工程师培养中追求卓越的途径--美国奥林工学院课程模式分析_课程论文

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      工程教育培养大量工程科技人才，在经济社会发展中扮演着重要角色。建国以来，我国高等工程教育取得了长足发展，形成了不同类型、层次的高等工程教育体系，推动了社会发展和进步。与此同时，我国高等工程教育也存在着诸多问题：工程教育脱离实践，重视理论学习，忽视动手能力培养；工程教育脱离社会需求，课程体系陈旧，学生缺乏创新能力。而面临着同样问题的美国工程教育界试图建立一所全新的工程学院——欧林工学院（Olin College）来解决这些顽疾。在过去的十几年，欧林工学院实现了其培养卓越工程师的目标，即培养兼具创新精神和实践能力的新世纪工程师。2010年，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”，旨在促使我国从工程教育大国向工程教育强国转变。本文试图通过深入解读欧林工学院的教育理念和课程模式，为推动中国高等工程教育发展提供借鉴参考。

      欧林工学院的出现是为了应对美国传统工程教育的危机。它试图以全新的理念重新定义21世纪的工程教育，并成为全美乃至全世界工程教育的典范。

      （一）传统工程教育的危机

      在美国，传统工程教育一直广受诟病，工程师地位较低。据美国社会职业调查结果显示：工程师在被调查的22种职业中位列第10，而医生、科学家和教师分别位列第2、第4和第5位。[1]这些都与传统工程教育的培养质量不佳密切相关，主要表现在以下几个方面。

      第一，工程教育异化为理工教育。在美国，传统工程教育的基本理念是工程师的知识基础应为自然科学和数学。这一理念导致工程教育在招生遴选中更关注学生上述两方面的学业表现。[2]在实践中，“工程师”变异为“科学家”和“技术专家”，工程教育培养出的并不是优秀的工程师。

      第二，工程教育培养中缺乏对人文艺术素养的重视。虽然美国高等工程教育的基本知识包括工程经验、自然科学技术、人文艺术科学三部分，但是在实际教育过程中，由于受狭义工程定义的影响，人文艺术科学并未得到应有的重视，其直接后果是学生缺乏对工程的社会背景的理解，在设计中不能很好地考虑社会中人文环境的因素。

      第三，工程教育内容与市场脱节。由于受冷战思维影响，传统工程教育多是为国防政治和军事领域培养人才，与市场关系并不密切。而在20世纪后半叶，中小企业在美国经济中的地位日益重要，成为美国经济的支柱。据统计，美国有2000多万个中小企业，占全国企业总数的98.8%，创造了全国50%以上的国内生产总值。[3]这些企业需要工程师具备市场意识，养成商业思维，而传统工程教育并没有很好地回应这些变化。

      （二）欧林工学院的建立

      针对工程教育的弊病，美国工程教育界也实施了一系列改革措施，但是收效甚微。1997年，美国欧林基金会（F.W.Olin Foundation）不满足于已有对工程教育的修修补补，决定打破常规，建立一所不受传统思维禁锢、有极大颠覆性和革新性的全新的工程学院——欧林工学院，致力于工程教育的改革，最重要的是提供全新的工程课程设计，建立一个新的工程教育范式，从而实现美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）提出的工程教育改革目标：从学科思维到跨学科思维；增加团队合作技能；更多考虑社会环境商业和政治背景；增加学生终身学习的能力；通过课程来加强工程实践和设计。[4]

      为了实现以上工程教育理念，在建校之初，欧林工学院就发起了一个“创新2000”计划[5]，重新思考工程教育和大学运营，其目的是提供最好的本科工程教育。首先，在校园建设方面，欧林工学院的校园设计采用目前最先进的理念及科技手段构建了学术、管理和居住的空间。同时，欧林工学院位于马萨诸塞州的尼德海姆镇，毗邻百森商学院（美国商业教育的领军者）和威尔斯利学院（美国文理教育的翘楚）。其次，在招聘方面，欧林工学院的师资水平也达到了一流。在2000—2002年学院组建阶段，学院创建者从2000份申请中选聘了20名教员，其中，既有美国宇航局的前科学主任，也有为人类基因工程做出卓越贡献的专家。他们在各自研究领域都有着极高的学术声誉和斐然的学术成果，保证了高质量的教育教学。第三，在课程设计方面，权威专家并不包揽欧林工学院的全部课程，因为学院强调要真正以学生为中心，所以课程设计重视学生的反馈。学校招募了一些学生合作者（partners）协助教员设计课程。这些学生合作者学业优秀、极具创新精神和进取精神。他们中的很多人曾收到美国其他名校（如哈佛大学、麻省理工学院和加州理工学院）的录取通知单，但还是选择了欧林工学院——一个全新的、没有任何排名资质的学校，目的就是能够在一个新的大学中和学校一起成长，用自己的行动书写一个新的奇迹。正如一个学生所说，其他大学可以提供一个很好的平台，但在这里我们可以创造历史。[6]

      二、欧林工学院的课程模式

      欧林工学院卓越工程师的培养主要通过其创新性的课程体系实现，下文将对该校的课程模式进行深入分析。

      （一）融合性的设计理念

      欧林工学院课程的最大特色在于其融合性理念。这种理念首先体现在独特的课程三角模型（Triangle Model），如图1。[7]

      

      从上图可以看出，该校在传统工程教育内容的基础上，增加了人文社会艺术和创业教育两项。人文社会艺术知识是对社会环境、人类发展及工程教育所涉及的道德伦理问题的认识，有助于培养学生的人文素养；创业教育旨在培养学生敏锐的洞察力、商业判断力和创新精神，重视在知识经济背景下将工程与创新创业相结合。

      当然，课程中的三者并非简单的并列和叠加，而是实现了融合。创业和人文艺术课程都不再是原有知识体系的排列呈现，其内容都是经过筛选和重新设计的，着力突出如何在工程背景下运用此类知识。例如，“新技术公司”课程是向学生展示如何开创高新技术公司。[8]与传统创业教育的“新企业创办”只是给出开创企业的一般流程相比，“新技术公司”的定位更有针对性，即面向工程类技术创业的学生，给出一个高新技术公司创立的流程和可能遇到的诸多实际问题。这就很好地实现了工程与创业的密切结合，为学生未来的创业实践做好准备。又如，“人类工程学”是一门融合工程、创业和人文三类知识的课程。这门课程主要是教会学生如何在产品研发中理解和考虑不同客户的需求，从而实现产品价值。[9]该课程的任务是为独居的老年人设计日常生活用品，这就要求学生不仅掌握产品研发的工程技能，还要充分考虑对象的特殊性。学生要针对老年人做市场调查并去满足他们的需要。同时，为了更好地理解这一特殊群体，学生还需要学习一些社会学知识等。这种以解决实际问题为中心的课程编排将不同知识有机结合在一起，真正实现了融合性教学理念。

      欧林工学院课程的融合性也体现在其模块化课程中。为了培养学生的综合能力，欧林工学院的课程学习都是以模块化进行，强调交叉知识。一个模块化课程包括两门交叉的学科课程（相当于四门，因为每一门都是融合两门课程）和一个项目。例如，第一学期模块课程包括微积分与差分方程、机械与电子系统两门和一个相关项目；第二学期线性代数与概率统计、机械与电子系统两门和一个相关项目；第三学期的模块化课程包括三个，分别是生物与AHS（人文艺术）、材料科学与AHS和信号系统与商业基础。[10]这些模块不仅是将不同的学科知识进行了融合，课程模块还指导实操性项目，培养学生的动手能力。

      课程融合不是简单的叠加或增添，而是按照不同学科的内在联系进行重组和改造。交叉课程可以更好地衔接工程与社会，激发学生的学习兴趣，同时也可以将严格的学术课程与实践课程相结合，使学生学会在社会背景下考虑工程问题，发展创业能力、团队合作和人际沟通、终身学习能力等。

      （二）严格的课程内容选择和要求

      欧林工学院课程是经过严格选择和精心设计的。从2000年开始，欧林工学院的领导者们花了两年时间调研世界各国的大学。他们先后造访了超过50个大学和科研机构，有小型的本科工程大学，也有革新的文理学院、商学院、研究型大学（拥有很强的本科生项目的革新性大学）和世界其他国家拥有创新项目的大学（如丹麦的奥尔堡大学）。[11]欧林工学院课程设计的很多灵感来自于上述大学改革创新的经验。

      为保证课程质量，欧林工学院每学年都有过严格的过关测试（Gate）来检测学生是否达到了学习目标，每个春季学期结束后的五天为测试时间。与融合性课程和面向实践的理念相对应，欧林工学院的过关测试也有别于传统方式，是一场综合性考试，考查学生不同领域知识的应用能力，分为笔试、口试和实操评估等多种形式。口试考查学生的语言表达和人际沟通等技能；实操性评估考查学生的实际应用能力。这需要学生对一年内所学知识进行综合性展示，对教员和学生的要求较高。其目的有两个：一是确定教学目标是否完成，并据此进行教学的改进；二是为学生自我评定学业表现提供参考。过关测试十分严格，有需要补习的学生就要和自己的指导老师共同制定假期补习计划。这些学生在来年的8月份（秋季入学前）被要求参加一个新的过关测试。如果还是没有通过，那么就要参加一个针对其个人学业的个案分析，以找出原因并进行改进。大一测试的主要是课程模块内容，形式有口试、笔试和真实性评估；大二增加项目设计（迷你项目设计）：大三增加实战项目计划（为大四的毕业实战项目做准备），大四是针对毕业实战项目（capstone）的考评。[12]这种测试方式对教师的能力要求也很高，因为测试内容和方法都需要经过严格挑选和严密论证。

      （三）灵活的提供方式

      灵活的提供方式是课程能够满足学生不同学习需求和兴趣的关键所在。这种灵活性体现在以下方面。

      首先，根据学生的不同需求提供不同层次的创业课程。第一种是对于想在工程和创业两方面都占优势的学生，他们可以在专业学位课程学习之外将创业作为主修方向，学习大量创业课程。第二种是对于想在工程领域拔尖同时掌握一些创业技能的学生，他们可以在学习主修课程的同时将创业作为选修课程获得学分，并取得创业资格证书。第三种是仅仅将创业作为个人兴趣的学生，他们可以选择学习一些基础性创业课程，掌握创业的基本背景性知识。[13]

      第二，重视个人兴趣。在欧林工学院课程表的最右侧有一栏被称为个人兴趣的内容（学生根据自身兴趣选择课程），如图2所示。[14]

      

      人只有在自己感兴趣的领域才能取得大的成就，才能在面临困难时有勇气去克服，并将它和自己的生活联系起来。因此，为了保证学生有足够的时间去追逐自己的兴趣，欧林工学院规定一周的必要课程学习时间不超过48小时，并提供学生兴趣方面的课程和经费支持。虽然兴趣课程没有学分，但是会在成绩单上显示，作为学生毕业应聘时给用人单位的重要参考。学生想要在个人兴趣领域获得课程和经费支持，就要提交计划书并得到3个教员批准和认可。教员要评估这个项目是否有价值或根据学生能力评估其最后能否取得成绩。[15]

      第三，灵活的课程模块选择。学生可以根据自身兴趣和所进行的项目需要对课程模块进行自由选择。如第三学期的模块化课程包括三个，分别是生物与AHS（人文艺术）、材料科学与AHS和信号系统与商业基础。学生可以选择其中一个模块，然后在模块之外选择商业基础和信号系统，并在下学期选修生物课程。同时也可以选择材料科学与AHS，在模块之外选择商业基础和信号系统，并在下学期选修材料科学课程。这种灵活性使学生可以自主规划课程安排和发展路径，从而激发他们的学习兴趣，培养其创造力。

      （四）不断调试的发展机制

      欧林工学院的课程体系是在调试中不断发展的。该校的创立就是对传统工程教育的颠覆，试图打破陈旧和僵化的教育传统，实现动态发展。欧林工学院课程的发展性主要体现在其对已有课程的调整和改进，如图3所示。[16]

      

      从上图可以看出，欧林工学院对课程的调试机制是一个不断循环往复的过程：通过学生的能力表现、档案记录和调查、雇主反馈等途径获得课程的实施情况，然后由教员、行政人员、学生和外部人员的共同参与，从不同视角来建立共同督查机制，从而对课程现状提出改革建议，最终形成新的课程和对学生新的能力要求。这一过程也反映出欧林工学院课程改进机制的开发性、多样化和发展性，这也是该校课程保持先进的动力所在。其中，档案文件是由学校建立的一份关于学生学业表现、雇主反馈和其他方面在校表现的信息记录。档案文件既是学校委员会在评定学生是否符合毕业要求和对学生做出相关能力判断的主要依据，也为课程改进提供参照。

      与传统以学科导向为主的课程开发机制相比，此类课程开发更能跟进社会发展需求，使工程教育不脱离社会背景和工程实践。同时，这一机制也是以学生为本理念的最好诠释，对学生课业发展的追踪和学业建议都是将学生作为教育的主体，把他们的需求作为教育的动力和目的。

      三、经验与反思

      欧林工学院正以其独创性的课程模式定义着新世纪的工程教育，成为工程教育改革的一面旗帜。那么其经验是否可以复制？其难点在哪些方面？我们在借鉴时如何因地制宜结合自身实践？这些都是值得反思的问题。

      （一）小班化教学

      首先，欧林工学院的成功得益于其少而精的学生规模。秉承少而精的原则，2002年秋季的第一届招生人数为30。直到今日，该校的在校生总数为346人，其生师比为9:1。[17]据统计，其班级容量限制在50人之内，其中57.1%的班级人数少于20。[18]小班化教学保证了学生和教师之间的密切互动，也保证了学生参与实践的机会。同时，超过460亿美元的经费投入使每个学生都有机会接触高科技的设备和顶级的实验环境，并获得充足的实习和交流合作机会。这些都是其能够开展充分的面向实践的课程和项目的关键。而在我国，大多数工程院校和专业的生师比都较高，也没有如此多的经费投入。如何结合我国现状对该模式进行调试和再加工都是我们在学习欧林工学院课程模式时要认真思考的问题。

      （二）课程融合性设计

      欧林工学院课程的最大特色就是其融合性的设计理念，将不同学科的知识进行组合形成模块。融合性设计不是将两类或多类课程简单拼加，而是要充分考虑其内在逻辑关系，挖掘不同类型的知识的深层联系，打破学科既有界限，找到融合点所在。融合性课程的设计要遵照适切性、简洁性和关联性等原则进行。为了实现学生高效的交叉学习，同时又可避免过多知识融合引起的协调成本，欧林工学院选择了小的课程模块（两个传统课程内容的融合）。融合性课程的设计要充分考虑学生的水平层次、接受能力、教师的能力素养和学校的整体实力等多方面因素，绝不能简单地拼接不同课程内容。融合性课程设计不是欧林工学院的独创，世界各地的院校大都在进行此类课程设计。不同的学校有不同的融合理念，也有学校选择多种门类课程（超过两种）进行融合。任何一种设计都是基于已有的基础条件和课程内容本身的可融合性进行的。因此，如何在综合不同院校融合理念的基础上结合实际情况进行课程融合性设计是借鉴学习的关键。

      （三）对教师能力的要求

      任何一门课程，无论如何精巧的设计和安排，能否取得好的效果都要取决于教师的知识水平和教学能力。通过对上述课程模式的分析可以发现，欧林工学院从课程的设计、实施，甚至过关测评都对教师提出了极高的要求。为了实现其培养目标，该校有着强大的创业、人文社会科学和工科教师团队进行有效的跨学科合作。欧林工学院的课程模式固然新颖独特，但其最终实施还是要依靠一支高水平的教师队伍完成。如何在引入课程模式的同时，建立一支能够胜任高融合性、强实践性和开放性课程的教师队伍是保障课程实施效果的关键。

      （四）课程模式的发展性

      作为一所只有十多年建校历史的学校，欧林工学院的课程也是在不断调试中。同时，其课程模式之所以能够引起更多关注就在于它能打破固定和僵化，保持新鲜血液的注入，时刻处于发展中。正如欧林工学院课程历史介绍中引用的丘吉尔的一句话“现在并不是结束，甚至不是结束的开始。现在可能只是开始的结束。”这也是欧林人对自己的要求：一直在路上。欧林工学院的课程没有最终版本，一切都处于不断改进中。因此，对该校的很多方面都值得深入研究和进一步探讨，对其学习和借鉴也要建立在审慎的基础上。

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