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摘要:本文针对目前普通大学工科类专业中实践类课程教学环节存在的一些问题进行分析,从实践类课程的意义、目的、培养内容,特别是创造能力的培养、计算机工具的使用等方面,明确了设计类课程是工科大学教学的核心环节,其它讲授类课程应为之服务,同时强调了设计类课程的教学过程,不仅是知识的学习过程,也是创造能力、协作能力等一系列智力和非智力能力培养的过程。本文在论述过程中也初步探讨了目前设计实践类课程的一些组织方法和教师的责任,围绕现行体制和目前的状况,提出了实践课程分组的基本原则、协作组织以及监督、介入、检查和评价的基本规则。
关键词:工科;实践类课程;协作能力
作者简介:于晓锋(1969-),男,江苏南通人,南京工业大学能源学院,实验师、讲师,主要研究方向:热管换热器及其工程应用、实践类课程教学方法;陈建忠(1960-),男,江苏连云港人,南京工业大学能源学院,高级实验师、副教授,主要研究方向:空调与制冷技术、实践类课程教学方法。(江苏 南京 210009)
基金项目:本文系2009～2010年度南京工业大学教育教学改革研究课题的研究成果。
没有设计和实验等实践教学环节,大学工科专业的教学是很难开展的。如果删去工科教学中的设计和实验等实践教学环节,那么工科也就不能称其为工科了,[1]而更加近似于应用数学专业。可以认为设计和实验的实践教学环节是工程科学本科专业的教学核心环节,是工科科学专业之所以称其为工科而非应用数学等专业的根本。
无论从教育教学,还是从用人单位角度考虑,一个设计或(和)实验课程不合格,或成绩不高的学生都不是一个合格或优秀的大学本科毕业生,他们今后从事工程技术类工作,遇到的困难可能会比擅长于实验和设计的学生更大。[2]对于工科类大学设计和实验的要求,国内外的教育教学主管机构也普遍给予了重视。[3]
尽管如此,目前国内的工科类高校或综合类大学的工科专业仍存在一些令人担忧的趋势。教师主观上不愿意开设或进行设计和实验类课程的教学,原因主要是设计和实验类课程教学管理遇到的困难,明显大于讲授类课程,特别是实践课程中的工厂实习环节还存在一定的危险性,给教学管理带来很大麻烦,还有设计和实验类教学对教师来说相对耗时耗力。[4-5]另外,设计和实验类教学难以与高等学校教师的另一重要职责——科研相联系。
因而对于教学的主要实施者来说,设计和实验类教学环节存在一定困难。对于学生的教学管理部门(系,学院或教务处),由于设计和实验类教学环节的一次投入和运行费用均较高,因而也处于两难的境地。
另外,作为学生设计和实验类教学重要环节之一,工厂实习操作过程中还存在社会企业认同度的问题。[6]社会企业一方面要求工科高校毕业生具备良好的动手能力和一定的生产实践知识,又不希望接受在校大学生到厂内实习。从工厂角度来看,安全和效益是生产型企业的主要职责,即使有一些大型工厂具有一定培训任务,也主要是针对本厂和本系统职工开设,一般工厂不承担社会教育的责任。这些现象随着扩招和社会结构的改革和发展而日益突出。
一、实践类教学的目的和培养内容
工科大学生毕业后从事的工程类工作往往需要一定的设计基础,甚至从事以工程设计为核心的工作。大学中的讲授类课程,如数学、物理、化学和工程科学类课程均是以工程应用和工程设计为目的的,即为设计实践类课程服务。反过来,设计和实验等实践类课程决定了工科专业中的数学、物理、化学和工程科学类课程的教学目的、手段、要求和内容不同于理科相应的教学内容。但很多工科院校的课程主管人员似乎未能明确设计类课程的目的方式和考核等教学手段。从用人单位角度来看,普遍反映目前中等水平工科院校的设计类课程存在不足,这个不足不仅表现在量的方面,更是表现在质的方面。[7]设计类课程的目的至少应包括以下4个方面。
(1)设计出满足特定需要的一个系统、元件、过程或流程。
(2)设计过程需要综合运用所学过的数学、物理、化学或工程科学类知识,通过反复计算分析,由学生自身给出一个比较合理的判断。
(3)设计类课程应包括给定目标的分析、合成、评价、建构、测试和结果合理性讨论。
(4)应选取开放式的设计题目,要求充分调动学生的创造性和开拓性,引导学生将直观和感官的设计方法上升到理论高度,使学生学到的知识得以融会贯通。对于基础较好的学生,可引导学生对设计内容进行更进一步细化,以得到更好的发展。
上述4点是对设计类课程的描述,主要目的是实现对学生知识能力和非知识水平[8]的培养,包括以下13个方面。
(1)问题定义和分解能力。学生应具备对教师布置的题目进行再定义,形成自己充分理解的信息后,对其进行进一步分解并解决的能力。
(2)合成和创造能力。学生要能够运用从各门讲授课程中得到的理论知识,解决设计中遇到的各种问题,还要能将解决问题后产生的离散的知识点通过对题目理解和工程知识的运用有机地组合起来,形成完整的设计方案。
(3)综合运用知识点、组合知识点的过程中,需要创造性地发展和发挥。[9]学生创造性的培养是当前高等教学的热门话题,也是一个重要的课题。创造性实际是问题解决能力培养的一部分。对于大部分问题和大多数人来说,解决问题的方案并不需要创造性,而且在很多实际场合,创造型的问题解决方式并不一定是最佳的问题解决方式。但这并不能否定大学生创造性培养的重要性。对于大学生的设计类课题来说,需要的创造性往往是伪创造,这类伪创造的产生仍需要创造能力。创造性问题解决方案的出现需要同时满足两个条件:首先要有适合创造性思维产生的空间,即题目具有开放性,适合进行一定的创新;其次,要求学生具有一定的创造能力,可以在开放的题目空间内进行创造性问题解决。对于设计类题目,需要在某一环节上进行创造性思维的激发。
(4)矫正错误。首先,学生能够通过设计过程纠正一些理论学习和讲授课程中的误解和误区;其次,通过不断修改自己的设计或同组同学的设计,使得普遍的或个别的错误被及时发现并得以纠正。一般认为,纠正别人或自己设计中的错误,要比进行一个新的设计难。因而这种训练对于一名大学本科学生来说是必要的。
(5)数学、物理、化学等理论知识的综合运用能力。对于讲授课程来说,考核的一般方式只针对本课程的教学内容,很少涉及已经学习过的其他学科内容。而设计类课程教学环节在考察时,不得不综合考察大学中所学到的各个学科知识。特别是需要综合各个学科知识之间的联系和交叉,这是讲授课程中很难做到的。
(6)计算机工具使用能力。计算机在工程技术领域的使用越来越广泛,并且是今后的发展趋势。由于我国高等工科院校计算机硬件条件水平发展参差不齐,导致个别学校或专业培养的毕业生在计算机应用水平上比较低,无法满足社会,特别是社会上一些大公司的要求。而这部分能力的培养不仅反映在学校硬件水平上,更重要的是反映在学校的教师水平上。如果教师本身对于计算机工具软件的使用有抵触心理,学生不可能得到这方面锻炼和能力的培养。[10]同样,如果学校、学院或系不重视这部分硬件建设,将会直接导致学生局部能力缺陷和缺失。
(7)计算机工具软件的应用已经渗透到工程科学的各个领域,很难找到一门没有相应配套的商业或教学软件的课程,而设计类课程正是综合运用这些软件形成一件完整作品的过程。过分强调数学的计算过程而反对学生在设计中使用mathCAD、MATLAB等先进的数学工具,因为强调手工制图的重要性而反对AutoCAD、Pro/E、solidworks等工具是不对的。应在教学中,特别是设计类教学中应引导、鼓励学生使用Fluent、Ansys、ASPEN、PROII等大型工程软件,以适应社会需要。可以说,在当今社会的工科院校中,不培养学生的计算机工具使用能力,就不能培养合格的工程科学人才。
(8)判断能力。学生对于设计结果的合理性、可靠性和适用性应有着一个工程师所应具备的初步的判断能力,这种判断能力是建立在对于工程实际的理解和把握基础上的,是在大学中通过各门课程的学习逐渐熏陶出来的,而很难说是哪一门课程、哪一位教师的讲授得到的。
(9)总体设计流程。就是学生掌握工程设计的流程,为今后从事真正的工程设计奠定基础。设计类课程可以使学生从课题定义开始,一直到表述作品的整个过程得到完整的锻炼。
(10)合作能力的培养。在某些设计课程中可以安排三到五人为一小组,共同完成某一特定、相对较为复杂的任务。这个设计任务就需要小组内部有明确的分工和合作,才能使课题保质保量地完成。因而这一过程可使部分具有领导才能的学生得以显现,也会培养学生间的分工合作能力。
(11)培养学生的工程角色认同感。通过设计类课程的实施,可以促进工科类大学生的学生角色向工程师角色转变。而且设计类课程的效果要比讲授类课程更加明显,因为设计类课程更加真实、贴近工程实际,而不像讲授类课程依靠单个原理来描述工程现象。
(12)交流能力。设计类课程的考核形式不仅是设计图纸、计算说明书,还包括答辩过程,因而设计类课程要求学生有良好的书面和口头表达能力。既要求学生不但能做好,还要能写好,更要能说好,这种能力在当今社会显得越来越重要。
(13)自信心的培养。通过设计类课程,特别是一系列设计类课程的实施,学生的学习逐渐从书本上的原理、定律转到简单的部件设计,到小型流程设计,到系统的初步设计,直到一个实际设计任务的完成,使学生在今后的工作中有信心完成相对较为复杂的任务,这是对学生一种非智力能力的培养。
当然,某一设计类课程可能不涉及上述过程的全部,但在本科教学计划中应涵盖上述能力的培养,才能培养出当今社会上认可的、合格的工学毕业生。
二、指导教师的责任
对于教师,首先要确定某一设计课程要求学生达到的培养能力、水平等。可以通过课程前后的谈话、问卷、考核等形式,对题目进行筛选、补充和更新,通过不断地总结和发展,形成一套适合所在院校水平、发展和学生培养目标的设计题目。很多课程设计的范围只限定在本学科以内,而在当今社会,对大学生文化知识水平要求不断提高,这种设计题目显然不能满足高效率教学的要求。
以前,无论是国内还是国际教育界,对于本科学生设计水平均未作出明确要求,而是将重点放在研究生的教育上,导致高层次学生可以清楚了解自己要获得学位应达到的水平和能力,而对于大学生,除了考试及格这样还处于中学阶段考核方式的方法可以严格遵循以外,体现工科高等教育特点的明确的设计实践水平和能力的要求很不统一,致使很多用人单位无法真实了解大学毕业生,特别是在大量扩招以后,宽进的学生如果再宽出,势必引起学生、家长和社会对高等院校的非议。因而需要有较明确的对本科教学实践的要求。
在目前国家规定的高等教育体系规划中,设计实践类课程是最受争议的部分。到目前为止,对于什么是实践设计类课程仍有争议。一些以培养学者、科学家为主的一类高校,希望减少费时的设计类课程,而将更多精力投入到理论教学中;而那些以工程师为主的工科院校,尽管希望有很多实践设计类课程以提高学生的培养质量,但由于经费的限制也往往捉襟见肘。
设计类课程不应成为制图课的延续,设计中画图只是表现手段,更重要的是设计思想、问题解决能力等综合素质的培养,是对工程实践的一种练习,是对课堂教学中很少讲解的内容,如工程材料的牌号、标准尺寸选取和各种规范标准使用等的熟悉过程。要在设计类课程中给学生充分灌输工程设计的一些经验,而不仅仅是描图。
实际上,在教学中严格区分讲授类课程和设计类课程是不对的。设计类课程的内容应在很多讲授类课程中出现,理论知识的主讲教师应了解学生的后续类实践课程,特别是设计类课程的内容,在课程讲授中应注意提及,在课后作业中涉及到。
对三年级甚至二年级的大学生来说,首次接触到的设计类课程至关重要。第一个设计类题目应具有明显的引导性且对树立信心有帮助。引导性题目相对来说更加具有结构化的特征,即应有一定的规则,命题部分更加突出。引导性题目是后续类开放设计类题目的基础,是引导学生逐步向独立设计发展的必经之路,是学生进行独立设计的第一步。
对于引导类的设计题目,教师首先应制定一份较为详细的计划任务书。该计划任务书的进度安排应前松后紧,让学生有一个慢慢进入角色的阶段。此时学生的分组应以五到六人的大组为宜。通过一段时间的灌输和学生的自学,使学生明确问题的背景、定义、设计目标以及各自承担的角色,大组的分配是有利于展开讨论的。
对于这种正式的合作小组,组员共同理解课题内容,完成设计题目。由于目前学生独生子女较多,而且教师与之相处的时代与以往相比有较大差异,因而对于学生间小组协作形式的任务完成方式往往缺乏了解。不但对学生今后的协作工作造成阴影,也对教师进行分组设计的信心和方式有所打击。因而在目前这种要求大规模协作劳动与独生子女协作能力差及扩招和社会大变革的时代,应更加重视学生设计类课程中协作劳动能力的培养。
三、组织方式——学生协作能力的培养
第一,作为教师或设计指导者,本身首先应对设计题目非常清楚,包括设计背景、内容、方法、问题提出方式等方面。[11]
第二,对于分组的方式,可以采用简单的随机分组方式(如按学号、按宿舍等方式),也可以采用有意识的分组方式,如将不同成绩的学生分在同一组内,每一组内都有成绩较好、中等和成绩较差的学生。不同学习成绩的学生在一组内共同完成任务,成绩好的学生可以辅导相对较差的学生,双方均得到了锻炼。
还可以让辅导员和对学生有较多了解的教师参与分组,使性格相近特别是性格较为内向的学生集中到一组内,可以使性格内向的学生也获得领导才能、交流能力和表达能力的锻炼。
另外,尽量做到男女生混合编组,有利于学生间交流能力的提高。对于专业基础课程中的设计题目,特别是引导类题目,应有意识安排性格内向的学生或女生任小组长,对学生的性格发展会产生一定的促进作用。[12]
第三,应详细向学生解释小组的任务。在任务下达的初期,应清楚地告诉学生所在小组必须完成的任务和工作,这样有利于促进相互协作。
要让学生明确该小组的任务是不可能由个别学生在规定的时间内完成的,而必须通力合作。小组最终成绩与每个组员的成绩紧密联系。小组的设计课题由于某部分完成不好而导致小组整体成绩下降,小组的每个成员都会受到影响。
有些学生,特别是一些成绩好的学生,会对这种评价方式不满。教师应使学生了解在当今社会的工业过程中,几乎没有任何可独立完成的任务,合作渗透到社会生活的各个领域,任何缺乏合作精神和团队精神的人都很难生存。因此,在此阶段,除了解释课题本身,更要详细说明团队与协作的意义。
对于学生的评分方式可以有两种,一种是小组成绩即为组员成绩,另一种是小组成绩作为一个基准或作为总成绩的一部分,与个人成绩进行加权平均。
第四,监督和及时介入。教师要及时了解所指导小组内的学习动力、合作方式及出现的问题,对于了解到的问题应及时解决。如发现组内任务一次分配不合理时,教师可以通过组织讨论、任务指派等方式进行二次分配。也可以在适当的时候进行组内汇报。如果设计过程出现技术问题,则可以考虑通过讨论或讲授方式及时解决。
第五,检查计划,及时总结。针对题目开始之初的计划,应定期或不定期检查其执行情况。对于延误进度的应及时总结前一段工作,以督促其加紧完成任务。
第六,教师应对每个学生有不公开的评价,以便提交设计课程总结,对于后续课程有所帮助,也便于对于学生的因材施教。
综上所述,团队要取得成功,应具备下列基本要素:主动协作——要使学生意识到个人的成功(成绩合格)是建立在小组成绩优良的基础上,教师应通过等级评定机制等手段强化学生这种意识,使学生了解小组获得成功是建立在每个组员的努力的基础上;相互帮助——小组内应建立气氛和谐、良好的讨论、成果分享、信息交流的机制,应有相互鼓励、相互信任的氛围;集体荣誉感与个人责任感的建立,这方面特别表现在任务分配的方面,有能力的学生,应主动承担较为复杂的部分。
教师应通过随机提问方式了解课题进展,促进组内成员的共同发展。
四、结论
本文详细讨论了工科大学教育中设计类课程的目的、意义、培养内容和初步的组织方式,阐述了设计过程对于大学本科学生培养的内容不仅是基础知识的训练,还要与时俱进,对于计算机工具使用能力、交流和表达的能力和组织协作能力也要同样重视。不仅要求学生扎实掌握书本知识,还要在设计类课程的教学中培养学生的创造能力和灌输工程概念,顺利实现从学生向工程师的转变。
参考文献:
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[2]张进明,唐帼丽,汪家惠.改进大学生毕业论文写作的思考与实践[J].教育与研究,2005,(8):85-88.
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[11]张守波,史宁中.教师专业化进程中的高师院校实践性教学[J].教育研究,2008,(7):77-80.
[12]JUDY MORELAND and ALISTER JONES.Emerging Assessment Practices in an Emergent Curriculum:Implications for Technology[J].
International Journal of Technology and Design Education,2000,(10):
283-305.
(责任编辑:刘辉)
关键词:工科;实践类课程;协作能力
作者简介:于晓锋(1969-),男,江苏南通人,南京工业大学能源学院,实验师、讲师,主要研究方向:热管换热器及其工程应用、实践类课程教学方法;陈建忠(1960-),男,江苏连云港人,南京工业大学能源学院,高级实验师、副教授,主要研究方向:空调与制冷技术、实践类课程教学方法。(江苏 南京 210009)
基金项目:本文系2009～2010年度南京工业大学教育教学改革研究课题的研究成果。
没有设计和实验等实践教学环节,大学工科专业的教学是很难开展的。如果删去工科教学中的设计和实验等实践教学环节,那么工科也就不能称其为工科了,[1]而更加近似于应用数学专业。可以认为设计和实验的实践教学环节是工程科学本科专业的教学核心环节,是工科科学专业之所以称其为工科而非应用数学等专业的根本。
无论从教育教学,还是从用人单位角度考虑,一个设计或(和)实验课程不合格,或成绩不高的学生都不是一个合格或优秀的大学本科毕业生,他们今后从事工程技术类工作,遇到的困难可能会比擅长于实验和设计的学生更大。[2]对于工科类大学设计和实验的要求,国内外的教育教学主管机构也普遍给予了重视。[3]
尽管如此,目前国内的工科类高校或综合类大学的工科专业仍存在一些令人担忧的趋势。教师主观上不愿意开设或进行设计和实验类课程的教学,原因主要是设计和实验类课程教学管理遇到的困难,明显大于讲授类课程,特别是实践课程中的工厂实习环节还存在一定的危险性,给教学管理带来很大麻烦,还有设计和实验类教学对教师来说相对耗时耗力。[4-5]另外,设计和实验类教学难以与高等学校教师的另一重要职责——科研相联系。
因而对于教学的主要实施者来说,设计和实验类教学环节存在一定困难。对于学生的教学管理部门(系,学院或教务处),由于设计和实验类教学环节的一次投入和运行费用均较高,因而也处于两难的境地。
另外,作为学生设计和实验类教学重要环节之一,工厂实习操作过程中还存在社会企业认同度的问题。[6]社会企业一方面要求工科高校毕业生具备良好的动手能力和一定的生产实践知识,又不希望接受在校大学生到厂内实习。从工厂角度来看,安全和效益是生产型企业的主要职责,即使有一些大型工厂具有一定培训任务,也主要是针对本厂和本系统职工开设,一般工厂不承担社会教育的责任。这些现象随着扩招和社会结构的改革和发展而日益突出。
一、实践类教学的目的和培养内容
工科大学生毕业后从事的工程类工作往往需要一定的设计基础,甚至从事以工程设计为核心的工作。大学中的讲授类课程,如数学、物理、化学和工程科学类课程均是以工程应用和工程设计为目的的,即为设计实践类课程服务。反过来,设计和实验等实践类课程决定了工科专业中的数学、物理、化学和工程科学类课程的教学目的、手段、要求和内容不同于理科相应的教学内容。但很多工科院校的课程主管人员似乎未能明确设计类课程的目的方式和考核等教学手段。从用人单位角度来看,普遍反映目前中等水平工科院校的设计类课程存在不足,这个不足不仅表现在量的方面,更是表现在质的方面。[7]设计类课程的目的至少应包括以下4个方面。
(1)设计出满足特定需要的一个系统、元件、过程或流程。
(2)设计过程需要综合运用所学过的数学、物理、化学或工程科学类知识,通过反复计算分析,由学生自身给出一个比较合理的判断。
(3)设计类课程应包括给定目标的分析、合成、评价、建构、测试和结果合理性讨论。
(4)应选取开放式的设计题目,要求充分调动学生的创造性和开拓性,引导学生将直观和感官的设计方法上升到理论高度,使学生学到的知识得以融会贯通。对于基础较好的学生,可引导学生对设计内容进行更进一步细化,以得到更好的发展。
上述4点是对设计类课程的描述,主要目的是实现对学生知识能力和非知识水平[8]的培养,包括以下13个方面。
(1)问题定义和分解能力。学生应具备对教师布置的题目进行再定义,形成自己充分理解的信息后,对其进行进一步分解并解决的能力。
(2)合成和创造能力。学生要能够运用从各门讲授课程中得到的理论知识,解决设计中遇到的各种问题,还要能将解决问题后产生的离散的知识点通过对题目理解和工程知识的运用有机地组合起来,形成完整的设计方案。
(3)综合运用知识点、组合知识点的过程中,需要创造性地发展和发挥。[9]学生创造性的培养是当前高等教学的热门话题,也是一个重要的课题。创造性实际是问题解决能力培养的一部分。对于大部分问题和大多数人来说,解决问题的方案并不需要创造性,而且在很多实际场合,创造型的问题解决方式并不一定是最佳的问题解决方式。但这并不能否定大学生创造性培养的重要性。对于大学生的设计类课题来说,需要的创造性往往是伪创造,这类伪创造的产生仍需要创造能力。创造性问题解决方案的出现需要同时满足两个条件:首先要有适合创造性思维产生的空间,即题目具有开放性,适合进行一定的创新;其次,要求学生具有一定的创造能力,可以在开放的题目空间内进行创造性问题解决。对于设计类题目,需要在某一环节上进行创造性思维的激发。
(4)矫正错误。首先,学生能够通过设计过程纠正一些理论学习和讲授课程中的误解和误区;其次,通过不断修改自己的设计或同组同学的设计,使得普遍的或个别的错误被及时发现并得以纠正。一般认为,纠正别人或自己设计中的错误,要比进行一个新的设计难。因而这种训练对于一名大学本科学生来说是必要的。
(5)数学、物理、化学等理论知识的综合运用能力。对于讲授课程来说,考核的一般方式只针对本课程的教学内容,很少涉及已经学习过的其他学科内容。而设计类课程教学环节在考察时,不得不综合考察大学中所学到的各个学科知识。特别是需要综合各个学科知识之间的联系和交叉,这是讲授课程中很难做到的。
(6)计算机工具使用能力。计算机在工程技术领域的使用越来越广泛,并且是今后的发展趋势。由于我国高等工科院校计算机硬件条件水平发展参差不齐,导致个别学校或专业培养的毕业生在计算机应用水平上比较低,无法满足社会,特别是社会上一些大公司的要求。而这部分能力的培养不仅反映在学校硬件水平上,更重要的是反映在学校的教师水平上。如果教师本身对于计算机工具软件的使用有抵触心理,学生不可能得到这方面锻炼和能力的培养。[10]同样,如果学校、学院或系不重视这部分硬件建设,将会直接导致学生局部能力缺陷和缺失。
(7)计算机工具软件的应用已经渗透到工程科学的各个领域,很难找到一门没有相应配套的商业或教学软件的课程,而设计类课程正是综合运用这些软件形成一件完整作品的过程。过分强调数学的计算过程而反对学生在设计中使用mathCAD、MATLAB等先进的数学工具,因为强调手工制图的重要性而反对AutoCAD、Pro/E、solidworks等工具是不对的。应在教学中,特别是设计类教学中应引导、鼓励学生使用Fluent、Ansys、ASPEN、PROII等大型工程软件,以适应社会需要。可以说,在当今社会的工科院校中,不培养学生的计算机工具使用能力,就不能培养合格的工程科学人才。
(8)判断能力。学生对于设计结果的合理性、可靠性和适用性应有着一个工程师所应具备的初步的判断能力,这种判断能力是建立在对于工程实际的理解和把握基础上的,是在大学中通过各门课程的学习逐渐熏陶出来的,而很难说是哪一门课程、哪一位教师的讲授得到的。
(9)总体设计流程。就是学生掌握工程设计的流程,为今后从事真正的工程设计奠定基础。设计类课程可以使学生从课题定义开始,一直到表述作品的整个过程得到完整的锻炼。
(10)合作能力的培养。在某些设计课程中可以安排三到五人为一小组,共同完成某一特定、相对较为复杂的任务。这个设计任务就需要小组内部有明确的分工和合作,才能使课题保质保量地完成。因而这一过程可使部分具有领导才能的学生得以显现,也会培养学生间的分工合作能力。
(11)培养学生的工程角色认同感。通过设计类课程的实施,可以促进工科类大学生的学生角色向工程师角色转变。而且设计类课程的效果要比讲授类课程更加明显,因为设计类课程更加真实、贴近工程实际,而不像讲授类课程依靠单个原理来描述工程现象。
(12)交流能力。设计类课程的考核形式不仅是设计图纸、计算说明书,还包括答辩过程,因而设计类课程要求学生有良好的书面和口头表达能力。既要求学生不但能做好,还要能写好,更要能说好,这种能力在当今社会显得越来越重要。
(13)自信心的培养。通过设计类课程,特别是一系列设计类课程的实施,学生的学习逐渐从书本上的原理、定律转到简单的部件设计,到小型流程设计,到系统的初步设计,直到一个实际设计任务的完成,使学生在今后的工作中有信心完成相对较为复杂的任务,这是对学生一种非智力能力的培养。
当然,某一设计类课程可能不涉及上述过程的全部,但在本科教学计划中应涵盖上述能力的培养,才能培养出当今社会上认可的、合格的工学毕业生。
二、指导教师的责任
对于教师,首先要确定某一设计课程要求学生达到的培养能力、水平等。可以通过课程前后的谈话、问卷、考核等形式,对题目进行筛选、补充和更新,通过不断地总结和发展,形成一套适合所在院校水平、发展和学生培养目标的设计题目。很多课程设计的范围只限定在本学科以内,而在当今社会,对大学生文化知识水平要求不断提高,这种设计题目显然不能满足高效率教学的要求。
以前,无论是国内还是国际教育界,对于本科学生设计水平均未作出明确要求,而是将重点放在研究生的教育上,导致高层次学生可以清楚了解自己要获得学位应达到的水平和能力,而对于大学生,除了考试及格这样还处于中学阶段考核方式的方法可以严格遵循以外,体现工科高等教育特点的明确的设计实践水平和能力的要求很不统一,致使很多用人单位无法真实了解大学毕业生,特别是在大量扩招以后,宽进的学生如果再宽出,势必引起学生、家长和社会对高等院校的非议。因而需要有较明确的对本科教学实践的要求。
在目前国家规定的高等教育体系规划中,设计实践类课程是最受争议的部分。到目前为止,对于什么是实践设计类课程仍有争议。一些以培养学者、科学家为主的一类高校,希望减少费时的设计类课程,而将更多精力投入到理论教学中;而那些以工程师为主的工科院校,尽管希望有很多实践设计类课程以提高学生的培养质量,但由于经费的限制也往往捉襟见肘。
设计类课程不应成为制图课的延续,设计中画图只是表现手段,更重要的是设计思想、问题解决能力等综合素质的培养,是对工程实践的一种练习,是对课堂教学中很少讲解的内容,如工程材料的牌号、标准尺寸选取和各种规范标准使用等的熟悉过程。要在设计类课程中给学生充分灌输工程设计的一些经验,而不仅仅是描图。
实际上,在教学中严格区分讲授类课程和设计类课程是不对的。设计类课程的内容应在很多讲授类课程中出现,理论知识的主讲教师应了解学生的后续类实践课程,特别是设计类课程的内容,在课程讲授中应注意提及,在课后作业中涉及到。
对三年级甚至二年级的大学生来说,首次接触到的设计类课程至关重要。第一个设计类题目应具有明显的引导性且对树立信心有帮助。引导性题目相对来说更加具有结构化的特征,即应有一定的规则,命题部分更加突出。引导性题目是后续类开放设计类题目的基础,是引导学生逐步向独立设计发展的必经之路,是学生进行独立设计的第一步。
对于引导类的设计题目,教师首先应制定一份较为详细的计划任务书。该计划任务书的进度安排应前松后紧,让学生有一个慢慢进入角色的阶段。此时学生的分组应以五到六人的大组为宜。通过一段时间的灌输和学生的自学,使学生明确问题的背景、定义、设计目标以及各自承担的角色,大组的分配是有利于展开讨论的。
对于这种正式的合作小组,组员共同理解课题内容,完成设计题目。由于目前学生独生子女较多,而且教师与之相处的时代与以往相比有较大差异,因而对于学生间小组协作形式的任务完成方式往往缺乏了解。不但对学生今后的协作工作造成阴影,也对教师进行分组设计的信心和方式有所打击。因而在目前这种要求大规模协作劳动与独生子女协作能力差及扩招和社会大变革的时代,应更加重视学生设计类课程中协作劳动能力的培养。
三、组织方式——学生协作能力的培养
第一,作为教师或设计指导者,本身首先应对设计题目非常清楚,包括设计背景、内容、方法、问题提出方式等方面。[11]
第二,对于分组的方式,可以采用简单的随机分组方式(如按学号、按宿舍等方式),也可以采用有意识的分组方式,如将不同成绩的学生分在同一组内,每一组内都有成绩较好、中等和成绩较差的学生。不同学习成绩的学生在一组内共同完成任务,成绩好的学生可以辅导相对较差的学生,双方均得到了锻炼。
还可以让辅导员和对学生有较多了解的教师参与分组,使性格相近特别是性格较为内向的学生集中到一组内,可以使性格内向的学生也获得领导才能、交流能力和表达能力的锻炼。
另外,尽量做到男女生混合编组,有利于学生间交流能力的提高。对于专业基础课程中的设计题目,特别是引导类题目,应有意识安排性格内向的学生或女生任小组长,对学生的性格发展会产生一定的促进作用。[12]
第三,应详细向学生解释小组的任务。在任务下达的初期,应清楚地告诉学生所在小组必须完成的任务和工作,这样有利于促进相互协作。
要让学生明确该小组的任务是不可能由个别学生在规定的时间内完成的,而必须通力合作。小组最终成绩与每个组员的成绩紧密联系。小组的设计课题由于某部分完成不好而导致小组整体成绩下降,小组的每个成员都会受到影响。
有些学生,特别是一些成绩好的学生,会对这种评价方式不满。教师应使学生了解在当今社会的工业过程中,几乎没有任何可独立完成的任务,合作渗透到社会生活的各个领域,任何缺乏合作精神和团队精神的人都很难生存。因此,在此阶段,除了解释课题本身,更要详细说明团队与协作的意义。
对于学生的评分方式可以有两种,一种是小组成绩即为组员成绩,另一种是小组成绩作为一个基准或作为总成绩的一部分,与个人成绩进行加权平均。
第四,监督和及时介入。教师要及时了解所指导小组内的学习动力、合作方式及出现的问题,对于了解到的问题应及时解决。如发现组内任务一次分配不合理时,教师可以通过组织讨论、任务指派等方式进行二次分配。也可以在适当的时候进行组内汇报。如果设计过程出现技术问题,则可以考虑通过讨论或讲授方式及时解决。
第五,检查计划,及时总结。针对题目开始之初的计划,应定期或不定期检查其执行情况。对于延误进度的应及时总结前一段工作,以督促其加紧完成任务。
第六,教师应对每个学生有不公开的评价,以便提交设计课程总结,对于后续课程有所帮助,也便于对于学生的因材施教。
综上所述,团队要取得成功,应具备下列基本要素:主动协作——要使学生意识到个人的成功(成绩合格)是建立在小组成绩优良的基础上,教师应通过等级评定机制等手段强化学生这种意识,使学生了解小组获得成功是建立在每个组员的努力的基础上;相互帮助——小组内应建立气氛和谐、良好的讨论、成果分享、信息交流的机制,应有相互鼓励、相互信任的氛围;集体荣誉感与个人责任感的建立,这方面特别表现在任务分配的方面,有能力的学生,应主动承担较为复杂的部分。
教师应通过随机提问方式了解课题进展,促进组内成员的共同发展。
四、结论
本文详细讨论了工科大学教育中设计类课程的目的、意义、培养内容和初步的组织方式,阐述了设计过程对于大学本科学生培养的内容不仅是基础知识的训练,还要与时俱进,对于计算机工具使用能力、交流和表达的能力和组织协作能力也要同样重视。不仅要求学生扎实掌握书本知识,还要在设计类课程的教学中培养学生的创造能力和灌输工程概念,顺利实现从学生向工程师的转变。
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(责任编辑:刘辉)