如何將設(shè)計(jì)嵌入本科工程教育

摘? ?要：“設(shè)計(jì)”在工程學(xué)習(xí)和實(shí)踐中的作用越發(fā)凸顯，設(shè)計(jì)能力正逐漸成為工程創(chuàng)新的關(guān)鍵部分。文章聚焦美國(guó)哈維穆德學(xué)院和史蒂文斯理工學(xué)院兩個(gè)典型案例，從培養(yǎng)方案、課程體系、支撐條件三個(gè)維度總結(jié)其模塊化嵌入的實(shí)踐特色，系統(tǒng)梳理將設(shè)計(jì)嵌入本科工程教育的經(jīng)驗(yàn)做法。研究發(fā)現(xiàn)，哈維穆德學(xué)院、史蒂文斯理工學(xué)院以設(shè)計(jì)流為主線，以集成式課程群為輔線，通過(guò)工程設(shè)計(jì)課程和項(xiàng)目活動(dòng)的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了工科人才系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化知識(shí)的獲取。借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，文章從課程體系、教學(xué)模式、支撐機(jī)制三個(gè)方面出發(fā)，為我國(guó)卓越工程師培養(yǎng)提供政策建議。

關(guān)鍵詞：工程教育；工程設(shè)計(jì)；課程體系；教學(xué)體系

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?DOI： 10.3969/j.issn.1672-3937.2023.12.03

一、設(shè)計(jì)在本科工程教育體系中的重要性

第四次工業(yè)革命以來(lái)，以生物技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、量子信息技術(shù)和人工智能為代表的新興科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)迎來(lái)前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。2015年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于深化體制機(jī)制改革? 加快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的若干意見(jiàn)》《中國(guó)制造2025》，強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展制造業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，以提升我國(guó)制造業(yè)的創(chuàng)新能力。2018年10月，教育部、工信部和中國(guó)工程院聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見(jiàn)》，明確指出要以新工科建設(shè)為重點(diǎn)，繼續(xù)深化工程教育，加速培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才，以適應(yīng)和引導(dǎo)新一輪的技術(shù)革命和工業(yè)變革。一系列政策表明，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，而創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、推動(dòng)我國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)跨越、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家具有十分重要的作用。

設(shè)計(jì)是工程的核心[1]，工程設(shè)計(jì)作為決定工程產(chǎn)品體系和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代工程創(chuàng)新發(fā)展發(fā)揮著空前重要的作用[2][3]。在工程學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，“設(shè)計(jì)”元素變得越來(lái)越重要，設(shè)計(jì)能力正逐漸成為工程師創(chuàng)新能力的重要組成部分。[4][5]從知識(shí)的角度來(lái)看，設(shè)計(jì)是將知識(shí)從設(shè)計(jì)情境中剝離出來(lái)，然后進(jìn)行再創(chuàng)造的過(guò)程。[6]從學(xué)習(xí)者角度來(lái)看，設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)接受設(shè)計(jì)任務(wù)、確定問(wèn)題、尋找解決方案、實(shí)施方案驗(yàn)證等多個(gè)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)解決方案，學(xué)習(xí)者要全身心投入到全階段學(xué)習(xí)過(guò)程中，并在解決問(wèn)題的循環(huán)中進(jìn)行自我知識(shí)構(gòu)建。[7]當(dāng)前，我國(guó)高等工程教育的教學(xué)模式、教學(xué)理念與“以學(xué)生為中心”之間仍有明顯矛盾，且對(duì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)依然存在理科屬性濃厚、工程倫理教育缺失、隊(duì)伍建設(shè)薄弱、產(chǎn)教融合不深入等問(wèn)題[8][9]。設(shè)計(jì)是工程的本質(zhì)，設(shè)計(jì)范式的工程教育改革或可成為深化“以學(xué)生為中心”的高等教育改革的有效實(shí)踐。

如何將設(shè)計(jì)有機(jī)融入工程教育，亟需開(kāi)展理論研究和實(shí)踐探索。美國(guó)哈維穆德學(xué)院和史蒂文斯理工學(xué)院是國(guó)際上本科工程教育改革的先行者，本研究以兩所學(xué)校為研究對(duì)象，重點(diǎn)聚焦如何將設(shè)計(jì)嵌入本科工程教育，嘗試從中汲取對(duì)于我國(guó)設(shè)計(jì)范式的工程教育改革的啟示。

二、實(shí)踐案例：在本科工程教育中嵌入設(shè)計(jì)

（一）哈維穆德學(xué)院

哈維穆德學(xué)院（Harvey Mudd College，HMC）創(chuàng)建于1955年，“將實(shí)踐融入工程和科學(xué)教學(xué)”是其辦學(xué)的重要理念。作為一所的精英大學(xué)，哈維穆德學(xué)院十分重視本科生教育，尤其重視本科工程教育的改革與創(chuàng)新。1962年，哈維穆德學(xué)院的本科工程設(shè)計(jì)課程獲得美國(guó)工程教育協(xié)會(huì)工程認(rèn)證委員會(huì)（ABET）的認(rèn)證，本科工程系在2023年的《美國(guó)新聞與世界報(bào)道》（U.S.News & World Report）最佳工程培養(yǎng)項(xiàng)目評(píng)比中排名第二。哈維穆德學(xué)院工程畢業(yè)生的就業(yè)率極高，科學(xué)和工程博士畢業(yè)生占比在全美排名居首。

1.培養(yǎng)目標(biāo)

20世紀(jì)60年代開(kāi)始，哈維穆德學(xué)院大力創(chuàng)新工程課程，推行工程設(shè)計(jì)教育理念，對(duì)本科工程教育做出科學(xué)的設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)卓越工程師。首先，科學(xué)設(shè)計(jì)課程體系，保證學(xué)校在科學(xué)技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)；其次，支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，幫助其更好地理解工程項(xiàng)目；最后，設(shè)置系列項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，提升學(xué)校的國(guó)際影響力。

2.課程實(shí)施

哈維穆德學(xué)院堅(jiān)持“系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、專業(yè)實(shí)踐”（Systems，Design，Experiential Learning Opportunities，Professional Practice， S-D-ELOs-PP）理念，強(qiáng)調(diào)工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、系統(tǒng)性及基礎(chǔ)性。設(shè)計(jì)類課程有序穿插在學(xué)生為期四年的工程課程中，實(shí)行由易到難的實(shí)踐和訓(xùn)練，促進(jìn)能力、知識(shí)和素質(zhì)的提升和豐富。

依據(jù)S-D-ELOs-PP的理念，哈維穆德學(xué)院形成了以科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)（STEM）為核心的專業(yè)必修課程集群。核心課程共43.5學(xué)分，哈維穆德的在校學(xué)生必須完成每個(gè)專業(yè)至少一門(mén)課程的學(xué)習(xí)，例如，在校學(xué)生必須選擇物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及生物學(xué)等在內(nèi)的至少一門(mén)工程核心課程，保證其工程基礎(chǔ)知識(shí)的獲取。此外，學(xué)校還加強(qiáng)人文、社會(huì)科學(xué)和藝術(shù)類課程的設(shè)置，藝術(shù)類課程學(xué)分在全部學(xué)分中占比高達(dá)33%，這在美國(guó)大學(xué)中十分罕見(jiàn)。哈維穆德學(xué)院認(rèn)為，“脫離了人文學(xué)科的技術(shù)從來(lái)就不存在”。人文學(xué)科對(duì)工科學(xué)生倫理塑造是極為重要的，工科學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)莎士比亞文學(xué)、語(yǔ)言文化、心理學(xué)、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和攝影技術(shù)等選修課，感知自身的社會(huì)價(jià)值，提高未來(lái)作為工程師的社會(huì)責(zé)任感（見(jiàn)表1）。

3.教學(xué)運(yùn)行

哈維穆德學(xué)院堅(jiān)持“設(shè)計(jì)是工程核心”的理念，在入學(xué)第一學(xué)期安排設(shè)計(jì)課程教學(xué)，通過(guò)讓學(xué)生參與簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)活動(dòng)，提升他們對(duì)工程的感知和認(rèn)同，從而豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、提升專業(yè)技能。例如，在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)“工程設(shè)計(jì)與制造概論”課程，具體內(nèi)容包括工程圖紙、概念設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，旨在教授學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的方法，并培養(yǎng)其工程倫理與職業(yè)道德。在課程教學(xué)中，學(xué)生組成研究小組，集中解決顧客提出的工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，將理論知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，從而提高工程設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)設(shè)計(jì)課程的領(lǐng)悟與學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)?！霸O(shè)計(jì)圖示與實(shí)現(xiàn)”是一項(xiàng)開(kāi)設(shè)于二年級(jí)的實(shí)踐性課程，旨在推動(dòng)學(xué)生親身參與到實(shí)踐工作中?！皩?shí)驗(yàn)工程”是一門(mén)實(shí)驗(yàn)室實(shí)操類課程，旨在教會(huì)學(xué)生在工程現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室使用儀器儀表，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中處理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、通過(guò)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)提高工程系統(tǒng)構(gòu)造的能力。哈維穆德學(xué)院為大三、大四工程專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)為期三學(xué)期的工程臨床課程，它既是專業(yè)實(shí)踐的重要組成部分，又是工程設(shè)計(jì)高級(jí)課程。工程臨床計(jì)劃依托現(xiàn)實(shí)生活中的重大工程項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目選取4～5名大三、大四學(xué)生成立項(xiàng)目組，并由企業(yè)和學(xué)校分別派出一位指導(dǎo)教師，進(jìn)行聯(lián)合指導(dǎo)，協(xié)助項(xiàng)目組完成企業(yè)的相關(guān)任務(wù)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容包含開(kāi)發(fā)模型設(shè)備或軟件、出具項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告等。

4.績(jī)效評(píng)價(jià)

哈維穆德學(xué)院通常將學(xué)生實(shí)踐水平以及不同模塊的項(xiàng)目表現(xiàn)作為學(xué)業(yè)考核的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的知識(shí)測(cè)試依然通過(guò)書(shū)面考試形式進(jìn)行；項(xiàng)目考核則采用答辯與匯報(bào)結(jié)合的形式，一般覆蓋開(kāi)題匯報(bào)、中期匯報(bào)以及總結(jié)匯報(bào)三個(gè)部分。學(xué)生的最終績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果由項(xiàng)目合作伙伴以及教師共同決定，考查內(nèi)容包括學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況、學(xué)業(yè)要求完成情況以及項(xiàng)目完成過(guò)程。

5.支撐條件

為保證工程設(shè)計(jì)教育的主體性地位，哈維穆德學(xué)院組建了專門(mén)的服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行保障。為了顯示工程學(xué)院對(duì)工程設(shè)計(jì)的重視程度，哈維穆德學(xué)院于1995年組建設(shè)計(jì)教育中心，專門(mén)針對(duì)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行教學(xué)與研究。依托設(shè)計(jì)教育中心，哈維穆德學(xué)院每?jī)赡昱e辦一次穆德設(shè)計(jì)研討會(huì)，向公眾推廣和展示設(shè)計(jì)對(duì)于工程教育的重要意義，穆德設(shè)計(jì)研討會(huì)在美國(guó)工程設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域已經(jīng)形成深遠(yuǎn)的影響力。歷年來(lái)參與穆德設(shè)計(jì)研討會(huì)的人員均是該領(lǐng)域的佼佼者，他們定期探討工程設(shè)計(jì)教育各階段的問(wèn)題與計(jì)劃，為美國(guó)工程設(shè)計(jì)教育的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。自1997年以來(lái)穆德設(shè)計(jì)研討會(huì)每?jī)赡暾匍_(kāi)一次，國(guó)內(nèi)外不少高校踴躍參加，有力推動(dòng)了全球工程教育的蓬勃發(fā)展。

（二）史蒂文斯理工學(xué)院

史蒂文斯理工學(xué)院（Stevens Institute of Technology，SIT）成立于1870年，由美國(guó)著名工程師、企業(yè)家埃德溫·奧古斯都·史蒂文斯的遺產(chǎn)捐助創(chuàng)立，是美國(guó)最古老的私立研究型理工學(xué)院之一。學(xué)校坐落于新澤西州的霍博肯市，隸屬于紐約大都會(huì)區(qū)，與紐約曼哈頓島隔河相望。史蒂文斯理工學(xué)院專注于社會(huì)需求的七個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)安全，數(shù)據(jù)科學(xué)和信息系統(tǒng)，復(fù)雜的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，金融系統(tǒng)和技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)工程，醫(yī)療保健和生命科學(xué)，以及彈性和可持續(xù)性。

1.培養(yǎng)目標(biāo)

史蒂文斯理工學(xué)院是一個(gè)以工程、科學(xué)和管理項(xiàng)目為主的研究型大學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新精神和企業(yè)家精神的培育。目前，史蒂文斯理工學(xué)院關(guān)注國(guó)際前沿研究領(lǐng)域，積極鼓勵(lì)本科生參與學(xué)校技術(shù)創(chuàng)新與研究項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，并與之配備了優(yōu)越的校企合作條件。史蒂文斯理工學(xué)院的學(xué)生均可選擇校內(nèi)任意一個(gè)五年制合作教育項(xiàng)目，第一年和第五年在學(xué)校全職完成課程，其他時(shí)間可以兼職工作，且只需交四年學(xué)費(fèi)。

2.課程實(shí)施

史蒂文斯理工學(xué)院以設(shè)計(jì)大綱為中心，貫穿8個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)大綱成為其本科工程教育實(shí)施的基石（圖1所示的每個(gè)框?yàn)橐婚T(mén)設(shè)計(jì)課，方框中列舉的是工程科學(xué)的一門(mén)與設(shè)計(jì)課相結(jié)合的課程）。設(shè)計(jì)大綱是史蒂文斯理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)的核心，旨在通過(guò)系統(tǒng)化的方法，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決、經(jīng)濟(jì)管理、工程倫理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等關(guān)鍵技能。史蒂文斯理工學(xué)院的設(shè)計(jì)大綱主要包括9門(mén)設(shè)計(jì)課程，前4門(mén)設(shè)計(jì)課程是以結(jié)構(gòu)化形式進(jìn)行（安排在1～5個(gè)學(xué)期），旨在幫助學(xué)生對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了解；與專業(yè)有關(guān)的3門(mén)設(shè)計(jì)課程則以模塊化方式進(jìn)行（安排在6～8學(xué)期），幫助學(xué)生了解與產(chǎn)品、工藝等有關(guān)的核心問(wèn)題。在最新的課表里，這些課程被重新命名為“工程設(shè)計(jì)1～8”（Engineering Design I-Ⅷ），1～5為工程類的通識(shí)課程，6～8為各專業(yè)核心課程。

與傳統(tǒng)的課程體系相比，團(tuán)隊(duì)溝通、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、社會(huì)倫理等主題在史蒂文斯理工學(xué)院設(shè)計(jì)大綱中得到強(qiáng)化。設(shè)計(jì)大綱與同期的工程科學(xué)課程緊密結(jié)合，極大地提高學(xué)生的期望值以及對(duì)科學(xué)與工程學(xué)的認(rèn)識(shí)。史蒂文斯理工學(xué)院的課程體系根據(jù)雇主對(duì)工程專業(yè)人才的預(yù)期，融合了溝通技能、團(tuán)隊(duì)合作、項(xiàng)目管理、經(jīng)濟(jì)等方面的知識(shí)，全面提升學(xué)生的職業(yè)勝任力。

3.教學(xué)運(yùn)行

自1991年起，史蒂文斯理工學(xué)院就實(shí)施基于“設(shè)計(jì)流”的教學(xué)模式，覆蓋了大一、大二、大三的多門(mén)核心課程，由在職或剛退休的工程師擔(dān)任教師。為達(dá)到 ABET 2020認(rèn)證的要求，史蒂文斯理工學(xué)院以“設(shè)計(jì)流”為依據(jù)，加強(qiáng)核心設(shè)計(jì)課程，并對(duì)課程策略進(jìn)行調(diào)整，保證其工程類課程符合認(rèn)證要求。調(diào)整的內(nèi)容包括：重新定義教學(xué)目標(biāo)，建立以能力為基礎(chǔ)的目標(biāo)系統(tǒng)；對(duì)畢業(yè)生進(jìn)行回訪，調(diào)查他們?cè)诰蜆I(yè)過(guò)程需要的問(wèn)題解決、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流能力以及項(xiàng)目管理等方面的技術(shù)和能力。

4.績(jī)效評(píng)價(jià)

除傳統(tǒng)的課程評(píng)價(jià)外，史蒂文斯理工學(xué)院也很注重工科學(xué)生溝通技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理能力的評(píng)價(jià)。為此，史蒂文斯理工學(xué)院在課程中設(shè)計(jì)了多種學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程追蹤評(píng)價(jià)的工具。除了項(xiàng)目或作品成果，學(xué)生每學(xué)期還需要反思的學(xué)習(xí)進(jìn)展和下一步的目標(biāo)，每個(gè)學(xué)期末學(xué)生都會(huì)得到個(gè)人導(dǎo)師和任課教師的學(xué)業(yè)反饋。

5.支撐條件

第一，史蒂文斯理工學(xué)院設(shè)有專業(yè)的教研組織，針對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行研討和調(diào)整。同時(shí)，史蒂文斯理工學(xué)院具有豐富的教師資源，其師生比達(dá)1∶12。第二，史蒂文斯理工學(xué)院資金雄厚，除了基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)平臺(tái)，還為每個(gè)學(xué)生配有筆記本電腦和相關(guān)專業(yè)軟件。第三，史蒂文斯理工學(xué)院與企業(yè)合作緊密，開(kāi)設(shè)校企合作課程與項(xiàng)目，學(xué)生在校期間可以到高露潔、強(qiáng)生、?？松梨诘绕髽I(yè)實(shí)習(xí)。

（三）案例小結(jié)

哈維穆德學(xué)院、史蒂文斯理工學(xué)院的本科課程方案均關(guān)注工科人才系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化知識(shí)的獲取，兩所高校在圍繞工程思維和設(shè)計(jì)項(xiàng)目的模塊化設(shè)計(jì)方面特色突出。

從培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)看，均強(qiáng)調(diào)工程人才的復(fù)合能力培養(yǎng)。一方面，二者均注重夯實(shí)學(xué)生工程和技術(shù)素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生工程思維和專業(yè)能力的培養(yǎng)。無(wú)論是哈維穆德學(xué)院對(duì)“設(shè)計(jì)集成課程”的反思，還是史蒂文斯理工學(xué)院對(duì)“設(shè)計(jì)大綱”的規(guī)劃，均體現(xiàn)出兩所高校對(duì)工程思維的重視。另一方面，兩所學(xué)校依托系部、院校間的合作形成多層次的資源整合保障，最大程度上實(shí)現(xiàn)了工程課程資源的整合，形成了多層次的工程課程體系。

從課程實(shí)施來(lái)看，均強(qiáng)調(diào)將專業(yè)核心知識(shí)融入設(shè)計(jì)項(xiàng)目，促進(jìn)多學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通。哈維穆德學(xué)院在本科階段設(shè)置了三大學(xué)習(xí)模塊，每個(gè)模塊設(shè)置特定的主題項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目需求將不同形式的課程和學(xué)習(xí)活動(dòng)（講座、工作坊等）嵌入到主題模塊中，不同模塊之間相互區(qū)別又彼此聯(lián)系，學(xué)生通過(guò)參與模塊化團(tuán)隊(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題。史蒂文斯理工學(xué)院將8門(mén)核心課程串聯(lián)為完整的學(xué)習(xí)線，將工程、技術(shù)、設(shè)計(jì)有序融入其中，保證學(xué)生掌握專業(yè)技能和進(jìn)行知識(shí)轉(zhuǎn)化。

從教學(xué)來(lái)看，均關(guān)注項(xiàng)目制教學(xué)的運(yùn)用。無(wú)論是橫向整合還是縱向貫通，都在兩校項(xiàng)目設(shè)置中得以充分體現(xiàn)。在項(xiàng)目設(shè)置上，兩所學(xué)校注重回應(yīng)社會(huì)真實(shí)需求，讓學(xué)生在項(xiàng)目中學(xué)以致用，打通理論和實(shí)踐之間的界限。哈維穆德學(xué)院和史蒂文斯理工學(xué)院在課程體系上分別設(shè)置了8個(gè)和6個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容由淺入深，學(xué)生解決的問(wèn)題也由簡(jiǎn)入繁，有效保證了學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)操中循序漸進(jìn)地吸收和轉(zhuǎn)化相關(guān)理論知識(shí)。

從績(jī)效評(píng)價(jià)來(lái)看，均強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果的雙向評(píng)價(jià)，除了學(xué)業(yè)成績(jī)、小組合作成績(jī)，專業(yè)成績(jī)、溝通技能、交流能力等綜合能力也是其考查的關(guān)鍵。此外，完成模塊化項(xiàng)目是學(xué)生獲得學(xué)位計(jì)劃的必要條件，所有學(xué)生均被要求完成學(xué)位論文。

從支撐條件來(lái)看，兩所學(xué)校對(duì)院系和專業(yè)提出較高的要求，需要實(shí)踐平臺(tái)、信息資源、校企合作關(guān)系等資源配備；需要跨學(xué)科師資和實(shí)踐型師資等師資配備；同時(shí)需要?jiǎng)?chuàng)新文化、強(qiáng)有力領(lǐng)導(dǎo)和專門(mén)的教育管理和研究機(jī)構(gòu)等組織文化支撐。

三、實(shí)踐特色：模塊化嵌入

兩所大學(xué)以工程設(shè)計(jì)為核心，通過(guò)1～4年的模塊化專業(yè)課程設(shè)計(jì)，保障學(xué)生對(duì)工程學(xué)科進(jìn)行系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

（一）培養(yǎng)方案：以集成式設(shè)計(jì)課程群為主線

兩所大學(xué)以集成式的設(shè)計(jì)課程群為主線，通過(guò)真實(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目來(lái)提高工科學(xué)生的自主性。在本科工程教育體系中，兩所學(xué)校以工程設(shè)計(jì)為主線，引導(dǎo)學(xué)生參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等活動(dòng)，并以模塊化課程為暗線，將工程知識(shí)一體化、實(shí)踐性設(shè)計(jì)、創(chuàng)造性產(chǎn)出等有機(jī)結(jié)合起來(lái)。挑戰(zhàn)性教學(xué)、逆向思維等教學(xué)方式在培養(yǎng)方案中尤其受到重視，這些載體和工具能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維，進(jìn)而提升學(xué)生的工程學(xué)習(xí)成果。為了避免由于“設(shè)計(jì)”而導(dǎo)致的課程零散，兩所大學(xué)有機(jī)整合了理論課程、體驗(yàn)課程、實(shí)踐課程。其中，理論課程布局于傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，體驗(yàn)課程則更多關(guān)注學(xué)生在實(shí)際工程場(chǎng)景的模擬和仿真，實(shí)踐課程則讓學(xué)生實(shí)地學(xué)習(xí)和操作。

（二）課程體系：保證課程結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和系統(tǒng)性

兩所大學(xué)的課程設(shè)置遵循以下幾個(gè)基本原則。第一，遵循通識(shí)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課等課程的基本要求。在以設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的工程教學(xué)中，學(xué)生必須先完成數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（包括微積分、線性代數(shù)、大學(xué)物理）、人文社科（英語(yǔ)、文學(xué)、藝術(shù)、思政）等課程。第二，工程基礎(chǔ)課程仍以設(shè)計(jì)為主線。具體的設(shè)計(jì)方案與不同的課程群是有聯(lián)系的，每個(gè)課程群的設(shè)置都與設(shè)計(jì)緊密相連，每個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)不同的喜好來(lái)選擇不同的課程。第三，工程專業(yè)知識(shí)遵循縱（課程群）橫（課程模塊）交錯(cuò)。從縱向上講，課程設(shè)置是以設(shè)計(jì)流程為主線，一種設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)1～3個(gè)不同類型的課程。從橫向上講，覆蓋工程基礎(chǔ)課程、工程情境課程、工程設(shè)計(jì)課程、工程創(chuàng)業(yè)課程模塊等專業(yè)核心課程。第四，在原有的課程體系中，突出了工程教育集成、實(shí)踐和創(chuàng)新的特點(diǎn)，并非單純地進(jìn)行課程的“加法”。

（三）支撐機(jī)制：重視行業(yè)參與，創(chuàng)新評(píng)價(jià)方式

從兩所大學(xué)的運(yùn)行機(jī)制來(lái)看，大學(xué)工程教育體系內(nèi)外部的資源流動(dòng)、信息流動(dòng)和人才流動(dòng)始終處于高度集中的狀態(tài)。兩所大學(xué)充分吸收行業(yè)力量，擴(kuò)大行業(yè)參與的深度和廣度，有效促進(jìn)了工程技術(shù)人才的培養(yǎng)。例如，哈維穆德學(xué)院組織穆德設(shè)計(jì)研討會(huì)，邀請(qǐng)業(yè)界參與工程技術(shù)人才的培訓(xùn)計(jì)劃，找到產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的契合點(diǎn)，讓產(chǎn)業(yè)界“更接地氣”地制定出設(shè)計(jì)的任務(wù)，把實(shí)際的工程問(wèn)題變成可供操作的學(xué)術(shù)課題。此外，兩所大學(xué)皆關(guān)注行業(yè)需求，創(chuàng)新考核方式。兩所大學(xué)以設(shè)計(jì)過(guò)程和作品為評(píng)估核心，以學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中反映的素質(zhì)能力為衡量標(biāo)準(zhǔn)，全面考慮各個(gè)階段的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建科學(xué)性、創(chuàng)新性的評(píng)價(jià)方式，推動(dòng)高質(zhì)量工程人才的培養(yǎng)與發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

在本科教育中，獨(dú)立開(kāi)設(shè)工程設(shè)計(jì)課程的簡(jiǎn)單形式難以快速見(jiàn)效，如何將設(shè)計(jì)系統(tǒng)嵌入本科工程教育實(shí)踐成為關(guān)鍵。哈維穆德學(xué)院和史蒂文斯理工學(xué)院以課程模塊和項(xiàng)目群為突破重點(diǎn)，將工程設(shè)計(jì)課程模塊化嵌入到工科學(xué)生的核心培養(yǎng)方案中，實(shí)現(xiàn)卓越工程人才的培養(yǎng)。

兩所大學(xué)所建構(gòu)的工科課程體系，是個(gè)體學(xué)習(xí)過(guò)程與組織模式構(gòu)建的整合，能夠?yàn)槲覈?guó)高校踐行設(shè)計(jì)導(dǎo)向的工程學(xué)習(xí)模式提供有效借鑒。我國(guó)未來(lái)或可從課程體系、教學(xué)模式、制度設(shè)計(jì)三個(gè)方面出發(fā)，系統(tǒng)化、全局性地思考、建構(gòu)與布局工程設(shè)計(jì)課程，以有效提升我國(guó)工程師培養(yǎng)的效率和質(zhì)量。一是強(qiáng)調(diào)以“解決工程問(wèn)題”為導(dǎo)向的整合式設(shè)計(jì)課程理念，打破學(xué)科界限，將相關(guān)學(xué)科、領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性重組與劃分。二是轉(zhuǎn)變以往教師主導(dǎo)的課程教學(xué)模式，在課程中有機(jī)融入高質(zhì)量的設(shè)計(jì)任務(wù)模塊，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與到課程建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)和質(zhì)量評(píng)價(jià)中，主動(dòng)參與完整的設(shè)計(jì)任務(wù)過(guò)程，提高學(xué)生對(duì)工程知識(shí)及工程應(yīng)用的深度理解。三是利用產(chǎn)教融合、校企結(jié)合等制度機(jī)制，設(shè)立設(shè)計(jì)類實(shí)踐課程，鼓勵(lì)學(xué)生親自設(shè)計(jì)、操作與體驗(yàn)真實(shí)的工程問(wèn)題，支持學(xué)生代入工程師身份與業(yè)界工程師就工程問(wèn)題進(jìn)行互動(dòng)討論，尋求創(chuàng)造性的解決方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)已學(xué)知識(shí)意義的理解與動(dòng)態(tài)構(gòu)建。

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How to Embed Design in Undergraduate Engineering Education

—Taking Harvey Mudd College and Stevens Institute of Technology as Examples

WEI Lina1，2

（1. Graduate School of Education， Beijing University， Beijing 100871，China；

2. National Center for Health Professions Education Development，Beijing University， Beijing 100871， China）

Abstract： “Design”plays an increasingly prominent role in engineering learning and practice， and design ability is gradually becoming a key part of engineering innovation. Focusing on two typical cases of Harvey Mudd College and Stevens Institute of Technology in the United States， this paper summarizes the practical characteristics of modular embeddedness from three dimensions of training program， curriculum system and supporting conditions， and systematically reviews the experience of designing embeddedness in undergraduate engineering education system. The study found that Harvey Mudd College and Stevens Institute of Technology have achieved systematic and structured knowledge acquisition for engineering talents through the modular design of engineering design courses and project activities by using the design stream as the primary path and integrated course clusters as the supporting path. Drawing on successful foreign experiences， this paper provides policy suggestions for the cultivation of excellent engineers in China from three aspects： curriculum system， teaching mode and support mechanism.

Keywords： Engineering education; Engineering design; Curriculum system; Teaching system

編輯 王亭亭? ?校對(duì) 朱婷婷

作者簡(jiǎn)介：魏麗娜，北京大學(xué)教育學(xué)院博士后、北京大學(xué)全國(guó)醫(yī)學(xué)教育發(fā)展中心助理研究員（北京 100871）

基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金第73批面上資助項(xiàng)目“校企聯(lián)合培養(yǎng)對(duì)工科博士生實(shí)踐創(chuàng)新能力影響機(jī)制研究”（編號(hào)：2023M730059）；國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“校企聯(lián)合培養(yǎng)對(duì)工科博士生創(chuàng)新能力影響機(jī)制研究”（編號(hào)：72304020）