◆余維新 鄧 玫
科技競爭背景下,如何培育優(yōu)秀的創(chuàng)新人才是工程教育改革的重要目標(biāo),也是我國提升發(fā)展質(zhì)量、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)內(nèi)循環(huán)的重要問題。隨著技術(shù)變革的加速,工程教育發(fā)展明顯落后于制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。傳統(tǒng)封閉的工程教育模式下,教學(xué)資源不能與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型同步,前沿技術(shù)無法同步進(jìn)入課堂,適合工程教育規(guī)律的教學(xué)方法需要進(jìn)一步的完善。因此,工程教育改革必須踐行合作教育的理念,優(yōu)化培養(yǎng)模式,提高工程教育的水平。
合作教育理念下,產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人是培育優(yōu)秀工程人才的最佳途徑。產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人,是指生產(chǎn)、教學(xué)和科研三者有機(jī)結(jié)合起來培養(yǎng)人才的一種教育模式[1]。產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人需要平臺的支持,學(xué)校是平臺的搭建者,學(xué)生、教師及企業(yè)是平臺的重要參與者。學(xué)生、教師及企業(yè)在平臺的支持下互動交流,促進(jìn)教育資源集成,引導(dǎo)學(xué)生做中學(xué),實現(xiàn)工程能力的提升。產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人,一方面有利于工程人才創(chuàng)新能力的培育,另一方面有利于促進(jìn)前沿科技成果和工程人才向先進(jìn)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化[2],因此成為我國工程教育改革的重要方向。就我國工程教育發(fā)展的實踐來看,高校尚未找到校外資源參與合作的結(jié)合點,企業(yè)參與教學(xué)建設(shè)的動力不足,師資團(tuán)隊整合教學(xué)資源和駕馭實踐教學(xué)的能力薄弱。因此,有必要結(jié)合產(chǎn)學(xué)研協(xié)同視域,探討創(chuàng)新人才培養(yǎng)和工程教育改革。
1997 年,美國歐林基金會捐贈4.6 億美元建立歐林工學(xué)院。它是一所四年制本科教育的“小而美”的高校,主要以工程教育為主。歐林工學(xué)院致力于工程教育改革,在破除傳統(tǒng)的以“數(shù)理化”為主的工程教育模式下,以“大工程觀”為引領(lǐng),不僅強(qiáng)調(diào)科學(xué)、工程等工程知識的教學(xué),還突出人文藝術(shù)等相關(guān)課程強(qiáng)化人文素養(yǎng)的培育[3],促進(jìn)工程教育的改革和跨越式發(fā)展。歐林工學(xué)院自成立以來這二十多年的時間里,教學(xué)成果飛速發(fā)展,在較短的時間里快速提升了影響力,在全美工科類排名上升到第8 位。歐林之所以在短時間內(nèi)取得快速發(fā)展,很大原因就是打破學(xué)校界限與波士頓地區(qū)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)合作,進(jìn)行協(xié)同育人。
因此,本文借鑒歐林工學(xué)院工程教育改革的經(jīng)驗,基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人視域,探討創(chuàng)新人才培養(yǎng),在此基礎(chǔ)上對我國的工程教育改革提出相應(yīng)的政策建議。
創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展使得工程教育改革成為重要的研究話題。一些學(xué)者分別對國內(nèi)、國外工程教育改革的經(jīng)驗進(jìn)行了探討,相關(guān)研究為探討產(chǎn)學(xué)研協(xié)同視域下創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與工程教育改革的研究提供了有益的借鑒。
一些學(xué)者對我國的工程教育改革歷程進(jìn)行了梳理,總結(jié)了我國工程教育改革的一些經(jīng)驗,并結(jié)合新科技革命的時代背景提出了一些改革措施。周玉榮等(2020)通過工科教師的調(diào)研探討了工程教育改革的現(xiàn)狀、障礙及轉(zhuǎn)型路徑[4]。王武東等(2020)探討了新工業(yè)革命背景下工程教育的挑戰(zhàn),在吸取產(chǎn)教合作、全人教育等理念的基礎(chǔ)上,研究了工程教育改革的戰(zhàn)略布局[5]。陳聰誠(2019)通過對新中國成立以來我國工程教育改革的發(fā)展歷程進(jìn)行了梳理,并對改革經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié),進(jìn)而對我國工程教育改革的未來發(fā)展提出了相應(yīng)的建議[6]。朱佳斌等(2019)探討了工科學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的現(xiàn)狀,認(rèn)為認(rèn)知發(fā)展是制約學(xué)生工程能力培育的重要因素,并從認(rèn)知發(fā)展的角度探討了工程教育改革的成效[7]。鄒曉東等(2019)從基本理念、教改模式及實施路徑三個方面系統(tǒng)闡述了浙江大學(xué)工程教育改革的基本經(jīng)驗[8]。楊毅剛等(2018)結(jié)合新經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景企業(yè)對工程人才的需求,明確了工程教育改革的本質(zhì)及工程教育改革的要求,在此基礎(chǔ)上提出了工程教育改的新理念、新模式、新結(jié)構(gòu)、新質(zhì)量和新體系[9]。
還有一些學(xué)者對國外工程教育的改革經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié),并針對我國工程教育的實際提出相應(yīng)的建議。鄭潔紅(2020)在借鑒歐美等發(fā)達(dá)國家工程教育經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合新時代科技發(fā)展的趨勢及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實踐,提出“新工科”產(chǎn)教融合的理念[10]。林健等(2019)探討了美國普渡大學(xué)在培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)方案、專業(yè)設(shè)置及教學(xué)方式等方面的經(jīng)驗,結(jié)合工業(yè)革命的時代背景和我國工程教育改革的實際,提出了新工科建設(shè)的一些建議[11]。林健和胡德鑫(2018)在從學(xué)科建設(shè)、課程設(shè)置、教學(xué)方式及培養(yǎng)模式等方面總結(jié)美、德、英、法四國工程教育經(jīng)驗,并在互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)融合的融合的背景下探討了國際工程教育改革經(jīng)驗對我國新工科建設(shè)的啟示[12]。肖鳳翔和覃麗君(2018)對麻省理工學(xué)院的三次工程教育改革進(jìn)行了分析,探討了其工程教育改革的出發(fā)點、重心、教學(xué)方式和發(fā)展方向[13]。李明忠(2018)基于對“戈登獎”獲獎項目的基本信息的分析,總結(jié)了美國工程教育改革的主要特征,即以工程領(lǐng)導(dǎo)者為人才培養(yǎng)目標(biāo),以跨學(xué)科教育為人才培養(yǎng)方式,以“基于項目的學(xué)習(xí)”為教學(xué)模式[14]。
歐林工學(xué)院確立了由“科學(xué)”向“工程”范式轉(zhuǎn)變的“大工程觀”改革方向,致力于培養(yǎng)全面發(fā)展的領(lǐng)軍工程人才。基于這一改革方向,形成了工程教育、藝術(shù)人文社會教育與創(chuàng)業(yè)教育三位一體的教育理念,即歐林三角。在這一理念的指導(dǎo)下,歐林工學(xué)院通過模塊化課程設(shè)置及項目制導(dǎo)向的教學(xué)方法,使學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得扎實的工程學(xué)知識、創(chuàng)造性解決問題的能力以及將想象付諸實踐的企業(yè)家精神[15],從而培養(yǎng)全面發(fā)展的工程人才。
依據(jù)“歐林三角”的培養(yǎng)理念,學(xué)校課程共分為四個模塊:工程學(xué)、數(shù)學(xué)、科學(xué)、人文四大課程模塊。在選課環(huán)節(jié),學(xué)生每學(xué)期可以根據(jù)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同過程中面臨的實際問題,可以自行選擇四個模塊中的課程,達(dá)到每個模塊學(xué)分要求即可。教學(xué)環(huán)節(jié),打通基礎(chǔ)科學(xué)、數(shù)學(xué)及工程的知識體系,通過多學(xué)科融合的方式鼓勵社會科學(xué)與工程學(xué)的練習(xí),通過多學(xué)科團(tuán)隊將商業(yè)、創(chuàng)業(yè)與工程有機(jī)的融合。在二年級第二學(xué)期開設(shè)基于工程項目的協(xié)同設(shè)計課程,將多學(xué)科知識應(yīng)用到工程教學(xué)中。在實踐階段,其工程課程以問題為導(dǎo)向,學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計會直接面向產(chǎn)業(yè)或者市場需求,一些知名企業(yè)會與師生一起定義課題,提供5 萬美元的費用和指導(dǎo)工作。這些問題都是以現(xiàn)實世界的問題為主題,學(xué)生以動手設(shè)計和制作為主,老師的啟發(fā)和引導(dǎo)為輔。模塊化的課程設(shè)置促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研之間的交叉與融合,也有利于學(xué)生根據(jù)工程實踐的需要進(jìn)行針對性的學(xué)習(xí)。
歐林非常重視實踐教學(xué),通過開放式項目引領(lǐng)和探索性學(xué)習(xí)提升學(xué)生主動解決問題的意愿及能力[16]。歐林工學(xué)院實踐教學(xué)最突出的特色在于面向產(chǎn)業(yè)實踐的教學(xué)項目,涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域,項目由委托方、學(xué)生以及指導(dǎo)教師組成。其中,項目的委托方充分體現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的理念,由公立研究機(jī)構(gòu)、500 強(qiáng)企業(yè)、產(chǎn)品開發(fā)公司等委托并贊助。歐林通過開放式項目提供真實的工程情境,通過情境化的學(xué)習(xí),使學(xué)生在課堂上所學(xué)習(xí)的知識和工程實踐產(chǎn)生的問題相結(jié)合,加強(qiáng)知識的運用能力。與此同時,基于研究性學(xué)習(xí)將學(xué)生所學(xué)的多學(xué)科知識與工程項目結(jié)合起來,將工程教育與產(chǎn)業(yè)實際結(jié)合起來,促進(jìn)了學(xué)科之間、產(chǎn)教之間的融合。最后,以真實問題為導(dǎo)向,通過實驗室的動手學(xué)習(xí),培育學(xué)生造價分析、工程設(shè)計、工藝制造等來建立和發(fā)展實際的工程知識。因此,面向產(chǎn)學(xué)研的開放式項目導(dǎo)向的實踐教學(xué),可以幫助學(xué)生建立工程與現(xiàn)實世界的聯(lián)系。
著名教育家杜威提出“做中學(xué)”的教育理論[17],倡導(dǎo)通過實踐進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。受“做中學(xué)”理念的影響,歐林工學(xué)院開創(chuàng)“項目學(xué)習(xí)”這種教學(xué)方法,根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)階段有針對性的進(jìn)行實踐教學(xué)。實踐教學(xué)項目貫穿了整個學(xué)習(xí)階段,項目的數(shù)量和難度隨著學(xué)生的知識的增長而逐漸增加?;A(chǔ)階段,要求學(xué)生基于產(chǎn)業(yè)實踐問題選擇工程項目,在工程項目的情境下學(xué)習(xí)和鍛煉工程技術(shù)能力,通過“做中學(xué)”在選定的專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行深度學(xué)習(xí),而歐林工學(xué)院的機(jī)械加工廠為“做中學(xué)”提供學(xué)習(xí)的場地支持。專業(yè)化階段,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景中進(jìn)行科學(xué)和工程類知識的教學(xué),通過系統(tǒng)仿真等教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試驗設(shè)計和原型制作,提升其對實際問題的感知和解決能力。實現(xiàn)階段,要求學(xué)生運用所學(xué)的知識與技能完成真實的工程項目,主要是為期兩個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計項目,畢業(yè)設(shè)計項目包括兩個部分:一是工程實踐項目,特色是由企業(yè)或非營利機(jī)構(gòu)贊助的真實的工程項目;二是社科及創(chuàng)業(yè)類項目,要求做一份與實踐項目相關(guān)的項目設(shè)計或創(chuàng)業(yè)計劃。
歐洲工學(xué)院與產(chǎn)業(yè)界長期合作進(jìn)行協(xié)同育人。產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人模式下,學(xué)校了解企業(yè)的運作模式及實踐問題,企業(yè)也了解學(xué)校的優(yōu)勢及資源。學(xué)校與在地企業(yè)合作,結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,設(shè)立實踐項目,組成由指導(dǎo)老師和5~7 名學(xué)生組成的團(tuán)隊進(jìn)行攻關(guān)。企業(yè)提供資源支持,并擁有通過實踐項目研發(fā)出來的工程成果的產(chǎn)權(quán)。在相互了解的前提下,通過體驗式教學(xué)產(chǎn)學(xué)研合作就比較有針對性。一方面,基于校企協(xié)同,學(xué)校提升了實踐項目的應(yīng)用性及實踐價值。另一方面,企業(yè)可以利用學(xué)校的前沿科學(xué)技術(shù)知識,培養(yǎng)并識別企業(yè)發(fā)展急需的優(yōu)秀工程人才。在這樣的運作模式下,學(xué)生解決實際問題的能力得到快速提升,企業(yè)也獲得了自身的利益,產(chǎn)業(yè)發(fā)展和優(yōu)秀工程人才供給齊頭并進(jìn),真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)實踐與工程教育的協(xié)同發(fā)展。
熊彼特教授認(rèn)為新技術(shù)只有應(yīng)用到市場產(chǎn)生價值時才能成為真正的創(chuàng)新。因此優(yōu)秀的工程人才不僅要掌握如何研發(fā)前沿的科學(xué)技術(shù),還應(yīng)懂得如何將前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為新產(chǎn)品以實現(xiàn)商業(yè)價值。因此,工程教育需要保持工程與人文的雙輪驅(qū)動,實現(xiàn)跨學(xué)科融合發(fā)展。在多元智力理論的指引下[18],歐林工學(xué)院將工程、人文和創(chuàng)業(yè)知識相結(jié)合,形成“歐林三角”模型為基礎(chǔ)的課程體系結(jié)構(gòu),突破傳統(tǒng)工程教育模式嚴(yán)格的學(xué)科界限的束縛,形成多學(xué)科融合發(fā)展的工程學(xué)科體系。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié),實踐項目不僅應(yīng)對實踐問題的技術(shù)研發(fā),還要求研發(fā)技術(shù)的價值創(chuàng)造,滿足社會發(fā)展需要。
圖1 歐林工學(xué)院創(chuàng)新工程教育實踐啟示
歐林工學(xué)院基于開放式項目的工程教育改革經(jīng)驗、基于“做中學(xué)”的工程教育理念以及基于多元智力理論的跨學(xué)科課程設(shè)置,為我國工程教育改革提供了寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗。現(xiàn)從改革方向、教學(xué)體系及實踐平臺提出相應(yīng)的建議。
工程教育承擔(dān)著為我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展培養(yǎng)和輸出優(yōu)秀工程人才的責(zé)任。在社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下,需要改革過去傳統(tǒng)的工程教育只重理論不重實踐、只重科學(xué)不重人文的教育觀念,樹立“大工程觀”的改革方向。一方面,以學(xué)生為本基于個體的愛好及特長“因材施教”培養(yǎng)其綜合工程素質(zhì),以實踐能力為主線注重科學(xué)與人文的深度融合以形成系統(tǒng)性的知識結(jié)構(gòu),使學(xué)生能人盡其才,面向市場需要開發(fā)及設(shè)計新產(chǎn)品。另一方面,打造“雙師型”的教學(xué)團(tuán)隊,強(qiáng)化理論與實踐的結(jié)合,提升教師工程能力的水平。與此同時,鼓勵大學(xué)進(jìn)行創(chuàng)業(yè)型大學(xué)建設(shè),引導(dǎo)學(xué)生對市場發(fā)展及社會需求進(jìn)行調(diào)查、分析和預(yù)測,運用體驗式教學(xué)支持其根據(jù)社會需要和項目訓(xùn)練進(jìn)行的創(chuàng)業(yè)演練。
基于多元智能理論,基于“大工程觀”理念重構(gòu)工程教育體系[19]。首先,構(gòu)建科學(xué)、工程、藝術(shù)、人文相融合的跨學(xué)科課程體系,以工程知識為核心培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力,以藝術(shù)、人文知識為輔重點培養(yǎng)其商業(yè)技能及思維模式。其次,健全以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為核心的課程教學(xué)體系,以DIY 及雙創(chuàng)大賽為導(dǎo)向,以工程項目為主線,通過經(jīng)典案例的講解、分析和實操,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。再次,革新基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的工程教學(xué)體系,鼓勵學(xué)生根據(jù)社會現(xiàn)實進(jìn)行創(chuàng)業(yè)和學(xué)習(xí),基于現(xiàn)實中產(chǎn)品的研發(fā)及項目的設(shè)計實踐,在問題解決中快速成長為優(yōu)秀的工程人才。
歐林工學(xué)院在工程教育實踐中比較關(guān)注產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人,而產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人方式需要校企合作搭建實踐平臺進(jìn)行支撐。實踐平臺的搭建需要高校、科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)三方共同參與,圍繞工程人才培育這一目標(biāo)進(jìn)行合作,強(qiáng)化工程項目的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)內(nèi)容上,實踐平臺涵蓋仿真模擬、項目參與以及創(chuàng)業(yè)案例,促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)。加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)的合作構(gòu)建高水平的創(chuàng)新基地、創(chuàng)意社群及創(chuàng)業(yè)苗圃,集成校內(nèi)外資源及平臺,形成多元化、立體式的教學(xué)平臺。此外,與地方發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合,立足于地方資源和經(jīng)濟(jì)稟賦加強(qiáng)與在地企業(yè)的合作,拓展校外實踐機(jī)會,以市場為導(dǎo)向?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識與生產(chǎn)實際有機(jī)結(jié)合,多層次、全方位培養(yǎng)工程技術(shù)人才。通過高水平的實訓(xùn)基地和實踐平臺,以工程項目為依托,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人條件的改善。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)使得制造業(yè)和勞動力市場發(fā)生了根本性的變化,數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代需要全新的工程人才。因此,亟需面向數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代、面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展實踐進(jìn)行工程教育改革。歐林工學(xué)院以創(chuàng)建工程教育改革“實驗室”為使命,強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的項目育人模式,以學(xué)生興趣為導(dǎo)向,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。歐林工學(xué)院在短期內(nèi)獲得快速發(fā)展,其主要原因就在于突破學(xué)校界限,與在地企業(yè)、科研院所合作進(jìn)行協(xié)同育人。本研究基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人視角總結(jié)歐林工程教育改革經(jīng)驗,在此基礎(chǔ)上對我國的工程教育改革提出相應(yīng)的政策建議。具體研究結(jié)論如下:
其一,歐林工學(xué)院工程教育改革的重要經(jīng)驗在于面向產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的模塊化課程設(shè)置和開放式項目導(dǎo)向的實踐教學(xué)方法,二者相輔相成,強(qiáng)化知識、技能、思維的訓(xùn)練,在此基礎(chǔ)上通過學(xué)習(xí)獲得扎實的工程學(xué)知識、創(chuàng)造性解決問題的能力。
其二,基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人視域?qū)W林工學(xué)院創(chuàng)新工程教育背后的理論邏輯進(jìn)行探析,總結(jié)了其工程教育改革的基本理念,即做中學(xué)、產(chǎn)學(xué)研合作、跨學(xué)科培養(yǎng)理念三個方面。
其三,在借鑒歐林工學(xué)院開放式項目的工程教育改革經(jīng)驗、基于“做中學(xué)”的工程教育理念及基于多元智力理論的跨學(xué)科課程設(shè)置的基礎(chǔ)上,從改革方向、教學(xué)體系及實踐平臺三個方面,提出基于社會需求制定工程教育改革方向、基于“大工程觀”理念重構(gòu)教學(xué)體系、依托校企合作搭建實踐平臺三個建議。
研究結(jié)論可以幫助吸取發(fā)達(dá)國家工程教育改革的先進(jìn)經(jīng)驗,在取其精華、去其糟粕的基礎(chǔ)上采納做中學(xué)、產(chǎn)學(xué)研合作、跨學(xué)科培養(yǎng)理念等先進(jìn)的教育理念,可以幫助加深對工程教育改革的理解。在此基礎(chǔ)上,針對我國工程教育改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的弊端,提出相應(yīng)的改革建議,可以優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,提高工程教育的水平,進(jìn)而促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。
本研究還存在一定的局限性。一方面,本研究僅在對歐林工學(xué)院工程教育改革經(jīng)驗的總結(jié)上探討產(chǎn)學(xué)研協(xié)同視域下創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與工程教育改革,并未就歐林工學(xué)院的培養(yǎng)模式在我國的適配性進(jìn)行研究,未來還需就歐林工程教育在我國的推廣過程中存在的問題及障礙進(jìn)行深入探討。另一方面,本研究結(jié)論缺少典型案例的支撐,未來還需結(jié)合工程教育改革的典型案例進(jìn)行深入剖析。