建設“新工科”從工程教育微改革開始

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【論教】

作者：雷慶(北京航空航天大學高等教育研究院副院長、研究員)

2017年初，“新工科”的概念提出以后，迅速引起社會各界的廣泛關注，在工程教育領域更是成為熱點。從那時開始，由政府教育主管部門主導，強化頂層設計，“新工科”得到“自上而下”的全面推進。“復旦宣言”“天大行動”，相關高校對建設“新工科”形成了一致意見，使“新工科”建設具有一定基礎。教育部發(fā)布《新工科研究與實踐項目指南》，并認定首批612個國家級“新工科”研究與實踐項目，完成了“新工科”建設的頂層設計。接下來，便是各高校全面推進“新工科”建設，而具體建設從何處入手，成為當前的一個重要問題。

顯而易見，上述全面推進式的改革有利于擴大“新工科”的影響，調動高校、企業(yè)、政府各部門，以及全社會的力量，參與和支持“新工科”建設。但在具體建設中，全面推進式的改革涉及整個專業(yè)、整個學院，甚至整個大學的人才培養(yǎng)體系，其中包含學生、教師、管理人員，課程、教材和各種教學環(huán)節(jié)，教學場所和硬件設施，以及考核評價制度、管理制度等許多要素。要把這些數(shù)量眾多、結構復雜的要素統(tǒng)籌協(xié)調起來，遵循同一理念，實現(xiàn)同一目標，難度之大可以想見。

事實上，工程教育改革在國內國外都是一個難題。CDIO工程教育模式引入我國以后，不少高校開展了試點，但據(jù)了解，目前只有為數(shù)不多的學校初步實現(xiàn)將人才培養(yǎng)目標分解到課程和教學環(huán)節(jié)，構建了培養(yǎng)目標-課程矩陣。幾所學校主持這一工作的負責人無不感嘆，這個任務實在太艱巨了。而在美國，老牌工科院校很少對人才培養(yǎng)體系做整體改革，因為這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。只有像歐林工學院這樣的新建工科院校才可能構建全新的人才培養(yǎng)體系。

筆者認為，在高校展開“新工科”建設中，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，對某些課程的教學內容、教學方法進行改革，或者將現(xiàn)有部分課程重新組合，更好地滿足社會對人才的需求，提升人才培養(yǎng)質量。

先來看兩個案例。

“產(chǎn)品設計專業(yè)課程設計”是北京航空航天大學工業(yè)設計專業(yè)本科生的一門重要課程，目的是培養(yǎng)學生綜合運用設計知識開展產(chǎn)品設計的能力。以往的課程設計是從“準命題”作業(yè)入手，即教師提出要設計的產(chǎn)品，學生經(jīng)過概念設計、模型渲染，最后以造型完美的效果圖或模型作為設計成果結束課程。目前，國際上主流的設計理念是整合設計，強調將設計、生產(chǎn)和市場整合為一體，在產(chǎn)品設計之初就充分考慮用戶需求、生產(chǎn)的可行性和商業(yè)化實現(xiàn)。依據(jù)這一理念，授課教師把教學的起點推前到探尋“產(chǎn)品機遇缺口”，讓學生自己調查、分析用戶潛在的需求，確定要設計的產(chǎn)品;在學生完成產(chǎn)品設計以后，將課程繼續(xù)延伸到成果轉化，指導學生制作樣品、申請專利、尋找合適的生產(chǎn)廠家，直到推銷產(chǎn)品。

美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學達·芬奇產(chǎn)品創(chuàng)新中心是該校藝術學院、商學院、工學院、人文與科學學院聯(lián)合創(chuàng)立的教學機構，它提供4個跨學科人才培養(yǎng)項目。學生在主修原有專業(yè)的基礎上，如果學有余力并且感興趣，可以選修這些項目。例如，本科生產(chǎn)品創(chuàng)新證書項目，由一系列課程和綜合性設計組成。首先，學生選修“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導論”作為項目的入門課程。其次，藝術學院、商學院和工學院分別開設“藝術和設計原理概論”“企業(yè)管理概論”“工程技術概論”課程，學生須選修非本學院開設的2到3門課程。再次，學生還要完成至少2門本學院開設的跨學科選修課。最后，學生組成跨學科團隊，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。

以上案例有兩個共同特點。其一是在已有的人才培養(yǎng)體系框架內進行改革。北航的案例是針對一門課程的改革，沒有增加學時，但拓展了教學內容，更好地體現(xiàn)現(xiàn)代設計理念。弗吉尼亞聯(lián)邦大學的案例是在原來的教學計劃之外設置由若干課程組成的項目，把跨學科培養(yǎng)人才的理念落到實處。其二是讓學生解決真實的工程問題，經(jīng)歷工程活動的全過程，從而加深對工程的理解。

國內外類似的案例還有很多，表明實踐工程教育的“新理念、新結構、新模式、新質量、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)對人才的需求，既可以單獨設置“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術”專業(yè);也可以開設相關課程，其他專業(yè)的學生選修這些課程后，獲得大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需要的知識和能力。而且，后一種路徑也許有更好的適應性。

值得期許的是微改革可以促進教師發(fā)揮主動性。以往的工程教育改革中有這樣的現(xiàn)象，一方面學校提出頂層設計的構想，但在實際操作中，改革的理念和目標層層衰減，沒有得到完全落實。另一方面，教學一線的教師、系主任或院長，對自己教授的課程或負責的專業(yè)有改革的想法，但在龐大而又復雜的人才培養(yǎng)體系面前又很難下手，只好采取觀望的態(tài)度，或者被動執(zhí)行學校的改革方案。任何教育改革的成效最終都要體現(xiàn)在培養(yǎng)人才的質量和水平上，而培養(yǎng)人才的質量和水平則取決于課程和各種教學環(huán)節(jié)。因此，基層教師對待教育改革的態(tài)度和參與程度，將決定改革能否取得預期的效果。

微改革的主體正是直接承擔教學工作的教師。在課程層面的微改革中，教師掌握改革的主動權，能夠體驗到改革的成效，這對激發(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注工程教育微改革，發(fā)動更多教師在自己講授的課程中開展改革。一是在教改立項、“新工科”研究和實踐項目、教學成果獎的獲獎項目中有意識增加課程層面微觀改革項目的比例，避免產(chǎn)生綜合性的宏觀項目更容易立項、更容易獲獎的錯覺。二是轉變課程評價標準，不局限于教師的教學態(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;而是更多關注學生在課程中實際收獲了什么，課程對人才培養(yǎng)總目標有什么貢獻，教學內容和教學方法是否體現(xiàn)了先進的教育理念。三是加強對教師開展教學研究和教學改革的技術支持。把教師發(fā)展中心建成教學學術研究機構，把大學課程和教學作為高等教育學及相關學科的重要研究方向，形成一線教師與專業(yè)教育科研人員合作開展教學研究和改革實踐的機制。

【鏈接】

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。

我國共有105所高校加入“CDIO工程教育聯(lián)盟”。