高等工程教育發展的基本問題研究

趙文學

（華東師范大學 高等教育研究所， 上海 200062）

近年來，以人工智能、虛擬現實、量子通信等為代表的新一輪科技和產業革命在世界范圍內蓬勃發展，有人稱之為“第四次工業革命”。黨的十八大以來，習近平作出了“新一輪科技革命和產業變革將同中國加快轉變經濟發展形成歷史性交匯”[1]的重要論斷，在此背景下，工程科技進步和創新將成為推動社會發展的重要引擎。當前，中國從工業界到教育界都已認識到了工程教育改革的緊迫性，也做過諸多研究和嘗試，但整體推進仍不盡如人意。針對此種情況，李伯聰指出，關于工程教育的基本理論研究的缺失是其中的一個重要原因[2]。因此，在新工科建設過程中，應在勇立潮頭、關注前沿熱點問題的同時，時刻把握工程教育的基本問題。筆者擬以工程教育與科學、技術、社會各因素的互動關系為切入點，努力澄清工程教育中的一些基本問題，以期能為中國工程教育的改革發展提供一定的參考。

一、學科的位置：工程與科學、技術的關系

工程與科學、技術有著密切的關系，三者的區別與聯系是科技哲學的一個重要論題，筆者將從經驗層面進行對比分析。

有觀點認為，工程是一種應用科學。2005 年版《中國百科大辭典》將工程定義為“將自然科學原理應用于生產實踐所形成的各學科”[3]。2009 年版《辭?！放c之類似，認為工程是“將自然科學的原理應用到工農業生產部門中去而形成的各學科的總稱”[4]。

也有觀點認為，工程與科學雖然有著密切的聯系，但是仍然存在諸多差異。馮 · 卡門有句名言：“科學家研究已有的世界，工程師創造未來的世界?！焙詹?· 西蒙也對科學與工程的關系作過論述，并指出了“設計”是工程的核心概念，“關于自然事物的知識的教授是科學學科的任務：自然事物的存在狀態怎樣，它們是如何發生作用的；關于人工物的知識的教授是工程學院的任務：如何制造具備人們希望性質的人工物，如何設計”[5]。中國也有學者專門討論過科學與工程的區別，可大致概括如下：科學的目的在于認識自然、總結規律、豐富人類的知識，工程的目的在于利用自然、改造世界，增加人類的物質財富；科學要解決“是什么”“為什么”的問題，工程要探究“做什么”“怎么做”的問題；科學主要受好奇心驅使，擁有自由的探究方向，工程一般是由社會需求驅動的，會受到多種因素的制約；科學問題是單解的，工程問題則很難作正確或錯誤的判斷，要綜合考慮效率、效益等問題[6-7]。

還有觀點認為，工程是一種技術。1999 年版《不列顛百科全書》和2009 年版《中國大百科全書》均將工程定義為“應用科學原理使自然資源最佳地轉化為結構、機械、產品、系統和過程以造福人類的專門技術”[8-9]。顯然，上述認為工程就是技術的觀點失之偏頗。例如，在修建高鐵時，列車的發動機、傳動和制動裝置、鐵軌材料等屬于技術層面的問題，但還需考慮火車站的設計要方便、盡量少占用農田、與電力部門的協調等許多非技術層面的問題?？梢?，工程包含技術和非技術兩個層面，許多技術上可行的工程構思，可能由于其他非技術因素（如倫理、環境、政治等）而受到制約，如克隆人在技術上可行，而在倫理上不可行。

李伯聰院士對三者的關系有過精辟的論述：“科學活動的核心是發現，技術活動的核心是發明，工程活動的核心是建造?！盵10]但我們也不能將三者割裂。正如劉則淵所說：“當我們將工程活動從人們的科學技術活動中區分開來的時候，也意味著現代工程與科學、技術不可分割地聯系在一起了?！盵11]由近百年來工程教育從小到大、從初級到高級的發展歷程可以看出，工程教育一直在跟隨著科學技術的發展邏輯而不斷發展。每當一種重大的科學技術成就問世，就會有相應的應用學科即相應的工程專業出現。例如：電磁理論及其技術的完善，使電氣類專業迅速成長；半導體技術的問世，促成了電子工程專業的蓬勃發展?？茖W和技術為工程提供了一定的理論指導和實現工具，工程教育的學科發展和專業建設直接受到了科學技術發展水平的影響?？茖W技術對工程教育的影響不僅體現在教學內容上，也改變了其學習的形式，一些便宜且方便的教學方法可以實現與傳統方法相同的教學目的，如用多媒體線上學習、計算機建模、游戲等代替現場實習[12]。當然，面對科學技術，工程教育也并不是完全被動的，工程教育培養的大批工程人才的創新活動，又進一步推動了科技的進步[13]。

二、外部的制約：工程教育與其他人類經驗的互動

卡爾 · 米切姆指出，什么是工程？工程的意義是什么——即工程是如何與其他人類經驗相聯系的？這是有關工程的兩個基本的哲學問題[14]。類似地，工程教育也應該回答這兩個基本問題。上文在學科的比較中一窺了“工程教育是什么”，本節將集中探討“工程教育如何與其他人類經驗相聯系”的問題。

（一）人才觀念

古代中國有“君子不器”“勞心者制人，勞力者受制于人”“學而優則仕”等一系列教育理念和人才觀念，教育和人才選拔制度的最主要目標就是培養未來的行政官員，因此科技技能類教育被完全或基本忽略[15]。古希臘的柏拉圖、亞里士多德也持有相似的人才觀念，如亞里士多德在《政治學》中提到“為生存而不停奔波操勞的工匠和傭工沒有培養德性的閑暇，所以也就無法在這種政體下獲得公民身份”[16]。工業革命之后，尤其是第二次工業革命之后，工業生產促進社會發展的威力日益顯現，人們的人才觀念有了明顯轉變，工程人才逐漸受到重視。一個直觀的現象是，20 世紀下半葉，由于對“工程人才”和“工程觀”有了新的認識，一些國家先后成立了“工程院”，如美國工程院（1964 年）、英國工程院（1976 年）、俄羅斯工程院（1990 年）、中國工程院（1994 年）等[17]。至今，中國教育發展仍然受制于傳統的人才觀念，如職業教育發展相對滯后，便是受到了“萬般皆下等、唯有讀書高”的傳統觀念的影響，人們普遍不愿意讓孩子去就讀職業學校[18]。從廣義上來講，職業教育中的技術類專業也可歸入工程教育的范疇，中國高技能人才匱乏的狀況長期未能改觀在很大程度上便是由于人才觀念對高等職業教育發展造成的不良影響，培養造就“大國工匠”首先需要的便是轉變觀念。

（二）學科規訓

?？掳岩幱柪斫鉃椤霸炀蛡€人，這是把個人既視為操練對象又視為操練工具的權力的特殊技術”[19]。規訓的主要方法就是規范化，學科規訓就是近代以來規訓溫和化和精細化的重要表現?！爸挥挟敃鴮?、評分、考試這三種做法合在一起，人類歷史才發生重大變化，乃至出現斷裂?，F代學科規訓制度的權力，尤其是規訓性知識的權力，直到這一刻才成為可想象的事。第一批經由這些新方法訓練出來學以致學的學生，正就是規訓制度的始創者?！盵20]自然科學學科規訓制度的原則就是書寫中心主義，即以理論知識為中心，其特點是基于學科，注重基本原理和推理的嚴謹，關注知識的解釋性，強調結論的確定性。工程學科在很大程度上受到了自然科學的學科規訓，因此在許多國家出現了工程教育科學化的現象。而工程學科自身的規訓制度不同于科學學科的規訓制度，應該以基于問題的實踐邏輯為中心，注重邊界條件和經驗的歸納，關注知識的操作性，認可結果的開放性[21]。工程教育長期受科學范式的影響，從師資隊伍、課程體系到評價制度都帶有明顯的科學化特征，而突破科學范式的學科規訓是一項系統工程，絕非一句“回歸工程”的口號就能奏效的。

（三）政治、經濟環境與制度

政治、經濟環境對工程教育的發展具有重大影響。例如，在戰爭期間或有戰爭危機時，軍工類工程教育會快速發展，因其能為國家培養戰爭需要的人才，而大批軍工類人才將有助于國家在戰爭中獲得優勢，麻省理工學院的崛起就是這方面的典型代表[22]。中華人民共和國成立初期，經濟基礎十分薄弱，現代化建設迫在眉睫，以北京學院路“八大學院”為代表的一批工科院校應運而生，為國家早期建設輸送了數以萬計的工程人才。伯頓 · 克拉克提出了國家、市場和學術權威這三個影響高等教育發展的維度[23]，與其他教育類型相比，工程教育既能有效促進國家經濟的發展，又明顯受制于國家經濟的發展，這種互動尤為明顯。潘懋元提出的高等教育內外部關系規律，尤其是外部關系規律，與伯頓 · 克拉克的觀點具有一致性，“一方面，教育要受一定社會的經濟、政治、文化等所制約；另一方面，教育要對一定社會的經濟、政治、文化的發展起作用，以推動社會的進步”[24]。因此，作為工程教育的研究者，不能沉溺于“應然”的公文報告式的論述里，必須結合特定的政治、經濟環境與制度，探明工程教育“實然”處境以探索可行路徑，如對于產教融合的研究，不僅要構建“模式、機制”，更要對合作育人背后的契約、產權等制度因素進行深入分析[25]。

（四）工程倫理

近年來，關于工程教育的哲學反思逐漸增多，其中，對工程倫理的探討尤為引人關注。因為現代工程所具有的社會性、綜合性、整體性等特征，對自然和社會都會產生顯著而復雜的影響[26]。其實，工程倫理已經有了較為漫長的發展歷程：早期，以法國路橋學院和美國西點軍校為典范，強調對權威的服從和對公司的忠誠；20 世紀20—30 年代，蘇聯和美國的專家治國運動認為，工程師是技術變化的主要動力和人類進步的主力軍，有經濟學家提出，如果工程師不受商業利益的約束，他們的是非善惡標準將能促成更合理的經濟體系和更好的消費產品；20 世紀70—80 年代，當時美國社會各界對DNA 重組技術潛在危害的擔憂、對挑戰者號爆炸的人文反思等，促成了現代意義上的工程倫理教育[27]。有學者統計，1997 年，美國前10 名的工程院校中有9 所為本科生提供了不同形式的工程倫理教育內容[28]。中國工程倫理教育起步較晚，加上目前大型工程越來越多，倫理關系紛繁復雜，加強工程倫理教育成為完善中國工程教育的一大關鍵[29]。

綜上可知，工程教育作為一種培養工程人才的特定高等教育類型，除了高等教育內部因素外，其發展進程和方向至少還受到來自政治、經濟環境與制度，科學技術水平，人才觀念，學科規訓，工程倫理等多方面因素的制約，而這些外部因素之間又有著千絲萬縷的聯系，它們分別向工程教育提出各自的要求，又在工程教育實踐中形成“合力”?？傮w來看，政治、經濟環境與制度方面的影響是最顯性的，國家和市場為工程教育指引了大方向，是影響工程教育成效的關鍵因素?？茖W、技術提供了工程教育的知識基礎。工程倫理則作為非技術因素，要求以人為本，關注工程與人之間的關系。而人才觀念、學科規訓等作為隱性條件，對工程教育的發展也有著深刻的影響：一方面，工程教育必須滿足諸外部因素的要求、突破學科規訓等束縛；另一方面，各制約因素，尤其是政治、經濟制度，應為工程教育提供支持，只有各要素協調一致，工程教育才能又好又快地發展。

三、現實的困境：中國工程教育發展亟須解決的問題

資料顯示，從2000 年開始，中國工程教育總規模就超過了美國，成為全球工程教育第一大國；從2003 年開始，?？?、本科、碩士、博士各個層次的工程教育分別達到了全球最大規模[30]。近年來，中國工程教育取得了令人矚目的成績，自2005 年以來工程教育認證持續推進，2010 年啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，2016 年成為《華盛頓協議》正式締約成員，2017 年進一步升級為“新工科建設”。但目前，中國工程教育的典型特征是“大而不強”，教育實踐中存在諸多問題，嚴重制約了高質量創新型工程人才的培養。

（一）重理論，輕實踐

工程教育的培養目標是工程師，正如上文所述，工程與科學不同、工程師與科學家不同，工程師的作用不是探索未知，而是解決生產生活中的實際問題，這一根本定位應該貫穿工程教育教學的整個過程。因此，工程人才的培養，應該緊密聯系實踐。但一些高校并沒有深入研究一名現代工程師所需的知識基礎和能力訓練應包括的內涵，導致整個培養過程未能突出工程特色，雖重視了基礎科學理論與技術課程的學習與分析，卻忽略了工程實踐和知識綜合應用能力的培養[31]?！爸乩碚?，輕實踐”的現象在中國工程教育中仍然較為廣泛地存在，一些高校工程教育的教育教學偏離了工程師的培養方向，更傾向培養科學家。工程教育科學化的傾向導致各層次工程教育培養目標不清，如?？乒こ探逃緫桥囵B高級技術人員，教育教學實踐卻成了本科工程教育的“濃縮版”或“低配版”。理論與實踐之間往往存在著鴻溝，以石油勘探類專業為例，課程體系中學到的大部分是地質學、地球物理學、地震資料分析等理論知識，但距離現實中的石油勘探項目還很遠，如海上或沙漠勘探的安全問題、占用農田等造成的“油地關系”問題、子項目之間溝通協調的經濟和管理問題等，這些實踐性較強的問題也皆應在工程師培養過程中有所涉及，只有這樣，才能更好地助力一名優秀工程師順利成才。

（二）校企合作機制不成熟

“重理論、輕實踐”是對中國工程教育存在問題的總體概括，這種現象是多種原因造成的，其中一個較為顯性的原因便是校企合作機制不成熟。工科高校是工程人才的供給側，工業產業界是工程人才的需求側，成熟的校企協同育人機制對于更符合社會需要的創新型工程人才的培養至關重要。但高校與企業又有著本質區別，高校以育人為導向，企業則以經濟利益最大化為宗旨，必須有完善的機制才能協調二者之間的偏差?，F實中，企業不愿意接受學生實習、校企協同育人流于形式等現象較為普遍。中國工程教育規模巨大、學生數眾多，企業無法容納如此眾多的實習學生也是一個現實問題。另外，企業與高校之間以科學研究、技術開發、成果轉化為代表的知識互動也至關重要。作為博弈的條件，只有高校為企業提供了其所需的知識服務，企業才會更樂于為高校育人提供協同支持。在這一點上，美國的斯坦福大學與硅谷之間的融合發展可以提供重要的啟發：斯坦福大學主動出租土地把企業“請進來”，并鼓勵教師與企業進行合作，鼓勵和促進學生創新創業。斯坦福大學孵化的科學研究成果推動了硅谷的產業升級轉型，作為反饋，硅谷為斯坦福大學的發展提供了大量的資金和人才培養實踐場域的支持，經過半個多世紀的發展，斯坦福大學與硅谷已經融為一體，堪稱世界上校企融合發展的典范。

（三）專業課程體系更新不及時，教師缺乏工程實踐經驗

工程人才培養過程中“實踐匱乏”的原因，除了校企合作不成熟的外部原因外，還存在課程體系更新不及時、師資隊伍缺乏實踐經驗等高校內部原因。工程教育的目標是培養面向未來的工程師，因此，課程體系應隨著工程實踐的發展而變化，通識課程和專業基礎課應該是相對穩定的，但高級專業課程和實踐專業課程必須緊跟時代前沿。筆者在訪談中發現，一方面，一些高校工科專業的課程多年保持不變，甚至一些已經淘汰的技術和方法仍然作為教學的重點。另一方面，如今大多數高校教師是“從學校到學?！?，有部分教師長期從事理論研究工作，幾乎不參與工程項目開發；也有部分教師雖然具有與企業合作進行技術開發的經驗，但是技術開發與工程實踐之間仍存在較大的差距。工科教師缺乏工程實踐經驗，沒有工程的概念和意識，這就不可避免地會影響工科學生的工程素養和培養質量。

（四）工科學生人文素養不足，工程倫理教育缺失

高校工科專業的教學實踐中，無論教師還是學生，普遍存在輕視人文學科的現象。一份近期的國際研究報告顯示，人文素養的缺失恰恰是制約中國理工科大學生發展的關鍵因素[32]。雖然大多數高校規定了工科學生至少要選修一定學分的人文課程，但是一些任課教師和選課學生往往把人文課程作為一項“不得不做的任務”，缺乏足夠的重視。這種現象的普遍存在致使一些工科學生人文素養不足，對其寫作能力、語言表達能力尤其是批判性思維能力的培養也產生了不良影響，這在一定程度上制約了復合型創新工程人才的成長成才。工程倫理教育本質上是一種道德教育，其教育目的不是告訴學生是非對錯，而是教會學生在面對工程與人或環境出現沖突時應如何作出合理的決策[33]。工程倫理學在西方得到了工程教育界較多的重視，也引起了中國學者的關注，但工程倫理教育在中國的工科教學實踐中仍處于被輕視甚至忽視的邊緣化地位，導致一些工科學生就工程實踐對社會、對環境、對公眾所應負有的道德責任重視不夠[34]。

四、發展的建議：中國工程教育發展和工程人才培養的迫切需要

根據中國工程教育現存的問題，結合新一輪工業革命對工程人才的要求與中國經濟社會發展現狀及趨勢，筆者認為，中國未來工程教育發展和工程人才培養，宏觀上，必須建構政府協調引導、市場深度參與、高校主動變革的生態系統；微觀上，師資隊伍建設和課程體系調整則是校內變革的當務之急。

（一）外部保障：政府、企業與高校的密切協作

1.政府引領，政策保障

縱觀世界各主要發達國家工程教育的發展，大多可以看到政府的關鍵引領，德國、法國、美國等皆是如此。所謂重視，絕不只是多開幾個相關會議，更不是面面俱到地管理，那樣反而限制了工程教育自身的活力。在工程教育的發展中，政府最關鍵的作用是提供“肥沃的土壤、充足的水分和陽光”，即觀念引領和政策保障。在中國當前的社會生態下，政府對于人才觀念轉變具有舉足輕重的作用，重視“大國工匠”的培養、重視高級工程技術人才的培養，絕不僅僅是“喊口號”式的宣傳，而是在就業創業、工作待遇、職稱評定等各個環節給予切實的支持，以實實在在的物質層面的鼓勵倒逼觀念的轉變，是促進中國高級工程技術人才涌現的關鍵舉措。產學融合育人機制的完善也離不開政府的協調與支持，從長遠來看，企業與高校工程教育各行其是必然“雙輸”，密切合作才能“雙贏”，但現實中，短期內存在各方利益關系的博弈，因此，政府應在各利益博弈方之間發揮斡旋和協調作用，破除政策和體制機制的問題。例如，針對校企合作中“校熱企冷”的現象，政府可以推出“根據參與校企合作辦學的形式和程度給予企業稅收優惠”等具體的制度設計，以利益協調引導校企合作的有效推進。

2.相關產業，深度參與

行業、產業的需求和發展是工程教育培養人才的初衷和歸宿，沒有相關企業深度參與的工程教育很難培養出能夠滿足產業需求并且能夠引領行業發展的人才。企業與高校開展合作的路徑是多樣的，如投資設置項目、共享儀器設備、互派專家交流分享經驗等，而學生進入企業實踐學習則是最直接的合作路徑，有助于培養學生的工程實踐意識和能力。企業應該具備長遠的視野，不能僅關注短期的利益和規模擴張，而是應將短期利益與長期利益相結合，既要追求資源的最優配置，也要推動生產可能性曲線的外移，通過深度參與人才培養來實現產業的升級創新和可持續發展。

3.以人為本，不忘初心

關于工程教育的研究和實踐，大多傾向“工程”端，而“教育”端往往受到冷落。我們培養的未來工程師不是冷冰冰的智能機器，而是鮮活的生命。工程教育要在工具理性與價值理性之間找到平衡，不能忽視對學生自身的關注，要塑造健全的人格、激發創新的思維。開展工程教育的目的是培養工程師、改變世界、給人類創造更美好的生活，不僅要重視科學文化知識的教授，也要重視未來工程師的人文素養的養成，即培養其完整的世界觀，對人類多元文化有所了解和認同，對工程實踐涉及的自然、社會諸因素也要有所知曉。

4.國際視野，立足本土

無論從國家層面還是高校層面，工程人才的培養都應立足全球視野，加強國際合作。相較于其他學科，工程技術的發展更加日新月異，通過加強與世界各國的交流合作，一方面，可以及時引進先進的課程理念、課程體系，及時學習前沿科技成果；另一方面，也向世界貢獻中國近年來在工程建設與工程教育方面高速發展的智慧，推動構建人類命運共同體的良性發展。需要特別注意的是，在引進發達國家工程教育理念時，不可囫圇吞棗。工程教育涉及社會生活的方方面面，且根植于社會文化的土壤之中，只有立足本土，才能構建起符合國情的具有中國特色的工程教育體系。

（二）內部變革：師資建設與課程優化

作為工程人才培養一線的工科高校和工科專業，首先應該扭轉觀念，充分認識到工程師與科學家之間的不同，充分認識到工程與科學技術之間的聯系和區別。只有對此達成認識上的統一，才能真正改變培養模式、樹立“工程范式”。除了上文提到的政府、企業多方博弈外，高校教育中長期存在的學科規訓也是造成工程教育實踐性不足的重要原因，明確工程教育的特征，加強師資隊伍建設和課程體系優化是當前最為緊迫的任務。

首先，應培養和選拔一批擁有豐富工程實踐經驗的工科教師。教師是教育發展的第一資源，缺乏工程實踐經驗的教師很難教出具備工程實踐意識的未來工程師。例如，可以借鑒德國工程教育對教師的要求，規定從事工程教育的教師必須具備一定時間的工程項目實踐經驗，如果不具備實踐經驗，則在其工作的第一年將其派送到相關企業，參與工程實踐項目，待達標后才允許走上講臺。同時，應改革教師選拔和培養的體制機制，由政府主導，在高校與企業之間打通人才交流的路徑，讓高校教師能進入企業從事工程實踐工作，讓企業的優秀工程師能進入高校擔任教師。此外，高校在聘用新教師時，應打破“唯帽子、唯論文”等舊習，重視引進理論扎實且實踐經驗豐富的教師，如從企業出站的優秀博士后等。

其次，應構建與時俱進的通識教育體系，加強工程倫理教育，設置跨學科課程，確保專業課符合工程實踐的前沿。課程是教育教學活動的主要載體，工程教育課程改革應關注的領域包括通識教育課程、工程倫理課程、跨學科課程和高級專業課程。一方面，通識教育對夯實基礎、開闊眼界的重要性無需贅言，而且隨著時代的發展，工程師不再僅僅面對機器，直接面對人的場景會越來越多，通識教育所教授的基礎知識對于人際交往具有顯著的積極作用。另一方面，多學科交叉相融是未來工程發展的趨勢，工程師本身則將面臨越來越多的行業、崗位和職位的調整，這些都需要一定的通識教育作為基礎來予以應對[35]。筆者認為，對工科學生而言，通識教育體系應由兩部分構成：一部分為基礎通識課，是面向所有人的，如心理健康、寫作與演講基礎之類的課程，著力提高人文素養；另一部分為專業通識課，是針對具體專業的，如可以預見，在不久的將來人工智能將賦能許多學科和行業，可以嘗試將人工智能基礎作為某些工科專業的專業通識教育課程。在通識課程講授之前，可以通過專題講座，讓工科學生認識到這些“看似無用”的課程實則對自身發展大有裨益。此外，一些教師對于通識課程的態度也需要轉變。中國經歷了改革開放后40 多年的高速發展，現已進入經濟轉型升級階段，因而，更加重視高質量發展，提出建設資源節約型和環境友好型社會；更加強調以人為本的理念，認為加強工科學生的工程倫理教育對中國未來的發展意義重大。因此，筆者建議，各工程學科應結合生產實踐，研發設計符合本學科的工程倫理課程，并將之納入專業通識課程體系。同時，教師應將工程倫理的理念融入專業課程教學與實踐過程，潛移默化地培養學生的工程倫理意識。另外，設置跨學科課程也是對未來多學科交叉相融的一種重要的應對方式，這也是世界一流工科高校課程改革的趨勢，如麻省理工學院近年來設置了大量的跨學科課程，包括能源、環境、創業、生命科學、運輸五大類，在學科課程總數中的占比為32%[36]?？傊?，專業課程體系應實時更新，本科高年級和研究生階段的專業課，務必緊密聯系工程實踐，確保能夠緊跟時代前沿。