实施卓越工程师教育培养计划20的思考

实施卓越工程师教育培养计划2.0的思摘要：新工业革命对工程教育提出了新的需求和挑战，中国的工程教育将如何发展？本文从卓越工程师教育培养计划一期的实施情况与当前我国及欧美发达国家的工程教育改革阐述了我国为什么要实施“卓越工程师教育培养计划2.0”。“卓越计划2.0”的主要思路为支撑新时期中国工程教育发展战略，要积极探索并实施“融合创新”范式、构建新的知识体系、专业设置逻辑和管理办法、人才培养模式、多样化教学方法，实施“一带一路”工程教育的深度合作和新的专业评估和认证制度，加强和改进工程教育师资队伍建设。关键词：新工业革命，工程教育，发展战略，工程教育范式，卓越计划2.0一、为什么要实施“卓越工程师教育培养计划2.0”“卓越计划”回顾。为了提高工程教育质量，加速我国从工程教育大国向工程教育强国奋进的步伐，2010年我国启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）。从设计理念上看，卓越计划具有三大特点：行业企业深度参与培养过程，学校按通用标准和行业标准培养工程人才，强化培养学生的工程能力和创新能力。2015年9月，中国工程院对“卓越计划”的执行情况进行了评估，四年来取得了不少可喜的成绩和变化。[1]“卓越计划”将于2020年到期。应该说，“卓越计划”对引导高校将工程人才的培养纳入学校的中心工作、激励和引导高校再次将注意力和重心转移到工程人才的培养、转变工程人才培养模式、深化教育教学改革，进而提高工程人才培养质量，以及对于扭转当时我国工程教育“科学范式”进一步深化的势头、让工程教育“回归工程”起到了非常关键的作用。然而，从总体上看，“卓越计划”的实施效果并没有完全实现当初的设计理念，我国的工程教育还没有发生质的变化。由于“卓越计划”自2013年10月第三批公布以后没有再批准新的学校或专业，近年来关于“卓越计划”的“声音”少了，大有被忽略的风险，使得到目前为止“卓越计划”惠及学生的比例不足工科学生的5%，并没有达到“卓越计划”预期10%的目标［2］；许多困扰我国工程教育的问题，比如创新人才缺乏、以及工科毕业生在国际竞争、经营管理、学科知识交叉融合、实际动手等方面能力不足的问题，依然如故。究其原因是多方面的，首先，虽然教育部出台了一些政策、措施，但在执行过程中缺乏其他相关主管部门参与的配套政策，使其积极性和主动性不足；其次，没有针对企业参与“卓越计划”的优惠措施和激励政策，一些企业仅凭一时热情和当时领导的认识参与了卓越计划，其积极性、主动性没有保障，企业的参与也缺乏长久、可持续发展的机制；第三，卓越计划专业的知识体系更新速度缓慢，专业设置逻辑仍然以学科为主，专业管理亦不利于新专业的产生和发展，专业改革很大程度上还只停留在培养方案的修订上；第四对“卓越计划”相关实践教学和教改经费的持续投入不足或不到位，不能持续调动教师参与教改的积极性，以学生为中心、多样化的教学模式改革与实施无法深入开展，进而影响了卓越计划的顺利实施和人才培养的质量；第五，高水平、“双师型”师资短缺，教师队伍国际化不够，实践经验和实践能力仍需加强。为什么要实施“卓越计划2.0”。为适应和引领第四次工业革命的需求和挑战，美、德等世界发达国家纷纷致力于工程教育的改革。2016年12月，美国国家科学院、工程院和医学院联合发布了《21世纪的信息物理系统教育》(A21stCenturyCyber—PhysicalSystemsEducation)⑶蓝皮书，他们将CPS定义为“新的工程学科"，阐述了其原理、基础知识、系统特性及补充技能，从K-12、职业学院和社区学院、本科和硕士等不同层次分析了CPS知识获取途径，并指出了CPS课程的开发和组织，最后还明确提出要“促进CPS学科和CPS教育发展”，其目的是旨在让美国的工程教育引领第四次工业革命的浪潮。我国也早已开展致力于应对新工业革命对工程教育挑战的研究。2013年7月，卓越联盟9校联合申报的“面向新工业革命的工程教育体系研究”项目在中国工程院立项。各项目组近90人的研究团队在3年的研究中，探讨了新工业革命及其内涵与外延，分析了新工业革命对工程教育的影响及其对工程人才的需求，展望了新工业革命背景下国际工程教育发展趋势，阐述了新工业革命背景下我国工程教育的发展战略，并提出了新工业革命背景下我国工程教育体系创新。2017年6月9日，在“新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议”上，教育部副部长林蕙青指出“高校要主动服务国家战略需求，主动服务行业企业需要，加快建设发展新工科，打造‘卓越工程师教育培养计划'的升级版。”［4］高教司司长吴岩在会议总结时再次强调“新工科是‘卓越工程师教育培养计划'的升级版”。清华大学林健教授也撰文指出“新工科建设：强势打造‘卓越计划'升级版”。［5］教育部也发布正式文件称“将拓展实施‘卓越工程师教育培养计划'（2.0版）”。当前，悄然来袭的新工业革命正在影响和改变工程项目的组织、管理与实施，大数据、云计算、物联网、人工智能等更是对我们的生活和所处的社会产生千丝万缕的影响和深刻的变革，新工业革命、以及“创新驱动发展”和“一带一路”等国家战略对我们培养的工程人才的知识体系、理论水平、多方面能力和综合素质提出了新的更高的要求；“工业4.0”、“工业互联网”、“中国制造2025”等三种新工业模型重新定义的工程对工程教育范式的变革提出了非常直接的需求，对更加多元的人才培养模式、多样化的教学模式，以及新的专业评估和认证制度的需求比以往任何时候都更加的迫切，而这些是“卓越计划”所不能承载的。因此，“卓越计划”的升级版——卓越工程师教育培养计划2.0（简称“卓越计划2.0”）呼之欲出。但当前对“卓越计划2.0”还没有比较深入地认识和周全的思考，为此，我们有必要在此深入探讨。二、“卓越计划2.0”的目标与总体思路1.目标。以服务产业、走向世界、面向未来为指引，以高水平工程教育师资队伍建设为抓手，培养和造就一大批适应经济社会发展需要的不同层次、不同类型、创新能力强的高素质工程人才，对标“工业4.0”和“工业互联网”，为“创新驱动”、“中国制造2025”、“一带一路”等国家发展战略的顺利实施提供丰富的人才储备，为迎接新工业革命的需求和挑战奠定坚实的人力资源优势，从而增强我国的核心竞争力和综合国力。2.总体思路。在总结我国工程教育历史成就和借鉴发达国家先进做法的基础上，以服务于“创新驱动”、“中国制造2025”、“一带一路”等国家发展战略为契机，以“大科学观”、“大工程观”的社会需求为导向，以“人本内涵”为主线，在工程教育“融合创新”范式引领下进行工程教育改革，通过制定新的培养目标和毕业要求、构建新的知识体系、新的专业设置逻辑和管理办法、多元的人才培养模式、多样化的教学方法，实施“一带一路”工程教育的深度合作，实施新的专业评估和认证制度，着力提升学生的工程素养，进而提高我国工程人才培养质量。三、“卓越计划2.0”的重点任务1.探索实施新的工程教育范式。工程教育范式发展的历程是：技术范式f科学范式f工程范式。工程范式的概念于20世纪90年代提出，20多年过去了，在面向新工业革命的今天，工程教育范式是否应当改变？为此，笔者分析了美、中两国工程教育的发展历程及其范式转换，从工业革命、科技革命、大学范式转换的视角以及三种新工业模型重新定义的“工程”等四个维度阐述了工程教育范式为什么应当转换，并且提出，今后新的工程教育范式就是“融合创新”范式。[6]工程教育是服务于工程的，并会在工程的实际中逐渐积累，形成新的工程知识、技能、方法等，从而转化为工程教育所用的素材。此前的技术范式形成于工业发展初期，其左右工程教育的时间长达近百年之久。技术范式的形成是为了适应农业经济时代和工业经济时代初期的简单生产需要。由于当时工程实践的主要技术是手工艺技术，所以师徒制为基础的言传身教式技术传承方式成为工程技术教育初期的主要传播模式。科学范式的主导期为20世纪50年代末到80年代末。其产生盖因二战后美国对于工程人才偏重技能和实践而普遍缺乏科学训练的反思，以及战后各国在对科学理论要求较高的工程领域的迫切需求。科学范式的主要特点是高度重视数学和科学、强调工程科学和理论分析。因此，这个阶段，工程师的培养模式与科学家的培养模式非常接近。20世纪90年代初，MIT率先提出工程教育要进入“工程范式”时代，其主要特点是工程教育理念的系统性和整体性，努力在理论和实践两个维度追求平衡，实现知识、素质、能力的均衡发展，追求工程教育利益相关者的最佳满意度。工程范式注重工程实践，强调要“回归工程”。但这里所说的工程实践不是技术范式时期的实践，回归也并不是单纯的线性回归，而是螺旋上升式回归，是同时注重工程与科学协调发展的回归，是为了应对新问题、迎接新挑战的回归。当前的新工业革命，其实质是产业形态、工程技术、商业模式的融合与变革。另外，历次技术革命的进程和大学范式的演进也揭示着“融合、创新”将成为新的技术革命和大学范式的主旋律。因此，工程教育的范式也将逐渐从当前的“回归工程”向“融合创新”范式转变。严格地说，在前三次工业革命期间，工程教育的发展都是滞后于相应时期工业革命的产生和发展的。当年的情况，这种“滞后”尚可维系。但是，在第四次工业革命来临之际，工程教育如果再“滞后”于工业革命将会阻碍全球工业的发展和科技的进步。因此，我们需要提前布局，探索并实施新的工程教育范式——“融合创新”范式。2.构建新的知识体系。如前所述，新工业革命对高素质、强能力的工程人才提出了新的更高的需求。传统的工程人才知识体系主要由公共课、专业基础课、专业课构成，这无法适应新工业革命的挑战，也不能满足我国“中国制造2025”、“创新驱动”、“一带一路”等国家战略需求。因此，我们提出构建包括基础层、主干层、专业层等三个层次，包括思政课、文理通识课、以信息物理系统(Cyber—PhysicalSystems，CPS)和人工智能(Artificialintelligence，Al)为核心的课程、以及针对工程和行业需求的专业核心课程等五个模块的“三层次五模块”工程教育知识体系，如图1所示。需要说明的是，模块3和模块4的CPS和AI课程是由于“工业4.0”、“工业互联网”、“中国制造2025”等新工业模型对工程人才提出了这方面新的需求，必须要让学生能够胜任新工业革命的这些挑战和国家的发展战略需求。模块5的专业核心课程则主要是在学生在校学习的第四年，根据其工作单位性质和个人喜好而开出的若干不同方向的课程，以使学生所学的专业知识更加对口未来所从事的工作。探索实施新的专业设置逻辑和管理办法。这包括3个方面的问题，第一是打破现有专业的概念，改革现有专业设置的逻辑。长期以来，专业是高校人才培养的基本单元和核心要素，是学生就业的第一张“资历证明”和“入场券”，是企事业单位招贤揽才的基本依据和判断标准，也是高校与社会接轨的接口。美国联邦教育部颁布的学科专业目录(CIP)收录专业的标准是：“录有独立的特色课程或实践，并且所有课程或实践构成一个有机的整体”，也就是说专业就是一定课程或实践的集合。因此，美国的专业数量特别多，针对性和适应性也就特别强。在2002年4月公布的CIP2000里就包含了38个学科群、362个学科和1568个专业，这为其学生“专业对口”打下了坚实的基础。［7］因此，我们要树立专业就是若干课程或实践的集合的概念，以课程为中心，给予学生足够的选择权利，并据此建立新的学习制度。同时，传统设置专业的逻辑是有什么样的学科就设置什么样的专业。而学科又分为一级学科和二级学科，如果有的按一级学科设专业而有的又按二级学科设就会造成专业口径宽窄的不一致，进而造成专业内涵的不一致。另外，由于新技术、新领域往往先于学科的形成而出现，而且新技术、新领域往往是跨学科的交叉融合，这就造成按学科设置的专业往往会与新技术、新领域覆盖范围不一致。国务院办公厅《关于深化产教融合的若干意见》［8］强调，要“适应新一轮科技革命和产业变革及新经济发展，促进学科专业交叉融合”。因此，不能再按照学科的逻辑来开设专业，而应根据新技术、新领域的要求来开设新专业，这种专业设置的逻辑可称之为按工业界的主题开设专业。第二是改革现行的专业设置管理制度，要分类、逐步地放开专业备案（审批）权限，加大专业认证、评估力度。现行专业设置管理制度对于《普通高等学校本科专业目录》内的专业，高校的申报、备案相对简单；但目录外专业的设置，申请材料、审批程序激增，能否通过的变数也增加。而且，目录内、外的申报，都只能在备案（审批）通过后招生。从备案（审批）程序至少要半年，高校多被迫从第二年开始招生，这无疑增加了工业界急需人才的时间成本。因此，要处理好专业设置管理规范性和创新性的关系问题。对于办学声誉好的学校，可完全放开，相信高校能自己管理好自己的专业设置和办学质量；对于办学声誉较好的学校，可选择性地逐步放开；而对于办学声誉较差的学校则按原有的程序执行。同时，由于专业备案（审批）权限的放开可能会导致专业多、增长速度快，应同时制定新专业在有一届毕业生后就参加专业认证的强制性要求，规定专业认证的结果纳入学校的考核评价指标。这样就可以建立具有我国特色的统计型专业目录，改变传统的专业由“入学身份”为“毕业身份”的特征，缩短工业界急需人才的培养时间，以更快、更好地适应工业界的需求。第三，为迎接新工业革命的挑战，我们要特别重视发展“云物大智”类专业，就是与云计算、物联网、大数据和人工智能相关的专业。探索实施多元的人才培养模式。我们显然不能预测未来5〜10年的工程是什么样的，因此，我们就不能用现在的模式去培养未来的工程师。现在的模式，绝大多数都是基于传统的方法，也就是基于学科的逻辑，其以体系化的学科知识传授和教师中心地位为价值指向，其弊端和不足是显而易见的。新工业革命对工程人才的知识结构、能力、素质等方面提出了诸多新的、更高的要求，因此，必须要对传统模式进行深刻的变革和大胆的创新，实施多元的模式以培养适应和引领新工业革命的工程人才。德国“工业4.0价值链”体系包括了从产品研发、设施技术、生产售后、标准方法等产品全寿命期的价值产生与转换的完整链条，为我们改造基于学科和教师中心的人才培养模式提供了有益的借鉴。面向新工业革命的多元人才培养模式要突出学生中心，以学生的创新、实践、思维等能力培养为主轴，以项目完成和问题解决为逻辑。我们认为，这种多元的人才培养模式至少包括了基于全科通识教育的专业教育模式、以创新能力培养为核心的创新能力本位模式、跨界模式、过程模式以及工商融合模式［