建設(shè)“新工科”從工程教育微改革開始

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【論教】

作者：雷慶(北京航空航天大學(xué)高等教育研究院副院長(zhǎng)、研究員)

2017年初，“新工科”的概念提出以后，迅速引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在工程教育領(lǐng)域更是成為熱點(diǎn)。從那時(shí)開始，由政府教育主管部門主導(dǎo)，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，“新工科”得到“自上而下”的全面推進(jìn)。“復(fù)旦宣言”“天大行動(dòng)”，相關(guān)高校對(duì)建設(shè)“新工科”形成了一致意見，使“新工科”建設(shè)具有一定基礎(chǔ)。教育部發(fā)布《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，并認(rèn)定首批612個(gè)國(guó)家級(jí)“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目，完成了“新工科”建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)。接下來，便是各高校全面推進(jìn)“新工科”建設(shè)，而具體建設(shè)從何處入手，成為當(dāng)前的一個(gè)重要問題。

顯而易見，上述全面推進(jìn)式的改革有利于擴(kuò)大“新工科”的影響，調(diào)動(dòng)高校、企業(yè)、政府各部門，以及全社會(huì)的力量，參與和支持“新工科”建設(shè)。但在具體建設(shè)中，全面推進(jìn)式的改革涉及整個(gè)專業(yè)、整個(gè)學(xué)院，甚至整個(gè)大學(xué)的人才培養(yǎng)體系，其中包含學(xué)生、教師、管理人員，課程、教材和各種教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)場(chǎng)所和硬件設(shè)施，以及考核評(píng)價(jià)制度、管理制度等許多要素。要把這些數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的要素統(tǒng)籌協(xié)調(diào)起來，遵循同一理念，實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)，難度之大可以想見。

事實(shí)上，工程教育改革在國(guó)內(nèi)國(guó)外都是一個(gè)難題。CDIO工程教育模式引入我國(guó)以后，不少高校開展了試點(diǎn)，但據(jù)了解，目前只有為數(shù)不多的學(xué)校初步實(shí)現(xiàn)將人才培養(yǎng)目標(biāo)分解到課程和教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了培養(yǎng)目標(biāo)-課程矩陣。幾所學(xué)校主持這一工作的負(fù)責(zé)人無不感嘆，這個(gè)任務(wù)實(shí)在太艱巨了。而在美國(guó)，老牌工科院校很少對(duì)人才培養(yǎng)體系做整體改革，因?yàn)檫@樣的改革必須得到多數(shù)教授的贊同，而教授們的意見很難統(tǒng)一。只有像歐林工學(xué)院這樣的新建工科院校才可能構(gòu)建全新的人才培養(yǎng)體系。

筆者認(rèn)為，在高校展開“新工科”建設(shè)中，不妨采取微改革這一途徑。

所謂微改革，是指在現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系框架內(nèi)，對(duì)某些課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行改革，或者將現(xiàn)有部分課程重新組合，更好地滿足社會(huì)對(duì)人才的需求，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

先來看兩個(gè)案例。

“產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)”是北京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本科生的一門重要課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)知識(shí)開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力。以往的課程設(shè)計(jì)是從“準(zhǔn)命題”作業(yè)入手，即教師提出要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，學(xué)生經(jīng)過概念設(shè)計(jì)、模型渲染，最后以造型完美的效果圖或模型作為設(shè)計(jì)成果結(jié)束課程。目前，國(guó)際上主流的設(shè)計(jì)理念是整合設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和市場(chǎng)整合為一體，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就充分考慮用戶需求、生產(chǎn)的可行性和商業(yè)化實(shí)現(xiàn)。依據(jù)這一理念，授課教師把教學(xué)的起點(diǎn)推前到探尋“產(chǎn)品機(jī)遇缺口”，讓學(xué)生自己調(diào)查、分析用戶潛在的需求，確定要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品;在學(xué)生完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)以后，將課程繼續(xù)延伸到成果轉(zhuǎn)化，指導(dǎo)學(xué)生制作樣品、申請(qǐng)專利、尋找合適的生產(chǎn)廠家，直到推銷產(chǎn)品。

美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)達(dá)·芬奇產(chǎn)品創(chuàng)新中心是該校藝術(shù)學(xué)院、商學(xué)院、工學(xué)院、人文與科學(xué)學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)立的教學(xué)機(jī)構(gòu)，它提供4個(gè)跨學(xué)科人才培養(yǎng)項(xiàng)目。學(xué)生在主修原有專業(yè)的基礎(chǔ)上，如果學(xué)有余力并且感興趣，可以選修這些項(xiàng)目。例如，本科生產(chǎn)品創(chuàng)新證書項(xiàng)目，由一系列課程和綜合性設(shè)計(jì)組成。首先，學(xué)生選修“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)論”作為項(xiàng)目的入門課程。其次，藝術(shù)學(xué)院、商學(xué)院和工學(xué)院分別開設(shè)“藝術(shù)和設(shè)計(jì)原理概論”“企業(yè)管理概論”“工程技術(shù)概論”課程，學(xué)生須選修非本學(xué)院開設(shè)的2到3門課程。再次，學(xué)生還要完成至少2門本學(xué)院開設(shè)的跨學(xué)科選修課。最后，學(xué)生組成跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，解決由企業(yè)提出并提供資助的產(chǎn)品創(chuàng)新問題，解決方案也被企業(yè)采用。

以上案例有兩個(gè)共同特點(diǎn)。其一是在已有的人才培養(yǎng)體系框架內(nèi)進(jìn)行改革。北航的案例是針對(duì)一門課程的改革，沒有增加學(xué)時(shí)，但拓展了教學(xué)內(nèi)容，更好地體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的案例是在原來的教學(xué)計(jì)劃之外設(shè)置由若干課程組成的項(xiàng)目，把跨學(xué)科培養(yǎng)人才的理念落到實(shí)處。其二是讓學(xué)生解決真實(shí)的工程問題，經(jīng)歷工程活動(dòng)的全過程，從而加深對(duì)工程的理解。

國(guó)內(nèi)外類似的案例還有很多，表明實(shí)踐工程教育的“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”，除了人才培養(yǎng)體系整體改革外，局部的微改革也是有效的途徑。例如，高校要滿足大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求，既可以單獨(dú)設(shè)置“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”專業(yè);也可以開設(shè)相關(guān)課程，其他專業(yè)的學(xué)生選修這些課程后，獲得大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需要的知識(shí)和能力。而且，后一種路徑也許有更好的適應(yīng)性。

值得期許的是微改革可以促進(jìn)教師發(fā)揮主動(dòng)性。以往的工程教育改革中有這樣的現(xiàn)象，一方面學(xué)校提出頂層設(shè)計(jì)的構(gòu)想，但在實(shí)際操作中，改革的理念和目標(biāo)層層衰減，沒有得到完全落實(shí)。另一方面，教學(xué)一線的教師、系主任或院長(zhǎng)，對(duì)自己教授的課程或負(fù)責(zé)的專業(yè)有改革的想法，但在龐大而又復(fù)雜的人才培養(yǎng)體系面前又很難下手，只好采取觀望的態(tài)度，或者被動(dòng)執(zhí)行學(xué)校的改革方案。任何教育改革的成效最終都要體現(xiàn)在培養(yǎng)人才的質(zhì)量和水平上，而培養(yǎng)人才的質(zhì)量和水平則取決于課程和各種教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，基層教師對(duì)待教育改革的態(tài)度和參與程度，將決定改革能否取得預(yù)期的效果。

微改革的主體正是直接承擔(dān)教學(xué)工作的教師。在課程層面的微改革中，教師掌握改革的主動(dòng)權(quán)，能夠體驗(yàn)到改革的成效，這對(duì)激發(fā)教師參與改革的積極性十分重要。因此，建議教育主管部門和高校更多關(guān)注工程教育微改革，發(fā)動(dòng)更多教師在自己講授的課程中開展改革。一是在教改立項(xiàng)、“新工科”研究和實(shí)踐項(xiàng)目、教學(xué)成果獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中有意識(shí)增加課程層面微觀改革項(xiàng)目的比例，避免產(chǎn)生綜合性的宏觀項(xiàng)目更容易立項(xiàng)、更容易獲獎(jiǎng)的錯(cuò)覺。二是轉(zhuǎn)變課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不局限于教師的教學(xué)態(tài)度、備課是否充分、講授是否清晰，以及課堂秩序如何等基本的和表面化的要求;而是更多關(guān)注學(xué)生在課程中實(shí)際收獲了什么，課程對(duì)人才培養(yǎng)總目標(biāo)有什么貢獻(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法是否體現(xiàn)了先進(jìn)的教育理念。三是加強(qiáng)對(duì)教師開展教學(xué)研究和教學(xué)改革的技術(shù)支持。把教師發(fā)展中心建成教學(xué)學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)，把大學(xué)課程和教學(xué)作為高等教育學(xué)及相關(guān)學(xué)科的重要研究方向，形成一線教師與專業(yè)教育科研人員合作開展教學(xué)研究和改革實(shí)踐的機(jī)制。

【鏈接】

CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

我國(guó)共有105所高校加入“CDIO工程教育聯(lián)盟”。