歐美工程教育發展最新進展：報告與行動

梁興來 王祁閣

（鹽城工學院 校長辦公室，江蘇 鹽城 224051）

最近10年來，為應對21世紀的全方位挑戰、努力增強國力和國際競爭力，以順應知識經濟時代全球化和信息化的大趨勢，歐美諸國紛紛加大工程教育的改革力度，將其作為本國科技人力資源建設的重要組成部分。

一、美國工程教育發展

美國工程教育改革的研究與實踐，集中反映在以下三個大報告：美國國家工程院（NAE）分別在2004年和2005年推出的《2020工程師》（第一卷：2020工程愿景報告，第二卷：培養2020工程師行動報告）［1］；卡內基教學促進基金會2007年推出的《培養工程師：謀劃工程領域的未來》；［2］密歇根大學杜德斯達特中心2008年推出的《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》［3］。現將三個大報告分別簡介如下。

1.美國工程院《2020工程師》項目的兩個報告。

美國工程院的《2020工程師》計劃提供了兩個主題報告，即2004年發表的《2020工程愿景報告》和2005年發表的《培養2020工程師行動報告》。《愿景報告》從4個方面對2020作了預見和深入討論：2020工程實踐的技術大背景是什么？2020工程的社會、國際和專業的大背景是什么？對2020工程和工程師的期望是什么？2020工程師的關鍵特征是什么？

該報告對所理解的工程和工程師的期望予以總結，例如：工程專業在社會文化系統中發揮的深刻作用，通過工程教育能夠獲得更多的職業發展機會，工程教育對工程師從事“非工程”的工作具有重要價值；讓公眾認可專業、技術、社會、歷史、傳統等知識的融合，這樣才能使工程師更好地迎接世界上復雜多變的挑戰。2020年的工程師應具備較好的科學與數學基礎，能夠通過人文學科、社會科學與經濟學來拓寬設計的視野。在創造過程中強調有效的領導力來發展與應用下一代技術，以解決未來的問題等觀點。

《行動報告》則是在上述報告基礎上，全面論述了2020工程教育發展戰略，2020工程教育實施項目與機制，并對2020工程教育提出若干具體的建議。該報告的戰略要點很多，例如：要在一個大系統中探求有效的工程教育，這個大系統是由相互關聯的工程教育系統、工程實踐系統、K-12教育系統及全球經濟系統構成的；工程教育必須體現其訓練工程師的本質，同時，工程教育過程是在日益重視工程實踐與工程教育研究的背景下進行的；工程教育需要多方合作，尤其是工科教師與工程專業界的參與。

2.《培養工程師：謀劃工程領域的未來》報告。

該報告是卡內基基金會關于“專門職業人員”培養的系列研究成果之一。《培養工程師》是繼《培養牧師》和《培養律師》之后，卡內基教育促進基金會于2007年發布的關于專門職業教育的系列報告中的第三個。《培養工程師》與其他研究一樣，建立在直接觀察正在進行中的教育的基礎之上。初步的研究聚焦于40所工科院校，考察了100個有關鑒定的自評報告，走訪了6所院校和11個機電類工程學科計劃，這11個學科計劃是美國本科工程教育交叉領域的代表。

報告認為，工程師和醫師、護士、律師、牧師及其他專業人士一樣，是在日益復雜和不斷變化的情境中工作的。工程實踐的外部環境發生了變化，工作的實質內容——即工程師要解決的問題和所依賴的知識也發生了變化。報告同時指出，盡管工程教育擅長傳授某些知識，但在培養學生整合自己的知識、技能和專業發展的認知上不是很有效。這種整合的缺乏也削弱了工科畢業生在其他工作領域運用工程見識的能力。這項研究中得到的重要啟示是專業實踐教學的必要性。專業實踐的教學，應該成為在未來本科工程教育中對課程內容和教學策略選擇的試金石。

為了實現這個目標，課程及教學策略必須精心設計，為了引導工程教育重新設計，該報告的作者提供了以下4條原則。（1）提供專業的支柱：專業實踐；（2）講究教學方法，講授關鍵概念；（3）通過模擬實踐來整合身份、知識和技能；（4）把工程置于全球環境，鼓勵學生運用橫向思維。

3.《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》報告。

該報告是密歇根大學杜德斯達特教授新近組織發表的重要研究報告。該報告開門見山地指出：包括人口特征、全球化和技術快速變革在內的一系列強大力量，驅使工程在社會中的作用發生深刻的變化。全球知識經濟對于不斷變化的勞動力和技術的需求，極大地改變了工程實踐的性質，工程師不只是簡單地掌握科學與技術原理，還需要更廣闊的技能。人們越來越意識到技術創新對經濟競爭力和國家安全的重要性，這就要求優先發展工程應用基礎研究。基礎研究和工程應用之間知識流動的非線性、新技術的高度跨學科性，以及網絡基礎設施的影響需要新的工程研究和開發的范式。而且，工程類工作的外包、學生對科學和工程職業興趣的下降、移民限制，以及國內工程勞動力社會多樣性的缺乏等挑戰，也使得目前美國工程的發展方針存在嚴重的問題。

工程教育近幾年來盡管取得非常大的進步，但依然局限于狹隘的、學科導向的本科教學計劃。現在它面臨的挑戰越來越多，包括新技術殘酷地變革速度以及對于最有才能的學生從事工程職業吸引力的下降。相比工程職業，這些學生更傾向于其他專業課程如法律，醫學，以及商業管理。

該報告研究的目的是綜合各類關于工程職業、國家技術和創新需求以及人力資本作用的報告中的主要成果和建議，同時深入分析工程實踐、研究和教育不斷變化的本質。更具體地說，它從幾個方面來考慮工程的含義：（1）作為一門學科（類似于物理學或者數學），在技術驅動的21世紀社會可能成為“通識課程”；（2）作為一種職業，是社會急需但同樣面臨著眾多挑戰；（3）作為知識基礎，在知識經濟中支撐著創新，創業，以及價值創造活動；（4）作為一種多樣化的教育系統，這個系統在培養工程師和工程研究中需要具備優質、嚴格以及多樣化的特性，并能帶來繁榮，安全，以及社會福利。更一般地說，它探尋的是21世紀工程的性質與目標是什么這樣的問題，我們必須在這些問題上做出重大改變以應對需求和社會發展優先權的迅速變遷。

報告設計的通向未來工程的路徑圖是：一系列旨在變革工程實踐、研究和教育的建議和行動，其基本目標是維持和增強對經濟繁榮、國家安全和社會福利起著關鍵作用的國家技術創新能力。

二、歐美工程教育改革最新動向

在全球工程教育改革中，新思想、新舉措、新實踐層出不窮，值得注意的新近的戰略動向有如下三個。

1.響應STEM國策的工程教育行動。

鑒于2020年代的工程師眼下正是在校的中小學學生，因而美國舉國上下認識到工程和工程教育必須從娃娃抓起。2009年初，美國工程院與國家研究理事會聯合發布研究報告《K-12教育中的工程》，探討分析了K-12教育中的STEM（科學、技術、工程、數學）現狀和未來，專門探討STEM教育中的工程核心概念和工程能力概念，相關教育實施的狀態，教學主題和方式的改進。并就K-12工程教育的基本原理，政策和課程問題，以及與STEM整合等問題，提出若干具體的建議。報告共6章：（1）引言。（2）工程是什么。（3）K-12工程教育的案例。（4）K-12工程教育的現狀。（5）核心工程概念和技能在K-12各年級的教和學。（6）研究結果和建議。該報告的第二章精辟地指出，“工程”不僅是一個知識體系（BoK），而且是解決現實世界中現實問題的一個過程。報告呼吁教育工作者、政策制定者、工業界領導人和教育研究工作者、認知科學研究者聯合起來，共同推進K-12學校中的STEM教育和社會公眾的認知，提升全民族的科技素養。

而《K-12教育中的工程》報告的最新發布，正是為STEM做了成功的注解與展望。類似的行動在英國和德國也有開展，只是在德國用MIND（數學、信息學、自然科學和技術）代替了STEM。

2.響應工程大挑戰的工程教育行動。

2008年9月，美國工程院發布《21世紀工程大挑戰》報告，列述了14項工程挑戰：（1）太陽能經濟利用；（2）氫能源開發；（3）CO2封存技術開發；（4）氮循環控制；（5）清潔水供應；（6）市政設施改造；（7）健康信息建設；（8）先進藥物與治療；（9）思維技能再造；（10）核恐怖防范；（11）賽博空間安全；（12）虛擬現實（VR）普及；（13）個性化學習拓展；（14）科學與工程合作。

《21世紀工程大挑戰》報告就每一項“大挑戰”，分別闡明了它的重要性，對工程的沖擊與焦點，以及回應挑戰的策略思考。2009年3月，美國Duke大學工學院、Olin工程學院、南加州大學（USC）工學院，發起成立協作組應對14大挑戰。美國工程院迅速回應、大力支持，設立一項“大挑戰學者計劃”，提出了培養能夠迎接大挑戰主題的新型工程師的課程架構。新的架構包含5個部分：（1）涉及大挑戰主題的設計或研究活動；（2）稱之為“工程＋”的跨學科課程；（3）創業；（4）全球視野；（5）服務的學問。GCSP計劃安排用1年時間征集意見和吸收協作組新成員，并爭取NSF對全國性GSCP計劃的立項資助。

3.響應《歐洲2020戰略》的工程教育行動。

2010年初，歐盟正式推出一個指引歐洲經濟未來10年發展的《歐洲2020戰略》，取代到期的“里斯本戰略”。新戰略的主題是“敏捷、永續、包容”，它建立在三大支柱上：一是繼續沿著知識經濟的道路前進，加大教育投入，推動創新，促進數字經濟發展，通過發展互聯網建成真正意義上的網上單一市場；二是建成一個具有競爭力、互聯共通、更加綠色的經濟體，包括完善交通運輸、能源輸送、寬帶網接入等方面的基礎設施；三是建成一個更加寬容的社會，最終實現在科技水平上追趕美國的“歐洲夢”。

“創新聯盟計劃”是《歐洲2020戰略》的九大“旗艦首倡計劃”（flagship initiatives）之一，它要求加大研究投入并使歐洲成為最有吸引力的新產品開發場所。歐盟各成員國政府承諾積極改革其國家創新系統，尤其是加強工業與大學的合作，確保足夠的理工科畢業生供給。另一方面，要把研究成果轉化為生產中去，工程師的活動是毫無疑問的，這也是工程師教育的核心部分。在《歐洲2020戰略》的文本中，“工程師”和“工程”一詞明白無誤地反復出現在描述“創新”的章節，而“科學家”一詞僅含糊地用在泛指所有科學活動的地方。由于普遍意識到工程師在歐洲的嚴重短缺，新的《歐洲2020戰略》把“造就更多的歐洲工程師”作為它近期和中長期必須達到的目標。

綜上所述，歐美工程教育改革舉措不斷，幾大重要報告和計劃共同反映出未來工程教育的發展趨勢是：注重工程實踐培養，強化產學合作培養，夯實基礎性工作，體現創新創業需求等。我國相關主管部門應該對此加以綜合研究，從中汲取有益經驗，便于我國高等工程教育的發展適應未來工程教育的發展趨勢。

［1］NAE.Engineering Research and America’s Future：Meeting the Challenges of a Global Economy［R］.http://www.nap.edu/catalog/11393.html，2005.

［2］Charles M.Vest.Context and Challenge for Twenty-First Century Engineering Education［J］.Journal of Engineering Education，2008.

［3］Duderstadt.Engineering for a Changing World：The Future of Engineering Practice，Research，and Education［R］.http://milproj.dc.umich.edu/publications/EngFlex_report/download/MITEngFlexIntro.pdf，2012.