工科大学生工程素质养成训练及评价方法研究

王宸，王维志，宫爱红，赵国华，陈建国，袁海兵

（湖北汽车工业学院机械工程学院，湖北十堰442002）

工科大学生工程素质养成训练及评价方法研究

王宸，王维志，宫爱红，赵国华，陈建国，袁海兵

（湖北汽车工业学院机械工程学院，湖北十堰442002）

探讨了工科大学生工程素质的内涵，分析了工程素质养成训练的规律及子过程间相互关系。通过Fuzzy数学综合评判模型建立了工科大学生的工程素质养成训练过程评价体系，并对其进行了验证。帮助工科大学生了解应具备的基本工程素质和培养工程素质的路径和方法。

工程素质；养成训练；评价方法

工程素质是工程技术人员知识、能力和工程理念的综合体现，是一个通过知识的日积月累、工程理念的潜移默化到创新思维、能力不断升华的过程。工程素质包含如下特征：敏捷的思维、正确的判断和善于发现问题；理论知识和实践的融会贯通；把构思变为现实的技术能力；综合运用资源，优化资源配置，保护生态环境，实现工程建设活动可持续发展的工程理念。其内涵包括工程知识、工程意识和工程实践能力［1］。对于工科大学生，工程素质是他们成为工程师最重要和最基本的素质之一。

工程素质包含范围极广，既有看得见的知识，也有看不见、摸不着的所谓理念、能力甚至智慧。工科大学生在工程素质养成训练方面做到自我认知、自我评价并不容易。从工程素质评价的操作层面看，缺少一个具体、细化和具有指导意义的评价指标体系，即使建立了也不具有令人满意的探测效果。例如工程理念和能力必须放到一定的工程环境中才能检验。限于自身的知识和所处的素质养成阶段，在工程环境中也无法做到客观的自我认知。但在校大学生可以在工程素质的养成训练中实现自我监督、自我检查、评价，使自己的认知活动得到充分有效的调整和改善。

从工程素质的基本特征出发，运用教育心理学探讨工程素质形成的有关规律，应用过程方法的理论识别工程素质养成训练中的过程要素（子过程）集以及它们之间的相互关联关系，从而建立一个可探测的过程评价指标体系。给不同的评价指标赋予不同的权重，应用模糊数学理论就可以建立工程素质形成过程的Fuzzy数学综合评判模型。综合评价模型是面向学生的，具有指导意义。

1 工程素质的养成训练要素及规律

根据美国著名心理学家麦克利兰于1973年提出的“素质冰山模型”［2］，将工科大学生工程素质分为工程技能（解决实际工程问题）；综合技能（敏捷的思维、正确的判断和善于发现问题）；理论知识（理论知识和实践的融会贯通）；实践能力（把构思变为现实的技术能力）；工程伦理（综合运用资源，优化资源配置；保护生态环境，实现工程建设活动可持续发展的工程理念）。其中工程技能需要工程实践中获得，可以通过培训，校企合作实习等方式获得。理论知识可以通过合理调整人才培养计划，注重理论课与实践课的衔接，加强理论与实践的融会贯通。实践能力可通过学生竞赛等激发学生创新及动手能力，把生活中灵感构思转为现实。工程伦理既是工程师所必备的职业道德和社会责任，也是一个优秀的工程技术人才所必须的素质。

工程素质养成的研究重点大多站在教育组织者的角度，从改善课程体系和教学方法入手，通过改变学生知识结构，增加实验教学设备培养动手能力，改善教师的知识结构，增加教师的工程实践能力等等方面培养学生的工程素质。教学设备、内容和方法的改进符合教师为主导作用的原则，效果也是显著的［3-4］。但是将研究停留在这样一个阶段是不够的：动机是直接推动一个人进行活动的内部动力或动因，在学习活动中，学习动机作为先决条件，是以增强行为促进大学生培养工程素质的首要因素。其次培养学习兴趣，调动学习积极性。最后，改善学习态度，提高学习主动性。大学阶段是工程素质养成训练的关键时期，必须给予学生们必要的指导和帮助，帮助他们明确学习动机，改善学习态度，培养他们的学习兴趣，在工程素质养成训练方面通过自我认知、自我评价获得改善与帮助。上述工程素质的养成训练的内在规律令学生能够清楚的了解毕业后自己应该具备的基本工程素质。从而帮助在校工科大学生在工程素质的养成训练中实现自我监督、自我检查，调整和改善认知活动。

2 工程素质养成训练过程

2.1 评价体系及验证

一个面向工科大学生的工程素质养成训练过程评价体系，包括设计评价指标、建立影响要素（子过程）集、要素集的权重分析和模糊综合评价模型建立。评估指标体系将工科大学生工程素质分为工程技能、综合素质、理论知识、实践能力、工程伦理5项一级指标和10个二级指标。每个指标分为重要90分，比较重要70分，一般50分3个等级。通过参阅相关资料［5-7］及实验验证，经过反复调整得出指标体系数据如表1所示。

表1 工科大学生工程素质养成训练评价指标体系

Fuzzy数学综合评判模型是目前使用较多的模糊数学方法之一，广泛应用于教学管理等领域。模糊综合评判就是根据给出的评测标准和实测值，经过模糊变换后对受多种因素影响的事物或现象做出总的评价。Fuzzy数学综合评判模型包括4种合成算子：1）M（∧，∨）；2）M（·，∨）；3）M（·，⊕）。模型1）和2）多用于主因素突出的合成运算，在运算中突出主要因素，模型3）多用于“加权平均型”，在运算中兼顾各因素作用，考虑所有因素影响，体现出整体性，运算结果具有综合评判的效果。故选用模型3）对大学生工程素质评价指标进行验证。由表1的评估结果相应的得出二级指标模糊矩阵。

权重系数

应用模型3）合成算子求出评判结果为

一级评价指标权重为

运用合成算子求得整体评价结果：

根据最大隶属原理，按照预先确定的二次量化标准量化总体：

得出上述评价指标及权重比较合理。

为了进一步验证模型是否合理，按照上述指标评价体系，将一个班的学生在一个学期内表现按照每一个二级指标对每一个学生进行打分测评，按照评价体系给出的权重，计算得到全体学生分值。如表2所示。

表2 T013-7班大学生工程素质养成训练及评价

由表2可知：1）分布情况和教师对这些学生的直观评价相吻合，比如优秀毕业生，比赛获奖的同学分值应该最高，一部分平时表现差的学生分值最低，大部分同学的分值位于中间；2）分布情况呈现正态分布，说明评价指标合理，即学生的能力符合一般分布规律。模型是一个量化模型，可以对一个学生的工程素质进行量化评价，并指出改善方向。

2.2 在校期间培养工程素质的路径和方法

大学生在校学习期间，既是集中学习各种工程专业知识的黄金时期，更是工程素质养成训练的关键过程阶段。在大学生工程素质培养方面，教师无疑起着主导作用，从改善课程体系和教学方法入手，改变学生知识结构，增加实验教学设备培养学生动手能力都是培养学生工程素质的有效方法。同时，教育心理学理论已经证明，学习者对自身的心理状态、能力以及所要达到的目标以及达到目标所要采取的策略和方法都有明确的意识，同时在学习中时时进行自我监督、自我检查、评价，从而肯定、发展正确的行为，发现和改正错误或不良行为，就可以使自己的认知活动得到调整和改善。因而大学生工程素质的培养效果取决于教师和学生本身2个方面的努力。

按照指标评价体系给出的各项评价因素及评价权重，通过对一个班的学生打分进行验证，根据对该班学生平时表现，如平均学分绩点、课程设计成绩、参加科技竞赛成绩等，验证了该指标评价体系的合理性。在这一评价体系中，实践动手、创新能力及合理制定解决方案能力权重系数较高，所占重要性比例较高，较其他指标因素更为重要。可采取开放性、系统性的培养方式，强调大学生自主性培养是提高他们工程素质的有效途径，设置由基本实验实践、综合设计性实践和研究创新性实践3个层次组成的实践能力培养框架，对学生在校期间实践能力培养按照感性认识、实践操作和能力提升3个阶段进行，积极进行校企合作，利用假期将学生安排在企业内，进行现场操作，提高工程意识，将学习自主权交给学生，最大限度地发挥学生的主观能动性。包括：给予学生选择学习内容、选择教师、及自主安排实践活动的权利和学生能够根据自己的兴趣爱好、职业导向和与相关企业签订实习协议。采取上述一系列路径和方法激发大学生在校期间自主学习的能动性。

3 总结

本课题研究的重点和难点在于工程素质本身涵盖面极广，形成规律复杂。通过一个量化的指标体系完整评价工程素质形成过程还是有极大难度的，需要有一个反复验证和完善的过程。本文中建立了影响子过程集，子过程集的权重分析和模糊综合评价模型，通过Fuzzy数学综合评判模型建立一个学生工程素质的验证评价模型；通过不断地评价、验证和修改，检验了评价指标体系的完备性和权重分析的客观性。大学生工程素质的养成训练的自我认知、自我评价是非常有意义的，目前对工程素质养成训练的过程和规律有待进一步研究，工程素质养成训练的过程和规律的研究有助于大学生在工程素质方面的自我认知和自我评价。

［1］李文双，李海越.构建工程训练实践体系培养大学生的工程素质［J］.黑龙江教育：高教研究与评估，2008（12）：36-38.

［2］吴启迪.提高工程教育质量，推进工程教育专业认证［J］.高等工程教育研究，2008（2）：1-4.

［3］罗永革，冯樱，等.车辆工程应用型本科大学生工程素质培养模式的创新与实践［J］.湖北汽车工业学院学报, 2009，23（3）：72-80.

［4］于辉，李金良，邹芹，刘利刚.工程训练中工程素质的培养与实践［J］.教学研究2010,33（5）：69-71.

［5］苏玉波，梁莉，朱正威.工科大学生工程意识与工程素质的培养［J］.西安交通大学学报：社会科学版，1999, 19（2）：73-78.

［6］张永华.应用案例教学法提高工科大学生工程素质的探讨［J］.云南农业大学学报，2012 6（1）：106-109.

［7］中国工程院工程教育研究课题组.我国工程师培养的重要性与培养途径研究［J］.高等工程教育研究，2005（1）：1-7.

Study on Apprenticeship Training and Evaluation Method of Engineering Students’Engineering Quality

Wang Chen，Wang Weizhi,Gong Aihong,Zhao Guohua,Chen Jianguo,Yuan Haibing
（School of Mechanical Engineering,Hubei University of Automotive Technology,Shiyan 442002,China）

The connotation of engineering students’engineering quality was discussed,the rules of engineering quality apprenticeship training and the relation between the sub-processes were analyzed.An evaluation index system of engineering quality apprenticeship training process for engineering students was established based on Fuzzy mathematics comprehensive evaluation model,and the validity of the evaluation system was verified.It can help the engineering students to know the basic engineering quality and the path and method of engineering quality cultivation.

engineering quality;apprenticeship training;evaluation method

G640

A

1008-5483（2015）01-0077-04

10.3969/j.issn.1008-5483.2015.01.017

2014-10-15

湖北省教育科学规划研究课题（2012B159）

王宸（1983-），男，湖北十堰人，硕士，从事机械电子方面的研究。E-mail：59932684@qq.com