論美國高等工程教育及其對我國的啟示

伴隨著美國社會政治、經(jīng)濟、環(huán)境的變化，美國工程教育經(jīng)歷工程經(jīng)驗到工程科學再到工程實踐的發(fā)展過程。“從傳授工匠的技藝技能開始，到引進科學原理，再到將科學、技術、非技術融為一體以強調(diào)工程的實踐性、綜合性與創(chuàng)造性，美國的工程教育一路走來，在經(jīng)歷‘技術模式’與‘科學模式’后，正在實踐當前的‘工程模式’，并且不斷地面向未來進行探索和改革。”大體說來，美國工程教育經(jīng)歷三個不同發(fā)展階段，形成三種不同的工程教育模式。其發(fā)展過程對我國的高等工程教育也有一定的借鑒作用。

一、美國工程教育發(fā)展階段

20世紀30、40年代前，工程技術教育模式占美國工程教育主導地位。工程技術教育側(cè)重工程技術知識的運用，工程教育與工程實踐聯(lián)系緊密，重視工程決策、設計、運作、生產(chǎn)等項目，但是處于工程經(jīng)驗階段，工程系統(tǒng)背景、環(huán)境生態(tài)、政治等要素未引起足夠的重視，也不納入工程研究和課程學習的范疇。工程活動主要表現(xiàn)為改造自然的大規(guī)模的造物活動、工程造物活動與科學發(fā)現(xiàn)活動相互結合，科學發(fā)現(xiàn)為工程造物提供理論基礎，造物活動又為科學發(fā)現(xiàn)提供新的理論命題。工程技術教育主要是培養(yǎng)技術型工程師。技術型工程師技術知識單一，復制運用技術知識，實踐操作能力、職業(yè)性很強，能很好的解決真實世界中的普通技術問題，畢業(yè)后能馬上有效開展工作，短期內(nèi)能夠很快滿足產(chǎn)業(yè)界的要求。但是由于科學理論基礎知識一般較為薄弱，知識結構狹窄，技術型工程師應對現(xiàn)代大型復雜工程系統(tǒng)問題能力比較弱。

20世紀40年代-80年代，美國工程教育引進科學教育，開設數(shù)學、物理等基礎學科，以“工程科學運動”為導向的教育理念主宰美國工程教育，工程科學教育模式占主導地位。

二次世界大戰(zhàn)后，新的科技革命時代到來，科學技術作為獨立的生產(chǎn)力要素，其作用空前提高，引起人們的高度關注。科學研究意味著技術領域的重大突破，如相對論和量子力學推動原子能技術以及核能產(chǎn)業(yè)。人們開始遵循科學－技術－生產(chǎn)的邏輯思維公式。而在研究實踐中，工程師發(fā)現(xiàn)科學家更具有應對新問題的能力，如MIT在放射實驗室完成雷達的研究，研究者大部分都是物理學家，而不是電氣工程師。因此，科學教育應該擺在工程教育的首位。工程教育開始向工程科學方向轉(zhuǎn)變。

到20世紀70-80年代，由于世界政治、軍事、經(jīng)濟格局發(fā)生變化，美國主要關注怎樣將先進的軍事技術應用于社會生活領域，思考“用技術來解決社會問題”。工程科學教育的優(yōu)點是：側(cè)重基礎研究，能夠解決具有精確或者接近精確答案的問題，這就很好地符合了戰(zhàn)后實證主義研究的口味。而且，工程科學在許多領域確實取得了巨大成功，彰顯其巨大優(yōu)勢，比如在電子學和計算機處理方面取得了巨大進步，更進一步促進“過度”工程科學化運動思潮的蔓延。

而工程本質(zhì)上是多學科的綜合體，是以一種或幾種核心專業(yè)技術加上相關配套的專業(yè)技術所重構的集成性知識體系。工程活動就是要解決具體的現(xiàn)實問題，是實踐的學問。工程的開發(fā)或建設，往往需要比技術開發(fā)投入更多的資金，有很明確的特定經(jīng)濟目的或特定的社會服務目標，既有很強的、集成的知識屬性，同時具有更強的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟屬性。現(xiàn)代工程朝巨型化、集成化方向發(fā)展，呈現(xiàn)技術高度集成化趨勢，同時大型工程受環(huán)境生態(tài)、人文、政治經(jīng)濟等大背景因素制約。工程教育過分科學化取向偏離以實踐為基礎的工程教育的本質(zhì)，其直接后果是造成美國工業(yè)在一系列產(chǎn)品領域讓出霸主地位，對美國的競爭力構成嚴重威脅。這樣，人們不得不開始反思“工程科學教育模式”在實踐中所產(chǎn)生的種種失誤與局限性。

正因為如此，當Herb Holloman主管MIT工程決策中心時，提出自己的設想：廢除傳統(tǒng)的以學科為基礎知識體系劃分的系科，在此基礎上創(chuàng)建新的學科。但是他的改革理念在當時得不到教師和校友的支持。

20世紀80年代以后，為了扭轉(zhuǎn)“過度工程科學運動”趨勢，應對“工程科學運動”中出現(xiàn)的問題，部分有志之士根據(jù)美國社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，以及工業(yè)界要求，開始研討工程教育新模式。

以MIT為首的高校則對工程教育開展一系列理論研究與教學實踐改革探索。早在二十世紀七十年代，前MIT工程學院的院長阿爾弗雷德.凱爾（Alfred Keil）提出了改組MIT工程學院的大膽建議：重新綜合那些快速發(fā)展的工程科學，建立新的學科，如系統(tǒng)分析學，以及對綜合分析社會經(jīng)濟系統(tǒng)起著不可忽視作用的應用宏觀經(jīng)濟學等學科，通過團隊成員綜合性合作、以系統(tǒng)視角來對待處于“社會技術系統(tǒng)”這一大環(huán)境中的技術（如交通、能源、通信等）問題。阿爾弗雷德.凱爾改革的目的是能夠建立并擴大MIT在工程方面的世界聲譽，以及使MIT成為“現(xiàn)代工程教育”的領軍者。

莫爾在ASEE學術會議上明確提出，希望MIT能夠以一個更加寬闊的視角對待工程教育，也就是說，不僅僅關注工程科學，還要重視像生產(chǎn)、設計、環(huán)境、政策以及工程管理等方面的內(nèi)容，應該遠離“純粹（Pure）”的工程科學，強調(diào)“大（Big）”系統(tǒng)設計。莫爾的理念得到許多人的支持。在1993年一次MIT學校計劃會議上，莫爾明確提出“大工程觀”概念，并指出這是未來工程教育發(fā)展的新方向。1994年，莫爾提出MIT 1994－1998五年長期規(guī)劃《大工程觀：工程集成教育》，文中正式提出“大工程觀”概念，認為“大工程觀的術語是對未來工程實際服務的工程教育的一種回歸，而與研究導向的工程科學觀相對立”。“大工程觀”這個概念開始獲得廣泛的認同。隨后，MIT開始執(zhí)行1994年規(guī)劃，率先探索能使工程教育接合的各種方式，并建立了一個跨各系各專業(yè)的“工程系統(tǒng)部門”的組織機構，專門從事工程教育與實踐的研究，如建立了一個“大”的系統(tǒng)項目——系統(tǒng)設計與管理（SDM）計劃。隨著“大工程觀”理論在實踐中逐步豐富與完善，逐漸從概念演變?yōu)橐婚T系統(tǒng)學科——“工程系統(tǒng)學”，標志著美國工程教育步入成熟期。

工程實踐教育與工程實踐聯(lián)系緊密，反應大型復雜工程系統(tǒng)的特性，并給予人文社科和理工科同等的地位，打破傳統(tǒng)學科、課程之間的壁壘，不按學術研究來劃分不同的領域，課程設計綜合化、多元化、靈活性、整合與集成，建立交叉學科。實行通識教育，關注學生終身學習能力的培養(yǎng)。工程實踐教育主要培養(yǎng)技術型專家，其具備多學科知識與工程實踐能力，能夠有效應對大型復雜工程系統(tǒng)問題。

二、美國高等工程教育未來發(fā)展趨勢

2001年10月，美國工程院（NAE）與美國國家自然科學基金委員會（NSF）共同發(fā)起“2020工程師”計劃，相繼出臺兩份報告，即2004年底發(fā)表的《2020的工程師：為新世紀工程的愿景》，2005年夏發(fā)布的《培養(yǎng)2020的工程師：為新世紀變革工程教育》。其目的就是立足未來，加大工程教育改革的力度，造就適應2020年需要的工程人才，鞏固并提升美國在全球競爭中的優(yōu)勢地位。

兩份報告詳細分析未來工程教育實踐的大背景，包括專業(yè)、技術、社會、企業(yè)和國際社會背景，未來工程師的職業(yè)行為不僅受這些背景因素綜合約束，而且“綠色工程”要求工程師更加關注可持續(xù)發(fā)展問題，需要強化工程師關鍵能力素質(zhì)才能應對未來巨大挑戰(zhàn)。這些關鍵能力包括：分析能力、實踐經(jīng)驗創(chuàng)新能力、溝通能力、商務與管理能力、倫理道德、終身學習能力等。報告提出對未來工程師的十大期望，在此基礎上，為工程教育改革發(fā)展進行戰(zhàn)略設計，包括如何強化工程專業(yè)的社會地位、工程教育的普及化、工程教育與社會和企業(yè)的全方位合作、工程教育改革的系統(tǒng)性與整體性等，提供了順應未來大背景需求的變革途徑和具體措施。

三、美國高等工程教育改革對中國高等工程教育改革的啟示

1.工程教育改革必須平衡工程技術研究與社會效應之間的關系。工程教育必須植根于工程社會實踐的需要，充分考慮國防建設、工業(yè)發(fā)展、科技進步等方面目標

究其根本原因，是技術和工業(yè)的變化帶來一系列社會現(xiàn)實壓力，不斷推動美國工程院校的歷次變革，工程院校以主體身份參與社會變革，使得工程教育的使命更深地與工程實踐面臨的大量的挑戰(zhàn)和難題結合起來。

工程教育的一個關鍵性問題是如何應對社會需要特別是滿足工業(yè)界的需求，這一問題對工程教育的課程設置、科研性質(zhì)和范圍以及大學與社會之間的傳統(tǒng)關系都產(chǎn)生深遠的影響。科技發(fā)展推動工程教育從“技術模式”轉(zhuǎn)為“科學模式；過分科學化取向偏離工程教育實踐，工程教育為經(jīng)濟提供直接和間接服務的壓力不斷增大，推動工程教育從“科學模式”轉(zhuǎn)為“工程實踐模式”；對未來工程教育面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢的預測，推動美國未來工程教育改革的行動計劃，以保證未來工程人才供給與需求匹配。

2.確立工程教育主體地位

美國工程教育變革歷程，就是不停探索最優(yōu)工程教育模式的過程，也是一步步回歸工程教育本質(zhì)的過程。如今，美國的工程教育形成相對獨立的體系，既不同于科學教育，也不同于“人文教育加科學教育”，更不同于科學理論的簡單應用，而是在人文和科學的基礎上經(jīng)過重新整合集成后，形成的跨學科的知識與實踐體系，具體體現(xiàn)為以科學為基礎對各種技術因素、非技術因素的集成。以此為基礎，確立工程教育自己的發(fā)展使命，構建工程教育的發(fā)展戰(zhàn)略。

中國工程教育典型的問題是：工程教育科學化傾向，導致對學術論文過分關注，忽視工程設計與實踐；工程教育科學化趨勢愈演愈烈，使中國原本日益強大的工科院校基本都升級或者并入所謂“綜合性大學”，被淹沒或者“技術化”為職業(yè)學院。要形成中國特色的工程教育體系，需要借鑒美國成功的經(jīng)驗，確立工程教育的主體地位，才能進一步確立適合自身發(fā)展的戰(zhàn)略目標與發(fā)展藍圖。

3.工程教育既強調(diào)滿足工業(yè)界的需要，又必須保持大學自身研究的獨立性

工業(yè)部門一般是以獲取特定經(jīng)濟利益為導向，通常對基礎研究不感興趣，如果工程教育一味強調(diào)滿足工業(yè)界的需要，則可能改變傳統(tǒng)院校科研的性質(zhì)，傳統(tǒng)上的以基礎為主的大學科研可能轉(zhuǎn)向?qū)嵱玫臓I利性的項目，大學面臨“商業(yè)化危機”，長此以往，則可能損害大學作為社會創(chuàng)新基地的功能，滿足了企業(yè)的利益而損害國家可持續(xù)發(fā)展的長遠利益，因為可持續(xù)發(fā)展有賴于基礎理論研究取得重大突破提供的理論支持系統(tǒng)。如核原子能結構研究，研究者不是以建立一種新型產(chǎn)業(yè)或促進人類能源發(fā)展為目的，但是為核工業(yè)技術與軍事技術奠定了基礎。

“科學進步是國家安全，人類健康，擴大就業(yè)、生活質(zhì)量、文化發(fā)展的關鍵……”科學基礎研究具有雙重目標——知識的創(chuàng)新和能力的開發(fā)。如果忽視基礎科學研究，技術創(chuàng)新的源頭就會遭到遏制，就會形成惡性循環(huán)。良性的循環(huán)模式是——財富創(chuàng)造投資，投資產(chǎn)生研究，研究產(chǎn)生新理論的突破，新理論的突破產(chǎn)生新技術，新技術產(chǎn)生新產(chǎn)品，新產(chǎn)品產(chǎn)生新財富。而美國工程教育的成功，一定程度上正是因為按照《Grinter報告》建議的方式，將工程教育牢牢固植于深入學習自然科學、工程科學以及數(shù)學的基礎上，并強調(diào)教師的創(chuàng)造精神與科學研究。

（作者單位：華南理工大學高等教育研究所）