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麻省理工学院工程教育的特色与启示
作者:姜凯妮 来源:东南大学学报(哲学社会科学版) 发布时间:2023-04-19 阅读次数:

工程教育是一种以技术科学为主要学科基础,培养具有优秀创新能力的工程技术人才为目标的专业教育,旨在为国家的工业发展提供坚实的人才支持和智力基础。美国麻省理工学院于1861年开办工程教育,在办学理念、课程改革、教学支持等方面的经验丰富、做法独特。理解并分析麻省理工学院工程教育的特色做法,对提升我国高等工程教育质量、推进新工科的深入建设具有重要的借鉴意义。

一、麻省理工学院工程教育的发展背景

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,下文简称MIT)作为世界一流研究型大学的典范,其工程教育享誉全球。截至2022年,MIT工程技术类专业在QS世界大学排行榜中连续18年蝉联世界第一。1932年,MIT成立了独立的工程学院,并在此后的90年内不断发展重组,时至今日,MIT形成了以航空航天工程、生物工程、化学工程、土木与环境工程、计算科学与工程为主的工程专业布局,树立了美国乃至全世界工程教育的标杆。

和所有顶尖大学一样,MIT高水平的工程教育并非一夕间“创立”而成的,而是伴随历史不断“生长”而成的。19世纪中期,美国基本完成了大陆领地扩张,交通和运输的疾速发展对工程技术提出新的要求,创始人罗杰斯在此背景下筹办MIT,立志为美国培养“手脑并用的工程师”,革新了长久以来“工程技术知识不足以登上大学讲堂”的成见。

1914年起,两次世界大战接连爆发,MIT立足潮头,培养了一批在军事研究中起着带头作用的物理学家和数学家,赢得了“战争学府”的美誉。同一时期,MIT发布《路易斯报告》,指明今后“注重科学与基础研究,加快发展工科研究生教育”的发展方向,开创了“研究型综合性”大学典范。

20世纪80年代,美国工程教育因过度科学化而使得工程毕业生实践基础薄弱,美国也逐渐失去了以往在技术创新方面的领先地位,受到日本等新兴国家的挑战。此时,MIT率先对国内工程教育进行了反思,指出当时工程教育脱离社会实践、毕业生沟通能力堪忧等问题,探索开发CDIO教育模式,又一次引领了美国本土工程教育的革命。

进入21世纪,科技产业化、知识爆炸变革接踵而至,美国政府通过《2020工程师计划》强调新世纪工程人才需具有实践能力、跨学科才能等面向未来的能力。因此,MIT接连在工程教育方面进行了世界瞩目的改革,2016年,MIT发布《全球一流工程教育现状报告》并启动新工程教育改革,着眼于培养“未来世界的工程人才”。

MIT工程教育自创办以来的卓越实践表明,教育、特别是工程教育的发展与国家社会的需求使命的变化是密不可分的,坚持服务于国家战略甚至领先于国家战略的办学导向,是高校不断推进学科变革的强大动力,更是高校成功办学的必由之路。

二、MIT工程教育特色分析

(一)领先的办学与培养理念——培养实践者、领导者、服务者

“理念是一所大学的力量所在”,MIT所秉持的领先理念为本校工程教育奠定了坚实的行进基调,在学生申请大学、专业选择、课程学习的各个阶段指引其成为实践者、服务者、领导者。

MIT的整体使命为:“在科学、技术和其他学术领域发展知识和教育学生,在21世纪为国家和世界提供最佳服务。”工程学院确立自身教育使命为:“培养下一代工程领导者,创造新知识,服务社会。”而MIT历史最悠久的工程专业、土木工程专业,则期待毕业生成为能够解决个时代最具挑战性的问题的工程行业的负责人、企业家、专家教授及其他专业和其他活动的领导者、终身学习者。学校、学院及专业的使命与培养目标相互支撑,完整传达了MIT工程教育秉持的三大理念:第一,从知识、技术、实践多个方面培养学生,第二,培养的学生是能够终生学习的、各个领域的领导者。第三,MIT工程教育的最终目的是解决社会难题,服务国家乃至世界。

在以上理念指导下,接受MIT工程教育的学生也拥有极具特色的培养过程,“当学生来到这里时,他们常常觉得自己像是糖果店里的孩子——选择似乎是无限的。”MIT工程学院用这句话生动地展示了本校工程教育的培养特点,即学生始终拥有着充分的选择权。学生在申请学校时,无需决定自己申请哪一特定的专业或学科,大一期间,学校提供所有学科的学术介绍会、讲座及研讨会,并鼓励那些有兴趣探索工程专业的学生寻找并参与其中的工程项目,学生可以根据学习兴趣制定课程计划并随时调整,直到大三年级,学生才在由学校配备的私人导师的指导下,敲定具体的专业学习方向。在此安排下,学生能够在充分了解知识的整体结构,形成对学科的整体性观念的前提下,探索自己兴趣和特长,实现个性化培养。

为进一步扩充学生有关研究方向的选项,MIT设立了众多与学位紧密关联的实践与研究计划,例如大学生科研项目计划(UROP)、本科实践机会计划(UPOP)、戈登-工程领袖计划(Golden-Elp)等,其中UPOP是工程学院为了提高学生工程实践能力而设立的实践训练,这一计划不仅能使学生获得实际参与工程的机会、更让学生获得了丰富的校外工作经验;另外,MIT与在工程教育界闻名戈登教育基金会合作,为高年级学生提供领导和管理工程实践活动的机会,切实提高学生的工程实践及领导能力,这一计划引起了全球工程教育界对工程领袖型人才培养的持续关注。

(二)领先的工程课程——关注学生内在能力的生长

课程内容重视培养学生的跨学科视野与人文素养,在学科的结合点提出交叉课题从而不断创新研究领域,是MIT在众多学科领域尤其是工程领域占据前沿位置的法宝之一。从大一学年开始,MIT就有意识地扩展学生的跨学科视野。入学第一年学生可以跨院和学校注册听课,即使在选定专业以后,学生也可以辅修一到两门辅修专业,但学生不能修读本专业的领域内的辅修项目,例如土木工程和环境工程专业的学生不能辅修民事和环境系统课程。

而在工程教育领域,课程的学科融合力度前所未有——MIT于2017年启动了建校历史上第三次工程教育改革。新工程教育改革(以下简称NEET),改革课程从相邻学科和大类学科的融合逐步走向了全学科融合,例如人体芯片这一课程涉及了哲学、伦理学、法学、社会学、生物学、化学在内的众多学科,涵盖了技术层面和伦理层面多领域。同时,MIT注重工程人才对文学、艺术、法律等学科的理解,全校统一必修课程要求学生在18门必修课程中至少修读8门人文、艺术和社会科学方面的课程,学生还须选择4门提升交流能力的课程,在这一要求下,以土木工程专业为例,通识课程学分占总学分比重达到了46.6%。除了学分设置,工程类课程通过设定蕴含人文关怀的课程或项目内容,例如可再生能源项目(REM)课程就以设计并生产面向盲人的胶带分割器和切菜板这一类服务弱势群体社会产品为课程目标,使学生以产品使用者的身份换位思考,塑造学生的人文关怀。

(三)课程编排以“项目”为中心

课程结构是课程内容的组织架构,是实现课程目标的纽带,体现特定的教育理念和价值取向。NEET串编课程的设计编排集中体现了MIT工程课程的核心逻辑——强调知识组成的多元性、强调知识构成的个性化。遵循这一逻辑,NEET课程以项目为中心展开,课程创设复杂的、具体的工程问题情境,以问题为导向,要求学生以通过自学、数字化学习、小组学习以及相关课程获得的知识为基础,综合应用多个学科的知识,同时考虑到工程实施的社会环境后果,解决工程问题或设计得出某一社会产品。项目中心式的课程使原先以学科为中心的课程由此被打散而成为学生为完成项目获得的“垫脚石”;项目间的螺旋上升的关系激励学生主动地、由深入浅地进行学习,学生由此掌握了学习的主动权,最终学生能通过真实实践,在认知思维和创新能力方面得到提升,在研究方法方面得到训练,获得丰富的学习体验。学生在课程结束后反馈,NEET项目为其提供了接触真实且高要求项目的现实体验,对学生职业规划的形成有巨大帮助。

(四)有力的教学支持系统——注重教学教研的作用

MIT充分认识到教学在本科工程教育中的重要作用,因此,MIT为课程设计、课程实施等一系列教学教研活动提供了完善的组织准备与支持——MIT设立教师支持办公室(OFS)、教学实验室(TLL)、教育创新与技术办公室(OEIT)为所有教师提供从教学设计到教学质量保障等多方面的支持。另外,MIT工程学院建立了专门的工程教育委员会(E-CUE),委员会以“针对本科教育中的各种问题进行研究并提出解决方案并推广实施”作为使命,以每年一主题、每月一会议的形式聚焦本校本科工程教育现状。

在课程设计过程中,授课教师及其所属的教研组织会不断打磨。MIT对课程内容的选定进行谨慎反复论证。例如NEET成立了由专家、教师和学生团体组成的“能源串编课程咨询委员会”,对学生参与度较低的“清洁能源系统”这一课程展开调研,发现作为可再生能源接入的微电网更可能成为该领域的“新机器”。由此,委员会将此串编课程改为“可再生能源与微网集成”,并进一步设计了“新型太阳能电池建造”等具有吸引力的项目主题。最后,在课程实施后的监督评价过程中,任课教师、学院及相关委员会也采取严格审慎的态度,通过向教师、学生、毕业校友、雇主发放问卷,开展自由座谈会的形式获取课堂多主体的意见与感受。

综上所述,MIT工程教育的教研活动有着稳定充足的支持与保障,在此背景下,MIT校园内部形成了浓厚的改革课程、打磨课程的教研氛围,在一定程度上解释了MIT工程教育屹立近百年而不倒且历久弥新的原因。

三、MIT工程教育对我国工程教育发展的启示

自改革开放以来,我国高等工程教育蓬勃发展并逐渐壮大,教育结构与教育质量皆有所提高,现有规模已高居全球第一。然而,面临着世界范围内新一轮的科技革命和产业变革,我国高等工程教育面临的新挑战层出不穷。2019年,国务院发布《关于加快建设发展新工科,实施卓越工程师培养计划的意见》对新世纪工程教育面临的重重挑战做出回应,要求我国全面提高工程教育人才培养质量,进一步深化工程教育改革,早日形成中国特色、世界一流的工程教育体系,充分表明了我国正面全球工程教育变革的勇气及坚决建设高水平工程教育体系的决心。MIT工程教育的有效做法与成功经验,对于我国高等工程教育在“新工科建设”背景下实现深化发展具有重要的参考意义。

(一)树立全面、现代的工程教育理念

工程教育理念是对工程教育指导思想的理性认识,是指导工程教育实践的基础。MIT正是在不同历史时期始终坚持独特领先的工程教育理念,才引领了本校工程教育的卓越实践。

首先,这份全面的现代的工程教育理念要求高校面向社会需求、国家需求,始终把为满足以上需求而创造知识、应用新技术作为工程教育的中心使命。在当前我国蓄力建设世界强国的背景下,高等工程教育应首当其冲地满足国家工程发展痛点与关键产业需求,支撑国家创新发展和民族崛起。

其次,高校必须找准自身的办学理念和特色,全面且深入地吸收先进工程教育观,根据实际情况加以消化并不断创造新的做法。朱高峰院士曾指出我国高等学校工程教育存在发展目标与模式趋同化问题,MIT培养工程实践者、领导者、服务者的核心理念,我国高校也应找准学校自身的办学理念与特色,在不同赛道上跑出各自优势,避免同质化竞争。

再次,我国高等工程教育理念整体上比较滞后,国际上有关工程教育的新兴理念尚未在所有高校充分普及,不少学校的工程人才培养的总体思路及其顶层设计、教育理念、人才培养的目标定位不能紧密贴合现代工程教育理念,造成了就业市场中毕业生过剩而企业人才紧缺的失衡现象。

最后,高校应始终坚持“人才”在工程教育中的主体地位,以学生的学习体验为中心,从全面成长的角度为学生提供课程、实践和研究选择,激发学生发现问题、主动学习的热情。最后,我国高校应重审人文类学科在本科工程教育中的重要价值,使学生通过开阔的人文艺术及社会科学课程正确认识科技与人、社会之间的关系,从而培养具有人文素养的一流工程人才。

(二)积极开展工程课程改革,向项目中心式课程转变

课程是本科教育的核心环节,课程质量的高低直接决定了工程人才的培养质量。目前我国大多数高校工程教育课程仍按基础课、专业基础课、专业课来划分,其中相当课程是按照科学教育理念组织的,这就造成了课程与真实世界的工程问题脱节。另外,我国现有工程课程的实践环节薄弱,课程体系中的实践教学形式单一,大多停留在毕业实训和毕业设计两项上,缺乏综合性实践环节;而已有的实践教学环节缺乏足够的深度与广度,较少涉及跨学科知识的整合,这就导致了我国高等工程教育课程与工程实践的契合度不高。因此,我国高校应积极开展工程课程改革,使原本的学科导向的课程转变成为产业需求导向,向项目中心式课程逐步迈进,建立起较为完整的、实践主导下的工程课程体系。以项目为中心的课程目前已得到国内部分高校学者的关注,如清华大学和上海交通大学正在以此为目标推进工程课程改革,但此类行动多限于某一具体课程或专业,开展高校也限于国内领先高校,工程教育课程整体面貌仍显滞后。

(三)建立多种教学支持组织,支持教研活动

工程课程乃至工程课程体系的改革与建设是一个复杂的课题,离不开教师的深度参与。MIT建立专门的教师支持组织以保障教研活动的有效开展,并格外关注教学评估与反馈的做法,启发我们注重我国工程教育的教研活动质量,为教师的教研活动及教学活动提供充分的支持与保障。

首先,应确保高校内部开展高质量的工程教学教研活动,按制度定期展开教研活动,建立足够数量、层级结构合理明确的教研组织,重视开展教学评估活动从而在教研组织内部形成不断打磨课程、教学方法的教研氛围。更进一步地,为贴合现代工程的综合性特点,高校应组织建立跨学科教研中心及虚拟教研室,进一步满足现代工程教育融合性愈高、整体性愈高的特点。

另外,参考MIT工程教育委员会的建立,我国高校应集结分散在全校不同学院的的工程教育专家教师和工程企业的从业者,探索建立工程教育委员会,及时甄别本校工程教育的问题所在并加以解决,建立工程专业的动态调整机制,根据行业领域的最新变化及时调整本校专业设置与布局,修改、完善人才培养方向、目标、方案、模式,从而保证所培养的工程毕业生与国家和产业发展对新工科人才的要求一致。2022年12月第24卷增刊 作者系东南大学生物科学与医学工程学院硕士研究生,研究方向高等教育学)

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