高校冶金热能类学生工程思维和创新思维培养模式的改进

摘 要 教育的中心目的是向学生传授主要的思维形式，工程思维和创新思维是工程师的核心能力，培养学生的工程思维和创新思维能力是高等教育的一项重要工作。武汉科技大学工科特色明显，成功培养应用型卓越工程师一直是教育教学的重点。经过近些年学校领导和教师的共同努力，武汉科技大学冶金热能类专业在培养制度上有了较深入的改革，建立了较完善的培养体制。本文从培养学生的工程思维和创新思维的角度出发，分析目前学分制体系下各课程环节设置（如素质拓展课、创新学分、各阶段实习等）对训练学生工程思维和创新思维的作用，并进一步通过对现有培养体制的思考，提出了目前培养体制下有效提升学生工程思维和创新思维的改进建议。

关键词 工程思维 创新思维 培养制度

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.036

Improvement on Engineering and Innovative Thinking Training Patterns for Metallurgical Thermal Energy College Students

CHEN Yuanyuan， XU Xuecheng， PAN Ni， HE Zhu

（The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy，

Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430081）

Abstract The purpose of education is to teach students the main forms of thinking. Engineering thinking and innovative thinking are the core competence of engineers. The development of students’ engineering thinking and innovative thinking skills is an important task in higher education. Wuhan University of Science and Technology has predominant engineering characteristics， and to cultivate application-oriented and outstanding engineers has been the focus of the education and teaching. After the joint efforts of the school leaders and the teachers in recent years， the training system of the metallurgical thermal specialty has an in-depth reform， and a more perfect system of training has been established. This paper analyzes the effect of each course setting （such as quality development course， innovation credit， internship at each stage） under the credit system on the training of students" engineering thinking and innovative thinking. Furthermore， through the consideration of the current training system， some suggestions for improving students" engineering thinking and innovative thinking are proposed.

Keywords engineering thinking， innovative thinking， training patterns

1 概述

面对我国经济发展转型升级与全面提升国际竞争力的紧迫要求，培养造就一批适应社会经济发展需求，具有创新精神，能够引领经济社会转型的高质量工程技术人才的任务迫在眉睫。美国《培养2020的工程师：为新世纪变革工程教育》描绘了未来工程师应该具备的品质，包括较强的分析问题能力、实践动手能力、创新意识和创新能力；较高的伦理道德标准以及職业素养；灵活地更新并应用知识的能力；良好的沟通能力、商务与管理技能、领导能力；终身学习能力等等。对于我国工程应用型冶金类院校而言，其培养的人才核心竞争力可以概括为：具有工程实践所需的综合知识、能力以及人文素养。冶金类院校不仅要提供学生的冶金行业综合知识背景，更关键的是培养学生的工程和创新思维，质量和责任担当，成本和环保意识。由于长期以来高等院校以科学研究为导向的发展，使得工程教育与社会较为脱节，培养出来的工程人才，往往是“有知识没文化”，“有技能没常识”，“有专业没思想”，饱受社会各界的批评。科学基础知识和专业技术知识容易被学生掌握和接受，但思维的培养是一个潜移默化的长期的过程，对于一名优秀的工程师，良好的思维习惯的养成远比单纯地积累知识更重要。随着未来工程系统的复杂化、集成化和工程影响的扩大化，工程思维和创新思维将是现代工程师的核心竞争能力。优秀工程师的成功培养离不开工程思维和创新思维的锻炼和升华。因此，研究如何在课程设置和课程体系中突出创新思维能力培养和工程哲学修养，如何在学校现有资源下有效加强工程实践类教学，对培养合格的未来工程师，提升学校的核心竞争力具有重要的价值。

2 我校冶金热能类专业教育模式现状

现阶段，武科大冶金热能类专业的工程人才教育模式已经进行了较为深入的改革，学分制改革已经完成，课程设置分为“两平台三模块”。两平台是“通识教育平台”和“学科基础平台”，通识教育关注的是学生作为有责任感的公民如何在社会中和谐发展，学科基础教育关注的是学生自然科学和社会科学基本理论与技能的培养。三模块分别是指“专业课程模块”、“实践教学模块”和“素质拓展模块”，专业课程教育体现的是人才培养的专业特征，实践教学培养的是学生动手能力以及工程观，素质拓展关注的是学生的素质和创新教育。从这些课程设置可以看出对于学生综合素质的培养，体系上是很完整的，基本上实现了自然科学和社会科学相均衡、基础知识和专业知识相呼应，科学与技术相联系、理论问题与实际问题相结合、技术与管理相协调的构造，但从实际的运行效果上来看，仍然存在以下三个突出问题：第一，工程教育体系以各种考试为主要考核方式，学生以书本知识为主，造成学生知识结构单一，缺乏工程思维和工程敏感度，创新意识较为缺乏。第二，课程体系倾向于科学化和技术化，课程之间的整合和融通不够。第三，重理论、轻实践，工程人才教育不能很好地与工程实践相结合。培养过程中并未真正实现在课堂上融入创新思想和工程观，并未实现课程内容的整合以及课程关联性的优化，从而使得学生的工程思维和创新思维能力不能得到很好的构建。

3 提升学生工程思维和创新思维能力的措施

通过对我校冶金热能类专业课程设置、教学内容安排、教学过程设计和质量保障等环节的分析，在现有培养模式下能够最大化促进学生工程思维和创新思维能力提升的途径如下：

（1）认识新生专业介绍环节以及专业课教师任职班主任的重要性。为了使新生对所选专业有个初步的认识，在新生入学后，会有专业课老师对新生做一个专业介绍。这是学生建立工程意识的第一个重要时机，在专业介绍中，可以用通俗易懂的语言描绘培养目标，并且对实现这一目标应该构建的理论体系和基本素质做出整体要求，使学生能够初步建立四年的学习规划；在整个四年的学习过程中，班主任的重要作用就是不断督促和提醒学生向这一目标迈进，而不是浑浑噩噩不知学为何用。

（2）提升“素质拓展模块”地位，以其做为培养学生工程意识、创新思维和实践能力的有效途径。素质拓展的目的是增强学生克服困难的毅力和勇气，促使学生挖掘自身的潜能，培养学生健康的心理素质和积极进取的人生态度，同时通过合理的课程设置，可以有效训练学生的创新思维以及工程实践能力。目前的素质拓展模块设置的分值为6个学分，大部分学生是以考取驾照、会计证等方式拿到，并未真正体现“素质拓展模块”的价值。可以通过组织不同的实践技能竞赛以及开办“学生讲坛”来充分发挥“素质拓展模块”的作用。具体的制定方案要考虑各年级阶段的特点，低年级以基础型为主，高年级以应用型创新型为主，鼓励兴趣相同的学生组建兴趣小组，以团队的形式参与竞赛和演讲，在团队中锻炼协助与沟通能力。

（3）改进“金工实习”实习内容。目前的金工实习设置有铸、锻、焊、车、铣、刨、磨等实践教学环节，对于培养学生的工程技术和动手能力具有重要的作用。然而由于教学内容较为单一，对于培养学生的思考能力，促进学生工程思维的形成则存在一定的局限性。因此，可以考虑在“金工实习”实践教学体系中，开设一些能够培养学生工程思维能力的教学环节，使学生建立起整体工程观，促使学生头手并用，实现学生工程技能实践和工程思维锻炼的相互融合。如可以让学生动手拆装一台常规烧嘴，具体的教学实施过程分为“拆”、“画”、“修”、“装”四步，在此过程中，学生不仅对烧嘴实体有了初步的认识，而且要学会如何利用三维制图软件将烧嘴画出来，画图的过程对于国家标准规范有了接触，同时通过组装了解了装配工艺，且对烧嘴的使用有了一定的概念，通过这一系列训练，有效地将工程思维方式融入到了教学中。

（4）推进“项目式”课程设计和毕业设计改革。“项目式”课程设计和毕业设计，就是通过组织学生以运作项目的形式来完成课程设计和毕业设计。学生以小组的形式参与项目的可行性研究、设计、管理与实施。在完成项目的过程中，培养学生在工作情境中综合运用专业知识的能力，开发学生的工程技术思维，提高学生的实践能力，锻炼学生团结协作与自我管理的能力。项目的计划与执行是“项目式”教学的重难点，指导教师对项目的理解直接影响学生们的学习效果，因此，定期展开教师培训，创造教师到工厂和企业挂职锻炼机会，增强教师的专业综合能力、组织和动员能力是保证“项目式”教学质量的前提。

（5）不断完善虚拟工程模拟教学平台建设。2014年，我校能源与动力专业建设了“加热炉虚拟仿真平台”，学生可以通过在仿真平台的操作来体验加热炉的开车、停车和运行故障的处理方法，整个过程中不受成本费用、现场调度、设备和人身安全等因素的影响，对于重点、难点、疑点可以反复操作，由于仿真技术的逼真感，学生在仿真平台上的体验感与真实操作非常接近，从而增强了学生对加热炉的认知和实践能力。但为了使学生建立完整的工程概念、培养系统的工程意识，促进创新思维的发展，需要制定进一步完善虚拟平台建设的方案，对仿真平台进行二次开发，内容涵盖加热炉项目的设计，制造，运行，维护等各个环节。

（6）将集体备课做为一项制度长期执行。集体备课可以加强教师之间的沟通与协作，通过集中研讨对授课内容提前进行策划，实现课程内容的整合以及课程关联性的优化。在当前的网络信息时代，可以考虑利用现代化即时通讯手段，建立公共基础课、专业基础课和专业课任课教师交流平台，对授课内容重点、难点进行充分讨论，对各个授课环节进行精准控制，確保工程思维和创新思维培养的连贯性。

4 结语

工程思维和创新思维是现代工程师的核心竞争能力，思维的培养是一个潜移默化的长期的过程，因此，需要抓好每个培养环节和每门课程，扎扎实实的从细节处将工程和创新训练落实到位。随着我国“卓越工程师”教育事业的不断发展，管理工作者的不懈努力和高工程素质教师队伍的不断建设，具有工程思维和创新思维的人才培养质量一定会得到提高。

参考文献

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