梁志芳，初 晓，杨兴华，李 睿，高建兴，梁迎春

（清华大学 基础工业训练中心，北京 100084）

20世纪80年代，美国本科教育改革中出现了一种新 型 课 程——顶 峰 体 验 课 （capstone experience course），培养学生整合知识、连接社会、提高综合素质和能力。这种类型的课程得到了欧美等国高校、学生和用人单位的普遍欢迎，在高等教育改革中产生了重大影响［1-4］。顶峰体验不仅作为一种创新的教学方法，而且作为学生必要的学习经历，已被越来越多的大学所接受。

为了在工程训练中引入顶峰体验课程，本文分析了顶峰体验课程的特点，对工程训练教学重新设计，并在清华大学基础工业训练中心本科生的工程训练课程中进行实践。

1 顶峰体验课程

顶峰体验（capstone experience）是由美国著名心理学家马斯洛（Abraham Harold Maslow）在1943年发表的《人类动机的理论》（A Theory of Human Motivation Psychological Review）一书中提出的，属于自我实现需求（self-actualization needs）层次。顶峰体验的3个维度是积极情绪、舒适感和成就感，强调人的主观情绪感受对个体行动产生的促进作用，即个人能力的高度提升和自我力量的高度肯定［5-6］。

1998年，美国博耶研究型大学本科生教育委员会发表了题为《重建本科生教育：美国研究型大学发展蓝图》的研究报告［7］，提出大学培养的应该是富有探索精神并渴望解决问题，拥有代表其清晰思维和熟练掌握语言的交流技巧，拥有丰富的多样化的经验的人才。报告针对美国研究型大学本科教育问题提出的第七项改革意见就是设置顶峰体验课程。

顶峰体验课程是一类课程的总称，这类课程的共同目标就是让本科生获得顶峰体验。顶峰体验课程通过研究具有一定难度和深度的项目，把本科教育中相对零散的知识整合起来，使本科学习上升到一个新的高度，从而提高学生解决实际问题的能力［8］。

分析美国密歇根州立大学的两门顶峰体验课“CSE498”和“ECE480”［9-10］，可以得到该课程的如下标志特征。

（1）在教学目的上，顶峰体验课程着重培养学生的工程基础知识、个人能力、团队合作能力和工程系统能力，以及沟通表达、书面写作和批判性思维等非专业一般能力，强调学生综合素质的提高。

（2）在课程教学理念上，顶峰体验课程采用美国著名教育学家、实用主义哲学的创始人杜威提出的“做中学”教学理念，通过做事，使学生自然而然地学到知识，让学生以主动的、实践的和课程之间有机联系的方式学习工程。

（3）在课程教学内容上，顶峰体验课程采用普遍流行的CDIO理念，课程包含构思、设计、实现和运行的所有环节，体现项目开发的整个过程。

（4）在课程教学方法上，顶峰体验课程采用基于项目的教学方法，采用来源于企业的跨学科项目，真实的课题能够让学生理解项目的社会背景和需求，并将所学到的知识和先进技术用于实际问题的解决。跨学科综合性课程可以加强学科、专业之间的相互交叉和渗透，促进学生知识的整合和知识结构的优化。跨学科教育可以使学生用不同的思维方式思考某一特定问题，扩展学生视野，有助于激发学生的创造性。

（5）在课程组织上，以学生团队协作为主。在团队合作方式的学习中，学生必须学会从别人那里汲取力量，通过相互帮助来弥补自己的薄弱环节，以便完成各自负责的任务。

2 工程训练中的顶峰体验课程设计

我国高校工程训练课程起源于传统的工科机械类专业的金工实习，是随着我国高等工程教育改革发展起来的新型工程实践教学模式，已发展成为本科生培养过程中重要的实践教学环节。因此，工程训练和金工实习二者之间存在着天然的密切联系。清华大学基础工业训练中心是清华大学本科生工程训练基地，所承担的工程训练课程的教学目标是向学生传授工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质（包括工程素质），培养创新精神和创新能力。从2012年秋季学期以来，清华大学基础工业训练中心在工程训练课程中，对金工课程的教学内容进行了改革，将顶峰体验引入金工实习和制造工程体验等课程。

2.1 工程训练课程采用“8＋X”结构

工程训练课程有明确的教学目标，需要向学生传授工艺知识，同时为引入顶峰体验而增加了复杂项目训练环节。因此，将课程设计成两段式结构：第一段是基本工艺训练，共8天；第二段是复杂项目训练，除了课内时间外，还需要课外时间才能完成，因此用时为X天。

在基本工艺训练阶段，学生需要学习车、钳、铣、焊接、钣金、铸造等生产工艺知识和操作技能；在复杂项目训练阶段，学生利用前一阶段所学工艺知识，完成一个具有特定功能的复杂的系统结构。

2.2 采用项目导引的教学方法

基于项目的教学方法和CDIO教学理念是顶峰体验课程的重要特征［11］。将项目导引教学方法贯穿在工程训练课程的每个教学环节中，体现CDIO的各个阶段。

在基本工艺训练阶段各个工种训练中，采用简单项目引导的教学方法，这些项目仅仅用到单一工种即可完成，因此属于简单项目。如钳工采用小锤、车工训练中采用小锤柄、铣工采用塔、焊接采用方盒等简单训练项目。在每个工种的项目训练中，学生都要经过CDIO的构思、设计、实现、运行等4个阶段。

在复杂项目训练阶段，采用机器人、3D打印机等复杂机电系统项目。在训练过程中，学生也需要经过CDIO的构思、设计、实现、运行等4个阶段，最终完成整个复杂机电系统。

2.3 采用多学科交叉的复杂教学项目

项目难度和知识广度是顶峰体验课程的重要特征。只有让学生在完成项目的过程中感受到压力，才能使他们有顶峰体验的心理过程。在工程训练课程探索中，采用包含机械、电子、测量、控制、管理、计算机等多学科交叉的综合性复杂项目，体现项目的难度和应用知识的广度，不但能促进学生知识的整合和知识结构的优化，还能扩展学生视野，使学生用不同的思维方式思考问题，激发更大的创造性。

2.4 采用“做中学”的教学理念

清华大学本科生工程训练课程安排在一年级和二年级，这个阶段的学生还没有接触或很少接触专业课程。在工程训练中采用多学科交叉的复杂项目，需要学生在完成项目过程中学习所涉及的各学科知识，如机械、电子、单片机、计算机软件（C语言、Android开发）等学科。在每一个学科中，学生需要学习原理、设计、工艺等方面的知识。在工程训练课程探索中，学生完成复杂项目需要的所有知识都通过导引式课程，让学生在“做中学”。

2.5 采用学生团队合作形式组织教学

团队合作完成学习是顶峰体验课程的另一个特征［12］。在工程训练课程探索中，采用学生团队学习的方式完成复杂项目。每6个学生组成一个团队，推选一名队长。每一个团队配置1～2名指导教师，课程中称为教练，引导学生团队的学习过程。基础工业训练中心还建有团队训练室，作为学生进行团队学习的空间支持。

2.6 采用体现工程文化的赛-课结合的形式

在工程训练课程中，学生团队通过完成宣传画、宣传视频等活动建设团队文化，增强团队凝聚力。在完成项目过程中，学生理解工程项目解决方案的非唯一性、艺术性等工程文化。

工程训练课程采用赛-课结合的形式，学生通过竞赛完成课程学习和总结。学生团队除了提交完成的机电系统作品用于竞赛外，还须提交项目开发报告、项目管理报告、项目技术报告等文档资料。通过报告的撰写，训练学生分析、总结问题的能力和应用文写作能力。设置竞赛之后的答辩环节，要求学生借助PPT宣讲项目，并回答专家评委的提问，以此锻炼学生的表达能力。

3 顶峰体验课程中学生的心理过程

我国近代著名学者王国维在《人间词话》说：“古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：‘昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。’此第一境也。‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。’此第二境也。‘众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。’此第三境也。”这三种境界也正是对工程训练中顶峰体验课程的恰当描述。

学生普遍习惯于灌输式的教学，不习惯主动的学习模式。当学生接到复杂项目时，普遍感到茫然，不知所措。因此学生必须站得高、看得远，选定自己的奋斗目标，这是王国维描述的第一境界。

在教练引导下，学生经过仔细分析、思考项目以后，通过头脑风暴等活动逐渐有了自己团队的思路，通过绘制思维导图完成了CDIO的构思阶段。这是进入王国维描述的第二境界的开始。之后，学生开始进行系统设计，并绘制零件和装配体设计图，完成了CDIO的设计阶段。然后，学生根据设计图纸完成零件加工，完成CDIO的实施阶段。此时学生的情绪会很高，也是最高兴的时候。但是，当将所有加工的零件进行组装调试时，会发现因为尺寸和公差考虑不足，造成零件不能装配。这时候学生的情绪跌入低谷，感觉到的压力非常大。然后学生会在教练的引导下分析每一个问题并寻找解决方案，解决一个个难题，完成机构的装配。根据竞赛任务进行调试的过程也是非常艰苦的过程，学生依然有非常多的压力。

当一切难题都解决了之后，学生能体会到王国维描述的第三境界，这时学生的心理感受就会达到顶峰体验的程度，表现为激动、兴奋、震撼、感动、高兴等积极情绪；爽、放松、疲惫感消失、自我意识丧失、放下思想包袱等舒适感；实现、骄傲、自豪、成功等成就感。成就感是超越性自我实现者感悟到利他（个人、团体和社会）性成就的必然反映，是顶峰体验的标志性维度。

4 教学结果分析

能否在完成工程训练课程目标的基础上引入顶峰体验课程，是清华大学基础工业训练中心近两年教学研究的内容。从2012年秋季学期至今，已有210余名学生参加了工程训练课程新模式的学习。

笔者通过教学实践认识到，在工程训练课程中引入顶峰体验，可以在传授给学生工艺知识的同时，培养学生的工程技能、塑造学生的价值观，激发学生探求知识、探索真理的内在动力，使学生不仅在知识、能力的层面，而且在精神、思想的层面有所追求、有所提高。从教学结果可以看出：

（1）将顶峰体验引入工程训练课程，学生可以接受并能获得好的学习效果，说明将顶峰体验引入工程训练课程是适宜的；

（2）在新的工程训练模式下，学生的学习积极性大大提高，能够主动探索知识，解决问题的技能得到提高；

（3）在新的工程训练模式下，学生团队合作、交流沟通能力等非专业素质也得到增强。

在教学实践中还发现：新的工程训练模式仍有待于进一步研究，例如学生以团队形式进行项目学习，对团队内单个学生学习的评价难以公正。与传统实习相比，在新的教学模式下教师需要投入的工作量增大很多，需要更加科学地安排师资力量。

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［1］Kezar A.What is the best way to achieve broader reach of improved practices in higher education［J］.Innovative higher education，2011，19（2）：244-255.

［2］潘金林，龚放.教学方法改革：美国研究型大学本科教育改革新动向［J］.高等教育研究，2008，29（10）：87-91.

［3］刘少雪.从博耶（Boyer）委员会的“3年后报告”看美国研究型大学的本科教学改革［J］.中国大学教学，2004（5）：62-64.

［4］郑锦荣.美国研究型大学本科教学模式发展及其借鉴［J］.高等农业教育，2010（1）：88-91.

［5］黄盈盈，文新华.“高峰体验”课程：大学生实践能力建设的新探索［J］.江苏大学学报：高教研究版，2006（3）：18-21.

［6］游茂林.论顶峰体验：基于6名珠峰火炬手口语报告的分析［J］.中国体育科技，2012，48（6）：137-141.

［7］安丽绍，韩建华.美国研究型大学高峰体验课程对我国大学本科实践课程的启示［J］.世界教育信息，2010（4）：60-62.

［8］Kenny S S，Alberts B，Booth W C，et al.The Boyer Commission on Educating Undergraduates in the Research University，Reinventing Undergraduate Education：A Blueprint for America’s Research U-niversities［M／OL］.［2014-03-18］.http：／／www.niu.edu／engagedl-earning／research／pdfs／Boyer＿Report.pdf？.

［9］江捷，冯士维.美国顶峰体验课程对我国高校实践教学改革的启示［J］.实验技术与管理，2012，29（3）：184-187.

［10］江捷，王铁流.美国研究型大学的顶峰体验课程及启示［J］.电子电气教学学报，2012，34（1）：14-16.

［11］苏日娜，范剑波，于华.“卓越软件工程师”人才培养模式探索［J］.中国国情国力，2010（12）：29-31.

［12］刘宝存.美国研究型大学的高峰体验课程［J］.中国大学教学，2004（11）：60-61.