中美機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的比較研究

中美機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的比較研究

一、普萊維爾日本機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)通常在中國(guó)的科學(xué)大學(xué)和外國(guó)大學(xué)設(shè)立，這一專(zhuān)業(yè)也定義于許多國(guó)外大學(xué)。本文意圖通過(guò)中美兩國(guó)機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的比較,考察我國(guó)高等工程教育的一些狀況。本文選對(duì)兩所美國(guó)大學(xué)與大連理工大學(xué)的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)進(jìn)行比較。美國(guó)的大學(xué),一所是威斯康辛大學(xué)普萊維爾分校,另一所是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)。威斯康辛大學(xué)普萊維爾分校下設(shè)3個(gè)學(xué)院,其中工程、數(shù)學(xué)與科學(xué)學(xué)院設(shè)有機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)。該校的課程設(shè)置分為公共課與學(xué)位課。公共課為學(xué)校統(tǒng)一設(shè)置,適用于全校學(xué)生。學(xué)位課分為自然科學(xué)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課和專(zhuān)業(yè)選修課4個(gè)部分。學(xué)位課必須修滿(mǎn)100學(xué)分、總學(xué)分達(dá)到134學(xué)分才能畢業(yè),獲得學(xué)士學(xué)位?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)設(shè)有7個(gè)學(xué)院,其中卡耐基技術(shù)學(xué)院設(shè)有機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)的課程設(shè)置分為公共課和學(xué)位課。公共課需修滿(mǎn)72單元(unit)。學(xué)位課包括自然科學(xué)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)選修課和自由選修課。該校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)要求修滿(mǎn)380個(gè)單元才能獲得學(xué)士學(xué)位。大連理工大學(xué)設(shè)有19個(gè)學(xué)院,其中機(jī)械工程學(xué)院設(shè)有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),是與國(guó)外機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)。大連理工大學(xué)的本科課程主要包括以下幾部分:人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課、自然科學(xué)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課和專(zhuān)業(yè)選修課。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)要求修滿(mǎn)190.5個(gè)學(xué)分才能獲得學(xué)士學(xué)位。二、基梅隆大學(xué)的課程教學(xué)環(huán)節(jié)從整體來(lái)看,中美本科機(jī)械專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置主要分為6部分,即人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課、自然科學(xué)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)方向課(含專(zhuān)業(yè)選修課)、畢業(yè)及課程設(shè)計(jì)。大連理工大學(xué)的一些課程或教學(xué)環(huán)節(jié),例如軍訓(xùn)、軍事理論、勞動(dòng)課等,在國(guó)外這兩所大學(xué)的課程表中并未發(fā)現(xiàn)。我們做了適當(dāng)?shù)奶幚?略去了這些課程,只將與國(guó)外相對(duì)應(yīng)的課程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較。另外,為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、便于比較,將卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的單元換算成學(xué)分。通過(guò)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(xué)普萊維爾分校的課程大多為3學(xué)分,大連理工大學(xué)3學(xué)分的課程也較多。按照3單元折合1學(xué)分的辦法將卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的單元換算為學(xué)分,最后折合為127學(xué)分,與威斯康辛大學(xué)所要求的131學(xué)分相當(dāng)。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見(jiàn)表1)來(lái)看,大連理工大學(xué)的總學(xué)分較高。1.人文社會(huì)科學(xué)課程體系從人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課來(lái)看,三校差距較大(見(jiàn)表2)。大連理工大學(xué)為40.5學(xué)分,比威斯康辛大學(xué)高出近6個(gè)學(xué)分,比卡內(nèi)基梅隆大學(xué)高出16個(gè)學(xué)分。主要是國(guó)內(nèi)大學(xué)外語(yǔ)課程的學(xué)分高于美國(guó),大連理工大學(xué)英語(yǔ)為必修課,計(jì)15學(xué)分;而外語(yǔ)在美國(guó)兩所學(xué)校均為選修。美國(guó)大學(xué)重視母語(yǔ)寫(xiě)作水平與口語(yǔ)表達(dá)技能的培養(yǎng),這是學(xué)生寫(xiě)學(xué)術(shù)論文和作學(xué)術(shù)報(bào)告的基本要求。威斯康辛大學(xué)的英語(yǔ)和演講為必修課,總計(jì)8學(xué)分,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的寫(xiě)作與表達(dá)計(jì)9單元(3學(xué)分),而大連理工大學(xué)的文學(xué)與寫(xiě)作類(lèi)課程為選修課,僅有1.5學(xué)分,可見(jiàn)在母語(yǔ)學(xué)習(xí)上還有一些差距。威斯康辛大學(xué)的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課共包括12個(gè)小類(lèi)。英語(yǔ)I和II為必修。演講是從所開(kāi)設(shè)的5門(mén)課中選修1門(mén);健康從2門(mén)課中選修1門(mén);體育從32門(mén)課選修1門(mén);人文科學(xué)是從96門(mén)課中選修1門(mén);藝術(shù)是從19門(mén)課中選修1門(mén);歷史觀是從48門(mén)課中選修1門(mén);社會(huì)科學(xué)是從92門(mén)課中選修3門(mén);國(guó)際問(wèn)題是從39門(mén)課中選修1門(mén);種族與性別研究是從65門(mén)課中選修1門(mén)。外語(yǔ)課可以選修,也可不選,沒(méi)有學(xué)分上的要求。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課分為兩大塊。一是按廣度分為人文研究、社會(huì)制度、寫(xiě)作與表達(dá),按深度分為人文社會(huì)科學(xué)與藝術(shù)以及非技術(shù)類(lèi)選修課,需修滿(mǎn)72個(gè)單元(24學(xué)分)。大連理工大學(xué)的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)分最高,為40.5學(xué)分。其中,外語(yǔ)、體育和思想政治理論類(lèi)為必修課,共計(jì)31.5學(xué)分。另外還有藝術(shù)類(lèi)、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展類(lèi)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)類(lèi)、歷史與社會(huì)類(lèi)、哲學(xué)與文化類(lèi)、道德與法律類(lèi)、文學(xué)與寫(xiě)作類(lèi)、政治與經(jīng)濟(jì)類(lèi)、經(jīng)營(yíng)與管理類(lèi)課程,需要從這9類(lèi)中選擇6類(lèi),修夠9學(xué)分。2.校的學(xué)分情況自然科學(xué)基礎(chǔ)課包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué),另外將計(jì)算機(jī)科學(xué)也歸入到這一類(lèi)。在自然科學(xué)基礎(chǔ)課上,三校相差不多,學(xué)分基本相同(見(jiàn)表3)。三校所開(kāi)設(shè)的數(shù)學(xué)、物理課,學(xué)分、課程基本相同。在化學(xué)課方面,三校的學(xué)分相差較大。威斯康辛大學(xué)沒(méi)有將計(jì)算機(jī)課程列入必修課;卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)設(shè)了一門(mén)必修課(3.5學(xué)分);大連理工大學(xué)開(kāi)設(shè)了兩門(mén)必修課(共6學(xué)分)。3.卡梅隆大學(xué)的課程體系從專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課(表4)來(lái)看,威斯康辛大學(xué)是42學(xué)分,占總學(xué)分的31%?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)為110個(gè)單元(37學(xué)分),占總學(xué)分的29%。大連理工大學(xué)大學(xué)要求39學(xué)分,占總學(xué)分的23%。威斯康辛大學(xué)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課主要分為5類(lèi)。第1類(lèi)為工程概述,為入門(mén)課,使剛?cè)胄５谋究粕鷮?duì)工程有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)。第2類(lèi)為工程力學(xué),力學(xué)是機(jī)械工程的基礎(chǔ)。第3類(lèi)為熱學(xué),熱學(xué)是機(jī)械工程經(jīng)常涉及的一個(gè)領(lǐng)域。第4類(lèi)為動(dòng)力和控制,動(dòng)力和控制系統(tǒng)是機(jī)械的重要組成部分。第5類(lèi)為材料學(xué)(前面工程力學(xué)類(lèi)的“材料力學(xué)”與此類(lèi)相關(guān)),制造機(jī)械離不開(kāi)材料,材料的性能往往決定機(jī)械的性能?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課主要分為4類(lèi),與威斯康辛大學(xué)相比,前4類(lèi)相同,沒(méi)開(kāi)設(shè)材料學(xué)類(lèi)課程。大連理工大學(xué)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課主要分為5類(lèi)。與威斯康辛大學(xué)相比,后面的工程力學(xué)、熱學(xué)、動(dòng)力和控制、材料學(xué)4類(lèi)相同,不同之處在于沒(méi)有開(kāi)設(shè)工程概述類(lèi)課程,但開(kāi)設(shè)了工程制圖和工程軟件類(lèi)課程。4.基梅隆大學(xué)和大學(xué)從專(zhuān)業(yè)課(見(jiàn)表5)來(lái)看,威斯康辛大學(xué)共開(kāi)設(shè)了5門(mén)課,共計(jì)14學(xué)分,占總學(xué)分的10%;卡內(nèi)基梅隆大學(xué)共開(kāi)設(shè)了3門(mén)課,共計(jì)14個(gè)單元,相當(dāng)于5學(xué)分,占總學(xué)分的4%;大連理工大學(xué)共開(kāi)設(shè)了9門(mén)課,共計(jì)22.5學(xué)分,占總學(xué)分的13%。從學(xué)分上看,大連理工大學(xué)最高,高于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)近9學(xué)分,高于威斯康辛大學(xué)近18學(xué)分,是其4倍多。5.專(zhuān)業(yè)方向課程內(nèi)容從專(zhuān)業(yè)方向課和專(zhuān)業(yè)選修課來(lái)看,威斯康辛大學(xué)為9學(xué)分,占總學(xué)分的7%。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)為6學(xué)分,占總學(xué)分的5%。大連理工大學(xué)為16.5學(xué)分,占總學(xué)分的10%。從學(xué)分上看,大連理工大學(xué)最高。威斯康辛大學(xué)沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)方向課,只設(shè)置了一系列的專(zhuān)業(yè)選修課(見(jiàn)表6),至少選修3門(mén)課,修滿(mǎn)9學(xué)分。從課程內(nèi)容來(lái)看相當(dāng)于我國(guó)的專(zhuān)業(yè)方向課,但范圍十分廣泛,包括機(jī)電一體化方向、能源和熱學(xué)方向、材料方向以及其他方向的課程。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)設(shè)置了一系列的專(zhuān)業(yè)選修課(見(jiàn)表7),共設(shè)有3個(gè)方向,另有一個(gè)機(jī)械工程學(xué)的專(zhuān)題講座。只需從上述這18門(mén)課程及講座中選修2門(mén)即可。除專(zhuān)業(yè)選修課之外,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)還設(shè)置了5門(mén)自由選修課,最低要求15個(gè)學(xué)分,可以選修大學(xué)所開(kāi)設(shè)的所有課程(但物理學(xué)和軍事理論課不能超過(guò)2門(mén)),鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣自由發(fā)展。大連理工大學(xué)的專(zhuān)業(yè)方向選修課共有機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械電子信息3個(gè)方向(見(jiàn)表7),需要從中選擇一個(gè)方向,修完該方向所包含的6門(mén)課程,共計(jì)10.5學(xué)分。除此之外,大連理工大學(xué)還提供了18門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課(見(jiàn)表6),需要從這些課程中選修3門(mén),計(jì)6學(xué)分。6.海淡大學(xué)的設(shè)計(jì)從4推動(dòng)5個(gè)學(xué)分轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)月最后一部分是課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì),威斯康辛大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)比重很低,只相當(dāng)于我國(guó)的課程設(shè)計(jì),要求3學(xué)分,占總學(xué)分的2%?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)從4年級(jí)開(kāi)始,跨兩個(gè)學(xué)期,要求8學(xué)分,占總學(xué)分的6%。大連理工大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)比重較大,包括機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)3門(mén)課程設(shè)計(jì)(計(jì)7.5學(xué)分),另有13個(gè)學(xué)分的畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)分共為20.5學(xué)分,占總學(xué)分的12%。大連理工大學(xué)在這部分高于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和威斯康辛大學(xué)。三、中美之間的主要區(qū)別1.人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)教育的學(xué)分較少在此并不想討論專(zhuān)才教育與通才教育的優(yōu)缺點(diǎn)。但就兩國(guó)在課程設(shè)置上的比較來(lái)看,美國(guó)更重視通才教育,大連理工大學(xué)更重視專(zhuān)才教育。從學(xué)分來(lái)看,大連理工大學(xué)比美國(guó)的兩所學(xué)校高出40個(gè)學(xué)分。如前文所述,美國(guó)兩所學(xué)校的外語(yǔ)課均不做硬性要求,類(lèi)似于我國(guó)理工類(lèi)本科教育對(duì)第二外語(yǔ)的要求。而我國(guó)對(duì)第一外語(yǔ)一般是強(qiáng)制性的,大連理工大學(xué)要求必修,計(jì)15個(gè)學(xué)分。若我國(guó)大學(xué)也不要求學(xué)外語(yǔ),那么,在人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)分上就比國(guó)外略低或相差不多。在自然科學(xué)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課上,三校的學(xué)分相差無(wú)幾(表8)。在專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)方向選修課(含專(zhuān)業(yè)選修課)和畢業(yè)(課程)設(shè)計(jì)上,大連理工的學(xué)分過(guò)多,課程過(guò)重,比美國(guó)兩所學(xué)校多30個(gè)學(xué)分。從人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課、自然科學(xué)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課3項(xiàng)基礎(chǔ)課所占的學(xué)分比例來(lái)看,威斯康辛大學(xué)為81%,而專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)方向選修課(含專(zhuān)業(yè)選修課)和畢業(yè)(課程)設(shè)計(jì)3項(xiàng)為19%?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)前3項(xiàng)為73%,后3項(xiàng)為15%,另有12%的自由選修課。大連理工大學(xué)前3項(xiàng)為66%,后3項(xiàng)為34%。從前3項(xiàng)基礎(chǔ)課的設(shè)置來(lái)看,美國(guó)的兩所大學(xué)更重視基礎(chǔ)性的教育,不太重視專(zhuān)業(yè)性的教育。2.熱學(xué)課程與機(jī)械工程課程的關(guān)系國(guó)外兩所大學(xué)在熱學(xué)方面設(shè)置了較多的課程,威斯康辛大學(xué)設(shè)置了“熱力學(xué)”、“應(yīng)用熱力學(xué)”、“熱系統(tǒng)試驗(yàn)”3門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,都屬于必修課,計(jì)8學(xué)分。還有“傳熱學(xué)應(yīng)用”,以及“電站設(shè)計(jì)”、“能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)”、“內(nèi)燃機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)”等與熱學(xué)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)選修課程?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)設(shè)置了“熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”、“熱流工程學(xué)”3門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,都屬于必修課,計(jì)32個(gè)單元,相當(dāng)于11個(gè)學(xué)分。在專(zhuān)業(yè)選修課上,設(shè)有熱流系統(tǒng)方向,包括8門(mén)選修課。大連理工大學(xué)只有“工程熱力學(xué)”一門(mén)熱學(xué)課程,屬于必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,僅為2學(xué)分。而在專(zhuān)業(yè)方向選修課和專(zhuān)業(yè)選修課上,均沒(méi)有設(shè)置熱學(xué)方面的或相關(guān)的課程。熱學(xué)與機(jī)械工程學(xué)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(jì)大都需要熱學(xué)知識(shí)。相當(dāng)多的機(jī)械設(shè)備是以燃料作為動(dòng)力,如車(chē)輛、艦船甚至飛機(jī)、火箭等,這些機(jī)器設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)都需要熱學(xué)知識(shí)。另外,在機(jī)械設(shè)備的制造生產(chǎn)過(guò)程中,往往也離不開(kāi)鑄造、鍛造、焊接和熱處理,了解和掌握熱加工工藝過(guò)程也需要一定的熱學(xué)知識(shí)。3.美國(guó)專(zhuān)四素質(zhì)研究中細(xì)胞制作和教學(xué)的現(xiàn)狀“畫(huà)法幾何與制圖”是大連理工大學(xué)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的四大核心課程之一,屬于必修課,計(jì)6學(xué)分。其他工科專(zhuān)業(yè)如能源工程、材料工程、土木工程、水利工程、化學(xué)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(dāng)多的專(zhuān)業(yè)和機(jī)械專(zhuān)業(yè)的要求相同?？梢哉f(shuō),“畫(huà)法幾何與制圖”是我國(guó)工科中普遍設(shè)置的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,在工程教育中具有重要的地位。但是,在美國(guó)的兩所大學(xué)中有很大的不同。威斯康辛大學(xué)沒(méi)有同名的課程,對(duì)應(yīng)的課程為“計(jì)算機(jī)工程制圖”,屬于必修課,計(jì)2學(xué)分?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)相對(duì)應(yīng)的課程名稱(chēng)為“工程制圖”,9個(gè)單元,相當(dāng)于3個(gè)學(xué)分,但是該課程是專(zhuān)業(yè)選修課?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)的專(zhuān)業(yè)選修課共有3個(gè)方向,要求從18門(mén)課程中選修2門(mén)即可。由此可見(jiàn),美國(guó)兩校對(duì)該課程的重視程度相當(dāng)?shù)?。隨著計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展,手工制圖已被逐漸摒棄。雖然我國(guó)的“畫(huà)法幾何與制圖”課程中也增加了計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展,畫(huà)法幾何中的大部分研究?jī)?nèi)容,均可由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),制圖中的基本形狀、剖面線、尺寸線等等也可自動(dòng)生成。由此可見(jiàn),計(jì)算機(jī)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(duì)工程師手工制圖技能的要求。我國(guó)在這門(mén)課程的設(shè)置上應(yīng)該做一些相應(yīng)的調(diào)整。4.和開(kāi)口表達(dá)能力較差,缺少語(yǔ)言基本技能英語(yǔ)是目前國(guó)際交流的主要語(yǔ)言,也是我國(guó)絕大多數(shù)院校開(kāi)設(shè)的外語(yǔ)課程。而英語(yǔ)在美國(guó)是母語(yǔ),所以美國(guó)大學(xué)不需要設(shè)置非常多的英語(yǔ)課程。但為提高學(xué)生的英語(yǔ)寫(xiě)作水平和口頭表達(dá)能力,仍然設(shè)置了3~8學(xué)分的英語(yǔ)課程。我國(guó)工科專(zhuān)業(yè)的外語(yǔ)課程大多為大學(xué)英語(yǔ)(15學(xué)分左右),只有研究生才開(kāi)設(shè)英語(yǔ)寫(xiě)作和口語(yǔ)課程,所以,本科生很難具備用外語(yǔ)撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文和作學(xué)術(shù)報(bào)告的能力。然而,使用母語(yǔ)寫(xiě)論文和作報(bào)告是他們必須掌握的基本技能,但目前這項(xiàng)基本技能還比較差。大多數(shù)學(xué)校不開(kāi)設(shè)漢語(yǔ)寫(xiě)作和表達(dá)課程,即使開(kāi)設(shè)漢語(yǔ)課程的學(xué)校也多為選修課或?qū)W分較少,如大連理工大學(xué)的文學(xué)與寫(xiě)作類(lèi)課