福建理工大学发展规划办公室·高等教育发展研究中心
【教育思想大讨论】世界一流高等工程教育的现状、前景与变革路径
发布时间 :2023-12-01      浏览:11
王郑旭 上海教育评估研究 2023-06-15 09:14 

摘要

当今世界一流高等工程教育具有教育性外部参与丰富、校企关系稳固等共性特征,可预见的挑战来自政府—学校关系、学科壁垒等方面。其未来趋势是实现五个方向的超越:超越物理空间,超越学科壁垒,超越教育本体,超越本土,超越当代。其变革路径包括激活政府—高校—企业三螺旋关系、教学奖励制度化、塑造工程教育项目社区身份。


关键词:高等教育;工程教育;教育改革


当前,我国高等工程教育规模与其在整个高等教育中所占比例均已跃居世界第一位,[1]但仍存在人才供需不匹配、办学优势不突出等诸多问题。[2] 深入分析世界一流高等工程教育的现状及前景能为我国“双一流”与“新工科”建设提供有效的国际经验。

一、世界一流高等工程教育的现状

在主流的世界大学四大排行榜(QS、The Times、USNews、软科)中,QS和USNews提供了能够反映高等工程教育情况的学科排行。QS的工程学科排行基于以下几个指标:学术声誉40%,雇主声誉占30%,篇均论文引用率10%,H指数10%,国际研究网络10%。USNews则偏重科研维度,在其12个指标中,体现学术声誉和学术著作的共10个,其余2个反映国际合作情况,未见“雇主声誉”等指标。从表1可看出,USNews与QS高等工程教育机构前十名的国家分布有较大不同,亚洲院校几乎霸占了USNews 的榜单,在学术科研方面更胜一筹。而在加入雇主声誉的QS 排行中,老牌欧美院校仍占据领先地位。


表1 QS 与USNews2022 年工程学科排行前十名

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学科排行为认知“世界一流”提供了直观参考, 但在使用时不能放大其工具理性,被指标绑架。[3]2018年MIT联合格雷厄姆发布的世界一流高等工程教育研究报告更值得关注。该报告采取深度访谈法,访谈对象包括大学领导人、政策制定者、工程教育的先驱研究者、大学师生、校友及外部利益相关者,经被访者投票选举出10所高等工程教育一流院校和准世界一流高等工程教育院校,如表2所示。被访者做出选择时主要基于以下三个依据:毕业生的质量或影响力,学生的“学习增值”情况,该机构提供世界一流工程教育的能力/水平。该报告不同于四大排行榜,在考虑学术实力和国际影响力的基础上,对人才培养和课程设置有更高的关注度。该研究的被访者与工程教育的关系也更密切,在某种程度上,该报告票选出来的排行是一种同行评议的结果。表2中,世界一流榜单上的机构获得广泛认可,同时出现在两个榜单的机构正处于从准世界一流转向世界一流的过程中,而仅登上准世界一流榜单的机构则具备成为世界一流的潜力,但尚未成为世界一流。为了全面掌握世界一流高等工程教育的现状及发展趋势,有必要关注准世界一流高等工程教育机构的情况。


表2  MIT 联合报告中高等工程教育前十名机构

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上述结果中,学术声誉或科研实力是决定性因素,占据核心地位;人才培养情况有逐步扩大比重的趋势;国际影响力间接反映了院校对世界工程教育发展的贡献程度。因而,要想跻身世界一流高等工程教育之列,必须提升科研能力,保持学术声誉领先;创新人才培养方式,提供高质量工程教育;加强国际交流,引领世界高等工程教育的发展。

世界一流高等工程教育的规模与传统各不相同,但世界一流的共同身份说明它们存在某些共性特征。

其一,国际影响力卓越、教育性外部参与丰富。世界一流高等工程教育整体实力强劲,具有交往密切的国际战略合作伙伴,拥有丰富的教育性外部参与。教育性外部参与不同于企业协同育人的配合性参与,而是指专门为了促进某一学科教育的发展而调动外部资源参与的活动。例如,MIT通过CDIO国际组织为其工程教育的实践发展建立了多个战 略合作伙伴,调动了亚洲、欧洲等7个地域的参与活动,开创并成功推广了工程教育的CDIO模式。这种广泛的国际合作与丰富的教育性外部参与则建立在MIT卓越的国际影响力和学科领导力基础上。因此,为了走向世界一流,高等工程教育应具备吸引稳定战略性合作伙伴的能力和引领工程教育变革的能力,由此获取充足的教育性外部参与。

其二,长期稳固的校企合作关系。工程教育的实践性特点决定了工程教育院校要与社会、企业保持着密切的联系。以校企合作培养模式著名的斯坦福大学实现了“产—学—政”的跨界融合,基于政府的需求,在电子工程领域率先实现了高校与企业的互利共赢。[4]另外,其庞大的校友资源为长期稳定的校企合作奠定了强大的根基。例如,“斯坦福大学天使和企业家团体”为投资人、企业家和高校师生提供了交流合作平台,对学校获取社会捐赠和学生就业等方面都起到了较为直接的积极作用。[5] 长期稳定的校企合作关系是打开高校工程教育与企业互惠共赢局面的钥匙。

其三,基于问题的和以用户为中心的课程设计。由于工程实际问题具有复杂性,与之相对应的工程设计是一个具有灵活度的过程。工程教育青睐基于问题的课程模式,它源于杜威的实用主义教学观,能切实提高学生的实操能力和解决复杂实际问题的能力。奥尔堡大学自1974年建校以来,就一直沿用基于问题的教学方法(PBL)并因此闻名。在21世纪知识经济的冲击下,该校深化了基于PBL的课程改革,旨在引导其工程教育回归工程实践,解决人才供需不匹配的问题。[6]而以用户为中心的课程设计则旨在提前让学生体验“乙方”角色,进行工程设计实践。美国的IRE  工程教育项目在沟通校企联系的基础上,让学生在真实工程项目环境中与 “甲方”用户深度交互,教师则负责提供学术指导。该项目取得了引人注目的成功,荣获2017年ABET创新奖。基于问题的和以用户为中心的课程设计能够使工程教育与工程实际接轨,使工程人才培养与社会真实需求相匹配。

其四,以学生为中心的研学文化。以学生为中心是以杜威为代表的现代教育学派所倡导的教育理念。只有当“以学生为中心”真正成为研学文化,才能发挥其应有的作用。智利天主教大学(PUC)创办了介绍工程学部本科生所做研究的期刊 I3 Undergraduate Research Journal,并提供专业探索类课程,以指导学生如何选择专业、如何更好地学习课程。学生的主体选择与个性化需求得到高度重视,学校为学生提供多种主修+辅修交叉培养方案,每个人的学习档案几乎都是独一无二的。实践表明,以学生为中心的研学文化是这所南美高校跻身世界一流的重要原因。

二、世界一流高等工程教育的前景

引领变革需要前瞻性。世界一流高等工程教育表现出以下几种趋势并面临着可预见性的未来挑战。

1.世界一流高等工程教育的未来趋势——“五个超越”

世界一流是一个动态更迭的过程。只有不断地“超越”自身,才能保持真正的世界一流。

(1)超越物理空间——混合式教学

世界一流高等工程教育力图超越物理空间,对于混合式教学的应用被视作本领域的未来趋势。[7] 混合式教学并不是一个崭新的概念,但在工程教育的实践中往往表现为学生提前预习,在讲解员示范后动手操作,并不是真正的“混合”。查尔斯特大学重视项目设计或问题解决过程中对实践能力的培养,在其推出的5年半工程项目中,整整4年都将学生置于需要小组合作、动手实操的真实工程项目情境下,营造了一个真实的工程环境,专业课程则置于数字化教学系统。不仅教学效率得到提高,学生对于知识的吸收能够建立在直接经验的基础上,更符合教育规律。另外,该校的专业课程并非按学期开展,而是按模块进行分割以形成“主题树”,大大提高了学生的自主性和课程设置的灵活性。[8]这种创新方式取得的成果,在该校连续6 年稳居毕业生就业第一名的佳绩中得到集中体现。混合式教学具有重塑高等工程教育形态的发展潜能,准世界一流高等工程教育机构正在积极开展相关尝试。

(2)超越学科壁垒——多学科教学设计

现实的工程问题往往是复杂的,这就要求工程人才具备多学科的知识背景与综合性思维模式。UCL工程学院基于项目的多学科教学设计为世界高等工程教育打破学科壁垒提供了一个全新的思路:学科间的交流与融合不仅能通过课程设置来实现,还可以通过构建多学科背景的学生群体而实现。其工程学院的学生虽被划分为不同专业,但前2年的培养活动是共同参与的。该校广受好评的集成工程项目(IEP)强调“ 学科专业大跨度交叉融合”,[9]不仅与工程学院内部的系科合作,还与UCL其他10个院系合作,广泛开展多学科教学工作。无独有偶,新加坡科技设计大学(SUTD)对多学科的教学设计也颇有投入。甚至,该校并不像传统工程教育院校那样提供固定专业的学位,而是基于“大设计观”[10]推出4D工程教育项目,让学生不再局限于成为某一专业的工程师,而是整个问题的解决者,从育人观念上超越学科壁垒。

(3)超越教育本体——深度产教融合

随着20世纪80年代回归工程运动的兴起,又一次带动了工程实践范式的回归。这一回归就是要解决高校人才培养结果与产业需要不匹配的矛盾,将工程教育复归到工程产业的实践环境。世界一流高等工程教育正引领着深度产教融合的新趋势。明尼苏达州立大学曼卡托分校的IRE工程教育模式是一种在企业或企业家的资助下,培养学生的专业知识、职业技能和竞争力,带动当地经济发展的模式。IRE模式让学生自主确定学习目标和期望,并与当地主要企业深度合作,保持与客户的密切联系,进行实际工程项目设计。尽管IRE 以高成本投入换取较小的培养规模,但和欧林工学院一样,其经济可行性将随着利益相关者对其成果认可度的增加而逐步提升。深度产教融合实现了对教育本体的超越,在促进产业发展的同时培养学生成为独立学习者、工程创业者,以直接或间接的方式实现了高校人才培养与社会服务职能的统一。

(4)超越本土——深度国际化

一方面,深度国际化意味着国际合作伙伴的关系紧密。MIT联合报告指出,SUTD在工程基础知识教育中表现出了高度学术严谨性,这是它从MIT这个头号战略合作伙伴处直接获取了大量课程资源,并与MIT在课程设计深度合作的产物。在SUTD登顶准世界一流的同时,MIT也从中获取了大量教育改革的实践经验。同时,尽管世界一流高等工程教育机构已建立起各自的国际形象,但这些机构仍愿意进一步扩大其国际合作伙伴,加深与现有伙伴院校的合作程度。另一方面,深度国际化意味着国际项目的规模较大。以国际影响力佼佼者MIT为例,它不仅拥有全球最大规模的工程教育国际组织(CDIO),还设立了供应链与物流卓越网络、全球创业实验室等23 种国际合作项目,在亚非欧南北美洲均有合作伙伴。

(5)超越当代——谋求可持续发展

面对当代的不确定性,世界一流高等工程教育呈现出两个趋势,一是重视人才培养,实现高校自身的可持续发展;二是将可持续发展融入课程,让工程教育发挥其对实现可持续发展战略目标的应有作用。在联合国提出的可持续发展的17个目标(SDGS)中,有7个属于工程问题,工程人才扮演着关键角色。对此,世界一流高等工程教育通过增设可持续发展主题课程,传授应用于工程领域的可持续发展的理念与知识。并且,这些机构重视对学生思维、技能、终身学习观的培养,力图使学生的学习能力得到可持续发展。

2. 世界一流高等工程教育的未来挑战

为保持世界一流,需要识别未来的可能挑战并寻找相应对策。

(1)政府—学校关系

要想塑造或保持世界一流的高等工程教育,充足的经费是大前提。工程教育的健康发展需要众多实践基地、实验室及配套设施的支持,且工程教育的创新发展需要长期稳定的经费支撑。然而,由于教育创新成果具有长期性、隐匿性等特点,政府对于教育事业的财政投入有逐步缩减的倾向。《地平线报告》指出,高等教育经费缩减已成为一个显著的社会趋势。其次,政府与高校在工程人才培养方面的目标缺乏内在一致性。政府代表着工具理性和政治论的价值取向,高校与教师则多出于价值理性和认识论的价值取向,即使有教育方针的规范,他们仍存在培养学术人才的倾向。两种倾向的对抗割裂了人才培养活动的整合性,不利于学生的自主发展。

(2)实现教学优先

对于工程教育而言,大量的实验课程与实习活动都对教学有较高的要求,教师对于教学的投入程度是工程人才培养的关键因素。当前,项目式教学受到世界一流高等工程教育的青睐。然而,即使是准一流的UCL的集成工程项目,也存在教师重科研、轻教学的现象。MIT联合报告指出,项目式教学会令教师队伍中重科研者进一步削减投入教学的精力,使原本对教学有充足投入的教师负担增重。在这种情况下,教师难免会降低教学工作的优先顺序。其次,多数机构现行的奖励体系难以量化教师的教学投入度和教学成果,而科研成果相对易于量化。基于教学成果的不确定性,不仅大学排行在很大程度上依赖于科研成果指标,教育机构对教师的评价指标也重科研轻教学。教师为谋求个人发展的确定性,自然会跟随指标重科研轻教学。如何实现教学优先、合理测评教学成果,是今后世界一流高等工程教育需要突破的困境。

(3)打破学科隔阂

世界一流高等工程教育通 过设置跨学科课程打破学科隔阂。但在部分跨学科课程取得积极成果的同时,也面临着风险与挑战。其一,如何平衡学科间的渗透关系,如何确定跨学科课程“跨”到什么程度,是一个难以确定且难以衡量的问题。其二,如何保障课程的工程教育优先权。理想的跨学科课程要从其他学科中提炼对工程教育有用的部分,按照工程教育的逻辑进行编排,还要确保教师在教学过程中结合学生的不同特点进行调整。其三,如何解决跨学科人员的归属问题。行政逻辑下的人员管理难以满足学术逻辑下的“跨”学科需要,打破学科隔阂需要创新治理体制。

(4)一流课程建设

世界一流高等工程教育的课程建设面临着学生和师资两方面的挑战。第一,课程如何满足庞大的学生群体的个性化需求。尽管部分学校工程教育的生源总量有缩减的趋势,但学生的需求更加多样,必须关注课程能够提供给学生的“学习增值”情况。即使是在世界一流的高等工程教育机构,真正的高质量课程也仅有一小部分,通常与“顶石计划” 伴生,难以推广。第二,如何建设一流课程的师资队伍。一流的高等工程教育课程对师资队伍有着更高的要求。大多数教师是学者出身,缺乏工程实践背景,学校为弥补这种缺失,引入业界精英的工程师从事教学工作。但落实到课程层面上,工程师承担实习实践类教学工作,教授照旧进行专业知识教学,两类教师群体的有效互动与互补难以实现。

三、世界一流高等工程教育的变革路径

挑战即是机会。世界一流高等工程教育应通过以下方面谋求积极变革以化危为机。

1. 激活政府—大学—企业三螺旋关系

政府—学校关系挑战需要作为第三方主体的企业来调和,企业也是高等工程教育一流课程建设不可或缺的责任者。亨利·埃茨科维兹认为,政府、高校和企业三者及其作用力构成了创新系统的三螺旋,该理论后被推广至工程教育领域。[11]值得注意的是,对于政府、高校、企业三主体,三螺旋理论不强调哪一方是核心主体,而是将三者的“交迭”(overlap)视为核心。[12]三螺旋不是简单的“三位一体”静态格局,而是彼此交叉、相互作用的动力系统。首先,政府必须站在和高校、企业同等的高度处理问题,要在校企之间扮演“协调者”。强政府不能以资源优势控制工程教育,弱政府不能自由放任以致三螺旋失灵。其次,大学应更灵活开放,一方面鼓励师生通过科研成果转化向社会传递价值,提升与政府的目标一致性;另一方面通过定向培养等合作项目实现与企业的互利共赢,间接推进政府建设目标的达成。再次,企业能够以投资者的身份补偿政府的经费削减。企业应通过委托项目、建立课程实践基地等方式主动与教育机构合作,向高校委派工程技术人员与工程管理者作为课程建设的师资支持,同时邀请教授参与产品研发,实现与高校的资源共享、成果共享。政府则要为此提供政策保障,规避校企利益冲突。最后,只有三主体在尊重彼此相对独立性的基础上建立平等对话关系,才能激活工程教育三支螺旋,推动工程教育积极变革。

2.教学奖励制度化

世界一流高等工程教育机构中教师重科研轻教学的现象必将导致课程质量与教学质量的整体下滑。教学奖励制度的缺失、政策导向的失衡是该现象背后的根本原因。因此,只有建立制度化的教学奖励机制,才能从根本上扭转这种现象,从而实现教学优先,进而保障一流课程建设质量。第一,政府应建立高校教学成果与教学质量奖励政策,引入竞争性奖励机制,激励高校提高教学优先性和教学投入度。高校受到激励而在内部建立教师教学、课程方面的竞争性奖励机制,以激发教师的教学投入。第二,政府及高校应依托学术共同体确定教学成果的测评标准及方式,基于学术共同体的共同观念确定教师聘用和晋升的标准。同时,提升教学在教师评聘制度中的地位,以改变教学在高校的地位。第三,由于制度化的奖励机制,教师受到激励而进行教学创新,最终营造与制度相适应的制度文化,即教学优先、教研相长的文化。制度文化一方面能够对制度进行强化,另一方面能实现教师的观念内化,从认知层面改变教师重科研轻教学的倾 向。在“大教学小课程”的观念下,教师对教学的投入增加,跨学科教学团队的合力就会增加,课程质量也会随之得到提升。

3.塑造工程教育项目的社区身份

无论是课程要满足多样化的学生需求的问题, 还是不同学科如何交互贯通的问题,根本上都是一般性与特殊性、个体与整体的关系问题。为超越这种矛盾需要塑造社区群体身份。在工程教育项目中,解决问题的行动者及其资源、环境构成了一种社区,社区成员的交互能够衍生出社区群体的文化。项目式工程教育能有效突破学科壁垒的原因在于其培养目标是“解决问题的行动者”,而非某一学科的专门人才,从观念上扭转了育人导向。而观念的形成恰恰离不开项目式教育带来的社区身份。首先,在工程教育项目的社区身份下,教职工和学生都更易于形成共同信念,而基于共同信念的身份认同能够有效规避不同学科差异感带来的身份区隔,有利于跨学科团队师资队伍的建设与管理。其次,社区身份是一种在群体关系中定义的身份,能在不同文化与学科背景的教师群体与学生群体间建立联系,学生的多样化需求更易得到满足。最后,社区身份使学生的主体性和参与感大幅提升,有利于建立以学生为中心的研学文化,也更易于树立起卓越引领的品牌效应。

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