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[摘 要] 以卓越工程师为培养目标，依据大一学生的特点，基于情境认知与学习理论，研究“导引式”工程实践类课程的教学设计，深入分析面向大一学生的工程实践类课程的教学设计要素及教学实施过程。
[关 键 词] 工程实践；工程师；教学设计
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）10-0034-02
实践是工程的灵魂和根本，产学研结合是工程教育的重要特征和本质要求。工程师的培养需要过程和科学规划，高等工程教育阶段的培养和学习对于学生成长为一名合格的工程师至关重要。如何在学生刚进入大学的最初阶段大一期间，让学生在学好基础课的同时，通过“导引式”工程实践类课程的学习，引导学生进入工程领域，学习工程知识，体验工程过程，培养工程思维是非常必要的。
一、工程实践教学现状分析
随着现代社会对工程人才的需求数量和质量的不断提高，对如何培养工程人才，也在不断地总结经验和教训，进行教育教学改革。基于工程实践的本质，工程实践教学越来越受到重视。依据卓越工程师教育培养计划，一部分学生将在大学学习期间首先获得在工业企业学习体验的机会，但大部分学生的工程实践学习仍主要是在校内完成，工程训练中心是国内高校普遍采用的适合我国国情的工程训练学习模式，例如：北京航空航天大学（2010年）提出了贯穿三个学年的“综合创新训练”体系；哈尔滨工程大学提出了“工程认识训练”“工程实践训练”“工程综合训练”的“三阶段”教学设置方案。各个学校都结合自身的实际情况建起了具有自己特点的工程训练课程体系，其目的都是强调通过实训的学习过程，培养学生活跃的工程思维能力和创造性设计能力，将学生培养成适合现代社会需求的工程技术人才。工程实践学习贯穿于学生学习的全过程，但每一阶段学生学习的重点是不同的。面对刚刚步入大学校园，对“工程”“工程师”的了解还处于懵懂状态的大一新生，如何对学生进行工程“启蒙”，开启学生成为工程师的学习之旅，“导引式”工程实践类课程将发挥重要的作用。
二、“导引式”工程实践课程的教学设计
（一）情境认知理论观点简介
随着人类对知识本质认识的不断深化，学习理论也在不断变革。从行为学习理论到认知学习理论，又发展到了当前的情境学习理论。情境认知理论是认知理论学派发展的一个新的阶段，它不仅是一种使教学必须“情境化”或“与情境密切相关”的建议，而且是有关人类知识本质的一种理论。它强调知识的建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性。
情境理论诞生于20世纪90年代初，由于对当时学校教育脱离实际，导致学生缺乏解决问题的能力，社会化延迟等问题的思考，同时受认知科学、生态学、社会学和人类学等影响，学习理论开始由认知建构转向情境认知。情境理论认为学习的本质是个体参与社会性实践，与他人、环境等相互作用的过程，是个体通过与群体之间的合作与互动，社会性地建构知识的过程。情境认知的教学观认为，有效学习是为学生提供一种情境，使学生参加社会实践，通过探究性学习，支持并确立学生作为一名有价值的社会成员的身份；课程内容除了要体现该学科的基本知识结构外，还要体现学生参与活动的类型与方式。
高等工程教育的目标是培养合格的工程人才，工程实践课程的开设目的是为学生提供条件，学习在工程环境中如何运用知识解决工程问题。情境认知学习理论为此类课程的教学设计提供了科学的理论依据。
（二）工程实践课程设计要素分析
高等工程教育的目标是培养合格的工程师，工程师的任务是解决工程领域中的具体问题。随着社会的高速发展和科学技术的进步，现代工程项目的解决方案已不仅是产品的某项指标或生产的某一过程，而是涉及产品、流程和系统的整个生命周期———产品的适应性、绿色设计、绿色制造、服务和后处理等。工程技术人员所面临的工程问题大多是非良构问题，这些问题在具体的情境中很难进行明确的界定，更注重的是具体问题具体分析，没有现成的标准的答案，而且解决问题的方案也不具有唯一性。在解决工程问题的过程中要求工程技术人员要将各种知识、经验有机地结合起来，并能够转化为与当下工程现实情境要求相符合的可行、可靠、可操作的方案。
传统的教学模式在教学过程中更多采用的是良构问题，问题都有明确的解决方法，比如学生可以在书本上找到答案，比如老师已经做过演示，学生可以照搬照做。所以在面对真实复杂的工程问题时，学生常常会变得束手无策。依据情境理论，知识是具有情境性的，知识是活动、背景和文化产品的一部分，实践和知识的获得是相互支持的。以工程师为培养目标的高等工程教育，单纯的重视理论课程是不够的，还需要为学生创设社会化的实践环境，使学生有机会了解、体会、认识、掌握工程问题的实际解决过程，让书本上的知识活起来。因此，在学生培养过程中要使理论课程与实践课程并重，使学生在拥有丰富的理论知识基础上，更注重培养学生运用知识解决实际问题的能力。工程实践课程的教学目标和自身特点决定了其教学设计比理论课程要复杂，不仅要有优秀的教师，必要的教学场地，与工程实际紧密相关的教学内容，还要有相应的教学仪器与设备。这四大要素在教学实施过程中的完成质量决定了工程实践课程的教学质量。
（三）“导引式”工程实践课程教学实施研究
1.教学内容的选取
“导引式”工程实践课程是面对大一学生开设的课程。在教学内容选取上要从大一新生专业知识空白这一实际情况出发，在将工程实例引入课堂时，更侧重让学生从宏观上对工程，工程师职业建立起概貌，注重对整体过程和要求的了解，而不是工程方案的具体实施。案例引入的途径可以有两个方面，一是社会影响大，学生比较关注与感兴趣的工程案例，这些案例学生比较熟悉，在讲解时更容易理解和带入；二是本校的实际科研项目，发生在身边的事情更能激发学生的学习热情和自豪感，也会激发学生继续探究下去的好奇心，为后续学习打下基础。以这些真实的工程案例为切入点，让学生去学习体验在工程领域中问题解决的方式方法、原则制度，在这样的实践过程中去体验和感悟，去发现问题，解决问题，甚至是犯错，体验挫折和失败，承担后果……这些对于学生来说都是宝贵的经验积累，这些真切的体会将使学生的学习更有目标和方向。在教学实施过程中案例难易程度的把握是教学设计的关键要素。 2.师资队伍的建设
情境理论特别强调个体与特定的社会团体（community）之间的相互作用，新成员在参与团体的实践活动中，从老成员那里承接那些共同的经验与规范，从比较边缘的、外围的参与逐步发展到核心的实质性参与，并逐渐确立自己在团体中的身份和自我价值感。对于一名工科学生，完成学习之后在社会中要确立的身份是工程师。在工程实践课程的学习过程中，学生通过自身实践，通过教师的引导，了解工程世界，完成自身工程价值理念、知识技能、态度信念等的建立与发展。在这一过程中，教师是榜样和引领者，这就对工程实践课程的教师提出了更高的要求，不仅要是一名合格的教师，还要是一名合格的工程师。在法国，高等工程教育过程会聘用经验丰富的企业工程师或者工业研究机构的研究人员担任授课教师，而且所占的比例较大；德国高等技术学院的教师，要求是有五年以上实际工作经验的具有博士学位的人。这些教师在学校里仍然与生产或经营企业保持着密切的联系，他们的实验室都为企业解决实际问题服务；我国目前随着高等工程教育改革的不断深入，在师资力量方面也在不断地进行完善，比如与企业合作对教师进行实践培训，同时将企业的工程师引入实践教师队伍等。合格的师资队伍是工程实践课程质量的保障。
3.教学场地与教学设备的投入与完善
情境理论的教学模式倡导：学习环境应以学习者为中心，以真实、复杂的社会和生活情境为支撑，关注学习者意义与身份形成的社会属性。以学习工程知识，体验工程过程，建立工程概念，培养未来工程师为目标的“导引式”工程实践课程，在教学实施的过程中教学场地的规划与教学设备的投入都非常重要。首先场地的规模要能满足工程实践教学的要求，其次工程文化的建设，工程环境的完善对于学生的学习都是必要的条件。教学设备的投入是工程实践教学重要的组成部分。设备的投入、更新是一项长期的任务，要避免出现设备单一、设备老化等现象，让设备更好地服务于教学，要在教学设计过程中通过先进的教学手段让学生了解认识同领域先进的仪器与设备。在工程情境中以学生为主体，教师为引导的实践学习，让学生体会工程师身份的意义与作用，理解工程与社会、与环境等的关系，为后续的学习打下基础。
三、总结
在高等工程教育的最初阶段，让刚进入大学的学生通过“导引式”工程实践课接触工程情境，通过参与实际的工程活动去学习工程知识，培养工程实践能力，引导学生认识了解自己未来所从事的职业，培养兴趣，使学生成为热爱自己职业的人。
工程实践课程的考核是教学实施过程中的重点和难点问题，由于工程实践课程自身的特点不能套用理论课的考核方式，通过项目、答辩等方式的考核在实施过程中也存在一些问题，需要在实施过程中不断总结和改进。
参考文献：
[1]林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J]. 中国高等教育，2011（6）：19-21.
[2]姚梅林.从认知到情境：学习范式的变革[J].教育研究 2003（2）：60-64.
[3]叶海智.关于情境学习理论与PBL的关系的思考[J].教育探索，2007（11）：118-119.
[4]姚梅林.从学习理论变革看有效教学发展趋势[J].北京师范大学学报（社会科学版），2003（5）：22-27.
[5]王刚.工科教育模式的改革和实践[J].高等工程教育研究，2011（1）：28-32.
[6]王文静.情境认知与学习理论研究述评[J].全球教育展望，2002，31（1）：51-55.
[7]陈家庆.法国的高等工程教育及其发展趋势[J].高等工程教育研究，2008（4）：27-32.
[8]万凤华.中德高等工程教育实践教学比较研究[J].南京建筑工程学院学报（社会科学版），2000（2）：93-94.
[9]王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究[D].华东师范大学，2002.
[关 键 词] 工程实践；工程师；教学设计
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）10-0034-02
实践是工程的灵魂和根本，产学研结合是工程教育的重要特征和本质要求。工程师的培养需要过程和科学规划，高等工程教育阶段的培养和学习对于学生成长为一名合格的工程师至关重要。如何在学生刚进入大学的最初阶段大一期间，让学生在学好基础课的同时，通过“导引式”工程实践类课程的学习，引导学生进入工程领域，学习工程知识，体验工程过程，培养工程思维是非常必要的。
一、工程实践教学现状分析
随着现代社会对工程人才的需求数量和质量的不断提高，对如何培养工程人才，也在不断地总结经验和教训，进行教育教学改革。基于工程实践的本质，工程实践教学越来越受到重视。依据卓越工程师教育培养计划，一部分学生将在大学学习期间首先获得在工业企业学习体验的机会，但大部分学生的工程实践学习仍主要是在校内完成，工程训练中心是国内高校普遍采用的适合我国国情的工程训练学习模式，例如：北京航空航天大学（2010年）提出了贯穿三个学年的“综合创新训练”体系；哈尔滨工程大学提出了“工程认识训练”“工程实践训练”“工程综合训练”的“三阶段”教学设置方案。各个学校都结合自身的实际情况建起了具有自己特点的工程训练课程体系，其目的都是强调通过实训的学习过程，培养学生活跃的工程思维能力和创造性设计能力，将学生培养成适合现代社会需求的工程技术人才。工程实践学习贯穿于学生学习的全过程，但每一阶段学生学习的重点是不同的。面对刚刚步入大学校园，对“工程”“工程师”的了解还处于懵懂状态的大一新生，如何对学生进行工程“启蒙”，开启学生成为工程师的学习之旅，“导引式”工程实践类课程将发挥重要的作用。
二、“导引式”工程实践课程的教学设计
（一）情境认知理论观点简介
随着人类对知识本质认识的不断深化，学习理论也在不断变革。从行为学习理论到认知学习理论，又发展到了当前的情境学习理论。情境认知理论是认知理论学派发展的一个新的阶段，它不仅是一种使教学必须“情境化”或“与情境密切相关”的建议，而且是有关人类知识本质的一种理论。它强调知识的建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性。
情境理论诞生于20世纪90年代初，由于对当时学校教育脱离实际，导致学生缺乏解决问题的能力，社会化延迟等问题的思考，同时受认知科学、生态学、社会学和人类学等影响，学习理论开始由认知建构转向情境认知。情境理论认为学习的本质是个体参与社会性实践，与他人、环境等相互作用的过程，是个体通过与群体之间的合作与互动，社会性地建构知识的过程。情境认知的教学观认为，有效学习是为学生提供一种情境，使学生参加社会实践，通过探究性学习，支持并确立学生作为一名有价值的社会成员的身份；课程内容除了要体现该学科的基本知识结构外，还要体现学生参与活动的类型与方式。
高等工程教育的目标是培养合格的工程人才，工程实践课程的开设目的是为学生提供条件，学习在工程环境中如何运用知识解决工程问题。情境认知学习理论为此类课程的教学设计提供了科学的理论依据。
（二）工程实践课程设计要素分析
高等工程教育的目标是培养合格的工程师，工程师的任务是解决工程领域中的具体问题。随着社会的高速发展和科学技术的进步，现代工程项目的解决方案已不仅是产品的某项指标或生产的某一过程，而是涉及产品、流程和系统的整个生命周期———产品的适应性、绿色设计、绿色制造、服务和后处理等。工程技术人员所面临的工程问题大多是非良构问题，这些问题在具体的情境中很难进行明确的界定，更注重的是具体问题具体分析，没有现成的标准的答案，而且解决问题的方案也不具有唯一性。在解决工程问题的过程中要求工程技术人员要将各种知识、经验有机地结合起来，并能够转化为与当下工程现实情境要求相符合的可行、可靠、可操作的方案。
传统的教学模式在教学过程中更多采用的是良构问题，问题都有明确的解决方法，比如学生可以在书本上找到答案，比如老师已经做过演示，学生可以照搬照做。所以在面对真实复杂的工程问题时，学生常常会变得束手无策。依据情境理论，知识是具有情境性的，知识是活动、背景和文化产品的一部分，实践和知识的获得是相互支持的。以工程师为培养目标的高等工程教育，单纯的重视理论课程是不够的，还需要为学生创设社会化的实践环境，使学生有机会了解、体会、认识、掌握工程问题的实际解决过程，让书本上的知识活起来。因此，在学生培养过程中要使理论课程与实践课程并重，使学生在拥有丰富的理论知识基础上，更注重培养学生运用知识解决实际问题的能力。工程实践课程的教学目标和自身特点决定了其教学设计比理论课程要复杂，不仅要有优秀的教师，必要的教学场地，与工程实际紧密相关的教学内容，还要有相应的教学仪器与设备。这四大要素在教学实施过程中的完成质量决定了工程实践课程的教学质量。
（三）“导引式”工程实践课程教学实施研究
1.教学内容的选取
“导引式”工程实践课程是面对大一学生开设的课程。在教学内容选取上要从大一新生专业知识空白这一实际情况出发，在将工程实例引入课堂时，更侧重让学生从宏观上对工程，工程师职业建立起概貌，注重对整体过程和要求的了解，而不是工程方案的具体实施。案例引入的途径可以有两个方面，一是社会影响大，学生比较关注与感兴趣的工程案例，这些案例学生比较熟悉，在讲解时更容易理解和带入；二是本校的实际科研项目，发生在身边的事情更能激发学生的学习热情和自豪感，也会激发学生继续探究下去的好奇心，为后续学习打下基础。以这些真实的工程案例为切入点，让学生去学习体验在工程领域中问题解决的方式方法、原则制度，在这样的实践过程中去体验和感悟，去发现问题，解决问题，甚至是犯错，体验挫折和失败，承担后果……这些对于学生来说都是宝贵的经验积累，这些真切的体会将使学生的学习更有目标和方向。在教学实施过程中案例难易程度的把握是教学设计的关键要素。 2.师资队伍的建设
情境理论特别强调个体与特定的社会团体（community）之间的相互作用，新成员在参与团体的实践活动中，从老成员那里承接那些共同的经验与规范，从比较边缘的、外围的参与逐步发展到核心的实质性参与，并逐渐确立自己在团体中的身份和自我价值感。对于一名工科学生，完成学习之后在社会中要确立的身份是工程师。在工程实践课程的学习过程中，学生通过自身实践，通过教师的引导，了解工程世界，完成自身工程价值理念、知识技能、态度信念等的建立与发展。在这一过程中，教师是榜样和引领者，这就对工程实践课程的教师提出了更高的要求，不仅要是一名合格的教师，还要是一名合格的工程师。在法国，高等工程教育过程会聘用经验丰富的企业工程师或者工业研究机构的研究人员担任授课教师，而且所占的比例较大；德国高等技术学院的教师，要求是有五年以上实际工作经验的具有博士学位的人。这些教师在学校里仍然与生产或经营企业保持着密切的联系，他们的实验室都为企业解决实际问题服务；我国目前随着高等工程教育改革的不断深入，在师资力量方面也在不断地进行完善，比如与企业合作对教师进行实践培训，同时将企业的工程师引入实践教师队伍等。合格的师资队伍是工程实践课程质量的保障。
3.教学场地与教学设备的投入与完善
情境理论的教学模式倡导：学习环境应以学习者为中心，以真实、复杂的社会和生活情境为支撑，关注学习者意义与身份形成的社会属性。以学习工程知识，体验工程过程，建立工程概念，培养未来工程师为目标的“导引式”工程实践课程，在教学实施的过程中教学场地的规划与教学设备的投入都非常重要。首先场地的规模要能满足工程实践教学的要求，其次工程文化的建设，工程环境的完善对于学生的学习都是必要的条件。教学设备的投入是工程实践教学重要的组成部分。设备的投入、更新是一项长期的任务，要避免出现设备单一、设备老化等现象，让设备更好地服务于教学，要在教学设计过程中通过先进的教学手段让学生了解认识同领域先进的仪器与设备。在工程情境中以学生为主体，教师为引导的实践学习，让学生体会工程师身份的意义与作用，理解工程与社会、与环境等的关系，为后续的学习打下基础。
三、总结
在高等工程教育的最初阶段，让刚进入大学的学生通过“导引式”工程实践课接触工程情境，通过参与实际的工程活动去学习工程知识，培养工程实践能力，引导学生认识了解自己未来所从事的职业，培养兴趣，使学生成为热爱自己职业的人。
工程实践课程的考核是教学实施过程中的重点和难点问题，由于工程实践课程自身的特点不能套用理论课的考核方式，通过项目、答辩等方式的考核在实施过程中也存在一些问题，需要在实施过程中不断总结和改进。
参考文献：
[1]林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J]. 中国高等教育，2011（6）：19-21.
[2]姚梅林.从认知到情境：学习范式的变革[J].教育研究 2003（2）：60-64.
[3]叶海智.关于情境学习理论与PBL的关系的思考[J].教育探索，2007（11）：118-119.
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[8]万凤华.中德高等工程教育实践教学比较研究[J].南京建筑工程学院学报（社会科学版），2000（2）：93-94.
[9]王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究[D].华东师范大学，2002.