美國卓越工程師培養(yǎng)模式研究：2017—2023年工程教育“戈登獎”獲獎項目分析

符杰　鐘周　喬偉峰

摘? ?要：工程教育“戈登獎”是美國工程教育改革與創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)，其前沿特征對改進(jìn)我國工程教育模式，培養(yǎng)新時代卓越工程師具有參考價值。文章分析2017—2023年“戈登獎”獲獎項目案例。進(jìn)一步總結(jié)對于優(yōu)化中國卓越工程師培養(yǎng)模式的啟示：注重培養(yǎng)工程師軟技能，提升領(lǐng)導(dǎo)力、溝通協(xié)作能力、可持續(xù)勝任力；重構(gòu)跨學(xué)科模塊化知識體系，推行項目制培養(yǎng)模式，實現(xiàn)知識技能“學(xué)有所用、用有所學(xué)”；以真實項目為抓手推動多元合作、多方協(xié)同育人，切實提升實踐教學(xué)效果等。這些啟示可為優(yōu)化中國卓越工程師培養(yǎng)模式提供參考。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；工程教育；“戈登獎”；美國

中圖分類號：G649? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2023.12.01

一、引言

黨的二十大報告指出：“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。加快建設(shè)國家戰(zhàn)略人才力量，努力培養(yǎng)造就更多大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才?！盵1]我國18家國家卓越工程師學(xué)院建設(shè)單位在2022年9月聯(lián)合發(fā)布《卓越工程師培養(yǎng)北京宣言》，指出加快培養(yǎng)卓越工程師的共同使命——“工程實踐的快速發(fā)展呼喚我國工程教育理念、體制和路徑的全方位變革，需要心懷‘國之大者，著力解決關(guān)鍵領(lǐng)域高層次人才供給不足、工程教育與工程能力培養(yǎng)脫節(jié)等突出問題，持續(xù)深化產(chǎn)教融合，大力創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。探索形成中國特色、世界水平的工程師培養(yǎng)體系，努力建設(shè)一支愛黨報國、敬業(yè)奉獻(xiàn)、具有突出技術(shù)創(chuàng)新能力、善于解決復(fù)雜工程問題的工程師隊伍?！盵2]新時代卓越工程師教育培養(yǎng)對我國全面建成社會主義現(xiàn)代化國家、實現(xiàn)第二個百年奮斗目標(biāo)具有重要意義。[3]

美國“工程技術(shù)教育創(chuàng)新貝爾納·M.戈登獎”（Bernard M. Gordon Prize for Innovation in Engineering and Technology Education，以下簡稱“戈登獎”）是國家級獎項，代表了美國工程教育發(fā)展的最高水平，亦是美國工程教育改革與創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)?！案甑仟劇庇?001年由美國企業(yè)家、發(fā)明家、工程師貝爾納·戈登向美國工程院捐贈設(shè)立，旨在表彰“有效培養(yǎng)工程領(lǐng)導(dǎo)力的創(chuàng)新教育模式和實驗”[4]，是激勵和支持提升學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)力、激發(fā)學(xué)生立志成長為工程領(lǐng)軍人才，從而增強(qiáng)美國的工程領(lǐng)導(dǎo)力和經(jīng)濟(jì)競爭力的工程教育創(chuàng)新項目，重點(diǎn)是創(chuàng)新的課程設(shè)計、教學(xué)方法以及教育技術(shù)支持的學(xué)習(xí)模式。[5]“戈登獎”共有五項評選標(biāo)準(zhǔn)，包括培養(yǎng)未來工程領(lǐng)導(dǎo)者的教育范式（educational paradigm）、范式的執(zhí)行（paradigm execution）、創(chuàng)新的可轉(zhuǎn)移性和向其他機(jī)構(gòu)的推廣情況（transferability and diffusion）、培養(yǎng)工程界領(lǐng)袖的成效（success in producing engineering leaders）、獎金使用計劃（use of the prize）。[6]本文以2017—2023年七項“戈登獎”獲獎項目為案例，分析其工程教育模式特征，并以此為基礎(chǔ)探討對改進(jìn)我國卓越工程師培養(yǎng)模式的啟示。

二、案例分析

近七年“戈登獎”獲獎項目勾勒出美國工程教育的發(fā)展前沿，反映了社會對工程人才的最新需求。如表1所示，這些項目的共性特征是匯集多學(xué)科師資的跨?；蚩缭合诞a(chǎn)學(xué)研一體化人才培養(yǎng)，并實施項目制學(xué)習(xí)。同時，“戈登獎”與我國教學(xué)成果獎有一定的相似之處，可以借鑒相關(guān)分析思路。例如，有學(xué)者曾通過分析三屆國家教學(xué)成果獎部屬院校理工專業(yè)獲獎項目，總結(jié)理工科人才培養(yǎng)模式改革的趨勢和特點(diǎn)。[7]作為對比，本研究嘗試采用我國教學(xué)成果獎申請中的四個關(guān)鍵問題作為“戈登獎”獲獎項目案例分析框架。一是是何，即項目有何目標(biāo)，解決了什么教育教學(xué)問題？二是如何，即如何通過機(jī)構(gòu)、師資、模式、項目、合作等方面創(chuàng)新解決特定教育教學(xué)問題？三是為何，即為什么解決方法具有創(chuàng)新性？四是又何，即項目有什么成效，是否具有可持續(xù)性和推廣性？

（一）西北大學(xué)工程學(xué)院：兼具邏輯性與創(chuàng)造性的全腦工程培養(yǎng)模式

全腦工程（whole-brain engineering）培養(yǎng)模式最早由美國西北大學(xué)工程學(xué)院時任院長胡里奧·M.奧蒂諾（Julio M. Ottino）于2005年提出。[8][9]全腦工程培養(yǎng)模式注重將左腦思維（分析、邏輯、綜合、數(shù)學(xué)）與右腦思維（直覺、隱喻思維、創(chuàng)造性問題解決）相結(jié)合。

在模式創(chuàng)新方面，西北大學(xué)工程學(xué)院實施的全腦工程教育包括六大領(lǐng)域：分析、設(shè)計、創(chuàng)業(yè)、領(lǐng)導(dǎo)力、合作、藝術(shù)。其一，在分析方面，包括數(shù)學(xué)、邏輯、科學(xué)推理和理性思維在內(nèi)的分析能力，是工程領(lǐng)導(dǎo)者系統(tǒng)性思維方式的縮影。西北大學(xué)提供本科生研究機(jī)會和工程分析等創(chuàng)新課程，以提高學(xué)生的數(shù)學(xué)、邏輯思維和分析能力。其二，在設(shè)計方面，西北大學(xué)成立了西格爾設(shè)計研究院（Segal Design Institute），為本科生、研究生和在職專業(yè)人士提供沉浸式、跨學(xué)科課程，教授設(shè)計思維中的協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)力。其三，在創(chuàng)業(yè)方面，西北大學(xué)工程學(xué)院建立了法利創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新中心（Farley Center of Entrepreneurship and Innovation），該中心通過整合不同的學(xué)科，將一些學(xué)校的教師聚集在一起開發(fā)課程，讓學(xué)生體驗“創(chuàng)新”“商業(yè)生命周期”“從構(gòu)思到原型設(shè)計”和“商業(yè)計劃發(fā)展”。其四，在領(lǐng)導(dǎo)力方面，西北大學(xué)設(shè)有領(lǐng)導(dǎo)力中心和個人發(fā)展辦公室，并開設(shè)領(lǐng)導(dǎo)力相關(guān)課程。其五，在合作方面，西北大學(xué)工程學(xué)院與跨學(xué)科伙伴合作，從多個角度解決復(fù)雜問題。工程學(xué)院積極尋求與西北大學(xué)其他院系的合作，使師生探索不同的思維模式，打破陳規(guī)和學(xué)術(shù)孤島，并集思廣益，提出新想法。其六，在藝術(shù)方面，西北大學(xué)與芝加哥技術(shù)研究所、布洛克藝術(shù)博物館（Block Museum of Art）都有密切的合作。[15]

在合作創(chuàng)新方面，西北大學(xué)工程學(xué)院與院外機(jī)構(gòu)開展藝術(shù)、人文、法律、醫(yī)藥等方面的交流合作。例如，西北大學(xué)工程學(xué)院與美國頂尖醫(yī)學(xué)院范伯格醫(yī)學(xué)院（Feinberg School of Medicine）和雪莉·瑞安能力實驗室（Shirley Ryan AbilityLab）有著密切的聯(lián)系；與普利茲克法學(xué)院（Pritzker School of Law）合作，共同舉辦活動，提供合作課程，并鼓勵跨學(xué)科研究。

在項目成效和推廣方面，西北大學(xué)工程學(xué)院在《美國新聞與世界報道》工程學(xué)院排名中位列第十九，本科生項目排名中位列第十三[16]。全腦工程作為西北大學(xué)工程學(xué)院十多年來的原則性指導(dǎo)戰(zhàn)略，改變了西北大學(xué)的面貌，加強(qiáng)了工程學(xué)院與西北大學(xué)其他部門和外部合作伙伴的聯(lián)系。

（二）斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心：創(chuàng)業(yè)項目驅(qū)動的生物設(shè)計培養(yǎng)模式

斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心為斯坦福大學(xué)的學(xué)生、研究人員和教師創(chuàng)造培訓(xùn)和支持的生態(tài)系統(tǒng)，提供科研所需的知識、技能、指導(dǎo)和網(wǎng)絡(luò)，為世界各地患者提供有意義和有價值的創(chuàng)新。

在項目創(chuàng)新方面，斯坦福設(shè)計中心設(shè)置了有特色的多元化非學(xué)位培養(yǎng)項目。生物設(shè)計中心提供的項目主要有以下三種：一是斯坦福課程項目，面向在校生的健康技術(shù)創(chuàng)新課程，為期10～20周；二是研究員項目，面向“端到端”生物設(shè)計創(chuàng)新過程的高強(qiáng)度項目，為期8個月到2年不等；三是高管培訓(xùn)項目（戰(zhàn)略規(guī)劃、研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)、市場營銷、業(yè)務(wù)發(fā)展等方面），面向擁有10年以上管理經(jīng)驗的高管，周期一般為幾天。[17]

在模式創(chuàng)新方面，斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心打造了“識別—發(fā)明—應(yīng)用”的“3I模式”（見圖1）。“3I模式”既是商業(yè)開發(fā)模式，也是基于項目的人才培養(yǎng)模式。在合作創(chuàng)新方面，生物設(shè)計中心在學(xué)術(shù)界和健康技術(shù)產(chǎn)業(yè)之間進(jìn)行廣泛合作。斯坦福Bio-X為生物設(shè)計中心的跨學(xué)科項目提供了理想的環(huán)境，特別是在醫(yī)學(xué)、工程學(xué)和商學(xué)之間構(gòu)建了基于真實項目的密切合作伙伴關(guān)系。

在項目成效和推廣方面，截至2016年，斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心孵化了41家公司，這些公司幫助了50多萬名患者，籌集了超過2.8億美元的資金。2019年，在斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心學(xué)習(xí)的學(xué)員成立的公司總數(shù)攀升至50家，幫助的病人總數(shù)超過270萬人。截至2021年，斯坦福大學(xué)生物設(shè)計中心研究員和生物設(shè)計創(chuàng)新課程的學(xué)生通過研究項目創(chuàng)辦了51家健康技術(shù)公司，造福了全球340多萬名患者。[19]

（三）佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系：融入學(xué)習(xí)科學(xué)原理的跨校聯(lián)合培養(yǎng)模式

佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系致力于通過培養(yǎng)全世界生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的下一代領(lǐng)導(dǎo)者來改善健康和福祉，其使命主要有兩個方面：教育和培養(yǎng)學(xué)生并使其達(dá)到生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的前沿領(lǐng)導(dǎo)地位；通過組建世界一流的教師隊伍，塑造關(guān)鍵生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究前沿，對醫(yī)療保健產(chǎn)生重大影響。

在合作創(chuàng)新方面，佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系具有獨(dú)特的世界級跨校學(xué)習(xí)與科研資源。生物醫(yī)學(xué)工程系有本科、碩士、博士學(xué)位項目。本科學(xué)位項目是生物醫(yī)藥工程。[20]碩士學(xué)位項目包括生物醫(yī)藥工程、生物醫(yī)藥創(chuàng)新與發(fā)展、機(jī)器人科學(xué)。[21]博士學(xué)位項目包括佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)藥工程聯(lián)合項目、佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)—北京大學(xué)生物醫(yī)藥工程聯(lián)合項目。交叉學(xué)科項目包括五個方向：生物工程、生物信息、計算科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人。[22]本科和碩士課程由佐治亞理工學(xué)院管理。學(xué)生通過佐治亞理工學(xué)院申請入學(xué)資格，在佐治亞理工學(xué)院上課，并由佐治亞理工學(xué)院授予學(xué)位。佐治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士項目的學(xué)生通過佐治亞理工學(xué)院申請入學(xué)，在佐治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)上課，并獲得兩所大學(xué)的學(xué)位。佐治亞理工學(xué)院、埃默里大學(xué)和北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士項目的學(xué)生通過佐治亞理工學(xué)院或北京大學(xué)申請入學(xué)，他們在這三所大學(xué)上課并獲得學(xué)位。此外，庫爾特生物醫(yī)學(xué)工程系所有學(xué)生都有機(jī)會在三所學(xué)校中的任何一所學(xué)校進(jìn)行研究。[23]

在模式創(chuàng)新方面，佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系注重在教學(xué)模式上融入學(xué)習(xí)科學(xué)原理，全面采用基于問題的教學(xué)方式。生物醫(yī)學(xué)工程教育者面臨的一個挑戰(zhàn)是如何平衡廣泛的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)與生物工程師所需的分析性、深入的問題解決能力的培養(yǎng)，因為適應(yīng)、創(chuàng)新、獲取和整合相關(guān)信息等能力無法在講座中學(xué)習(xí)。生物醫(yī)學(xué)工程系在人才培養(yǎng)方面最突出的特色是生物醫(yī)學(xué)工程借鑒了許多傳統(tǒng)學(xué)科（包括生物技術(shù)和臨床醫(yī)學(xué)）的教學(xué)方式，同時結(jié)合豐富的教學(xué)實證研究結(jié)論[24]，在教學(xué)過程中有意識地融合了多種學(xué)習(xí)科學(xué)原則，提高教學(xué)效果。生物醫(yī)學(xué)工程系采用的典型教學(xué)方式包括認(rèn)知學(xué)徒制（cognitive apprenticeship）[25]，基于問題的學(xué)習(xí)（problem based learning），解決問題工作室方法（problem-solving studio）[26]等。目前，基于問題的學(xué)習(xí)是生物醫(yī)學(xué)工程系生物醫(yī)學(xué)研究生課程的關(guān)鍵組成部分，而且正將這種方法引入本科課程。[27]

在項目成效和推廣方面，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的本科生項目與研究生項目在2021年《美國新聞與世界報道》大學(xué)排行榜中均排名全美第二，被認(rèn)為是美國最好的生物醫(yī)藥工程專業(yè)之一。目前佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系是全美最大的生物醫(yī)學(xué)工程（BME）院系，有1469名學(xué)生和68名教員。截至2021年8月，生物醫(yī)學(xué)工程系開設(shè)的生物醫(yī)藥工程頂石項目（BME Capstone）已孵化12家初創(chuàng)企業(yè)，獲得17個獎項，注冊60件專利。[28]

（四）斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院：無邊界跨學(xué)科多元設(shè)計思維培養(yǎng)模式

斯坦福大學(xué)哈素·普拉特納設(shè)計學(xué)院（Hasso Plattner Institute of Design）創(chuàng)立于2004年，是一所全球知名的設(shè)計學(xué)院，其主要創(chuàng)始人為斯坦福大學(xué)機(jī)械工程教授、美國工程院院士大衛(wèi)·M.凱利（David M. Kelley）。設(shè)計學(xué)院的使命是將設(shè)計用于工作，將商業(yè)、法律、醫(yī)學(xué)、社會科學(xué)和人文科學(xué)融入更傳統(tǒng)的工程和產(chǎn)品設(shè)計教育。在教育創(chuàng)新上，該學(xué)院以整個設(shè)計領(lǐng)域的方法為基礎(chǔ)，創(chuàng)造學(xué)習(xí)經(jīng)驗，幫助人們釋放創(chuàng)造潛力，并將其應(yīng)用于世界。

在模式創(chuàng)新方面，斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院最為人稱道的是在培養(yǎng)過程中運(yùn)用其獨(dú)有的設(shè)計思維模型，全面采取基于真實世界的項目培養(yǎng)。設(shè)計學(xué)院認(rèn)為學(xué)生希望對世界產(chǎn)生真正的影響，因此課程注重解決現(xiàn)在正在發(fā)生的問題，而不是課本上的問題。設(shè)計學(xué)院通過與非營利組織、企業(yè)和政府組織合作，開發(fā)解決面向現(xiàn)實世界挑戰(zhàn)的項目。設(shè)計思維包括五個部分：同理心、需求定義、構(gòu)想、原型設(shè)計、測試。以同理心和需求定義為例，同理心即以用戶為中心的設(shè)計，通過多元的方式了解用戶，協(xié)助設(shè)計者能從用戶的角度出發(fā)，找尋使用者真正的問題和需求，需求定義是利用同理心步驟中搜集到的眾多信息更進(jìn)一步找出使用者真正的需求，并以短句來定義這一需求。

在項目創(chuàng)新方面，斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院開設(shè)了多層次、形式多樣的培養(yǎng)項目，具體包括：K-12實驗室項目、駐地研究員項目、大學(xué)創(chuàng)新項目、社會系統(tǒng)設(shè)計項目、教與學(xué)項目、高管教育項目等。值得注意的是，設(shè)計學(xué)院并不提供傳統(tǒng)的學(xué)位項目。

在師資創(chuàng)新方面，斯坦福設(shè)計學(xué)院積極開展跨學(xué)科跨院系合作。為激發(fā)創(chuàng)造性思維，設(shè)計學(xué)院將來自各個學(xué)科、觀點(diǎn)和背景的師生和從業(yè)人員聚集在一起。師資隊伍與學(xué)生來源具有跨學(xué)科、院系、學(xué)校的特征。設(shè)計學(xué)院不單獨(dú)招生、也不授予學(xué)位，學(xué)生來自斯坦福大學(xué)的各個學(xué)院，以及校外從業(yè)人員。設(shè)計學(xué)院開設(shè)20多門設(shè)計與創(chuàng)造力、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、教育、社會、商業(yè)與團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)力等方面的課程，促進(jìn)設(shè)計與工程科技、人文藝術(shù)、商業(yè)創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合。設(shè)計學(xué)院的師資主要依托斯坦福大學(xué)工程學(xué)院，還包括醫(yī)學(xué)院、法學(xué)院、教育學(xué)院、人文學(xué)院、理學(xué)院等跨學(xué)科、跨行業(yè)的教師，另有數(shù)十位來自硅谷產(chǎn)業(yè)界的精英作為兼職教師。[29]

（五）麻省理工學(xué)院生物工程系：工程范式與生物學(xué)科有機(jī)融合模式

麻省理工學(xué)院（MIT）生物工程系成立于1998年，隸屬于工程學(xué)院，其目標(biāo)一方面是培養(yǎng)下一代科學(xué)家和工程師，通過對生物機(jī)制的定量、綜合、以設(shè)計為導(dǎo)向的分析來推動生物科學(xué)和生物技術(shù)，另一方面是培養(yǎng)重視同事關(guān)系和社會貢獻(xiàn)的領(lǐng)導(dǎo)者，改善人類生活。[30]

在師資創(chuàng)新方面，MIT生物工程系擁有特色鮮明的跨學(xué)科師資隊伍。超過1/3的教師擁有一個或多個美國主要學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的兼職。教師擁有跨學(xué)科背景，尤其在生物材料、生物物理學(xué)、細(xì)胞和組織工程、能源領(lǐng)域、環(huán)境、微生物系統(tǒng)等領(lǐng)域引領(lǐng)前沿。

在項目創(chuàng)新方面，MIT生物工程系開設(shè)多層次的培養(yǎng)項目。培養(yǎng)層次包括本科生與研究生（主要為博士研究生），可以授予理學(xué)學(xué)士、理學(xué)碩士（較少）和哲學(xué)博士（Ph. D）學(xué)位。本科階段提供學(xué)士學(xué)位項目和輔修項目。學(xué)士學(xué)位項目為生物工程理學(xué)項目，課程目標(biāo)是為學(xué)生成為一名生物工程師提供必要的知識基礎(chǔ)、技能和訓(xùn)練。[31]輔修項目的課程目標(biāo)是教會學(xué)生應(yīng)用基本工程原理解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的挑戰(zhàn)性問題，包括數(shù)學(xué)等不同學(xué)科的工程選修課，反映了現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程的跨部門性質(zhì)。[32]博士項目的目的是培養(yǎng)下一代生物學(xué)和工程學(xué)相融合的研究人員，將測量、建模和操作方法有力結(jié)合。[33]

在模式創(chuàng)新方面，MIT生物工程系在2005年推出了5M培養(yǎng)模式，即將測量、挖掘、模式和操作應(yīng)用于生物學(xué)本科教育。這種范式源于生物科學(xué)中的分子生物學(xué)和基因組生物學(xué)兩場革命，這兩場革命使得人們有可能識別和控制生命系統(tǒng)的機(jī)械成分，通過定量測量、綜合建模和系統(tǒng)操作來分析分子和細(xì)胞成分、特性和機(jī)制（見圖2）。[34]

在項目成效和推廣方面，MIT生物工程專業(yè)在科教融合、產(chǎn)教融合模式下發(fā)展成為世界頂尖的生物工程學(xué)科，在2021年《美國新聞與世界報道》中排名全美第三。同時，近十多年來，MIT校園周邊已經(jīng)發(fā)展成為全球著名的生物科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)區(qū)[36]，彰顯了該校在該領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用一體化的人才培養(yǎng)良性循環(huán)。

（六）大挑戰(zhàn)學(xué)者項目：面向未來關(guān)鍵核心領(lǐng)域的項目制培養(yǎng)模式

大挑戰(zhàn)學(xué)者項目（Grand Challenge Scholar Program）受啟發(fā)于美國工程院2008年提出的14項工程大挑戰(zhàn)，以及對新的工程教育模式越來越多的呼吁，最早于2009年由杜克大學(xué)工程學(xué)院、歐林工學(xué)院和南加州大學(xué)工程學(xué)院提出。與以往授予單一工程教育項目不同，大挑戰(zhàn)學(xué)者項目并非一個具體培養(yǎng)項目，而是一種新型培養(yǎng)范式。該項目共有四位來自不同機(jī)構(gòu)的獲獎?wù)撸浍@獎理由是開創(chuàng)了一項創(chuàng)新性教育項目，幫助學(xué)生成長為致力于應(yīng)對美國工程院提出的“工程大挑戰(zhàn)”的未來工程領(lǐng)軍人才。大挑戰(zhàn)學(xué)者項目更像是一場運(yùn)動，而不是一個項目，目標(biāo)是教育新一代工程師，使其成為世界的變革者，具備解決21世紀(jì)面臨的最緊迫問題的能力。

在培養(yǎng)模式創(chuàng)新方面，大挑戰(zhàn)學(xué)者項目只針對本科生，是一個結(jié)合課程、聯(lián)合課程和課外課程的項目。該項目是一個基于產(chǎn)出的項目，為學(xué)生提供經(jīng)驗，給予各機(jī)構(gòu)廣泛的靈活性。項目的核心在于聚焦培養(yǎng)五種能力：研究和創(chuàng)造、多學(xué)科、商業(yè)能力和企業(yè)家精神、多元文化、社會意識（見表2），旨在幫助學(xué)生應(yīng)對21世紀(jì)社會的巨大挑戰(zhàn)。

在推廣方面，大挑戰(zhàn)學(xué)者項目于2009年2月得到美國工程院的認(rèn)可并開始在全美推廣，現(xiàn)在已經(jīng)在全球90多所工程學(xué)院實施。在2015年提交給美國時任總統(tǒng)奧巴馬的承諾書中，包括耶魯大學(xué)工程學(xué)院在內(nèi)的122所工程學(xué)院宣布計劃加入這一倡議。[37]美國工程院希望大挑戰(zhàn)學(xué)者項目能夠在全世界優(yōu)秀的工程教育項目中推廣，培養(yǎng)更多卓越工程師，使其為解決世界面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題做好準(zhǔn)備，并希望該項目的創(chuàng)新教育方法能成為工程專業(yè)的主流教育模式。[38]

（七）南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院：跨學(xué)科系統(tǒng)工程培養(yǎng)模式

南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院獲獎項目跨學(xué)科系統(tǒng)工程教育（Transdisciplinary Systems Engineering Education，TRASEE）是一種跨學(xué)科工程教育范例，該項目取代了孤立的課程，提供了覆蓋協(xié)同學(xué)科的課程，以適當(dāng)?shù)募?xì)節(jié)幫助學(xué)生從相關(guān)的角度和層面來構(gòu)建系統(tǒng)問題。這些特質(zhì)幫助工程師發(fā)展跨學(xué)科技能?？鐚W(xué)科技能來自于深入了解系統(tǒng)工程與數(shù)字工程、認(rèn)知心理學(xué)、人工智能、娛樂藝術(shù)等學(xué)科之間的協(xié)同效應(yīng)。[39]

在培養(yǎng)模式創(chuàng)新方面。跨學(xué)科系統(tǒng)工程教育基于阿扎德·馬德尼教授撰寫的《跨學(xué)科系統(tǒng)工程：在超連接世界中利用融合》，旨在滿足21世紀(jì)系統(tǒng)工程勞動力的需求，并考慮21世紀(jì)學(xué)習(xí)者的偏好?？鐚W(xué)科系統(tǒng)工程教育基于以下五個跨學(xué)科支柱。一是21世紀(jì)思維方式。該支柱側(cè)重于培養(yǎng)適應(yīng)性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)并能夠應(yīng)對現(xiàn)代世界復(fù)雜性的思維方式，強(qiáng)調(diào)批判性思維、問題解決能力、創(chuàng)造力、合作能力、敏捷性等技能。二是利用部分初始信息進(jìn)行系統(tǒng)建模。該支柱認(rèn)識到在許多實際情況下，系統(tǒng)工程項目可能會從不完整或不確定的信息開始，因此利用初始信息進(jìn)行系統(tǒng)建模教導(dǎo)學(xué)生使用已有信息開發(fā)和分析系統(tǒng)模型，使他們能夠做出明智的決策并適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。三是故事敘述作為教學(xué)策略。該支柱認(rèn)識到故事敘述作為交流和學(xué)習(xí)手段的力量，將故事敘述技巧融入教育過程，通過整合敘事和實際例子，學(xué)生可以更好地理解復(fù)雜概念，將學(xué)習(xí)置于背景中，并有效應(yīng)用知識。四是借助數(shù)字孿生進(jìn)行實踐學(xué)習(xí)。該支柱強(qiáng)調(diào)通過使用數(shù)字孿生進(jìn)行實踐和實際學(xué)習(xí)，數(shù)字孿生是物理系統(tǒng)的虛擬表示，使學(xué)生能夠在受控環(huán)境中模擬以及與復(fù)雜的工程系統(tǒng)進(jìn)行互動，通過參與數(shù)字孿生，學(xué)生可以獲得實踐經(jīng)驗并測試他們的想法和設(shè)計。五是動態(tài)和可行的評估。該支柱強(qiáng)調(diào)持續(xù)、動態(tài)和可行的評估，傳統(tǒng)的評估方法可能無法全面捕捉到學(xué)生能力的總體范圍，而持續(xù)評估和反饋可使學(xué)生跟蹤自己的進(jìn)展，確定改進(jìn)的領(lǐng)域，在需要的時候采取糾正措施。[40]

在師資隊伍方面，跨學(xué)科系統(tǒng)工程教育項目課程中，6位活躍講師都擔(dān)任過高級管理職位，有4位公司副總裁。南加州大學(xué)擁有國際系統(tǒng)工程委員會（INCOSE）的6位會士、1位先鋒獎獲得者，數(shù)量超過其他任何機(jī)構(gòu)。

在項目成效和推廣方面，實施TRASEE的南加州大學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)工程（Systems Architecting and Engine，SAE）研究生教育和研究領(lǐng)域具有較強(qiáng)影響力，在政府部門和企業(yè)界擁有諸多杰出校友。[41]南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院在《美國新聞與世界報道》工學(xué)院排名中位列第十五。此外，TRASEE已成為一個注冊商標(biāo)。

三、啟示

（一）注重培養(yǎng)工程師軟技能，提升領(lǐng)導(dǎo)力、溝通協(xié)作能力、可持續(xù)勝任力

卓越工程師與普通工程科技人才的重要區(qū)別之一就是具備超強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)力和多維度的軟技能。除具備高水平的專業(yè)技能以解決復(fù)雜問題外，卓越工程師還具備戰(zhàn)略眼光、更高的格局、同理心和情懷，懂得管理團(tuán)隊、鼓舞人心?！案甑仟劇痹O(shè)立的初衷就是嘉獎培養(yǎng)未來工程領(lǐng)導(dǎo)者的創(chuàng)新教育模式，因此尤其關(guān)注工程教育教學(xué)過程中領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng)和塑造。改進(jìn)我國工程教育模式，培養(yǎng)卓越工程師特別需要注重從早期培養(yǎng)學(xué)生的各項軟技能，將必要的軟技能培養(yǎng)融入課程體系，并賦予高優(yōu)先級，而不僅僅作為培養(yǎng)方案中的口號。具體而言，可以引入相關(guān)課程，如領(lǐng)導(dǎo)力課程、演講課程、寫作課程、可持續(xù)發(fā)展與工程倫理課程等。在這方面，世界一流大學(xué)早就有嘗試，且成效顯著，如在MIT，溝通課程是全校的必修課[42]，清華大學(xué)也于2018年開始推行寫作與溝通課程[43]。

（二）重構(gòu)跨學(xué)科模塊化知識體系，推行項目制培養(yǎng)模式，實現(xiàn)知識技能學(xué)有所用、用有所學(xué)

傳統(tǒng)工程教育的主要問題之一就是單科化、科學(xué)化嚴(yán)重，各個學(xué)科的知識割裂。尤其是過于科學(xué)化的、以紙筆測試為主要評價方式的教學(xué)模式，常常成為單純枯燥的智力挑戰(zhàn)，由于其與學(xué)生的就業(yè)發(fā)展、生活經(jīng)歷等脫節(jié)，難以讓學(xué)生產(chǎn)生深入學(xué)習(xí)的興趣。眾所周知，工程的本質(zhì)在于創(chuàng)造新事物，工程學(xué)科的核心屬性之一就是其實踐性，這是工程與科學(xué)的主要區(qū)別。因此，單一學(xué)科制的、科學(xué)化的傳統(tǒng)工程教育模式難以契合工程學(xué)科的特點(diǎn)，也不能充分培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系在教學(xué)模式上融入學(xué)習(xí)科學(xué)原理，全面采用基于問題與基于項目的教學(xué)方式值得借鑒。培養(yǎng)卓越工程師，需要大膽重構(gòu)工程教育的學(xué)科知識體系，以項目制培養(yǎng)為主要抓手，通過真實的工程實踐項目將必要的跨學(xué)科知識模塊化，真實的項目要用什么知識和技能，就學(xué)什么知識和技能，同時最終實現(xiàn)在學(xué)校學(xué)什么知識和技能，就能在以后真實的工程實踐中用什么知識和技能。即讓知識與技能學(xué)有所用、用有所學(xué)。

（三）以真實項目為抓手推動多元合作、多方協(xié)同育人，切實提升實踐教學(xué)效果

實踐教學(xué)質(zhì)量不高一直是工程教育飽受詬病的問題。其根本在于單純的學(xué)校教學(xué)難以將技術(shù)與真實的工程實踐緊密連接，而且學(xué)校在實踐教學(xué)的內(nèi)容、技術(shù)、方法等方面往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)界的發(fā)展階段。提高工程教育實踐教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的關(guān)鍵在于推動多元合作，讓產(chǎn)業(yè)界積極參與多方協(xié)同育人。

校企合作、多方協(xié)同育人在實際操作中常出現(xiàn)“校熱企冷”或“企熱校冷”的現(xiàn)象，合作質(zhì)量、培養(yǎng)效果不及預(yù)期。多方協(xié)同育人的關(guān)鍵就在于找到學(xué)校與企業(yè)的利益結(jié)合點(diǎn)，讓企業(yè)、學(xué)校、教師、學(xué)生等都有足夠的積極性參與多方協(xié)同育人。校企合作的最大利益結(jié)合點(diǎn)在于真實的項目，既包括科研項目，也包括工程實踐項目。例如，在真實項目中，學(xué)校主要貢獻(xiàn)人力資源和智力資源，企業(yè)貢獻(xiàn)資金、設(shè)施等。在推動真實項目的過程中，多方利益訴求可以得到滿足，同時通過真實項目的歷練，學(xué)生的實踐能力和綜合能力得到提升。

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Research on the Training Model of Outstanding Engineers in the United States：

An Analysis of the Gordon Prize Awarded Programs from 2017 to 2023

FU Jie1，2? ?ZHONG Zhou1? ?QIAO Weifeng1，2

（1. Institute of Education， Tsinghua University， Beijing 100084， China;

2. International Center for Engineering Education under the Auspices of UNESCO， Beijing 100084， China）

Abstract： The Gordon Prize for Innovation in Engineering and Technology Education is often regarded as a compass for engineering education reform and innovation in the United States. Its cutting-edge features provide valuable references for improving Chinas engineering education model and cultivating outstanding engineers in the new era. This research introduces an overview of the Gordon Prize and analyzes the awarded programs over the past seven years. Furthermore， it summarizes insights for optimizing the model of cultivating outstanding engineers in China， including emphasizing engineers soft skills， enhancing leadership， communication， collaboration abilities， and sustainable competence; reconstructing interdisciplinary modular knowledge systems; promoting project-based education to achieve the integration of learning and application of knowledge and skills; and utilizing real-world projects to promote diverse collaboration and multi-party coordinated education， thus， effectively improving the effectiveness of practical teaching， etc. These are useful references for optimizing the model of cultivating outstanding engineers in China.

Keywords： Outstanding engineers; Engineering education; Gordon Prize; the United States

編輯 朱婷婷? ?校對 呂伊雯

作者簡介：符杰，清華大學(xué)教育研究院、聯(lián)合國教科文組織國際工程教育中心博士后（北京 100084）；鐘周，清華大學(xué)教育研究院長聘副教授（北京 100084）；喬偉峰，清華大學(xué)教育研究院、聯(lián)合國教科文組織國際工程教育中心副研究員（北京 100084）

基金項目：教育部教育管理信息中心國外教育研究專項2023年度委托課題“發(fā)達(dá)國家工程能力建設(shè)與工程人才培養(yǎng)研究及其數(shù)據(jù)庫建設(shè)”（編號：EMIC-YJC-20230001）；教育部人文社科一般項目“‘雙一流建設(shè)高校全球人才管理戰(zhàn)略研究：一項聚焦外國學(xué)生學(xué)者的跨學(xué)科研究”（編號：19YJA880093）