以下文章摘自林建華的《中國高等教育研究》。
林建華 |中國教育線上/圖檔
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随着經濟社會需求的變化，工程教育的模式越來越豐富，新工程建設成為近年來的熱門話題。
本文從現代工程教育的起源出發，介紹了各國工程教育模式的轉變和工程教育的基本概況，并對我國工程教育改革和新工程建設提出了一些意見和建議。
編寫|林建華
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中國工程教育的起源可以追溯到清末的外交運動。抗日戰争後，最早的幾所現代學校主要以科學技術和實用性為基礎。20世紀50年代初，經過院系調整，我國工程教育體系基本建立。改革開放以來，我國高等教育取得了長足的進步，工程教育一直位居世界第一，但品質并不高，根據《2009年世界競争力年鑒》報告，工程師的整體資質仍處于世界末日。
總體來看，我國工程教育仍以傳統工程領域為主，不僅在大資料、物聯網、人工智能、網絡安全等新經濟領域缺乏布局，在資訊技術、新材料、動力裝備、高檔數控機床等領域的人才缺口也非常大。同時，在工程教育内容、模式、教學方法、學習方法等方面也存在問題，如知識與能力的重要性、課堂實踐的重視、績效的重視、輕教育等問題都沒有得到很好的解決。
近年來，新工程建設成為熱點。僅在2017年，教育部就連續召開了三次工程教育相關會議，形成了新工程建設的"複旦共識"、"天大行動"和"北京指南"。在教育部的部署和指導下，學校采取行動，在新興産業中建立新的工程專業，建立未來的技術學院，全面推進工程教育的改革創新。同時，對新工程教育的研究也在逐漸開展，開始探索新工程建設的内涵，以及工程教育曆史和未來趨勢的演變。
最近，我們承接了中國工程院對世界頂尖工程院校的咨詢項目，對工程教育的三大模式進行了概述，并結合新工程建設，對中國工程教育改革提出了一些初步意見。
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如果拿破侖建立了高等工程學院，那麼世界工程教育已經有兩百多年的曆史了。在整個發展過程中，工程教育模式經曆了三次重要轉變。工程教育與國家的經濟和社會發展直接相關，必然會随着工業的發展和變化而演變。在機械工業時代，工程教育主要以工程技術為基礎。在資訊時代，工程問題變得更加複雜，許多需要做出科學突破才能真正解決。今天，工程問題不再僅僅是一個技術或科學問題，而是與人、社會和自然密切相關的問題，隻有從更廣闊的視野出發，我們才能真正了解工程問題的關鍵和核心。
< H1級"pgc-h-arrow-right"資料軌道""130">工程技術教育模型</h1>
現代工程教育最早出現在大革命期間的法國。鑒于傳統大學的老式保守主義，拿破侖關閉了法國大學并重建立立了高等教育體系，其中最著名的是巴黎高克大學。拿破侖相信實用主義，認為大學教育應該直接為國家和社會服務。新校掃除舊校的舊校文化，賦能人才，高度重視科技教育教育訓練等。
拿破侖的高等教育改革給法國帶來了教育和學術的繁榮，不僅培養了一大批優秀的工程技術人員，而且大大提高了法國的科研水準。但拿破侖對大學的集中管理，以及學生的軍事化，教師融入公務員隊伍，損害了大學的自治和學術自由傳統，使大學失去了應有的内在活力。結果，法國在教育和學術界的領先地位并沒有持續太久，并被德國超越。
1870年法國-普魯伊特戰争失敗後，法國反思了高等教育，恢複了綜合大學體系。拿破侖務實的工程教育模式對世界高等教育産生了巨大影響。歐洲國家的工程大學，美國的莫雷爾法案和土地贈款研究所與此密不可分。
20世紀初，這種實用主義教育在蘇聯發揮了其終極作用。為了加快工業化程序，蘇聯對老大學進行了徹底改造，按産業領域設立大學，按專業生産崗位劃分，對學生進行高度專業化的教育和教育訓練。在計劃經濟中，學生根據需要被安置在商業或研究機構中，特定位置的"螺絲釘"也是如此。從務實的角度來看，蘇聯的工程人才培養非常成功。專業選擇與就業相一緻，理論學習和技能教育訓練，在進入實際工作之前，學生已經為職業做好了充分的準備。
這種專業化的教育模式在蘇聯工業化初期發揮了很大的作用，不僅為國家培養了大量短缺的專業人員，而且為戰勝納粹德國奠定了堅實的學術和工業基礎。第二次世界大戰後，這種專業教育模式擴充到東歐，在20世紀50年代初，中國根據這種模式對大學進行了全面改革。
工程技術教育是工業化時代的産物。當時，工程和技術都是基于經典力學和電學的，這些科學原理大多是在幾十年甚至幾百年前發現的。工程和現代科學就像兩輛在路上行駛的汽車，彼此獨立，而不是在兩者之間。工程技術人員當然要學習和掌握科學原理，設計、發明和制造新産品，解決生産中的實際問題。科學家的研究大多以個人興趣為導向，專注于探索未知世界，并不關心實際應用。
事實上，早期的發明家大多是單槍匹馬的，有的都是自學成才的業餘發明家。直到第一次世界大戰前後，一些大公司才開始建立自己的研發設施，但主要是為了開發技術和增加企業利潤。工業化時期的這種務實文化傳統對大學教育産生了很大的影響。
一般認為，工程教育的目的是培養擔任特定職務的工程技術人員，他們需要掌握基本的科學原理，但沒有必要了解科學和學術思維的前沿。在教育訓練計劃中，對工程應用和實踐技能的要求遠遠高于思考和探究，更不用說人文素養和社會科學知識了。
< h1級"pgc-h-arrow-right-right"資料軌道""131">工程科學教育模型</h1>
第二次世界大戰不僅是正義與邪惡的戰争，也是一場科學和技術的戰争。
在戰争初期，納粹德國在軍事裝備和戰略上占有優勢。盟軍擁有雄厚的工業基礎，特别是一大批大學科學家的出色工作，不僅在正常軍事裝備上超越了德國和日本，而且在最新科學發現的基礎上，發明了先進的雷達、精密雷管、高效戰艦、自動火炮控制系統和高性能飛機，以及強大的原子彈和高效的密碼破譯技術。
二戰後，瓦内娃·布什系統地總結了美國戰時研究《科學：無盡的邊疆》的成功經驗，闡述了前沿科學對維護美國和平時期戰略優勢的重要性。在布什的建議下，1950年代，美國成立了國家自然科學基金，以支援大學的學術研究。從大學的角度來看，國家科研基金的設立是一個意義深遠的事件，标志着科研成果從個體屬性向國家屬性的轉變，從此，研究型大學體系逐漸在世界各國建立起來。
在第二次世界大戰期間，科學家和工程師之間的出色合作給了一個重要的教訓：科學研究和工程不再是雙向的載體，它們已經非常緊密地結合在一起。在一個新興的科學發現的時代，工程師不能再隻關注技術，而是需要了解新的科學發現的工程意義，應該參與從科學發現到工程發明再到産品創造的一切。
這種認識導緻了20世紀50年代美國工程教育的轉變，即從工程技術向工程科學的轉變。錢學森先生是最早認識到這一趨勢的學者之一。1947年，錢學森分别在上海交通大學、浙江大學和清華大學講授工程科學。但面對内戰，很明顯，他的想法在中國無法實作。
20世紀中葉是科學發現和技術進步的黃金時代，許多重大技術應用都是尖端科學與工程緊密結合的結果。半導體材料是貝爾實驗室的一項重大科學發現，它們很快被用作整流器。随後，大規模內建電路的發明和應用催生了計算機和資訊産業。雷射發現和應用也是科學與工程相結合的一個例子。雷射原理是愛因斯坦在20世紀初提出的。但直到20世紀50年代，雷射輸出才真正實作。如今，雷射技術已廣泛應用于生産、生活的各個方面。
20世紀中葉，美國一些頂尖工程學院逐漸從傳統的工程技術教育轉向工程科學教育。錢學森先生很早就闡述了培養工程科學人才的理念和思路。在他看來，工程科學人才不僅需要有紮實的科學基礎、學術研究素養和能力，還需要對實際工程有很強的意識和實踐能力。從國外一些頂尖工程院校的大學教學計劃來看，理科課程确實越來越重要，而工程課程則主要基于工程原理、标準和規範，更多的是通過參與實際項目，培養學生的工程思維和方法。
從整體上看，工程科學人才的适應性和創造力更強，特别是需要在科學原理上進行創新的複雜工程問題，工程科學人才更具優勢。在就業方面，許多工程科學畢業生繼續學習，最終從事學術工作，當然，更多的是在公司或研究機構從事研發和其他類型的工作。
工程教育的轉型，政府對科研的大量投入，研究型大學的崛起等等，對美國的科學發展和高科技産業的崛起都非常重要。工程科學人才的培養模式，後來被歐美等國家所接受，成為工程人才培養的共識。但同期，蘇聯、東歐國家和中國的工程教育并沒有太大變化，它仍然是以工程技術為基礎的傳統教育模式。
此外，在國家統一計劃下，科學研究主要由專門研究機構承擔。這種将人才培養與學術研究分開的方式使大學的工程教育遠離科學發現的最前沿。由于能夠真正了解最新科學發現的工程意義的人才非常短缺，東方陣營在資訊技術和生物醫學科學的新浪潮中處于落後地位。
<h1級""pgc-h-right-arrow"資料軌道""132">項目引領教育模式</h1>
21世紀，随着資訊技術和知識經濟的快速發展，人們的生活方式、價值取向、消費需求和産業形态發生了巨大變化。許多傳統産業盡管曆史悠久，卻被新的跨界産業颠覆。産業轉型不再是單純的技術創新，更需要深刻了解人們的生活方式和價值追求，才能設計和創造引領消費的新産品、新服務、新商業模式。社會和行業的快速變化對高校工程教育提出了新的要求：培養能夠引領産業轉型的工程人才。
不是每個人都同意。人們更願意相信，引領産業轉型的優秀人才，不是大學培養出來的，而是真正磨練出來的。這無疑是正确的，但它并沒有降低工程教育對人類成長的基本意義。大學教育的根本任務是"解放"學生的思想，釋放他們的内在潛能，并為他們的未來做好準備。為未來的産業變革做準備顯然是大學教育的重要任務之一。
2009年，世界經濟論壇釋出了《創新創業教育與創業大學報告》，系統梳理了創業新人才的培養情況。其實，工程上司與創新創業的基本思想是互相聯系的，是一種把想法轉化為行動的能力，而這種素質和能力并不是企業家獨有的，對于任何職位上工作的人來說，都是非常需要的。
從教育和成長觀念來看，工程技術和工程科學屬于專業教育。工程上司不僅需要強大的科技知識基礎，更注重學生的社會經驗和人文素養，是以是專業教育與通識教育相結合的教育模式。近年來，發達國家的一些大學開始嘗試從不同角度培養工程主導型人才。由于認識不同，每所學校都有自己的教育訓練方式，但仍然形成了一些基本的共識。
第一，加強人文和社會科學素養。工程的未來不僅是科學技術的結合，還需要對人、社會和自然有深刻的了解，才能有更廣闊的視野，還有批評、質疑和創造的精神，才能敏銳地發現新問題和新機遇。在加州理工學院和斯坦福大學的課程中，人文和社會科學課程已經超過了總學分的三分之一。在工程教育領域享有盛譽的哈維·穆德學院（Harvey Mulder College）聲稱自己是一所獨特的童年工程教育學校。
二是知識與實踐的統一。對于工程上司的人來說，最重要的不是他們所知道的，而是他們創造性地思考什麼。洛桑瑞士理工學院和美國新成立的奧林理工學院都做好了将工程項目融入教學項目的努力，使學生在項目的研究和實踐中發現知識和理論的魅力，進而在學習和實踐中更加活躍。參與群組織工程項目，使學生的團隊合作，勇敢的失敗，上司和管理技能都得到了很好的培養。
三是生産教育一體化。在知識開放的時代，社會擁有豐富的教育和學術資源，其中許多是大學無法提供的。北美一些高校多年來一直實行産學結合的教育模式（COOP），顯示出新曆史條件下培養學生綜合素養的獨特優勢。加拿大滑鐵盧大學一直接受過合作OP教育，由于其在行業中的出色表現，滑鐵盧大學被評為矽谷最受歡迎的10所大學之一，也是美國以外唯一的大學。
<h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""133"></h1>各國工程教育的基本概況
工程技術、工程科學和工程上司力是三種不同的工程教育模式。這些教育模式是在不同的曆史條件和社會環境下逐漸産生和發展起來的，但每種模式都有自己的社會需求，這并不意味着後者可以取代前者。其實，世界各國的工程教育都不是單一的模式，而是根據實際情況和産業發展的需求，将上述三種工程教育合理結合起來。
工程技術人員是制造業的基礎。工程技術教育是一種流行的教育模式，與職業教育一起，為制造業提供人才支援。工程科學與工程上司屬于精英教育，主要是一些頂尖的工程院校采用的教育模式。一般來說，對這兩類人才的需求不是太大，但競争極其激烈，隻有頂尖人才能脫穎而出。為了直覺地了解世界工程教育的現狀，本研究以上述三種工程教育模型為典型，建構了圖1所示的圖表。
在早期，所有國家的工程教育主要基于工程技術。到20世紀中葉，北美和歐洲的大多數頂尖工程學院基本上已經完成了向工程科學的過渡。對于研究型大學來說，向工程科學教育的過渡是由強大的内部驅動力推動的。要增強學生的科學素養和能力，對于學者來說，不僅要熟悉光，還要符合他們的學術發展要求。工程上司人才培養的重點大不相同，不僅有科學的知識和技能，還有培養學生獨立思考、批判性思維和創造性行動的能力。這對教師提出了更高的要求，無論是教育理念還是教學方法，都應該改變。
是以，向工程上司的過渡不會自然而然地發生，反而會遇到教師的阻力。這是建立新學校，聘請對教育改革充滿熱情的教師，從根本上重塑工程教育的有效途徑。奧林理工學院是為推進工程教育改革而成立的新學校。經過20多年的努力，奧林理工學院的改革取得了非常好的成績，畢業生得到了廣泛的認可。一些成熟的工程學院，如伊利諾伊大學厄巴納 - 香槟分校和麻省理工學院，已經開始借鑒奧林理工學院的經驗進行工程教育改革。
工程教育的發展與演進一直與工業的發展息息相關。美國制造業曾經很強勁。随着經濟全球化和大量制造業向國外的轉移，美國已成為高科技新興産業和服務業導向型國家。由此産生的就業市場變化對美國高等教育産生了巨大影響。學生選擇工程學的意願下降以及理工科學生的短缺已成為美國大學面臨的嚴重問題。
據統計，2017年擁有學士學位的學生中，隻有不到5%的人會學習工程學。此外，在入學時選擇工程學的學生中，隻有大約一半能夠從該專業畢業，許多人轉到了其他專業。這種情況對大學來說是一個巨大的挑戰和壓力，也是美國工程教育改革的重要動力之一。
與美國不同，大多數歐洲國家都非常小心地維護其制造基地，對工程技術人員的需求穩定，是以工程教育變革的壓力相對較小。德國一直保持着健全的職業技術大學和職業教育體系，對學生的技能培養非常嚴格和規範。法國的大學系統主要負責高等教育的普及，在高等院校開展精英工程師教育訓練。近年來，除了加強科學素養和學術教育訓練外，高校開始注重學生的綜合素養和實踐能力，以培養引領産業轉型的優秀人才。
需要指出的是，上述三種工程教育模式是指比較典型的理想情況。從實踐中抽象出來的典型和理想的模型，對于揭示工程教育規律、了解發展曆程，是非常必要和有益的。但任何學校教育模式都不能簡單或理想，而是以一種模式為主，然後融入其他模式的元素。比如中國的工程大學大多是以工程技術為主的模式。
近年來，一些學校實施了"強基礎計劃"，以加強學生的科學基礎和科研教育訓練，進而在一定程度上具有一定的工程科學成分。同樣，美國和歐洲頂尖工程學院的教育模式大多是工程科學，但他們也非常關注學生的人文素質和工程實踐，是以具有工程主導教育模式的一些特點。
<h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道"134">中國工程教育變革的必要性</h1>
中國的工程教育起源于蘇聯。20世紀50年代初，院系根據産業領域進行調整，學院和大學根據産業過程的位置重建立立，形成了非常典型的務實教育體系。改革開放後，通過高校合并和學科調整，高校綜合學科得到加強，學術研究能力和水準大大提高。
在人才培養方面，通過調整專業環境，拓寬專業基礎，加強素質教育，提高學生的人文素養和學術視野。但總體來看，我國的工程教育仍以工程技術為主，即便是一流的工程院校，也沒有完全實作向工程科學的轉變。
中國是一個大國，需要各種工程人才，需要一大批優秀的工程技術人員，也需要大量的熟練的工匠，他們熟練地進行實際操作。是以，從就業的角度來看，中國大學工程教育改革的壓力并不大。但這并不意味着我們可以高枕無憂。相反，近年來，一些新興技術産業，如大資料、人工智能、生物醫藥，以及"卡脖子"的許多關鍵技術，都對我國的工程教育提出了新的要求。新興産業面臨的問題不是單純的工程技術解決的，而是必須在數學方法、科學研究和系統內建方面有新的發現。而這些工作不僅需要優秀的科學家，還需要能夠将科學發現與工程技術相結合的工程科學家。
在培養工程領先人才方面，我們才剛剛起步。在國家的大力倡導下，高校在創新創業的曆程和實踐中做出了一些有益的嘗試。但培養工程領軍人才，并不是要參加一些創新創業課程，或者參加一些創業實踐才能實作，而是要給學生的批判性思維能力、解決問題和解決問題的能力，以及勇于開拓行動的能力，進入學習和成長的全過程。顯然，工程領軍人才的培養不能局限于書本、課堂或校園，而是要打破界限，充分調動學校和社會的各種教育和學術資源，讓學生在創造學習，在實踐中成長。
我國的工程教育要多元化、多階層化，不僅需要熟練的工程技術人員，還需要有良好的科學素養，能夠解決複雜問題的工程科學人才，還需要能夠引領産業轉型的工程領軍人才。地方高校工程院校要注重工程技術人員的培養，結合當地産業的實際情況，加強與産業界的合作，提高工程技術人員的培養品質。下屬高校工科院要盡快實作向工程科學的轉變，培養學生有較強的科學基礎、創造性思維和探索未知的能力。同時，高校要充分發揮各自優勢，積極探索工程主導人才培養的方法和路徑，努力培養和造就一批能夠引領産業轉型的優秀人才。
經過兩百多年的發展和演變，工程教育逐漸形成了三種不同的訓練模式。這些模型的目标不同，教學内容和學習方法也是如此。從總體上看，不僅要改革工程技術教育，提高工程技術人員的素質和水準，還要注重工程科學人才和工程領軍人才的培養。在後兩類工程人才培養中，我們不僅差距較大，在很多方面可能隻是剛剛開始。是以，新工程建設應該是反思我國工程教育的一大契機。如果能夠利用新工程建設，能夠明确定位，實作工程教育的改革創新，那将是我國高等教育發展中具有曆史意義的重要事件。
作者于2021年6月18日在蘭州大學舉辦的"高校轉型與發展"研讨會主題報告，原載于《中國高等教育研究》第7期第15-19頁，授權轉載。
作者介紹
林建華是北京大學未來教育與管理研究中心主任，化學與分子工程學院教授。