整体工程观：毕业生就业能力诉求与课程结构调整

崔军

摘要：当代工程实践面临的背景与挑战呼唤“两种文化”理念下的“整体工程观”。社会各界对工科毕业生就业能力的期望体现了整体工程观的诸多特性：系统性、复杂性、全球化、多样化、创新性和应变性等。传统的工程教育课程存在诸多弊端，其改革的困境亟需寻求课程结构的突破。课程结构在功能、组织原则、要素、课程群的组合关系以及具体课程设计等方面的调整，均能回应毕业生就业能力的诉求，从而体现整体工程观的思想。

关键词：工程教育；就业能力；课程结构

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1671-6124（2013）01-0068-05

一、当代工程实践与整体工程观

1.工程实践的变化呼唤“两种文化”的融合

21世纪的工程实践置身于技术、社会和工程自身的新背景中，工程实践正面临着多维度、跨学科、非技术的复杂性挑战。2009年美国工程院（NAE）列举了20世纪引以为豪的工程成就：电子、汽车、飞机、净化饮用水、电话、计算机、网络、航天器等，它们改变了人类赖以生存的环境；同时公布了21世纪工程实践面临的大挑战，这些大挑战分为能源与环境、健康、安全以及学习与计算4大类共14项。例如，太阳能经济开发、制造更好的药物、防止核恐怖、虚拟现实普及等。这些大挑战的共性是：综合、宽泛，跨越时空和政治边界。

与20世纪相比，21世纪的工程实践更需要理解技术之外的非技术环境。其实，今天工程实践面临的大挑战，是过去技术滥用和泛化导致的无意识的恶果。《吕氏春秋·博志》中有言：“全则必缺，极则必反。”这种恶果通常和人类行为有关，未来的工程产品或系统要特别关注经济、政治、社会、心理甚至宗教的背景。我们需要一种崭新的方法应对工程实践，并重新定义工程本身。欧林大学（OlinCoUege）校长理查德（RichardK.Miller）从不同的视角进行了展望：“也许，工程更多地指如何看待世界的方法，而非纯粹地指如何应用科学和数学的知识；也许，工程是一种涉及想象、实验、持续改进的方法，它是一种共享基本原理的设计，或者是一件精致的艺术作品；也许，工程和创业之间具有紧密的内在联系，它们融为一体，难以区分，这就意味着工程是寻求创新和冒险，寻求更多的机会而非问题，通过持续的努力创造与众不同的卓越世界；也许，正如斯坦福大学（StanfordUniversity）吉姆斯（JamesPlummer）教授所言——工程是可行性、现实性和合理性三种特性共同交织，而不再仅是可行性。”

新的工程实践呼唤工程、科学、人文、社会的联结、转变与超越，这些领域过去各自为阵，不考虑自身的劣势和其他领域的优势互补。未来工程实践应当是科学技术和人文社会两种文化的融合体。正如1959年英国著名作家斯诺（C.P.Snow）在剑桥大学演讲“两种文化”（TwoCultures）时哀叹道：“学科分化导致的科学与人文的对立对社会无益，相反，这种对立加深了相互之间的不信任和猜疑，从而导致了科学和人文学术共同体错失了创新和发明的宝贵机遇。”

2.“两种文化”的融合催生整体工程观

“两种文化”融合的理念在工程领域催生了整体工程观。整体主义（hofism）的词源是希腊语的“holon”，它的意思是“子整体”，也就是每一个元素既不仅仅是一个整体，也不仅仅是一个部分，而是一个“整体与部分”的完整体。肯·威尔伯（KenWilber）的解释是：“事实上，任何领域中的所有自然层级都是由子整体构成的，一个整体同时是另外一个整体的一部分。”“整体工程”的表述最早由宾夕法尼亚大学（UniversityofPennsylvania）的教授约翰夫（JosephBordogna）教授提出，当初是为了描述工程教育跨学科、全系统的方法。约翰夫教授曾任美国科学基金会（NSF）副主任、美国电子电器工程师协会（IEEE）主席。2007年美国佛蒙特州大学（theUniversityofVermont）工程与数学学院院长德蒙尼克（DomenicoGrasso）教授和西弗吉尼亚大学（theUniversityofWestVirginia）工程学教授戴维德（DavidMartinelli）合作，在一篇论文中完整地表述了整体工程的概念，其初衷是回应众多的企业和教育机构领导早已呼吁的、对传统工程实践和工程教育的变革。

什么是指导工程实践的整体方法呢？德蒙尼克教授的表述是：“整体方法强调整体背景下的问题表达，以团队为中心的工程项目领导力，跨学科交流表达的能力，终身学习的愿望。也就是用更加跨学科、更加整体的系统方法去解决工程问题。”而具有整体思维的工程师职业形象是：“新型的工程师，能够跨学科的广泛思考，考虑工程设计中的人文维度。在新的工程实践背景下，狭窄的工程思维方式难以为继。”这一定义凸显了整体工程观区别传统工程观的主张：超越以科学方法为基础、线性的技术思维，实现技术与人文社会融合的思维；超越把工程产品作为系统的思维，实现工程产品小系统与社会效用大系统融合的思维。整体工程观是一种思维方式——以识问题的不同层面，。寻求解决问题的多种方案，顾及方案实施后的潜在影响。

理解整体工程观的前提是区分科学、技术与工程的关系：“科学是技术的基础，技术是科学研究的手段；工程促进技术的发展，技术支撑工程的实施；科学认识世界，工程改造世界。”整体工程观的核心要义是：建立在“两种文化”融合的信念下；工程实践置身于技术和社会的大背景中；21世纪日新月异的工程实践区别于20世纪的技术型和科学型实践。整体观下的工程实践就是要同时考虑工程的技术性和社会性，例如，基因工程中的“生命克隆”，不仅是生物遗传技术的突破，也涉及公共政策、道德伦理等社会问题，而且后者更为重要。2007年美国国家科学委员会（NSB）主持的讨论会上所总结的一段话也许能加深我们对整体工程观的理解：“公司希望工程师有激情，能够在多元文化的全球环境中工作，能理解工程问题所面对的商业背景，有系统思考、创新、交流、协调，具备领导力和适应能力，并愿意终身学习。”

二、整体工程观：社会对毕业生就业能力的诉求

1.工业企业界

美国波音公司（BoeingCompany）1996年通过广泛的调查研究，提出了工程师的理想特征：很好地理解工程科学基础；很好地理解设计和制造的过程；具有多学科、系统视角；基本了解工程实践的背景环境；良好的交流能力；高职业道德标准；批判性和创造性思维；适应快速或重大变化的能力和自信；好奇心和终身学习能力；深刻理解团队合作的重要性。2006年英国皇家工程院所做的一项调查表明，工科毕业生的技能分为技术技能和社会技能，前者是工程师特有的技能，后者是作为在社会领域中取得有效成果的能力，包括人际技能、商业头脑和经济能力等，而且这两者同等重要。

2.工程专业组织

（1）美国工程和技术鉴定委员会（ABET）该组织作为《华盛顿协议》（waShingtonAccord）的发起和签约组织，从20世纪90年代开始研究和推行能力（Ability）和结果（Outcomes）导向的工程教育鉴定标准。在2010-2011年度的认证标准中，对学生毕业时的能力标准有11条：能对数学、科学和工程的知识加以应用；能设计和进行一个实验，并能分析和解释数据；能设计一个系统、元部件或程序，并达到预期要求；能识别和形成工程问题并解决它；能使用工程实践所需的技术技能和现代工程工具；能在多学科的团队中发挥作用；能理解专业的责任和职业伦理；能有效地交流沟通；能理解工程问题的解决方法对全世界或全社会的影响；能终身学习；能对当前的重大事务有一定认识。其中前五项称为硬技能（HardSkills），后五项称为软技能（SonSkils）。

（2）欧洲工程师协会联盟（FEANI）欧洲工程师协会联盟是二战后欧洲成立的第一个工程师联盟。目前已有31个国家参加该组织，成为欧洲350万工程师利益的代言人。该组织2005年提出的工程师能力标准12条：理解工程的职业并承担一定的社会义务；掌握与学科相应的数学和自然科学知识；掌握所在工程领域的一般工程知识与实践能力；能够运用恰当的理论和实践方法分析并解决工程问题；掌握专门领域相关的现有技术和新兴技术知识；能够进行工程经济、质量保证、可维修性分析，并能应用技术信息和统计资料；能够在多学科项目中与他人合作共事；能够在考虑管理、技术、财务和人事事务中体现领导力；具有交流沟通技能，并积极参加继续教育维持专业能力；掌握专门化领域的标准和规制；具有持续技术改革意识，并养成工程创造革新的态度；掌握数门欧洲语言，方便交流。

（3）英国工程理事会（ECUK）英国工程理事会对特许工程师（CharteredEngineer）的标准（2008年）定位是：集成应用综合或者专门的工程知识和思维能力，使目前已有的和新型技术应用达到最优；使用合适的理论和实践方法来分析和解决工程问题；技术和商业化管理；证明有效的人际技能；证明个人对于职业标准的认同和投入；明确对社会、职业和环境的义务。

3.工程教育机构

以麻省理工学院（MIT）为例，该校于2004年成立CDIO国际合作组织，将工程教育置于工程产品、部件或系统的生命周期——构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、使用（operate）——这一工程实践背景中。MIT开发的CDIO大纲中规定的第一层标准有：技术知识和理解力；个人和职业的技能和态度；人际交往技能（团队工作和交流）；企业、社会和环境背景下的构思、设计、实现和使用。2009年新修订的大纲又新增工程领导力和工程创业两条能力标准。

4.能力诉求体现整体工程观的思想

为应对新世纪的挑战，上述国际工业产业界、工程专业组织、工程教育机构相继对工科毕业生的就业能力提出了要求和期望。这些能力集中反映了工程实践内涵的变化和工业界对课程的诉求。经比较分析，社会各界对工科毕业生的能力期望虽形式不同，表达各异，但都包含工程师必需的知识、能力和态度3个方面。它们传递了一个共同的声音：回归工程实践。这种实践是指21世纪日新月异的实践，它体现着整体工程观的诸多特性：实践性、基础性、背景性、系统性、复杂性、全球性、创新性、领导性和应变性。

社会对工科毕业生能力的诉求与整体工程观的思想高度吻合。反映在课程层面，给我们的启示至少有以下几点：高等工程教育的课程，要永远面向日新月异的工程实践；要以坚实的科学和技术知识作为基础；要置身于技术和社会的宽泛大背景中；要培养学生系统思维；要培养学生跨学科的团队合作能力以应对复杂的工程项目；不仅要教会学生解决工程实际问题，还要培养创新能力，促进技术发明；要为培养工程领导人才做准备；要体现工程实践的应变能力和再循环的思想。

三、传统课程结构的弊端与改革的困境

1.传统课程结构的弊端

将课程内容和学习经验转变为教学单元或具体课程的组织构架，是工程课程结构设计的主要任务。传统的课程结构以严格的学科知识分类作为基本组织原则。在此基础上，许多高校通过并增加“集中实践环节”这一课程模块，达到培养工科学生动手能力的目标。例如课程计划分为通识课程、大类学科基础课、专业课程、集中实践环节（包括实验、实习、毕业设计）等类别。然而，这样的课程结构存在两个层面的分离问题：一是学科知识和实践能力相分离，两者缺乏必要的联结；二是学科课程之间相分离，各类知识缺乏有机联系。课程结构的分离造成了诸多弊端。对课程本身而言，技术类的学科课程分量过重，加重了工科学生学习负担，也掩盖了现代工程实践的系统性、复杂性和社会性。对学生学习而言，无法及时认识理论知识的应用价值，可能会扼杀学生探究、实验、设计和创新的好奇心；当工程实践需要相关学科理论指导时，由于间隔过长，难免会有遗忘和脱节；对工程教师而言，学科课程和实践课程的区分导致学科型工程教师与实践型工程教师的分离，两者缺乏沟通交流，面向工程实践的理想难以实现。

2.改革的困境

工程教育界和工业产业界并非没有及时意识到上述课程结构的弊端。但课程结构的变化为何如此缓慢呢？其主要原因如下：第一，传统的本科课程拥塞严重，甚至超负荷运行，任何减少技术类课程或将专业课程后移至研究生层次的努力均涉及课程结构的根本性调整，改革牵涉的面过广。第二，工业界用人机制的惯性和阻力。尽管企业领导欣赏工程教育知识面的拓宽，但专业教育的后移势必会增加企业用人成本，他们或许宁愿招本科生。第三，大学教师的压力。教师教学、科研和社会服务任务重，课程结构的调整会加重负担。专业教师更习惯讲授他们原先熟知的技术内容，而无暇顾及非技术的宽泛领域。第四，相关利益集团的无奈。工程专业协会虽然具有工业界和教育界代表的身份，但他们较少真正参与学校课程结构的设计；学生的背景具有宽泛性，但学生并没有意识到工程实践的变化，也无权决定课程设置；社会公共部门对工程实践和教育均有诉求，但公众也非直接参与课程规划。

四、整体工程观：课程结构调整的思路与建议

1.课程结构的目标：以整体工程观为指导

传统课程结构存在问题的实质是，课程结构没有和当代工程实践相匹配。整体工程观是21世纪工程实践的集中反映，它应当成为工程教育课程结构改革的突破口。因此，课程结构的调整首先要确立整体工程观的指导思想，确立整体的课程目标。整体的课程目标包括毕业生所能达到的知识、能力和素质3个方面。知识是能力的基础，能力是素质的关键，素质是知识和能力综合发展的结果。具体而言，课程结构的调整应围绕如下课程目标：通过主动学习和经验学习，使毕业生能够在一个基于团队的现代工程实践的环境中工作，理解如何对复杂的、高附加值的工程产品、过程或系统，进行构思、设计、设施与运行。上述目标与社会各界对工科毕业生就业能力的期望与诉求相一致。

2.课程结构的功能：实现学科知识和就业能力的联结

课程结构的功能，应围绕整体课程目标，实现学科知识、就业能力和综合素质三位一体的联结。整体工程观对当前课程结构的诉求是：将学科知识作为工程实践能力的坚实基础，并为毕业生可持续发展提供知识源泉；将工程实践能力的习得视为能够加深学科知识的理解与应用的过程；最终实现知识与能力的联结、转变与超越。这需要课程结构实现如下突破：有效地将工程师必备的知识、能力、素质三者相整合，成为课程要素的有机统一体。这样的统一体意味着，学科课程之间相互支撑；学科知识、技术类能力、非技术类能力三者及时相互交织。这实质上是在工程学科知识传授（代表了学术界的利益）和实践能力培养（代表了工业产业界的利益）两者之间架起了联结、转化与超越的桥梁，从而构成一个整体的课程结构。分离式的传统课程结构偏重学科型的知识，显然难以胜任21世纪整体工程师的培养。

3.课程结构的原则：增加基于问题或项目的课程模块

笔者根据对大学课程设计管理层面的观察，发现在关于工程学科知识和实践能力建立有机联系的讨论中，存在两种思路：一种是围绕问题或项目来组织各类具体课程，开发出基于问题的或基于项目的课程模块，所需的学科知识在课程实施过程中随时补充；另一种仍然按照学科知识分类来划分课程类型，通过单独开辟一类贯穿整个学程的项目设计课程群，使得知识和能力与素质交织其中，形成一体化的结构。这两种思路的共同原则都是增加基于问题或项目的课程模块。两种思路均能实现整体工程观所体现的知识、能力与素质培养，但也存在争议。争议的焦点在于，到底以学科还是能力作为课程结构的首要组织原则，这体现了培养目标的不同价值取向：培养研发型工程师还是现场操作型工程师。不同类型的高校可能会根据学校优势和办学特色做出选择。

4.课程结构的要素：体现整体工程观的特性

19世纪和20世纪上半叶，工程教育培养专业的工程师，致力于为毕业生提供大量的动手实践型训练；20世纪下半叶，工程教育培养科学型工程师，要求毕业生精通科学和数学理论；21世纪，工程教育应当培养无所不知、无所不能、能与世界任何地方的人合作、具有想象力并能梦想成真的工程师。因此，课程结构中内容、类型、比例等要素，应充分体现整体工程观的系统性、复杂性、全球化、多样化、创新性和应变性等特性。此外，课程结构的进程设计中也应体现整体的思想：将培养实践能力为主的设计型课程嵌入学科课程之中，理论讲授和项目设计在一个学程单元中交替进行，项目设计作为学科课程不可分割的部分。

5.课程群的组织结构：多样化与灵活性

课程群的组织结构（BlockCourseStructure）中，有六种可选类型：传统型（Conventional），课程与课程之间无相关联系；块状型（Block），一门课程分割成多个部分由多位教师先后完成，可以先理论后设计；链式型（linked／merged），两位教师同时独立讲授两门不同课程，在每门课程的后半段合并成共同的设计项目；序列型（Sequential），两门课程安排在连贯的先后两个时间段，每个时间段由两位教师交替完成，以此体现整体的思想；总线型（Bus），两门或多门课程同时或先后开设，最后通过一门小型设计课程将先前课程相联系；并发型（Simultaneous），两门独立的课程通过授课教师的课后交流来相互影响授课进程和内容。除了第一种传统型结构外，后五种在不同程度上均能促进学科课程与实践课程之间的整合，以及学科课程之间的整合。