新工业革命的工程教育论文范文

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一、“新工业革命”背景下的教育变革

1．“新工业革命”思潮的形成与发展。尽管从1955年摩斯提出“新工业革命”概念以来［6］，学术界和工业界就一直在关注与讨论新工业革命的发展［7］～［10］。但“新工业革命”研究的拓展深化、发展思潮的形成，则主要体现在进入21世纪后、特别是2010年以来的5年。进入21世纪以来，尤其是2008年的金融危机发生后，人们开始审视与反思人类文明的发展与工业化进程。韩民青系统深入地研究了人类工业化发展的历程与“新工业化”，发表了一系列研究“新工业革命”与中国新工业化发展战略的学术论文［11］［12］。他研究了美国的新工业化发展趋势，论述了世界新工业化发展的必然性；提出了中国新工业产业体系及其发展战略，以及中国的新工业化发展道路。一些学者在研讨中国的新工业化出路时，认为应借鉴欧洲大力发展低碳产业与低碳经济的战略与经验［13］。2010年1月，美国《连线》（Wired）杂志第二期刊登封面文章《新工业革命的原动力》［14］，描述了美国制造业发生的持续性变化，代表了美国在新工业时代制造业的一种典型模式———“虚拟微型工厂（virtualmicro－factory）”的产生，有人认为该企业代表了未来美国制造业的发展方向。2010年7月，长期研究人类工业化与工业文明发展的学者韩民青出版了专著《新工业论———工业危机与新工业革命》［15］，研究提出了人类文明的演进规律、工业文明的本质、局限性和面临的危机，并系统刻画了人类社会发展的“新工业文明”发展观，提出了“适度工业化的指标体系”和“新工业化的指标体系”。同期，一些学者认为“新工业革命”是以“能源革命”为主导的“第四次工业革命”，中国应抓住这一能源革命的历史契机，借势能源产业等领域的创新与突破发展，建立与发展“绿色产业经济”体系，驱动新国家竞争力的重构。经济学家成思危也认为“中国未来的工业革命是在新能源领导下的能源革命”［16］。2011年，美国著名未来学家、美国经济趋势基金会主席杰里米•里夫金（JeremyRifkin）的新著《第三次工业革命：新经济模式如何改变世界》［17］问世。他认为：一种建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济即将到来，在接下来的半个世纪里，第一次和第二次工业革命形成的传统、集中的经营活动将被第三次工业革命的分散经营方式取代。2012年4月，英国《经济学家》杂志发表了一期专题报告，题为《第三次工业革命》（“Athirdindustrialrevolution”）［18］，该杂志编辑、英国经济学家保罗•麦基里认为，一种建立在互联网和新材料、新能源相结合基础上的工业革命即将到来，这场新工业革命以“制造业数字化”为核心，并将使全球技术要素与市场要素配置方式发生革命性变化。同年，英国《金融时报》记者彼得马什（PeterMarsh）的著作《新工业革命》（TheNewIndustrialRevolution：Consumer，GlobalizingandtheEndofMassProduction）出版［19］，他认为，从1780年到20世纪末，人类共经历了蒸汽机革命、运输革命、科技革命和计算机革命等四次重大的工业革命，并将制造业的发展划分为少量定制、少量标准化生产、大规模标准化生产、大批量定制化（即“大规模定制”）和个性化量产五个阶段。彼得马什特别关注制造方式的变革，并把制造业定义为“将原材料制造为新产品以迎合新需求的艺术和科学”。2012年，另一本关注新工业革命的“创客运动”的著作问世，即美国《连线》杂志主编克里斯•安德森（ChrisAnder－son）的新著《创客：新工业革命》（Makers：TheNewIndustrialRevolution）［20］，他将视野从洞察数字世界的革命扩展到了正在发生的实体世界的革命———以DIY制造业的兴起为重要标志的“创客运动”，并论述了这种创客运动的主要特征或表现。姚铃则研究了欧洲“新工业革命”的发展动向，她认为欧洲新工业革命的本质是一场能源革命［21］。进入2013年后，对新工业革命的研究进一步深入，既有关于新工业革命的总体性研究，也有专题性研究。在2013年以来关于新工业革命的讨论中，除了“云计算”、“移动互联网”、“社交网络”和“创客”等相关热点之外，出现了另外两个重要的前沿热点议题———“3D打印（3DPrinting）”和“大数据（bigdata）”。3D打印被业界认为是“拉开了新工业革命的序幕”，这在胡迪利普森、梅尔巴摩曼所著《3D打印：从想象到现实》（Fabrica－ted：TheNewWorldof3DPrinting）［22］［23］一书中有详尽的描述。英国学者维克托•迈尔等人认为：“世界的本质就是数据，大数据将开启一次重大的时代转型，大数据发展的核心动力来源于人类测量、记录和分析世界的渴望；从因果关系到相关关系的变革是大数据的关键，而建立在相关关系分析法基础上的预测是大数据的核心；人类思维方式将为之而发生改变”［24］。埃里克•托普则认为［25］：大数据时代的到来，为人类医疗的个性化定制的疾病预防、诊断、治疗提供了新思维模式。对于大数据与新工业革命的关系，邬贺铨院士指出，移动互联网、下一代互联网和云计算、物联网、社交网络等相结合带来的“大数据新浪潮”已经到来，大数据必然引发新一轮产业变革。在这个开放、互联与大数据的“新信息化”时代，跟不上互联网和“新信息化”转型变革步伐的企业、国家，就跟不上产业变革的步伐，已经或将被新的社会经济发展规则与商业模式淘汰［26］。通过对“新工业革命”研究与发展的简要回顾，可以看出：（1）“新工业革命”是一个相对的、动态发展中的概念，人们对新工业革命的研究与探讨经历了几个不同的发展阶段。在不同的历史时期，人们关注和讨论“新工业革命”的视角不同，或者关注的重点有差异，因此在这一研究领域中先后出现了不同的理解和称谓。（2）2010以来，形成了讨论“新工业革命”的一个新高潮，是“新工业革命”思潮系统化发展时期，其理论与观点得到了显著的拓展与深化。尽管彼得马什、杰里米里夫金和克里斯安德森等关于“新工业革命”（或“第三次工业革命”）的视角与侧重点存在差异，但他们关于新工业革命的基本思想或观点，在世界范围内得到广泛的传播和响应。（3）在国内关于“新工业革命”的研究与讨论中，韩青民提出了基于工业文明的、系统化的“新工业革命发展观”。其它大多数研究是对上述有代表性的关于“新工业革命”的思想或观点的进一步解读、拓展与延伸，并结合中国的发展实际和发展战略进行重新审视。研究议题与工作涉及中国新工业发展政策与发展战略的研究、新工业革命视野中的战略性新兴产业发展路径选择、新工业革命蓝图中的制造业变革模式、中国经济与社会的可持续发展与新工业革命的互动关系等［27］～［29］。

2．“新工业革命”与教育革命的关系。显然，教育的改革与发展无法回避新工业革命的影响和挑战，教育革命与新工业革命之间的关系是辩证与统一的关系。实际上，无论是杰里米里夫金，还是胡迪利普森和梅尔巴摩曼，在阐述新工业革命成功的必要条件时，都论述了新工业革命的发展对教育变革提出了内在要求。2011年，杰里米里夫金在《第三次工业革命》一书中，专门用了一章的篇幅（第8章）阐述“教育要面向第三次革命”，指出知识型员工成为核心竞争资源，任何一次工业革命都是对劳动力的解放，与此同时又提高了对劳动力素质的要求。他认为“除非我们能改变我们的世界观和行为，否则，第三次工业革命就会夭折”。2012年，彼得马什在他的著作《新工业革命》中提出了“制造业中人的问题”。同样是在2012年，克里斯安德森在《创客：新工业革命》中集中关注的是在互联网与制造业融合大潮中涌现的“创客运动”，提出了新工业革命中创新模式的重要变革和人的创造潜能的发挥与聚集问题。2013年，胡迪利普森和梅尔芭库曼则在《3D打印：从想象到现实》一书中，以“教室里的工厂”为题（第9章），明确指出“3D打印颠覆传统教育方式”。2013年以来，“新工业革命时代教育的改革与发展”这一重要议题引起了国内外一些有识之士的关注与重视，周宏宇认为教育必须进行全方位的转变，包括人才培养模式的变革［30］。徐莉从教育视角对新工业革命的本质内涵进行审视，认为“人本特征”是新工业革命的最为根本和核心的本质内涵，人的改变是变革的出发点和落脚点，同时又是变革能否成功的核心条件［31］。周洋考察了工业革命与英国教育兴衰之间的关系，认为“教育国家主义的兴起已经无法让英国弥补早工业化后期形成的教育弱势”［32］。滕珺将新工业革命与中国教育现代化相关联，阐释了“三个面向”教育思想的新时代内涵［33］。因此，我们认为，教育变革特别是工程教育变革，是“新工业革命”的重要内涵之一。

二、新工业革命的发展对工程教育的影响与挑战

对工程教育而言，“坚持内涵发展，全面提高质量”是目前国家改革与发展的大政方针，面向未来的工程教育发展方向和路径选择，则需要我们从适应新工业革命的视域加以全面的考察与深化研究。近几年来，随着国际工程教育改革与发展、国家教育改革与发展战略规划与行动计划的陆续颁布与实施，工程教育的改革与发展成为业界研究讨论与实践探索的一个焦点［34］［35］。新工业革命的到来与发展，对工程教育的改革与发展提出了新的课题，对工程教育的质量与水平提出了更高的要求。要回答“工程教育如何面对新工业革命的发展与挑战”这一重大问题，首先要认识新工业革命对工程教育的影响和挑战。

1．工程教育外部环境的变化。工程教育起源于国防建设和产业发展的需求，产业发展的水平和质量与工程教育的水平和质量相互促进、相互制约。因此，工程教育体系是在产学结合———与工业革命、产业体系发展的互动与融合过程中形成与发展起来的，科学与技术、市场与经济、社会与文化等多层次因素及它们之间的交叉与互动，构成了动态、复杂的工程教育的外部环境。在新工业革命时代，工程教育外部环境在发生广泛而深刻的变化，这些重要的变化将集中突出体现在如下几个方面：（1）技术变革范式发生了根本性的变化。现在的技术变革模式已不同于过去，技术融合成为当前技术突破和创新的一个重要趋势。技术革命的重大突破会以某一项技术为基础推进技术体系的变革，进而产生工业革命和产业引领。以现代信息技术为例，尽管信息技术已经存在并发展了很多年，但在这一轮新工业革命中，信息技术呈现出与工业、社会管理深度结合的显著特征。从技术角度来看，这次新工业革命是以信息技术为基础、多技术多学科融合产生的技术上的变革。以3D打印为例，3D产业链上游包括材料技术、控制技术、光机电技术、软件技术，中游立足于信息技术的数字化平台，下游则涉及国防科技工业、航空航天、汽车摩配、家电电子、医疗卫生、文化创意等行业，其发展将会深刻影响先进制造业、工业设计业、生产性服务业、文化创意业、电子商务业及制造业信息化工程［36］。（2）工程创新模式的变革与协同创新的导向性。新工业革命的到来与发展，使创新模式呈现出多元化和系统化发展趋势，并将进一步推动由科技推动型创新、市场拉动型创新向设计驱动型创新的创新模式演进。创新模式的演化，本质上是创新过程知识组合结构的演化，科技推动型创新本质上是科学、技术、工程知识发展推动的创新；市场拉动型创新是科学技术知识与市场知识双轮驱动的创新；设计驱动型创新是科技知识、市场知识和社会文化知识三轮驱动的创新模式［37］。与此同时，在新工业革命时代，需要通过重大“平台创新”与持续“微创新”有机结合，全面推进技术创新、产品创新、应用创新、管理创新与商业模式创新的集成、协同与良性互动，才能真正实现有效创新驱动的产业升级，逐步形成产业高技术、产品高附加值、全球市场高占有率的战略产业运作体系。创新模式的演进历史体现了创新知识谱不断扩张的过程，而集成创新与协同创新进一步体现了工程与工程实践的系统性，都对工程教育体系的变革与发展产生巨大的影响。（3）产业变革范式的重大改变———产业融合，将改变现有的产业分工与体系格局。工业的发展史表明，当今产业变革的一个重要变化趋势是产业融合创新与发展，新工业革命的产生与发展会进一步加剧这种变化。产业之间的界限开始变得模糊，新兴产业与传统产业、互联网公司与传统企业、虚拟经济与实体经济的融合正在深化发展，企业的兼并重组与跨界经营也日益普遍。（4）人力资源需求结构产生重大变化。新工业革命的核心要素是高技术的劳动力，在以数字化与智能化制造为基础的新工业体系中，一线的蓝领工人会越来越少，需要大量的人进行编程，或者操纵数字化和智能化设备。比如，近几年，美国制造业中的普通劳动力数量下降，而受教育程度高的劳动力群体大幅增加。因此，新工业革命推动劳动力与就业需求结构产生重大变化，需要大批新型工业化人才。上述工程教育外部环境的重大变化，将对工程教育产生的重大影响，我们可以将其归纳为以下三个方面：（1）影响和改变工程专业的设置。现代工程教育体系就是在不断适应工业革命、产业发展环境与要求的过程中建立与发展起来的，新工业革命到来要求工程教育在更广泛深入的产学合作中改革与发展，世界各国也在大力推动战略新兴产业的发展，这些新兴产业的崛起与发展，需要工程教育的专业设置与其相适应，势必影响和改变工程专业的设置。产业的转型升级与新产业形态的产生，产业发展模式的改变，科学技术的发展日新月异，学科之间的交叉与融合日益广泛与深化，“大科学”、“大工程”的发展势必要改变与重组工程教育发展的学科基础和知识体系，需要工程教育的专业体系进行动态优化和适时调整。（2）改变工程实践环境和工程训练模式。新工业革命时代，技术与工程创新速度加快，新技术的应用引发工艺技术、系统流程、生产方式、管理模式与商业模式的变革，进而进一步深刻改变工程实践的性质和工程教育模式。以制造业的数字化、智能化制造模式与生产方式变革为例，基于创客模式的社会化创新完全改变了原有产品的设计模式———消费者深度参与设计；而3D打印以“机器生产机器”与“生产者与消费者的合一”的模式，完全颠覆了传统的产品生产方式，在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显示其独特优势。这些新的技术与模式正在重新定义“制造”和“生产”。因此，工程实践与工程训练的模式将受到重大影响，需要跟上产业发展变革的步伐。（3）影响和改变工程教育的要素和范式。工程教育环境的复杂变化，创新模式的持续演进，对工程教育范式的演变产生了深远的影响。与工业革命的发展相适应，工程教育范式的发展可划分为以下三个阶段：①技术范式阶段。与科技驱动型创新模式的第一阶段技术驱动型创新模式阶段同步发展，形成于工业发展初期，鼎盛至20世纪50年代。其形成是为了适应农业经济时代和工业经济时代初期的简单生产和工艺创新的需要，师徒制传承方式成为工程技术教育的主要模式，注重工艺技术在工艺创新中的作用，推进了技术拉动型创新模式发展。但是随着工业经济时代的飞速发展，工业创新和产品创新竞争日趋激烈，院校式工程教育模式开始萌芽和涌现，推进了工程学科体系和课程体系的持续丰富，并催生了本科、硕士和博士不同阶段的工程教育层次结构。工程教育技术范式重视工程实践，强调技术应用和实践操作，以培养现场工程师为主要目标。②科学范式阶段。与科学驱动型创新模式阶段同步发展，主导时期为20世纪50年代到20世纪80年代。以美国为代表，研究型大学承担起了通过知识生产推进知识流通和知识消费的重要使命，并确立了工科课程划分的若干基本方针，创立了工科的学科体系。科学范式的主要特点是高度重视数学和科学，强调工程科学和理论分析，工程师的培养模式与科学家的培养模式趋于雷同，工程甚至被认为是科学的应用分支。③工程范式阶段。从20世纪80年代开始，在全球范围内兴起工程教育体系再造、改革和回归工程实践的浪潮，工程教育范式发展到工程范式阶段。工程范式源于非科技型元素在创新过程中的作用不断得到提升与挖掘、对工程教育体系的深刻反思和对工程变革的积极回应。随着社会发展进入知识经济时代，经济全球化、新技术革命的深远影响和可持续发展观的树立，社会需求的多元化和个性化的出现，产品创新竞争日益激烈，在科学范式下培养的工程师已经很难应付技术、市场、文化等融合产生的复杂性问题，培养兼具卓越技术、广博知识、适应团队合作，且具有系统性思维的工程师已经成为产业升级和社会发展的迫切要求。工程范式的回归与发展，重新诠释并体现了“科技以人为本，工程造福人类”的工程教育理念［37］。以MIT主导的CDIO工程教育改革为例，被认为是是回归与推进工程范式发展的典型代表，开创了开放式、重实践、综合性的新型工程教育模式。CDIO理念高度重视文化、市场、科技等不同来源的知识在创新实践中的重要作用，以产品的构思、设计、实现和运营等全环节生命周期管理为抓手，重新梳理了工程教育课程体系，在构思和设计阶段强化了文化、市场和科技等知识要素在产品创新中的运用，在实现和运营阶段又传承了科技知识在实现产品功能方面的支撑作用。也就是重视构思、设计、实现和运营过程中工程师知识能力素质图谱的重构，从工程教育课程理念、课程计划、课程实现和学习评价模式等各方面提高学习过程的开放性，重视创造力的培养和发挥。新工业革命的来临与发展，工程范式面临进一步发展和深化，需要积极回应大数据、大科学、大工程、大产业的产生与发展，进一步适应新工业体系与社会发展模式的转变———智能、生态、和谐、合作、共享与可持续发展。

2．工程教育体系的不适应。工程的本质属性、工程系统环境的复杂变化及其相互作用，决定了创新模式的演变和工程教育范式的演进，工业革命产生与发展的过程，也是工程与工程教育发展价值观与模式发生变化的过程。在知识经济、新工业革命时代，创新竞争日趋激烈，创新知识不仅需要科学技术领域的学科交叉，更需要市场研究、社会文化等社科人文学科的知识融合，知识需求图谱明显拓展，创新素质和能力要求也显著提升，这些因素和需求，将要求和导致工程教育范式、教育体系进一步变革———在适应工业与社会发展模式变革中转型升级。现行的工程教育体系是在传统工业化过程中建立与发展起来的，与传统的工业化的技术体系、工程实践模式、生产方式相一致，批量化、流程化和标准化等特征显著，无法适应新工业革命时代对工程人才培养的高素质、多样化、个性化和创新性的要求。因此，现行的工程教育体系弊端日益凸现：人才培养理念陈旧，人才培养目标定位模糊，人才培养的规格与质量不清晰，人才培养方案与课程体系缺乏系统性、针对性，人才培养模式缺乏特色，实践教育模式与工程实践脱节，不能适应与满足新工业革命和社会转型升级发展的需要，需要全方位的变革。结合对我国工程教育现状的分析［38］［39］，现行工程教育体系存在的问题和不适应，主要表现如下：（1）教育思想观念陈旧。表现在工程人才培养体系的顶层设计、教育理念、人才培养的目标定位及其总体思路等方面，没有与全球工程创新、工程教育范式演进同步发展，也与国家战略需要结合不够紧密。尽管我国为适应全球性工程教育体系再造、回归工程实践改革浪潮，从2010年开始实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），当前工程教育理念发生了明显转向，出现了开始向注重创新实践的工程范式回归的良好态势，但是从课程体系设置、课程教学、实践教学和学生评价等环节来看，工程人才的培养模式基本趋同，工程教育改革的效果还不明显。以当前工程教育的课程体系为例，还基本上处于传统组织模式阶段，缺乏适应现代工程特点的变化。比如，基础课与相当部分的专业基础课还是按照科学教育的理念组织的，主要考虑学科体系的完整性，没有按照工程的需要加以重组；专业课主要以还原论为基础，缺乏工程的系统思维和综合思维；课程体系改革和课程内容的更新重组还处于起步阶段，在学科定义、设计理念、理论与实践的关系方面，都有待于根据工程的特点进行深化改革。（2）人才培养制度和模式单一。具体体现在人才培养结构、层次体系不够完善，传统学科相对齐全，交叉学科、新兴学科发展不足，与新兴产业崛起、经济结构转型、增长方式转变以及产业结构内部优化升级的发展趋势还存在较大距离，缺乏快速响应调整机制。在我国现有的工程人才培养体系和层次结构中，代表传统工业的工程专业规模较大，而对应于现代农业、先进制造业、高技术产业、能源工业、现代服务业等优先发展产业的专业结构尚未形成。与此同时，工程教育的人才培养目标不够清晰，技术工程师、系统工程师和研究型工程师的培养体系还未形成，高层次、高技能、创新型工程人才缺乏。因此，工程人才的结构、规格和质量难以适应经济社会发展需要。（3）知识体系与教学体系的不适应。新工业革命时代的到来，大数据、大科学、大工程开始崛起，不仅工程技术知识面临大量更新，一些传统的经济、管理、法律理论或知识也面临失效与革新。这尤其表现在信息科学、材料科学、空间科学、生物与生命科学、海洋与能源科学、管理学、经济学等及其交叉学科领域。因此，工程教育知识体系面临多方面、多层次的更新与创新，要求工程教育的学科基础、课程体系与教学内容适应这种新变化。比如，在机械、材料、信息技术等工程学科的教学体系中，缺乏与3D打印技术相关的课程与实践环节，还停留在部分学生的课外兴趣研究层面。另外，教学体系的设计与运行还未实现与现代工程教育范式变革的同步。正如一些学者在分析“卓越计划”的发展现状时指出的那样，现有课程设置、课程教学和学生评价环节的改革还需加大力度推进：在课程设置方面，知识、素质和能力培养的目标不匹配，知识结构偏重于基础科学知识的教学，而人文、社会、经济、管理等方面知识的课程偏弱，素质能力的针对性课程比例明显偏低；在课程教学方面，教师、教室、教材的“三教式”传统教学模式依旧是主流，课程语言定式化，研究型教学、数字化教学、网络化教学等较薄弱，实践训练碎片化，制约了学生学习的热情和创造性潜能的发掘，影响到构思、设计、实现、运营等系统性实践思维的构建；在学习评价方面，书面考试依旧是教学结果评价的主要形式，教学过程的评价手段单一，影响到教学效果的及时反馈，进一步影响到教学目标、教学方法等方面的敏捷回应。（4）人才培养平台薄弱。教学平台、科研平台、创新实践平台和校园文化平台等平台对创新型工程人才培养的支持欠缺。在教学方面，研究型教学、数字化教学、个性化教学、国际化教学等方面的平台支撑有限；在创新实践方面，主要表现为课内课外结合、教学科研结合、校内校外结合、国内国外结合等方面不够紧密，尤其是工程实践训练的欠缺，使得学生解决实际工程问题的能力不强，缺乏对现代工程所必须具备的有关管理、经济、社会等方面知识的了解，以及参与现代工程的领导、决策、协调、控制的初步能力和管理素质。在校园文化方面，还需要真正形成“敢为人先，鼓励成功，协作创新，允许失败”的创新文化氛围。（5）社会创新氛围和环境欠缺，协同和创新机制薄弱。一方面，在社会传统文化与价值观中，还缺乏崇尚科技创新与工程创新，鼓励探索、宽容失败等因素，专业选择也存在“逃离工科”的现象，这些势必成为影响创新型工程人才的发掘、培养和成长的不利因素。另一方面，新工业革命环境下，以核物理、空间、信息、生物、新材料、系能源等为代表的新工业体系的崛起和快速发展，其显著特点是科学与技术一体化、科技与产业一体化、理论与实践一体化，强调工程教育范式与教育体系系统性、实践性、创新性的一体化、社会化、国际化和多样性的统一和协调，工程教育的转型与发展是一个改革、协同与创新的复杂社会系统工程。因此，面向新工业革命的现代工程人才培养，需要多学科教育、多模式教育和多元化培养，同时需要政府、学校和社会多方面、多层次的协同，以提高学生的创新能力和解决复杂问题能力的目标才能实现［40］。

3．国际竞争的挑战———发达国家工程教育适应新工业革命的改革探索。从实践的维度和国际动向进行审视，为主动应对新工业革命的挑战，2009年以来，发达国家都纷纷提出与实施自己的新工业革命与社会发展战略，这些战略的一个共同点就是，各国的发展战略无不涉及新兴产业人才开发与教育的重大改革。以下动向表明我国工程教育还面临来自国际竞争的挑战：美国出台的“重塑制造业”即“再工业化”的战略行动计划，重要目标之一是“建立一个具有国际竞争性和创新型的教育体系，使其人才在应对日益加深的知识密集型经济时代做好准备”。美国政府正在有组织、有计划地“调动在互联网世界成长起来的下一代年轻人参与第三次工业革命的积极性与创造力”。美国政府认为，美国的高中和大学都需要开始培养第三次工业革命的人才，课程安排也需要把重点转移到前沿信息、纳米技术、生物科技、地球科学、生态学、系统理论以及各种职业技能，包括制造和销售可再生能源技术，将建筑转化成小型的发电厂，安装氢气和其他存储技术，搭建智能公共事业网，制造使用氢燃料电池的交通工具，建立绿色物流网络等。如俄亥俄州和加利福尼亚州的学校开始试验新的课程表，学生的作文题目包括“智能电网将如何改变你的人生和你未来的职业”。在圣安东尼奥市的总体规划中提出，在新得克萨斯农业机械大学校园旁边建设第三次工业革命科技园，这样就能让大学各个部门的研究精英和研发第三次工业革命技术和应用软件的公司携手合作。欧盟一直在努力寻找新一轮技术革命的突破口，加强科技创新人才开发力度。欧盟“2020年可持续与包容性智能发展战略”中有一项促进智能增长的创意即“创新联盟”、“青年人流动”和“欧洲数字化”。其中“创新联盟”的具体措施包括改善企业创新条件，启动欧盟各成员国之间的“创新伙伴关系”和“知识伙伴关系”等。“青年人流动”包括整合并扩大欧盟的流动性计划、大学和研究者计划，启动青年就业框架政策等。日本提出的旨在遏制经济衰退实现新的增长的“2020新成长战略”中，其2020年人才战略目标是实现各类学术成果要以达到世界最高水平为目标。而其主要途径是在高等教育方面，完善奖学金制度，保证大学教育质量，完善和强化研究生教育，培养对未来挑战充满信心、能够在国际舞台上大显身手的人才。鼓励大学与国际接轨，积极接纳留学生。进一步挖掘教育方面的需求，推动职业教育。把握与迎接新工业革命，关键是要培养出适应新工业革命需要的各类优秀人才。

三、我国工程教育应对“新工业革命”挑战的对策

1．转变工程教育的理念与指导思想。从以上分析可以看出，新工业革命给全球教育带来了前所未有的影响与挑战，工程教育是受影响与冲击最大的教育领域，最大挑战之一是如何打造适应新工业革命、推动人类社会可持续发展的新工程教育体系。工程教育改革的讨论与探索实践进行了多年［42］～［45］，但现在工程教育的改革与发展还需要置于“新工业革命”这一新视域或坐标系中加以考量。正如有的学者指出的那样，新工业革命时代，不仅需要“具备驾驭数字化和智能化设备的人才，以及能研发出更加智能的、生命的、个性的新材料、新设备等高端创新人才”，还特别需要“人与人之间的合作、分享、和谐”［46］。新工业革命的发展目标是建立生态和谐、绿色低碳、合作共赢与可持续发展的社会，其发展观凸显“人的价值”和人才的“全人内涵”。也就是说，新工业革命需要的高素质的劳动者和创新型人才，需要具有全球视野与全球思维，兼具工程伦理意识、创新意识、合作意识、发展意识和服务意识，具有更强的综合素质和能力。这就需要工程教育要进一步发现与遵循教育规律和人才成长规律，以人的综合素质和能力提升为核心，以“大教育”观、“大工程”观和“大教学”观［47］统领工程教育与人才培养的理念与指导思想，改变长期以来那种“批量化、标准化、固定化”的人才培养理念与模式，真正实现以人为本、因材施教和个性化定制培养。因此，工程教育必须突破专业教育与技能教育局限性，强化科学与人文素养的融合与平衡，真正做到知识、素质与能力三位一体。从这个意义上说，新工业革命的本质最终表现为一场“人的革命”、教育的革命，特别是工程教育的革命。

2．人才培养目标的细分与定位。新工业革命背景下，首先需要提升人才培养目标：要与新工业革命需要的个性化、创新型人才需求相适应，培养全面发展的高素质劳动者和创新型人才，使他们具有信息化能力和综合职业能力，能够将自身价值与社会价值、人类价值紧密结合；具有较高的科学文化素养、跨学科的知识背景、终身学习能力和创新精神；具有较强的团队精神、合作意识和与他人分享的意识；具有健康的身心；具有亲近自然、热爱社会的素养。其次，迫切需要改变当前工程教育人才培养目标单一、规格不清晰的问题，构建面向不同目标的分类、层次化的人才培养体系［48］。高等工程教育可以探索按工程科学家、研发型工程师、系统工程师、现场工程师，以及优秀的工程管理与服务型工程师等类型实施分类培养。

3．工程教育体制与机制改革。为适应新工业革命的发展，要以创新型人才培养为核心，进行教育体制和机制的变革，特别是要抓住制度创新这个重点［49］。比如，在政府与学校的关系上，行政权力与学术权力需要协调与平衡；在评价机制上，需要打破单一的学校评价模式，形成学校评价、家庭评价和社会评价的多元化评价机制；学校需要拥有更多的办学自主权，招生体制也将发生重大变革，形成灵活自主的人才选拔机制；学习者拥有更多的机会；加快推进现代大学制度建设，构建具有更深层次的社会参与的现代大学治理结构。

4．专业知识体系的拓展与深化。随着新工业革命的发展，学科的交叉与融合日益显著，大量的新技术、新知识不断涌现，创新体系与能力建设的范式与模式也发生了重大改变［50］，不仅伴随着科技的创新发展，也改变了经济与社会的发展模式，还促进了商业模式与管理的变革，知识的呈现方式也发生了改变。这实际上意味着包括工程学科、经济学科与管理学科等在内的许多学科知识日趋陈旧甚至过时，工程教育的知识体系面临重组与优化。因此，人才培养计划与课程体系面临如何及时反映新技术、新学科的新发展以及学科知识之间的交叉与融合，这是当前我们面临的一项重大挑战。

5．人才培养模式变革。保罗麦基里曾指出，“迎接第三次工业革命，政府应该注重教育而非规划未来”。我们说，重视教育本身就是规划未来、赢得未来的最重要基础。新工业革命在使我们面临重大挑战的同时，也为工程教育改革与发展提供了难得的战略机遇，而当下推动人才培养模式的变革是能否抓住这一战略机遇的重要抓手。在新的发展环境下，工程教育领域的人才培养模式改革，要特别注重“三个面向”———面向新工业革命、面向国家和社会发展的重大需求与面向战略性新兴产业的有机结合与互动，构建有中国特色的政、产、学、研、用紧密结合的协同创新人才培养模式［51］［52］，打造动态、开放、合作、互动和协同的育人共同体和一体化教育生态系统。

6．工程教育实践育人体系的构建。作为工程创新人才培养体系的重要组成部分，新工业革命的发展和社会发展模式的转型，要求构建面向创新人才培养的新型实践育人体系与运作平台，这一平台融教学平台、科研平台、校园文化平台与社会实践平台于一体，能够整合学校与社会两种教育资源、教学与科研结合、理论与实践结合，做到与科学技术发展前沿零距离、与产业发展和实践前沿零距离，将校内的科研基地与实验室向企业或研究机构延伸，实现创新人才培养要素与资源的有机结合与互动，在开放、竞争、合作、互动与共享的实践环境中发掘、培养和造就创新型人才［53］。7．教学模式的变革。新工业革命使教育教学模式面临许多挑战，新工业革命对教育的重要影响之一在于通过互联网平台与电子教育业务模式形成了全球化的教学环境和学习环境，在此环境下，交互式网络学习平台（如MOOC）、微课堂、反转式课堂、游戏化学习、虚拟社区与现实课堂一体化等新兴教学模式的不断涌现［54］［55］，改变了传统教学模式的时间和空间分布，可实现超时空的学习和互动。因此，新工业革命背景下的教学模式会发生许多革新性的变化，教、学、管都要适应探究式教学、研究性教学、互动式教学和数字化网络化教学的需要。这就要求：（1）教学需要注重从学科中心、教师中心、课程中心向学习者中心、自主学习中心、资源整合中心转变，注重从固定的、短期的、封闭的学校教育转向动态的、终身的、开放的教育。（2）教师角色与教学方式的转变：树立“大教学观”，完成角色多元化的根本性转变，教师不再是传统意义的知识传授者，而应成学生学习的组织者、合作者、引领者、促进者与服务者，以及成为课程的开发者和建设者。（3）学习观与学习方式的转变：要树立“大学习观”，能充分利用日益丰富和先进的教学技术与资源拓展学习的时空观，变被动学习为主动学习，适应课堂学习、在线学习、网络课堂学习和终身学习的多种学习模式，能在开放、全球化、探究与实践的环境中锻炼与提高自己的创新意识、合作精神、协作能力与创新能力。

四、工程教育变革的核心与本质

处在新工业革命背景与新发展环境下的工程教育的变革与发展，既面临变革的重大挑战，又面临发展的难得机遇。其变革与发展的核心和实质，就是建立面向新工业革命与人类社会新发展模式的新的工程教育体系，培养兼具可持续发展与社会责任意识、全球视野与人文情怀、合作共享与协调发展的多样化、高素质创新型人才［56］。特别值得指出的是，中国工程教育的改革与发展既要走全球开放、共享与国际化的道路，同时又要有强烈的责任意识和中国特色意识，坚持践行社会主义的核心价值观，适应中国改革与发展的社会需要，在改革中弘扬优秀的文化教育传统与精神，才能不至于在全球化与新工业革命时代迷失方向。为此，面对新工业革命的挑战，我们需要进一步全面、系统地审视工程教育的技术、管理和社会环境的深刻变化，以“大发展观”、“大教育观”谋划和统领工程教育的改革与发展，从顶层设计到日常的教学管理、从教育理念的转变到人才培养模式的创新、从机制与体制的变革到教学模式的改革、从知识体系的重组到教学方法的创新等，进行全方位的、系统化的变革和创新。

五、结语

迎接新工业革命的竞争，归根结底是人才的竞争，创新人才的培养是关系到能否适应和引领新工业革命的关键。但对“教育到底怎样应对新工业革命”的认识与讨论才刚刚开始［57］。综合而论，无论从理论还是从实践方面来考量，新工业革命不仅仅是一种指明了新工业发展方向的新思潮，更重要的是，它体现了一种新的社会发展观———生态、和谐、合作、共享与可持续的“大发展观”，它启示我们要汲取前两次工业革命与发达国家工业化发展的经验教训，开创新的科学与可持续发展道路。这对全世界的教育特别是工程教育的变革与发展提出了新的重大课题，需要工程教育进行全方位的改革，研究和探索构建面向新工业革命的创新人才培养体系。对此，我们对新工业革命的产生与发展、影响与挑战必须有清醒与深刻的认识。本文通过理论研究与实践发展两个方面的回顾与分析，进一步明确了新工业革命的内涵与外延、核心与本质、发展阶段与主要特征，以大教育观系统地审视了其对工程教育的重要影响与严峻挑战，指出了工程教育改革与发展的实质与核心是研究与探索构建新型的工程创新人才培养体系。

作者：邱学青李正吴应良单位：华南理工大学副校长