)習(xí)中,學(xué)生可以根據(jù)自己的水平、學(xué)習(xí)興趣、個性特長選擇不同的課程,從而促進(jìn)個性和創(chuàng)造性的發(fā)展。為學(xué)生提供不同的培養(yǎng)計劃是這4所大學(xué)的共同特點。西北大學(xué)為計算機(jī)工程學(xué)生提供了高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統(tǒng)和算法設(shè)計及軟件系統(tǒng)4個不同的學(xué)習(xí)路徑。UIUC、IIT及普度大學(xué)則采用龐大的選修課程及明確的課程分類,使學(xué)生可以依據(jù)興趣愛好自行組織課程和學(xué)習(xí)內(nèi)容,以發(fā)展個性,提高創(chuàng)新能力。
5)堅持課程設(shè)置機(jī)構(gòu)的開放性,改變只按學(xué)科知識、由教師單方面設(shè)置的做法。在課程設(shè)置機(jī)構(gòu)方面,這4所大學(xué)均根據(jù)產(chǎn)業(yè)界對計算機(jī)工程師的能力、素質(zhì)、技能和知識等要求,學(xué)生求職的需求,畢業(yè)校友學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)驗反饋及ABET2000指標(biāo)體系,成立由有工程背景的教師、產(chǎn)業(yè)界、教育認(rèn)證機(jī)構(gòu)、學(xué)生及畢業(yè)生等利益相關(guān)者組成的專門委員會,討論、確認(rèn)、不斷改進(jìn)計算機(jī)工程專業(yè)的課程體系及教學(xué)大綱。這與我國由高等院校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主導(dǎo)、以學(xué)科為導(dǎo)向,追求知識完備性為基礎(chǔ),由缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗和工程背景的教師確定的課程設(shè)置和教學(xué)計劃相比,在滿足學(xué)生求職和產(chǎn)業(yè)界需要等方面有明顯優(yōu)勢[8]。
3改進(jìn)我國計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)實踐教學(xué)的思考
截至2006年,我國高校工科專業(yè)在校生為600萬人,其中計算機(jī)相關(guān)專業(yè)在校生近45萬人,在規(guī)模上基本適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求。問題是我國計算機(jī)工程教育與計算機(jī)工業(yè)界脫節(jié)較嚴(yán)重,不同類型、層次學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)趨同[8]。通過深入研究、分析和比較美國高等學(xué)校計算機(jī)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及課程設(shè)置特色,我們深刻認(rèn)識到我國工科院校計算機(jī)專業(yè)本科教育存在的諸多弊端。比如工程實踐環(huán)節(jié)薄弱;工科教師隊伍的非工化趨向嚴(yán)重;評價體系錯位;課程體系落后,學(xué)科交叉欠缺,導(dǎo)致創(chuàng)新與實踐雙向不足,計算機(jī)畢業(yè)生得不到產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)同,普通工科院校計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率低下。以下是我們對工科院校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)實踐教學(xué)改革的一些思考:
1)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)實踐教學(xué)的改革應(yīng)從培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、師資建設(shè)和評價體系、產(chǎn)學(xué)合作等方面綜合考慮。
2)從培養(yǎng)目標(biāo)上,工科計算機(jī)人才培養(yǎng)應(yīng)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)為求職導(dǎo)向,也就是以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向。這使學(xué)生能形成勝任今后工作的能力,成為合格的公民和稱職的產(chǎn)業(yè)人員,而不僅僅是只掌握系統(tǒng)、完備的學(xué)科知識。
3)課程體系要符合大工程觀的要求,注重學(xué)科的交叉和融合,強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識的同時強(qiáng)化對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。實踐教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)實驗課程、項目課程和企業(yè)實習(xí)項目的建設(shè),強(qiáng)調(diào)做中學(xué)、用中學(xué),提倡學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和實踐是實踐教學(xué)改革的重點內(nèi)容。
4)評價體系涉及如何評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,是關(guān)系到教學(xué)是否能達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的重要因素。如果要培養(yǎng)符合計算機(jī)產(chǎn)業(yè)界需要的具有各種能力和素質(zhì)的工程師,以理論考試為主評價學(xué)生能力的評價體系就尤顯片面。如何制定科學(xué)有效的評價指標(biāo),對學(xué)生的各種能力進(jìn)行綜合評價,特別是在基于項目的實踐學(xué)習(xí)中對學(xué)生的團(tuán)隊合作能力、交流溝通能力、解決工程實際問題的能力進(jìn)行科學(xué)評價,是一個有待探索的問題。
(一)“卓越計劃”實施的意義工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代,高等工程教育面臨著巨大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代工程的復(fù)雜性以及新型工業(yè)化的發(fā)展對高等工程教育培養(yǎng)人才的要求越來越高,尤其是對創(chuàng)新拔尖工科人才的要求越來越高,這要求高等工程教育更加重視人才的培養(yǎng)質(zhì)量。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)正是在這一宏觀背景下提出來的?!白吭接媱潯睂嵤┠康脑谟谔岣呶覈叩裙こ碳夹g(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量,更好地向社會輸送高質(zhì)量的工程師。“卓越計劃”實施是依據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》的主要精神,在規(guī)劃實施的10年中,預(yù)計最終參與計劃的工科類本科生與研究生分別占到全日制學(xué)生人數(shù)的10%與50%。“卓越計劃”是對高等工程教育教學(xué)理念的變革,是工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式的完善?!白吭接媱潯钡膶嵤┓较蚴莿?chuàng)建具有中國特色的高等工程教育模式,著力提高學(xué)生的工程意識、優(yōu)化工程素質(zhì),將培養(yǎng)高素質(zhì)工程師作為首要任務(wù)。我國目前雖然已經(jīng)成為高等工程教育大國,但尚未成為高等工程教育強(qiáng)國,接受高等工程教育的學(xué)生普遍存在工程意識不強(qiáng),實踐能力薄弱等問題。技術(shù)創(chuàng)新以及工業(yè)化的推進(jìn)都離不開高素質(zhì)工程技術(shù)人才的支撐,因此,未來國家的競爭力在很大程度上取決于工程技術(shù)人才的質(zhì)量,“未來10年是我國創(chuàng)新工程科技人才培養(yǎng)的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期,及時啟動卓越計劃,著力解決高等工程教育中實踐性和創(chuàng)新性的問題,加緊培養(yǎng)一批創(chuàng)新性強(qiáng),能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求的各類工程科技人才,提高科技創(chuàng)新能力,對于加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)未來我國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)快速健康發(fā)展具有重要意義?!保?]“卓越計劃”是我國高等工程教育領(lǐng)域的重要舉措,其實施有利于深化我國高等工程教育改革,對于培養(yǎng)高層次工程創(chuàng)新人才,促進(jìn)高等工程教育質(zhì)量全面提升,必將發(fā)揮積極的推動作用。
(二)“卓越計劃”實施對課程的要求課程是影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素,是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要手段,有必要充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)過程中的支撐作用,高等工程教育課程應(yīng)體現(xiàn)工程知識、工程素質(zhì)和工程能力整合的特征?!白吭接媱潯痹谡n程改革方面著力推行符合高等工程教育發(fā)展規(guī)律的措施,以培養(yǎng)“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來”的科技人才為目標(biāo),要求高等工程教育課程設(shè)置更加重視工業(yè)界的需求,重視工程人才培養(yǎng)國際化,重視學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。實踐性是高等工程教育最為突出的特性,“卓越計劃”特別強(qiáng)化對課程實踐性的標(biāo)準(zhǔn),要求加大實踐課程的比例,確保實踐教學(xué)的學(xué)時數(shù),要求企業(yè)深度參與課程設(shè)置,負(fù)責(zé)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實施,規(guī)定本科階段課程實行“3+1”培養(yǎng)模式,即3年在校學(xué)習(xí),累計1年在企業(yè)生產(chǎn)學(xué)習(xí)、專業(yè)實驗和畢業(yè)設(shè)計。其次,“卓越計劃”也特別強(qiáng)調(diào)課程的國際化,制定能夠與國際接軌的課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)內(nèi)容,改革課程教學(xué)方法,構(gòu)建與國際工程教育發(fā)展趨勢相符合的課程體系,將國際先進(jìn)的工程教育理念用于“卓越計劃”課程設(shè)置與實施。最后,“卓越計劃”對學(xué)生的培養(yǎng)不僅要滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需要,而且要滿足未來發(fā)展的需要。因此,課程設(shè)置方面還要加強(qiáng)對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),使得學(xué)生除了掌握基本技能之外,還能夠掌握更多未來持續(xù)發(fā)展的技能。
二、高等工程教育課程體系及其問題
(一)高等工程教育課程體系
“課程是指學(xué)校按照一定的教育目的所建構(gòu)的各學(xué)科和各種教育、教學(xué)活動的系統(tǒng)?!保?]體系是多要素相互聯(lián)系而構(gòu)成的一個整體,通常包括結(jié)構(gòu)、內(nèi)容與實施3大環(huán)節(jié)。因此,課程體系由課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容和課程實施等3個環(huán)節(jié)組成。課程結(jié)構(gòu)是不同課程之間的比例關(guān)系,課程體系由多種不同課程組成,它們之間的比例關(guān)系就形成了課程結(jié)構(gòu)。課程內(nèi)容是指課程當(dāng)中所包含的知識體系,也就是傳授給課程對象的內(nèi)容。課程實施就是將課程內(nèi)容以何種方式傳授給對象,也就是課程的組織形式與教學(xué)方式。課程體系是人才培養(yǎng)的主要載體,是實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的手段,課程體系從整體上考慮課程對實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的影響,它要求從人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā),合理地形成課程之間比例關(guān)系,科學(xué)地選擇教學(xué)內(nèi)容,高效地執(zhí)行課程實施過程。高等工程教育是專門培養(yǎng)高等工程技術(shù)人才的教育,其發(fā)展動力直接來源于工業(yè)需求,根本任務(wù)是為工業(yè)界培養(yǎng)更多高質(zhì)量的人才,從而推動社會發(fā)展。課程體系是實現(xiàn)高等工程教育使命的主要手段,高等工程教育課程體系是在長期的工程教育實踐過程中逐步形成的。當(dāng)前,高等工程教育課程體系面臨著巨大的挑戰(zhàn),隨著科學(xué)技術(shù)的推陳出新,工業(yè)的發(fā)展對高等工程教育課程體系提出了更高的要求。高等工程教育課程體系必須不斷調(diào)整以適應(yīng)新形勢的發(fā)展,才能更好地發(fā)揮功能。課程改革是當(dāng)前高等工程教育的熱點和重點,要求以全方位工程能力的培養(yǎng)為核心,遵循工程教育的本質(zhì)規(guī)律,不斷優(yōu)化課程體系,加強(qiáng)對學(xué)生綜合技能的訓(xùn)練,使學(xué)生能夠在現(xiàn)實的工程環(huán)境中培養(yǎng)復(fù)合型工程技能,從而達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)工程師的目標(biāo)。
(二)高等工程教育課程體系問題
“雖然,中國每年幾百萬人補(bǔ)充進(jìn)高級專門人才大軍之中的工科畢業(yè)生,但無論是來自重點工科院校還是普通工科院校,普遍存在著動手能力差、專業(yè)面窄、分析問題的能力和批判性思維較弱等問題,且欠缺解決實際問題的能力和經(jīng)驗,因此很難滿足用人單位的實際要求?!保?]造成這種狀況的原因之一就是我國高等工程教育課程體系未能發(fā)揮應(yīng)有功能,存在課程結(jié)構(gòu)失衡、課程內(nèi)容單一和課程實施弱化等主要問題。
1.在課程結(jié)構(gòu)方面,長期以來,我國高等工程教育課程體系遵循以學(xué)科導(dǎo)向設(shè)置相關(guān)課程,存在重學(xué)輕術(shù)的傾向。理論課程多,實踐課程少,課程設(shè)置偏重于對專業(yè)理論知識的傳授,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程結(jié)構(gòu)中的比重處于弱勢地位,實踐課程的重要性在高等工程教育課程結(jié)構(gòu)中難以體現(xiàn);另外,課程結(jié)構(gòu)的靈活性不夠,必修課程多,選修課程少,基礎(chǔ)課與專業(yè)課等必修課占據(jù)了課程計劃的大部分;跨學(xué)科課程、綜合類課程相對較少,限制了學(xué)生工程視野的拓展以及未來的持續(xù)發(fā)展。
2.在課程內(nèi)容方面,高等工程教育課程內(nèi)容相對封閉和陳舊,課程內(nèi)容沒有能夠跟上時展的步伐,對課程的更新程度重視不夠,使用的教材難以適應(yīng)當(dāng)前科技發(fā)展的要求;高等工程教育課程內(nèi)容過于偏重于自然科學(xué)知識的傳授,工程倫理、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)境保護(hù)等人文社科類方面的知識欠缺;同時,課程內(nèi)容當(dāng)中還缺乏對國際工程科技知識的介紹,導(dǎo)致培養(yǎng)的人才國際化意識不足,限制了學(xué)生國際化素養(yǎng)的形成。
3.在課程實施方面,課程的實施要保證教學(xué)計劃的落實,當(dāng)前高等工程教育課程實施中,方式比較傳統(tǒng),主要采用以教師傳授為主和課堂教學(xué)為中心的形式,忽視了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。我國的校企合作實施課程還沒有建立起合理運行機(jī)制,作為“卓越計劃”實施主體之一的企業(yè)沒有能夠真正參與到課程實施過程中來。另外,在課程實施國際化過程中,國際交流合作的力度仍然不夠大,工程教育課程實施國際化的速度太慢。對比先進(jìn)國家的高等工程教育課程體系,我國高等工程教育現(xiàn)有的課程體系還不能發(fā)揮應(yīng)有的作用,所以,必須利用“卓越計劃”實施的契機(jī),建立以“卓越計劃”為導(dǎo)向的高等工程人才培養(yǎng)的課程體系,以培養(yǎng)高質(zhì)量工程師為目標(biāo),提升學(xué)生的工程技能與國際化素質(zhì),努力培養(yǎng)未來所需的復(fù)合型高等工程人才。
三、面向“卓越計劃”的高等工程教育課程體系設(shè)計
課程體系設(shè)計就是從課程目標(biāo)出發(fā),協(xié)調(diào)與整合課程體系各個環(huán)節(jié),建立科學(xué)合理的課程體系。高等工程教育課程體系設(shè)計是一項系統(tǒng)工程,必須針對“卓越計劃”的要求,合理優(yōu)化高等工程教育課程體系,保證高質(zhì)量工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。
(一)高等工程教育課程體系設(shè)計原則
1.開放性原則
開放性原則體現(xiàn)在高等工程教育課程體系的設(shè)置過程中,首先是對社會需求的開放。高等工程教育根據(jù)社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,不斷調(diào)整課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容與課程實施等環(huán)節(jié),使得課程體系緊跟社會發(fā)展步伐。其次,是對前沿科技知識的開放。課程體系設(shè)計不能僅僅局限在傳統(tǒng)的科技知識體系中,必須將課程體系及時更新,瞄準(zhǔn)交叉學(xué)科等前沿知識,及時豐富課程內(nèi)容,讓學(xué)生掌握科技發(fā)展最新動態(tài)。最后,課程體系設(shè)計必須保持空間上的開放性?!白吭接媱潯币笪磥淼墓こ處煴仨毦邆淠軌蜻m應(yīng)國際競爭的能力,成為獨自應(yīng)對國際化挑戰(zhàn)的工程技術(shù)人員。所以,課程體系設(shè)計需要參考國外高校,尤其是發(fā)達(dá)國家高校的高等工程教育課程體系,加強(qiáng)相關(guān)信息交流,以學(xué)生工程知識、能力與素質(zhì)提高為主線,使得課程體系能夠順應(yīng)國際高等工程教育發(fā)展趨勢。
2.協(xié)調(diào)性原則
“卓越計劃”強(qiáng)調(diào)課程設(shè)置合理有序,多要素互相交融。高等工程教育課程體系設(shè)計的協(xié)調(diào)性原則包含3層涵義:一是課程結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性,課程體系的協(xié)調(diào)性并不是將若干課程機(jī)械地堆砌在一起,而是要用綜合化方式將各類課程之間的比例關(guān)系保持一個科學(xué)合理的比例,公共課、基礎(chǔ)課與專業(yè)課在學(xué)時分配與學(xué)分安排上的科學(xué)匹配,理論課程與實踐課程之間關(guān)系合理;二是課程內(nèi)容的協(xié)調(diào)性,打破傳統(tǒng)的課程內(nèi)容劃分,將課程內(nèi)容中科學(xué)知識、工程知識與人文知識等各方面知識協(xié)調(diào)整合,基本理論與實踐技能統(tǒng)一;三是課程實施過程的協(xié)調(diào)性,影響課程實施的因素是多方面的,課程實施過程需要調(diào)動各方力量。如何將不同的力量整合到一起,需要掌握好協(xié)調(diào)性原則,正確處理好課程實施過程中教師、學(xué)生與企業(yè)等多因素的關(guān)系,提高整體效益。
3.動態(tài)性原則
高等工程教育課程體系本身是一個動態(tài)性的系統(tǒng),它不斷受到外界環(huán)境的作用與影響,持續(xù)地改進(jìn)和演化,以保持和外界環(huán)境動態(tài)平衡。高等工程教育課程體系設(shè)計的動態(tài)性原則是指在課程體系設(shè)計過程中,根據(jù)外界環(huán)境的變化,及時改革與調(diào)整課程體系中課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容與課程實施,對課程體系進(jìn)行優(yōu)化、更新和充實,在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和實施上都要更加靈活,調(diào)整各類課程學(xué)時與學(xué)分的比例,及時增加新課程內(nèi)容,改革課程實施手段,增強(qiáng)其社會適應(yīng)性,建立符合現(xiàn)代高等工程教育本質(zhì)要求的動態(tài)型課程體系。
(二)高等工程教育課程體系設(shè)計途徑
1.優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)
課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程,高等工程教育課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以分為兩個方面:一方面是優(yōu)化理論課與實踐課的比例,當(dāng)前主要任務(wù)是提高實踐課的比例。高等工程教育具有明顯的實踐特征,“卓越計劃”特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。這一特征反映到課程結(jié)構(gòu)當(dāng)中,就是需要加強(qiáng)實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)計,改變高等工程教育課程設(shè)置中公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課等理論課課時過多的局面,增加實踐課程的教學(xué)時數(shù)與學(xué)分。持續(xù)對學(xué)生進(jìn)行較為系統(tǒng)的工程實踐能力訓(xùn)練,制定完善的實踐環(huán)節(jié)和實踐模式,把實踐環(huán)節(jié)貫穿于工程人才培養(yǎng)的全過程,促進(jìn)理論與實踐的有機(jī)統(tǒng)一。在理論課與實踐課整合方面,可以借鑒“歐洲工程教育E4(EnhancingEngi-neeringEducationinEurope)計劃”,建立理論與實踐相融合的緊密型課程體系的框架與基本內(nèi)容;另一方面,是優(yōu)化必修課與選修課比例,側(cè)重于提高選修課比例。我國高等工程教育直接面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場,培養(yǎng)高適應(yīng)性的工程人才。高等工程教育培養(yǎng)的人才應(yīng)該適應(yīng)未來工程技術(shù)發(fā)展趨勢,具備國際競爭力,能夠持續(xù)不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,滿足工業(yè)界發(fā)展需要。作為一名合格的工程師應(yīng)掌握多種知識,獲得多種能力,具備多種素質(zhì),這就要求學(xué)生能夠主動接觸不同學(xué)科的學(xué)術(shù)前沿,開闊視野,從不同側(cè)面了解工程發(fā)展趨勢,使學(xué)生對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣,獲得批判性思維、創(chuàng)新能力、復(fù)合型素質(zhì)以及終身學(xué)習(xí)能力。因此,必須在課程體系中增加跨學(xué)科、綜合性學(xué)科課程,建立多學(xué)科的選修課程,把人文社會科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理與學(xué)術(shù)前沿等課程列入選修課表。
2.更新課程內(nèi)容
課程內(nèi)容是課程中所包含的知識要素,課程內(nèi)容的設(shè)計,要有利于學(xué)生知識的增長、能力的提升與素質(zhì)的優(yōu)化,使得學(xué)生獲得未來持續(xù)發(fā)展的后勁?!白吭接媱潯碧岢隽恕懊嫦蚬I(yè)界、面向世界、面向未來”的口號,強(qiáng)調(diào)復(fù)合型現(xiàn)代工程師人才的培養(yǎng)。高素質(zhì)的復(fù)合型工程師不僅要掌握專業(yè)知識技能,而且還要理解工程倫理,具備相應(yīng)的職業(yè)道德與社會責(zé)任感,“工程職業(yè)道德是工程師在工程職業(yè)活動中必須遵循的行為準(zhǔn)則、職業(yè)規(guī)范、道德標(biāo)準(zhǔn)和道德品質(zhì)的總和。社會責(zé)任感是指工程師個體對人類社會發(fā)展所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任的總體意識,或工程師個體對國家、集體以及工程活動的其他利益相關(guān)者所應(yīng)履行或承擔(dān)的職責(zé)、任務(wù)和使命的態(tài)度。工程師的社會責(zé)任包括保護(hù)公眾的安全、健康和福利,重視環(huán)境保護(hù)具有良好的質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康、安全和服務(wù)意識。”[4]所以,高等工程教育要注意不斷更新課程內(nèi)容,及時增減相關(guān)的知識點,加入環(huán)境、人文、經(jīng)管、倫理、道德等方面的內(nèi)容,完善學(xué)生各方面的素質(zhì)。要將知識、能力和素質(zhì)的均衡發(fā)展體現(xiàn)在課程內(nèi)容中,擴(kuò)大學(xué)生知識面,形成學(xué)生合理的知識體系,以此來全面完善工程師培養(yǎng)的質(zhì)量。另外,為了應(yīng)對未來國際化的挑戰(zhàn),必須樹立課程國際化的教育觀念,在課程內(nèi)容中加入國際化的知識點,加強(qiáng)原版教材的引進(jìn),引進(jìn)國外成熟的工程教育教學(xué)軟件。應(yīng)重視高等工程教育的國際交流,對照國際工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求,借鑒世界各國高等工程教育課程設(shè)置的最新成果,更新課程內(nèi)容,對接國際高等工程教育體系。