技术创新及工程教育改革范文

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一、引论：21世纪工程环境的变化

近30年尤其是进入新世纪以来，人类社会已迈入全球化和技术创新驱动的知识经济新时代。全球范围内科技发展日新月异，复杂程度与日俱增。信息、生物、纳米等新技术迅猛发展，资源、环境、人口、国家安全、全球可持续发展等问题以前所未有的速度和复杂性呈现在我们面前。技术创新———实现知识向产品、过程以及服务的转化，是长期生产力、经济增长以及创造财富的关键。市场全球化导致的激烈的国际竞争加快了创新，缩短了产品生命周期，产品比以往任何时候有着更低的价格和更高的质量。随着全球经济越来越多地由技术创新和新的商务过程推动，工程师作为技术创新者和创业者所起的作用越来越重要，以培养工程师为己任的高等工程教育也因此而日益成为推动全球化经济发展的重要力量。发达国家依靠持续不断的科技创新和全球范围内的市场拓展，引领了世界经济全球化发展，在已形成的全球分工格局中，占领了价值链高端的高新技术产业、服务业和高附加值的先进制造业，而发展中国家则依靠自然资源和低廉劳动力参与产业链全球分工，以价值链低端的劳动密集型产业和传统制造业为主。自上世纪80年代实行改革开放政策以来，中国大陆开始步入全球化经济发展轨道。经过30年的高速增长，大陆经济实力大大增强，据最新统计，2009年大陆国民生产总值（GDP）达33万亿人民币，占世界生产总值份额的15.6%，位居世界第二位。制造业首次超过日本，成为仅次于美国的全球第二大工业制造国。但是从目前来看，大陆仍处于世界产业价值链末端，产业技术创新能力与产业规模极不相符，以技术发明为例，2007年在无线电传输、通信设备、半导体、西药、计算机等五大高技术领域，来自外国和外资企业的发明专利分别占93%、91%、85%、69%、69%，大多数大陆企业只能采取技术跟随策略。与此同时，经济发展一直严重依赖于以加工制造业为主的发展模式也已呈现出日益严重的弊端：一方面带来严重的环境污染和资源消耗问题；另一方面出现全球化经济竞争带来的人民币巨大的升值压力、劳动力成本快速上涨等问题。这迫使大陆必须实现两个层面的转变：在国家层面上，由资源主导型国家向技术创新主导型国家转变；在产业层面上，由传统低端产业向现代高端产业升级转型。以技术创新为基础的全球化知识经济时代极大地改变了传统的劳动力和技术需求，并进而深刻地改变了工程实践的性质和工程教育模式，而大陆以“两个转变”战略为重要特征的外部环境的深刻变化，促使高等工程教育必须进行深刻的变革。

二、问题：全球化时代工程实践性质的变化及工程教育面临的挑战

以技术创新驱动的全球化引起工程实践需求的不断变化。正如JamesJ.Duderstadt（2008）在《变革世界的工程：工程实践、研究和教育的未来之路》研究报告中所指出的，全球采购是知识经济的最佳诠释，传统意义上，工程实践在一个纵向的过程中产生附加值，并在诸如研发、产品开发、制造、销售与市场营销，以及开发产品、系统和服务的管理等一系列水平活动中的附加值的增长。这是建立在科学、数学和工程科学的扎实的教育基础之上的。然而，今天，全球经济日益趋向于横向的共同发展，源自于产品、系统和服务增值的这部分价值，通过外包或全球采购分配到能以最高质量和最低成本完成这些任务的任何地方和任何人。传统的在相对固定和狭窄的系统中完成的工程链和产业链已经被全球化横向重新配置，作为全球化经济重要主体的跨国公司从产品研发到设计、制造、销售再到分配，按照全球化经济运作模式来完成分工格局，全球采购和工程外包模式要求工程教育要改变传统的教育模式，积极采取新的应对策略。全球化时代的技术创新也呈现出新特点、新趋势。世界各国日益重视并纷纷投入技术创新，不断提高技术创新的门槛，增加了技术创新的艰巨性与风险性，技术创新呈现出更新、更快的特点。随着现代科学技术发展的高度分化和高度融合，科学新发现和技术新发明、新成果一般都出现在交叉学科和边缘学科。技术创新作为科技、经济一体化过程，一般包括：基础研究与应用研究得到设想或新的思想，通过研究开发出模式、样品或实验数据，历经中试过程，最后生产出新产品投入市场，并在营销中取得创新的效益等几个阶段。现代技术创新要求具有快速的技术实现能力，在产生新设想后，迅速完成研究、开发、商业化生产到扩散全过程。显然，这些复杂的工作仅仅依靠个人是无法完成的，需要团队合作才能完成。因此，全球化时代的技术创新要求工程人才具备宽厚的学科知识结构、超强的技术实现能力和团队工作方式。改革开放以来，为适应经济建设和社会发展的需要，中国大陆高等工程教育进行了一系列的改革并取得明显成效，但总体而言，目前仍然存在“六重六轻”现象：人才培养目标“重专业知识、轻实践创新能力”；人才培养质量规格“重统一要求，轻个性化、多样化和国际化”；人才培养过程“重学校教育，轻产学合作”；学科专业设置“重科技、轻人文”；课程结构“重学科体系，轻问题中心”；教学方式“重知识传授，轻实践科研”。传统的工程教育模式导致工程人才培养难以适应全球化时代的社会需求，据著名国际咨询公司麦肯锡2005年《应对中国隐现的人才短缺》报告分析，在中国大陆工程类大学毕业生中，只有不到10%的学生能达到全球跨国公司的用人标准，只有不到1/4的企业具有自主科研创新能力，在企业技术人员中只有3%从事研发工作。当前，要实现我国产业的转型升级和建设创新型国家的发展战略，尤其迫切需要高等工程教育积极应对上述挑战。

三、人才观：重新审视工程人才培养目标及其质量规格

随着工程实践、工程科学技术等方面已经发生、正在发生和即将发生的深刻变化，我们需要了解未来的工程师需要什么样的知识、技能、工具和学习机会、声望和影响来应对21世纪的全球挑战。JamesJ.Duderstadt（2008）在《变革世界的工程：工程实践、研究和教育的未来之路》研究报告中分析指出：21世纪的工程师绝不仅仅是问题的解决者，同时也是思想和概念的创造者，另外还是设备、结构和系统的建造者。未来的工程师需要运用科学和技术知识，满足社会的需要，解决社会的问题，并为其今后的发展铺平道路。全球化和技术创新需要多样化的工程师。在20世纪后半叶，占主导地位的职业是有关管理财富和知识的职业，如商业和政治。而在全球化时代，创新才是国家发展和社会进步的关键，社会日益重视那些实际上能创造新知识和财富的活动，如艺术、音乐、建筑和工程。就工程领域而言，国家需要多样化的工程师以适应社会多方面的需求，需要在产品设计、系统整合、技术管理上有非凡创造力，处于行业尖端的工程师；同时更需要能进行基础性研究的工程科学家，另外还需要拥有工程技术背景，能胜任像市场、销售和管理等广泛角色的工程类专业毕业生，当然还需要有一批接受过深厚科学技术教育，能够进入商界和政府领导层的毕业生。鉴于全球化时代的工程师需要从事产品研发与设计、制造、营销、环境安全等诸多环节的工作，这些环节涉及诸多相关学科知识，工程师无论身处何种产业或行业，除了需要具有自然科学、数学和工程科学方面的基础知识和能力外，还需要具备更加广泛的统一技能：工程科学（分析）、系统集成（综合）、工程设计、产品实现的能力；跨学科知识整合、处理复杂性和不确定性问题的能力；运用智能技术的能力；全球视角、多元文化的理解能力；团队合作的能力；创新和决策的能力。对于21世纪全球化时代以从事工程科学研究和工程研发为己任，处于工程链上游的杰出工程师来说，他们更加需要具备以下几方面的核心能力：创新能力。创新是工程实践的一个组成部分，杰出工程师要大胆寻求解决世界所面临的挑战重大机遇，要创造高度创新的产品和系统，解决人类的关键需求，要具备基于综合和分析之上的优异的创造能力。跨学科整合能力。现代社会重大工程问题需要从自然科学与社会科学、人文科学中获得综合的知识才能得以解决。跨学科整合知识的能力是杰出工程师越来越重要的特质。杰出工程师通过学科领域跨度日益扩大的知识综合，把社会、经济、环境、法律和政治上的问题与技术设计及创新结合起来，从而掌握更为全面的方法来解决重大社会问题。全球视野和跨文化理解能力。能够适应日益复杂、联系紧密和快速发展的世界，能理解全球经济运作的形式，了解并融入其他文化，能有效地在多国团队中工作，能进行跨国与跨民族交流，能从容接受全球面临的可持续、贫穷、安全、公共卫生等巨大的挑战。终身学习的能力。这是杰出工程师在快速变化的世界中蓬勃发展的能力的一种体现。从某种意义上，杰出工程师要更加强调从掌握技术内容向掌握学习过程转变，由掌握知识本身转移到掌握学习本身的过程中来。无论是在实验室、设计工作室或实习，体验式学习将变得越来越重要。总之，未来社会要求杰出工程师成为有效的合作者、创新者、冒险者和宣传者，要有工作和创新的激情，能保持终身学习的状态。全球化时代的工程师质量规格，既是高等工程教育改革的重要内容，也是改革所要达到的目标和方向。

四、方法：探寻现代工程人才培养路径

达到上述工程人才培养目标的路径选择无外乎两个方面：课程革新行动和工程教育教学方法创新。课程改革旨在使现行的建立在学科基础之上的工程教育回归其本质涵义，更加重视工程实践以及工程本身的系统性、综合性和完整性，形成基于大工程教育观的现代工程教育课程内容及其体系结构。课程内容设计不仅仅局限于工程科学，还应该重视生产、设计、环境、政策以及工程系统等方面的问题；压缩一些现有的传统工程课程，取而代之的是增加一些关于沟通、领导力和创业精神等“软技能”方面的内容；采用基于项目的方式，强调工程教育的设计、创新、创业等，引进更多的研究机会或小组工程设计课题；以工程设计为主线，将问题形成、综合、创造、创新等围绕工程设计的环节贯穿整个课程；把社会和全球背景、领导才能，以及其他更广泛的技能作为主题，渗透到整个课程之中。课程体系结构改革主要集中于三大重点领域：理论课程强调集成化整合，实践课程着重多途径拓展，人文社会科学课程朝分类与集成的方向变革。课程改革尤其需要突破学科课程之间的壁垒，对不同学科课程进行整合，在与当前科技发展密切相关的工科、理科与人文社会科学等的交叉结合地带，寻找工程教育课程发展的空间，大量开发能反映科学前沿知识和社会重要问题、涉及广泛领域的跨学科课程、综合类课程、问题中心课程、相关性课程等不同类型、不同层次的分类必修和选修课程，从而优化形成现代工程教育课程体系。工程教育现行的教学方法也需要创新，要从以课堂教学为主、以知识传授为主、以教师教学为主转移到通过本科生研究体验计划、团队设计项目、自主学习或者实习方式实现的，更偏重研究性、探索性或实验性的教学方法上。教师要从单纯的知识传授者转变为学生学习的组织者、引导者，从教给学生知识转变为教会学生学习和运用知识，着力提高学生的创新实践能力。未来的教学方法创新着眼于广泛开展问题式学习(Problem-BasedLearning)、探究式学习（Inquirybasedlearning）和体验式学习(Experientiallearning）等3种基于新型工程人才培养的教学方式。问题式学习着眼于以解决问题为中心、多种学习途径相整合，强调社会交流合作的作用，强调支持与引导等。在问题式学习模型中，当一个具有现实意义的问题被提出后，学习者在教师的指导下，自己或者以小组的形式找出问题的解决方案。这种学习模式鼓励学生在学习过程中自我引导，积极主动地参与到知识的探究与问题的解决中。学习过程由问题所驱使并由解决问题所导向，学生在追寻问题的解决方案中获得知识和技能。探究式学习作为一种追求知识和新的理解的过程，是一种基于该过程的教学方法。RachelSpronken-Smith等认为探究式学习是一个最能使学生体验到创造知识的过程的教学法，它的特征包括：探究可以刺激学习，例如由问题或提问所驱使；学习基于一个追求知识和新的理解的过程；以学习为中心的教学法，在这里教师作为一个引导者；通向自主学习，学生在反思中增强学习的责任感；一种主动学习的形式。探究式学习的核心目标在于发展学生的科研技巧并为他们的终身学习做准备。学生获得的学习产出包括批判性思维、独立探究的能力、自主学习的责任以及智力的成长。探究式学习可以是一个具有组织的受到指导的活动，即低层次的探究式学习（教师提出问题，并引导解决问题），也可以是高层次的独立研究（学生提出问题，并决定怎样研究它们）。体验式学习由学生通过对经验的理解和转化而展开。库伯（Kolb，1984）构建了一个体验式学习模型：“体验式学习圈”，即认为体验式学习过程由四个学习阶段构成：具体经验、反思性观察、抽象概念化、主动实践。他提出有效的学习应从体验开始，进而发表看法，然后进行反思，再总结形成理论，最后将理论应用于实践当中。这里还需要指出的是，培养全球化时代的工程师要求高校要对全球性的组织过程和管理方法进行研究，分析全球资源是如何影响工程实践和工程教育的并在教学过程中积极采取应对策略。为此，高校要积极寻求全球合作伙伴，积极为学生创造在国外学习、工作或研究的机会，广泛开设国际研究课程和外国语言文化课程，增强学生的第二语言能力。

五、展望：重构高等工程教育系统的建议

在激烈的全球化产业与经济竞争中，我国必须依靠技术创新，走新型工业化道路，改变高消耗、高能耗、高污染为代价的发展模式，必须在借鉴发达国家先进理念和先进模式的基础上，在逐步实现与国际工程教育接轨的同时，能以具有特色的高端工程教育取胜，这是政府、产业和大学都应该优先考虑并合作推进的。为此，除了上述高校工程教育改革行动之外，未来我们还需要在如下重点领域推进工程教育系统变革：在工程教育学科的严谨性、学科的跨度、人才培养、社会地位及影响力方面。努力确立与国际接轨的标准并作为推进改革的重要依据。教育工作者、雇主和专业界必须共同努力，形成精深的专业教育和专业执照注册体系。这在客观上要求我国高等工程教育界必须加快与国际高等工程教育的协同合作。大学应实行以严谨与高质量为特征的个性化工程人才培养计划。依据行业差别和产业链各环节差异有针对性地确定人才培养重点。针对应用科学与技术研发、设计和创新、工程管理等制定有侧重点的特色化工程培养计划和学位分类标准。重构工程教育学位体系。本科的工程教育应该逐渐重组为一种通识型学科体系并将其嵌入到大学普通教育之中。就如同科学、人文和艺术的通识学科一样，工程教育应该更加灵活地为学生提供综合性、交叉性的宽口径教育资源，让学生能做好终身学习的准备。建议在2-3年的工程硕士研究生阶段提供以应用为基础的学士后水平教育，作为多数学生进入工程职业（专业）的入门学位。积极筹备开设工程博士学位，作为培养研发型工程师和工程科学家的重要学位制度。进一步促成工程教育的利益相关者（政府、产业、教育机构、职业协会等）积极投入到高等工程教育领域，进一步推进政府、产业界和高等工程教育界进行紧密的合作。建议大学和企业以教育部去年启动实施的卓越工程师教育培养计划为契机，制定全新合作计划，成立基于技术创新和人才培养的联合研究院（班）和各类实践创新基地，政府应努力制定标准化且易于执行的知识产权政策，规范大学创新技术的转化。各方应大力支持企业科学家和工程师作为大学工科“实践型教师”计划，这些措施应该由税收激励、政府基金和产业界支持联合组成。在校企联盟和新的技术转移机制中建立大型的跨学科研究团队，将这些新的工程资源引入知识创新和人才培养过程。