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林建华 陈春花 李咏梅 刘超 朱丽:世界顶级工学院的战略发展路径与人才培养

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作者简介:林建华,原北京大学校长,北京大学未来教育管理研究中心主任;陈春花,北京大学国家发展研究院教授,北京大学未来教育管理研究中心执行主任;李咏梅,北京大学工学院助理院长,北京大学未来教育管理研究中心副研究员;刘超、朱丽,北京大学国家发展研究院、北京大学未来教育管理研究中心助理研究员。

基金项目:中国工程院战略咨询项目“世界顶级工学院建设的战略研究”(2020-XY-39)

原文即将刊载于《高等工程教育研究》2021年第六期1-11页。

 


   

   

   

摘  要:在面临世界经济大变局、高科技领域“卡脖子”及“新工科建设”的背景下,实施顶级工学院战略,做强工程教育,直接关系经济发展、社会进步和科技自立自强,更是迈入新征程的中国跻身创新型国家前列的必由之路。本文在系统梳理世界范围内工学院特征、工程培养模式及人才特点的基础上,系统分析世界顶级工学院的未来画像、战略发展路径与人才培养。本文认为,传统工程教育模式难适应新时代的要求,顶级工学院是各国工程教育进一步发展的重点。从全球范围来看,工程教育已由“工程技术”到“工程科学”、正在向“卓越引领”转变,这将从根本上改变工程教育的格局。工程技术教育是一种大众化教育模式,与职业教育一起,为制造业提供人才支撑。工程科学和工程引领都属于精英教育,主要是一些顶级工学院采取的教育模式。同时,未来工程人才愈发需要融合多学科的概念、原理、思路与方法来提供解决方案,且更应当强调设计能力、创造能力及协同能力,具备发现问题、分析问题和快速行动的能力。我们必须尽快实施以创新型人才培养为重点的顶级工学院战略,以此为引领并辅之新型民办工学院共同构建多样化、多层次的工程教育体系,为跻身创新型国家前列提供战略支撑。本文为顶级工学院的战略实施和人才培养提供了相关建议。

 


 




关键词:顶级工学院  工程教育模式  战略发展路径  人才培养

 



 

一、引言

 


党的十九大确立了我国到2035年跻身创新型国家前列的战略目标。这一战略目标必然要求:创新处于核心地位、成为第一动力,人才是创新之源、成为第一资源,教育是人才之本、成为第一要务。创新型国家需要各种类型的人才支撑,科学家、工程技术专家、高素质技能人才、管理专家等,借鉴于世界其他创新型国家的经验,需求量最大也是最关键的一类人才将是工程技术人才。工程技术人才培养,其核心载体是大学,集中体现于工程教育。从全球范围去看,经济发展与产业发展,都和人才培养直接相关,更集中体现在工科大学教育的领先程度上。目前,中国大学中,工科学生占学生总数的1/3,我们的工程教育规模是世界最大的。[1]  但《世界竞争力年鉴》却显示,中国工程师的合格程度处于世界末端。[2]  虽然我国工程教育近年取得实质性发展,但当下矛盾体的另外一面是高精尖人才的缺口。根据《制造业人才发展规划指南》,2020年,我国新一代信息技术产业、新材料、电力装备、高档数控机床和机器人技术及相关专业,将成为人才缺口专业。[3]


科学发现、科学与工程结合对世界各国保持竞争优势至关重要,这很大程度上取决于将科学与技术紧密结合的工程教育。一些国家和地区因工程教育强而成为全球未来产业技术引领高地,很多国家和地区也因没有好的工程教育而在国家竞争中持续落后。为了更好地适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势、服务制造强国战略,国家希望加快建设发展“新工科”,探索并形成中国特色、世界水平的工程教育体系,帮助培养引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才,打造世界工程创新中心和人才高地。可以说,“新工科”建设是一项重要且非常紧迫的工程。


同时,世界顶尖工学院大多都实现了从工程技术到工程科学的转变,并开始尝试卓越引领型人才培养的探索,希望从根本上改变顶尖工学院的工程教育格局。美国的顶尖工学院一直在不断进行工程教育改革,并在很多领域培养出高科技人才并取得领先。美国已开始制定“卡脖子”清单,限制中国在高科技领域内的发展。因而,制定工程教育顶层战略及挖掘高效人才培养模式成为我们应对国际挑战的关键。基于中国工程院的“世界顶级工学院建设的战略研究”课题调研成果,本文将重点分析世界顶级工学院的未来发展路径与人才培养。



 

二、世界顶级工学院的未来画像

 


1. 世界范围内的工程教育模式及其发展


最早的工程教育出现在法国大革命时期。拿破仑希望通过高等教育变革来促进教育为社会和国家服务,并建立起高等专科学校,其中以巴黎高科最为著名,世界工程教育以此为兴起点。随后,专门的工程学校在欧洲普及开来。从历史发展看,有三种典型的工程教育模式。


一是“工程技术”教育模式。也可以称为传统的工程教育模式。早期的工学院都是以工程技术教育为主,直至今日它仍然被很多传统工学院采用。在大机器时代,技术与科学前沿的结合并不十分紧密,工程技术教育主要奉行“实用主义”并服务于工业化。实用性技术所依据的科学原理,很多都是在几十年甚至上百年前发现。例如,在工业化和电气化时代,工程和技术的科学基础都是经典力学与电学。人们对工程师的要求,是利用这些科学的基本原理,发明和制造出实用的产品,并不需要去探索科学前沿,或利用科学最新发现。在建国初期,我们面临的主要任务是实现工业化,大学的专业设置和教育模式是以工程技术为主。几十年中,我们培养的工程技术人才,为国家工业化做出了巨大贡献。


二是“工程科学”教育模式。第二次世界大战不仅是一场正义与邪恶力量之间的战争,还是一场科学与技术的竞争。当时的一些重要的武器装备,是在最新科学发现的基础上,将前沿科学与技术完美结合的产物,如雷达、原子弹、密码技术等。二战期间科学家与工程师之间卓越的协同合作,让人们深刻认识到,科学研究与工程技术不再是两股道上跑的车,它们已经非常紧密地融合在一起了。二战之后,布什在《科学:无尽的前沿》中,深刻阐述了科学发现、科学与工程结合对保持美国竞争力的重要性。[4]  之后,美国很多顶尖的工学院,都更加注重科学前沿,工程教育也从传统的工程技术转向工程科学。工程科学要求学生具备坚实的科学基础,并具备一定学术创新能力。这种将科学与技术紧密结合的教育模式,逐步为世界主要发达国家所接受,所培养的工程科学人才,为信息技术的兴起奠定了坚实的人才基础。上世纪后期,科学发现对新技术、新产业的影响越来越大。例如,半导体材料和PN节的发现,引发了大规模集成电路技术的发展,由此孕育了计算机产业。而激光的发现和光纤材料的研究,使大规模数字传输成为可能,从而奠定了互联网的技术基础。值得提及的是,前苏联、东欧和中国等国家,还有一些欧洲国家,由于没有及时跟上工程科学人才培养的步伐,因而在后来的信息技术领域的竞争中处于落后地位。


三是“卓越引领”教育模式。进入21世纪,人们所处的社会环境和产业领域已经发生了很大变化。技术进步除了更加依赖新的科学发现,与社会和人的发展的结合也更加紧密。近年来兴起的一些新产业新行业,以及众多的高科技创业企业,不仅要求它们对科学有深刻理解,更需要其理解社会变化趋势、人们的价值需求,因为很多新产业新行业不再仅仅是产品的改进,而是引领人们的需求。这也对工程人才的培养提出了新的要求,新一代的工程人才,不仅要具备科学和技术的知识与能力,还要有更深的人文和社会科学基础,能以批判和创新的眼光,敏锐地发现新的机遇,更要有很强的领导和管理能力,能够组织队伍,为共同的目标而奋斗。最近,美国和一些发达国家有识之士,已经注意到传统工程教育和工程科学教育的不足,从不同的角度开展卓越引领型工程人才培养的尝试,美国的欧林工学院就是一种全新的工程教育尝试。[5-7]


世界各国工程教育,并不是纯粹的上述三种工程教育模式之一,而是以不同方式结合的产物。在考察各国工程教育状况时,一定要考虑到各国产业发展实际状况和需求,因为从本质上看,工程教育是为所在国的产业服务。从整体看,西方发达国家顶尖工学院的工程教育,大多都实现了向工程科学教育模式的转变,但由于各国的产业发展状况不同,侧重点还是有一定差别。欧洲国家的制造业比较强,也都各有特色。因此,除了需要工程科学人才之外,欧洲国家仍然保留了较大规模的工程技术人才培养规模。例如,德国有很庞大的高等工业学校体系和高等职业教育学校体系,对学生进行严格的实际工作技能培训。但在大多数顶尖大学中,工学院都基本完成了模式转型。无论是德国的工业大学,还是法国的高等专科学校,在人才培养的方案中,既注重学生的学术研究训练,也十分关注学生的实践能力培养。


美国产业发展是多样化的,不仅有很强的制造业,更是很多新兴产业的发源地。因此,美国的工程教育模式呈现多样化的特征。美国是最先实行工程科学模式的国家,而且大多数顶尖工学院都完成了从工程技术到工程科学的模式转型。同时,一些州立大学和社区学院,仍然保持了传统的工程技术教育模式。美国的顶尖工学院一直在不断进行工程教育改革。一方面是加强学生的批判性思维和创新创造能力,另一方面加强人文和社会科学教育,以适应快速变化的产业和社会环境。另外,欧林工学院的教育改革,得到了很多学校的高度认可,一些老牌的顶尖工学院,如UIUC、MIT等,也开始借鉴欧林工学院的培养模式,加强学生的实践能力和创新能力。可以说,美国仍然是引领型人才培养的领跑者。我国的工程教育体系起源于苏联。改革开放后,我国工程教育取得了较大发展。但整体看,我国的工程教育仍然以工程技术为主,即使是一流的工学院,也没有完全实现向工程科学的转型。


2. 如何认知世界顶级工学院


顶级工学院的核心特征和未来画像应该是什么?从外部评价来看,世界一流或世界顶级大学具有一些主流的评价标准。最具影响力和权威性的包括QS世界排名、泰晤士高等教育世界大学排名、U.S. News世界大学排名和软科世界大学学术排名等,我们将评价体系整理如表1。QS世界排名是由英国一家国际教育市场咨询公司(Quacquarelli Symonds,QS)所发布的年度世界大学排名。它与泰晤士高等教育(THE)合作,共同推出《THE-QS世界大学排名》。QS世界大学综合排名运用6方面的指数衡量世界大学。泰晤士高等教育世界大学排名(Times Higher Education World University Rankings),由英国《泰晤士高等教育》(Times Higher Education,THE)发布的世界大学排名,又称为THE世界大学排名,其评价体系包括5方面13指标。


U. S. News世界大学排名和软科世界大学都偏向于以科学研究为主的评价体系。U.S. News世界大学排名(U.S. News & World Report Best Global Universities Rankings),由美国《美国新闻与世界报道》(U.S. News & World Report)发布,其评价体系包括13个指标。软科世界大学学术排名(Shanghai Ranking’s Academic Ranking of World Universities,ARWU)是上海交通大学高等教育研究院(前身为高等教育研究所)世界一流大学研究中心发布的首个综合性的全球大学排名,包括6个指标。


虽然不同的评价体系的关注点有所不同,但大体上有一个共识,即世界顶级大学需以学术研究为核心并具有杰出的绩效表现。而且,这些评价指标体系也会在某些指标及权重上进行动态调整。根据最新发布的四个指标评价体系,我们发现,要成为21世纪的世界顶级大学,大学需要在科学研究、学科与教学(包括学科影响力、师资力量、人才培养等)、国际化及实践融合共生等方面做到均衡兼顾。而对于世界顶级工学院,它应该在工学学科有一批大师级人才与领军教师,且能够批量培养出并产生世界一流的原创基础理论人才的顶尖创新型学院或大学。它关注创新能力的培养,“创新力”要优于“学习力”。


表 1  顶级大学的四个评价体系


21世纪以来,世界各国相继推出一系列教育改革纲领性文件[8]  ,如美国《2020工程愿景报告》《创业美国计划》及欧盟的《欧洲2020战略》等。这些政策性文件都展现出一些共同点:关注全球科技重大前沿问题及其相关社会背景,强调跨学科集成与协同创新,强调创新人才培养与产学研的一体化。同样,2020年9月15日,经合组织(OECD)发布《回到教育的未来:经合组织关于学校教育的四种图景》,它认为,未来教育有四种图景,包括学校教育扩展(Schooling Extended)、教育外包(Education Outsourced)、学校作为学习中心(Schools As Learning Hubs)及无边界学习(Learn-As-You-Go)等。[9]  这些信息都为未来顶级工学院创新管理运行描绘了图景。


3. 未来顶级工学院的特征


我们需要关注未来顶级工学院的几个核心特征或模式。


第一,顶级工学院的理念


工学院对于人才的培养核心不在于让学生知道什么,而是让学生创造性地思维和行动,这应该成为顶级工学院运行和创新管理机制的理念基础。无论是科学研究、学科与教学,还是国际化及实践融合共生,顶级工学院需要做的是以学生为中心,让他们持续提升自我并使其自由发展;无论是工程技术培养模式,还是工程科学培养模式,抑或是卓越引领模式,顶级工学院需要秉承支持个体全方位发展的理念,让他们有责任感,能最大程度地发挥想象力与创造力。


第二,多元化的个性化人才培养模式


未来顶级工学院需要多种顶级人才,也需要科学的、个性化的人才培养模式。特别的,需要培养两类顶级人才,其一是“工程科学人才”,重基础、重科学发现与创新技术。一般来说,研究分为基础研究和应用研究,而工程科学属于应用基础研究,介于两者之间,工程科学人才需要基于工程技术提炼兼有学术价值和应用价值的科学问题。[10]  关于工程科学,钱学森先生认为工程科学是“将基础科学中的真理,转化为人类福利的实际方法的技能”。[11]  钱老提出,工程研究者或工程科学家是架起纯科学与工程之间桥梁的一批人,他们很有能力将基础科学知识应用于工程问题。工程科学人才的意义在于能帮助推进学科前沿或解决重大工程实践问题,它本质上是处理理论基础研究。


中国科学院院士童秉纲认为,工程科学研究人才“不仅要具有从实践—理论—实践的思维和视野的学者素养,还要具有作为一个社会人的素质。”[10]  因而,工程科学人才不仅是专业领域的领军人物,更是一个社会人。在美国,很多高校如佐治亚理工、加州理工学院等以培养出对社会有贡献的杰出工程人才为目标,它们事实上就在培养顶级工程科学人才,并要求毕业的工程人才拥有充分的人文素质、专业素质与跨学科教育经历,能解决社会问题。[12-13]  我们要构建顶级工学院就需要能培养出工程科学人才和工程科学家,这也是科技强国建设的重要抓手。其二是“卓越引领工程师”,他们更注重思想性、创造性融合。引领型工程师更关注创业等素养,他们不仅是科学专家,也是具有创业精神的“管理者”和“企业家”。对于这类人才,他们有强烈的自我认知力和自发学习精神,对社会敏感、对人文敏感,能再综合、再创造。这类人具有问题意识、掌握科学思维方法,他们是兼具工程师、科学家素养和创业精神的人才。这类人才的培养在欧林工学院尤其得到创新发展,欧林以学生为中心提供“欧林三角(Olin Triangle)”培养模型。在这个模型中,需要通过对学生进行“卓越工程”“创业精神”和“艺术、人文和社会科学”教育以全方位激活学生。欧林工学院的人才培养实践效果表明,它的学生能更积极主动投入到学习中而且毕业生们总能在同辈中脱颖而出。[14]


事实上,我们极其强调,无论是工程科学人才还是引领型工程师,他们解决的工程问题必须贴近实践,相关理论或研究也需对实践有指导意义,因而工程人才培养中需遵循的一个准则是需要培养学生的人文素养,因为工程问题需要与社会、人文等相关联。21世纪的重大工程技术挑战使我们认识到,工程师的培养不仅要涉及深度的技术知识,还要能识别出不同问题之间的关联性并能着手解决这些问题。只有具备了专业科学素质、人文主义等素质才能创造性的做正确的事情。良好的科学素养、发自内心的人文关怀、勤于思考和创新的思维习惯,以及勇于实践、不怕失败、细心谋划的工科思维,这些可能就是我们的“新工科”希望培养出来的人才特质。[11]


第三,数字化穿透教学和课程变革


学科教学和课程体系要符合培养目标要求。传统培养模式、课程体系、课程内容等无法适应数字时代下的顶级人才培养,其更新周期也无法匹配上快速发展的科技和新知识产生与应用的速度。围绕工程科学人才和引领型工程师的培养,需要设置与时俱进的、合理的课程体系。数字化穿透课程体系与教学的核心是通过数字技术建立关联和跨界协同,利用数字赋能优化学习效率和路径,建立知识协同的整体架构,帮助学生培养顶级人才的必备素质与能力。


第四,跨边界特征


在数字化时代,边界逐渐被打破,各主体包括高校、政府、产业和中介机构等更可能发生交互协同[15]  这些主体形成螺旋结构,并对创新或知识产生形成非线性的协同影响。一个符合客观规律的高校治理趋势就是从“单边治理”转化为“多元共治”理念,在大学治理过程中,不断跨越边界,既要突出学生主体地位(因为学生就是规模最大的利益相关者),又要发挥教授的学术引领作用,还要有企业的实践融合指引作用,并在中国特色社会主义情境下找到契合中国特色与文化特点的模式,创造一种广泛授权和参与的环境。一方面,学科、专业要跨界交叉;另一方面,跨高校边界形成人才培养与科学研究的协同共生模式,在全球范围内与不同学校、企业实践或机构链接,主动探索融合共生模式。只有形成跨边界的高校运行机制,才能探寻创新的顶级工学院运行机制,帮助培养出高质量的工程科学人才与引领型工程师,并形成高质量成果。


 

三、 顶级工程人才的未来画像

 


1. 现有工程人才教育模式的挑战


我国工程教育主要师承前苏联模式,存在人才培养模式单一、以知识传授为主及学生主动性不足等问题(我们调研的人才培养的主要挑战、困难点可参见图1)。我们必须了解到,如果我们不能培养真正的工程师和技术创新人才,我们是不可能获得全球范围内发展的机会。我们需要尝试卓越引领型工程人才的培养,重点探索能立足于未来的新工程教育培养模式。在新工科建设推行几年后,为了全面深入了解相关“工程人才”情况,笔者所在的北京大学未来教育管理研究中心联合中国工程院开展了“顶级工学院人才培养及建设”的调研,对国内国际顶级高校的老师及企业界人士进行了问卷调研,并对教育领域相关专家学者进行了半结构化访谈,获取了大量相关资料。最后,我们回收的有效问卷包括65名高校老师,以及相关实践领域11名企业基层人员、63名中高层管理者。


图 1  中国工程人才培养面临的挑战、困难与瓶颈

数据来源:  2020未来教育管理研究中心数据调研


(1) 人才培养目标定位与理念。人才培养的目标和理念是“顶层设计”的内核,如果培养目标不清晰、不准确,就会对人才培养路径的战略选择出现问题。我国工程人才的培养目标经历了“培养工程师与技术人员”“完成工程师基本训练”“培养德智体全面发展的高级工程人才”及注重工程科技人才创新能力与实践能力等阶段。[16]  在人才培养目标与理念上,以往过于从宏观尺度与国家发展来设计培养方案,缺乏对于学生主体的关注。在数字化时代,人才培养更应以激活学生潜能为导向,激发学生的主动性与创造性,以成果输出为标准。事实上,“以学生为中心”“成果导向教育(Outcome Based Education,OBE)”及“持续质量改进”等已成为国际主流培养理念与标准。[17]  人才培养目标需要将国家战略、社会发展及学生兴趣充分结合起来。


(2) 协同育人。无论是高校老师还是企业人士,他们都认为,学校的外部协同培养成为制约人才培养的一个关键因素。需要构建“政府-学校-企业-行业”协同育人模式,在协同育人机制中,政府要发挥引导赋能作用,引领构建一致的协同目标体系,这是非常关键的一步。同时,校企需要联动,面向企业与社会需求,校企共同制定人才培养标准和培养方案,并建设校企教师队伍协同机制,充分调动企业人员与高校老师联合培养的积极性。同时,协同育人模式要致力于构建行业的资源共享与沟通协同机制,在学生甄选、学生培养与发展等方面积累成功经验,并推进学生培养方案的持续改进与完善。


(3) 培养方案与课程体系设计问题。传统教育模式过分强调专业理论教学,忽视了实践教学和技能培养,而且相应的工科教育缺乏充足的跨学科学习与融合。一方面,工程人才的培养缺乏人文精神和跨学科设计,这会影响人才的创新意识、创新思维与行为。通用课程比例相对较少,不利于学生全面发展。“四国比较报告”认为为了提升学生的学术能力与批判性思维力,中国、印度和俄罗斯的大学都应增加人文和社会科学课程。[18]  另一方面,工科比较强调实践应用性,需要设计更多实践理论相结合课程。目前,工程人才的培养方案与课程体系并不能有效激发学生的主动性学习。2014年的“高等理论教育改革课题组”的报告数据显示,在专业自主性学习、专业潜能激发及跨学科知识探寻上都表现不佳(见图2)。而且,所培养的毕业生在问题分析、方案设计及沟通协同能力等方面还需要继续完善。


图 2  2014年学生对于自身学习行为与专业兴趣的评价

资料来源:  高等理科教育改革课题组数据


(4) 制度规范体系。一方面,为了促进“政产学研”的共赢与发展,制度保障仍需加强。在国家层面,教育部于2010年实施“卓越工程师教育培养计划”,逐步建立起了行业部门、高校和教育部门之间的制度化合作。在该计划下,毕业生整体质量及用人单位满意度都有较大提升。但同时,我们也注意到,国家层面的“卓越计划”需向地方辐射,带动省级、校级“卓越计划”工作的开展,进行分类实施,推进工程人才培养机制创新。在学校层面,教师与学生评价制度还需完善,现有制度较为单一,无法有效激活老师与学生。在行业企业层面,需要建立行业企业参与工科人才培养的长效机制。据《中国工程教育质量报告(摘要)》(以下简称《报告》)统计,企业在培养目标制定、课程体系修订等工科人才培养核心环节的参与比例不超过30%,企业与高校协同育人需要进一步完善。[17,19]  而且32%的企业表示,迫切需要出台相关法律法规和财税优惠政策,推动企业更加广泛、深入、稳定地参与校企合作育人。


2. 工程人才教育模式的未来核心


未来创新工程人才需要具备的关键能力——21世纪的工程师应具备“里昂的聪明才智,摩尔解决问题的能力,爱因斯坦的科学洞察力,毕加索的创造力,艾特兄弟的果断,比尔·盖茨的领导力,艾琳娜·罗斯福的道德心,马丁·路德·金的远见和儿童的好奇心”(美国工程院)。


创新工程人才应该具备的特征是什么?“颠覆式创新”之父克莱顿·克里斯滕森(Clayton Chiristensen)认为,最具有创新力的人通常具有五大“发现技能”,它们分别是联想、发问或质疑、观察、试验和建立人脉。[20]  而著名教育专家托尼·瓦格纳(Tony Wagner)在《教育大未来》中指出,未来人才需要具备批判性思考与解决问题的能力、跨界协作与以身作则的领导力、灵活性与适应力、主动进取与开创精神、口头与书面沟通能力等7种关键能力。[21]


我们开展的调研数据表明,问题发现、分析和解决的快速行动能力、创造力及跨领域、学科合作协同能力是高校老师与用人单位认为未来工程人才最应该具备的三项关键能力(见图3)。这与STEAM (科学Science、技术Technology、工程Engineering 、艺术Art、数学Mathematics)教育理念高度吻合,该理念通过提供面向真实问题的融合多学科的教育,旨在培养学生解决问题能力、创新能力与跨界综合能力。在数字经济时代,复杂现实问题愈发需要融合多学科的概念、原理、思路与方法来解决,因而未来工程人才相应需培养设计思维能力、创造能力及协同能力这三大素养。[22]


图 3  未来工程人才应具备的能力

资料来源:  2020未来教育管理研究中心数据调研


相对来说,用人单位认为信息技术能力也是未来工程人才需要掌握的一项关键技能,而高校老师更加看重批判思维能力。信息技术给教育领域带来的变革非常巨大,它在教育领域的突出贡献就是促进在线教育发展及大学教学模式变革。在线教育是运用互联网、人工智能等现代信息技术进行教与学互动的新型教育方式,是教育服务的重要组成部分。它有利于构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系,有利于建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会服务。掌握一定基础的信息技术能力是工程人才在未来需要具备的关键能力。


而《报告》的数据显示,设计或开发解决方案、沟通协同两项能力存在明显“短板”(参见图4)。仅64%的专业毕业生具备较强设计或开发解决方案的能力,63%的专业毕业生具备较好的沟通能力。在努力坚持解决难题的素质、发现与解决问题的能力、喜欢探索复杂、新奇的事物及批判性思维等方面,高等理科教育改革课题组的报告数据表明,分别只有23.2%、25%、23.9%与22.3%的工程人才认为有很好的进步。同时,仅有34%的人在利用现代信息技术获得和处理信息的能力上取得明显进步。这些都是培养未来创新工程人才需要加强的地方。


4  中国工程毕业生能力对照国际标准达成情况

资料来源:  中国工程教育质量报告(摘要)


3. 未来顶级工程人才的培养


“以学生为中心”“成果导向教育”及“持续质量改进”等已成为工程人才国际主流培养理念与标准;人才培养目标需要将国家战略、社会发展及学生兴趣充分结合起来。在世界顶级工学院的人才培养方案中,既注重学生的学术研究训练,也关注学生的实践能力培养,同时,重视学生的人文和社会科学素养,使学生能够更好地理解社会和人的需求;而且,需更注重学生学习的自主和主导性,调动学生学习积极性,培养更具创造性和引领性的人才。


在未来创新人才培养中,有几个关键问题值得思考。激发创新的教育理念的打造。创新工程人才的培养既要考虑结合国家发展战略与社会需求,也要促进其潜能激发与全面发展。重点加强“能力第一,知识第二”“持续质量改进”“科学与人文融合”“跨学科教育”及“兼顾通识教育与专业教育”等在本科教育理念中的价值。对于创新工程人才的培养,一定要以学生能力达成为中心,尊重个性自由,启迪智慧,面向未来。挖掘培养创新人才所需的核心能力。在未来,顶级工程创新人才需要的关键能力包括问题发现、分析和解决的快速行动能力、创造能力及跨领域、学科合作协同能力等。而且,信息技术处理能力成为数字化时代学生需要关注的重要能力。以学生能力达成为中心构建学校评价机制。③重塑人才培养的“管、办、评”机制,教育教学制度要适应时代要求,并以创新人才培养为变革方向。④课程体系需重构以帮助学生构建知识融合方式。⑤在创新人才培养中,要特别关注“产教融合”“科教融合”和“国际协同”等方面。


 

四、 世界顶级工学院的发展路径

 


世界发达国家工程教育的发展,给我们几点启示。一是顶尖工学院大多都实现了从工程技术到工程科学的转变,但他们并没有废弃工程技术教育,但这部分教育主要由技术或职业类的学校承担。二是顶尖工学院都非常重视学生的人文和社会科学素养,使学生能够更好地理解社会和人的需求。三是更加注重学生学习的自主和主导性,调动学生学习积极性,培养更具创造性和引领性的人才。四是一些国家已经开始尝试卓越引领型人才培养的探索,希望从根本上改变顶尖工学院的工程教育格局。


麻省理工学院发布的《全球一流工程教育发展现状》也指出,无论是“现任引领机构”与“未来引领机构”,它们在工程教育理念与关注点、大规模地以学生为中心进行高质量工程教育、大学间协同与跨学科学习及教师教学制度等四方面存在巨大挑战。[23]  顶级工学院的工程教育应向三个方向转变:


一是更加注重培养人文素养,二是更加注重培养自主性,对这两方面的关注可以使学生能更好理解社会和人的需求,成为更具创造性和引领性的人才。另外,数字经济时代的来临,从知识发现到实际应用的周期大大缩短。复杂性、多维性、生态性、融合共生性等全新的产业发展特性,要求融合多学科概念、原理、思路与方法来提供解决方案。因此第三个方向就要求,顶级工学院更加注重数字经济人才培养,将数字技术思维融入工程人才培养中,提高人才培养的战略定位。


 

五、 世界顶级工学院未来建设与人才培养的政策建议

 


在未来,世界顶级工学院一定是能够培养出顶级工程人才。国家环境、国际形势、工程教育发展趋势使得世界各国都开始致力于构建顶级工学院和顶级人才培养体系。纵观世界一流工学院建设和人才培养实践,它们的领先实践基本体现了以人为本的人才培养理念与个性化、目标导向的学科课程体系。同时,它们致力于培养两类顶级工程人才,即工程科学人才(如以麻省理工学院、佐治亚理工学院等为代表)及“引领型工程师”(以欧林工学院为代表)。在两类人才的培养中,跨边界(包括大学、国际化、实践融合及产学研用联盟等)成为其运行的核心特征。为了更好地让顶级工学院适应未来和培养顶级创新人才,可以参考以下六点建议。


1. 确定重点名单、提升顶级工学院定位


世界顶级工学院都有明确宏大的教育愿景、使命和目标,重视学生的“潜能激发”“全面发展”与“社会责任”。建议我国尽快实施顶级工学院战略,确定重点发展的顶级工学院名单,给予支持政策,同时赋予这些顶级工学院培养未来产业领袖及终生学习者的愿景。加快建设一批以培养创造性和引领性工程人才为目标的顶级工学院。


要将创新培养与终生学习理念贯穿于整个培养过程中,尊重学生的个性自由,激发学生的好奇心、创造潜能、团队协作力及社会责任感,鼓励学生自由探索与全面发展。对于政府而言,要树立持续性支持顶级工学院建设的理念,教育部更要全力支持工程大学以培养创新人才为目标的教育改革,并加强继续教育与终身学习服务体系构建。


2. 以跨学科教育来培养打造顶级工学院


加强对学生的跨学科培养,建立以工学科为核心的跨学科体系。通过跨学科设计(包括跨学科课程设计、跨学科师资队伍建设、跨学科人才培养的管理机制如招生、平台建设、评价及资源配置等)使得工学院成为世界创新与社会繁荣的知识高地。


我国顶级工学院应积极采用“通识教育+专业教育”的跨学科教育结构设计,重构工程教学系统,建立扎实的核心课程体系,对人才培养进行跨专业或跨学科再设计,帮助学生构建基础的学科知识结构拓展学科交叉领域;形成“分布式选修体系”,组建跨学科教学师资队伍、构建跨学科考核评价体系、成立跨学科交流的研究机构;提供跨学科的学习和研究机会,促进不同学科的联系;通过跨学科的培养鼓励学生思考跨越工程学科边界,让工程学科与多学科交叉融合促进学生产生新的知识、想法和实践。


3. 建立开放办学机制


支持顶级工学院建立与外界形成共生共创的伙伴关系,打开学科、学校和学习三边界。建设“无围墙学校”,重构学校教育生态体系,让顶级工学院与“线上学校、企业学校”及其它高校充分结合、相互补充,激发学生主动学习意愿,利用社会技术资源让学生能无时空限制地自主学习。教育一定不是机器制造,而是“花木成长”。人才培养既要传授高质量专业知识、培养学生创新思考力与“学习力”,也要培育个体的完整人格与实践能力,一定要打开边界,重构教育生态体系,让学生能全方位地接受“无边界”教育。


4. 建立“政学产企”协同共生关系


顶级工学院工程教育的利益相关者包括企业、政府和相关社会力量,需要链接全球优质学术与产业资源。一是发挥政府职责,为打造顶级工学院提供政策支持。二是健全资金筹集机制,支持顶级工学院开展多渠道资金筹划,鼓励社会资本支持。三是推动高校、政府与产业的互动,以“科教融合”与“产教融合”为多元主体互动核心,鼓励科技园区模式、产业与大学合作研究中心、企业孵化器等协同发展模式,构建“政学企”多方合作模式,构筑新型科研、教学、创业孵化平台。四是与国际著名组织和机构开展广泛的国际合作,通过增加学生的多元化背景提高包容性和多样性。五是构建生态系统,促进技术创新与成果转化,通过科研教学并举、顶级工学院与产业融合,发挥协同育人优势。


5.建设具有中国特色的大学治理与监管框架


探索建立既考虑中国特色和国情又能引领世界的治理结构与模式。发挥党委领导在顶级工学院中的特殊价值,构建中国特色社会主义的办学文化,把握办学的正确方向。探索并实施有效的大学治理,建立具备专业知识并能代表主要利益相关者的校董会,确保校董会的合理构成,以及成员真正投身参与学校建设。需重点更新对顶级工学院校长所需具备能力的认识。顶级工学院需要在未知领域中走出创新之路,因而校长不仅需要享有学术声誉,还需要具有创业与创新精神,同时,还要有能力打造支撑跨学科、跨领域、跨产业的组织结构,带领大学获得不同于传统大学的全新组织结构,这就需要一位积极探索大学管理创新方法的校长,能够具备组织变革的能力,又能够吸引和激活顶级学者。以书记、校长为领导班子的团队要着眼于未来,加强战略定力,避免受到“短期”评估的影响,构建面向未来的创新人才培养及管理运行的治理机制。还要探索制定高校专家审查机制,明确监管框架与政府要求,确保在高校管理自主性的前提下,符合规范。但同时,探索建立适当的责任框架,让各利益相关者能保持适当的关系,并能让高校对未知领域的探索及创新人才的培养保持独立性,能为未来出发。


6. 大力支持民办工学院发展


理论上讲,如果政府能够提供丰富办学资源,公办新型工学院也应当是可行的。但在实际操作层面,会遇到很多困难。作为一个教学改革的试验项目,办学规模不能太大,因为随时可能要试错纠错。而对于公办学校,政府在办学规模、生均资源、学费收取等方面有很多无法逾越的限制。我们认为,如果能够充分利用社会资源,国家再给予更加开放的政策支持,以公助民办的方式,会更有利于工程教育改革探索的成功。通过民办教育可以打开边界,充分利用社会丰富的教育资源。



 

注  释


①美国国家工程院提出的14项21世纪重大工程技术挑战包括降低太阳能造价、以核聚变提供能源、开发碳隔离技术、管理氮循环、全球都可用到洁净水、恢复和改善城市基础设施、推进医疗信息学、研制更好的药物、人脑逆向工程、防止核恐怖行动、确保网络空间安全、增强虚现实、推进个性化学习以及发展科学发现工具。

来自教育部、中央网信办、国家发展改革委及工业和信息化部等11个部门于2019年9月19日联合发布的《教育部等十一部门关于促进在线教育健康发展的指导意见》。


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