國外工業科學教學模式的思考

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1法國工業科學是通用工程師培養模式的核心

法國HervéRIOU教授在講授工業科學教學方法時，用了四個關鍵詞描述通用工程師教學的核心———數學、物理、外語、工業科學。其中，數學是培養學生的邏輯思維能力;物理是培養學生的科學基礎;外語是培養學生的溝通能力;工業科學是培養學生分析和設計復雜工業系統的能力。工業科學融合了多學科的知識，包括計算機、機械、液壓、流體運動、材料、電子技術等近二十個學科。它的教學特點是將與現代科技緊密聯系的復雜系統應用在教學中，例如火箭的煙火切割系統、軍艦的天狼觀測器、民用的助力自行車、工業上常見的卷板機等。工業科學的理論教學中將上述復雜系統分解為需求模型、仿真模型以及真實模型，然后通過分析三個模型之間關系和轉化過程，闡述由設想轉變成為應用對象的設計過程。以工業卷板機為實例，HervéRIOU教授首先講解卷板機的工作原理，根據工業板材要求提出技術指標，即規劃出需求模型;其次繪制出系統的機械結構圖，分析并推導其數學模型，構建控制系統方框圖，即推導出仿真模型;最后學生進行仿真模型和實物模型的實驗測試，通過對比分析二者結果得出實驗結論。上述復雜系統的分析過程，不僅體現了工業科學的教學特色，而且也展現了法國工業科學教學的目標。中法工程師學院的通用工程師預科教育階段結束后，學生應具備理解系統工作原理、分析系統、構建系統模型、確定系統預期性能指標、驗證系統模型、評估系統模型的性能指標、實物設計七個方面的能力。

2實驗是培養通用工程師獨立思考能力的平臺

北航中法工程師學院院長熊璋在談通用工程師的培養時曾說:“中法工程師學院的教育思路與從前蘇聯引進的模式完全不一樣。傳統思路是老師講解一個定理，告訴學生它是正確的，然后我們再證明它的正確性;這其實和科學研究的思路是完全相反的。中法工程師學院的教育特點是:從自然現象、物理現象出發，讓學生發現、認識和提煉規律。”通用工程師教學的核心———工業科學，它注重理論與實踐的密切結合，大部分的課程必須通過實驗完成。法國VincentCRESPEL教授在中法工程師學院的工業科學實驗室講授了本次培訓的實驗課，實驗裝置有汽車方向盤助力器、乒乓球包裝機、船舶自動駕駛儀、助力電動自行車以及網球拍穿線機，它們均是取自工業生產或消費領域的實際系統，也可以被稱之為真實模型。助力電動自行車。以汽車方向盤助力實驗裝置為例，HervéRIOU教授在理論課教學中，分析汽車方向盤助力實驗裝置的需求模型、數學模型以及仿真模型;VincentCRESPEL教授在實驗課教學中，引導學生完成仿真模型構建、方案驗證以及汽車助力器的實物測試。工業科學實驗課教學的突出特點是要求學生獨立思考和自主實踐，注重自主實驗能力和綜合分析能力的培養。課程開始，VincentCRESPEL教授首先介紹每個實驗裝置的功能和組成，并給出實驗基本操作要求、實驗裝置說明書以及相關軟件的使用說明;其次學生自由分組動手操作實驗裝置，在對實驗裝置有了一定的了解后，提出實驗設計方案和步驟。學生在操作實驗裝置的過程中，會遇到如何讓裝置正常運行、助力機構如何與主動力機構協調工作、助力機構與車速之間關系等問題，在解答上述問題的過程中，又會聯系到助力系統的控制核心是什么、怎樣改變助力機構的工作狀態、如何檢測車速等問題。通過不斷地遇到問題、分析問題、解決問題，從而激發學生的學習興趣，達到引發獨立思考和自主實踐的目的;最后學生通過定性、半定量、定量等測量方法和實驗手段，在實驗裝置上進行操控得出實驗結論。工業科學實驗課程的初期，學生是以團隊的模式去關注實驗裝置運行的基本原理，在對實驗裝置有了一定了解后，又會分散為獨立個體去關注裝置中的細節。實驗過程中允許學生根據個人興趣點開展深入的實驗研究，教師并不設定實驗目標，需要學生學習信息獲取、篩選、分析與設計，主動去尋找實驗過程中的關鍵點，從而學會處理團隊合作與個體發展之間的關系，適應企業對人才的要求。

3教師是通用工程師培養過程中的紐帶

工業科學的實驗課程是以學生為主，教師為輔的模式開展的，但是整個課程的能否順利進行，教師起著決定性因素。中法工程師學院工業科學實驗室有五種不同類型的實驗裝置，每種裝置都涉及傳感器、機械學、自動控制原理、計算機技術、光學等多學科知識。學生可以根據興趣自由選擇實驗的研究方向，會在實驗過程中提出涉及多個學科的問題，作為教師如何解答這些問題、引導學生把分散的知識點搭建成連貫的知識體系變得非常關鍵。本次培訓的實驗課程指導教師———VincentCRESPEL教授，不僅具有扎實的數學基礎、深厚的專業功底，而且親自參與了工業實驗室實驗裝置的研發工作，更重要的是他對自己的工作充滿了熱愛和自信。在實驗過程中，他不僅能夠靈活運用多學科專業知識清楚地解答學員所遇到的問題，由于是全英文教學，他經常要利用繪圖、儀表測量、打手勢等多種方式來與學員進行溝，以便學員能夠清楚準確地理解每一個問題。

4對工科院校實踐教學的思考

中法工程師學院的通用工程師培養模式和工業科學的教學方法為教師開展工程師教育的培養計劃提供了一個嶄新的思路。借鑒法國工業科學教學經驗，針對我國工科院校實踐教學存在的不足，提出以下幾點建議。為學生提供工程實踐的機會培養學生解決實際問題的能力一直是高校實踐教學關注的重點，國內工科院校在這方面做了大量的工作，一方面為學生提供了與現代技術緊密聯系的實驗平臺;另一方面積極進行實驗教學方法的改革，但教學效果并不顯著。分析法國工業科學的教學方法，不難發現它的優勢是提供真實的工程實踐環境，讓學生以一名法國工程師的視角去面對實際工程問題，激發他們的主觀能動性，在教師的引導下分析和尋找解決問題的辦法。在教學過程中，也應考慮為學生創造更多實際工程實踐機會，有計劃的培養學生工程實踐和創新能力。例如，專業理論課程應圍繞1～2個實際應用的工程模型組織教學、為學生開設工程實踐相關的選修課程、提供具有工程實踐性的競賽等。注重實踐教學對學生分析問題能力的培養目前，國內工科院校的實踐教學中多數為驗證性實驗，基礎知識是考查的重點。學生在實驗過程中因受課程考核的壓力，往往忽視實驗過程的分析，僅注重實驗結果，應付交差情緒濃，抄襲現象嚴重;他們反映理論知識沒用、理論與實踐脫節、專業知識枯燥等問題。實驗課程應為學生提供良好的知識應用平臺，借鑒法國工業科學的實驗課程教學特點，應將學生分析問題能力作為課程考核的重點，不再將實驗結果作為單一的考核目標，引導學生關注學習實驗分析和設計的過程，從而逐步達到工程師培養的目標。教師是一門課程教學的靈魂在本次培訓安排的教師與企業員工的座談會上，談到教師如何改進教學方法的問題時，全球最大的上游石油服務公司斯倫貝謝的一名優秀員工說:“雖然我畢業于國內知名學府，但是在大學上課的時候看不到老師對所授課程認真的態度，一個連自己所講課程都不熱愛的老師，怎么能讓學生愛聽他的課?”?？空Z言去說服，不如靠行動去證明，教師應該珍惜站在大學講臺上的每一刻，認真對待講授的課程，用自身的教學魅力潛移默化地感染學生。

5結束語

本次高校聯盟暑期培訓為教師提供了一次機會，讓教師審視自身的教學方法和感受不同教學模式對學習者的影響。中法工程師學院的工業科學實驗室硬件設備的先進性與國內工科學院的實驗室差距不大，但是在課程規劃、教學方法以及專業知識的應用水平上卻存在著一定的差距。如何利用教師自身的優勢，結合法國工業科學教學方法，做好我國工程師人才的培養工作是需要不斷實踐和思考的問題。

作者：劉曉潔何寧單位：北京服裝學院