转变教育观念造就知而有识学而善用的优秀人才
摘 要：目前高等工程教育侧重于前人知识的简单传授，造成学生常局限于知道一些已有的结论和公式，缺乏探求真知的精神和应用知识的能力。本文提出了“知而有识、学而善用”的教育观念，围绕“传授什么、如何传授、传授主体”进行阐述，期待提高我国高等工程教育的质量，培养具有创新意识和实践能力的优秀人才。
关键词：教育观念；高等工程教育；创新意识；实践能力
知识更新日益加快，创新已成为一个国家和民族赖以生存和发展的基础。我国每年数以百万计的大学生走向就业市场，大部分工科毕业生已从原先的理论指导者逐步转变为工程技术人员。我们需要重新审视我们的大学教育，大学该传授什么，又该如何传授？
一、传授什么
大学该传授什么是属于教学理念的范畴。教学理念看似比较抽象，实则对教学过程和教学结果具有深刻的影响，也直接决定教育者的高度和视角。传统的大学教育大多只停留于让学生“知”，而没有引导学生由“知”而内化为“识”，进而付诸于“行”，造成学生只知道一些书本上的定义、性质和习题演算。若学生仅满足于记忆这些书本内容，则难以获得真知灼见，创新更无从谈起。这样的教育势必会培养大批”知道”分子，成为知而无识、学而无用之人。这样的教育对教育的受体和主体都是极大的资源浪费，长期积累将影响着国家的未来。教学的难点和重点在于讲清楚“为什么要讲授这些内容、如何应用这些内容”，其次才是“该内容是什么”。现在的教学常将讲授“是什么”当作全部，因为这是最容易讲授的环节。教育者要站在学生的角度准备教学素材，激发学生的学习积极性和求知欲，有意识地培养学生自主学习能力。
二、如何传授
明晰了大学教育的教学内涵，如何传授将影响着教育教学的效力。大学的教学方式应从注重书本内容的传授，逐步转变为以教学内容为载体，启发引导学生在学习中汲取知识的精华（知），在探究中领悟知识的真谛（识），在实践中感受知识的魅力（行），从而造就“知而有识、学而善用”的优秀人才。学生应在吸收前人知识的基础上深思熟虑，透过字里行间心领神会，从而形成自己的学识和能力。例如，在学习微积分时，应透过微积分计算洞悉其蕴含的“极限”思想，该思想可以将有限与无限、微观与宏观、恒定与变化、直线与曲线等统一起来，从而改变了我们描述世界的方式和认知世界的视角。利用微积分的极限思想，我们可以通透地分析解决大学物理中的变力、变电场和变磁场的问题。从某种意义上说，大学物理展现了微积分的物理意义和工程概念，其更多的是锻炼学生利用微积分思想分析解决物理现象的思维能力。
人们获取知识的主要目的是创造知识和应用知识，创造知识需要“有识”，应用知识需要“善用”。科学是发现和描述自然已有的内在规律，而工程是依据自然规律去创造世界。科学的本质是发现已有，而工程的本质是创造未有。科学原理一般是理想状态下的规律描述，原理得以应用需要通过有效的方法和先进的技术。例如，Fourier变换虽然从理论上给出了信号频谱分析的定义式，但由于实际工程信号一般没有解析表达式，因而无法实现；DFT从方法上解决了信号频谱分析计算的问题，但由于其计算效率太低而无法应用；最后，FFT从技术上实现了信号频谱的快速计算。因此，教师在课堂教学中应能够溯本求源，从数学概念抽象原理，从物理概念阐述性质，从工程概念拓展应用，引导学生厚理博术，知行相成。
教师在讲解每门课时，首先要明确课程教学内涵，围绕教学内涵组织教学内容，剖析教学重点和难点。通过清晰的课程教学内涵的主线，关联课程教学的原理、方法和技术，将书本平面化的静态内容展现为错落有致的生动知识。课程教学内涵不清，则教学内容难以凝聚，学生可能只见树木，不见森林，甚至误导学生认为此课程内容没有意义。例如，在“信号与系统”课程教学中，许多教师认为这门课程的教学内涵是“三大变换、系统响应”，造成学生产生诸多困惑，不知为何要进行信号变换和求解系统响应。几乎将这门课演变成一门数学课，推导来计算去，计算变换和求解响应充斥整个课程教学过程。我们却提出该课程的教学内涵是“信号表示、系统描述”，信号变换的思想是将信号表示为相应的基信号，以实现信号与系统的有效分析和处理。三大变换的本质是信号表示，是用来建立时域与（复）频域之间的映射关系，而系统响应求解则是信号与系统分析的一种应用。我们将信号表示为正弦信号，可有效地实现信号的频域分析和系统的频域描述，并从信号的传输、信号的滤波、信号的识别等方面阐述信号表示的意义及其工程应用。
教学应同时具有足够的深度和广度，深度为内涵，广度为外延。教师在教学活动中应能够旁征博引，以自己的学识讲解相关知识的来龙去脉，讲解为什么要引入此知识，其本质内容是什么，如何去应用，存在哪些局限等。某些教师只是照本宣科地读课，而不是娓娓道来地讲课或说课。例如，在讲解信号时域抽样定理时，传统的讲授是直接给出结论：若带限信号x（t）的最高角频率为ωm，当抽样角频率ωsam满足条件ωsam≥2ωm，则信号x（t）可由其等间隔的抽样值唯一表示。然后给出一个令人困惑的抽样模型，并基于该模型推导抽样定理的结论。我们则是基于信号时域分析和频域分析，通过什么是信号的抽样、为什么要进行抽样、抽样定理的理论分析、抽样定理的实际应用等载体揭示信号时域抽样定理的本质。修正了抽样的模型，给出了全新的证明，并指出抽样定理的核心内容：信号时域的离散化对应其频域的周期化。其可以更清晰地分析欠抽样和过抽样等问题，并结合实际案例讨论了抽样定理在工程应用中出现的问题及其解决方法。
教师应为经师，更为人师，在教学中应能够文理交融，运用人文思想去诠释某些工科理论，展现事理之间的相通性，体现人类探索知识的轨迹、凝练知识的智慧、应用知识的历程。世界是由人与自然而构成，自然科学与人文科学有着天然的缘源。例如，我们在讲解数字滤波器设计时，滤波器设计指标（通带和阻带的波动、过渡带宽度等）提升都需要付出相应的代价（滤波器阶数的增加，导致
实现成本提高或延时加大），滤波器设计的基本思想是“逼近”，不同的设计方法体现了如何逼近，而逼近到何种程度则需要根据工程实际进行“平衡”。模拟电子技术中的负反馈放大电路，同样是在放大倍数与放大电路其他性能指标如增益带宽、阻抗特性等之间进行平衡。因此，工科与人文中都蕴涵着“得失”的事理，“得”与“失”在哲学的意境中却原来是同义词。此外，在介绍相关原理时，适时介绍了Fourier，Ohm，Kirchhoff等相关科学家探求科学原理的经历，从而激发学生的探索精神，丰富学生的人文情怀。三、传授主体
教师是立教之本，兴教之源。教师在传授内容和传授方式上具有主导作用，高水平的教师队伍才能培养高素质的优秀学生，学生的培养质量决定着学校存在的价值，影响着学校的未来。目前高校教师的教学精力投入相对不足，教学与研究相对分离，教学整体水平难以适应高素质人才培养的要求。
高等学校教师的主要工作就是教学与研究，研究包括课题研究和教学研究，教学包括理论教学和实践教学，而研究与教学需要依托相关的学科与专业。因此，在师资队伍建设中，需要体现“三个结合”：学科建设与专业建设相结合，课题研究与教学研究相结合，理论教学与实践教学相结合。作为一名高校教师，或侧重研究，或侧重教学，二者不可偏废，而是相互关联，互为促进。目前出现某些令人忧虑的现象，一些高校让研究能力强的教师“安心”做课题研究，他们很少教学或象征性地教学。而让研究能力弱的教师承担超负荷的教学，使得这些教师越来越远离研究。看起来好像是发挥各自的特长，而且学校的科研指标确实得到了提升。但实质上是舍本求末，是以牺牲全体学生的利益而换来的短视性科研业绩。因为研究能力弱的教师，教学一般也不是他们的特长，只是学生的培养质量和效益不是立竿见影。难以想象，很少做课题研究和教学研究的教师，可以跟踪时代的发展而不断更新教学内容，可以讲清楚知识的深刻内涵以及如何拓展应用。因此，需要科学合理地制订教师的岗位职责以及教师的评价体系。青年教师是师资队伍的主要群体，是团队建设的有生力量，我们提出青年教师成长的“六个要素”：明确一个方向，融入一个团队，讲好一门课程，做好一个课题，写好一篇论文，展现一个特长。鼓励他们潜心学问，协调发展，以作为促成长，以贡献求发展。
四、结语
大学给予学生更多的应是文化的熏陶、素质的养成、能力的历练。正如爱因斯坦所说：Education is what remains after one has forgotten everything he learned in school。我们今天的大学似乎变得有些浮躁，模糊了大学教育的要旨。我们可能已经走得很远，忘记来时该去的地方。期望我们的大学教育能够返璞归真，让大学成为教师传播学识、学生聆听教诲的殿堂。在这片宁静的园地里，教师各具风采，学生意气风发，善学者尽其理，善行者究其难，造就知而有识、学而善用的优秀人才。