技術創新及工程教育改革范文

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一、引論：21世紀工程環境的變化

近30年尤其是進入新世紀以來，人類社會已邁入全球化和技術創新驅動的知識經濟新時代。全球范圍內科技發展日新月異，復雜程度與日俱增。信息、生物、納米等新技術迅猛發展，資源、環境、人口、國家安全、全球可持續發展等問題以前所未有的速度和復雜性呈現在我們面前。技術創新———實現知識向產品、過程以及服務的轉化，是長期生產力、經濟增長以及創造財富的關鍵。市場全球化導致的激烈的國際競爭加快了創新，縮短了產品生命周期，產品比以往任何時候有著更低的價格和更高的質量。隨著全球經濟越來越多地由技術創新和新的商務過程推動，工程師作為技術創新者和創業者所起的作用越來越重要，以培養工程師為己任的高等工程教育也因此而日益成為推動全球化經濟發展的重要力量。發達國家依靠持續不斷的科技創新和全球范圍內的市場拓展，引領了世界經濟全球化發展，在已形成的全球分工格局中，占領了價值鏈高端的高新技術產業、服務業和高附加值的先進制造業，而發展中國家則依靠自然資源和低廉勞動力參與產業鏈全球分工，以價值鏈低端的勞動密集型產業和傳統制造業為主。自上世紀80年代實行改革開放政策以來，中國大陸開始步入全球化經濟發展軌道。經過30年的高速增長，大陸經濟實力大大增強，據最新統計，2009年大陸國民生產總值（GDP）達33萬億人民幣，占世界生產總值份額的15.6%，位居世界第二位。制造業首次超過日本，成為僅次于美國的全球第二大工業制造國。但是從目前來看，大陸仍處于世界產業價值鏈末端，產業技術創新能力與產業規模極不相符，以技術發明為例，2007年在無線電傳輸、通信設備、半導體、西藥、計算機等五大高技術領域，來自外國和外資企業的發明專利分別占93%、91%、85%、69%、69%，大多數大陸企業只能采取技術跟隨策略。與此同時，經濟發展一直嚴重依賴于以加工制造業為主的發展模式也已呈現出日益嚴重的弊端：一方面帶來嚴重的環境污染和資源消耗問題；另一方面出現全球化經濟競爭帶來的人民幣巨大的升值壓力、勞動力成本快速上漲等問題。這迫使大陸必須實現兩個層面的轉變：在國家層面上，由資源主導型國家向技術創新主導型國家轉變；在產業層面上，由傳統低端產業向現代高端產業升級轉型。以技術創新為基礎的全球化知識經濟時代極大地改變了傳統的勞動力和技術需求，并進而深刻地改變了工程實踐的性質和工程教育模式，而大陸以“兩個轉變”戰略為重要特征的外部環境的深刻變化，促使高等工程教育必須進行深刻的變革。

二、問題：全球化時代工程實踐性質的變化及工程教育面臨的挑戰

以技術創新驅動的全球化引起工程實踐需求的不斷變化。正如JamesJ.Duderstadt（2008）在《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》研究報告中所指出的，全球采購是知識經濟的最佳詮釋，傳統意義上，工程實踐在一個縱向的過程中產生附加值，并在諸如研發、產品開發、制造、銷售與市場營銷，以及開發產品、系統和服務的管理等一系列水平活動中的附加值的增長。這是建立在科學、數學和工程科學的扎實的教育基礎之上的。然而，今天，全球經濟日益趨向于橫向的共同發展，源自于產品、系統和服務增值的這部分價值，通過外包或全球采購分配到能以最高質量和最低成本完成這些任務的任何地方和任何人。傳統的在相對固定和狹窄的系統中完成的工程鏈和產業鏈已經被全球化橫向重新配置，作為全球化經濟重要主體的跨國公司從產品研發到設計、制造、銷售再到分配，按照全球化經濟運作模式來完成分工格局，全球采購和工程外包模式要求工程教育要改變傳統的教育模式，積極采取新的應對策略。全球化時代的技術創新也呈現出新特點、新趨勢。世界各國日益重視并紛紛投入技術創新，不斷提高技術創新的門檻，增加了技術創新的艱巨性與風險性，技術創新呈現出更新、更快的特點。隨著現代科學技術發展的高度分化和高度融合，科學新發現和技術新發明、新成果一般都出現在交叉學科和邊緣學科。技術創新作為科技、經濟一體化過程，一般包括：基礎研究與應用研究得到設想或新的思想，通過研究開發出模式、樣品或實驗數據，歷經中試過程，最后生產出新產品投入市場，并在營銷中取得創新的效益等幾個階段。現代技術創新要求具有快速的技術實現能力，在產生新設想后，迅速完成研究、開發、商業化生產到擴散全過程。顯然，這些復雜的工作僅僅依靠個人是無法完成的，需要團隊合作才能完成。因此，全球化時代的技術創新要求工程人才具備寬厚的學科知識結構、超強的技術實現能力和團隊工作方式。改革開放以來，為適應經濟建設和社會發展的需要，中國大陸高等工程教育進行了一系列的改革并取得明顯成效，但總體而言，目前仍然存在“六重六輕”現象：人才培養目標“重專業知識、輕實踐創新能力”；人才培養質量規格“重統一要求，輕個性化、多樣化和國際化”；人才培養過程“重學校教育，輕產學合作”；學科專業設置“重科技、輕人文”；課程結構“重學科體系，輕問題中心”；教學方式“重知識傳授，輕實踐科研”。傳統的工程教育模式導致工程人才培養難以適應全球化時代的社會需求，據著名國際咨詢公司麥肯錫2005年《應對中國隱現的人才短缺》報告分析，在中國大陸工程類大學畢業生中，只有不到10%的學生能達到全球跨國公司的用人標準，只有不到1/4的企業具有自主科研創新能力，在企業技術人員中只有3%從事研發工作。當前，要實現我國產業的轉型升級和建設創新型國家的發展戰略，尤其迫切需要高等工程教育積極應對上述挑戰。

三、人才觀：重新審視工程人才培養目標及其質量規格

隨著工程實踐、工程科學技術等方面已經發生、正在發生和即將發生的深刻變化，我們需要了解未來的工程師需要什么樣的知識、技能、工具和學習機會、聲望和影響來應對21世紀的全球挑戰。JamesJ.Duderstadt（2008）在《變革世界的工程：工程實踐、研究和教育的未來之路》研究報告中分析指出：21世紀的工程師絕不僅僅是問題的解決者，同時也是思想和概念的創造者，另外還是設備、結構和系統的建造者。未來的工程師需要運用科學和技術知識，滿足社會的需要，解決社會的問題，并為其今后的發展鋪平道路。全球化和技術創新需要多樣化的工程師。在20世紀后半葉，占主導地位的職業是有關管理財富和知識的職業，如商業和政治。而在全球化時代，創新才是國家發展和社會進步的關鍵，社會日益重視那些實際上能創造新知識和財富的活動，如藝術、音樂、建筑和工程。就工程領域而言，國家需要多樣化的工程師以適應社會多方面的需求，需要在產品設計、系統整合、技術管理上有非凡創造力，處于行業尖端的工程師；同時更需要能進行基礎性研究的工程科學家，另外還需要擁有工程技術背景，能勝任像市場、銷售和管理等廣泛角色的工程類專業畢業生，當然還需要有一批接受過深厚科學技術教育，能夠進入商界和政府領導層的畢業生。鑒于全球化時代的工程師需要從事產品研發與設計、制造、營銷、環境安全等諸多環節的工作，這些環節涉及諸多相關學科知識，工程師無論身處何種產業或行業，除了需要具有自然科學、數學和工程科學方面的基礎知識和能力外，還需要具備更加廣泛的統一技能：工程科學（分析）、系統集成（綜合）、工程設計、產品實現的能力；跨學科知識整合、處理復雜性和不確定性問題的能力；運用智能技術的能力；全球視角、多元文化的理解能力；團隊合作的能力；創新和決策的能力。對于21世紀全球化時代以從事工程科學研究和工程研發為己任，處于工程鏈上游的杰出工程師來說，他們更加需要具備以下幾方面的核心能力：創新能力。創新是工程實踐的一個組成部分，杰出工程師要大膽尋求解決世界所面臨的挑戰重大機遇，要創造高度創新的產品和系統，解決人類的關鍵需求，要具備基于綜合和分析之上的優異的創造能力。跨學科整合能力。現代社會重大工程問題需要從自然科學與社會科學、人文科學中獲得綜合的知識才能得以解決。跨學科整合知識的能力是杰出工程師越來越重要的特質。杰出工程師通過學科領域跨度日益擴大的知識綜合，把社會、經濟、環境、法律和政治上的問題與技術設計及創新結合起來，從而掌握更為全面的方法來解決重大社會問題。全球視野和跨文化理解能力。能夠適應日益復雜、聯系緊密和快速發展的世界，能理解全球經濟運作的形式，了解并融入其他文化，能有效地在多國團隊中工作，能進行跨國與跨民族交流，能從容接受全球面臨的可持續、貧窮、安全、公共衛生等巨大的挑戰。終身學習的能力。這是杰出工程師在快速變化的世界中蓬勃發展的能力的一種體現。從某種意義上，杰出工程師要更加強調從掌握技術內容向掌握學習過程轉變，由掌握知識本身轉移到掌握學習本身的過程中來。無論是在實驗室、設計工作室或實習，體驗式學習將變得越來越重要。總之，未來社會要求杰出工程師成為有效的合作者、創新者、冒險者和宣傳者，要有工作和創新的激情，能保持終身學習的狀態。全球化時代的工程師質量規格，既是高等工程教育改革的重要內容，也是改革所要達到的目標和方向。

四、方法：探尋現代工程人才培養路徑

達到上述工程人才培養目標的路徑選擇無外乎兩個方面：課程革新行動和工程教育教學方法創新。課程改革旨在使現行的建立在學科基礎之上的工程教育回歸其本質涵義，更加重視工程實踐以及工程本身的系統性、綜合性和完整性，形成基于大工程教育觀的現代工程教育課程內容及其體系結構。課程內容設計不僅僅局限于工程科學，還應該重視生產、設計、環境、政策以及工程系統等方面的問題；壓縮一些現有的傳統工程課程，取而代之的是增加一些關于溝通、領導力和創業精神等“軟技能”方面的內容；采用基于項目的方式，強調工程教育的設計、創新、創業等，引進更多的研究機會或小組工程設計課題；以工程設計為主線，將問題形成、綜合、創造、創新等圍繞工程設計的環節貫穿整個課程；把社會和全球背景、領導才能，以及其他更廣泛的技能作為主題，滲透到整個課程之中。課程體系結構改革主要集中于三大重點領域：理論課程強調集成化整合，實踐課程著重多途徑拓展，人文社會科學課程朝分類與集成的方向變革。課程改革尤其需要突破學科課程之間的壁壘，對不同學科課程進行整合，在與當前科技發展密切相關的工科、理科與人文社會科學等的交叉結合地帶，尋找工程教育課程發展的空間，大量開發能反映科學前沿知識和社會重要問題、涉及廣泛領域的跨學科課程、綜合類課程、問題中心課程、相關性課程等不同類型、不同層次的分類必修和選修課程，從而優化形成現代工程教育課程體系。工程教育現行的教學方法也需要創新，要從以課堂教學為主、以知識傳授為主、以教師教學為主轉移到通過本科生研究體驗計劃、團隊設計項目、自主學習或者實習方式實現的，更偏重研究性、探索性或實驗性的教學方法上。教師要從單純的知識傳授者轉變為學生學習的組織者、引導者，從教給學生知識轉變為教會學生學習和運用知識，著力提高學生的創新實踐能力。未來的教學方法創新著眼于廣泛開展問題式學習(Problem-BasedLearning)、探究式學習（Inquirybasedlearning）和體驗式學習(Experientiallearning）等3種基于新型工程人才培養的教學方式。問題式學習著眼于以解決問題為中心、多種學習途徑相整合，強調社會交流合作的作用，強調支持與引導等。在問題式學習模型中，當一個具有現實意義的問題被提出后，學習者在教師的指導下，自己或者以小組的形式找出問題的解決方案。這種學習模式鼓勵學生在學習過程中自我引導，積極主動地參與到知識的探究與問題的解決中。學習過程由問題所驅使并由解決問題所導向，學生在追尋問題的解決方案中獲得知識和技能。探究式學習作為一種追求知識和新的理解的過程，是一種基于該過程的教學方法。RachelSpronken-Smith等認為探究式學習是一個最能使學生體驗到創造知識的過程的教學法，它的特征包括：探究可以刺激學習，例如由問題或提問所驅使；學習基于一個追求知識和新的理解的過程；以學習為中心的教學法，在這里教師作為一個引導者；通向自主學習，學生在反思中增強學習的責任感；一種主動學習的形式。探究式學習的核心目標在于發展學生的科研技巧并為他們的終身學習做準備。學生獲得的學習產出包括批判性思維、獨立探究的能力、自主學習的責任以及智力的成長。探究式學習可以是一個具有組織的受到指導的活動，即低層次的探究式學習（教師提出問題，并引導解決問題），也可以是高層次的獨立研究（學生提出問題，并決定怎樣研究它們）。體驗式學習由學生通過對經驗的理解和轉化而展開。庫伯（Kolb，1984）構建了一個體驗式學習模型：“體驗式學習圈”，即認為體驗式學習過程由四個學習階段構成：具體經驗、反思性觀察、抽象概念化、主動實踐。他提出有效的學習應從體驗開始，進而發表看法，然后進行反思，再總結形成理論，最后將理論應用于實踐當中。這里還需要指出的是，培養全球化時代的工程師要求高校要對全球性的組織過程和管理方法進行研究，分析全球資源是如何影響工程實踐和工程教育的并在教學過程中積極采取應對策略。為此，高校要積極尋求全球合作伙伴，積極為學生創造在國外學習、工作或研究的機會，廣泛開設國際研究課程和外國語言文化課程，增強學生的第二語言能力。

五、展望：重構高等工程教育系統的建議

在激烈的全球化產業與經濟競爭中，我國必須依靠技術創新，走新型工業化道路，改變高消耗、高能耗、高污染為代價的發展模式，必須在借鑒發達國家先進理念和先進模式的基礎上，在逐步實現與國際工程教育接軌的同時，能以具有特色的高端工程教育取勝，這是政府、產業和大學都應該優先考慮并合作推進的。為此，除了上述高校工程教育改革行動之外，未來我們還需要在如下重點領域推進工程教育系統變革：在工程教育學科的嚴謹性、學科的跨度、人才培養、社會地位及影響力方面。努力確立與國際接軌的標準并作為推進改革的重要依據。教育工作者、雇主和專業界必須共同努力，形成精深的專業教育和專業執照注冊體系。這在客觀上要求我國高等工程教育界必須加快與國際高等工程教育的協同合作。大學應實行以嚴謹與高質量為特征的個性化工程人才培養計劃。依據行業差別和產業鏈各環節差異有針對性地確定人才培養重點。針對應用科學與技術研發、設計和創新、工程管理等制定有側重點的特色化工程培養計劃和學位分類標準。重構工程教育學位體系。本科的工程教育應該逐漸重組為一種通識型學科體系并將其嵌入到大學普通教育之中。就如同科學、人文和藝術的通識學科一樣，工程教育應該更加靈活地為學生提供綜合性、交叉性的寬口徑教育資源，讓學生能做好終身學習的準備。建議在2-3年的工程碩士研究生階段提供以應用為基礎的學士后水平教育，作為多數學生進入工程職業（專業）的入門學位。積極籌備開設工程博士學位，作為培養研發型工程師和工程科學家的重要學位制度。進一步促成工程教育的利益相關者（政府、產業、教育機構、職業協會等）積極投入到高等工程教育領域，進一步推進政府、產業界和高等工程教育界進行緊密的合作。建議大學和企業以教育部去年啟動實施的卓越工程師教育培養計劃為契機，制定全新合作計劃，成立基于技術創新和人才培養的聯合研究院（班）和各類實踐創新基地，政府應努力制定標準化且易于執行的知識產權政策，規范大學創新技術的轉化。各方應大力支持企業科學家和工程師作為大學工科“實踐型教師”計劃，這些措施應該由稅收激勵、政府基金和產業界支持聯合組成。在校企聯盟和新的技術轉移機制中建立大型的跨學科研究團隊，將這些新的工程資源引入知識創新和人才培養過程。