張仕斌　李飛　王海春　昌燕　韓桂華　黃源源

摘要：分析“卓越計劃”背景下工程導論課程中工程教育的內涵、高等工程教育目標、現(xiàn)代工程師素質、工程項目方案設計、產(chǎn)品設計與開發(fā)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等教學內容，提出創(chuàng)新的教學改革理論與實踐研究成果。

關鍵詞：工程教育；工程師；工程項目；產(chǎn)品設計與開發(fā)；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

1.背景

我國目前雖是工程教育大國，卻不是工程教育強國；工程教育人才培養(yǎng)的數(shù)量雖多，但質量還有待進一步提高。由于工程教育肩負著培養(yǎng)億萬工程人才的重任，而這些工程技術人才創(chuàng)造人世間的工程、技術乃至一切物質文明，推動經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，影響著人們的思維和生活方式；因此，高等工程教育改革以前所未有的廣度和深度令全世界關注。為落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》重大改革項目的精神，2010年6月23日，教育部聯(lián)合中國工程院、工信部、人社部、財政部等22個部門和20多家企業(yè)正式召開了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動會，批準了61所高等院校為首批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點院校。工程導論課程是我校低年級本科生進入工程領域的入門課程，為培養(yǎng)合格的工程技術人才，對工程導論課程實施教學改革研究與實踐具有重要的現(xiàn)實意義。

2.工程導論課程教學改革思路

遵循《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》要求，借鑒國際上先進的CDIO工程教育理念，按照我校倡導的“一切為了學生”的教育教學理念和建立“全程全員全面”素質教育體系的要求，以我院“循強國之策，辦開放之學，納精英之才，造杰出之士”的辦學理念為指導；以社會需求為導向，以工程技術為主線，以實際工程為背景，以提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、工程素質、工程實踐能力、引導學生進入工程領域為目標，讓學生明確工程、技術與科學間的關系，明確高等工程教育培養(yǎng)目標，了解工程、技術與科學問的關系，了解現(xiàn)代工程師應具備什么樣的素質以及工程項目方案設計、產(chǎn)品設計與開發(fā)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的全過程。

3.工程導論課程教學改革的內容

3.1明確工程、技術與科學間的關系

一般而言，科學是對自然界客觀規(guī)律的探索，科學的任務是要有所發(fā)現(xiàn)從而增加人類的知識和精神財富?？茖W知識的基本形式是科學概念、科學假說和科學定律，科學活動最典型的形式是基礎科學研究，包括科學實驗和理論研究，進行科學活動的主要社會角色是科學家。技術是改造世界的手段、方法和過程，它在科學認識的基礎之上要有所發(fā)明，從而增加人類的物質財富并使人類生活得更美好。技術知識的基本形式是技術原理和操作方法，技術活動的最典型方式是技術開發(fā)，包括發(fā)明、創(chuàng)新和轉移，其主要社會角色是發(fā)明家。工程是實際改造世界的物質實踐活動和建造實施過程，工程是要有所創(chuàng)造，從而為人類生存發(fā)展條件建造所需要的人工自然與物品。工程知識的主要形式是工程原理、設計和施工方案等，工程活動的基本方式是計劃、預算、執(zhí)行、管理、評估等，進行工程活動的基本社會角色是工程師。

3.2明確高等工程教育培養(yǎng)目標

通常意義上講，工程教育與普通的科學教育有共性又有個性。工程教育區(qū)別于普通的科學教育和技術教育之處是工程教育著重于向學生傳授較為廣泛的多學科綜合知識和技術，強調具備廣泛的個人能力，強調人際溝通能力以及產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)過程及系統(tǒng)的構建能力，這些能力可以保證學生在社會和工程企業(yè)背景下的團隊工作中能發(fā)揮較為重要的綜合作用。

高等工程教育是順應社會、經(jīng)濟和科學技術發(fā)展的需要，以技術科學為主要學科基礎，面向工程的實際應用，以培養(yǎng)善于將科學技術轉變?yōu)樯a(chǎn)力的工程師為目標。確切地說，高等工程教育的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)以工程實踐為立足之本的工程師而非科學家。

3.3現(xiàn)代工程師的素質

3.3.1工程師的職業(yè)要求

關于工程師的職業(yè)要求，首先應該具備相關的職業(yè)技能，而這些職業(yè)技能一般是在高校里進行培養(yǎng)，它和職業(yè)相關的專業(yè)課程有關。雖然不同的工程師的專業(yè)職業(yè)技能要求有所不同，但是都要求具備扎實的理論基礎和技術知識、良好的分析能力。工科院校是培養(yǎng)工程師的搖籃，因此在工科院校中各專業(yè)的課程設置中一般都包含公共基礎知識（一般包括思想政治理論課、英語體育課和數(shù)理基礎課3部分）、專業(yè)基礎知識（指與專業(yè)知識、技能直接聯(lián)系的基礎課程，也就是專業(yè)先修課程）和專業(yè)方向知識模塊（指本專業(yè)教學所涉及的主要知識領域，所涉及的課程與專業(yè)知識、技能的直接聯(lián)系）。此外，作為未來的工程師，高校學生應該利用高校的人文和學術環(huán)境，還應該有意識地培養(yǎng)其他能力，如團隊合作能力、獨立分析和解決問題的能力、自學能力等。

3.3.2工程師的業(yè)務技能

作為一名合格的工程師，除了具備前面所說的職業(yè)要求外，還應該具有相應的技能，具體包括獲取知識的能力（如自學能力、信息獲取能力以及表達能力等）、應用知識能力（如系統(tǒng)級的認知能力、理論與工程實踐能力）、掌握工程設計與分析方法、創(chuàng)新能力（如創(chuàng)造性思維能力、創(chuàng)新實驗能力、科技開發(fā)能力、科學研究創(chuàng)新能力以及對新知識與新技術的敏銳性）、分析判斷能力與承擔風險的勇氣、創(chuàng)造性解決問題的能力（指采用不拘一格、有別于常規(guī)、突破傳統(tǒng)與教條的程序、方法、措施來解決工程技術的實際問題）、把握機遇的能力、較強的應變能力、與他人合作共事的能力（如協(xié)調、溝通能力，保持身心健康的能力）等。

3.3.3工程師的職業(yè)道德

所謂職業(yè)道德就是同人們的職業(yè)活動緊密聯(lián)系的符合職業(yè)特點所要求的道德準則、道德情操與道德品質的總和。工程師能發(fā)明創(chuàng)造產(chǎn)品，好的創(chuàng)造會給人類帶來進步，如蒸汽機、計算機和互聯(lián)網(wǎng)等，不好的創(chuàng)造也會給人類帶來災難，如毒品、蘇丹紅和瘦肉精等。作為現(xiàn)代合格的工程師，應具備誠實、守信、正直、公正、愛崗、敬業(yè)、刻苦、友善、對科技進步永遠充滿信心、勇于攀登的品德；服務于公眾、用戶、組織及與專業(yè)人士協(xié)調共事的能力；勇于承擔責任，保護公眾的健康、安全，促進社會進步、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的意識。

3.4工程項目方案的設計

當前高等工程教育的目的是培養(yǎng)一大批能夠適應和支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程師，要求工程師具有分析、提出方案并解決工程實際問題的能力、工程項目研究和開發(fā)能力、工程技術應用創(chuàng)新和開發(fā)能力等。因此，在未來的工作中，工程師進行工程方案的設計是必備的能力。

3.4.1工程項目的前期策劃——需求分析

工程項目需求包括3個不同的層次：業(yè)務需求（反映組織機構或客戶對系統(tǒng)、產(chǎn)品高層次的目標要求）、用戶需求（指用戶使用產(chǎn)品必須要完成的任務）、功能需求（定義開發(fā)人員必須實現(xiàn)的系統(tǒng)功能）和非功能需求（包括產(chǎn)品必須遵從的標準與規(guī)范、性能要求等）。此外，還要考慮隱形需求（包括維護需求、升級需求、易用性需求和性能需求）。

3.4.2工程項目方案的設計說明書

在工程項目方案中最重要的部分是設計說明書（主要針對信息系統(tǒng)項目的設計），它體現(xiàn)了設計系統(tǒng)的技術性能和水平，設計說明書一般有兩個部分組成，即概要設計和詳細設計。

（1）概要設計。一個工程項目的概要設計是由文字說明、結構圖、方框圖和表組成的，其概要設計的主要內容包含引言和背景部分（包含引言、背景、相關定義和設計參考文件與標準）、結構和流程部分（概要設計的核心，包括需求規(guī)定、運行環(huán)境、基本設計概念和處理流程、系統(tǒng)結構、功能需求等）、接口設計部分（詳細設計定義各個模塊如何連接，包括用戶接口、外部接口和內部接口等）、設計控制部分（主要說明各個模塊的組合和運行關系）、系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構設計（主要是對系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的定義、數(shù)據(jù)存儲和訪問方式的簡要說明）、系統(tǒng)出錯處理設計（主要說明系統(tǒng)運行和維護過程中如何處理的技術說明）。

（2）詳細設計。詳細設計是在概要設計的基礎上進一步明確系統(tǒng)結構，詳細地介紹系統(tǒng)的各個模塊，為進行后面的實現(xiàn)和測試作準備。詳細設計的內容主要有引言（與概要設計類似）、系統(tǒng)的組織結構（用一系列圖表列出程序系統(tǒng)內的每個程序，包括每個模塊和子程序的名稱、標識符和它們之問的層次結構關系）、系統(tǒng)程序設計說明部分（包括程序描述、功能、性能、輸入項、輸出項、算法、流程邏輯、接口、存儲分配和注釋設計等）。

3.5產(chǎn)品設計與開發(fā)

產(chǎn)品設計與開發(fā)既包括新產(chǎn)品的研制，也包括老產(chǎn)品改進，是一個從研究選擇適應市場需要的產(chǎn)品開始，到產(chǎn)品設計、工藝制造設計直到投入正常生產(chǎn)的全過程，圖1為產(chǎn)品設計與開發(fā)過程示意圖。

（1）調查研究階段：是通過市場調查和預測進行產(chǎn)品創(chuàng)意，提出新產(chǎn)品構思，提出新產(chǎn)品的原理、結構、功能、材料和工藝方面的開發(fā)設想和總體方案。

（2）設計試制階段：是進行產(chǎn)品的設計、試制和鑒定。

（3）生產(chǎn)準備階段：在本階段應完成全部工作圖的設計，確定各種零部件的規(guī)格，以保證批量生產(chǎn)的技術要求。

（4）正式生產(chǎn)和銷售階段：在正式生產(chǎn)階段需要作好生產(chǎn)計劃、勞動組織、物資供應、設備管理等一系列工作；在產(chǎn)品銷售過程中，要不斷收集市場和用戶使用情況的信息并及時反饋給生產(chǎn)設計部門，以使提高產(chǎn)品質量、改進產(chǎn)品設計。

3.6創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

3.6.1創(chuàng)新

創(chuàng)新即破舊立新，就是創(chuàng)造性地解決問題。狹義上的創(chuàng)新是指提供新穎的、獨創(chuàng)的、具有社會意義產(chǎn)物的活動，如科學上的發(fā)現(xiàn)、技術上的發(fā)明、文化藝術上的杰作、政治經(jīng)濟及理論上的突破等；廣義上的創(chuàng)新是指提供前所未有的產(chǎn)物的活動。當前，在我國進入全民創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新的時代，加強自主創(chuàng)新是我國科技發(fā)展的戰(zhàn)略基點，實施創(chuàng)新的戰(zhàn)略有3種途徑：原始創(chuàng)新（是指重大的科學發(fā)現(xiàn)、技術發(fā)明、原理性主導技術等原始性創(chuàng)新）、集成創(chuàng)新（是自主創(chuàng)新的一個重要途徑，縱觀當今世界的各種高科技工程或產(chǎn)品，從載人宇航飛船到3G/4G手機，絕大多數(shù)都是集成創(chuàng)新的成果）、引進消化吸收再創(chuàng)新（引進就要瞄準世界前沿技術，消化吸收融會貫通，再創(chuàng)造出自己的核心技術）。

3.6.2創(chuàng)業(yè)

1）創(chuàng)業(yè)及大學生創(chuàng)業(yè)。

創(chuàng)業(yè)就是開創(chuàng)事業(yè)或積累財富的過程，而所謂“創(chuàng)”可以理解為創(chuàng)辦、創(chuàng)新、創(chuàng)建，“業(yè)”是指事業(yè)，可理解為職業(yè)、行業(yè)、學業(yè)等。大學生創(chuàng)業(yè)是指大學畢業(yè)生不是通過傳統(tǒng)的就業(yè)渠道謀取職業(yè)發(fā)展，而是利用自己的知識、才能和技術，以自湊資金、技術入股、尋求合作等方式開辦自己的企業(yè)，從而既為自己和社會創(chuàng)造財富，同時也為更多的人創(chuàng)造就業(yè)機會的過程。

2）創(chuàng)業(yè)的基本要素。

企業(yè)是由人的體系、物的體系、社會體系和組織體系組成的協(xié)作體系，因而人的因素（主要包括創(chuàng)業(yè)者、人際關系等）、物的因素（主要包括資金、技術、原材料及產(chǎn)品、生產(chǎn)手段等）、社會因素（主要包括社會對創(chuàng)業(yè)的認可、創(chuàng)業(yè)是否符合社會發(fā)展的要求等）和組織因素（主要包括正確決策、創(chuàng)建組織、加強領導、激勵員工等）構成創(chuàng)業(yè)的基本要素。

3）創(chuàng)業(yè)素質及創(chuàng)業(yè)資源。

每個創(chuàng)業(yè)者走向成功，其前提條件是必須具備一定的創(chuàng)業(yè)素質。從過去無數(shù)創(chuàng)業(yè)者成功或失敗的經(jīng)驗教訓可以發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)業(yè)者的基本素質主要表現(xiàn)在創(chuàng)業(yè)精神（創(chuàng)業(yè)精神是創(chuàng)業(yè)者的人格特質）、創(chuàng)業(yè)能力（包括學習、創(chuàng)新、決策、領導、協(xié)調、社交和實踐能力）和創(chuàng)業(yè)知識（包括專業(yè)、經(jīng)營管理、財務、金融知識等）3方面。創(chuàng)業(yè)資源是指新創(chuàng)業(yè)在創(chuàng)造價值的過程中需要的特定的資產(chǎn)，它是新創(chuàng)企業(yè)創(chuàng)立和營運的必要條件，包括有形資源（包括社會資本、資金、技術及專業(yè)人才等）和無形資源（如情誼創(chuàng)造財富、智慧創(chuàng)造財富、知識創(chuàng)造財富、時間創(chuàng)造財富、健康創(chuàng)造財富等）。

4）創(chuàng)業(yè)計劃及創(chuàng)業(yè)計劃書。

創(chuàng)業(yè)計劃是對與創(chuàng)業(yè)項目有關的所有事物進行總體設計的文件，是描述創(chuàng)辦一個新企業(yè)時所有相關外部要素及內部要素的書面材料，是創(chuàng)辦企業(yè)目的、方向及各項職能的計劃，主要涉及商業(yè)前景展望，人員、資金、物資等各種資源的整合，以及經(jīng)營理念與思想、戰(zhàn)略等。創(chuàng)業(yè)計劃書的內容包括計劃摘要、產(chǎn)品服務、市場預測、營銷策略、產(chǎn)品制造、團隊管理、財務規(guī)劃等。

5）大學生創(chuàng)業(yè)模式及過程。

雖然創(chuàng)業(yè)沒有千篇一律的固定模式，但對一個創(chuàng)業(yè)者來說，一個真正好的模式應該是適合自己的，即其有能力操作而且把現(xiàn)有的資源有效整合進去的模式，在此基礎上才是真正的創(chuàng)新。前些年，新浪、搜狐、盛大、騰訊、百度、阿里巴巴等都設有所謂的創(chuàng)業(yè)模式。成功的大學生創(chuàng)業(yè)者要在大學期間經(jīng)歷3個截然不同的過程：體驗創(chuàng)業(yè)、學習創(chuàng)業(yè)和實踐創(chuàng)業(yè)3個階段。這3個階段是前后相繼、相互傳遞的，就是說一個階段走完了，根據(jù)情況決定是否進入下一個階段，而不能超越階段跳躍式發(fā)展。

4.結語

目前，我國工程教育改革以前所未有的廣度和深度令全世界關注。隨著工程教育理念研究的深入和各高等院?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”試點專業(yè)工作的展開，我國正在實現(xiàn)從工程教育大國向工程教育強國的邁進。當然，如何培養(yǎng)合格的高等工程教育人才是長期的實踐過程，因此我們仍需要不斷完善高等工程教育人才培養(yǎng)的課程體系，以期能夠對提高高等工程教育人才的創(chuàng)新實踐能力、增強就業(yè)競爭力起到更大作用。