Teaching and practice of introduction to engineering curriculum based on cultivation of outstanding engineer
Jiang Shuyong， Zhang Yanqiu， Wu bin， Liu Sijia
Harbin Engineering University， Harbin， 150001， China
Abstract： According to education idea of cultivating outstanding engineer， introduction to engineering curriculum is put forward innovatively. Education idea， cultivation objective， knowledge system and teaching mode for introduction to engineering curriculum are introduced. Introduction to engineering is aimed to cultivate engineering quality， especially non-technological quality； introduction to engineering curriculum becomes the resource of obtaining engineering culture， the cradle of enlightening engineering consciousness， the soil of cultivating engineering ethics， the platform of training engineering thinking， the carrier of inspiring engineering innovation and the cornerstone of enhancing engineering quality， and the knowledge system of introduction to engineering curriculum consists of eight units. Each unit is relatively independent and is based on the theme of engineering， but the emphasis is laid on the theme of engineering in eight units of introduction to engineering curriculum all the way.
Key words： outstanding engineer； engineering quality； engineering thinking； introduction to engineering
卓越工程师教育培养计划是我国高等工程教育改革的重大举措，对于促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国，培养创新型工程技术人才，建设创新型国家，具有重要的战略意义。高等工科院校为了加强卓越工程师的培养，必须不断改革和丰富课程体系，在课程的建设理念、培养目标和知识体系等方面促进创新型人才的培养[1-3]。工程实践教学是高等工科院校教学体系的重要组成部分，工程实践教学课程体系也是高等工科院校课程体系不可或缺的内容。工程训练中心目前仍然是承担工程实践教学的主要载体和平台，其课程体系也需要不断丰富和发展。我校工程训练中心建立了“三段式”工程实践教学体系，即工程认识、工程实践和工程综合能力，并取得了显著的教学效果。2006年，我校工程训练中心被评为国家级实验教学示范中心；2007年，中心工程训练课程被评为国家级精品课程；2008年，中心工程实践创新教学团队被评为国家级教学团队。然而，寻求先进的工程教育理念指导和引领工程训练中心的建设和发展，不断开发新的课程，是卓越工程师培养的必然要求。先进的工程教育理念，就是打破传统的以教材为知识载体的课程模式，建立使学生的知识、素质和能力全面提高、协调发展的课程体系，开阔学生的视野，拓宽学生的思维。对于一名卓越工程师而言，他不仅要拥有雄厚的专业基础知识，更重要的是具备应用专业知识在实际工程实践活动中解决实际问题的能力，这就要求他具有科学的工程思维模式，尤其是要具有工程创新思维。因此，在工程实践教学活动中，对于开设的课程和教学环节，决不能以知识传授为中心，而是应注重培养学生的创新思维，最终提高学生的工程素质和创新能力。在这样一种背景下，中心于2009年至2010年第一学期创新性地开设了面向全校新生的工程导论课程，经过4年的教学实践，该课程不断得到丰富和完善。本文从培养卓越工程师的角度出发，谈一谈工程导论课程的构建。
1 工程导论课程的教学理念
基于卓越工程师培养的教学理念，工程导论课程更加注重学生非技术性素质的培养，强调工程文化、工程意识、工程伦理、工程思维、工程创新和工程素质的培育，课程的具体教学理念如图1所示。 图1 工程导论课程教学理念
2 工程导论课程的培养目标
通过工程导论课程的学习，学生了解工程文明、工程文化和工程伦理等相关知识，了解科学、技术和工程之间的联系与区别，了解工程师的职业定位以及应具备的技术性素质和非技术性素质，建立工程概念，培养工程意识，培育工程思维，提高工程素质，加强职业操守，建立成为一名卓越工程师的自豪感、使命感和责任感。
3 工程导论课程的知识体系
基于卓越工程师培养的教学理念，工程导论课程的教学目标定位于培养学生的工程素质。工程素质是指人在工程活动中解决工程实际问题所表现出来的技术品质和人文品质的统一体，其外在表现包括良好的工程创新意识、较高的工程技术水平、较强的工程实践能力、良好的团队协作能力以及高度的社会伦理责任感。具体而言，工程素质包括技术性素质和非技术性素质，而工程导论课程注重学生非技术性素质的培养。工程导论课程的知识体系分为八个模块，如图2所示。
图2 工程导论课程的知识体系
每个模块的具体知识要点如下：
3.1 工程文明
介绍工程的发展史及其与科学发展史和技术发展史之间的相互联系，选择人类发展历史中具有里程碑意义的重大工程变革，说明工程对人类社会文明进步的推动作用，从而使学生认识工程的地位和作用，初步建立工程概念。
3.2 工程思维
介绍工程的本质和特征，介绍工程与科学、技术的区别与联系，介绍工程的技术要素和非技术要素，介绍工程思维与科学思维、技术思维、艺术思维的区别与联系，从而培养学生的工程思维。
3.3 工程创新
介绍工程中的原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，强调创新在工程中的核心地位和作用，并依托材料工程、航空工程、航天工程、汽车工程、船舶工程发展历程中的创新事件，突出其变革与革新，培养学生的工程创新意识。
3.4 工程实践
介绍工程实践的本质和特征，介绍工程设计、工程制造、工程运行、工程管理的工程链运行模式，将工程的技术要素（包括工程材料的选择与应用、机械设计的基本原理和机械制造的基本方法等）和非技术要素（包括政治、经济、文化、法律、环境、伦理等）融入工程的运行过程，培养学生的工程实践意识。
3.5 工程伦理
介绍工程伦理的本质和特征，介绍工程人才在工程实施中应该承担的技术责任、经济责任、法律责任和道义责任，介绍工程人才在工程运行中发生利益冲突时应该遵守的价值标准和职业操守，培养学生的工程多重责任意识。
3.6 工程生态
介绍工程生态的内涵和特征，介绍工程与生态之间的辩证关系，强调工程活动中人类与自然界的和谐相处，树立学生的绿色工程生态观。
3.7 工程文化
介绍工程文化的内涵和特征，强调工程文化作为工程共同体（包括工程决策者、工程管理者、工程投资人、工程技术人才及其他利益相关者）所遵守的共同行为规则，对工程设计的结果、工程实施的质量以及工程活动的成功运行具有重要的影响，树立学生的工程文化观。
3.8 工程未来
美国工程与技术认证委员会（ABET）对21世纪新的工程人才提出了11条评估标准，要求工程人才应该具有应用数学、科学与工程等知识的能力；具有进行设计、实验分析与数据处理的能力；具有根据需要设计一个部件、一个系统或一个过程的能力；具有指导、验证及解决工程问题的能力；具有应用各种技术和现代工程工具解决实际问题的能力；具有多种训练的综合能力；具有对职业道德及社会责任的认知；具有有效的表达与沟通的能力；懂得工程问题对全球环境和社会的影响；具有有关当今时代问题的知识；具有终生学习的能力。根据以上11条标准，在工程未来模块中，深入剖析工程师所应具备的知识、素质和能力，介绍工程未来的发展趋势，强调未来工程人才在社会发展中的地位和作用，介绍工程人才所应具备的工程素质（包括技术性素质和非技术性素质），树立学生的工程战略观和工程全局观。
4 工程导论课程的教学模式
工程导论课程是一门开放性课程。所谓开放性课程，就是不以教材等知识载体束缚学生的思维，尽量以案例教学为主，为大学一年级新生在未来的学习和工作中指明方向，开阔视野，拓宽思维。因此，在实际教学活动中，教师可以提出一些问题供学生思考和探讨，然后以小组讨论的形式，给予学生更多的发言机会，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性。例如：我们在工程导论课程的第一次课上，通常以调查问卷的形式，要求学生写出自己未来的职业理想，然后要求学生谈一谈对未来职业理想的理解和认识。由于大多数学生选择的未来职业是工程师或科学家，因此，教师便可以要求他们谈一谈对工程师和科学家的认识，从而由浅入深地引入科学、技术和工程的概念，教师与学生之间进行实时互动，澄清学生对概念的误解，从而获得良好的教学效果。由于工程导论课程为通识教育选修课程，该课程的考核方式比较灵活，最终可以报告的形式完成课程考核。另外，工程导论课程不设教材，这就要求教师必须具有较多的知识储备，不仅要具有自然科学知识的基础，而且要有深厚的工程实践背景，尤其要有深厚的人文功底。
5 结束语
本文从课程的教学理念、课程培养目标、课程知识体系和课程的教学模式等方面，介绍了工程导论课程的教学与实践。工程导论课程尚属新鲜事物，目前国内外尚无类似课程可以借鉴，工程导论课程还具有很大的发展空间，需要不断丰富、发展和完善。
