最新研究成果:
《本科生工程领导力培养模式及开发路径——基于7个案例的扎根分析》
《场域理论下工科优势高校新工科人才培养影响因素与路径》
《关键共性技术研发的双重网络关系及其演化特征》
《全球工程教育改革历史文献评述:1980年代》
《新型研发机构创新型人才培养模式构建——基于扎根理论方法的研究》
《我国人工智能人才队伍建设:现状、瓶颈及若干建议——基于中美两国的比较分析》
《智能领域科教融合战略及人才培养:以智慧交通和智慧物流为应用场景——浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院院长李德纮教授访谈录》
《基于角色认同的学术创业协同创新机理——来自高校跨学科创业团队的实证研究》
《新工科与新文科:“双脑”会聚共创未来》
《面向新工科的交叉研究平台构建与有效运行》
【摘 要】文章作为工程教育改革研究史的第二篇,回顾20世纪90年代工程教育的改革与发展。20世纪80年代之后,90年代的工程教育复又面临新的形势与任务。继“技术范式”“科学范式”之后,美国工程教育开始探索其发展的第三个阶段——“工程范式”,提出了“回归工程”的新鲜命题,强调工程的综合性、实践性和创造性本质。欧洲则是在学位、学制和课程设置方面,探索工程师形成的多种过程与途径。为迎接新世纪的到来,我国的工程教育研究与实践,借中国工程院创立的东风,也掀起了新的改革浪潮。全球工程教育在“回归”“再造”的旗帜下,正在召回工程创新的灵魂。
【关键词】工程教育;范式转变;工程范式
科学家发现已有的世界,工程师创造全无的天地。
——冯•卡门
工程教育改革研究史系列文章的首篇指出,几十年的三阶段工程教育变革历程中,20世纪90年代的最后十年为第二阶段,可称为“工程教育再造”阶段。相较于80年代工程教育变革序幕的拉开,90年代的工程教育变革议题有其深刻动因,不仅受到“第三次浪潮”的持续影响,还历经了东欧剧变、苏联解体,又迎来知识经济和社会带来的发展契机。在全球范围内,包括人口特征、全球化和技术快速变革在内的一系列强大力量,驱使工程在社会进步中的作用积极变化,极大地改变了工程实践的性质与形式。
工程教育从工匠技艺技能传授的学徒制开始,历经“技术教育”的幼年期、“科学教育”的少年期,在20世纪90年代踏进了“确定人生观”的青年期。各国的改革理念与实践纷纷作出各有特色的回应,不同程度地体现了实践性、综合性、创造性的“三合一”特质。本文尝试探索该阶段世界范围的工程教育从“求实”到“务虚”再到新一轮“求实”的过程与差异化实践。
(一)三份典型的改革研究报告
20世纪90年代,美国工程教育延续80年代的“范式迁移”变革行动,几个全国性的权威机构发布了三份有代表性的工程教育改革研究报告,面向跨世纪的工程教育提出了行动建议和改革计划。
1994年10月,在一次专题讨论会基础上,美国工程教育协会(American Society for Engineering Education, ASEE)发表《面对变化世界的工程教育》(Engineering Education for a Changing World)报告[1]。正式报告由麻省理工学院(MIT)校长维斯特(Charles M. Vest),美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)工程局助理局长博尔多尼亚(Joseph Bordogna),马丁•玛丽埃塔公司(Martin Marietta Corporation)CEO、ASEE企业圆桌会议主席奥古斯丁(Norman R. Augustine)三位权威人士主持。报告就工科院校的各自使命、重新审查教师的奖励制度、重新构建课程、终身学习、扩大教育责任、人事交流、跨校合作、研究/资源共享等八个方面问题,呈现了政策声明,并提出16条行动项目建议。
1995年4月,NSF发表《重建工程教育:重在变革》(Restructuring Engineering Education: A Focus on Change)报告[2]。该报告由NSF教育和人力资源局牵头、工程局协助,组织大学、工业、政府机关和研究团体的若干人士完成。报告的主要成果是向全美推荐了21世纪本科工程教育的新范式:(1)提供一种更为宽广的通识教育;(2)帮助毕业生为不同领域的(工程领域或非工程领域)就业或深入学习机会做好准备;(3)发展终身学习的动机、能力和知识基础。针对工程教育的新范式,报告给出了系统重构工程教育的若干指导性建议。
同一时间,美国国家研究理事会(National Research Council, NRC)发表《工程教育:设计一个自适应系统》(Engineering Education: Designing an Adaptive System)报告。报告识别了美国工程教育在第二次世界大战以后强调的六大主题:(1)加强数学、物理和工程科学的基础;(2)设计与实验的重要性;(3)加倍重视工程师的沟通与社交能力的培养;(4)必须结合社会、经济与人文课程;(5)充分重视教学改善与课程建设;(6)必须教会学生终身学习。报告就背景(跨世纪的工程)、21 世纪展望、今日的工程教育、问题、走向变革、呼唤行动等6个部分进行了具体讨论,并提出相应行动建议。[3]
三份报告均以重建工程教育为旗帜。在其描述的21世纪工程教育新范式中,固然要继续加强技术的开发和应用,但不限于单纯的技术教育;固然要继续加强科学知识的应用,同时又强调对科学知识的研发,以免沦为单纯的科学教育。[4]新的范式扩充了工程教育的使命,它一方面仍然坚持以培养造就肩负重大社会责任的工程专业人才为使命,另一方面则努力把工程教育的影响渗透到大学各科类的基础教育、中学文理科的普通教育,以及现代社会的“技术扫盲” 中去。美国工程教育的这个创新思维,值得我们细加揣摩。三份报告在美国工程教育界引起一定反响,也引起世界同行的关注。
(二)权威机构的相应改革行动
1. ASEE:跨入100周年新纪元
1993年6月20—24日,美国工程教育协会(ASEE)成立100周年纪念大会在美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校举行。对于该次会议的主要内容,我们将通过两篇文章的主要观点来进行回顾。其中,《力求平衡:美国工程教育协会的百年历程》(Striving for Balance: A Hundred Years of the American Society for Engineering Education)一文概述了ASEE从1893年成立至今的历史。文章指出ASEE在百年历史中始终坚持两大主要目标:寻找改善(工科)课堂教学的方法,以及成为全美认可的工程教育代言人。即:关注课堂教学要从教师队伍中汲取力量,寻求全国知名度必须从管理人员,特别是院长中汲取领导力量。ASEE的历史显示它是一个持续平衡这两大发展目标的组织。[5]
《过去一个世纪最杰出的十项工程教育和工程技术成就》(The Ten Most Outstanding Engineering Education and Engineering Technology Achievements of the Past Century)[6]一文总结了ASEE一个世纪以来的十件大事:建立工程教育促进协会(Society for the Promotion of Engineering Education, SPEE)①,并把工程教育的实践方面和学术方面整合起来;建立合作教育计划,把实践经验添加到学术课程中;发布ASEE的研究和报告,推进并定期更新工程教育和实践的方向;成立工程师职业发展委员会(Engineers’ Council for Professional Development, ECPD)②,并且制定标准,将美国工程教育提升到全球优势地位;建立工程技术教育计划,培养技术师和技术员以满足现代工业的需要;推动工程和研究生教育的研究,促进基础知识进步和学习;推进电子计算机在工程教育中的应用,促成教学和研究中数值、信息和图形方法的全面变化;发展工程科学概念,将科学原理融入工程教学、研究和实践;发展远程学习,确保执业工程师、技术师和技术员的技术与专业能力获得持续发展;促进工程人员和工程技术人员的多样性,更加充分地发挥所有美国人的才能。
2. NRC:STEM改革运动的承先启后
美国国家研究理事会(NRC)是美国科学院、工程院和医科院服务政府、公众和科技界的一个联合特设机构,在20世纪90年代STEM改革运动中先后出版了三份重要报告。这三份报告分别是1995年的《重塑科学家和工程师的研究生教育》(Reshaping the Graduate Education of Scientists and Engineers)[7]、1996年的《从分析到行动:科学、数学、工程和技术的本科教育》(From Analysis to Action: Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering and Technology)[8]和1999年的《改革科学、数学、工程和技术领域的本科教育》(Transforming Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering, and Technology)[9]。三份报告围绕科学、数学、工程和技术方面应对未来科学和技术的挑战,提出了本科生教育与研究生教育的目标、实施策略等,虽然针对STEM教育,但正式提出了工程教育转型的问题,以期引发各界人士关注。
3. NSF:助力STEM和工程教育再出发
在1986年的《尼尔报告》后,NSF对工程教育的支持便成为新常态。资助计划由工程局新建的工程教育与中心处(EEC)负责运行,或由该处与教育和人力资源局(EHR)的本科教育处或研究生教育处联合执行与管理,资助的项目和经费日渐增加。本文列出NSF资助的几项大型工程教育改革计划,我们从中可领略NSF在美国工程教育改革的组织工作方面所付出的努力。
(1)工程本科课程开发计划
NSF首个大型工程教育改革计划“工程本科课程开发”(Undergraduate Curriculum Development in Engineering)计划启动于1988年,在90年代初陆续取得阶段性成果。有398个项目申报该计划,其中28项获批。由于受1988—1989财年200万美元预算的限制,第一批资助了严格符合1987年ASEE《行动议程》“重构” 要求的10个项目:
工程设计教育(麻省理工学院);
工科学生的创造力开发(密歇根大学);
土木工程系统的课程开发(宾夕法尼亚大学);
工业参与的化工实验模式(普渡大学);
工程设计制图的现代课程(德克萨斯大学奥斯汀分校);
电气工程设计大纲(西弗吉尼亚大学);
强化工科学生的教育经验(德雷克塞尔大学);
工程科学的设计核心成分(德克萨斯A&M大学);
90年代的机械工程教学计划:改革和经验(美国机械工程师协会);
本科工程教育技术的应用(加州州立理工大学)。
其中值得一提的是德雷克塞尔大学(Drexel University)的“强化工科学生的教育经验”(Enhanced Educational Experience in Engineering)计划,又称E4计划。这是一项针对工科低年级学生的课程改革计划,NSF前后5年共计投资209.4万美元,美国《工程教育》(Engineering Education)杂志在1993—1995年陆续刊登5篇文章,完整介绍了E4计划的成果。该项研究为其改革计划确立了一套原则:新生从第一天起就参加工程设计;由跨学科教授小组进行教学;始终把计算机作为关键工具;让学生按工业方式参加小组工作;让学生在现代化的实验室里学习;所有课程均要有意识地培养学生的人文精神和交流技能。E4计划的一个亮点,是把原来低年级单独设立的37门学科课程整合成为四大门新课:
第一门:“工程的数理基础”
这门课的主要目标是:介绍工程所需的基础科学的概念、模型、理论和定律;介绍科学和工程所需的数学的有关基本概念、模型和理论;介绍这些知识在科学和工程中的广泛应用和实践;运用计算机仿真以阐明自然科学和数学的原理和理论;强调科学和数学的统一完整的概念和理论;强调科学教育、数学教育和工程教育的密切结合。
该课程由3个模块构成:模块1包括物理(力学)和工程力学,以及以“JIT”方式引进的传统微积分的主题;模块2包括化学、生命科学及其对工程的应用;模块3涉及电学和磁学的主题,包括基本电路和电路元件,以及电磁理论初步。值得注意的是,在各模块的教学中,充分运用现成的软件包,如 Excel,Maple,TK Solver Plus,LabVIEW,等等。
第二门:“工程基础”
作为工程的科学和艺术的基础,这门课的目的在于强调工程专业的核心知识、经验、方法和态度,工程的统一而跨学科的形态,实验方法,计算机,多种教育方法和教育技术,坚持不懈的终身学习,出色的书面和口头交流,以及工程师的社会意识和社会责任感之重要性。总的意图是重建统一的工程科学课程,扩大原有科目范围,提高教学质量和效果。
从内容上讲,这门课的科学部分涉及问题求解导论、材料性能、势和迁移现象、场和波动现象,以及系统理论等。这门课的艺术部分涉及工程的核心即设计,以及实验、测试、软件应用、管理等专业技能。所有主题集中于两类:一类是教育学性质的,即学生从大学学习开始到进入专业界需要逐步学习的工程科学原理和方法;一类是专业性质的,即事实上存在着的若干可称为工程“艺术”的知识、方法和态度,它们在专业生涯的任何时刻均起作用。两类主题一经一纬,共同编织成工程的基础。
第三门:“工程实验”
实验是所有工程专业实践的基本环节,实验室经验是工程教育极其重要的部分。作为工程基础之一而又单独设课的“工程实验”,正是体现了这种重要性。其主要目标是:使学生掌握数据采集、处理、分析和表达的方法,使学生熟悉工程上常用的基本实验技术和装置,提供学生在工程中多种实验应用的机会,提供学生满足求知欲、发挥想象力和乐于动手的机会。
这门课由3套系列实验模块组成。模块1集中于实验的基本原理和方法学、通用测量系统的概念、计算机或智能源部件的应用,以及计算机仿真和模拟。模块2侧重验证科学理论和原理。模块3侧重工程中常用的各种试验,如物理量、材料性能、物理过程、生产过程、系统特性、产品技术要求的测量或测定,以及与设计、开发、控制和制造有关的鉴定或量度。
第四门:“个人充实和专业发展”
这门课的首要目标是:使学生认识到坚持不懈的终身学习对职业成就获得和个人提高的必要性,培养自学态度和发展学习技能,开发书面和口头交流技能,提供发展这些技能的多种机会,增加合作教育期间的学习内容以减轻过重的校内负担。
课程分为两部分:第一部分是“大学生活导论”课;第二部分是人文学系列。这包括由文理科和工科教师共同参与的针对全体学生的大课(每周1学时),以20位学生为一组开设的小型讨论课(每周2学时),以及不定期的人文学术讲演。课程内容丰富,形式多样,包括作品评鉴、文艺欣赏、科技写作和种种其它的活动。
(2)工程教育联合体(EEC)计划
从80年代中期开始的一系列研究表明,必须对工程教育作出重大改变,要在工程科学和工程实践之间找到平衡。1989年举行的主题为“本科工程教育至关重要”的贝尔蒙特会议(Belmont Conference),将此共识推向高潮。贝尔蒙特会议后,NSF的一项新的长期资助计划“工程教育联合体”(Engineering Education Coalitions,EEC)计划出台。EEC计划先后组建了8个主题性教改协作组(联合体),有49所院校参加。该计划共投入15700万美元资金,大体上每个联合体在第一个5年获得150万美元资助,第二个5年则有所减少。
这8个联合体各具特色,其改革主题和行动议程各有不同:
ECSEL(1990),通过跨课程设计吸引广泛的年轻人来更新本科工程教育;
Synthesis(1990),利用信息技术扩展和整合跨学科工程知识;
Gateway(1992),联系和整合课程及课程不同部分;
SUCCEED(1992),关注工程过程和工程教育过程;
Foundation(1993),在问题求解与设计中注重科学与数学知识的整合,强调团队合作与协作学习,应用计算机促进设计与问题求解;
Greenfield(1994),集合制造实践提炼出学术流程和支持基于网络资源的学习;
SCCEME(TRP)(1994),整合现代工程实践规则,如技术、产品发展、全面质量管理、持续改进和敏捷制造等;
EASNE(TRP)(1994),培育制造与精密机械核心竞争力,技术教育与制造企业密切合作。
NSF资助的上述计划硕果累累,它们为即将进入21世纪的工程教育改革创新作出卓越的示范,也为新世纪的工程教育范式转型打下良好基础。NSF在1997年和1998年先后召开两次全国性工程教育大会,对此给出了充分证明。
1997年4月7—8日,NSF召开“最佳实践总结汇报——工程教育创新大会”。这是一个标志性事件,因为它是美国在知识经济新时期首次以“工程教育创新”为题的工程教育大会,旨在深化工程教育的改革,寻求和建立新的工程教育发展范式。参会代表主要来自NSF五个资助计划的课题组。大会旨在交流工程教育改革成果与经验,分析工程教育创新面临的共同问题并商讨对策。会上,NSF执行主任博尔多尼亚先生作了题为“下一代工程:通过集成来创新”的基调报告,该报告阐述了系统改革工程教育的理论与实践背景,为工程教育的集成创新提供了坚实的基础。本次会后,NSF在1998年初旋即启动了“工程教育系统改革行动纲领”研究项目的资助。
1998年6月3—6日,美国工程基金会(EF)联手NSF举办“打造工程教育新范式”(Realizing the New Paradigm for Engineering Education)主题论坛。大会受到NSF工程教育与中心处的部分资助(Grant EEC-9802123),全美工业和工程教育界的81位重量级人物参加。大会仍由NSF执行主任博尔多尼亚作基调报告,题目是“打造工程教育新范式:2010年代的职业工程师”。会议的最精彩之处是安排了三场“范式转换”(paradigm shifters)分论坛,由MIT、哈维穆德学院、科罗拉多矿业学院,伍斯特理工学院、德雷克塞尔大学、德克萨斯A&M大学,以及罗斯-霍曼理工学院、哥伦比亚大学、科罗拉多大学介绍各自成功的范式革命探索经验。这些精彩报告与发言以及相关的重要背景材料,均收录在会后出版的《打造工程教育的新范式》论文集中[10]。在联合体计划执行中期的这次大会,也为NSF同年推出的“工程教育系统改革行动纲领”研究项目提供了支持,再一次呼吁学术界重新思考本科工程教育本质与模式的必要性和紧迫性。
02
“MIT现象”:发挥全球工程教育改革的领军作用
在全球工程教育改革的诸多行动中,MIT不仅在美国工程教育改革中处于重镇,在全球改革浪潮中也发挥了重要的领军作用。
MIT在1949年发表的《刘易斯报告》(Lewis Report)[11],是该校在第二次世界大战后对其工程教育体系的一次全面分析和评估。《刘易斯报告》进一步落实和发展了MIT创始人罗杰斯(William Barton Rogers)校长的三大教育原则,即:“实用知识的教育价值”(the educational value of the useful knowledge)原则、“做中学”(learning by doing)原则,以及“通识教育的基本元素与本科水平的专业教育相结合”(combine the basic elements of liberal education with the professional education at the undergraduate level)原则。在美国工程教育酝酿重大变革之初,该报告重申了MIT一以贯之的“实学”主张,为日后的科学化打了一剂预防针。
1975年,ASEE出版了MIT的一份研究报告《工程教育的未来方向:对变化世界的系统响应》(Future Directions for Engineering Education: System Response to a Changing World)[12]。报告指明,“ (工科课程)近15年来着重强调了使用定量分析和数学模型,寻求自然科学中复杂问题的最优解的能力。因而学生能够娴熟地使用批判工具和分析工具,解决由外部确定的问题。但是他们很不善于界定问题,不善于综合和设计”。该报告的一个主要结论是,我们必须着手把工程的艺术(Engineering Arts)重新引进工程教育。而在报告的9条主要建议中,第一条建议就是“应当尽早向学生提供设计方面的教育经验,使之成为工科课程计划的一个有机组成部分”。1985年,MIT成立“技术、政策和工业发展中心”;1989年又正式发表报告《美国制造:如何从渐次衰落到重振雄风》,把响应国家目标和国家利益的创业型大学建设提上议事日程,进而为工程教育改革以及工程与管理相结合的人才培养,迈出新的步伐。
MIT在80年代的这些主张与随后的实践,直接导致1990年出任校长的维斯特“掀起”的一场“革命”。1992年,维斯特校长在其《1992—1993学年校长咨文》中,正式采用术语“集成的工程教育”(Integrative Education of Engineering)来描述该校教育改革的一种新型方式,特别强调大规模复杂系统的分析与管理对MIT学生的重要性。这意味着,不仅需要一体化整合若干技术性学科,而且要加强对更大的经济、社会、政治和技术系统的了解;这样就把科学的原理与工程的分析和综合结合在一起,从而创造与推动新的技术变革。
1994年,维斯特校长又在《棱镜》(Prism)上发表文章《我们的革命》(Our Revolution)。文章一开头就说:“再过十年八年回头来看这段日子,今天(对工程教育)的再造完完全全如同50年代末、60年代初的工程科学革命一样激动人心、意义深远。就像那次革命一样,这次革命不仅是改造我们的教育计划,还会极大地丰富我们的研究计划。”[13] 维斯特校长指出MIT再造工程教育的4点主张:必须坚决回归到工程实践的根本、重构课程计划并增添工程新内容、接受工程设计和实践的完整训练、增加人文社会科学素养开拓眼界。维斯特校长所言的第一要务,“工程教育必须坚决回归到工程实践的根本”,就是后来常讲的“回归工程”。
维斯特校长代表MIT发表的这些意见,充分表明了对工程教育改革的基本态度和立场。第二次世界大战以前的美国工程教育,以应用手册和公式为主,这是强调工程实践的时期。第二次世界大战以后开始强调科学和工程科学,以科学原理的应用为主。90年代重提“回归到工程实践的根本”,并非简单地退回到50年前的老路,也不是继续走西蒙(Herbet A. Simon)批评的变为“数理学院”的道路,而是针对过分强调科学的偏向,在新的时代背景下强调工程的综合性、实践性和创造性的本质,强调通过实事来承担强国富民的工程专业责任,回归工程的本位。
1994年,摩西(Joel Moses)应维斯特校长之邀出任MIT工学院院长。同年,MIT工学院推出题为《大E工程:集成的工程教育》(Engineering with a Big E: Integrative Education in Engineering, Long Range Plan 1994—1998)的学院发展规划。这个远景规划创造的“大E工程”术语回应了校长的“集成的工程教育”主张。1995年春,摩西院长接受《美国新闻与世界报道》的采访,在介绍MIT工学院规划与改革时,说得更加直白——“我们正在把工程的灵魂招回来”[14],直指工程的实践性、综合性和创造性的灵魂与本质。
03
欧洲的工程教育改革行动
为发展欧洲一体化框架下的高等工程教育,研究和解决存在的主要共性问题,欧洲的工科院校和大学生联合会合作,于1996年建立了第一个欧洲高等工程教育(Higher Engineering Education for Europe)专项研究联盟(Thematic Network Project),简称H3E。H3E研究欧洲高等工程教育系统所面临的六大主要问题和挑战:工科学生学习动机与动力、工程教育形式与核心课程、教育质量保障与评价、国际化人才流动带来的问题、教育方法与终身学习能力的提高和提供有效的继续工程教育。H3E研究的特点是从工程教育内部着眼,以提升工程教育吸引力为目标,以研究学生动机为主要内容;通过对1986—1996年十年间欧洲工程教育入学与毕业数字统计分析,结合出生率和教育财政投入等数据,全面思考“发生了什么变化”和“出现了什么问题”。1999年H3E结论报告指出:“学习动力与学生的个人动机、经历和生活价值取向有关,教育应满足学生的愿望与需求。高等工程教育面临的挑战是:既要满足多种需要,又要保持固有的内容与水准。”[15]
1999年6月,29个欧洲国家签署了《博洛尼亚宣言》(Bologna Declaration),旨在创建一致框架下公开透明的欧洲高等教育区(European Higher Education Area)[16]。主要内容包括:建立易读并可比的学位体系、建立一个本科和硕士为基础的高等教育体系、建立欧洲学分转换体系、促进师生及研究人员流动、保证欧洲高等教育的质量、促进欧洲范围内的高等教育合作等六个方面。同年,在H3E研究基础上,110多家欧洲工科院校与工程领域的企业和专业团体合作,启动了“推进欧洲工程教育”(Enhancing Engineering Education in Europe)项目,简称E4。项目分为五个专项小组:开设创新课程以提高就业能力、加强质量评估以增强工程人才的流动和认可、促进欧洲工程专业的发展、加强欧洲维度、创新学习和教学方法。[17]
此外,欧洲的高等教育界还设计并实施了一系列大型的教育研究项目计划,如针对整个教育系统的苏格拉底计划(1995—1999,2000—2006),针对职业教育系统的达芬奇计划(1995—1999,2000—2006)等。欧洲制定了“欧洲工程师”的各项质量标准(包括工程师专业发展PCD标准),也制定了工程职业形成的多种过程与路径。根据《FEANI欧洲工程师注册指南》(Guide to the FEANI EUR ING Register),工程形成过程,即完整的工程教育过程有三阶段:阶段B和阶段U,以及专业工程体验阶段E。由此形成一个著名的“FEANI公式”[18]:
B+3U+2(U/E)+2E
B表示18岁左右接受的由一份或多份官方证书确认的高水平中学教育。U表示由大学或其他获许可的大学水平的机构批准的(全日制或等价的)一年时间的大学课程。E表示由FEANI接受的机构评估认可的(全职或等价的)一年时间的相关工程体验。
FEANI公式告诉我们,在接受过良好中学教育基础上,要注册成为欧洲工程师,不得少于7年时间,包括至少3年FEANI定义的大学教育(合计180 ECTS学分),至少2年FEANI定义的工程体验。除了FEANI公式给出的一般路径,FEANI还对一些个案,如FEANI成员国的数学和自然科学的大学学位持有者、成员国以外的工程学位获得者、未经工程鉴定机构鉴定的学科的毕业生,以及不满足上述条件但工程专业实践成就卓越者,均给出了专门通道。
由以上可见,仅有大学的理论学习和大学里接触的实际体验,无论如何仍然是不够的,还要有工程专业实践的实际参与或在工程活动中的亲身体验,换言之,要有“真刀真枪”的训练,这才构成工程师形成的完整过程。显然,把工程教育仅仅当成大学的事,或者勉强接触一些工业和社会实践,都是很成问题的。工程教育必须要有工程专业界的介入(合作或直接参与),让学生真正受到专业的工程训练而非有限的科学训练,才有可能造就出工程专业和社会需要的工程师。
04
中国的工程教育改革行动
伴随着国际上的工程教育改革浪潮,借助中国工程院创立的东风,我国在20世纪90年代也开展了若干工程教育重要研讨活动及改革行动,发布多份工程教育重要咨询报告,形成了探讨迎接新世纪、培养未来工程师的指导思路,并研判和开展工程教育的模式改革工作,实现了新的改革浪潮。
(一)关于工程教育的重要咨询报告与课题
1994年5月中国科学院技术科学部提交了咨询报告《我国高等工程教育存在问题和改革建议》 [19-20],张光斗教授为课题专家组组长,柯俊教授和路甬祥教授为副组长。报告指出,我国高等工程教育的培养模式不够完善,我国高等工科学校的结构体系不够完善,高等工程教育的质量有待提高,尚未建立高等工科学校与工业企业密切合作的机制,我国高等工科学校师资在知识领域生产经验、创造能力等方面存在不足。就我国继续工程教育和培训教育体系还有待建立等六方面问题提出六方面措施和建议,包括:探索适合我国国情的高等工程教育培养模式,明确培养目标,培养各类人才;改进学校体系,明确分工,鼓励各类学校办出自己的特色;转变教育思想,改革教学内容、方法,提高教育质量;建立高等工科学校和工业企业合作的体制;加强高等工科学校师资队伍建设;进行继续工程教育和培训教育的调查研究,根据国情制定方案和政策,进行试点工作等;同时指出高等工程教育改革是关系到我国工业和经济兴衰、国家命运的大事,要通过国家能力,按照党的教育方针,以国家和社会的意志制定国策,需要国家建立调控、干预机制和提供政策、法律等支撑条件,需要各界的积极参与和支持。
1994年6月3日,中国工程院正式成立。1998年11月25日中国工程院教育委员会成立。其间,中国工程院组织开展了大型咨询课题研究,并于1998年5月发布了由中国工程院张维院士和朱高峰院士牵头的《工程教育改革与发展——迎接21世纪的挑战》咨询项目报告[21]。报告认为,我国的院校工程教育已经形成了较为完整的体系与足够庞大的规模,主要问题是要通过改革明确方向,调整专业、课程结构,重视理论与实践结合,提高办学质量,要加强产学合作,加大培养综合性、复合型的高质量人才的力度,要重视发展继续工程教育,建立全国继续工程教育体系,对工程技术人才要合理使用与科学管理。报告还建议努力营造良好的工程技术人才成长环境,提出要转变观念,取得共识,增加教育投入,推行素质教育,逐步建立和完善我国的工程与技术两大系列,组建国家工程教育咨询组织等。
1995年3月正式提出的“高等工程教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”是原国家教育委员会高等教育改革计划的工科分计划③。1996年41个项目(236个子项目)陆续获批。参加的学校有107所,参加项目的重要研究人员有2300余人,研究经费为110万元。国务院有关工业部委分别立项110余项,支持经费约为1000万元。项目执行期间,以“挑战•探索•实践”为名出版三集研究成果,计达260万字。2000年12月这个大型跨世纪研究项目的结题大会在山东大学召开,为我国新世纪工程教育改革人才培养模式、教学内容和课程体系等方面提供了行动纲领和指南。围绕上述项目工作的开展,于1995年3月11日和4月3日,在清华大学召开两次改革报告大会;1996年1月19—20日,中国工程院与中国科学院、原国家教育委员会又在北京航空航天大学联合举行工程教育改革报告大会。会上,路甬祥院士和王沛民教授的《工业创新和高等工程教育改革》报告[22]受到热议和好评,会后被多家刊物报纸全文或摘要刊载。
“重点理工大学培养的人才素质要求与人才培养模式的研究与改革实践”课题是上述计划的首批立项课题之一。课题牵头单位为北京理工大学,主持单位为清华大学、北京航空航天大学、北京科技大学、北方交通大学、北京化工大学,参加单位为中国石油大学。该课题既有为改革提供指导思想与理论依据的任务,又有改革实践探索的任务。按这一要求,七校交叉分组,分工负责,共同完成了6份研究报告、7个不同模式的培养计划,撰写有关论文90余篇,并编写了与新教学计划相配套的新教材25本、新教学大纲67份。整项研究工作注重顶层设计,奠定了模式改革的理论基础;注重实效,将试点纳入各校的整体改革计划;注重理论联系实际,使研究工作落到实处;注重研究质量与效益、骨干研究与群众研究相结合。[23] 1999年,由浙江大学、中国科学技术大学、东北大学、西安交通大学、华中理工大学、哈尔滨工业大学六所高校组成的课题组在其结题报告《培养中国未来的工程师》[24]中提出:中国的重点理工科大学应当抓住迈入新世纪的契机,弘扬实学精神,切实担负起发展祖国的工程事业、壮大国力、振兴中华的历史责任;应当理直气壮地、自豪地宣布自己是培养现代工程师的摇篮,是发展人类的技术文化、开拓现代工程科技的前哨阵地;必须为高等教育的全方位改革作出表率,在观念创新、制度创新、课程创新诸方面开拓进取,带头为国家经济建设少讲空话多干实事。
“一般工科院校培养的人才素质要求与人才培养模式的研究与改革实践”课题由原机械工业部教育司牵头,主持单位包括北京轻工业学院(现为北京工商大学)、沈阳工业大学、东北电力学院(现为东北电力大学 )、华东冶金学院(现为安徽工业大学 )、长沙铁道学院(现为中南大学) 和南昌航空工业学院(现为南昌航空大学) 等6所原中央部委所属的一般工科院校。该课题既包括理论研究与探索,又包括对改革实践与试点工作情况的汇总与分析。理论方面,对一般工科院校人才培养的素质、能力、知识的要求,对工科本科人才的培养模式,对素质教育的评价及对高等工程教育改革与发展应有的环境和政策等都作了较深入的研究,并取得了一定的共识;在改革实践方面,应用理论研究的成果,在构建新的教学模块、新的课程体系,特别在建立新实践教学环节上作了很多的探索,提出了一些新思路。当时北京轻工业学院用3年时间完成了两轮教改试点专业四年制培养计划的全部教学环节。其他学校均实质性启动和实践新修订的培养方案和教学计划,并显示出良好的势头。[25]
1980年国家颁布《中华人民共和国学位条例》后,教育部旋即在1981年推出《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》,规定“按学科的门类”授予学位[26],直接把“学科”简称为“学”而不是“科”。于是工程学科的学士、硕士、博士成了工学学士、工学硕士、工学博士。1997年4月24日,国家正式设立工程硕士专业学位。2000年,工科研究生教育改革研究课题组出版了《中国工程硕士专业学位研究》[27]。鉴于指导思想上仍旧把工程视为科学的“二传手”、对工程和工程技术未予辨识,对专门职业和专门学业不加区分,中国特色的专业学位与国外专业学位其实大相径庭。
(二)全国性工程教育研究组织的活动
1990年4月17—21日,中国首次举办“国际高等工程教育学术讨论会”,大会由国家教育委员会直属高等工业学校教育研究协作组发起和主办,得到我国教育委员会、联合国教科文组织的大力支持和赞助。大会的筹备和组织工作从1987年2月开始,前后整整历时三年。大会主题为“高等工程教育的现状、改革和发展趋势”,下设高等工程教育与社会、经济、科技,高等工程教育人才培养的现状与改革,高等工程教育评估等三个分主题。来自中国、美国、苏联、英国、联邦德国、日本、澳大利亚、丹麦、芬兰、埃及、泰国、印度、韩国的114名代表出席,探讨当时各国高等教育面临的共同课题。[28]次年5月10—12日,中国高等工程教育研究会成立大会暨第一届第一次理事会在北京航空航天大学举行。研究会是全国工程教育界的学术团体,52所工科院校(含协作组14校)、17个部委教育司(局)、16家工业企业成为第一批会员。高等教育二司原司长王冀生为研究会首任理事长。
1995年5月6—22日,由原国家教育委员会组织,以时任浙江大学副校长黄达人为团长,由清华大学、大连理工大学、华南理工大学、北京轻工业学院(现为北京工商大学)、北京市高等教育局、教育委员会高等教育司等单位的10人组成的工程教育考察团赴美考察,正式访问8所高校、4个政府机构、7个民间组织;回国后就美国高等工程教育改革的“回归工程”动向、美国高校办学的多样化与宏观管理机制问题进行总结报告。报告指出:要树立“大工程”概念,注重人才全面素质的培养;要适应社会对人才多层次、多样化的需求,在政策导向上引导不同学校实施多种模式、多样化的办学,鼓励学校办出特色;高等工程教育改革的重点在于改革培养目标、模式和教学内容体系,优化培养途径,提高办学效益。[29]
成立于1982年的教育部部属高等工业学校教育研究协作组在1990年和1992年分别召开了第七次和第八次高等工程教育专题研究会。1996年5月29—31日,在重庆大学召开教育部部属高等工业学校教育研究协作组会议,正式宣布协作组结束历史使命。该协作组前后活动14年,至此画上圆满句号。
(三)工程教育培养模式改革
为了适应2l世纪社会主义现代化建设的需要,培养高质量的工程科学技术人才,1996年,国家教育委员会发布《关于建设国家工科基础课程教学基地的通知》,决定在普通高等学校中建设一批国家工科基础课程教学基地。教学基地建设的目标是:经过五年或更长一段时间的建设、改革和充实提高,使教学基地具有一支学术、教学水平高,结构合理,将教学与科研、工程结合的师资队伍;在转变教育思想和教育观念,改革教学内容、课程体系和教学方法的实践中取得重大成果;具有较完备的、先进的教学实验室和其他办学条件;面向大多数学生的基础课程教学能持续、稳定地保持较高水平;能为全国其他高校的同类课程及相关学科提供可资借鉴、具有较高理论水平和推广价值的教学研究成果,并成为培养本课程师资、交流教学经验的基地。[30] 1996年底,经过学校申报、专家评审,国家教育委员会批准在30所工科类高等学校中建立数学、物理、化学、机械基础、工程制图、力学、电工电子等7门基础课程的45个教学基地。1997年[31]、1998年、1999年和2001年多次召开研讨会,总结经验和探讨进一步改革的思路,把教学基地建设推向前进。
90年代我国工程教育改革模式的实践探索工作值得一提的还包括:1994年,浙江大学创办了以“重基础、重设计、重创造”为特色,以培养适应现代科技高速发展具有扎实的自然科学、工程理论基础,掌握工程设计思想、方法和能力的复合型工程人才为目标的工程教育高级班(简称工高班),旨在探索强化学生工程设计能力培养的新途径。工高班每年从理工科专业的大二年级学生中选拔60余人,单独编班教学,让学生在继续学习主修专业的同时着重接受工程教育,并提供工程实践的机会。[32-34]此外,清华大学的基础强化实验班[35]和东南大学吴健雄学院前身强化班[36-37]也是进行理工科拔尖人才培养的有益实践。
05
总结与展望
随着20世纪70年代以后人类面临的诸多重大问题以及实体工业经济发展缓慢的状况,欧洲和美国对过度科学化有所觉醒,工程界、学术界和工程教育界皆全面反思,发表的系列调查报告拉开了工程教育又一次转型的序幕,MIT明确宣布“把工程的灵魂招回来”。90年代由此开启的工程教育转型和模式创新探索,渐渐把“回归工程”的第二次革命推向深入与高潮,以工程本来面貌为标志的“工程范式”逐渐形成。工程教育的范式变迁从主流工程定义的变化中亦可见一斑,如图1所示。
图 1 工程教育改革的两次范式转变
范式转变(paradigm shift)中的范式,并不简单地等同于模式。范式较之模式更具有全局性、稳定性、根本性或“质的规定性”(如图2所示)。20世纪最后10年的全球工程教育改革活动与若干权威机构所组织的工作,给出新世纪工程教育范式转变的明确指南,并提供了若干最佳实践作为改革的范例。人们发现,工程不只是纯粹的技术技艺,也不应是科学的“随从跟班”,工程是人类为自身的生存发展(衣食住行用)而进行的实践、综合与创造活动。工程教育、工程师应当同样具备实践性、综合性、创造性三重特性。工程教育改革运动中的标志性行动口号(“回归工程实践”“面向真实世界真实问题”“打破学科边界”“呼唤工程教育的系统变革”“通过集成创新”),也充分表明了这些特性(如图3所示)。
图 2 范式转变的层面
图 3 工程教育改革的行动与口号④
上面评述的这些文献资料表明,全球工程教育开始关注范式转变的关键,包括宏观层面的工程教育思想、观念、价值观及其环境影响,以及涉及中观和微观层面的工程教育系统和课程教学系统的改革。回归工程的工程教育改革还有漫长的路。因此,如果将20世纪80年代的工程教育转型称为一般的“改革”,那么90年代的整体变化不妨概括为工程教育的“再造”,由此开启21世纪工程教育的“转型”。
①工程教育促进协会于1893年成立,1946年改组为美国工程教育协会。
②工程师职业发展委员会于1932年成立,1980年重命名为美国工程与技术鉴定委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)。
③高等工程教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划进展情况[M]//国家教育委员会高等教育司. 高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革资料和经验汇编 1. 北京:高等教育出版社,1997:77-79.
④“回归工程实践”可参见VEST C. Last Word: Our Revolution[J]. ASEE Prism, 1994, 3(9): 40;“打破学科边界”可参见KLEIN J T. Crossing Boundaries: Knowledge, Disciplinarities, and Interdisciplinarities[M]. Charlottesville: University Press of Virginia, 1996和HANSEN P H K, LUXHÖJ J T. Engineering Curriculum Reform at Aalborg University[J]. Journal of Engineering Education, 1996, 85(3): 183-186;“呼唤工程教育的系统变革”可参见PEDEN I C, ERNST E W, PRADOS J W. Systemic Engineering Education Reform: An Action Agenda – Recommendations of a Workshop Convened by the NSF Engineering Directorate[R]. National Science Foundation Engineering Directorate, 1995;“通过集成创新”可参见BORDOGNA J, FROMM E, ERNST E W. Engineering Education: Innovation Through Integration[J]. Journal of Engineering Education, 1993, 82(1): 3-8。
引用此文
陈婵,邓勇新,李拓宇,等.全球工程教育改革历史文献评述:1990年代[J]. 科教发展研究,2023,3(2):62-89.
CHEN Chan, DENG Yongxin, LI Tuoyu, et al. A Review of the Historical Literature on Global Engineering Education Reforms: The 1990s[J]. Journal of Science, Technology and Education Studies, 2023, 3(2): 62-89.
转自:“科教发展研究”微信公众号
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