美国一流大学工程教育组织变革与创新——以普渡大学工程教育系为例

李 明

（北京外国语大学 国际教育学院，北京100089）

一、引言

工程教育研究主要考察诸如“人们如何学习工程”、工程知识的性质、哪些主题应该被教授和如何教授这些主题、工程及工程教育的社会和组织背景等一系列广泛的主题。进入21世纪以来，工程教育研究开始作为一种全球性研究领域出现，并且正在获得广泛的认可和关注。专门会议、专业学会内的相关利益群体不断涌现，大学的院系、研究中心和工学院开始授予博士学位，这表明全球范围的工程教育研究活动在不断增加。［1］在美国，目前已经有部分一流研究型大学成立了工程教育系（所／中心）。其中，普渡大学工程教育系（The School of Engineering Education，以下简称ENE）是全球首个专门致力于工程教育教师培养和设立工程博士项目的机构，建系十余年来，取得了不俗的成就。具有深厚工科实力的高校亟待借鉴ENE的成功经验，根据条件尝试成立工程教育系或者类似组织机构，专门致力于工科教师的培养，提高工程专业师资队伍水平；培养工程教育研究人员和管理人员；增强工程教育研究水平，推动工程教育改革。

二、历史渊源及演进

在普渡大学大力促进教育创新的背景下，ENE从组织萌芽到正式创建也经历了一个漫长的演化历程，具有若干标志性事件（表1）。［2］1953年，普渡大学工学院就设立了新生工程系（The Department of Freshman Engineering），旨在帮助刚进入普渡大学工学院的新生为今后的学习打下基础，使之理性地选择将来适合自己的工学方向。该系的运行为半个世纪后成立的工程教育学系奠定了基础、积累了经验。到2004年4月庆祝建系50周年时，在第七任系主任凯姆娅·哈盖盖（Kamyar Haghighi）的领导下，普渡委员会理事们投票决定：新生工程系与跨学科工程部（the Division of Interdisciplinary Engineering）合并，组建成立新的工程教育系（ENE）。ENE是世界上第一个致力于工程教育研究、并授予工程教育学博士学位的教学科研机构。该系涵盖了新生工程教育项目、多学科工程和跨学科工程研究项目，并于2005年启动了博士生项目。ENE的目标与愿景是：［3］招收最优秀的和多样化的学生，提供一个支持他们取得成功的环境，为参与专业工程项目做准备；建立一个工程教育研究的基地，以支持和推动工程教育的改革；利用研究生学位课程来支持研究议程，为改善学科建设培养新一代工程教育专业人才；培养能够积极应对21世纪的挑战、有影响力以及开创未来的新时代工程领袖；搭建与P-12衔接的桥梁；开发课程，培养教师，以激发学生对工程的兴趣，为学生在全球工程领域获得成功提供所需的知识和能力。

表1 ENE的发展历程

三、生态环境及资源

（一）卓越的工程教育组织生态环境

普渡大学是一所历史悠久的研究性公立大学，建校于1869年。自1878年开始授予工科学位以来，普渡大学始终保持在授予工科本科学位人数最多的5所大学之列。自1878年开始授予工科学位以来，普渡大学一直处于全美授予工学学士学位人数最多的5所大学之列。普渡大学具有雄厚的工程教育资源。普渡大学的工学院已成立135年，具备了成立ENE的必要基础，能提供ENE相关工科课程的优秀教学，能提供最适合ENE的优秀师资，在院系内部形成了良好的工科学术环境。

（二）完善的工程教育质量保障机制

普渡大学非常重视教学质量，并试图通过为现有教师、未来教师（研究生）、教职员工提供各种有效的教学支持计划、专业发展计划、技术和基础设施支持来确保工程教学的高质量，同时，还对教学方面的卓越成就和创新给予充分认可和奖励。学校将人才培养目标确定为“培养卓越人才，产生全球影响”，在教育中非常注重培养学生全球创新与协作能力。围绕这一质量目标，普渡大学在提高工程教学质量方面进行了多方面的改革与探索，在实践中积累了丰富经验，例如普渡大学的教学卓越中心（CIE）、教学学会（Teaching Academy）等，均为保证普渡大学的教学质量、提升学生学习效果做出了富有成效的努力。［4］

（三）成熟的学科专业教师教育传统

除工学院的工程教育学系以外，该校还有诸如化学教学（Chemistry Teaching）、法语教学（French Teaching）、社会研究教学（Social Studies Teaching）、职业工业教学（Vocational-Industrial Teaching）等学系。这些学科专业教师教育系的建设与发展，塑造了普渡大学较为成熟的专业教师教育传统，从组织架构、人员配置、资源布局、规章建制等诸多层面均对工程教育系的创建提供了重要的参考与借鉴。

四、主要项目及特色

截至目前，ENE的主要教育项目包括新生工程教育项目、多学科工程项目和跨学科工程研究项目、工程教育博士项目、P-12工程研究与学习中心。ENE的教育项目依照三个层次运行：第一层是新生工程学系的工作；第二层是本科教育，可提供多学科工程学与跨学科工程学两种学位课程；第三层是研究生教育。目前该系并不招收硕士研究生，而是集中精力与资源培养博士研究生，但也存在直接攻读博士学位的例外情况，学生在达到硕士水平的过程中，需要努力利用各种机会来增加自己进入博士阶段学习的潜力。［5］

（一）新生工程教育项目

普渡大学工学院的新生在注册入校后，由工程教育系统筹管理，并进入新生工程教育项目（First-Year Engineering Program，FYE）学习。在FYE中所有学生不分专业，完成第一年通识教育，再进入不同院系开始主修专业的学习。在FYE中学生最低须修满30个学分：一般秋季学期13到15学分，重点学习数学、物理、化学等基础课和英语交流与写作等人文社科类课程；春季学期一般16-18学分，除数学、物理、化学、英语等通识课程进入高阶学习阶段外，须学习编程、通讯类等相关课程，还允许学生根据兴趣选择潜在专业基础课程、关联专业基础课程等。［6］新生工程项目是ENE专门为大学一年级优秀学生设立的培养计划，已有多年历史并产生较大影响。目前工学院实施的新生计划是一套面向全体工学院新生的综合培养方案，所有新生入学后不分专业，按照该计划学习一年，一年以后再确定专业。新生计划以工程为导向，在培养目标、课程设计、教师指导、学生互助、奖惩措施等方面做出了详细的规定，旨在帮助刚进入工学院的新生对工程专业有一个宏观的概括性了解，指导他们学习基础知识，培养技能，为第一学年之后的工程专业学习打下坚实的基础，使之理性地选择将来适合自己的工学方向，做出合理的职业规划和人生规划。［7］新生工程项目为学生提供了坚实的工程基础，有利于学生初步了解工程及其职业选择，有助于学生在普渡大学找到最适合自己的工程专业。在第一学年里，专业导师、教师和学生顾问致力于帮助学生们为成为真正的工程师做准备。［8］

（二）多学科工程项目与跨学科工程研究项目

ENE主要提供两个本科学位项目，分别是经美国工程与技术认证协会（ABET）认证的“多学科工程项目”（Multidisciplinary Engineering，MDE）和“跨学科工程研究项目”（Interdisciplinary Engineering Studies，IDES）。这两个项目针对兴趣和能力介乎不同工程学科间，或工程学科与其他学科间的学生，以及那些单一的传统工程学科无法满足其兴趣和能力的学生。学生须满足新生工程项目的要求，选修一些其他的工程课程，但是也可以选修其他学院的课程。学生毕业时可以拿到科学工程学士学位（Bachelor of Science in Engineering，BSE）或科学学位（Bachelor of Science，BS），也可以到研究生院深造，或者直接就业。以MDE为例，该项目旨在培养能够参与工程实践的毕业生。该项目在本科层面上集中了多学科的视野，使学生变成能够应对复杂的全球性挑战的领袖。目前，MDE项目已经衍生出8个新生专业或新兴专业及方向，包括声学工程、工程管理、通用工程、人道主义工程、光学工程、纳米工程、剧院工程和视觉设计工程等。［9］MDE被公认是全球工程教育领域首创，目前已成功通过了ABET项目认证，体现了社会、行业和美国工程教育界对MDE项目的高度认可。这种由学生需求驱动，院系支持的模式一方面科学、合理地整合、利用了工学院原有的课程体系，另一方面也促进相关院系根据人才培养目标开发出了独具特色的核心课程。新开发的课程不断整合进原有课程体系，新旧互为补充、相互促进。这种不断尝试、更新的实践过程逐渐形成了基于多学科交叉融合的新的工科专业的建设机制。［10］

（三）工程教育博士项目

ENE的工程教育博士项目不仅联合P-12工程研究与学习中心，提供严格的科研能力考查工程的教与学，而且还联合新生工程课程和多学科和跨学科工程研究项目，促进新的教学方法应用在本科生教育中，并进一步启发教师和研究生的研究问题。领域内的权威教师和优秀的博士生们正在致力于工程教育领域的开拓性研究，通过该项目塑造一批对国家的科学和技术进程产生重大影响的未来的工程领袖骨干。与导师培训项目不同，普渡大学的博士生项目和正在成长中的工程教育学科，致力于工程学习、理论联系实践的基础研究——确定何为有效的实践及其有效的原因，开发课程，评价学生如何学习，并把这些结论带到培养未来的工程师的课堂中。“在ENE，你将会看到一支充满活力和坚定的学者梯队，他们正在建构工程教育学科的理论框架（例如，通过由NSF支持的工程教育研究论坛）。教师们和博士生们协同科研，研究领域贯穿整个教育进程（从学前教育到大学，再到工作岗位），我们的校友也能够在学术界、工业界和专业机构中找到工作。”［11］

（四）P-12工程研究和学习中心

ENE的P-12工程研究和学习中心（the Institute for P-12 Engineering Research and Learning，INSPIRE）受约翰贝克特尔基金（S．D．Bechtel Jr．Foundation）资助，正式创建于2006年。INSPIRE开展突破性的研究和创新项目，指导P-12的教师们如何将工程理念融入大学前的课堂。INSPIRE致力于增加工科生对工程的兴趣，塑造参与全球化竞争的工程力量，具有美好的愿景和远大的使命。INSPIRE的愿景是“通过P-12工程教育研究和学术，创建一个工程文化协会”；INSPIRE的使命是“研究P-12水平的工程思维和学习，激发多样化的学生为了人类的幸福和社会的进步学习工程和自然科学”。

五、主要成效及挑战

普渡大学工学院要求对各工程学系进行五年一轮的评估。根据2012年的外部评估报告，ENE的优势明显，获得了极高的肯定。在研究生教育方面，“ENE是世界首创，是研究生层次的工程教育研究的开拓者和领导者；ENE白手起家，创建了首个工程教育博士学位项目，而且没有任何先例可循。”在本科生教育方面，“其工程教育质量很好，并对工程教育领域产生了积极的影响；ENE的新生工程项目是全国的佼佼者，是独一无二的领导者。”在工程教育创新方面，“通过世界级的I2I学习实验室和通讯课程，新生工程项目进行了变革；交叉学科工程项目成为新工程项目的孵化器；IDE／MDE项目为ENE开发独特的学历项目、吸引大批人才和多元化的学生提供了另一种可能性。”在人才培养方面，“在解决全球性的社会性的问题过程中，该项目紧密地与学生的兴趣相联，这要求跨学科的手段，而传统的工程院系无法达到这一点。”［12］由此可见，ENE经过十余年的发展，的确取得了不俗的成绩。然而，ENE所面临的诸多挑战亦不可回避。首要挑战是如何设计并实施有效的策略，以改善自学前教育到研究生教育的工程教学。此外，正如外部评估的结论所证实的那样，ENE需要改进的地方包括：“需要更多的师资（增加高级教师的数量，增加指导的可能性，减少教学负担），需要更多的咨询人员，需要更多的办公与会议场所。”［12］

六、借鉴与启示

在我国，在很长一段时期内尚无高校成立工程教育学系这样的独立人才培养和科学研究机构，没有专门的机构为工科教育输送教师，成为制约工科教育教学质量的瓶颈。进入21世纪以来，在政府的大力扶持下，我国高校先后成立了若干工程教育研究组织。例如，2003年1月，中国工程院高等工程教育研究中心成立。该中心由中国工程院、北京航空航天大学联合共建，是全国最早建立的工程教育专业研究机构。中心挂靠北航高等教育研究所，实行开放的运行模式，主要任务包括：开展工程教育改革发展的理论研究，参与工程教育改革的实践活动，推动工程教育领域的学术交流，培养从事工程教育研究和管理的高级专门人才，着力培养实际能力强的硕士研究生，建立工程教育博士点等。随后，若干类似的机构相继成立：2006年5月，浙江大学科教发展战略研究中心成立；2009年1月，清华大学工程教育研究中心成立；2009年10月，华东理工大学才参照国外经验成立了我国首个工程教育学系；2010年12月，福州大学闽台高等工程教育研究中心成立；2011年10月，首都高等工程教育研究中心成立。

（一）遵循政策的战略引领，促进工程师资的专业发展

随着社会经济的不断发展，工程科学技术在当代社会和未来发展中扮演着越来越重要的角色，培养高素质的工程技术人才离不开优秀的高等工程教育师资队伍。工科教师不仅要掌握扎实的学科专业知识，解决“教什么”的问题，同时还必须通过教育学科知识的学习，掌握如何将学科专业知识更好地内化为学生的知识和能力的理论与方法，解决“如何教”的问题。《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》第17条指出，“建设高水平工程教育师资队伍。”高校不仅要借助国家的战略规划，建设一支具有一定工程经历的高水平专、兼职教师队伍，还要在教师队伍的专业化发展上苦练内功。在这方面，ENE的经验对于加强我国高等工程教育师资队伍的建设具有重要启示。

（二）秉持教育的人本理念，实现工程教育的多样发展

教育的发展要归结到人的自由、全面、和谐发展，要办人民满意的教育就要满足人民群众对高等工程教育的多样化需求。高等工程教育多样化体现在教育结构的多样化和质量标准的多样化。工科院校应主动争取有利于自身创新能力发挥和特色优势张扬的环境，实现高等工程教育的多样化和特色化发展。工程教育的多样化和特色化正是ENE的旨趣之一。ENE旨在招收最优秀的和多样化的学生，提供一个支持他们取得成功的环境，为参与专业工程项目做准备，该特征和经验尤为值得我们借鉴和学习。

（三）回归工程的本质属性，引领工程教育的内涵建设

我国工科院校应该在办学规模扩张的热潮后冷静地思考工程教育的内涵建设，皈依工程本质，遵循教育规律，理清科学、技术和工程三元关系，确定创新工程技术成果、提升科技成果转化能力、培养具有工程伦理修养的“成品工程师”的教育目标。在人才培养结构与社会需求适应度、学科专业结构与新型工业化需求适应度、创新创业能力培养与人才培养方案适应度方面进行创新和改革，切实提升高等工程教育的人才培养质量和服务经济社会发展的能力。

（四）发挥高校的主体责任，促进工程教育的组织创新

倘若以2003年的中国工程院高等工程教育研究中心成立为标志，我国由政府扶持的有组织的工程教育研究中心发展历史不过十年的时间。无论在数量、规模，还是质量和效益上，都与美国有很大的差距。2009年，华东理工大学才参照国外经验成立了我国首个工程教育学系。该系在开展工程教育研究、培养工程教育人才等方面的实效性还难以衡量，但是至少已经成立了类似于ENE的实体机构，开创了我国高校建立工程教育系的先河。ENE的经验表明，筹建工程教育系需要充分的资源条件作为保障，需要院校管理层的大力支持。在这方面，如何克服院校内部体制机制的瓶颈成为建立工程教育系首要考虑的问题。我们应当充分依托这些平台，开展工程教育研究，为我国工程教育改革和发展持续地提供政策咨询和建议。