从“大工程观”到“大教材观”：“新工科”人才培养与教育出版创新

黄宝忠

(浙江大学出版社，浙江 杭州 310028)

目前在我国高等教育领域，“新工科”建设行动正在掀起改革热潮。2017年2月18日，教育部在复旦大学召开综合性高校会议，发布了“新工科”建设“复旦共识”；2017年4月8日，教育部在天津大学召开工科优势高校会议，发布了“新工科”建设行动计划(简称“天大行动”)，提出要探索建立工科发展新范式；2017年6月9日，教育部在北京召开新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议，全面启动、系统部署“新工科”建设，会议审议通过了《新工科研究与实践项目指南》(简称“北京指南”)，提出了“新工科”建设的系统性指导意见。

“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”三大行动紧锣密鼓，渐次拉开了我国“新工科”建设的大幕。对我国高等工程教育来说，此举相当于站在了一个新的历史起点。因为在全球范围内，新一轮产业革命浪潮已起，“多领域融通和跨界整合”是这一轮产业革命的核心关键词。其影响力在宏观层面，可能会颠覆现有很多产业的格局和业态；在微观层面，则有可能会重构国人的工作、学习和思维方式。因此，“新工科”建设行动的开展必将对我国高等教育传统理念和模式带来较大冲击，从而推动新一轮的教育大变革。

在“新工科”建设开展的同时，还有一个重要事件对我国工程教育影响甚大，即2016年6月2日我国加入《华盛顿协议》，正式成为国际工程教育《华盛顿协议》第18个成员。加入《华盛顿协议》不仅让我国高等工程教育在国际上的角色从观察员转变为正式成员，我国的工科学位证书获得国际承认；更重要的是，我国工程教育评价体系有了新的“游戏规则”，我国的工程教育将采用与《华盛顿协议》具有实质等效的人才培养国际标准，工程教育的质量标准、认证标准、认证程序以及组织机构都要向国际看齐。也唯有如此，我们才能与美国、英国、加拿大、日本等高等教育发达国家平起平坐，从而保障我国工程教育应有的国际地位。

从工程教育的国际视角来看我国工程教育的现状，可以发现，无论是人才培养的目标定位、课堂教学的模式与方法，还是教学资源的组织和构成，均与国外有很大的不同。根据美国著名教育学家、课程理论之父拉尔夫·泰勒的课程开发理论，教育目标决定教育内容和形式，教育内容和形式决定教育资源的供给。以教育资源供给为主要使命的教育出版不仅要与“新工科”教学范式改革相适应，还要从总体上服务于人才培养这个战略大局。工程教育专业认证的国际高标准不仅意味着人才培养质量的高标准、教育教学方法的新标准，也意味着教学资源供给的高标准和教育出版对学生学习支持的新标准。因此，在“新工科”建设新形势下和工程教育专业国际认证的视角下探索教育出版的转型和创新，具有非常重要的时代意义和价值。我国传统的教材出版模式目前已经难以适应日新月异的“新工科”教育改革步伐，教育出版业亟待突破藩篱，大胆创新，实现从旧教材观到新教材观、从小教材观到一体化大教材观、从知识固化型教材观到资源常新型活教材观的出版范式转换和理念创新，唯有如此，才能与“新工科”建设行动所倡导的理念“同频共振”，才能与工程教育认证的国际标准保持一致。

下文将一一分析人才培养模式变革、“新工科”建设和教育出版创新三者之间的关系，希冀为中国制造2025国家战略下的教育出版转型与创新找到一条切实可行之路。

一、“新工科”教育改革与“大工程观”

上面已经提及，由于我国已经加入《华盛顿协议》，工程教育改革的成效有了新的国际化评价标准。欧美等发达国家工科名校(如斯坦福、MIT、加州理工等)的模式和经验可为我国的工程教育改革提供很多有益的借鉴和启示。

(一) “大工程观”的提出和发展现状

纵观世界工程教育的发展历程，欧美等国家的工程教育总体上经历了从经验范式向技术范式(1861年到20世纪30年代)、从技术范式向科学范式(第二次世界大战到20世纪80年代)、从科学范式向工程实践范式(从20世纪90年代到21世纪第一个十年)的三次转换。

1994年，麻省理工学院(MIT)工学院院长乔尔·莫西斯发布了该院著名的《大工程观与工程集成教育》报告，报告中首次提出了“大工程观”的理念。其主要思想是，面对迅速变化的世界，工程教育必须改革，而改革的主要方向是要使建立在分化的学科基础上的工程教育回归其本来的含义，即更加重视工程的系统性和实践性。“大工程观”不是指工程规模本身的“大”，而是指为大型复杂工程提供理论支撑的科学基础知识系统范围的“大”，它涉及多学科的交叉与融合，远远突破了传统工程科学知识本身的范围。因而，“大工程观”就是以整合、系统、应变、再循环的视角看待大规模复杂系统的工程思想[1]。

这篇报告发布的背景是美国当时的工程教育正深陷科学范式带来的迷茫与困扰之中。基于科学范式的工程教育注重培养过程中教学与研究的结合，但过于强调工程教育的“科学性”，更注重科学的基础理论研究与教育，使得美国的工科院校培养出来的都是分析型工程师，而非实践型工程师，学生理论水平高、研究能力强，但实践能力差、动手能力弱，不足以支撑和指导工程实践。乔尔·莫西斯曾解释道：“大工程观的术语是对为工程实际服务的工程教育的一种回归，而与研究导向的工程科学观相对立。”[注]转引自国家教委工程教育考察团《回归工程·多样化·宏观管理——赴美考察报告》，载《高等工程教育研究》1996年第1期，第7-15页。

那么，美国20世纪90年代提出的向工程实践回归的“大工程观”对20年后的中国也同样适用吗？笔者认为是非常适用的。一方面，“大工程观”在1994年之后并未成为过眼云烟，而是在MIT一直得到了很好的贯彻和延续；另一方面，“大工程观”所倡导的理念都是针对人才培养的现实问题，国内既有的培养模式已经不足以应对日益复杂的产业技术快速发展的情势和社会发展的需要。在乔尔·莫西斯提出“大工程观”之后，2001年，MIT联合瑞典的查尔姆斯技术大学、林克平大学以及皇家技术学院三所高校，共同推出了CDIO工程教育体系。CDIO分别代表构思(conceive)、设计(design)、实现(implement)和运作(operate) 。它强调工程人才的能力培养应该贯穿产品从构思、研发到运行、调整以至终结的全生命周期，具体而言，包括工程基础知识、个人能力、人际团队能力和运作工程的系统能力四个层面，以及检测的12条具体标准。CDIO不仅继承和发展了欧美发达国家20多年来工程教育改革的成果和理念，同时更重要的是提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的具体标准。它的出现使工程教育改革有了更加明确的方向性与系统性，尤其是它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，对学生和教师都具有重要的指导意义。CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当前工程教育的发展趋势[注]2016年1月8日至9日，“全国CDIO工程教育联盟”成立大会在广东汕头开幕，全国共有105所高校加入“CDIO工程教育联盟”；2017年4月27日至28日，2017CDIO工程教育联盟会议在浙江大学城市学院召开。。2007年，MIT发起Gordon工程领导力计划(以下简称“Gordon计划”)，旨在运用新的教学方法培养工程发明、创新和实践的领袖，提高MIT工程和科技教育的质量。2013年，MIT组建了特别工作组(Task Force)，负责对MIT未来教育发展方向进行研究。工作组于2014年8月发布了《面向未来的MIT教育特别工作组全校调查报告》。2016年8月至10月，MIT提出实施新一轮高等工程教育改革计划的构想。经过多方调查研究和论证，最终于2017年8月启动了新一轮工程教育改革——“新工程教育转型”(2017—2020年)，即“NEET计划”。改革的重点主要集中在三个方面：第一，强调工程教育以学生为中心，变革学生的学习方式与学习内容，以培养能够引领未来产业和社会发展的领导型工程人才为目标；第二，强调实践活动的重要性，注重培养学生的实践能力与创造性思维，要培养出能在工程实践活动中不断创新的工程师，能够承担CDIO所包含的构思、设计、实施、操作等系统性工程实践使命；第三，强调学生学习的交叉性和跨学科性，要在掌握工程科学知识的基础之上，通过串联整合各学科知识，培养学生的系统性、分析性、批判性、创造性等思维，打破目前的学科隔离、划界而治的局面，实现跨学科培养工程人才[2]。可见，“大工程观”在新的发展时期内涵不断丰富，依然主导着MIT的工程教育改革进程。

(二) “大工程观”下的“新工科”教育改革

上述“大工程观”近25年的发展历程让我们看到，美国工程教育改革背后的逻辑与我国现在进行的“新工科”教育改革何其相似。本轮“新工科”建设行动中，来自南京大学电子科学与工程学院的一份报告就生动地描述了我国目前面临的问题：“我国工科人才培养的目标定位不清晰，工科教学理科化，对于通识教育与工程教育、实践教育与实验教学之间的关系和区别存在模糊认识，工程教育与行业企业实际脱节太大，工科学生存在综合素质与知识结构方面的缺陷。”[3]厦门大学副校长邬大光在其新近发表的文章中也提到，在国外学者眼里，“我国的一流大学对科研的重视远远超过教学，我国的一流大学普遍还没有感觉到人才培养的压力，还没有深刻体验到人才培养的重要性”[4]。

这种状况必须改变。既然我国加入了《华盛顿协议》，就要按照国际标准来做。正如现任教育部高教司司长吴岩所言：“我们能够成功加入《华盛顿协议》，说明我们的认证标准和组织架构得到了其他成员的认可，但更关键的是执行，我们在认证过程中能不能严格遵照标准，实现认证过程的实质等效，这是关键。”[5]《华盛顿协议》规定了21世纪工程师应该具备的12个方面的品质：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、调查研究、现代工具的应用、工程与社会、环境和可持续发展、道德操守、个人和团队、沟通与交流、项目管理、终身学习。而美国的工程教育认证委员会(ABET)则定义了毕业生的11条能力：(1)应用数学、科学与工程等知识的能力；(2)设计、实验分析与数据处理的能力；(3)根据需要设计一个部件、一个系统的能力；(4)多种训练的综合能力；(5)验证、指导及解决工程问题的能力；(6)对职业道德及社会责任的了解；(7)有效地表达与交流的能力；(8)懂得工程问题对全球环境和社会的影响；(9)终生学习的能力；(10)具有对时代问题的认知；(11)应用各种技术和现代工程工具解决实际问题的能力。这11条标准可认为是一名合格的现代工程师应具备的能力和素质[6]。对比MIT提出的CDIO四方面的能力大纲和CDIO的12条标准，西方发达国家对未来工程师的培养标准与目标可谓不谋而合，都向我们展现了21世纪工程人才应该具备的基本知识、能力与素质，这些绝不是现有的科研导向型大学教育和知识传授型教学模式所能实现的[7]。

在教学层面，既有教学范式必须主动适应工程教育改革的国际大潮流，严格遵行《华盛顿协议》倡导的国际工程教育三大核心理念(outcome-based education，简称OBE)即“以学生为中心”“产出导向”“持续改进”，改变教学方法，实现从“知识课堂”到“能力课堂”的转变、从“重教轻学”到“以学为主”的转变，建立“以学生为中心”的现代教学范式，倡导高校教师积极探索基于项目的教学、基于研讨的教学和基于启发的教学，明确教学服务于人才培养这个总目标，培养学生的创新思维和实践能力。否则我们将无法达到国际工程教育专业认证标准的要求，我国的工程教育将一直在低水平的池沼里徘徊不前。

(三) 从“大工程观”看教育出版的供给侧改革

上述分析让我们不禁思考，在这样的高标准要求下，该用什么样的教材或教学资源来支撑我国的工程教育呢？既有的教材能够适应今天的课堂教学需要吗？既有的教育出版理念能够满足当今工程教育国际标准的要求吗？答案是否定的。项目教学、工程实践、系统集成能力和人际沟通等内容在现有教材里难觅踪迹，单一的以静态学科知识为主要内容的传统教材已经不能满足“大工程观”下的人才培养需要，传统的教材观与今天的工程教育改革已经不相适应，教育出版如不进行大胆突破和跨越式创新，将难以跟上工程教育改革步伐。

在传统教学中，教材的重要性是不言而喻的，它在教学活动中一直处于中心的支配地位，但教材的缺陷也非常明显，“一是教科书作为学科入门的学习资料，其内容必须是精挑细选的，但因篇幅所限，往往显得叙述简略，内容枯燥，很难引发学生的兴趣；二是教科书为少数人所编写，难免有的观点见解过于偏颇或过于独断，所以难以把握有争议的观点和问题；三是容易形成教师和学生对教科书的过度依赖，在教学中把教科书当作唯一的教学工具，从而放弃了自己的主动性”[8]17。在现代教材功能由“为教服务”向“为学服务”转化的过程中，在“以学生为中心”的工程教育专业国际认证理念下，教材将不再是大学课堂里面高高在上的“圣经”，而只是一种辅助学习的工具；教材也不再是唯一的知识读本，而只是众多学习材料中的一种。教材的“学材化”趋势不可逆转。

实际上，“学材”的种类可以无限丰富。下面是我国一名留美学生的亲身体验：“学期伊始，同学们会从每门课的任教老师那里收到一份Syllabus(课程纲要)，它几乎是除了教材以外最重要的资料。除了常规的教学目标、课程安排、作业要求、评分标准以外，Syllabus还包括：学科规范(考勤、作业迟交问题)、学术政策(抄袭、作弊处理规定)、课程资源(助教信息、写作辅导、阅读材料等)，乍一看，这很像一本产品说明。”“在机械工程专业课上，老师把介绍基础概念的(内容)做成Youtube视频，学生提前预习。上课就老师(的问题)深入讨论，做题，老师在教室给大家答疑。”“课堂上还有一种重要的教学工具，叫做Handout(散页讲义)。这些五颜六色的学习材料，涵盖当堂课的学习重点、教学方式与其他补充材料，可以帮助学生快速地融入到课堂中。”[9]另一名留美学生则记述了在传播学课堂上的体验：“每周有三篇左右的阅读材料，有的是书籍选摘，有的是深度报道，有的是经典学术论文。讨论课的主要内容是学生轮流针对当周的阅读材料进行4分钟的演讲，每周两人，分别对应两篇阅读材料。”[10]还有一篇文章里说：“绝大多数美国大学老师使用相应的教育软件和学生交流，取决于学校的不同，可能是‘黑板’(blackboard)、‘画布’(canvas)等，老师通过这些软件平台公布作业、进度、成绩(学生只能看见本人的)，甚至进行培训考试等，学生也可以通过这个平台和老师交流，所以在入学前一定要搞清本校老师使用的教学软件，并要参加学校这类软件的培训(已包含在学费里的)。”[11]

从上述亲历者记述里可以分析得出，美国的大学课堂至少有课程纲要、教学视频、散页讲义、阅读材料、教学软件等5种以上的学习工具。此外，更多关于美国工程教育课堂实践的研究告诉我们，美国的课堂教学还有工程案例素材、仿真实验指导书、毕业设计指导书、课程学习网站和工程项目库等多种学习材料和工具。

笔者认为，基于教材功能的改变，教材的学习工具属性将在“新工科”教育时代被明确定义。“一本教材打天下”的局面必将被多元化“学材”的新形态所取代，多种学习材料构成的学习资源包将成为未来工程教育资源供给的主流形式。这是摆在教育出版企业面前重要的时代命题，不仅要求教育出版的内容转型、形式转型，更要求教育出版企业的理念转型和角色转型。从单一的教材出版到多元化的教学资源供给，要做到这些，就要求传统教育出版商具备整合多方面资源的能力，为客户提供个性化定制服务。因此，教育出版商需要转换角色，从出版商转换成服务商，从内容提供商转型为教育服务商，为受教育者提供比传统教育形式更有价值、更为有效的教育服务[12]。

二、“大工程观”下的教育出版转型应考虑的因素

上文对“大工程观”下的工程教育改革和教育出版的供给侧改革的分析，让我们明确了在“新工科”时代，教育出版必须进行突破创新和转型适应这一现实。那么，教育出版的突破创新该从哪些路径入手？又需要遵循哪些规律、考虑哪些要素？

通过对“大工程观”和工程教育专业认证标准的仔细分析，我们在进行教育出版的改革创新时，既要遵从工程教育认证的一般规律，也要适应工程教育改革的特殊性；既要服务于教学设计层面的系统性，也要适应工程教育课程体系的结构性，还要兼顾学生学习的渐进性。

(一) 工程教育认证的基本理念

学习产出导向的教育模式即OBE自从1981年被美国学者Spady提出后，经过十年左右的发展，已经形成了一套比较完整的理论体系。1997年美国工程教育认证协会(ABET)正式发布的EC2000认证标准，就非常明确地把工程教育认证模式由过去的“输入导向”转向了“产出导向”。由于ABET和其他一些《华盛顿协议》成员相继采用了基于OBE教育的认证标准，2001年《华盛顿协议》成员开始研究基于OBE的毕业要求，这个毕业要求于2003年受到《华盛顿协议》成员的一致认可而被作为《华盛顿协议》的框架性要求[13]。

本轮“新工科”建设行动要按照《华盛顿协议》所规定的框架要求，在教学层面，把国际专业认证的三大核心理念(OBE)即“以学生为中心”“产出导向”“持续改进”贯穿于教学的始终。形式服务于内容，内容服务于目标；人才培养的总目标决定人才培养的教学模式，而教学模式则决定了教学资源需要提供怎样的学习支持。从这个角度看，教育出版层面的教材供给同样要把国际专业认证的三大核心理念在教学资源层面贯彻落地。“以学生为中心”的教育资源供给不仅意味着教学资源的形式要突破“一本教材打天下”的桎梏，实现教材种类从一维到多维的转型，也意味着教学资源的内容要实现从支持“教”到支持“学”的“学材”化转型。学习材料的内容构成不仅应包含严谨的学科专业知识，也应包含学习方法介绍、学习过程指引、实践实训指导以及开放性学习指南等内容。

“产出导向”的评价方式完全不同于传统的考试评价。传统的考试评价只能检验出学生对知识的掌握程度，而不能检验出学生对知识的应用程度和解决实际问题的能力。“产出导向”的评价更多的是衡量学生能做什么，而不是学生知道什么。因此，OBE标准下的课堂考核往往体现为学生的能力考核，学生需要在课堂上提出学习主题和项目建议、完成项目策划、开展案例研究和进行口头报告等，以此来展示他们的能力。在OBE理念主导下的教学资源中，课外阅读文献、案例集、项目库、专业论文等学习参考资料都是非常重要的学习内容，很多课堂上的能力实训活动都是围绕这些发散性学习材料展开的。这一点与我国传统的由知识讲解和练习题组成的教辅参考书有很大不同，因此传统的教材教辅观需要围绕OBE的教学理念进行升级。

“持续改进”则体现了发展性评价的理念。传统的考试评价模式强调学生的最终成绩而非学习过程中的获得感，导致整个教学过程缺乏互动和学习成长的连续性。但OBE理念强调的是精熟(master learning)，即教学评价应以每位学生都能精熟掌握所学内容为前提，不再区分学生分数。浙江省新工科建设专家组成员、浙江大学机器人研究院常务副院长陆国栋教授说得好：“就教育而言，分数与成长，我们应该更加关注成长。”[14]要对学生持续改进和不断成长的学习行为进行记录，则传统的教材形式已经完全无法支持，唯有数字化、网络化的学习资源平台才能很好地承担起这一使命。一个学习内容可更新、学习行为可记录的在线学习网站如果能设计出“学生学习成长档案”这一功能模块，就能很好地解决这一问题。

(二) “大工程观”下的课程结构化

上述对工程教育专业认证的基本理念和教学资源关系分析，让我们看到了新工科教材应有的多元性、开放性和动态性，但这并不意味着开放环境下的教学资源越多越好。2014年，在复旦大学的一个本科教学质量研究项目中，由复旦大学多部门人员组成的社会科学小组对近20所国内外一流高校的社会科学专业进行调研，形成了一个内部报告。报告指出，在课程总量上，国内外的差异非常大。我国内地高校的社会科学诸学科在学分要求上一般在140—150学分，一个本科生四年大致要修60门课程，平均每学期需修读8门课程；而我国香港和美国的大学课程总量要求远低于内地高校，如加州大学伯克利分校本科生的课程要求为30门，每学期只需要修读3—5门课程。可见，我国大学本科生修读课程数量大约是国外的2倍甚至更多[15]。但就学习效果而言，我国大学生因为课程总量大，学习任务重，在多课程之间频繁切换，处于从一个教室到另一个教室不停“赶场”状态，难言高质量和有成效地学习。不付出超出常人的时间和精力，是难以获得好的学习成绩和学习效果的。而反观欧美学生，由于课程总量小，可以把更多时间和精力投入到课外和课后的阅读、研讨和实践中，在“输入”之后，有更多时间进行“内化”和“输出”，因此学习效果普遍高于我国大学生。

课程和学习资源不在多而在精，其背后的逻辑是课程之间的体系化和结构化。传统的分科教育将知识结构切割成了一个个课程单元，每门课程成为一个相对独立、界限清晰的知识单元，知识单元之间的联系被弱化了；OBE强调知识的整合，从知识(能力)结构出发进行反向设计，使课程体系支撑知识结构，进而使每门课程的学习都与知识(能力)结构相呼应[13]。经过整合的知识结构去掉了冗余和重复的部分，有利于实现课程结构的“精”而非“全”，以及课程的“质”而非“量”。“大工程观”下新的学科和专业发展趋势必将导致课程结构和课程建设方式的大变革，实现课程体系从“多而全”到“少而精”的转型。本轮“新工科”建设中，对跨学科、跨专业融合、交叉学科和复合专业的重视和强调，同样是工程教育系统性和结构化理念的体现。

课程体系的结构化对于教材出版来说，同样意味着教材出版要打破“单兵作战”的模式，形成教材“集群作战”的新模式，同一专业的多种教材要形成合理的教材知识体系矩阵，单本教材可以做“薄”做“精”，多本教材形成科学组合，合理搭配，构建结构优良的教材体系。

(三) “大工程观”下的教学系统化设计

课程的结构化对教师来说，意味着比以往只关注课内教案提出了更高的要求，还需要教师扩大课程设计的视野和范围，从一堂课的设计升级为一门课的设计，从一天的课程设计拓展为一个学期的长周期教学整体设计。但我国传统工科教师往往在教学实践中只研究教材，对教学设计、教学大纲则关心甚少。这种教学习惯导致我国学生对syllabus(教学大纲)这个词比较陌生，然而它却是美国大学课堂中的核心内容。北京大学郭文革教授指出，20世纪以来，有两大潮流对高等教育的人才培养带来了重大影响，分别是“教学系统化设计运动”和“在线教学”。在两大潮流的影响下，大学课程早已不再是一种模糊的经验安排，而是按照系统工程的思路精心设计、合理安排。像美国大学几乎每一门课程都经过了系统的教学设计，形成了标准化的教学大纲文档，在美国大学的网站上可以很容易地找到所有课程的目录及教学大纲。教学大纲为后来在线教学的发展奠定了坚实的基础[16]。教学大纲的重要性可以从我国留美学生亲身经历得到佐证。一名留美学生亲述：“以我所在的华盛顿大学为例，教务系统在每个学期开学前一周左右，就会推出本学期每一门课的教学大纲(syllabus)，上面会详细列出课程介绍、教学目标，以及本学期15—16次课的预习内容、课堂主题、课后作业、考试时间等等，一目了然。”“所有的教授都会严格遵照这个既定的方针去推进教学进程，不会轻易中途改变授课节奏和顺序，学生们可以放心地按照学期初就收到的教学大纲去规划本学期的学习。”“每一份教学大纲就像一张地图，告诉学生身在何处。”“不客气地说，中国的很多大学教授在备课上下的功夫远远不够，他们对一整个学期长达十几周的学习过程缺乏严肃的审视和科学的设计，也极少向学生公开他们的授课思路。”[17]

通过上面的分析可以得出，教学大纲对教学工作者的课程整体设计和教学的系统化设计功力是一种考验，我国的大学教师在这方面存在认识上的不足和能力上的短板。但对教育出版机构而言，这反而是一种机会。按照教材体系化的出版思路，为“新工科”的课程教学配套出版每门课的教学大纲和学习指导书，不仅是一种教材种类上的创新，也有助于促进教师教学设计功力的提升。

相对于课程设计而言，基于OBE的人才培养模式的全流程设计是一项更加复杂的系统化工程。OBE是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式。实施OBE教育模式主要有四个步骤：定义学习产出、实现学习产出、评估学习产出和使用学习产出。这涵盖了戴明环理论(计划、实施、检查、处理)的四个要素[注]戴明环理论，又叫“PDCA理论”或“PDCA循环”，是由美国质量管理专家休哈特博士首先提出来的，后来由戴明所采纳、宣传、普及，故又简称“戴明环”。PDCA循环的含义是将质量管理分为四个阶段，即计划、执行、检查、调整或处理。这一工作方法被认为是质量管理的基本方法，或企业管理各项工作的一般规律。各字母含义：P(plan)计划，D(do)执行，C(check)检查，A(action)对检查结果进行处理。。为了实现预期学习产出，所有教学计划和课程内容都是遵循“回溯式设计”原则，形成完整的匹配矩阵[18]。

(四) “大工程观”下学习的渐进性

上述关于课程体系化和结构化的分析阐明了教材与知识之间的关联性和系统性，而在教材内，知识的呈现顺序同样也需要重视和重构。国内关于“大工程观”和“新工科”的众多研究大都聚焦课程体系的结构化及知识与能力的对应关系方面，而较少关注学生学习的过程性和渐进性。CDIO的工程教育模式其实就是一种典型的工作过程的教学化应用。教育部职业技术教育中心研究所研究员姜大源说，长期以来，教育陷入了一个怪圈：只能依据学科体系的排序方式来组织课程内容。从小学开始到高等教育，课程基本上都是按照这样的排序方式来组织的。这样排序的课程本质上是基于知识储备的课程。而在国际上则倡导一种基于行动体系的课程内容的排序方式，即应用知识的结构形式。这种应用知识的结构遵循的是基于工作过程的“事实逻辑结构”，即基于工作过程化来开发课程。这不仅符合职业成长规律和认知学习规律，同时也告诉我们，课程内容只有在有序化，或者说只有在结构化的情况下才能够被传递，而教育正是一种传递结构化知识内容的活动[19]。

这一点在教材上体现得尤为明显，在这方面，美国的大学教材值得我们学习与借鉴。以美国高校采用量最大的商业入门教科书《认识商业》为例，这本教材的导言中就写道：“这本书的主要目标，在于协助你选择对自己而言有趣又能成功的领域，你将学到经济、国际商务、伦理、企业家精神、管理、营销、会计、财务等相关知识。课程结束之后，你应该更了解哪一种职业更适合你，哪一种不适合你。”[注]转引自https://book.douban.com/review/7866639/。导言中还系统阐述了商业礼仪、学习方法、时间管理、求职策略、简历撰写、求职信撰写、面试准备等一系列实用技能，甚至连转行、跳槽都介绍到位了。《认识商业》以学生未来的发展为出发点，从卷首就营造了参与感，又用大量身边的品牌、企业和商业名人案例营造代入感，让人觉得书中的每一个章节都和自己息息相关，迫不及待地要读下去[20]。上述仅为普通一例。国外很多教材编写时都会考虑学生的学习过程，且排版精美，图文并茂，非常适合学生课后阅读和学习。

以面向应用、基于生活实践的案例开篇吸引学生，在教材各章节知识结构的安排上加大教学目标和教学方法的比重，以对一个典型工程问题的不断深入分析和各种工程解决方案的探讨为主线，注重学习的渐进性和内容的可读性，这样的教材内容组织方式将是“新工科”建设中教材编写思路的改革方向。笔者以为，唯有以这样的思路进行课程教材的重构，才能把培养学生的创新思维和解决复杂工程系统的能力贯穿于大学四年的本科教育中。

三、“大教材观”：“新工科”教育下的教材出版范式创新

基于以上分析，传统的单一、纸质、学科化的教材观已经不能适应“新工科”教育的需要，我们需要提倡一种符合工程教育国际认证的新教材观，这种新教材观的核心理念应体现为“大教材观”的思路。只有以多元性、开放性和动态性为主要特征的“大教材观”，才能真正与“大工程观”下的工程教育改革保持“同频共振”，才能很好地满足高素质工程人才培养的需要，从而有力支撑起国家人才供给和产业竞争的战略大局。“大教材观”的理念非笔者独创，但“大工程观”和“新工科”视域下的“大教材观”则尚属首次提出。通过知网检索(截至2018年7月)可知，以“大教材观”为主题的相关论文有7篇，其中2016年以后发表的仅有2篇。以“大工程观”和“大教材观”为联合主题检索，或以“新工科”和“大教材观”为联合主题进行检索，相关结果为0。这说明，在“大工程观”和“新工科”视角下进行教材出版创新的相关研究在国内尚属空白。“大教材观”的理念、内涵并不单一，它并不是指教材内容或版式上的“大”，而是指由教材出版理念的时新性、教材结构的多元化、教材内容的鲜活性、教材形式的一体化、教材载体的平台化等一系列特征构成的教材出版新范式体系。

试简要分析“大教材观”具备的几个主要特征：

第一，教材的形式要突破“一本教材打天下”的桎梏，实现教材种类从一维到多维的转型，在OBE理念主导下的教学资源中，教学大纲、课外阅读文献、实验指导书、案例集、项目库、专业论文等学习参考资料等都是非常重要的学习内容。

第二，教材的内容要实现从支持“教”到支持“学”的“学材”化转型，传统的教材教辅观需要围绕OBE“以学生为中心”的教学理念进行大胆创新。

第三，教材载体的最佳形式为数字化、网络化的学习资源平台，这样的平台可以很好地承担起学习内容可更新、学习行为可记录的服务于学习者的使命。

第四，教材在数量上要打破“单兵作战”的模式，形成教材“集群作战”的新模式，使一个专业的多种教材形成合理的教材知识体系矩阵，从而打造结构优良的教材体系。

第五，在教材的结构上，品种丰富的富媒体教材之间可通过二维码连接起来，实现纸质+数字+网络教材线上线下相结合的一体化，教材完全可以变得立体起来。

在“新工科”教育改革新形势下进行教材出版范式创新，在具体创新实现路径上，则需要把握以下三个关键环节。

(一) 理念创新：从教材到教学资源平台的“新教材观”

美国著名科学哲学家托马斯·库恩(Thomas S.Kuhn)曾提出，“范式转移”是指一个领域里出现了新的发展，原有的理念、假设、法则、价值等已不再适合新的转变，从而迫使人们在该领域中做出根本性的改变。要实现范式转移，不能只是单纯改变外在的做法、行为和工具，背后的信念、价值和基本假设等都要改变。范式转移需要价值观及信念的转变，如果价值观和信念没有改变，就很难完成行为的改变[21]。库恩的范式理念也指出了教育领域进行改革创新的实践路径，即不仅行为、实践、方法和工具要改变，理念、思想和价值观也要革新。因此，“新工科”教育范式下的教材出版创新以理念创新为首要原则。

教材出版的理念创新要实现从教材到教学资源的升级。教材的资源化是大势所趋，我国知名教育技术专家桑新民教授就曾提出，“课程与教材模式的变革，应实现从教科书到教育资源库的转型”[22]，唯有如此，才能适应网络时代数字化学习的需要。近十年来，国内外基于学习科学视角的教学资源网络化进程取得了非常大的进展。从MIT创造的OCW(网络课件开放工程)到哈佛、耶鲁公开课，再到以TED演讲为代表的微视频模式，以及以可汗学院为代表的慕课，都带动了大学教学模式从传统面授到翻转课堂的混合式教学模式转型。基于开放性教学资源库的学习，符合工程教育以学生为中心、促进学生自学为主、把更多的学习时间和精力留给课外的大趋势。

教材资源化的另一个意义是，“学材”的种类可以突破单维，实现多维，从而提供丰富的探究式学习资源。教学大纲、学习指南，导论课、通识课、必修课、选修课，实验指导书、项目指南，毕业设计、原创作品等，皆可成为支持学习的有力“学材”。

(二) 结构创新：从纸质教材到一体化教材的“大教材观”

依据上文提出的课程结构化理念，“少而精”的教学资源要体现出优良的系统性和结构化，多种类“学材”之间要形成有机的结构。以汕头大学的OBE工程教育改革成果为例，汕头大学在改革过程中形成了从宏观到微观、分层次的“教学文档”。在专业层面，有《专业培养标准》和《课程匹配矩阵》；在课程层面，有《课程大纲》《学生评测方案》等；在项目层面，有《项目指导书》和《实验指导书》；在课堂层面，有详尽的教案[18]。

在技术上，大数据、云计算、二维码、虚拟现实等技术的快速发展为富媒体环境下的教学资源一体化提供了必要的支撑条件。在教材从纸质出版走向全媒体出版的发展过程中，纸质教材和数字课程及网络学习平台之间将从彼此割裂走向全面融合，线下线上相结合的教学资源服务体系将成为教育出版产品的新形态。三者之间可以通过二维码进行巧妙关联，由此构成线上线下相融合的一体化教材。一体化的全媒体教材很好地体现了“大教材观”丰富、多元且有条理、有结构、有层次的理念。

(三) 内容创新：从固态教材到动态可更新教材的“活教材观”

美国卡内基教学促进基金会主席博耶(Ernest L.Boyer)指出：“教学不仅是传授知识，而且也是创造知识和扩展知识的过程，是师生共同发掘新知、启迪思维，引领以求知为目的的探究性学习活动。”[注]转引自桑新民《MOOCs的挑战与教学学术的深化》，见范笑仙、胡赤弟编《改革·质量·责任：高等教育现代化——2013年高等教育国际论坛文集》，(北京)中国人事出版社2014年版，第210页。在一个充满活力的课堂中，应鼓励学习者积极参与知识体系的建构。师生在学习过程中共同创建、不断完善课程的教材和资源库，形成具有生命活力的全媒体开放课程与教材新观念、新模式。新一代学习科学关于学习的生成性、情境性以及协作学习和团队学习等理念和方法，也正在为越来越多的教师和学生所理解和接受，成为引领网络课程与现实课堂学习方式、教学设计、课程模式创新发展的内在动力和源泉[22]。从知识的共创和学习的生成性角度看，教学资源的内容不是一成不变的，而是应该随时可更新的。工程教育由于其对新技术的引领性和适应性，对教学内容的时新性提出了更高的要求，适应工程教育改革的教材出版必须能很好地满足学习内容可更新这一客观要求。

“大教材观”的最佳载体形式是数字化、网络化的学习资源平台，一个设计人性化、开放性的网络学习平台不仅能支持学习内容的可添加、可更新，更重要的是支持学习成果的可记录、学习档案的可存储。一个可视化的学习成长档案无疑能助益学生的持续成长。从这个角度看，教材已经不再是静态固化的知识产品，而是多元的、动态的、鲜活的内容产品。最新的视频、课程、讲座、文章、故事、作品均可以成为很好的出版资源。

四、结 论

加州理工学院的冯·卡门教授有句名言：“科学家研究已有的世界，工程师创造未来的世界。”用工程教育的新思维来看教育出版创新，那么适应“新工科”教育的教材出版要以创新出版模式、创造新的出版产品为使命，勇敢担当起教育出版范式“破旧立新”的历史职责。本文的主要结论如下：

(1)“大工程观”在近25年的发展过中一直是国际工程教育改革的主导思路。基于“大工程观”理念的未来工程师能力标准，在《华盛顿协议》和美国工程教育认证委员会(ABET)以及MIT的CDIO能力大纲和CDIO 12条标准中得到了很好的体现。明确人才培养的总目标是我们做好教育出版改革创新工作的出发点。

(2)《华盛顿协议》所倡导的国际工程教育三大核心理念(OBE)——“以学生为中心”“产出导向”“持续改进”，不仅将带动“以学生为中心”的现代教学范式的建立，也将促进教育出版范式从教材到“学材”的转型。“一本教材打天下”的局面必将被多元化的新形态“学材”所取代，多种学习材料构成的学习资源包将成为未来工程教育资源供给的主流形式。

(3)根据“大工程观”理念和工程教育专业认证标准的要求，教育出版的改革创新既要遵从工程教育认证的一般规律，也要适应工程教育改革的特殊性；既要服务于教学设计层面的系统性，也要适应工程教育课程体系的结构性，还要兼顾学生学习的渐进性。

(4)“大工程观”理念下的教育出版创新应大胆提倡一种“大教材观”。“大教材观”以多元性、开放性和动态性为主要特征，是由教材出版理念的时新性、教材结构的多元化、教材内容的鲜活性、教材形式的一体化、教材载体的平台化等一系列特征构成的教材出版新范式体系。

(5)“大教材观”的落地实现，要把握好从教材到教学资源平台、从纸质教材到一体化教材、从固态教材到动态可更新教材三个关键点，进行以“大教材观”为核心的“新教材观”和“活教材观”的主动探索和大胆创新。唯有主动突破创新，教育出版转型才能真正与“大工程观”下的工程教育改革保持“同频共振”，才能很好地满足高素质工程人才培养的需要，从而有力支撑起国家产业竞争的战略大局。