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面向21世纪的美国工程教育改革
2003-01-13    石油大学 时铭显(中国工程院院士)

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  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,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。同时,以信息、生物、新材料等高新技术为龙头的科学技术的飞速发展,经济和市场的全球化趋势以及国际范围的激烈竞争又带来许多不确定性和多变快变性。这一切都必将对工程教育产生巨大的冲击,推动着工程教育必须不断调整与改革。

  一、新时代需要什么样的工程师

  面对21世纪快速而巨大的变化,一名现代工程师应具备的能力与素质可以归纳成6个方面:(1)能正确判断和解决工程实际问题的多面手;(2)应具有更好的交流能力、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技术系统;(4)了解工程与社会间的复杂关系;(5)能胜任跨学科的合作;(6)养成终生学习的能力与习惯,以适应和胜任多变的职业领域。

  为此,美国工程与技术认证委员会(ABET)具体制定了新的对工程教育培养专业人才的11条评估标准:(1)有应用数学、科学与工程等知识的能力;(2)有进行设计、实验分析与数据处理的能力;(3)有根据需要去设计一个部件、一个系统或一个过程的能力;(4)有多种训练的综合能力;(5)有验证、指导及解决工程问题的能力;(6)有对职业道德及社会责任的了解;(7)有效地表达与交流的能力;(8)懂得工程问题对全球环境和社会的影响;(9)学会终生学习的能力;(10)具有有关当今时代问题的知识;(11)有应用各种技术和现代工程工具去解决实际问题的能力。这11条评估标准可认为是一名合格的现代工程师应具备的能力和素质。这里可以鲜明看到,在重视加强数学和科学基础的前提下,当前更强调的侧重点是:工程实践能力;表达交流沟通能力与团队合作精神;终生学习能力;职业道德及社会责任;社会人文和经济管理、环境保护等知识。

  二、工程教育改革的主要方面

  从上述6个方面11条标准就可以明确当前工程教育改革的主要方向和基本内容,概括起来有7个方面。

  1.本科课程体系、结构与内容的改革

  本科工科教学的课程体系目前存在的主要问题是:过分侧重工程科学知识,轻视工程实践训练;注重专业知识的传授,轻视综合素质与能力的培养,不重视社会人文、经济、环保等方面知识的作用。当然,学生需要有坚实的数理科学基础,这是今后发展的基础;但同时也需要工程实际方面的训练,才能真正学会用数理科学基础去解决实际问题。所以课程体系改革的核心问题在于如何把这几方面适度地有效地结合好。

  美国各类工科院校都在积极摸索适合于本校使命和特点的课程改革模式。例如:密歇根大学工学院机械系将后两年专业性较强的56学分的课程改为:6门主干课(6×4),3门设计课(3×4),2门大实验课(2×4)以及4门其他课程(4×3)。在6门主干课中有3门是新改革的课程,即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,固体力学与材料学综合为一门。3门设计课分别是CAD/CAM,机械设计,毕业设计与技术交流。每个设计分三个阶段,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,都在一个学换内完成。每个项目由4~5人小组共同完成,分别报告评分。不少题目是从当地(底特律)的几家汽车制造厂来的,完成后还请企业来评定。2门大实验课则是在各课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,进行安装与实验,写出报告,也是4~5人小组共同完成,分别评分。该系还十分重视对毕业生的反馈意见的调研分析,特别分析:哪些环节与课程内容在校内学得多而实际中很少碰到,又有哪些是校内学得少或没学而实际中是有用的,以此来指导课程体系的改革。总的做法是加强和当地有优势的汽车工业的结合以创造改革所需要的客观条件。

  麻省理工学院(MIT)工学院则凭借其科研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,他们现在实施了三个计划,即:本科研究导向计划(UROP),在教授们指导下做一些研究实验,可吸收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%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,甚至允许办个小公司去实施。这些课外实践被统称为Co-curriculum,不影响课程学习,是自愿参加的,四年累计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能力方面起了很大作用。

  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。

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