值得借鉴的21世纪美国工程教育改革经验

作者：    来源：《中国科技成果》

欢迎访问e展厅 展厅 4 职业教育、培训展厅 职业培训, 数控培训, CAD/CAM培训, 模具培训, 生产技术培训, ... 近年来，我国国民经济快速发展，不仅需要进行基础研究方面的高级人才，更急需大量的创造型的工程与技术人才，这就需要工程教育不断改革发展以适应这种需求，满足国家对人才的需要。目前工程教育是为国家经济建设提供工程技术与企业管理人才的主要渠道。随着全世界人口、资源与环境压力的日益增大，以及可持续发展的要求，工程与技术在创造性地解决这些问题方面正起着越来越重要的作用。因此，我国在积极探索工程与技术人才成长模式的同时，也要借鉴国外经验，美国在这方面已经走在了前面，有些经验和做法值得我们关注。 一、培养适应时代需要的工程师 一名现代工程师应具备的能力与素质可归纳成6个方面：（1）能够正确判断和解决工程实际问题，是掌握多种领域技术的多面手；（2）应具有更好的信息交流能力、与他人的合作精神以及一定的商业和行政领导能力；（3）懂得如何去设计和开发复杂的工程技术系统；（4）了解工程项目与人和社会之间的复杂关系；（5）能够胜任跨学科和交叉学科的合作；（6）具有终生学习的能力与习惯，以适应职业领域的不断演变和变化。 为培养适应21世纪需要的工程师，美国工程与技术认证委员会(ABET)具体制定了对工程教育培养专业人才的11条评估标准：(1)具有应用数学、科学与工程等方面的知识能力；（2）具有进行工程设计、实验分析与数据处理的能力；（3）具有根据需要进行一个部件、一个系统或一个过程的设计能力；（4）有全面的受过多种训练的综合能力；（5）具有判断、指导及解决实际工程问题的能力；（6）有职业道德及社会责任感；（7）具有清晰和准确表达与交流信息的能力；（8）了解工程问题对环境和社会的影响及其后果；（9）具有终生学习的能力；（10）了解有关当今社会的时代问题和科学技术发展前景；（11）有应用各种先进技术和现代工程工具解决实际问题的能力。这11条不仅可以评判一名合格的现代工程师所具备的能力和素质，而且说明，培养新世纪的工程师在重视和加强数学和技术知识基础的前提下，还应强调其工程实践能力；信息表达和交流沟通能力，与团队合作的精神；终生学习能力；职业道德及社会责任；社会人文和经济管理、环境保护等有关知识。 二、美国工程教育改革的经验和做法 1.课程体系与内容的改革 针对美国本科工科教学的课程体系目前存在过分侧重于工程科学分析，轻视工程实际训练的问题，课程改革的核心在于如何把这两方面结合好。当然学生要有坚实的数理科学基础，这是前提；但他们也需要工程实际方面的训练，真正学会解决实际问题。美国各类工科院校都在积极摸索适合于本校发展和特色的课程改革模式。例如：密歇根大学工学院机械系将大学后两年专业性较强的56学分的课程改为：6门主干课（6×4学分），3门设计课（3×4学分），2门大实验课（2×4学分）以及4门其他课程（4×3学分）。在6门主干课中有3门课程是新改革的课程，例如将热力学与流体力学综合成一门新课，动力学与系统控制综合为一门新课，固体力学与材料学综合为一门新课。3门设计课分别是CAD/CAM、机械设计、毕业设计与技术交流。每个设计课分3个阶段进行，即：提出概念性方案、工程计算与分析、正式设计和做出一个小产品，这些都在一个学段内完成。由4～5人组成的小组共同完成一个设计项目，每人分别报告评分。在这些设计项目中，一些题目来自当地（底特律）的几家汽车制造厂，设计完成后需要请企业评定。2门大实验课则是在各课程的验证性实验之外的综合性实验，由学生根据要求，自己设计实验方案，进行安装、调试，进行实验，写出实验报告，也是4～5人组成小组共同完成，分别评分。此外该系还十分重视对毕业生的反馈意见进行分析，哪些教学环节与课程内容在校内学得多而实际中很少涉及，又有哪些是校内学得少或没学而实际中是很有用的，以此来指导课程体系的改革。 麻省理工学院（MIT）工学院则凭借其科研方面的优势采取了利用课余及假期加强学生的工程实际训练的办法，现在已经实施了3个计划，即：本科研究导向计划（UROP），在教授指导下做一些研究实验，可以吸收70％～80％的本科生；本科实践导向计划（UPOP），与企业结合，组织学生参与某项设计或工程实践，目前有30％的本科生参加；技术创业计划，只是少数优秀学生参与，探索创新，甚至允许通过创办小公司实施。这些课外实践不会影响课程学习，学生是自愿参加的，4年累计的总时间可能相当于全部课时的1/3左右。这些计划在培养学生的实际工程应用能力方面起到了很大作用。 虽然各校的做法各异，但改革的方向与目标是一致的，即：在保证有扎实的教学和科学基础的前提下，改革现有的课程体系，使之尽早面向工程实际，更好地面向课程交叉、动手实验、工程实践、团队工作、系统思考和创新设计等。 2．教学方法的改革 为树立“以学生为中心，让学生会用得怎样”的新观念，美国一些高校首先进行了教学观念上的改革。不少学校尽量创造条件让学生能“主动学习”。通常采用较多的一个办法就是合作学习和小组工作，结合某个实际项目或实验，把学生组织在若干小组内，几个学科的教师联合指导，让学生自己合作完成该项目。传统的教学模式对打好数、理等科学基础是必要的，但面向工程实际和团队工作等新需要，还应培养学生的综合能力。通过这些做法让学生学会横向思考，联系实际地学习，对各部分内容进行综合，处理好一些不确定性因素，团队合作工作的配合等。同时这些项目对课堂教学的改革也有促进作用。麻省理工学院（MIT）把全校2000多门课程在网上公开，为学生创造一个可以灵活、自由、主动学习的环境，充分调动学生参加工程实践、主动学习的积极性。有的课程在教室内采用边讲边实验边讨论的灵活方式，让学生成为课堂上的“主动者”。 这些教学方法的改革对培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、交流沟通与表达能力、团队合作精神等都十分重要。 3．专业学科设置的改革 美国大学的工学院在改革专业学科方面十分慎重。许多大学都根据自身条件及社会需要采用各种方式积极推进“学科交叉计划”。例如密歇根大学推行InterPro计划，通过5年时间培养学科交叉的工程硕士。从1960年最早的生物医学工程（工学院与医学院合办）发展到现在的金融工程（工学院与商学院合办）、制药工程（工学院与药学院合办）等都进行了积极的探索，这些毕业生深受企业欢迎。现在还在筹办电子商务工程和媒体艺术工程等。而麻省理工学院工学院还是过去传统的7个系，但组建了生物工程科和工程系统科，培养学科交叉型人才。这两个科的教授由化工、电子、机械等专业教授兼任，每位教授有一半时间在原来系里工作，有一半时间在新科内工作。最近还成立了综合性的纳米机械实验室，各系都有人参加；先从科研发展入手，到时机成熟，就成立一个新的交叉学科。这些新学科虽成立不久，但发展很快，生物工程科已进入全美的前列。这种学科交叉计划既促进了传统性专业的提升与改造，又为逐步形成新专业创造了条件，是一个值得重视的改革方向。 4.培养模式的改革 考虑到社会人群对教育的需求和国家对人才需求的多样性，培养模式和培养途径也必须多样化，并且可以灵活“转轨”。美国工程教育委员会归纳出的方案，对本科教育可考虑设置：4年制通用工程学位（毕业后就参加工作）、3或4年的预工程计划以准备进入硕士学位学习、4或5年的学科交叉学位、5年制的学士学位等。对研究生教育可考虑设有：工程导向型硕士、学士／硕士连贯、工程导向型博士、研究导向型博士学位等。 学校则应选择不同的培养模式。关键在于根据自身条件和历史沿革特点，定位准确，实事求是，努力办出自己的特色，创出“名牌”学科，适应市场需求。作为发展中国家，我国工程教育则也应如此。 5.教师队伍的建设 针对工科教师队伍目前普遍存在的问题，诸如重科研、轻本科教学，重理论研究、轻工程实践，教员本身缺乏工程实践经验与能力等，美国探索的解决办法有：（1）重视制定评估教员工作质量的新标准，调整职位提升与奖酬机制，使在科研、本科教学、工程实践3者间取得某种平衡。由于各类学校的定位与使命不同，具体做法各不相同；（2）更多地运用各种灵活多样的办法聘请有丰富工程实际经验的工程师来校教学，指导学生；（3）积极推动教学改革，鼓励科研与教学结合的好做法，设立有效的奖励制度；（4）与企业建立持久而有效的合作机制，创造条件鼓励工科教员积极与企业加强合作与交流。我国不少工科院校也存在这些问题，应引起重视。 6．注意提高工科学生的入学水平 提高工科类本科生的入学水平要从两方面入手，一是提高中学生的数学与科学水平；二是激发中学生投身工程职业的志趣。因此应与地方政府、专业学会等密切合作，共同建立一种“技术文化”，帮助中学师生和社会公众了解工程技术的性质以及它是如何改造世界，造福人类的。 7．关注工程师的继续教育 面对全球经济与科技的多变和快变性，职业也会多变，于是继续工程教育日益显出其重要性。大学应与企业界密切合作，采用灵活多样的方式积极参与继续工程教育，反过来对本科工程教育的改革与提高也会产生积极影响。 美国凤凰城大学创建了一个网上大学(Univ.On-Line)，可称得上是全美最大的大学，它有100多个分校与学习中心。现有9.5万人在该校攻读学士与硕士学位，主要专业有：商业与管理、保健与护理、教育学、信息系统与技术等。全校只有250名专职全时教员，而各校参与的兼职教师多达1.1万人。学生不脱产，编成8～15人一个小班，每门课不多于5周即可学完，各环节全部在网上进行。培养成本只有普通高校的一半，深受社会欢迎。当然这仅是继续教育的一种方式，各大型企业还有自己办的专题学习班，聘请学校教授讲课等，方式多样化。有的已成为一种制度，是就业、转岗、提职所必须的环节。我国在这方面起步较晚，经验较少，水平参差不齐，应采取有效措施认真抓好。 三、可以借鉴的经验与建议 在过去一段时间，我国受教育经费不足，教育观念偏差等因素的影响，尤其是生产企业转制的影响，工程教育中实践环节的实施受到严重的削弱，教学中脱离实际的倾向普遍存在，培养出来的学生实践能力和创新能力不强，与国际认证标准相比已显现出很大的差距，急待进行改革。工程教育与整个教育大系统，与国家和社会相关联，是一项需要长期投入才能得到长期利益的工作。院校工程教育所培养的只是人才的“毛坯”，合格的工程师还需要通过工程实践锻炼才能“成型”。在新形势下，为了造就一支具有国际竞争力的现代工程师队伍以增强国力，工科院校必须要进行以加强工程实践训练和各种能力培养为重点的教育改革。为此我们要积极借鉴美国工程教育改革的经验： （1）必须十分重视工程教育的改革，这是提高我国竞争力和可持续发展的重要环节，是一件十分艰巨的任务，必须持续不断地作长期努力。其关键是要高度重视，而且要求政府—院校—企业—社会团体相互合作，并要有一系列实际措施。 （2）进入21世纪以来，美国工程教育的改革方向与侧重点都很明确，这就是：在继续保持数理基础的前提下，着重强调“加强工程实践训练，加强各种能力的培养”；在内容上强调“综合与集成，自然科学与人文社会科学的结合，工程与经济管理的结合”。希望引起国内工程教育界的重视与借鉴。 （3）美国各层次、各类型的工科院校都十分重视与工业企业的合作，而且方式多样，很有成效，对推动工程教育质量的提高十分重要。我国许多院校在科研上与企业结合较好，但在本科教育上的结合却困难重重，问题很多，必须尽快解决好这个问题，真正提高我国工程教育的水平。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/13/2007)