李 敏 李依倫 陳偉民,

?(北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191)

?(巴黎-薩克雷大學(xué)土壤、結(jié)構(gòu)與材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，法國巴黎 91190)

??(中國科學(xué)院力學(xué)研究所，北京 100190)

為了說明本文論述的目的，首先敘述一次我作為學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會成員的實(shí)驗(yàn)教學(xué)聽課記錄。

當(dāng)天實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是測量材料的彈性模量與泊松比，在實(shí)驗(yàn)課教師講解了基本要求與步驟后，各小組同學(xué)開始了操作。實(shí)驗(yàn)操作第一步是對板狀金屬試樣施加2 kN 預(yù)載，我附近的三人小組為了獲得試驗(yàn)機(jī)控制顯示界面上精確的2 000.00 N 數(shù)字，反復(fù)操作的時(shí)間超過了10 分鐘。

內(nèi)心有些焦灼的我使用盡量和藹的語調(diào)提點(diǎn)：“同學(xué)，你知道為什么需要施加預(yù)載嗎？”

一旁觀察顯示數(shù)字的學(xué)生看我一眼后并未如我想象般，或沉默思索，或緊張陳述，而是反問道：“老師，你是做研究工作的吧？”

沒有獲得正常反饋，我有些許愣神，遲疑著回答：“是，我做一些研究工作?！?/p>

于是旁邊的同學(xué)帶著果不其然的表情說：“我就知道，因?yàn)槟鲅芯抗ぷ骶土?xí)慣問為什么；而我們，按照實(shí)驗(yàn)手冊的要求做，不問為什么?！?/p>

我看著同學(xué)并不像玩笑的臉，沒有再提及諸如試樣夾緊、消除間隙、預(yù)載不需要特定數(shù)值等話題。剩下的課堂時(shí)間里，觀察著同學(xué)們忙碌點(diǎn)擊鼠標(biāo)、拷貝數(shù)據(jù)到EXCEL 表格顯示曲線、再拷貝圖表與數(shù)據(jù)生成合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告文檔，我不禁思考一個(gè)問題：實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是什么？

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的表象與問題

以上的陳述聽來像一個(gè)笑話，但的確是真實(shí)發(fā)生的事件。我也觀察過材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的其他內(nèi)容，以及固體和流體專業(yè)其他實(shí)驗(yàn)課程，流程與狀態(tài)基本相同。

(1)教師的講解除設(shè)備操作與安全提示外，主要是測試步驟與數(shù)據(jù)處理公式；

(2)學(xué)生操作儀器設(shè)備，根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊要求讀取數(shù)據(jù)填寫表格，計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；

(3)教師巡視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場除保證安全外，主要工作是輔助學(xué)生實(shí)施順暢的實(shí)驗(yàn)過程；

(4)各小組中學(xué)生有操作與記錄的分工，小組內(nèi)與小組間的交流關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否趨同；

(5) 學(xué)生與教師交流較少，主動(dòng)“召喚” 老師多是儀器操作出現(xiàn)異常，很少觀察到與教師交流討論數(shù)據(jù)偏差的原因，從未觀察到討論實(shí)驗(yàn)方案中安裝、加載、測試與處理中存在的問題。

在“和諧” 有序的實(shí)驗(yàn)課程上，可以感受到的“主題” 是獲得正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更有“認(rèn)真負(fù)責(zé)”的教師在黑板或PPT 上給出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)供學(xué)生參考，甚至開發(fā)了相關(guān)應(yīng)用程序，可以自動(dòng)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并給出符合實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求的數(shù)表曲線。

實(shí)驗(yàn)，如果狹義理解為理論分析與計(jì)算數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，對于材料力學(xué)中材料基本力學(xué)性能的數(shù)據(jù)與圖像，是否有必要開設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)？沒有學(xué)生懷疑教科書與手冊中給出的數(shù)據(jù)，每位學(xué)生重復(fù)獲得相同數(shù)據(jù)是否有意義？

如果實(shí)驗(yàn)課程的目的是實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作培訓(xùn)，以及材料力學(xué)性能測試流程學(xué)習(xí)，以學(xué)校(北京航空航天大學(xué)) 每年學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的近2000 名學(xué)生作為樣本，畢業(yè)生將來工作中涉及材料力學(xué)性能測試的比例應(yīng)該非常低，而專門從事材料力學(xué)性能測試工作的畢業(yè)生人數(shù)可以忽略。基于該樣本數(shù)據(jù)，學(xué)校是否有必要投入大量的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行經(jīng)費(fèi)？更何況還需投入運(yùn)行經(jīng)費(fèi)百倍的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備建設(shè)，以及相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室面積和實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。

很顯然，特定數(shù)據(jù)獲取與特定設(shè)備操作并不是實(shí)驗(yàn)課程的目的，至少不是主要目的(在這一點(diǎn)上，此處的“特定” 數(shù)據(jù)與設(shè)備與前述的“特定” 預(yù)載有類似之處)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該是一類“載體”，通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)達(dá)到學(xué)生能力培訓(xùn)的目的。如果偏離了基本方向，現(xiàn)象表觀為學(xué)生缺乏思考與質(zhì)疑，底層原因是實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與任務(wù)要求不合理。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位與目的

自從伽利略開創(chuàng)自然科學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)象觀察-假說提出- 邏輯推理- 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模式，作為研究方法的重要組成部分，與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的測試原理、儀器介紹、方法步驟、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容逐步成為教學(xué)內(nèi)容，與之相應(yīng)地，實(shí)驗(yàn)室面積、設(shè)備類型、臺套數(shù)目等硬件條件也成為目前評價(jià)專業(yè)辦學(xué)水平的量化指標(biāo)。在培養(yǎng)計(jì)劃學(xué)分比例中，教育部規(guī)定工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分大于20%，盡管做不到“三分天下”，但相比基礎(chǔ)理論與計(jì)算方法，從本科到研究生階段，實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所占比例在逐步增加。

與科學(xué)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)的日新月異不同，各專業(yè)的課程配套教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目保持相對穩(wěn)定，國內(nèi)外高校均是如此。以專業(yè)人員的視角，目前開設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容偏于基礎(chǔ)與常規(guī)，考慮到高校充足的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)與研究經(jīng)歷各異的教師背景，沒有形成教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“百花齊放” 的原因一定不是“軟硬”條件不足。教育工作者形成共識維持相對穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容，與知識的學(xué)習(xí)模式和傳授效率相關(guān)。

(1)從主觀感受入手，通過嘗試、認(rèn)知、思考、總結(jié)，最終獲得“經(jīng)驗(yàn)式” 知識，這種知識獲取模式符合學(xué)習(xí)的自然規(guī)律，印象深刻、圖像感強(qiáng)、不易忘卻，事實(shí)上目前絕大多數(shù)與技能技巧相關(guān)的職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)仍然采用這種實(shí)踐- 總結(jié)- 實(shí)踐的模式；

(2)隨著人類認(rèn)識世界的深入，自然科學(xué)體系結(jié)構(gòu)逐步豐富完善，需要繼承與傳授知識的總量爆發(fā)性增長。盡管專業(yè)分類不斷細(xì)化，但即使對于相對“狹窄” 的領(lǐng)域方向，采用體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式完成高等教育基礎(chǔ)內(nèi)容，在知識傳遞的效率方面仍難以勝任。因此，基于前人總結(jié)的知識編寫教材，通過教師的邏輯演繹講授主線與難點(diǎn)，幫助學(xué)生快速了解知識體系的“框架”，這是目前高校絕大多數(shù)課程的教學(xué)方法，盡管課程中也會有例證與應(yīng)用，但其目標(biāo)仍是展示邏輯推理結(jié)果的正確性與有效性。

保證知識傳遞高效率的演繹式學(xué)習(xí)勝在宏觀全貌，但在主觀感受與細(xì)節(jié)認(rèn)知方面有不足，這也是需要配套習(xí)題訓(xùn)練與教學(xué)實(shí)驗(yàn)的原因之一。另一方面也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位的體現(xiàn)，與培養(yǎng)學(xué)生能力體系相關(guān)：人才培養(yǎng)的任務(wù)體現(xiàn)在學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與能力體系，不同專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)有一定差異，但是能力體系指標(biāo)大致相同，美國麻省理工學(xué)院曾經(jīng)給出七大類35 條的體系指標(biāo)(見附錄)，觀察其中各條目，從發(fā)現(xiàn)問題、估計(jì)與定性分析、帶有不確定性的分析、解決方法和建議、實(shí)驗(yàn)性的探索、假設(shè)檢驗(yàn)、確定主次與重點(diǎn)、解決問題時(shí)的妥協(xié)、判斷和平衡、執(zhí)著與變通······，相比理論課程為了引導(dǎo)學(xué)生思考的問題設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的步驟與內(nèi)容天然滿足學(xué)生認(rèn)知進(jìn)程，直接對應(yīng)能力培養(yǎng)體系指標(biāo)點(diǎn)，這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不可或缺的主要原因。

認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要達(dá)成的目的，回歸問題的本源，就不難理解目前實(shí)驗(yàn)課堂上學(xué)生為什么缺乏思考與質(zhì)疑，因?yàn)榻虒W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與任務(wù)要求沒有提供學(xué)生思考與質(zhì)疑的“土壤”，進(jìn)而失去了能力培養(yǎng)的“空間”。形如本文記錄的狀況：如果實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就是彈性模量與泊松比數(shù)值本身，過程與細(xì)節(jié)必然不是學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)，加之教師為了保證實(shí)驗(yàn)過程的高效順暢，提前完成了試件貼片、安裝、調(diào)試到數(shù)據(jù)表格準(zhǔn)備等各項(xiàng)工作，相當(dāng)于替代學(xué)生“避開” 所有發(fā)現(xiàn)問題的機(jī)會，最終均獲得“雙贏” 的結(jié)果-- 學(xué)生高效完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告得到分?jǐn)?shù)，教師批改形式統(tǒng)一的報(bào)告降低工作量，唯一“失落”的是實(shí)驗(yàn)的目的。

與之類似的問題也出現(xiàn)在目前著力推進(jìn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為了解決教育資源不均衡以及替代危險(xiǎn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)，教育部提出發(fā)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的初衷是合理的，但是對于具備實(shí)驗(yàn)條件的高校使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)替代現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)是不合理的：與前述問題類似，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程中所有的流程和數(shù)據(jù)是預(yù)設(shè)賦值，學(xué)生不僅沒有發(fā)現(xiàn)問題的機(jī)會，甚至沒有“犯錯(cuò)” 的機(jī)會，也就失去了能力培養(yǎng)的機(jī)會。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與建議

為了達(dá)到能力培養(yǎng)的目的，避免畢業(yè)工作時(shí)“回爐”的高成本，教師有必要審視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與要求。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)教材中對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作要求、數(shù)據(jù)采集、處理方法的設(shè)定原因有或多或少的說明，如果實(shí)驗(yàn)任務(wù)與評價(jià)不涉及這些細(xì)節(jié)，少有學(xué)生會主動(dòng)關(guān)注“底層” 的機(jī)理。

目前高校工科機(jī)械大類的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)在8～16 學(xué)時(shí)之間，均開設(shè)的基本實(shí)驗(yàn)是低碳鋼的單軸拉伸材料力學(xué)性能、金屬材料彈性模量與泊松比(試驗(yàn)機(jī)操作與電測橋路原理屬于配套)，其他諸如四點(diǎn)彎(三點(diǎn)彎) 梁截面應(yīng)變分布、壓桿失穩(wěn)臨界載荷、曲拐彎扭組合、帶孔板應(yīng)力集中等屬于可選類型[1-5]，根據(jù)學(xué)時(shí)量、實(shí)驗(yàn)室條件、專業(yè)背景的差異，各校不盡相同。此處以前述材料彈性模量與泊松比實(shí)驗(yàn)為例，提出系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，僅供實(shí)驗(yàn)教師參考。

保持實(shí)驗(yàn)主體內(nèi)容不變(常規(guī)要求稱為O 方案)，提出不同的要求并以此作為評價(jià)指標(biāo)之一。

(1) 載荷分為N步施加(N ≈10)，根據(jù)相鄰兩點(diǎn)計(jì)算彈性模量E，給出E隨載荷F(或應(yīng)變ε，應(yīng)力σ均可)的變化曲線，分析偏差及其分布，給出機(jī)理性說明與改進(jìn)方案(該方案不加預(yù)載，但其目的就是預(yù)載及其設(shè)定原則)；

(2) 對于N步載荷獲得的數(shù)據(jù)，分別采用相鄰兩點(diǎn)、四點(diǎn)、六點(diǎn)······計(jì)算E，利用三點(diǎn)、五點(diǎn)、七點(diǎn)······線性擬合計(jì)算E，給出相對偏差較小的計(jì)算模式，以及數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的范圍，并說明原因或機(jī)理(該方案訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)已有數(shù)據(jù)定性與定量表征問題，給出合理方案提高工作效率)；

(3) 以(1) 或(2) 為基礎(chǔ)要求，除金屬材料外添加一、兩種材料類型，例如單向碳纖維單層板(或單向玻璃纖維單層板)、橡膠板(或亞克力板，非夾層類型)，重復(fù)以上的工作，修正原先的結(jié)論(實(shí)驗(yàn)性的探索，多樣性的認(rèn)知，執(zhí)著與變通)；

(4) 以常規(guī)實(shí)驗(yàn)(O 方案) 為基礎(chǔ)，要求學(xué)生多試樣或不同位置貼片(或教師挑選貼片質(zhì)量各異預(yù)制試樣)，多點(diǎn)測試與分析，比對同一數(shù)據(jù)處理方式的結(jié)果，采用體視顯微鏡觀察貼片細(xì)節(jié)，給出問題猜測與分析(如果教師預(yù)制貼片，盡量包含粘貼不均勻、部分虛粘、角度偏差等類型)；

(5) 以O(shè) 方案為基礎(chǔ)測試三種材料試樣(例如(3) 方案中材料)，要求研究保載時(shí)間對于測量數(shù)據(jù)的影響(在較高的應(yīng)力水平區(qū)域)，比對不同材料給出效率與精度均衡的方案(根據(jù)加載設(shè)備類型不同，可以保載觀測蠕變或保持位移觀測松弛；教師預(yù)選3 種蠕變性能有明顯差異的試樣材料)；

(6) 以常規(guī)實(shí)驗(yàn)(O 方案) 為基礎(chǔ)，使用相同材料制作的均勻截面長梁試樣，懸臂支撐(簡支可選)進(jìn)行自由端撓度測試并算出彈性模量E，對比使用單軸拉伸實(shí)驗(yàn)獲取的彈性模量E，分析偏差的原因(類似的方案還包括自由-- 自由梁/懸臂梁/簡支梁頻率測試反算彈性模量E；使用長梁端部受低速沖擊測試彈性波速度反算彈性模量E等等，可以聯(lián)合其他力學(xué)類實(shí)驗(yàn)室共同開展)；

(7) 以 (6) 方案為基礎(chǔ)，采用長高比分別為3，5，10，20 的懸臂梁測試撓度，分析結(jié)果差異并給出說明(事實(shí)上，對于撓度測試，邊界條件與理論模型不一致造成的影響最為顯著，懸臂梁固支端最好采用小厚度通孔多螺栓夾緊，且約束夾塊不能倒角，在此基礎(chǔ)上，鐵木辛柯梁與歐拉梁的差異才能更好體現(xiàn))。

以上列出的以單軸拉伸實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)方案與測試數(shù)據(jù)類型并不是固化的，只是本文以拉伸實(shí)驗(yàn)展開討論的自然延續(xù)，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件以及理論課程進(jìn)度進(jìn)行篩選或設(shè)計(jì)，此處展示多種方案意在說明：測試類型與數(shù)據(jù)并不關(guān)鍵，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的能力體系才是目的。為了使絕大部分學(xué)生受益并降低由于實(shí)驗(yàn)報(bào)告多樣化帶來的工作量，建議通過學(xué)校提供的教學(xué)平臺或線上方式，將各組實(shí)驗(yàn)報(bào)告交由學(xué)生們互評，教師挑選典型案例讓學(xué)生課堂展示并點(diǎn)評。

事實(shí)上，各類測試實(shí)驗(yàn)均有標(biāo)準(zhǔn)(例如材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要涉及拉伸試驗(yàn)GB/T 228.1-2010；材料彈性模量測定GB/T 22315-2008；扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)GB/T 10128-2007 等)，實(shí)驗(yàn)教材中各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)就是國家標(biāo)準(zhǔn)，以上提及的各類方案也是標(biāo)準(zhǔn)制定過程中可能涉及因素的展示，完成各類實(shí)驗(yàn)后意識到標(biāo)準(zhǔn)的來歷對于學(xué)生將來的科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)生涯非常重要。這里再提及一件與彈性模量測試相關(guān)的實(shí)例：筆者曾經(jīng)參與北京飛機(jī)維修工程有限公司公務(wù)機(jī)內(nèi)部改裝項(xiàng)目，分析人員使用部件地面試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證有限元模擬結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)變形有較大差異，為了尋找偏差來源對于構(gòu)成部件的復(fù)合材料板進(jìn)行了力學(xué)性能驗(yàn)證，其結(jié)果與生產(chǎn)廠家給出的彈性模量完全一致；后來通過研究復(fù)合材料單軸拉伸試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，在標(biāo)準(zhǔn)中確定彈性模量所取試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏于中高應(yīng)力(應(yīng)變) 區(qū)域，而內(nèi)部改裝結(jié)構(gòu)部件的分析狀態(tài)主要對應(yīng)于低應(yīng)力區(qū)域。后重新采用拉伸試驗(yàn)低應(yīng)力(應(yīng)變) 區(qū)數(shù)據(jù)計(jì)算彈性模量，由此獲得部件變形的有限元分析數(shù)據(jù)與地面試驗(yàn)結(jié)果高度吻合。這個(gè)實(shí)例并非說明國家標(biāo)準(zhǔn)存在問題，對于纖維復(fù)合材料，特別是高分子纖維復(fù)合材料，低應(yīng)變區(qū)與中高應(yīng)變區(qū)的模量差異明顯大于金屬材料，對于大量使用長纖維復(fù)合材料的航空航天工程，材料主要工作在中高應(yīng)力區(qū)域，且低應(yīng)變區(qū)的非線性程度更強(qiáng)，所以國家標(biāo)準(zhǔn)選擇中高應(yīng)力區(qū)數(shù)據(jù)計(jì)算彈性模量是合理的，但并不是普適的。由此可見，了解數(shù)據(jù)測試中各類問題，可以針對具體問題提出解決方案，遠(yuǎn)比測試數(shù)據(jù)本身更為重要。

教學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力，在設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，教師對照相關(guān)能力體系指標(biāo)(如附表)，作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇和評價(jià)等級的標(biāo)準(zhǔn)，這也是“不忘初心” 的體現(xiàn)。

4 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比理論教學(xué)，在學(xué)生能力培養(yǎng)方面具有獨(dú)特的地位，各高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面開展了創(chuàng)新性與綜合性實(shí)驗(yàn)探索，包括近期的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前的地位與目的出發(fā)，思考了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)對學(xué)生能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用，以材料力學(xué)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為例，提出一些改進(jìn)的建議，意在說明相對于具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，過程更加重要；相對于實(shí)驗(yàn)流程的實(shí)施，設(shè)定實(shí)驗(yàn)流程的機(jī)理更關(guān)鍵，期望通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位與目的的探討，以目標(biāo)導(dǎo)向模式引導(dǎo)教師關(guān)注學(xué)生能力培養(yǎng)體系。

附錄：能力體系指標(biāo)

1 工程推理和解決問題的能力

1.1 發(fā)現(xiàn)問題和系統(tǒng)地表述問題

1.2 建模

1.3 估計(jì)與定性分析

1.4 帶有不確定性的分析

1.5 解決方法和建議

2 實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)知識

2.1 建立假設(shè)

2.2 查詢印刷資料和電子文獻(xiàn)

2.3 實(shí)驗(yàn)性的探索

2.4 假設(shè)檢驗(yàn)與答辯

3 系統(tǒng)思維

3.1 全方位思維

3.2 系統(tǒng)的顯現(xiàn)和交互作用

3.3 確定主次與重點(diǎn)

3.4 解決問題時(shí)的妥協(xié)、判斷和平衡

4 個(gè)人能力和態(tài)度

4.1 主動(dòng)性與愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)

4.2 執(zhí)著與變通

4.3 創(chuàng)造性思維

4.4 批判性思維

4.5 了解個(gè)人的知識、能力和態(tài)度

4.6 求知欲和終身學(xué)習(xí)

4.7 時(shí)間和資源的管理

5 職業(yè)能力和態(tài)度

5.1 職業(yè)道德、正直、責(zé)任感

5.2 職業(yè)行為

5.3 主動(dòng)規(guī)劃個(gè)人職業(yè)

5.4 與世界工程發(fā)展保持同步

6 團(tuán)隊(duì)工作

6.1 組建有效的團(tuán)隊(duì)

6.2 團(tuán)隊(duì)工作運(yùn)行

6.3 團(tuán)隊(duì)成長和演變

6.4 領(lǐng)導(dǎo)能力

6.5 形成技術(shù)團(tuán)隊(duì)

6.6 交流

7 交流的策略

7.1 交流的結(jié)構(gòu)

7.2 書面的交流

7.3 電子及多媒體交流

7.4 圖表交流

7.5 口頭表達(dá)和人際交流