“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这是著名的“钱学森之问”。它是关于中国教育事业发展的一道艰深命题。作为从事高等教育的普通教师我们应该反思:我们的教育是否为具有创新意识或希望成为创新人才的莘莘学子们提供了“催生'独立之精神、自由之思想'”的环境?是否能使学生们走出“应试”教育的阴影和“唯分数论”的实用主义思维模式?教育部在近期实施了“基础学科拔尖学生培养试验计划”,目的就是培养在数学、物理、化学、生物、计算机等基础学科的拔尖创新人才。机械工程学科是一门应用基础学科,它和生产实际、国民经济发展有着更为密切和直接的联系。如何借助机械设计与制造系列课程平台,为在工程技术领域培养拔尖创新人才提供一个适宜的生长环境,成为教学改革一个备受关注的问题。借助“机械设计与制造基础系列课程”国家级教学团队(建设项目)的支持,我们从2009年始,在机械设计与制造基础系列课程内,对拔尖人才培养模式进行了大胆的探索与实践,获得了有益的启示。
一、拔尖人才培养平台建设的指导思想和建设目标
CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果。我们借鉴其以产品、过程和系统的构思、设计、实施、运行全生命周期为背景的教育理念,让学生主动学习和实践,以掌握课程之间的有机联系,得到工程实践能力的学习模式,以此来建设机械设计与制造基础系列课程拔尖人才的培养平台。但是,由于我国高校中机械设计与制造基础系列课程内容设置、教学计划安排等,与国外相类似的专业中课程设置有很大的区别,盲目地照搬和效仿会造成一些冲突和矛盾。因此,在平台建设之初,我们就在借鉴CDIO先进理念的前提下,结合现有课程体系的特点确定了以下基本指导思想:
1.与机械设计与制造基础系列课程教学基本要求密切联系,分阶段制定训练目标。例如,结合“机械制图”课程培养创新思维的训练与概念表达的教学目标,在项目训练中通过介绍创新思维的基本技法和表达技法,使学生学会用不同的工程语言清楚地表达构思的能力;在“机械原理”课程中,引导学生进行机构设计方法或创新构思的研究,撰写研究报告,将创新构思获得的概念进行机构创新设计和初步搭建(实物化或三维建模);将机械设计与机械制造联系起来,引导学生研究设计与制造的关系,培养自主学习能力。在创新构思结构化设计与制造工作中,提出有关问题,并在教师的引导下,掌握所需知识的获取方法,并进行总结和归纳。以上各环节中,一些研究工作技法是需要循序渐进不断强化的,不需要严格划分。
2.以提高学习兴趣为主,引导自主学习和研究、实践,寓教于乐。
3.强调使学生在科学理论与科学方法指导下进行实践。
4.训练的软硬件平台具有与课程内容的相关性,在使用上具有可扩展性和延续性。
通过构建拔尖人才培养的平台,结合机械基础系列课程教学基本要求,使拔尖学生通过“项目训练”深化课程学习内容,了解工程问题的研究方法和基本思路,掌握创新设计、团队协作等一些从事科学研究和工程项目开发的基本技能。
二、拔尖人才培养平台建设的主要内容
在上述指导思想下,我们紧密围绕机械设计与制造基础课程的基本要求,确定了拔尖人才培养平台建设的基本内容,即题目设计、教学软硬件平台建设、组织方式的研究、具体实施方法的研究、拔尖学生辅导教师团队的组织(以保证工作的连续性)、学生综合素质的评价体系研究等。在题目设计方面,要以提高学习兴趣为主,并引导学生自主学习,在研究和实践中寻早乐趣;同时,题目要具有一定的工程背景、符合市场需要和先进性。教学软硬件建设包括实施规划、教学辅导内容规划和机构搭接平台与结构制作平台的建设等;在建设内容中重点解决师资队伍的组织形式和学生评价体系等问题。
目前,所建立的拔尖人才培养平台的辅导教师分别由“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”及“制造工程基础”四门课程具有丰富教学经验、多年来工作在教学一线的中青年教师及实验技术人员担任。根据他们对各门课程教学内涵的理解以及工程实践经验,使平台建设的规划和实施具有可操作性和针对性。以此为基础,一方面为拔尖学生营造自主学习和研究的环境,另一方面考虑学生后续的发展需要,我们将拔尖人才培养的评价体系纳入相应课程的评价体系中,最大限度地减少了优秀学生由于参加训练造成的课业负担和后顾之忧。
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