中美機械工程類專業(yè)課程設(shè)置的比較研究

中美機械工程類專業(yè)課程設(shè)置的比較研究

一、普萊維爾日本機械工程專業(yè)通常在中國的科學大學和外國大學設(shè)立，這一專業(yè)也定義于許多國外大學。本文意圖通過中美兩國機械工程類專業(yè)課程設(shè)置的比較,考察我國高等工程教育的一些狀況。本文選對兩所美國大學與大連理工大學的機械工程專業(yè)進行比較。美國的大學,一所是威斯康辛大學普萊維爾分校,另一所是卡內(nèi)基梅隆大學。威斯康辛大學普萊維爾分校下設(shè)3個學院,其中工程、數(shù)學與科學學院設(shè)有機械工程專業(yè)。該校的課程設(shè)置分為公共課與學位課。公共課為學校統(tǒng)一設(shè)置,適用于全校學生。學位課分為自然科學基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)選修課4個部分。學位課必須修滿100學分、總學分達到134學分才能畢業(yè),獲得學士學位。卡內(nèi)基梅隆大學設(shè)有7個學院,其中卡耐基技術(shù)學院設(shè)有機械工程專業(yè)?？▋?nèi)基梅隆大學的課程設(shè)置分為公共課和學位課。公共課需修滿72單元(unit)。學位課包括自然科學基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)選修課和自由選修課。該校機械工程專業(yè)要求修滿380個單元才能獲得學士學位。大連理工大學設(shè)有19個學院,其中機械工程學院設(shè)有機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè),是與國外機械工程專業(yè)相對應的專業(yè)。大連理工大學的本科課程主要包括以下幾部分:人文社會科學基礎(chǔ)課、自然科學基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)選修課。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)要求修滿190.5個學分才能獲得學士學位。二、基梅隆大學的課程教學環(huán)節(jié)從整體來看,中美本科機械專業(yè)的課程設(shè)置主要分為6部分,即人文社會科學基礎(chǔ)課、自然科學基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)方向課(含專業(yè)選修課)、畢業(yè)及課程設(shè)計。大連理工大學的一些課程或教學環(huán)節(jié),例如軍訓、軍事理論、勞動課等,在國外這兩所大學的課程表中并未發(fā)現(xiàn)。我們做了適當?shù)奶幚?略去了這些課程,只將與國外相對應的課程進行統(tǒng)計和比較。另外,為了統(tǒng)一標準、便于比較,將卡內(nèi)基梅隆大學的單元換算成學分。通過觀察發(fā)現(xiàn)該校的課程大多數(shù)為9單元,威斯康辛大學普萊維爾分校的課程大多為3學分,大連理工大學3學分的課程也較多。按照3單元折合1學分的辦法將卡內(nèi)基梅隆大學的單元換算為學分,最后折合為127學分,與威斯康辛大學所要求的131學分相當。從統(tǒng)計結(jié)果(見表1)來看,大連理工大學的總學分較高。1.人文社會科學課程體系從人文社會科學基礎(chǔ)課來看,三校差距較大(見表2)。大連理工大學為40.5學分,比威斯康辛大學高出近6個學分,比卡內(nèi)基梅隆大學高出16個學分。主要是國內(nèi)大學外語課程的學分高于美國,大連理工大學英語為必修課,計15學分;而外語在美國兩所學校均為選修。美國大學重視母語寫作水平與口語表達技能的培養(yǎng),這是學生寫學術(shù)論文和作學術(shù)報告的基本要求。威斯康辛大學的英語和演講為必修課,總計8學分,卡內(nèi)基梅隆大學的寫作與表達計9單元(3學分),而大連理工大學的文學與寫作類課程為選修課,僅有1.5學分,可見在母語學習上還有一些差距。威斯康辛大學的人文社會科學基礎(chǔ)課共包括12個小類。英語I和II為必修。演講是從所開設(shè)的5門課中選修1門;健康從2門課中選修1門;體育從32門課選修1門;人文科學是從96門課中選修1門;藝術(shù)是從19門課中選修1門;歷史觀是從48門課中選修1門;社會科學是從92門課中選修3門;國際問題是從39門課中選修1門;種族與性別研究是從65門課中選修1門。外語課可以選修,也可不選,沒有學分上的要求?？▋?nèi)基梅隆大學的人文社會科學基礎(chǔ)課分為兩大塊。一是按廣度分為人文研究、社會制度、寫作與表達,按深度分為人文社會科學與藝術(shù)以及非技術(shù)類選修課,需修滿72個單元(24學分)。大連理工大學的人文社會科學基礎(chǔ)課學分最高,為40.5學分。其中,外語、體育和思想政治理論類為必修課,共計31.5學分。另外還有藝術(shù)類、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展類、生命科學與醫(yī)學類、歷史與社會類、哲學與文化類、道德與法律類、文學與寫作類、政治與經(jīng)濟類、經(jīng)營與管理類課程,需要從這9類中選擇6類,修夠9學分。2.校的學分情況自然科學基礎(chǔ)課包括數(shù)學、物理學、化學,另外將計算機科學也歸入到這一類。在自然科學基礎(chǔ)課上,三校相差不多,學分基本相同(見表3)。三校所開設(shè)的數(shù)學、物理課,學分、課程基本相同。在化學課方面,三校的學分相差較大。威斯康辛大學沒有將計算機課程列入必修課;卡內(nèi)基梅隆大學開設(shè)了一門必修課(3.5學分);大連理工大學開設(shè)了兩門必修課(共6學分)。3.卡梅隆大學的課程體系從專業(yè)基礎(chǔ)課(表4)來看,威斯康辛大學是42學分,占總學分的31%?？▋?nèi)基梅隆大學為110個單元(37學分),占總學分的29%。大連理工大學大學要求39學分,占總學分的23%。威斯康辛大學開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課主要分為5類。第1類為工程概述,為入門課,使剛?cè)胄５谋究粕鷮こ逃幸粋€總體的認識。第2類為工程力學,力學是機械工程的基礎(chǔ)。第3類為熱學,熱學是機械工程經(jīng)常涉及的一個領(lǐng)域。第4類為動力和控制,動力和控制系統(tǒng)是機械的重要組成部分。第5類為材料學(前面工程力學類的“材料力學”與此類相關(guān)),制造機械離不開材料,材料的性能往往決定機械的性能?？▋?nèi)基梅隆大學開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課主要分為4類,與威斯康辛大學相比,前4類相同,沒開設(shè)材料學類課程。大連理工大學開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課主要分為5類。與威斯康辛大學相比,后面的工程力學、熱學、動力和控制、材料學4類相同,不同之處在于沒有開設(shè)工程概述類課程,但開設(shè)了工程制圖和工程軟件類課程。4.基梅隆大學和大學從專業(yè)課(見表5)來看,威斯康辛大學共開設(shè)了5門課,共計14學分,占總學分的10%;卡內(nèi)基梅隆大學共開設(shè)了3門課,共計14個單元,相當于5學分,占總學分的4%;大連理工大學共開設(shè)了9門課,共計22.5學分,占總學分的13%。從學分上看,大連理工大學最高,高于卡內(nèi)基梅隆大學近9學分,高于威斯康辛大學近18學分,是其4倍多。5.專業(yè)方向課程內(nèi)容從專業(yè)方向課和專業(yè)選修課來看,威斯康辛大學為9學分,占總學分的7%?？▋?nèi)基梅隆大學為6學分,占總學分的5%。大連理工大學為16.5學分,占總學分的10%。從學分上看,大連理工大學最高。威斯康辛大學沒有設(shè)置專門的專業(yè)方向課,只設(shè)置了一系列的專業(yè)選修課(見表6),至少選修3門課,修滿9學分。從課程內(nèi)容來看相當于我國的專業(yè)方向課,但范圍十分廣泛,包括機電一體化方向、能源和熱學方向、材料方向以及其他方向的課程?？▋?nèi)基梅隆大學設(shè)置了一系列的專業(yè)選修課(見表7),共設(shè)有3個方向,另有一個機械工程學的專題講座。只需從上述這18門課程及講座中選修2門即可。除專業(yè)選修課之外,卡內(nèi)基梅隆大學還設(shè)置了5門自由選修課,最低要求15個學分,可以選修大學所開設(shè)的所有課程(但物理學和軍事理論課不能超過2門),鼓勵學生根據(jù)自己的興趣自由發(fā)展。大連理工大學的專業(yè)方向選修課共有機械制造、機械設(shè)計、機械電子信息3個方向(見表7),需要從中選擇一個方向,修完該方向所包含的6門課程,共計10.5學分。除此之外,大連理工大學還提供了18門專業(yè)選修課(見表6),需要從這些課程中選修3門,計6學分。6.海淡大學的設(shè)計從4推動5個學分轉(zhuǎn)變?yōu)?個月最后一部分是課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計,威斯康辛大學的畢業(yè)設(shè)計比重很低,只相當于我國的課程設(shè)計,要求3學分,占總學分的2%?？▋?nèi)基梅隆大學的畢業(yè)設(shè)計從4年級開始,跨兩個學期,要求8學分,占總學分的6%。大連理工大學的畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計比重較大,包括機械原理、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)3門課程設(shè)計(計7.5學分),另有13個學分的畢業(yè)設(shè)計,學分共為20.5學分,占總學分的12%。大連理工大學在這部分高于卡內(nèi)基梅隆大學和威斯康辛大學。三、中美之間的主要區(qū)別1.人文社會科學基礎(chǔ)教育的學分較少在此并不想討論專才教育與通才教育的優(yōu)缺點。但就兩國在課程設(shè)置上的比較來看,美國更重視通才教育,大連理工大學更重視專才教育。從學分來看,大連理工大學比美國的兩所學校高出40個學分。如前文所述,美國兩所學校的外語課均不做硬性要求,類似于我國理工類本科教育對第二外語的要求。而我國對第一外語一般是強制性的,大連理工大學要求必修,計15個學分。若我國大學也不要求學外語,那么,在人文社會科學基礎(chǔ)課的學分上就比國外略低或相差不多。在自然科學基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課上,三校的學分相差無幾(表8)。在專業(yè)課、專業(yè)方向選修課(含專業(yè)選修課)和畢業(yè)(課程)設(shè)計上,大連理工的學分過多,課程過重,比美國兩所學校多30個學分。從人文社會科學基礎(chǔ)課、自然科學基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課3項基礎(chǔ)課所占的學分比例來看,威斯康辛大學為81%,而專業(yè)課、專業(yè)方向選修課(含專業(yè)選修課)和畢業(yè)(課程)設(shè)計3項為19%?？▋?nèi)基梅隆大學前3項為73%,后3項為15%,另有12%的自由選修課。大連理工大學前3項為66%,后3項為34%。從前3項基礎(chǔ)課的設(shè)置來看,美國的兩所大學更重視基礎(chǔ)性的教育,不太重視專業(yè)性的教育。2.熱學課程與機械工程課程的關(guān)系國外兩所大學在熱學方面設(shè)置了較多的課程,威斯康辛大學設(shè)置了“熱力學”、“應用熱力學”、“熱系統(tǒng)試驗”3門專業(yè)基礎(chǔ)課,都屬于必修課,計8學分。還有“傳熱學應用”,以及“電站設(shè)計”、“能源系統(tǒng)設(shè)計”、“內(nèi)燃機設(shè)計”、“內(nèi)燃機機械設(shè)計”等與熱學相關(guān)的專業(yè)選修課程?？▋?nèi)基梅隆大學設(shè)置了“熱力學”、“傳熱學”、“熱流工程學”3門專業(yè)基礎(chǔ)課,都屬于必修課,計32個單元,相當于11個學分。在專業(yè)選修課上,設(shè)有熱流系統(tǒng)方向,包括8門選修課。大連理工大學只有“工程熱力學”一門熱學課程,屬于必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,僅為2學分。而在專業(yè)方向選修課和專業(yè)選修課上,均沒有設(shè)置熱學方面的或相關(guān)的課程。熱學與機械工程學有著十分緊密的聯(lián)系,例如冶金設(shè)備、化工設(shè)備以及電力設(shè)備等的設(shè)計大都需要熱學知識。相當多的機械設(shè)備是以燃料作為動力,如車輛、艦船甚至飛機、火箭等,這些機器設(shè)備發(fā)動機的設(shè)計都需要熱學知識。另外,在機械設(shè)備的制造生產(chǎn)過程中,往往也離不開鑄造、鍛造、焊接和熱處理,了解和掌握熱加工工藝過程也需要一定的熱學知識。3.美國專四素質(zhì)研究中細胞制作和教學的現(xiàn)狀“畫法幾何與制圖”是大連理工大學機械專業(yè)的四大核心課程之一,屬于必修課,計6學分。其他工科專業(yè)如能源工程、材料工程、土木工程、水利工程、化學工程,甚至電子信息工程、生物工程、環(huán)境工程等,也設(shè)置了該課程,均屬于必修課,并且有相當多的專業(yè)和機械專業(yè)的要求相同?？梢哉f,“畫法幾何與制圖”是我國工科中普遍設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,在工程教育中具有重要的地位。但是,在美國的兩所大學中有很大的不同。威斯康辛大學沒有同名的課程,對應的課程為“計算機工程制圖”,屬于必修課,計2學分?？▋?nèi)基梅隆大學相對應的課程名稱為“工程制圖”,9個單元,相當于3個學分,但是該課程是專業(yè)選修課?？▋?nèi)基梅隆大學的專業(yè)選修課共有3個方向,要求從18門課程中選修2門即可。由此可見,美國兩校對該課程的重視程度相當?shù)?。隨著計算機制圖技術(shù)的發(fā)展,手工制圖已被逐漸摒棄。雖然我國的“畫法幾何與制圖”課程中也增加了計算機制圖的內(nèi)容,但是,該課程在高等工程教育中還有如此重要的地位嗎?隨著計算機制圖技術(shù)的發(fā)展,畫法幾何中的大部分研究內(nèi)容,均可由計算機來實現(xiàn),制圖中的基本形狀、剖面線、尺寸線等等也可自動生成。由此可見,計算機制圖可以取代手工制圖,大多數(shù)工程技術(shù)人員不需要掌握手工繪圖技能,但要具有讀圖能力,能看懂工程圖紙即可,從而降低了對工程師手工制圖技能的要求。我國在這門課程的設(shè)置上應該做一些相應的調(diào)整。4.和開口表達能力較差,缺少語言基本技能英語是目前國際交流的主要語言,也是我國絕大多數(shù)院校開設(shè)的外語課程。而英語在美國是母語,所以美國大學不需要設(shè)置非常多的英語課程。但為提高學生的英語寫作水平和口頭表達能力,仍然設(shè)置了3~8學分的英語課程。我國工科專業(yè)的外語課程大多為大學英語(15學分左右),只有研究生才開設(shè)英語寫作和口語課程,所以,本科生很難具備用外語撰寫學術(shù)論文和作學術(shù)報告的能力。然而,使用母語寫論文和作報告是他們必須掌握的基本技能,但目前這項基本技能還比較差。大多數(shù)學校不開設(shè)漢語寫作和表達課程,即使開設(shè)漢語課程的學校也多為選修課或?qū)W分較少,如大連理工大學的文學與寫作類課