歐美工程教育發(fā)展最新進(jìn)展：報告與行動

梁興來 王祁閣

（鹽城工學(xué)院 校長辦公室，江蘇 鹽城 224051）

最近10年來，為應(yīng)對21世紀(jì)的全方位挑戰(zhàn)、努力增強(qiáng)國力和國際競爭力，以順應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)時代全球化和信息化的大趨勢，歐美諸國紛紛加大工程教育的改革力度，將其作為本國科技人力資源建設(shè)的重要組成部分。

一、美國工程教育發(fā)展

美國工程教育改革的研究與實踐，集中反映在以下三個大報告：美國國家工程院（NAE）分別在2004年和2005年推出的《2020工程師》（第一卷：2020工程愿景報告，第二卷：培養(yǎng)2020工程師行動報告）［1］；卡內(nèi)基教學(xué)促進(jìn)基金會2007年推出的《培養(yǎng)工程師：謀劃工程領(lǐng)域的未來》；［2］密歇根大學(xué)杜德斯達(dá)特中心2008年推出的《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》［3］?，F(xiàn)將三個大報告分別簡介如下。

1.美國工程院《2020工程師》項目的兩個報告。

美國工程院的《2020工程師》計劃提供了兩個主題報告，即2004年發(fā)表的《2020工程愿景報告》和2005年發(fā)表的《培養(yǎng)2020工程師行動報告》?！对妇皥蟾妗窂?個方面對2020作了預(yù)見和深入討論：2020工程實踐的技術(shù)大背景是什么？2020工程的社會、國際和專業(yè)的大背景是什么？對2020工程和工程師的期望是什么？2020工程師的關(guān)鍵特征是什么？

該報告對所理解的工程和工程師的期望予以總結(jié)，例如：工程專業(yè)在社會文化系統(tǒng)中發(fā)揮的深刻作用，通過工程教育能夠獲得更多的職業(yè)發(fā)展機(jī)會，工程教育對工程師從事“非工程”的工作具有重要價值；讓公眾認(rèn)可專業(yè)、技術(shù)、社會、歷史、傳統(tǒng)等知識的融合，這樣才能使工程師更好地迎接世界上復(fù)雜多變的挑戰(zhàn)。2020年的工程師應(yīng)具備較好的科學(xué)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能夠通過人文學(xué)科、社會科學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)來拓寬設(shè)計的視野。在創(chuàng)造過程中強(qiáng)調(diào)有效的領(lǐng)導(dǎo)力來發(fā)展與應(yīng)用下一代技術(shù)，以解決未來的問題等觀點(diǎn)。

《行動報告》則是在上述報告基礎(chǔ)上，全面論述了2020工程教育發(fā)展戰(zhàn)略，2020工程教育實施項目與機(jī)制，并對2020工程教育提出若干具體的建議。該報告的戰(zhàn)略要點(diǎn)很多，例如：要在一個大系統(tǒng)中探求有效的工程教育，這個大系統(tǒng)是由相互關(guān)聯(lián)的工程教育系統(tǒng)、工程實踐系統(tǒng)、K-12教育系統(tǒng)及全球經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)構(gòu)成的；工程教育必須體現(xiàn)其訓(xùn)練工程師的本質(zhì)，同時，工程教育過程是在日益重視工程實踐與工程教育研究的背景下進(jìn)行的；工程教育需要多方合作，尤其是工科教師與工程專業(yè)界的參與。

2.《培養(yǎng)工程師：謀劃工程領(lǐng)域的未來》報告。

該報告是卡內(nèi)基基金會關(guān)于“專門職業(yè)人員”培養(yǎng)的系列研究成果之一?！杜囵B(yǎng)工程師》是繼《培養(yǎng)牧師》和《培養(yǎng)律師》之后，卡內(nèi)基教育促進(jìn)基金會于2007年發(fā)布的關(guān)于專門職業(yè)教育的系列報告中的第三個?！杜囵B(yǎng)工程師》與其他研究一樣，建立在直接觀察正在進(jìn)行中的教育的基礎(chǔ)之上。初步的研究聚焦于40所工科院校，考察了100個有關(guān)鑒定的自評報告，走訪了6所院校和11個機(jī)電類工程學(xué)科計劃，這11個學(xué)科計劃是美國本科工程教育交叉領(lǐng)域的代表。

報告認(rèn)為，工程師和醫(yī)師、護(hù)士、律師、牧師及其他專業(yè)人士一樣，是在日益復(fù)雜和不斷變化的情境中工作的。工程實踐的外部環(huán)境發(fā)生了變化，工作的實質(zhì)內(nèi)容——即工程師要解決的問題和所依賴的知識也發(fā)生了變化。報告同時指出，盡管工程教育擅長傳授某些知識，但在培養(yǎng)學(xué)生整合自己的知識、技能和專業(yè)發(fā)展的認(rèn)知上不是很有效。這種整合的缺乏也削弱了工科畢業(yè)生在其他工作領(lǐng)域運(yùn)用工程見識的能力。這項研究中得到的重要啟示是專業(yè)實踐教學(xué)的必要性。專業(yè)實踐的教學(xué)，應(yīng)該成為在未來本科工程教育中對課程內(nèi)容和教學(xué)策略選擇的試金石。

為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，課程及教學(xué)策略必須精心設(shè)計，為了引導(dǎo)工程教育重新設(shè)計，該報告的作者提供了以下4條原則。（1）提供專業(yè)的支柱：專業(yè)實踐；（2）講究教學(xué)方法，講授關(guān)鍵概念；（3）通過模擬實踐來整合身份、知識和技能；（4）把工程置于全球環(huán)境，鼓勵學(xué)生運(yùn)用橫向思維。

3.《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》報告。

該報告是密歇根大學(xué)杜德斯達(dá)特教授新近組織發(fā)表的重要研究報告。該報告開門見山地指出：包括人口特征、全球化和技術(shù)快速變革在內(nèi)的一系列強(qiáng)大力量，驅(qū)使工程在社會中的作用發(fā)生深刻的變化。全球知識經(jīng)濟(jì)對于不斷變化的勞動力和技術(shù)的需求，極大地改變了工程實踐的性質(zhì)，工程師不只是簡單地掌握科學(xué)與技術(shù)原理，還需要更廣闊的技能。人們越來越意識到技術(shù)創(chuàng)新對經(jīng)濟(jì)競爭力和國家安全的重要性，這就要求優(yōu)先發(fā)展工程應(yīng)用基礎(chǔ)研究?；A(chǔ)研究和工程應(yīng)用之間知識流動的非線性、新技術(shù)的高度跨學(xué)科性，以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的影響需要新的工程研究和開發(fā)的范式。而且，工程類工作的外包、學(xué)生對科學(xué)和工程職業(yè)興趣的下降、移民限制，以及國內(nèi)工程勞動力社會多樣性的缺乏等挑戰(zhàn)，也使得目前美國工程的發(fā)展方針存在嚴(yán)重的問題。

工程教育近幾年來盡管取得非常大的進(jìn)步，但依然局限于狹隘的、學(xué)科導(dǎo)向的本科教學(xué)計劃。現(xiàn)在它面臨的挑戰(zhàn)越來越多，包括新技術(shù)殘酷地變革速度以及對于最有才能的學(xué)生從事工程職業(yè)吸引力的下降。相比工程職業(yè)，這些學(xué)生更傾向于其他專業(yè)課程如法律，醫(yī)學(xué)，以及商業(yè)管理。

該報告研究的目的是綜合各類關(guān)于工程職業(yè)、國家技術(shù)和創(chuàng)新需求以及人力資本作用的報告中的主要成果和建議，同時深入分析工程實踐、研究和教育不斷變化的本質(zhì)。更具體地說，它從幾個方面來考慮工程的含義：（1）作為一門學(xué)科（類似于物理學(xué)或者數(shù)學(xué)），在技術(shù)驅(qū)動的21世紀(jì)社會可能成為“通識課程”；（2）作為一種職業(yè)，是社會急需但同樣面臨著眾多挑戰(zhàn)；（3）作為知識基礎(chǔ)，在知識經(jīng)濟(jì)中支撐著創(chuàng)新，創(chuàng)業(yè)，以及價值創(chuàng)造活動；（4）作為一種多樣化的教育系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在培養(yǎng)工程師和工程研究中需要具備優(yōu)質(zhì)、嚴(yán)格以及多樣化的特性，并能帶來繁榮，安全，以及社會福利。更一般地說，它探尋的是21世紀(jì)工程的性質(zhì)與目標(biāo)是什么這樣的問題，我們必須在這些問題上做出重大改變以應(yīng)對需求和社會發(fā)展優(yōu)先權(quán)的迅速變遷。

報告設(shè)計的通向未來工程的路徑圖是：一系列旨在變革工程實踐、研究和教育的建議和行動，其基本目標(biāo)是維持和增強(qiáng)對經(jīng)濟(jì)繁榮、國家安全和社會福利起著關(guān)鍵作用的國家技術(shù)創(chuàng)新能力。

二、歐美工程教育改革最新動向

在全球工程教育改革中，新思想、新舉措、新實踐層出不窮，值得注意的新近的戰(zhàn)略動向有如下三個。

1.響應(yīng)STEM國策的工程教育行動。

鑒于2020年代的工程師眼下正是在校的中小學(xué)學(xué)生，因而美國舉國上下認(rèn)識到工程和工程教育必須從娃娃抓起。2009年初，美國工程院與國家研究理事會聯(lián)合發(fā)布研究報告《K-12教育中的工程》，探討分析了K-12教育中的STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）現(xiàn)狀和未來，專門探討STEM教育中的工程核心概念和工程能力概念，相關(guān)教育實施的狀態(tài)，教學(xué)主題和方式的改進(jìn)。并就K-12工程教育的基本原理，政策和課程問題，以及與STEM整合等問題，提出若干具體的建議。報告共6章：（1）引言。（2）工程是什么。（3）K-12工程教育的案例。（4）K-12工程教育的現(xiàn)狀。（5）核心工程概念和技能在K-12各年級的教和學(xué)。（6）研究結(jié)果和建議。該報告的第二章精辟地指出，“工程”不僅是一個知識體系（BoK），而且是解決現(xiàn)實世界中現(xiàn)實問題的一個過程。報告呼吁教育工作者、政策制定者、工業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)人和教育研究工作者、認(rèn)知科學(xué)研究者聯(lián)合起來，共同推進(jìn)K-12學(xué)校中的STEM教育和社會公眾的認(rèn)知，提升全民族的科技素養(yǎng)。

而《K-12教育中的工程》報告的最新發(fā)布，正是為STEM做了成功的注解與展望。類似的行動在英國和德國也有開展，只是在德國用MIND（數(shù)學(xué)、信息學(xué)、自然科學(xué)和技術(shù)）代替了STEM。

2.響應(yīng)工程大挑戰(zhàn)的工程教育行動。

2008年9月，美國工程院發(fā)布《21世紀(jì)工程大挑戰(zhàn)》報告，列述了14項工程挑戰(zhàn)：（1）太陽能經(jīng)濟(jì)利用；（2）氫能源開發(fā)；（3）CO2封存技術(shù)開發(fā)；（4）氮循環(huán)控制；（5）清潔水供應(yīng)；（6）市政設(shè)施改造；（7）健康信息建設(shè)；（8）先進(jìn)藥物與治療；（9）思維技能再造；（10）核恐怖防范；（11）賽博空間安全；（12）虛擬現(xiàn)實（VR）普及；（13）個性化學(xué)習(xí)拓展；（14）科學(xué)與工程合作。

《21世紀(jì)工程大挑戰(zhàn)》報告就每一項“大挑戰(zhàn)”，分別闡明了它的重要性，對工程的沖擊與焦點(diǎn)，以及回應(yīng)挑戰(zhàn)的策略思考。2009年3月，美國Duke大學(xué)工學(xué)院、Olin工程學(xué)院、南加州大學(xué)（USC）工學(xué)院，發(fā)起成立協(xié)作組應(yīng)對14大挑戰(zhàn)。美國工程院迅速回應(yīng)、大力支持，設(shè)立一項“大挑戰(zhàn)學(xué)者計劃”，提出了培養(yǎng)能夠迎接大挑戰(zhàn)主題的新型工程師的課程架構(gòu)。新的架構(gòu)包含5個部分：（1）涉及大挑戰(zhàn)主題的設(shè)計或研究活動；（2）稱之為“工程＋”的跨學(xué)科課程；（3）創(chuàng)業(yè)；（4）全球視野；（5）服務(wù)的學(xué)問。GCSP計劃安排用1年時間征集意見和吸收協(xié)作組新成員，并爭取NSF對全國性GSCP計劃的立項資助。

3.響應(yīng)《歐洲2020戰(zhàn)略》的工程教育行動。

2010年初，歐盟正式推出一個指引歐洲經(jīng)濟(jì)未來10年發(fā)展的《歐洲2020戰(zhàn)略》，取代到期的“里斯本戰(zhàn)略”。新戰(zhàn)略的主題是“敏捷、永續(xù)、包容”，它建立在三大支柱上：一是繼續(xù)沿著知識經(jīng)濟(jì)的道路前進(jìn)，加大教育投入，推動創(chuàng)新，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，通過發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)建成真正意義上的網(wǎng)上單一市場；二是建成一個具有競爭力、互聯(lián)共通、更加綠色的經(jīng)濟(jì)體，包括完善交通運(yùn)輸、能源輸送、寬帶網(wǎng)接入等方面的基礎(chǔ)設(shè)施；三是建成一個更加寬容的社會，最終實現(xiàn)在科技水平上追趕美國的“歐洲夢”。

“創(chuàng)新聯(lián)盟計劃”是《歐洲2020戰(zhàn)略》的九大“旗艦首倡計劃”（flagship initiatives）之一，它要求加大研究投入并使歐洲成為最有吸引力的新產(chǎn)品開發(fā)場所。歐盟各成員國政府承諾積極改革其國家創(chuàng)新系統(tǒng)，尤其是加強(qiáng)工業(yè)與大學(xué)的合作，確保足夠的理工科畢業(yè)生供給。另一方面，要把研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)中去，工程師的活動是毫無疑問的，這也是工程師教育的核心部分。在《歐洲2020戰(zhàn)略》的文本中，“工程師”和“工程”一詞明白無誤地反復(fù)出現(xiàn)在描述“創(chuàng)新”的章節(jié)，而“科學(xué)家”一詞僅含糊地用在泛指所有科學(xué)活動的地方。由于普遍意識到工程師在歐洲的嚴(yán)重短缺，新的《歐洲2020戰(zhàn)略》把“造就更多的歐洲工程師”作為它近期和中長期必須達(dá)到的目標(biāo)。

綜上所述，歐美工程教育改革舉措不斷，幾大重要報告和計劃共同反映出未來工程教育的發(fā)展趨勢是：注重工程實踐培養(yǎng)，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)合作培養(yǎng)，夯實基礎(chǔ)性工作，體現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求等。我國相關(guān)主管部門應(yīng)該對此加以綜合研究，從中汲取有益經(jīng)驗，便于我國高等工程教育的發(fā)展適應(yīng)未來工程教育的發(fā)展趨勢。

［1］NAE.Engineering Research and America’s Future：Meeting the Challenges of a Global Economy［R］.http://www.nap.edu/catalog/11393.html，2005.

［2］Charles M.Vest.Context and Challenge for Twenty-First Century Engineering Education［J］.Journal of Engineering Education，2008.

［3］Duderstadt.Engineering for a Changing World：The Future of Engineering Practice，Research，and Education［R］.http://milproj.dc.umich.edu/publications/EngFlex_report/download/MITEngFlexIntro.pdf，2012.