国外工业科学教学模式的思考

1法国工业科学是通用工程师培养模式的核心

法国HervéRIOU教授在讲授工业科学教学方法时，用了四个关键词描述通用工程师教学的核心———数学、物理、外语、工业科学。其中，数学是培养学生的逻辑思维能力;物理是培养学生的科学基础;外语是培养学生的沟通能力;工业科学是培养学生分析和设计复杂工业系统的能力。工业科学融合了多学科的知识，包括计算机、机械、液压、流体运动、材料、电子技术等近二十个学科。它的教学特点是将与现代科技紧密联系的复杂系统应用在教学中，例如火箭的烟火切割系统、军舰的天狼观测器、民用的助力自行车、工业上常见的卷板机等。工业科学的理论教学中将上述复杂系统分解为需求模型、仿真模型以及真实模型，然后通过分析三个模型之间关系和转化过程，阐述由设想转变成为应用对象的设计过程。以工业卷板机为实例，HervéRIOU教授首先讲解卷板机的工作原理，根据工业板材要求提出技术指标，即规划出需求模型;其次绘制出系统的机械结构图，分析并推导其数学模型，构建控制系统方框图，即推导出仿真模型;最后学生进行仿真模型和实物模型的实验测试，通过对比分析二者结果得出实验结论。上述复杂系统的分析过程，不仅体现了工业科学的教学特色，而且也展现了法国工业科学教学的目标。中法工程师学院的通用工程师预科教育阶段结束后，学生应具备理解系统工作原理、分析系统、构建系统模型、确定系统预期性能指标、验证系统模型、评估系统模型的性能指标、实物设计七个方面的能力。

2实验是培养通用工程师独立思考能力的平台

北航中法工程师学院院长熊璋在谈通用工程师的培养时曾说:“中法工程师学院的教育思路与从前苏联引进的模式完全不一样。传统思路是老师讲解一个定理，告诉学生它是正确的，然后我们再证明它的正确性;这其实和科学研究的思路是完全相反的。中法工程师学院的教育特点是:从自然现象、物理现象出发，让学生发现、认识和提炼规律。”通用工程师教学的核心———工业科学，它注重理论与实践的密切结合，大部分的课程必须通过实验完成。法国VincentCRESPEL教授在中法工程师学院的工业科学实验室讲授了本次培训的实验课，实验装置有汽车方向盘助力器、乒乓球包装机、船舶自动驾驶仪、助力电动自行车以及网球拍穿线机，它们均是取自工业生产或消费领域的实际系统，也可以被称之为真实模型。助力电动自行车。以汽车方向盘助力实验装置为例，HervéRIOU教授在理论课教学中，分析汽车方向盘助力实验装置的需求模型、数学模型以及仿真模型;VincentCRESPEL教授在实验课教学中，引导学生完成仿真模型构建、方案验证以及汽车助力器的实物测试。工业科学实验课教学的突出特点是要求学生独立思考和自主实践，注重自主实验能力和综合分析能力的培养。课程开始，VincentCRESPEL教授首先介绍每个实验装置的功能和组成，并给出实验基本操作要求、实验装置说明书以及相关软件的使用说明;其次学生自由分组动手操作实验装置，在对实验装置有了一定的了解后，提出实验设计方案和步骤。学生在操作实验装置的过程中，会遇到如何让装置正常运行、助力机构如何与主动力机构协调工作、助力机构与车速之间关系等问题，在解答上述问题的过程中，又会联系到助力系统的控制核心是什么、怎样改变助力机构的工作状态、如何检测车速等问题。通过不断地遇到问题、分析问题、解决问题，从而激发学生的学习兴趣，达到引发独立思考和自主实践的目的;最后学生通过定性、半定量、定量等测量方法和实验手段，在实验装置上进行操控得出实验结论。工业科学实验课程的初期，学生是以团队的模式去关注实验装置运行的基本原理，在对实验装置有了一定了解后，又会分散为独立个体去关注装置中的细节。实验过程中允许学生根据个人兴趣点开展深入的实验研究，教师并不设定实验目标，需要学生学习信息获取、筛选、分析与设计，主动去寻找实验过程中的关键点，从而学会处理团队合作与个体发展之间的关系，适应企业对人才的要求。

3教师是通用工程师培养过程中的纽带

工业科学的实验课程是以学生为主，教师为辅的模式开展的，但是整个课程的能否顺利进行，教师起着决定性因素。中法工程师学院工业科学实验室有五种不同类型的实验装置，每种装置都涉及传感器、机械学、自动控制原理、计算机技术、光学等多学科知识。学生可以根据兴趣自由选择实验的研究方向，会在实验过程中提出涉及多个学科的问题，作为教师如何解答这些问题、引导学生把分散的知识点搭建成连贯的知识体系变得非常关键。本次培训的实验课程指导教师———VincentCRESPEL教授，不仅具有扎实的数学基础、深厚的专业功底，而且亲自参与了工业实验室实验装置的研发工作，更重要的是他对自己的工作充满了热爱和自信。在实验过程中，他不仅能够灵活运用多学科专业知识清楚地解答学员所遇到的问题，由于是全英文教学，他经常要利用绘图、仪表测量、打手势等多种方式来与学员进行沟，以便学员能够清楚准确地理解每一个问题。

4对工科院校实践教学的思考

中法工程师学院的通用工程师培养模式和工业科学的教学方法为教师开展工程师教育的培养计划提供了一个崭新的思路。借鉴法国工业科学教学经验，针对我国工科院校实践教学存在的不足，提出以下几点建议。为学生提供工程实践的机会培养学生解决实际问题的能力一直是高校实践教学关注的重点，国内工科院校在这方面做了大量的工作，一方面为学生提供了与现代技术紧密联系的实验平台;另一方面积极进行实验教学方法的改革，但教学效果并不显著。分析法国工业科学的教学方法，不难发现它的优势是提供真实的工程实践环境，让学生以一名法国工程师的视角去面对实际工程问题，激发他们的主观能动性，在教师的引导下分析和寻找解决问题的办法。在教学过程中，也应考虑为学生创造更多实际工程实践机会，有计划的培养学生工程实践和创新能力。例如，专业理论课程应围绕1～2个实际应用的工程模型组织教学、为学生开设工程实践相关的选修课程、提供具有工程实践性的竞赛等。注重实践教学对学生分析问题能力的培养目前，国内工科院校的实践教学中多数为验证性实验，基础知识是考查的重点。学生在实验过程中因受课程考核的压力，往往忽视实验过程的分析，仅注重实验结果，应付交差情绪浓，抄袭现象严重;他们反映理论知识没用、理论与实践脱节、专业知识枯燥等问题。实验课程应为学生提供良好的知识应用平台，借鉴法国工业科学的实验课程教学特点，应将学生分析问题能力作为课程考核的重点，不再将实验结果作为单一的考核目标，引导学生关注学习实验分析和设计的过程，从而逐步达到工程师培养的目标。教师是一门课程教学的灵魂在本次培训安排的教师与企业员工的座谈会上，谈到教师如何改进教学方法的问题时，全球最大的上游石油服务公司斯伦贝谢的一名优秀员工说:“虽然我毕业于国内知名学府，但是在大学上课的时候看不到老师对所授课程认真的态度，一个连自己所讲课程都不热爱的老师，怎么能让学生爱听他的课?”。靠语言去说服，不如靠行动去证明，教师应该珍惜站在大学讲台上的每一刻，认真对待讲授的课程，用自身的教学魅力潜移默化地感染学生。

5结束语

本次高校联盟暑期培训为教师提供了一次机会，让教师审视自身的教学方法和感受不同教学模式对学习者的影响。中法工程师学院的工业科学实验室硬件设备的先进性与国内工科学院的实验室差距不大，但是在课程规划、教学方法以及专业知识的应用水平上却存在着一定的差距。如何利用教师自身的优势，结合法国工业科学教学方法，做好我国工程师人才的培养工作是需要不断实践和思考的问题。

作者：刘晓洁何宁单位：北京服装学院