美國(guó)工程本科教育的創(chuàng)新探索與實(shí)踐*
——美國(guó)工程教育協(xié)會(huì)研究結(jié)果評(píng)介

張 煒

習(xí)近平總書(shū)記指出：“中國(guó)發(fā)展需要世界人才的參與，中國(guó)發(fā)展也為世界人才提供機(jī)遇。必須實(shí)行更加積極、更加開(kāi)放、更加有效的人才引進(jìn)政策，用好全球創(chuàng)新資源，精準(zhǔn)引進(jìn)急需緊缺人才，形成具有吸引力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的人才制度體系，加快建設(shè)世界重要人才中心和創(chuàng)新高地?！睘榇?，有必要了解美國(guó)工程人才培養(yǎng)的情況，在人才引進(jìn)時(shí)心中有數(shù)、有的放矢。同時(shí)，我國(guó)高等教育改革已進(jìn)入“深水區(qū)”，難以在西方國(guó)家找到參照系，西方高等教育的一些經(jīng)驗(yàn)在我國(guó)出現(xiàn)了“撞墻”現(xiàn)象。中美兩國(guó)工程教育存在諸多差異，應(yīng)加強(qiáng)比較分析、知己知彼，絕不可盲目迷信、照搬照抄。本文引用美國(guó)工程教育協(xié)會(huì)(American Society for Engineering Education,ASEE)發(fā)布的研究報(bào)告，梳理其中有關(guān)觀點(diǎn)與爭(zhēng)論，為進(jìn)一步了解美國(guó)工程教育創(chuàng)新提供一些素材。

一、美國(guó)現(xiàn)代工程教育的起步發(fā)展與20世紀(jì)的探索

19世紀(jì)初，伴隨工業(yè)革命從歐洲傳入美國(guó)，對(duì)于現(xiàn)代工程人才提出了新需求和新要求，促使一些高校創(chuàng)新傳統(tǒng)教育模式，高等工程教育快速崛起，也不斷根據(jù)行業(yè)需求和特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，加強(qiáng)分層定位和多元發(fā)展，創(chuàng)新工程教育的重要性更加凸顯。

(一)起步與發(fā)展

19世紀(jì)20年代，美國(guó)至少新建了9所工程技術(shù)學(xué)院。同時(shí)，弗吉尼亞州立大學(xué)于1825年開(kāi)始招生，該校的學(xué)生可以選擇所希望從事的職業(yè)方向進(jìn)行學(xué)習(xí)。這些高校實(shí)施一些開(kāi)國(guó)元?jiǎng)姿Ｍ娜碌?、美?guó)式的“有用的教育”，工程教育的創(chuàng)新成果快速擴(kuò)散，但也遭到傳統(tǒng)文理學(xué)院和精英階層的質(zhì)疑和詬病。1862年，莫里爾贈(zèng)地法案(Morrill Land-Grant Act)頒布，聯(lián)邦撥付經(jīng)費(fèi)給州政府建高校，要“有助于對(duì)農(nóng)業(yè)和機(jī)械技藝的貢獻(xiàn)”，從法律層面為工程教育的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1893年，美國(guó)成立了工程教育促進(jìn)協(xié)會(huì)(Society for the Promotion of Engineering Education,SPEE)，為工程教師交流教學(xué)心得和思想提供了場(chǎng)所?！岸?zhàn)”期間，又組建了工程院校研究協(xié)會(huì)(Engineering College Research Association,ECRA)，尋求政府更多的資助和支持，收集和出版工程教育研究學(xué)術(shù)信息。1946年，SPEE和ECRA合并，成立美國(guó)工程教育協(xié)會(huì)(American Society for Engineering Education,ASEE)，組織開(kāi)展了一系列調(diào)研和研討會(huì)，出版了若干研究報(bào)告。ASEE將1893年作為自己的創(chuàng)立時(shí)間，已成為一個(gè)擁有眾多個(gè)人、機(jī)構(gòu)和公司會(huì)員的全球協(xié)會(huì)，通過(guò)推進(jìn)創(chuàng)新、追求卓越(excellence)和各個(gè)層次的工程教育，尋求在培養(yǎng)工程專(zhuān)業(yè)人才方面具有權(quán)威(preeminent authority)。

1918年，卡內(nèi)基基金會(huì)(Carnegie Foundation)發(fā)布“工程教育研究”報(bào)告，通過(guò)對(duì)美國(guó)工程院校的教學(xué)方案、課程體系和教學(xué)方法的研究，發(fā)現(xiàn)了一些存在的問(wèn)題，如很多高校采用從理論到應(yīng)用的線性教學(xué)法，導(dǎo)致畢業(yè)生缺乏以科學(xué)和工程原理為基礎(chǔ)的知識(shí)，建議同時(shí)講授理論與實(shí)踐，開(kāi)展案例教學(xué)，將發(fā)電機(jī)作為“案例”，在其運(yùn)行中闡釋物理學(xué)原理，繼而進(jìn)一步講授基礎(chǔ)物理學(xué)或數(shù)學(xué)原理；學(xué)生不只是觀察發(fā)電機(jī)如何運(yùn)行，還必須動(dòng)手操作和出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行修理。時(shí)任卡內(nèi)基基金會(huì)主席普利切特(Henry S.Pritchett)將此稱(chēng)之為教學(xué)法創(chuàng)新。該報(bào)告還指出，已有工程院校的創(chuàng)新過(guò)程緩慢，但如果課程改革涉及教學(xué)規(guī)則的大變革，又會(huì)影響到正在實(shí)施的教學(xué)。因此，新設(shè)立學(xué)院開(kāi)展教學(xué)創(chuàng)新更為容易，一批社區(qū)學(xué)院和專(zhuān)門(mén)學(xué)院應(yīng)運(yùn)而生。

“二戰(zhàn)”之前，美國(guó)大學(xué)就對(duì)區(qū)域工業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，與行業(yè)有不少聯(lián)系?！岸?zhàn)”期間，一些大學(xué)教師參與“曼哈頓計(jì)劃”等軍事項(xiàng)目，讓更多的人認(rèn)識(shí)到大學(xué)科研能夠解決國(guó)家面臨的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和安全問(wèn)題，加之“人造衛(wèi)星沖擊波”(The Sputnik Shock)，導(dǎo)致1958年美國(guó)國(guó)防教育法的出臺(tái)，成為莫里爾法之后又一個(gè)聯(lián)邦專(zhuān)門(mén)資助教育的法案，政府大幅增加大學(xué)科研經(jīng)費(fèi)投入。1957—1967年，美國(guó)R&D經(jīng)費(fèi)平均以每年15%的速度增長(zhǎng)，10年幾乎增長(zhǎng)了4倍，達(dá)到150億美元，也在一定程度上促進(jìn)了工程教育的創(chuàng)新。

(二)對(duì)工程人才的整體要求

伴隨科學(xué)知識(shí)快速發(fā)展，將知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)和服務(wù)以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)增長(zhǎng)的需求不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致美國(guó)接受過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺。教育界、政府和專(zhuān)業(yè)團(tuán)體的預(yù)測(cè)結(jié)果都顯示，對(duì)于工程技術(shù)人才的需求將達(dá)到前所未有的規(guī)模，不僅需要現(xiàn)有高校拓展工程教育，還需要建立更多新的高校。同時(shí)，如何保持工程教育的高質(zhì)量，始終是各界非常關(guān)注的問(wèn)題。

1952年，ASEE組建了工程教育評(píng)價(jià)委員會(huì)(Committee on Evaluation of Engineering Education)，于1954年內(nèi)部發(fā)行評(píng)價(jià)報(bào)告并征求意見(jiàn)，并在次年公開(kāi)發(fā)表。報(bào)告指出，面對(duì)工程領(lǐng)域的新形勢(shì)和新挑戰(zhàn)，工程教育必須致力于人的全面發(fā)展，包含專(zhuān)業(yè)技能和社會(huì)責(zé)任，提出了10條建議：(1)加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等基礎(chǔ)類(lèi)課程；(2)辨識(shí)和集成工程類(lèi)課程作為公共專(zhuān)業(yè)核心課，并充分利用基礎(chǔ)科學(xué)成果進(jìn)行教學(xué)；(3)集成基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生工程分析、工程設(shè)計(jì)和工程系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)背景，培養(yǎng)和刺激他們的創(chuàng)造性和想象性思維；(4)因材施教，開(kāi)發(fā)每一個(gè)學(xué)生的特殊才能，為天才學(xué)生提供靈活性的選修課組合；(5)將人文和社會(huì)科學(xué)融入工程課程；(6)提高學(xué)生的口語(yǔ)、寫(xiě)作和圖形化等交流能力；(7)鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)；(8)加強(qiáng)研究生教育以吸引優(yōu)秀學(xué)生和培養(yǎng)師資；(9)引育結(jié)合和提高薪酬，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)；(10)在擴(kuò)大工程教育規(guī)模之前應(yīng)先落實(shí)以上措施。

上述多數(shù)建議今天仍然可以經(jīng)常聽(tīng)到，但由于在操作層面缺乏分類(lèi)指導(dǎo)的舉措，實(shí)際影響有限。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與培養(yǎng)定位密切相關(guān)，正如美國(guó)高質(zhì)量教育委員會(huì)指出，一所高校的高質(zhì)量教育是 “為全體學(xué)生規(guī)定了高標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，然后想方設(shè)法協(xié)助學(xué)生達(dá)到這些目標(biāo)”。

(三)統(tǒng)一目標(biāo)與分層培養(yǎng)

20世紀(jì)上半葉，關(guān)于統(tǒng)一工程教育目的和標(biāo)準(zhǔn)的呼聲高漲，但在實(shí)踐中工程教育的多樣性，成為工程教育創(chuàng)新的新挑戰(zhàn)。創(chuàng)新是具體的，“在不同語(yǔ)境下具有不同的含義”，應(yīng)避免泛泛而談，不同層次和類(lèi)型的高校，其工程教育的目標(biāo)定位和質(zhì)量要求應(yīng)有所不同。為此，ASEE和卡內(nèi)基基金聯(lián)合資助開(kāi)展調(diào)研，于1968年發(fā)布了《工程教育的目標(biāo)》，試圖平衡上述兩種觀點(diǎn)，既要科學(xué)統(tǒng)籌標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，又要有利于靈活性和多樣性。

一方面，伴隨工程教育的知識(shí)廣度不斷拓展，涉及的專(zhuān)業(yè)學(xué)科越來(lái)越多，工程教育應(yīng)當(dāng)作為一種自由科學(xué)(Liberal Science)教育，發(fā)展工程教育的通識(shí)教育哲學(xué)，使得工程教育的課程核心涵蓋自然科學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)、交流藝術(shù)以及數(shù)學(xué)、工程科學(xué)和分析，包括經(jīng)濟(jì)學(xué)與管理學(xué)的相關(guān)教育，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于真實(shí)和當(dāng)代社會(huì)問(wèn)題的敏感性。

另一方面，伴隨技術(shù)需求水平不斷提升和學(xué)科交叉的進(jìn)展，科學(xué)知識(shí)與技術(shù)能力快速發(fā)展,變得更加復(fù)雜，對(duì)于工程技術(shù)的要求越來(lái)越高，工程畢業(yè)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)的深度需求也在提高。因此，在拓展工程教育科學(xué)知識(shí)的廣度時(shí)，為工程教育本科生提供廣博的通識(shí)教育和專(zhuān)門(mén)的技術(shù)教育，而不能忽視未來(lái)工程師在其專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)高水平技術(shù)優(yōu)勢(shì)的需要，加強(qiáng)通識(shí)教育不應(yīng)以犧牲專(zhuān)業(yè)技術(shù)勝任力為代價(jià)。

如何統(tǒng)籌上述兩種不同意見(jiàn)，報(bào)告建議將專(zhuān)業(yè)技術(shù)教育的大部分內(nèi)容推遲到高年級(jí)甚至研究生階段。研究生教育不僅可以為技術(shù)和非技術(shù)課程提供更多時(shí)間，也可以促使學(xué)生有更多的時(shí)間來(lái)研判自身的特殊需求，成長(zhǎng)為高層次專(zhuān)業(yè)人才。報(bào)告建議工程院校應(yīng)盡可能地對(duì)科研與教育目的進(jìn)行整合，從聯(lián)邦政府和其它渠道爭(zhēng)取對(duì)教師和學(xué)生科研的支持，鼓勵(lì)和吸納更多來(lái)自于其它高校的畢業(yè)生攻讀研究生。相應(yīng)地，研究生教育很快在一些工程學(xué)科專(zhuān)業(yè)獲得立足點(diǎn)，并在一些新設(shè)工程院校成為普遍要求。一些學(xué)生很快認(rèn)識(shí)到了研究生學(xué)位的價(jià)值，工業(yè)界和政府等用人單位也開(kāi)始聘用高學(xué)歷的工程師。從1950年至該報(bào)告發(fā)表期間，年授予碩士學(xué)位數(shù)量增長(zhǎng)了2.8倍，博士學(xué)位的數(shù)量增長(zhǎng)了4倍，并在之后保持了這一趨勢(shì)。1970-1971學(xué)年以來(lái)的近50年間，在工程領(lǐng)域授予博士與碩士學(xué)位的增幅(見(jiàn)圖1主坐標(biāo))略高于學(xué)士學(xué)位。

圖1 美國(guó)工程教育授予學(xué)位數(shù)量(個(gè))

報(bào)告還建議，應(yīng)更加充分地利用繼續(xù)教育實(shí)施工程教育，根據(jù)需求設(shè)立和維持符合質(zhì)量要求的非全日制學(xué)位項(xiàng)目，為在職人員提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。同時(shí)，工程院校應(yīng)更多地與工業(yè)界、政府和工程社團(tuán)開(kāi)展合作，并優(yōu)化配置外部教育資源，擴(kuò)大工程領(lǐng)域所有教育層次和所有領(lǐng)域的教育機(jī)會(huì)，制定更具彈性的培養(yǎng)方案，培養(yǎng)更多的工程技術(shù)員和技術(shù)專(zhuān)家(technicians and technologists)、以及碩士學(xué)位以上的人才，促進(jìn)社區(qū)學(xué)院低年級(jí)學(xué)生進(jìn)入工程本科教育的數(shù)量和比例不斷擴(kuò)大，以滿足各種背景學(xué)生的需要。

但遺憾的是，ASEE的上述工作似乎并未得到應(yīng)有的重視，直到20世紀(jì)70年代，只有少數(shù)工程教師關(guān)注教學(xué)及其研究，也只有少數(shù)教師加入ASEE，報(bào)告的影響力似乎并不是很大。

二、新世紀(jì)工程教育創(chuàng)新的任務(wù)要求與文化營(yíng)造

美國(guó)工程教育從19世紀(jì)初的興起，經(jīng)歷了20世紀(jì)中期的爭(zhēng)論，到20世紀(jì)末本土工程人才的萎縮，引發(fā)了對(duì)于新世紀(jì)工程教育更多深入的思考與研究。開(kāi)展工程教育是對(duì)傳統(tǒng)博雅教育的創(chuàng)新，但如果培養(yǎng)的人才缺乏人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)和交流能力，又不是 “健全”(whole)的人，體現(xiàn)出美國(guó)現(xiàn)代大學(xué)辦學(xué)理念中“基礎(chǔ)”與 “效用”兩種創(chuàng)新文化的張力，也深化了對(duì)于創(chuàng)新的任務(wù)要求與主體責(zé)任。

(一)工程教育的多樣性與要求

20世紀(jì)90年代，美國(guó)逐漸失去了在鋼鐵、汽車(chē)、家用電器等方面的統(tǒng)治地位，也對(duì)其工程教育話語(yǔ)權(quán)和影響力帶來(lái)沖擊。1994年，ASEE發(fā)布《格林報(bào)告——面向變化世界的工程教育》，指出美國(guó)已有300多所工程院校(Engineering Colleges)，盡管已經(jīng)有效地服務(wù)于國(guó)家，但必須繼續(xù)創(chuàng)新以更好地與國(guó)家需求完全保持一致。

報(bào)告指出，所有工程院校都應(yīng)反思傳統(tǒng)教育模式，更新課程設(shè)置方法，并創(chuàng)新招生制度，從女性、少數(shù)族裔學(xué)生等“代表性不足”的人口群體中招收和保留更多的學(xué)生，更好地服務(wù)國(guó)家工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

在肯定多樣性為美國(guó)工程本科教育帶來(lái)實(shí)力的同時(shí)，報(bào)告提出工程本科教育不能單純培養(yǎng)學(xué)生的智力和技術(shù)能力，而是要堅(jiān)持廣博的核心課程內(nèi)容，并要符合工程技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)的最低標(biāo)準(zhǔn)要求。工程院校應(yīng)與產(chǎn)業(yè)界保持密切關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生作為團(tuán)隊(duì)成員開(kāi)展工作，能夠有效溝通交流，知曉工程專(zhuān)業(yè)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和國(guó)際事務(wù)。

(二)營(yíng)造工程教育創(chuàng)新文化

2009年，ASEE發(fā)布《營(yíng)造工程教育學(xué)術(shù)和系統(tǒng)創(chuàng)新文化》報(bào)告，認(rèn)為美國(guó)技術(shù)創(chuàng)新歷史悠久，相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者與實(shí)踐者合作得很好，也說(shuō)明植根于學(xué)術(shù)理論的實(shí)踐創(chuàng)新會(huì)更加有效；建議要像技術(shù)創(chuàng)新那樣，推動(dòng)美國(guó)工程群體的對(duì)話，深入討論如何為工程教育創(chuàng)新?tīng)I(yíng)造充滿活力的學(xué)術(shù)文化，實(shí)踐者和研究者應(yīng)共建合作共事、充滿活力的創(chuàng)新共同體，進(jìn)一步鼓勵(lì)和拓展合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，共同開(kāi)拓知識(shí)和實(shí)踐新領(lǐng)域，將工程教育創(chuàng)新理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐行動(dòng)，避免陷入“死亡之谷”(Valley of Death)。

為此，應(yīng)不斷促進(jìn)工程教育的變化，需要明確變化“什么”(what)、“如何”(how)變化、以及“誰(shuí)”(who)來(lái)驅(qū)動(dòng)變化。關(guān)于變化“什么”的問(wèn)題，報(bào)告認(rèn)為課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)三個(gè)因素共同構(gòu)成了創(chuàng)新環(huán)境的核心，但在理論和實(shí)踐方面還有很大差距，建議基于工程學(xué)習(xí)與基礎(chǔ)科學(xué)，共同推進(jìn)研究性學(xué)習(xí)(Inquiry-based Learning)和經(jīng)驗(yàn)性課程體系(Experiential Curricula)，更為有效地推進(jìn)工程教育的發(fā)展。

聚焦“如何”變化，報(bào)告推薦應(yīng)用“教育實(shí)踐與研究持續(xù)循環(huán)”(continual cycles of educational practice and research)的創(chuàng)新模型，以此進(jìn)一步提升工程教育的知識(shí)體系，基于期望解決重要問(wèn)題，通過(guò)研究與實(shí)踐緊密結(jié)合，來(lái)促進(jìn)更為有效和可復(fù)制的教育創(chuàng)新。

圍繞“誰(shuí)”來(lái)驅(qū)動(dòng)變化，報(bào)告指出，盡管有許多利益相關(guān)者，但工程教育創(chuàng)新的主要責(zé)任在于教師和管理者，二者均應(yīng)贊同更具彈性的課程體系，更好地設(shè)計(jì)項(xiàng)目和更為有效地適應(yīng)環(huán)境。同時(shí)，應(yīng)完善教師在教與學(xué)兩個(gè)方面的職業(yè)發(fā)展路徑，確保教師聘任過(guò)程、聘用標(biāo)準(zhǔn)以及薪酬結(jié)構(gòu)等能夠明確地考慮其教育創(chuàng)新的業(yè)績(jī)。

報(bào)告建議，各創(chuàng)新主體應(yīng)共同努力，營(yíng)造工程教育的學(xué)術(shù)文化和系統(tǒng)創(chuàng)新環(huán)境，高校教師、系主任和院長(zhǎng)應(yīng)支持和認(rèn)同教育創(chuàng)新，將工程教育實(shí)踐與研究結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)教師經(jīng)驗(yàn)和水平的提升，通過(guò)集成不同課程、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和服務(wù)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)具有全球視野的未來(lái)教師、工程師和領(lǐng)導(dǎo)者；ASEE應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)國(guó)家資源，促進(jìn)和擴(kuò)散創(chuàng)新成果；國(guó)家工程院(National Academy of Engineering，NAE)應(yīng)設(shè)立工程教育處、舉辦高水平學(xué)術(shù)會(huì)議、拓展“工程教育大挑戰(zhàn)”的內(nèi)容；ABET應(yīng)加強(qiáng)過(guò)程評(píng)價(jià)、更加聚焦學(xué)習(xí)成效；各專(zhuān)業(yè)工程協(xié)會(huì)應(yīng)促進(jìn)工程教育創(chuàng)新、擴(kuò)大合作；工業(yè)界應(yīng)主動(dòng)加強(qiáng)與高校的聯(lián)系，提供學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的條件；資助機(jī)構(gòu)應(yīng)增加投入資金、擴(kuò)大資助對(duì)象的多樣性、延長(zhǎng)項(xiàng)目周期、支持評(píng)估研究、加強(qiáng)教師培養(yǎng)。

為此，需要將更多的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容集成到工程教育課程體系的基本要素之中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)獲得科學(xué)和數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，理解社會(huì)科學(xué)、人文和藝術(shù)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)業(yè)、設(shè)計(jì)和領(lǐng)導(dǎo)力，以及在一個(gè)或多個(gè)工程學(xué)科專(zhuān)業(yè)獲得完整的訓(xùn)練(圖2)。

圖2 工程教育的課程集成

(三)推進(jìn)有影響力的創(chuàng)新

ASEE組織對(duì)72所院校110個(gè)系的訪談和定量反饋及其分析，獲得了關(guān)于工程教育的教學(xué)與學(xué)習(xí)、教師培養(yǎng)與聘用、以及設(shè)施與支持等方面的觀點(diǎn)與實(shí)踐的信息，于2012年發(fā)布《有影響力的創(chuàng)新：營(yíng)造工程教育學(xué)術(shù)和系統(tǒng)創(chuàng)新文化》報(bào)告，指出工程教育已經(jīng)成為美國(guó)國(guó)家創(chuàng)新能力的關(guān)鍵因素，可以為美國(guó)工程教育的國(guó)際形象感到自豪，但不應(yīng)沾沾自喜，不能認(rèn)為過(guò)去取得的成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)一定能夠在未來(lái)繼續(xù)有效，有許多因素組合在一起限制了創(chuàng)新影響的擴(kuò)大，也缺乏創(chuàng)新擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化的有效舉措。

報(bào)告認(rèn)為，已有工程教育創(chuàng)新的方法，大多基于教師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的直覺(jué)，而根植于經(jīng)過(guò)確認(rèn)的學(xué)習(xí)理論和教學(xué)法實(shí)踐的工程教育創(chuàng)新還不多見(jiàn)，特別是很多創(chuàng)新一旦實(shí)施，就不問(wèn)后果，很少評(píng)估其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效性。

創(chuàng)新能夠激勵(lì)工程教育的有效和高效，不僅要充分認(rèn)識(shí)工程教育創(chuàng)新的必要性，還要能夠更好地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和表現(xiàn)產(chǎn)生顯著的影響。正如20世紀(jì)五六十年代將工程科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃恼n程內(nèi)容以應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)，當(dāng)代的“人造衛(wèi)星時(shí)刻”(Sputnik Moment)也要求工程教育加快轉(zhuǎn)型，并廣泛和有效實(shí)施，進(jìn)一步提升理念、方法或技術(shù)，促進(jìn)創(chuàng)新能夠激勵(lì)工程教育的有效和高效。

報(bào)告重申，“誰(shuí)/什么/如何”分析框架是一個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間檢驗(yàn)的模型(Time-tested Model)，位于工程教育文化創(chuàng)新的核心，值得在工程教育創(chuàng)新領(lǐng)域進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。教育界、工業(yè)界、政府和相關(guān)工程組織等創(chuàng)新主體應(yīng)加強(qiáng)合作，確保培養(yǎng)更多年輕人具有作為工程師的想象力和激情，維持國(guó)家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

三、面向未來(lái)的工程本科教育創(chuàng)新的分析框架與視角

美國(guó)工程教育在不斷創(chuàng)新中，逐漸形成了 “大工程觀”的發(fā)展理念以及注重理論知識(shí)傳授和實(shí)踐技能養(yǎng)成的 “工程系統(tǒng)學(xué)”，面向需求培養(yǎng)未來(lái)工程師的共識(shí)有所增強(qiáng)。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation,NSF)的支持下，ASEE開(kāi)展了一系列關(guān)于面對(duì)21世紀(jì)的工業(yè)所需要的工程本科教育新戰(zhàn)略的研究，實(shí)施工程教育轉(zhuǎn)型(Transforming Undergraduate Education in Engineering，TUEE)項(xiàng)目，旨在清楚地認(rèn)識(shí)工程畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)擁有的質(zhì)量，以及如何促進(jìn)課程、教學(xué)法和學(xué)術(shù)文化的變化，開(kāi)展三年行動(dòng)和五年規(guī)劃。

(一)加快工程本科教育轉(zhuǎn)型及工業(yè)界的看法

2013年，ASEE發(fā)布《工程本科教育轉(zhuǎn)型報(bào)告之一：綜合和集成行業(yè)視角》，主要聽(tīng)取工程教育的主要顧客——用人單位意見(jiàn)。來(lái)自工業(yè)界的34位代表認(rèn)為，工程教育已經(jīng)發(fā)生了一系列巨大變化，“唯一不變的就是改變”(the only constant is change)，希望加快工程本科教育的轉(zhuǎn)型。該報(bào)告引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)注，引用了關(guān)于工程畢業(yè)生與未來(lái)工程師的預(yù)期目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生在項(xiàng)目管理、綜合能力和全球視野等方面表現(xiàn)不佳等觀點(diǎn)。

報(bào)告認(rèn)為，當(dāng)前工程教育對(duì)于滿足工業(yè)需求是不適宜和不協(xié)調(diào)的(out of sync)。例如，教育工作者經(jīng)常提到當(dāng)代工程師需要“軟技能”(Soft Skills)，卻很少詳細(xì)解釋軟技能的具體內(nèi)容。高校只是促銷(xiāo)生產(chǎn)產(chǎn)品，但從不看顧客基礎(chǔ)，并不認(rèn)真跟蹤畢業(yè)生的職業(yè)生涯，因而對(duì)于工程師的成功要素并不清楚，也不了解究竟是哪些要素塑造了理想的工程人才。一名跨國(guó)工程企業(yè)的招聘人員曾經(jīng)拒絕了一名來(lái)自前10工程學(xué)院的申請(qǐng)者，其GPA接近完美，但在描述團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目時(shí)，表現(xiàn)出對(duì)于基本科學(xué)(Underlying Science)的無(wú)知。

報(bào)告凝練了開(kāi)展工程活動(dòng)所需的核心勝任力，并構(gòu)建了T字型(T-shaped)工程畢業(yè)生所需技能和專(zhuān)業(yè)質(zhì)量二元模型，即跨域的(across domains)廣泛知識(shí)與在單一領(lǐng)域的高深專(zhuān)業(yè)性，以及在工作場(chǎng)所與他人合作的能力，具體包括36種知識(shí)(knowledge)、技能(skills)和能力(abilities)，合在一起簡(jiǎn)稱(chēng)KSAs，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)當(dāng)基于畢業(yè)生在企業(yè)獲得成功而不是在學(xué)校的績(jī)點(diǎn)(GPAs)來(lái)實(shí)施工程教育，建議高校與企業(yè)就KSAs的主要內(nèi)容形成共識(shí)、使用“共同語(yǔ)言”。

報(bào)告強(qiáng)調(diào)，培養(yǎng)KSAs是學(xué)生、家長(zhǎng)、中小學(xué)(K-12)、高校和工業(yè)界的共同責(zé)任，但主要還是高校的責(zé)任。高校需要調(diào)整教師獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu)，把更多的經(jīng)費(fèi)放在教學(xué)上，促進(jìn)更多的跨學(xué)科教學(xué)，采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)(problem-based learning)、加入實(shí)際操作的案例，為學(xué)生提供更多的選擇，以增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，提高在硬科學(xué)和工程科學(xué)基礎(chǔ)方面的能力和責(zé)任感，更好地評(píng)價(jià)反映當(dāng)前和新興的工程實(shí)踐，以及學(xué)生如何使用獨(dú)特的或有創(chuàng)意的技能來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

除了課堂教學(xué)，高校還應(yīng)在課程之外設(shè)立創(chuàng)新基地來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，校園的孵化器公司能夠?yàn)閷W(xué)生在業(yè)務(wù)開(kāi)辦中提供機(jī)會(huì)，使得他們有機(jī)會(huì)較早開(kāi)始學(xué)習(xí)實(shí)際的創(chuàng)新；歡迎企業(yè)聯(lián)系學(xué)生、共享實(shí)驗(yàn)室、在企業(yè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用學(xué)者的理論和共享經(jīng)驗(yàn)、參與并提供案例教學(xué)、擔(dān)任學(xué)生導(dǎo)師和分享實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)，并在本科生課程中反復(fù)讓學(xué)生面對(duì)開(kāi)放性設(shè)計(jì)問(wèn)題、探索感興趣的事物。

報(bào)告建議工業(yè)界需要認(rèn)識(shí)到分享開(kāi)發(fā)T字型工程師的責(zé)任，與學(xué)術(shù)界加強(qiáng)合作，應(yīng)借鑒德國(guó)企校(industry-university)合作的經(jīng)驗(yàn)，充分認(rèn)識(shí)對(duì)未來(lái)工程師培養(yǎng)的重要責(zé)任，為學(xué)生培訓(xùn)提供場(chǎng)地，與學(xué)術(shù)界一起營(yíng)造學(xué)生的經(jīng)濟(jì)和商務(wù)空間，在培訓(xùn)學(xué)生項(xiàng)目管理、鼓勵(lì)適度冒險(xiǎn)等方面發(fā)揮主要作用，歡迎教師到企業(yè)實(shí)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生具有真正的實(shí)踐經(jīng)歷，以及知曉校企之間存在的差異和障礙；教師應(yīng)參與企業(yè)實(shí)習(xí)，將工業(yè)需求和研究項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為課程內(nèi)容和教學(xué)方式，將實(shí)際鮮活的案例研究帶入課堂，為學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，并為設(shè)計(jì)項(xiàng)目配備企業(yè)導(dǎo)師。

(二)T字型二元結(jié)構(gòu)與分析框架

2017年，ASEE發(fā)布《工程本科教育的轉(zhuǎn)型報(bào)告之二：關(guān)于未來(lái)工程師的見(jiàn)解》，國(guó)內(nèi)有文獻(xiàn)介紹了該報(bào)告列出的21 世紀(jì)美國(guó)工程本科教育改革三大目標(biāo)，即“面向產(chǎn)業(yè)、面向全球、面向未來(lái)”。

在報(bào)告之一的基礎(chǔ)上，課題組向165位學(xué)生發(fā)放了調(diào)查表，就36種KSAs在其未來(lái)工程領(lǐng)域成功的重要性、在其所在學(xué)校的重要性、以及所在學(xué)校的教育質(zhì)量情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，81%的學(xué)生做了回復(fù)，結(jié)果如表1所示。

表1 學(xué)生們對(duì)于KSAs的評(píng)價(jià)

學(xué)生們對(duì)于KSAs重要性的評(píng)價(jià)，除了一項(xiàng)(硬科學(xué)和工程科學(xué)基礎(chǔ))之外都高于所在高校。學(xué)生評(píng)價(jià)非常重要在90%以上的有23項(xiàng)，其中良好的交流能力達(dá)到100%，得到99%的學(xué)生認(rèn)可的KSAs還有6項(xiàng)。

相反，學(xué)生們認(rèn)為不重要的KSAs的百分比只有安全知識(shí)一項(xiàng)達(dá)到了兩位數(shù)(12%)，接下來(lái)是兩個(gè)6%。其中關(guān)于情商，學(xué)生認(rèn)為所在高校也將其重要性放在較低程度。在前一階段調(diào)查中，工業(yè)界的代表認(rèn)為父母對(duì)于子女的情商具有最為重要的影響，在本次調(diào)查中，學(xué)生們認(rèn)為情商難以在課堂上教授，但可以在團(tuán)隊(duì)合作、課外活動(dòng)、校企合作和其它社會(huì)事務(wù)中予以鼓勵(lì)，還可以集成到道德因素之中。

關(guān)于KSAs的教育質(zhì)量，學(xué)生們普遍評(píng)價(jià)不高。評(píng)價(jià)為非常好和好的，只有團(tuán)隊(duì)工作/跨學(xué)科工作過(guò)半(58%)，接下來(lái)是辨識(shí)、形成和解決工程問(wèn)題的能力(48%)，領(lǐng)導(dǎo)力(47%)，值得高校深刻反思。

在報(bào)告之一的基礎(chǔ)之上，ASEE基于本次調(diào)查結(jié)果，細(xì)化了“T字型專(zhuān)業(yè)”(T-shaped Professional)二元結(jié)構(gòu)模型，強(qiáng)調(diào)工程畢業(yè)生既要擁有深厚的領(lǐng)域知識(shí)(domain knowledge)，也應(yīng)具有廣博的專(zhuān)業(yè)技能(professional skills)。如圖3所示，縱向包括工程、技術(shù)、科學(xué)和人文等領(lǐng)域的知識(shí)，而橫向則代表專(zhuān)業(yè)技能，常常稱(chēng)之為軟技能，包括不同背景團(tuán)隊(duì)成員合作共事、項(xiàng)目管理、領(lǐng)導(dǎo)力、行政管理、以及情商等。保持上述知識(shí)與技能的平衡有助于開(kāi)闊未來(lái)工程師的眼界和勝任工作。

圖3 工程畢業(yè)生知識(shí)-技能二元結(jié)構(gòu)模型

(三)專(zhuān)業(yè)勝任力模型

2018年，ASEE發(fā)布了《工程本科教育的轉(zhuǎn)型報(bào)告之四：教師和專(zhuān)業(yè)社會(huì)的觀點(diǎn)》，該報(bào)告基于36位工程專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)的代表和高校教師的研討。報(bào)告指出，關(guān)于工程教育改革的努力并沒(méi)有在大范圍取得成效。為此，報(bào)告更加聚焦工程師所需要的勝任力、以及打造勝任力需要的課程體系。

報(bào)告提出，當(dāng)代工程師應(yīng)具有“能做”(can do)和“會(huì)做”(will do)的勝任力?！澳茏觥眲偃瘟Πこ處熗瓿晒ぷ魉璧闹R(shí)和技能，可以稱(chēng)之為工程勝任力(Engineering Competence)；“會(huì)做”勝任力是專(zhuān)業(yè)工程師應(yīng)具有的個(gè)性和態(tài)度的特性(traits)，可以稱(chēng)之為個(gè)人內(nèi)在勝任力(Intrapersonal Competence)。另外，工程師還應(yīng)具有第三種勝任力，即人際交往勝任力(Interpersonal Competence)，將T字型模型拓展為三維模型(見(jiàn)圖4)，使得模型與36種KSAs之間的關(guān)系和邏輯更加清晰。

圖4 工程師的勝任力細(xì)分結(jié)構(gòu)圖

同時(shí)，上述勝任力模型與2009年的課程集成模型也密切相關(guān)。一方面，三種勝任力主要對(duì)應(yīng)不同的課程內(nèi)容；另一方面，三種勝任力又是相互聯(lián)系和密切相關(guān)的，不能將其割裂開(kāi)來(lái)(見(jiàn)圖5)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新和批判性思維應(yīng)當(dāng)包含在所有、或幾乎所有的工程課程之中，從一年級(jí)到頂點(diǎn)課程(capstone)。

圖5 工程師的勝任力與課程體系示意圖

綜上，ASEE成立70多年來(lái)的研究與成果值得關(guān)注，但也要看到其局限性。例如，調(diào)查的樣本較小，樣本選取的隨機(jī)性和代表性不足。同時(shí)，較少涉及成功實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與凝練，缺乏充分的案例分析，也沒(méi)有針對(duì)美國(guó)工程技術(shù)人才短缺的問(wèn)題深入開(kāi)展研究和提出針對(duì)性的建議。工程教育是一種專(zhuān)業(yè)教育，也具有職業(yè)教育的類(lèi)別特征，不同國(guó)家、不同類(lèi)型高校的工程教育各有特色。

習(xí)近平總書(shū)記指出：“要探索形成中國(guó)特色、世界水平的工程師培養(yǎng)體系，努力建設(shè)一支愛(ài)黨報(bào)國(guó)、敬業(yè)奉獻(xiàn)、具有突出技術(shù)創(chuàng)新能力、善于解決復(fù)雜工程問(wèn)題的工程師隊(duì)伍。” 培養(yǎng)卓越工程人才，需要卓越工程教育。工程的本質(zhì)屬性、工程系統(tǒng)環(huán)境的復(fù)雜變化及其相互作用，促使工程教育成為一個(gè)高度集成的復(fù)雜系統(tǒng)，也不斷面臨新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。創(chuàng)新是解決發(fā)展不平衡不充分矛盾的一個(gè)重要優(yōu)化過(guò)程，針對(duì)當(dāng)前工程教育本科畢業(yè)生的多種走向，就業(yè)、創(chuàng)業(yè)、深造等不同目標(biāo)，大學(xué)生和用人單位的要求有所不同，應(yīng)基于當(dāng)代工科人才屬性的拓展，不斷創(chuàng)新工程教育的意識(shí)、觀念和思維方式，明確和聚焦討論對(duì)象，辨識(shí)復(fù)雜性和多樣性發(fā)展趨勢(shì)，把創(chuàng)新融入教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)全過(guò)程，加強(qiáng)分類(lèi)指導(dǎo)、因校制宜和因材施教，實(shí)施多樣性的培養(yǎng)模式，采用多元化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。堅(jiān)定自信自強(qiáng)，堅(jiān)持黨的教育方針，辦好中國(guó)特色的工程教育，深化工程教育改革，積極探索實(shí)行高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型工科人才的有效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，解決工程技術(shù)人才培養(yǎng)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)的突出問(wèn)題，培養(yǎng)出更多的卓越工程師，辦好中國(guó)特色的高等工程教育。