英国南安普敦大学航空航天工程本科培养特点

机械工程专业留学|2015年01月06日 11:34
英国南安普敦大学航空航天工程本科培养特点
  ( 一) 具有明确的工程教育目标

  工程教育的目的是将学生培养成为“整装待发”的工程师,在其从事职业前具备较好的工程能力和深厚的技术基础知识。南安培养方案具有明确的工程教育目标,即训练学生成为具有广泛知识和技能的专业航空航天工程师。经过四年培养后获得的注册工程师资格为毕业生的航空航天职业生涯奠定重要基础。当前,国内外许多高校工科教育仅注重严格的科学基础的训练,忽略了学生的工程能力培养,其根本原因就是工科教育培养目标的迷失,而工业界才是工科毕业生的最终客户。这种目标的迷失导致工业界对工科大学毕业生满意度较低,也是最近流行的基于CDIO ( 构思、设计、实施、运行) 教学模式的工程教育改革的根源。

  虽然南安培养方案并没有直接实施CDIO 教学模式,但其核心思想与CDIO 一样,都是紧密围绕工程师应具有的知识和能力来设计和实施。而这些知识和能力都来自于工业界的实际需求,因而是相似的,如CDIO 所强调的专业知识和技能、创造性、批判思维、终身学习、时间管理能力、交流能力、以及团队工作能力能等都已涵盖在南安培养方案的目标与要求中。这种与CDIO 思想的一致性表明南安培养方案符合高等工程教育改革的发展趋势,可为我们开展航空航天专业的工程教育改革、研究和实施CDIO 教育模式提供重要思路。

  ( 二) 注重多种能力的培养

  围绕培养专业航空航天工程师的目标,南安培养方案除了要求毕业生具备专业知识、思维和研究技能外,还要求学生具有学科特定的实践技能和工程师应具备的通用和可转移技能。关键之处在于,培养方案不是想当然地认为学生能够自然具备这些技能,而是有明确的计划确保学生能够建立这些能力。培养方案明确指出了使学生获得各项知识和技能的途径,包括授课、小组辅导、习题课、实验室实验、课程作业、个人和团体项目研究、与工业部门的交互等。

  同时,培养方案还规定了评估学生对这些知识和技能掌握程度的多种手段,包括笔试、基于问题的练习、课程作业、实验报告、研究项目报告、口头陈述和撰写短文等。在各课程模块的大纲中都说明了该模块培养学生哪些方面的知识和技能。除了通过一些课程的大作业之外,还安排了专门的模块来帮助学生获得相关能力,如“建模与计算”和“计算”模块开展计算机应用和报告撰写的教学,“设计”模块教学生使用CAD/CAM,个人研究和团队设计项目锻炼学生多方面的能力,等等。可见,南安培养方案提供了系统化且可操作的能力培养机制,能够有效地将学生能力培养落到实处,这与CDIO 教学改革的要求相吻合。当前,国内高校普遍意识到改变以往只重视知识传授而忽略能力培养的教学模式势在必行,但往往对培养何种能力、对如何培养能力缺乏经验,南安培养方案可以作为有益的参考。

  ( 三) 紧密围绕专业设置课程模块

  从南安培养方案的课程体系设置可以看出,其课程模块都是紧密围绕航空航天专业的核心内容展开。第一年的课程除了少量必备的数学、电学等基础课程外,开设的课程模块主要是飞行力学、固体力学、流体力学、热力学、材料属性等航空航天工程的专业基础课程,而第二年以后安排的就几乎都是航空航天工程的专业课程了。可见,该培养方案的专业性非常强,注重围绕专业发展的需要全面培养学生能力与素质。近年来,一些高校不断打通专业划分,安排的基础性、公共性课程很多,而专业性的课程非常少,这样做的优点是学生的适应面较广,但不足是对所学专业认识不够全面和深入,如何化解通识教育与专业教育的矛盾、对两者进行有机融合是值得深思的问题。

  ( 四) 采用“积木”式教学方式

  从横向看,南安培养方案每年的课程都从航空航天工程专业所涉及的各主要科目铺展开来,如力学、气动、结构、推进、材料、设计等等,课程模块的学科布局较为均衡。从纵向看,各年度的课程以一种递进的方式安排,各个科目逐步深入,课程的前后继承性强。这种课程设置模式像积木一样一层层逐步垒高,在由浅入深的同时使学生很早就能对构成整个专业的多个科目有全面的认识,易于建立各门课程的横向联系。而国内大学的课程安排通常是各科目自成体系,在一门课中将某一科目的内容阐述透彻,各科目像孤立的烟囱一样,散布在不同学年开设,造成横向看各学年课程的学科分布非常不均衡,纵向看继承性不强,这非常不利于学生及时综合应用所学知识。

  “积木”式课程体系有利于及时融汇所学知识,易于使课程教学与项目和能力培养进行交叉,非常符合CDIO 一体化课程计划的要求。在“积木”式课程体系框架下,南安培养方案又通过开设综合性课程来更好地融合多学科知识,加强学生对专业的全面理解和综合应用能力。例如,对航天器工程和空间系统工程主题,在多个学期连续开设“航天学2”、“航天学”、“航天器工程设计”等综合性课程,其中把“航天器轨道力学”、“姿态动力学与控制”等航天工程专业的传统课程的内容分阶段地集成于其中,相关专门课程不再单独开设。打破“烟囱”、学习“积木”模式是开展大学工程教育教学改革的很好思路,如何将航空航天工程专业的教学内容合理组织,均衡且逐步深入地开展教学实施,南安培养方案提供了很好的经验。

  ( 五) 强调团队协作

  南安的培养方案非常注重培养团队协作能力,因为团队协作能力是工业部门对工程师的普遍要求,加强团队协作能力培养也是CDIO 教学改革的目标之一。南安培养方案中,在三年级安排了30 学分约合300 小时工作量的个人项目,相当于一个小型的毕业设计。在此基础上,为了获得工程硕士学位,达到注册工程师的要求,还必须参加第四年的团队设计项目,这一团队设计项目为50 学分约合500 小时工作量,可见团队设计项目是比个人项目更为重要的环节,个人研究能力是基础,能够在团队中开展工作才是最终目标。

  南安的团队设计项目强调针对实际的需求开展真实的构思、设计和实施,其团队规模较大,实践性更强,因此能够更为全面地锻炼学生的能力。在开展团队项目之前,学生已经在“航空航天导论”、“航空航天设计I”、“航空航天设计II”、“航天器工程设计”等多门课程中参与过小组协作的训练,使学生具备了较好的团队协作基础,因此才能够通过更为贴近实际的团队设计项目获得更深入、更全面的能力提升。可见,南安培养方案提供了系统地培养学生团队工作能力的整套方案。而国内的大学工科教育往往缺乏专门和深入的团队协作训练,普遍开展的毕业设计环节是以培养学生的独立研究能力为主,团队协作能力培养基本停留在部分课程采用的分组大作业的层次上,而且对学生如何更好地协作缺乏明确的指导,这需要在进一步的教学改革中大力加强。

  ( 六) 重视工程管理

  当今世界的工程往往是大工程、大协作,特别是航空航天工程更为庞大复杂、协作面更广,因此有效的管理在其中就显得尤为重要。南安培养方案中,在航空航天工程专业中设置了专门的管理主题,其培养计划与其他主题一样包含航空航天专业的所有核心课程,以及一些与管理有关的模块,其培养目标是使专业工程师能够快速进入航空航天工业部门的管理岗位。除了设置管理主题培养专门的航空航天工程管理人才外,还在所有其他主题中都安排了管理学必修课。此外,还非常注重通过课程作业、个人和团队设计项目培养学生的管理能力,比如通过设定作业和项目时限以及超期惩罚措施来锻炼学生的时间管理能力,在项目中锻炼项目管理能力、组织能力和财务管理能力等。

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