中美機(jī)械專業(yè)課程設(shè)置與人才培養(yǎng)模式比較研究

1、中美機(jī)械專業(yè)課程設(shè)置與人才培養(yǎng)模式比較研究北京理工大學(xué) 龐思勤2006年9月，受教育部學(xué)位辦公室委托，北京理工大學(xué)組成調(diào)研團(tuán)，去美國普渡大學(xué)（purdue university）調(diào)研其辦學(xué)情況。筆者有幸隨團(tuán)前往。由于本人出身于“機(jī)械制造及其自動化”專業(yè)，因此更加關(guān)注機(jī)械專業(yè)的比較研究，希望這樣的比較 研究能有助于為我國機(jī)械專業(yè)的教學(xué)改革提供一些合理化建議。普渡大學(xué)是一所歷史悠久（建校于1869年）的研究型公立大學(xué)，有政府特準(zhǔn)的土地、海洋和空間使用權(quán)，歷來以優(yōu)良的教學(xué)質(zhì)量和適中的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)聞 名世界。該校尤其以工科著名，中國“兩彈元勛”鄧稼先早年即畢業(yè)于該校。本文主要就普渡大學(xué)（包括其calume

2、t校區(qū)和fort wayne校區(qū)）的某些工科本科專業(yè)的辦學(xué)情況、特別是機(jī)械專業(yè)的情況與北京理工大學(xué)的一些對應(yīng)情況相比較，比較的內(nèi)容不在于某些教學(xué)細(xì)節(jié)，而主要關(guān)注學(xué) 校的教學(xué)管理、專業(yè)設(shè)置、教學(xué)計(jì)劃、人才培養(yǎng)模式等方面的差異。在這些方面，普渡大學(xué)在相當(dāng)程度上可以說代表了美國公立大學(xué)的普遍狀況。一、教學(xué)管理與人才培養(yǎng)模式普渡大學(xué)的教學(xué)管理模式是教務(wù)長制，據(jù)說這也是美國許多大學(xué)的管理模式，即教務(wù)長是大學(xué)的學(xué)術(shù)首長，直接對校長負(fù)責(zé)，統(tǒng)領(lǐng)與教學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的一切事務(wù)，這體現(xiàn)了大學(xué)以教學(xué)為中心的管理模式。學(xué)校的主要教學(xué)工作由各個學(xué)院具體負(fù)責(zé)，學(xué)院按照學(xué)科發(fā)展的規(guī)律和歷史沿革關(guān)系劃分設(shè)立。設(shè)立新學(xué)院由學(xué)校董事會

3、批準(zhǔn)，老學(xué)院的發(fā)展在很大程度 上依靠學(xué)院的自主權(quán)，這給學(xué)院的發(fā)展提供了很大的主動、靈活性，當(dāng)然各學(xué)院在教學(xué)學(xué)術(shù)事務(wù)上都要遵從學(xué)校共同的規(guī)范。學(xué)院下設(shè)系或部 （department and division），系下沒有固定的教研室，由教授組織教學(xué)與科研團(tuán)隊(duì)，自由組合，動態(tài)更新，教授自治，充分體現(xiàn)學(xué)術(shù)權(quán)利與行政管理的互補(bǔ)作用。反思我國 的教學(xué)基層組織，早年許多大學(xué)都設(shè)置基礎(chǔ)課和專業(yè)教研室，那似乎不利于學(xué)科建設(shè)與科研；近年來紛紛打爛教研室，成立學(xué)科組或?qū)W系，美其名曰由教研室辦專業(yè) 調(diào)整為學(xué)院或?qū)W校辦專業(yè)，實(shí)際上基層教學(xué)活動（如教學(xué)法活動）因此而無法開展，許多教學(xué)改革的設(shè)想都是空中樓閣，無法落實(shí)在基層

4、。這與過于強(qiáng)化的行政管理 體制和過于僵化的教學(xué)科研基層組織不無聯(lián)系。學(xué)院之外，學(xué)校設(shè)立了一些公共服務(wù)與管理機(jī)構(gòu)。這一點(diǎn)與中國的大學(xué)基本相同，只是職能有所不同罷了。涉及學(xué)術(shù)事務(wù)（academic affairs）的有：學(xué)術(shù)事務(wù)辦公室，招生辦公室，學(xué)生注冊辦公室，財(cái)務(wù)支持與學(xué)生帳務(wù)辦公室，研究生院，國際教育中心等；涉及學(xué)生服務(wù)工作的有：學(xué)生 服務(wù)辦公室，國際學(xué)生服務(wù)，學(xué)習(xí)適應(yīng)及獎學(xué)與運(yùn)動服務(wù)，教育才能發(fā)掘、成功計(jì)劃、進(jìn)修獎勵、學(xué)生支持服務(wù)、生活顧問中心，就業(yè)指導(dǎo)與事業(yè)規(guī)劃等；涉及管理 服務(wù)的有：管理服務(wù)辦公室，會議中心，學(xué)生住宿，計(jì)算機(jī)、技術(shù)和信息服務(wù)，人力資源開發(fā)，公共設(shè)施服務(wù)等。這樣的管理機(jī)構(gòu)

5、設(shè)置體現(xiàn)了一個特點(diǎn)，即以學(xué)生為 中心，一切為了學(xué)生更好地學(xué)習(xí)與職業(yè)發(fā)展服務(wù)，這正是大學(xué)“以人為本”、“以學(xué)生為主體”的教育理念的體現(xiàn)。普渡大學(xué)的本科學(xué)習(xí)原則上均為4學(xué)年制，但同美國其他大學(xué)一樣，采用學(xué)分制管理，對每個學(xué)生的具體學(xué)習(xí)進(jìn)程和進(jìn)度沒有特別規(guī)定，具體學(xué)習(xí)年限依 照學(xué)生本人學(xué)習(xí)情況而定，可以38年甚至10年才完成學(xué)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有1/4到1/3的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中找到了合適的職業(yè)，未及畢業(yè)即工作，或者邊工 作邊讀書；學(xué)生修滿普渡大學(xué)所規(guī)定的某專業(yè)學(xué)分即可大學(xué)本科畢業(yè)并申請獲得普渡大學(xué)學(xué)士學(xué)位證書，也可以在中途申請轉(zhuǎn)專業(yè)、轉(zhuǎn)學(xué)分、轉(zhuǎn)學(xué)校，模式多樣。多 數(shù)工科學(xué)生獲得學(xué)士學(xué)位需要6年時間，真正

6、在4年內(nèi)畢業(yè)的工科本科生很少，不到1/3。這與中國大多數(shù)大學(xué)的情況顯然很不同,似乎他們并不看重畢業(yè)率和學(xué) 位授予率，看重的是學(xué)生是否學(xué)有所用、學(xué)以致用，能在社會上立足。就學(xué)生而言，本科及以下的學(xué)習(xí)注冊模式一般可有五種：學(xué)士學(xué)位（bachelor degree）:基本學(xué)制4年，須完成規(guī)定的學(xué)分和實(shí)踐環(huán)節(jié)。助理學(xué)士（associate degree）: 基本學(xué)制2年，須完成規(guī)定的學(xué)分。專業(yè)證書（certificate program）:不規(guī)定系統(tǒng)學(xué)制，修讀專業(yè)規(guī)定的學(xué)分發(fā)學(xué)歷證書。輔修專業(yè)（minor program）:對于學(xué)位生，在主修專業(yè)之外可輔修其他專業(yè)課組。借讀計(jì)劃（transfer pr

7、ogram）:他校學(xué)生在本校借讀，所修學(xué)分轉(zhuǎn)往他校承認(rèn)。由此可見，美國的人才培養(yǎng)模式真正是多種多樣，給學(xué)生自我發(fā)展、自主發(fā)揮以及根據(jù)社會發(fā)展需要而調(diào)整學(xué)業(yè)與就業(yè)方向提供了廣闊的空間。二、專業(yè)設(shè)置與質(zhì)量監(jiān)控普渡大學(xué)是公立大學(xué)，聯(lián)邦政府贈地，州政府提供資金支持，但在辦學(xué)的具體事務(wù)上，政府很少干預(yù)。例如，學(xué)校辦什么專業(yè)、設(shè)什么課程、如何監(jiān)控教 學(xué)過程質(zhì)量等都不需要報(bào)政府批準(zhǔn)。但這并不意味著學(xué)校可以隨意辦學(xué)，學(xué)校辦學(xué)如果不能有效地吻合社會需要，則難以為繼，因此學(xué)?？梢圆皇苷笓]，但必須 時刻接受社會監(jiān)督，通過社會中間組織的監(jiān)督，大學(xué)與社會之間形成良好的互動關(guān)系。例如，蓋萊默校區(qū)創(chuàng)辦于二次世界大戰(zhàn)期間

8、，以滿足戰(zhàn)時軍工發(fā)展需要，但其專業(yè)設(shè)置一直由普渡大學(xué)校本部控制，以保證專業(yè)辦學(xué)質(zhì)量。1974年6 月13日普渡大學(xué)授予蓋萊默校區(qū)本科專業(yè)辦學(xué)自主權(quán)，但蓋萊默校區(qū)在辦學(xué)過程中仍然自覺接受校本部和社會的監(jiān)督，甚至其發(fā)展成熟的工科老專業(yè)（辦學(xué)近60 年歷史，在美國不算長，但與中國的許多工科院校相比已經(jīng)是老學(xué)校了），也仍然經(jīng)常接受一些社會中間機(jī)構(gòu)的評估，如高等教育委員會北部中心協(xié)會（nca: the higher learning commission; member: north central association）；工程與技術(shù)認(rèn)證委員會技術(shù)認(rèn)證分會（tac-abet: technology a

9、ccreditation commission of accreditation board for engineer and technology）；工程與技術(shù)認(rèn)證委員會工程認(rèn)證分會（eac-abet: engineering accreditation commission of accreditation board for engineer and technology）；印第安那州職業(yè)與技術(shù)教育委員會（isbvte: indiana state board of vocational and technical education）等。為了更好地讓學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)、規(guī)格符合社會需要，

10、美國大學(xué)的各不同專業(yè)還經(jīng)常接受相關(guān)專業(yè)或行業(yè)協(xié)會/委員會的評估。例如，我們所調(diào)研的普渡 大學(xué)三個校區(qū)的工科專業(yè)都普遍接受了美國工程與技術(shù)評估委員會的評估或?qū)I(yè)認(rèn)證，而且自覺地把它作為學(xué)校專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)。美國的工程與技術(shù)評估委 員會（abet）由全美31個工程技術(shù)協(xié)會組成，其中包括了asme、 ieee、 asce等美國著名協(xié)會，他們給全美500多所大學(xué)提供認(rèn)證，每六年進(jìn)行一次。abet為需要認(rèn)證的學(xué)校提供原則性指導(dǎo)，他們強(qiáng)調(diào)對學(xué)校的目標(biāo)和結(jié)果的實(shí) 現(xiàn)進(jìn)行檢查，但不針對細(xì)節(jié)，因此給學(xué)校留有很大的發(fā)揮空間。abet對工程教育培養(yǎng)專業(yè)人才的評估制定了11條標(biāo)準(zhǔn)：(1)應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)與工程等知

11、識的 能力；（2）進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理的能力；（3）根據(jù)需要設(shè)計(jì)一個部件、一個系統(tǒng)或一個過程的能力；（4）多種訓(xùn)練的綜合能力；（5）驗(yàn)證、指導(dǎo) 及解決工程問題的能力；（6）對職業(yè)道德及社會責(zé)任的了解；（7）有效地表達(dá)與交流的能力；（8）懂得工程問題對全球環(huán)境和社會的影響；（9）學(xué)會終身學(xué) 習(xí)的能力；（10）具有有關(guān)當(dāng)今時代問題的知識；（11）應(yīng)用各種技術(shù)和現(xiàn)代工程工具去解決實(shí)際問題的能力。這11條評估標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了一名合格的現(xiàn)代工程師 所應(yīng)具備的全面能力和素質(zhì)，它不僅包含了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)和科學(xué)基礎(chǔ)素養(yǎng)，而且更加強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力、終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、職業(yè)道德及社會責(zé)任等。這對 我們國內(nèi)的

12、工科教育具有很現(xiàn)實(shí)的借鑒意義?？雌饋頁碛修k學(xué)自主權(quán)的學(xué)校仍然有很多“婆婆”，但這些“婆婆”都是學(xué)校自愿請來的，他們非但不干涉學(xué)校的辦學(xué)自主權(quán)，而且?guī)椭鷮W(xué)校監(jiān)控教學(xué)質(zhì)量，有利學(xué)校獲得區(qū)域、國家乃至國際社會的認(rèn)可，更有利于學(xué)生獲得高質(zhì)量的、規(guī)范化的教育，從而學(xué)以致用。韋恩堡(fort wayne)分校區(qū)是由普渡大學(xué)與印第安納大學(xué)合辦的一個新校區(qū)，由普渡大學(xué)管理，文科類專業(yè)頒發(fā)印第安納大學(xué)證書，理工類專業(yè)頒發(fā)普渡大學(xué)的證書。其教學(xué)以本科為主，工科專業(yè)頗有特色。其工學(xué)院開設(shè)下列三類本科專業(yè)：工程科學(xué)專業(yè)2個：計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息系統(tǒng)；工程專業(yè)4個：機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)工程、土木工程；工程技術(shù)專業(yè)8個

13、：機(jī)械工程技術(shù)、工業(yè)工 程技術(shù)、計(jì)算機(jī)工程技術(shù)、電氣工程技術(shù)、土木工程技術(shù)、建筑工程技術(shù)、結(jié)構(gòu)工程技術(shù)、內(nèi)裝修設(shè)計(jì)工程技術(shù)(interior design engineering technology)。這種開設(shè)本科專業(yè)的方法與我國大學(xué)有很大不同，我國的大學(xué)通常不區(qū)分“工程”和“工程技術(shù)”專業(yè)。當(dāng)被問及兩者有何不同時，該校工學(xué)院院長 gerard voland博士回答說：從教學(xué)內(nèi)容上說，“工程”專業(yè)比較強(qiáng)調(diào)“工程設(shè)計(jì)”，而“工程技術(shù)”專業(yè)更強(qiáng)調(diào)“工程實(shí)現(xiàn)”（engineering implementation）；但也并不絕對如此，這種把“工程”和“工程技術(shù)”專業(yè)單獨(dú)設(shè)置的做法在美國并不普遍，我

14、們之所以這樣做，是因?yàn)橐环矫嫦?保留一些學(xué)生像其他大學(xué)的學(xué)生一樣接受較全面的工程基礎(chǔ)訓(xùn)練（工程專業(yè)），同時想讓更多的學(xué)生接受實(shí)踐性更強(qiáng)的訓(xùn)練、更接近工程上技術(shù)要求的訓(xùn)練（工程技 術(shù)專業(yè)），這是我們學(xué)校的畢業(yè)生100%能夠考取工程師資格并廣受社會歡迎的法寶。可見其不論學(xué)校大小或歷史長短，都對自己的辦學(xué)目標(biāo)和方向有獨(dú)特的思 考，這是辦學(xué)多樣化的基本保證。三、教學(xué)計(jì)劃的比較表1是普渡大學(xué)蓋萊默校區(qū)機(jī)械工程專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃。將此計(jì)劃與北京理工大學(xué)同類專業(yè)（如機(jī)械工程與自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化等）相比較，可以發(fā)現(xiàn)，兩者有較大差距。這些差距也反映了中美兩國在工科教育教學(xué)計(jì)劃上的特點(diǎn)和差異。例如， 表1

15、 purdue calumet 機(jī)械工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃課程性質(zhì)課程分類課程名稱學(xué)分工程科學(xué)學(xué)士公共課程語言與交流english composition英語作文3fundamentals of speech演講基礎(chǔ)3written and oral communication寫作與口語交流3科學(xué)與數(shù)學(xué)general chemistry基礎(chǔ)化學(xué)4mechanics力學(xué)4heat, electricity and optics熱學(xué)、電學(xué)與光學(xué)4calculus and analytic geometry i微積分與解析幾何i5calculus and analytic geometry ii微積分與解

16、析幾何ii5multivariate calculus多元微積分4differential equations微分方程3linear algebra線性代數(shù)3人文與社會科學(xué)ethics for the professions職業(yè)倫理學(xué)3technology and society技術(shù)與社會3foreign language, communication, aesthetics外語，交流，美學(xué)6history, philosophy, literature歷史，哲學(xué)，文學(xué)economics, political science經(jīng)濟(jì)學(xué)，政治學(xué)psychology, sociology, anthr

17、opology心理學(xué)，社會學(xué)，人類學(xué)工程基礎(chǔ)engineering drawing工程制圖2programming for engineers工程師編程2engineering software工程軟件2engineering freshman seminar工程專業(yè)新生研討1elementary engineering design 工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2project management項(xiàng)目管理3senior engineering design i高級工程設(shè)計(jì)i2senior engineering design ii高級工程設(shè)計(jì)ii3電子工程linear circuit analysis i

18、線性電路分析i3electronic measurement techniques電子測量技術(shù)1機(jī)械工程專業(yè)方向課機(jī)械工程basic mechanics i: statics基礎(chǔ)力學(xué)：靜力學(xué)3basic mechanics ii: dynamic基礎(chǔ)力學(xué)：動力學(xué)3general thermodynamics i熱力學(xué)基礎(chǔ)i3fluid mechanics流體力學(xué)3fluid mechanics laboratory流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)1kinematic analysis and design機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)3dynamics of mechanical systems機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)3mechanica

19、l engineering experimentation機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)3heat transmission傳熱學(xué)3heat transmission laboratory傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)1machine design i機(jī)械設(shè)計(jì)i4材料學(xué)mechanics of materials材料力學(xué)3materials science材料學(xué)3機(jī)械工程核心選修課general thermodynamics ii熱力學(xué)基礎(chǔ)ii3heating and air conditioning analysis and design 熱工學(xué)分析與設(shè)計(jì)3machine design ii機(jī)械設(shè)計(jì)ii3introduction

20、 to automatic control自動控制引論3introduction to manufacturing engineering制造工程引論3materials in engineering工程材料3總計(jì)1281)美國最低畢業(yè)學(xué)分要求低（128學(xué)分），中國同類專業(yè)一般要180200學(xué)分以上，其中理論課至少在150170學(xué)分以上。顯然，美國學(xué)生自主掌握的時間更多，更利于他們學(xué)習(xí)主動性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力開發(fā)。2)美國大學(xué)工科繼續(xù)學(xué)習(xí)本國語言（英語），而且所用課時較多（9個學(xué)分）；對外語要求反而很低（只在人文與社科任選課中列入，不作硬性要求，如果選，最多也不超過3個學(xué)分）。相比而言，中國學(xué)生

21、要花費(fèi)大量時間學(xué)習(xí)外語（一般要占全部課時的10%以上）。3)美國大學(xué)機(jī)械專業(yè)的課程基礎(chǔ)很廣泛，中國相對偏窄。例如，表1中的化學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)、熱工學(xué)、材料學(xué)、流體力學(xué)等課程，在中國大部分機(jī)械工程專業(yè)中開課較少；雖然近幾年在教學(xué)改革中我們一再強(qiáng)調(diào)要“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)”，但實(shí)際效果并不理想。4)美國大學(xué)工科在人文、社會、管理等方面的課程較多，例如職業(yè)倫理學(xué)、技術(shù)與社會、社會學(xué)、人類學(xué)、項(xiàng)目管理等課程，在中國大部分機(jī)械工程專 業(yè)中很少開設(shè)；我們的“兩課”在思想教育和德育方面起到了很大作用，但是經(jīng)管與社會學(xué)方面的知識較少，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)工程師社會責(zé)任和經(jīng)營管理能力的培養(yǎng)。5)美國大學(xué)機(jī)械專業(yè)的設(shè)計(jì)類

22、課程較多、較重（工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，高級工程設(shè)計(jì)i、ii，機(jī)械設(shè)計(jì)i、ii，共有14學(xué)分），而且大部分與企業(yè)實(shí)踐 項(xiàng)目相結(jié)合，學(xué)生與企業(yè)和社會的結(jié)合更加緊密。相比而言，中國大部分機(jī)械工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與工藝并重，而且理論課時較多。當(dāng)前，中國制造業(yè)以外來品加工制 造為主，所以強(qiáng)調(diào)工藝并無錯誤；但是，要加強(qiáng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品創(chuàng)新，就必須要加強(qiáng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)與教育，不只是理論上多講，更要讓學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)踐中 養(yǎng)成設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。6)美國大學(xué)機(jī)械專業(yè)教學(xué)計(jì)劃在結(jié)構(gòu)上明顯地比較強(qiáng)調(diào)科技基礎(chǔ)和工程應(yīng)用能力教育，而對中間環(huán)節(jié)的教學(xué)較少。例如在中國大部分機(jī)械工程專業(yè)中常 花較多課時開設(shè)的工程制圖、機(jī)械制造工藝、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、電工電子技術(shù)、機(jī)電一體化系統(tǒng)、cad/cam、特種加工等等，美國用的課時很少，這方面的 能力大部分依靠學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。7)美國工科課程中花較多時間讓學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用工程應(yīng)用軟件，例如在工程師編程、工程軟件和各種工程設(shè)計(jì)課程中，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用 autocad、proe、ug、metlab等工具軟件，這些工具軟件的強(qiáng)大功能不僅“幫助本科生能干博士生的活”，而且讓學(xué)生一出校門就與大公司的工 作平臺直接接軌。中國目前這方面的教學(xué)較少，有些是因?yàn)樯形醋⒁獾狡渲匾?，有些是因?yàn)闆]有能力購買這些昂貴的軟件供學(xué)生使用。8)美國大學(xué)工科教學(xué)的企業(yè)實(shí)踐內(nèi)容豐富。例如在普渡大學(xué)要取得工科學(xué)士學(xué)位，要