麻省理工學院「新工程教育改革」的形成、內容及內在邏輯

2017年8月，MIT啟動了新一輪工程教育改革——「新工程教育轉型」（New Engineering Education Transformation,以下簡稱NEET）計劃，代表了美國工程教育的最新發展方向。

一、新工程教育改革的形成

1、改革的基礎

MIT工程教育經歷過三個具有代表意義的變革時期。第一個變革時期是1861年到20世紀30年代，MIT秉持建校校長羅傑斯主張的有用的知識教育觀，以培養能夠參與經濟建設的工程技術人才為目的，體現為工程人才培養從經驗範式向技術範式的轉變。第二個變革時期從第二次世界大戰持續到20世紀80年代，以培養具備工程科學知識的工程人才為目的，體現了工程教育向強調基礎科學知識的科學範式轉變。第三次變革從20世紀90年代開始，主張工程教育從工程科學範式向工程實踐範式轉變，以培養具備較強工程實踐能力的工程人才。經過二十年的發展，MIT第三次工程教育變革取得了卓越的成就，提出了構思、設計、實現和運作（Conceive, Design, Implement, Operate，縮寫為CDIO）的工程教育理念，在世界高等工程教育領域保持著非常高的聲譽與卓越的人才培養水準。

2、改革的緣起

進入二十一世紀以來，大數據、人工智慧、虛擬現實等現代技術方興未艾，產業變革與結構調整更新的速度不斷加快，在線學習、慕課、智慧學習等新的學習形式不斷湧現，給工程教育活動的開展提出了新的挑戰。MIT秉持不斷創新的精神，開始對工程教育進行系統反思，以調整工程教育的未來發展方向，使MIT在世界高等工程教育界繼續保持引領地位。為此，MIT於2013年初組建了特別工作組，負責對MIT未來教育發展方向進行研究。

工作組於2014年8月發布了《面向未來的MIT教育特別工作組全校調查報告》，提出了四大改革建議：通過創建教育創新行動計劃為未來發展提供根基、通過「大膽實驗」改革教育理念與教育方式、跨越校園邊界擴大MIT的教育影響力、通過創設新的途徑以及創設新的空間來支持學生的學習等。[1]隨後，MIT工學院開始了一系列具有試驗性質的工程教育改革計劃，計劃的成功給MIT進一步深入開展改革提供了基礎。2016年8~10月，MIT形成實施新一輪高等工程教育改革計劃的構想。經過搜集世界各國工程教育改革資料、調研產業界需求、訪談校友及工程專業師生等研究與論證工作，於2017年8月啟動了新工科改革的第一輪計劃（2017—2020年），即NEET計劃。

二、新工程教育改革的目標與內容

1、改革的目標

MIT新工科改革是對工程教育的一次系統性反思，強調工程教育以學生為中心，變革學生的學習方式與學習內容，以培養能夠引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才為目標。

2、改革的內容

1、工程教育的發展方向：面向未來的新機器與新工程體

MIT認為，工程教育應從關注當前產業界發展轉向面向產業界未來發展，即面向未來的新機器與新工程體系。新機器是對工程師所製造出來的工程人工物的統稱，例如機械類、分子類、生物類、信息類的工程人工物。新工程體系是指由新機器所組成的產業體系。

根據MIT的構想，21世紀中期的新機器與新工程體系將會由物聯網、自動化體系、機器人體系、智慧城市、可持續材料與能源體系、生化診療、大數據等組成。與傳統的機器和工程體系相比，面向未來的新機器與新工程體系體現出高度的整合性、複雜性、連通性、自主化以及可持續發展等特色。高度的整合性指新機器與新工程體系超越了傳統的工程學科隔離，對機械、信息、分子、生物、建築、能源等進行整合；複雜性指新機器與新工程體系所運用的工程技術的複雜程度不斷提升；連通性指新機器與新工程體系各部分是高度連通的；自主化指新機器與新工程體系自主水平提升，可以獨立於人的行為自主運作；可持續發展指新機器與新工程體系與自然生態環境之間的關係。

2、工程教育的出發點：為學生成為工程製造者或發現者奠定基礎

MIT認為，新工科應以學生為中心，更多地尊重學生的個體需求與職業興趣，通過工程教育賦予工程人才更多更靈活的職業選擇。所謂更多更靈活的職業選擇，指涵蓋從工程製造者到工程發現者的廣闊工程職業生涯領域。製造者指從事工程實踐工作、在工程實踐中不斷創新的工程師，承擔的職責包含構想、設計、實施、操作等內容。製造者是實踐取向的。發現者指從事工程科學研究的工程研究人員，承擔的職責包含探究工程活動規律、拓展工程科學知識等。發現者是認知取向的。

由於工程實踐活動與工程科學知識之間是相互聯繫、相互作用、相互促進而不是二元分割的關係，所以製造者與發現者只是代表著工程職業的兩個維度，製造者與發現者可以相互交往、相互促進，也可以在一定條件下相互轉換。為了實現學生成為製造者或發現者的人才培養目標，MIT強調在工程教育時應以學生為本，教給學生基礎性的工程科學知識，如工程科學基礎知識、工程實踐基本範式等。學生可以在掌握工程基礎性要素的基礎上，根據職業興趣制定職業發展規劃，選擇不同的工程學習內容，按照製造者或發現者的職業路徑做準備。

3、工程教育教學方式：關注學生的學習

MIT現有的工程教育以學科為中心，更多關注學科知識是否得以系統性傳授。然而，教育是使人成為人的活動，其核心在於人才的培養，而非單向的知識傳遞。知識的傳遞是工程教育的重要組成要素，是服務於工程人才的培養這一目標的。為了達成工程人才培養目標，就需要變革工程教育的教學方式，回歸教育的本質，把學生置於教育活動的中心位置。

MIT新工科開始轉換工程教育的教學方式，強調以學生為本，關注學生的學習方式和學習內容，把學生真正置於工程教育活動的中心。在開展教學活動時，通過充分考量學生個體的認知風格、學習方式等的差異，選擇最適合學生個體發展的學習方式，引導學生積极參与，激發學生的主動探究與自學能力，採取項目學習、小組學習、團隊合作、信息化教學、智慧學習等手段，為學生成為引領未來工程發展的領導者奠定基礎。教學方式的變革必然會對教師隊伍的核心素養提出挑戰，為確保新工程教育教學方式的順利轉型，MIT也計劃為教師教學活動的開展提供專業支持。

4、工程教育的重心：強調學生思維的養成

MIT認為，未來產業界將會更加註重工程人才的學習能力和思維等方面的表現，原來強調知識習得與認知能力訓練為重心的工程教育將會受到挑戰。因此，新工科應更注重對學生思維的培養。使學生在工程實踐中面臨各種未知與複雜問題時能夠運用恰當的思維思考解決。基於此，MIT提出新工科人才應具備十一種思維：製造、發現、人際交往技能、個體技能與態度、創造性思維、系統性思維、批判與元認知、分析性思維、計算性思維、實驗性思維及人本主義思維。

製造指新工科人才通過CDIO工程教育理念發現和創造出不存在的技術人工物的能力；發現指通過採取探究、驗證等方式促進社會及世界知識更新，並能產生新的根本性的發現和技術的能力；人際交往技能指能夠與他人合作並理解他人的能力，包含溝通、傾聽、對話、情商、參與和領導團隊的工作等；個人技能與態度包含主動、有判斷力、有決策力、有責任感、有行動力、靈活、自信、遵守道德、保持正直、能終身學習等；創造性思維指通過深入思考，能夠提出和形成新的、有價值主張的思維；系統性思維指在面對複雜的、混沌的、同質的、異質的系統時，能夠進行綜合性全局性思考；批判與元認知思維指能夠通過對經由觀察、體驗、交流等方式所收集到的信息進行分析與判斷，以評估其價值及正確度的思維；分析性思維指能夠對事實、問題進行分解，運用理論、模型、數理分析，明確因果關係並預測結果；計算性思維指能夠把基礎性的計算程序（例如抽象、建模等）以及數據結構、運演算法則等用於對物理、生物及社會系統的理解的思維；實驗性思維指能夠開展實驗獲取數據的思維，包含選擇測評方法、程序、建模及驗證假設等內容；人本主義思維指能夠形成並運用對人類社會及其傳統、制度以及藝術表達方式的理解，掌握人類文化、人文思想、社會政治經濟制度知識。這十一種思維圍繞工程人才應該成為什麼樣的人的問題展開，關涉工程人才的工程思維、科學思維與人本思維，體現了MIT新工科改革以學生為本的理念。

三、新工程教育改革的內在邏輯

1、從現實取向到未來取向

由於工程科學知識更新的速度慢於產業實踐的迭代速度，導致現有工程教育模式下培養出來的是面向現在、乃至過去的工程產業需求的工程人才，MIT倡導新工科應面向未來的新機器與新工程體系，體現出未來取向。赫爾伯特·馬爾庫塞曾指出，發達工業社會意識形態下單向度的人是指具備肯定現實的思想與行為模式的人，在單向度模式中，凡是其內容超越了已確立的話語和行為領域的觀念、願望和目標，不是受到排斥就是淪入已確立的話語和行為領域，喪失了否定、批判、超越現實以及創造未來的思想與行為的向度。傳統工程教育培養出來的正是單向度的工程人才，只具備迎合工程產業及社會需要的能力，無法超越現實，也無法進行批判性思考，更無法引領產業界和社會的發展方向。

社會中的人本應該具有兩個向度，分別是肯定現實社會的向度和否定、批判、超越現實並能夠想像和創造未來的向度。為了超越傳統工程人才培養的現實向度，MIT提出此次工程教育改革不應繼續把重心置於對現有工程科學知識的習得及對當前工程產業界人才需求的追隨，而應強調通過養成學生的系統性思維、批判性思維以及創造性思維等十一種思維，使新型工程人才具備超越現實、創造未來，能夠引領產業界以及社會發展方向的向度。MIT的這一變革體現出從培養面向現在的、具備單向度思維和行為模式的工程人才到能夠引領未來產業以及社會發展的、具備多向度思維和行為模式的工程人才培養邏輯的轉變。

2、從學科邏輯與心理邏輯的分野到二者的整合

學科的形成建立在學科知識不斷專門化、複雜化、系統化和科學化的基礎之上，在學科邏輯規制下開展的教育教學活動非常強調學生通過認知活動實現對學科知識的習得與累積。按學科的邏輯開展教育教學活動有其合理性，但由於學科邏輯過於強調學生對工程學科知識的掌握以及學生認知能力訓練的傾向，所以容易造成工程教育活動開展忽視學生個體身心發展規律、忽視學生工程實踐經驗的問題。在二十世紀初期，以約翰·杜威、威廉·克伯屈為代表的教育家曾對傳統教育的學科邏輯展開猛烈的批判，強調教育活動的開展需遵循學生的身心發展規律，體現出教育活動中人才培養的心理邏輯。學科邏輯強調按學科知識建構開展教育活動，關注學生認知能力的訓練，而心理邏輯則強調按學生身心發展規律開展教育活動，關注學生的實踐經驗，由此就產生學科邏輯與心理邏輯的分野。

在工程教育活動的開展過程中，學科邏輯與心理邏輯只是兩種不同的價值取向，二者可以通過中介協調與溝通。在杜威看來，創造性研究可以超越知識與活動的二元對立，成為溝通學科邏輯的知識取向與心理邏輯的活動取向的中介。為了改變傳統工程教育模式下工程人才培養過於注重學生對學科知識習得的傾向，MIT此次的新工科改革採取了整合學科邏輯與心理邏輯的策略。整合的路徑體現為「串聯」。串聯是由若干研究子項目組成的項目集成，這種集成不是機械式的，而是圍繞某一主題有意識、有目的構建的一系列相互銜接、難度逐漸遞增的子項目的有機集成。串聯不否認學科知識的重要性，而是建立在學科知識教學的基礎之上，強調學生對工程科學知識掌握的基礎之上，通過串聯整合各學科知識，培養學生的系統性、分析性、批判性、創造性等思維。

3、從學科隔離到跨學科合作

由於傳統工程教育強調學生對工程科學知識的習得，受學科邏輯規制，使得在這一範式支配下的工程人才培養呈現出學科專業本位的現象。學科專業本位現象的出現與工程知識複雜性程度日益提升有關。工程學科知識不斷膨脹使工程知識日益複雜化，需要對學科知識進行細化，以專業的形式整合知識體系，由此導致專業與專業之間的隔離進一步加深。由於不同學科遵循不同的學科行動邏輯，所以，在沒有制度規約的前提下，學科之間是相互隔離的，秉持的是劃界而治理念，各學科均以各自的利益訴求作為價值判斷的標準。

MIT此次新工科改革嘗試打破這種學科隔離、劃界而治的局面，實現跨學科培養工程人才。首先，明確新工科以工程人才培養為本位，而非以學科為本位。傳統工程教育人才培養範式是專業本位的，強調的是學科知識的傳遞，是圍繞學科知識這一主體開展的教學活動。這種範式關照的不是工程人才的培養，而是學科知識是否得以系統完善的傳遞。這種知識傳遞觀容易導致工程教育活動均以學科利益為本位。通過確立工程人才培養本位觀，使工程人才培養復歸工程教育的中心，以人才培養邏輯和人的發展邏輯取代學科本位邏輯，打破MIT各專業、各學院之間的隔離。其次，構建合理機制，整合跨學科資源。如組建NEET跨學科工作組、執行組等多個任務組；制定串聯的選擇標準、學術標準、操作標準等規範；關照中小型院系；配備所需資源與相應場地；與傳統的學科本位人才培養模式並行存在，相互補充，理學士學位與NEET證書並行發放等。

4、從回歸工程實踐到回歸工程教育的育人本質

MIT工程教育回歸工程實踐的「大工程範式」以上世紀九十年代維斯特與莫西斯的倡導為開端。大工程範式主張工程教育回歸工程實踐，以服務於工程產業界的需求為導向。與科學範式時期的工程教育相比，此時期的MIT更多的強調與產業界合作，而非政府。MIT倡導工程教育回歸工程的實踐範式對世界高等工程教育的發展產生了非常深遠的影響。

2014年發布的《面向未來的MIT教育特別工作組全校調查報告》開始更多地提到要反思工程教育範式、創新教育計劃、改革教育理念與教育方式。NEET計劃的憲章也明確指出此次改革的目的是對工程教育進行系統性反思，反思的內容主要是學生如何學習以及學習的內容，在一定程度上體現出MIT工程教育的理念開始從強調回歸工程實踐到回歸工程教育育人本質的轉變。具體來說，大工程範式所強調的工程實踐範式是工程教育對產業界需求的回應，是以服務於產業界需求為導向的，體現出工程教育被動跟隨產業界需求的傾向。而工程教育作為一種教育活動，其實質應當以育人為宗旨，以工程人才培養為本，而非以被動回應產業界需求為本。在回歸工程教育育人本質理念的指導下，MIT開始更多地強調以工程實踐為基礎，通過更多地關注學生的學習興趣、學習方式與學習內容，培養學生的工程思維、科學思維及人本思維，使學生成為能夠引領未來工程產業發展的工具理性與價值理性兼具的人本式工程人才。

作者：

肖鳳翔，天津大學教育學院教授、博士生導師；覃麗君，天津大學教育學院博士後

選編自：高等工程教育研究微信公眾號

（文章載於《高等工程教育研究》2018年第2期）

來源：清華大學研究生教育

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