张炜：新工科教育的创新内涵与美国工科教育的观念演变

　　摘　要

　　创新的概念螺旋式上升与回归，得到了广泛的应用。新工科教育已经取得显著成效，应进一步辨析其内涵和要求，凸显其创新的过程特征，通过创新驱动实现目标达成。回顾美国工科教育的转型发展，其观念、要求与标准都在不断变化，在整体培养目标之下，加强分层定位和多元发展，试图避免片面性和绝对化弊端。创新工科教育，应基于当代工科人才属性的拓展，明确和聚焦讨论对象，辨识复杂性和多样性发展趋势，把创新融入教学、科研和社会服务全过程，坚持守正创新、优化模式选择、进一步持续推进，加快培养工科紧缺人才。

　　关键词

　　创新；工科教育；概念与内涵；质量标准；多样性

　　党的十九届六中全会指出，深化教育教学改革创新，促进公平和提高质量，推动高等教育内涵式发展。党的十八大以来，中国特色社会主义进入新时代，明确把创新摆在国家发展全局的核心位置，坚持走中国特色自主创新道路，实施创新驱动发展国家战略，高等教育步入普及化阶段，着力推动内涵式高质量发展，新工科教育也已取得显著成绩，应认真总结经验与深化认识。

　　一、基本概念与内涵

　　“新工科”概念一经提出，教育部就组织了深入研讨。2018年9月，教育部、工业和信息化部和中国工程院联合发布《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》，基于“国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求”，指出了新工科的创新发展方向。几年来，新工科教育的理论研究和实践探索不断取得新的进展。

　　(一)创新

　　创新的历史和人类历史一样悠久，人类一直在探寻解决问题的新方法、好方法，并努力予以实现，创新概念及其理论不断发展。熊彼特在《经济发展理论》一书中，将创新定义为商业或工业中一些新事物的应用，包括一种新产品、一种新工艺或生产方法、一个新的市场、一个新的供应来源、一种新型组织，并以此赋予“创新”一词特定的内涵，即把一种关于生产要素和生产条件的“新组合”引进生产体系中去。二战后，关于技术创新的研究不断深化，创新理论拓展到许多学科，从经济学、管理学、技术管理、知识管理，以及科学、技术与工科等多个视角，提出了近60个创新定义。

　　创新一词在汉语中早有使用，“创”是指首创、创始，“新”意为初次出现，二者合在一起的语义是抛开旧的，创造新的，与英语“innovate”的词意“make changes； introduce new things”(改革、革新、创新)相近。基于经济学内涵的“innovation”(创新)概念，在我国的评介见于20世纪中期。改革开放后，国内一些学者开始正面引用熊彼特的创新理论，创新的地位与作用快速上升，科技创新成为创新的主要领域，围绕创新的认识和实践不断深化。

　　当前，创新在综合国力竞争中的地位益发凸显，创新成为引领高质量发展的第一动力，“不同学科、不同学术背景的研究人员都在从事创新研究”，各行各业都在创新，应坚持守正创新，加快实现“以要素驱动为主”向“以创新驱动发展为主”的转变，这已经远远超出了熊彼特的经济学内涵，越来越回归创新是“创立或创造新的事物”的原意。可见，创新由传统词义，到熊彼特赋予经济学内涵，再到整合凝练和回归提升，呈现出螺旋式上升的演进，并得到了广泛的应用。

　　(二)新工科教育

　　前期主导观点认为，新工科教育(Emerging Engineering Education，简称为3E)，“新”是取向，其内涵可以从理念新、要求新和途径新三个层面来理解，以实现工科教育的新兴、新型和新生。近期，也有观点认为，新工科教育的“新”是创新的“新”。上述两种观点有所不同却又相互关联，“新”是目的与表征，为工科教育明确了新方向、提出了新要求；创新是推进新工科教育目的实现和表征凸显的举措与行动，为新工科教育提供了方法、路径。

　　新工科教育的理论产生于我国工科教育的实践创新，而新工科教育的实践也需要理论创新成果来引领和指导，理论与实践相结合，更好地回应发展和需求的变化，构建新工科教育的系统轮廓，提升学生的创新思维、创新潜力和创新能力，培养一大批工科紧缺人才、爱国奉献和勇于创新人才、推动传统产业改造和发展战略性新兴产业的人才。

　　(三)创新工科教育

　　在汉语中，工科、工学、工程并没有严格的区分，在很多场合三者不加区别地被使用，且均被英译为“engineering”。基于新工科教育的语境，本研究除引用原文和一些固定用法，涉及教育领域、学科专业时主要使用“工科”，并将新工科教育英译为“Innovating Engineering Education”，简称“IEE”，以凸显其创新内涵。

　　高等教育担负培养创新人才、产生创新成果和提高创新能力的重任，其自身也在持续创新，不断增强适应快速变化和改革发展的能力。现代工科教育实施以来，持续创新发展，并在教学、科研和社会服务中得到广泛应用，取得了一系列新的观念、制度、管理以及新的知识、过程和成效。同时，新工科教育是一个学习过程，不应拘泥于“全新”，不要求与以前完全不同，也不必限定须获得成功。基于当代工科教育的复杂性和多样性，单一因素的创新已难以有效推进创新，而更多地体现为集成创新。

　　另外，技术创新的理论与实践相对成熟，可以借鉴其成功经验和失败教训，加强有组织的学习，促进“具有影响力的创新”(innovation with impact)，为新工科教育营造充满活力的创新文化，避免陷入创新的“死亡之谷”(valley of death)，并能及时汲取创新工科教育过程中的经验和教训。

　　二、美国工科教育的观念演变与争议

　　高等教育创新的“最大障碍”就是在如何评价和监管教学质量(instructional quality)方面没有共识，质量观念、要求与标准都与人才需求和办学定位密切相关。我国现代工科教育的起步比美国晚了近100年，有必要回顾美国工科教育的发展演变与不同观点。

　　(一)早期的质量观

　　质量观是教育观念的有机组成和工作着力点，伴随对工程师素质要求的不断变化，工科教育的质量观也在不断创新。

　　19世纪初，美国现代工科教育起步，这对此前照搬英式传统高等教育模式而言是一种创新。1802年成立的西点军校(The United States Military Academy at West Point)，开设数学、化学和工学等课程，推进了课程体系创新。其后，伦斯勒多科技术学院(Rensselaer Polytechnic Institute)运用实验室和户外现场授课。两所学校的毕业生在快速发展的铁路建设、煤矿开发和制造业中发挥了重要作用，反映出工业发展变革及其对工科人才的强烈需求，以及创新工科教育的强大活力，也对传统的高等教育质量观念提出了挑战。1862年的莫里尔赠地法案(Morrill Land-Grant Act)促进了美国高等教育体系重构，完善了专业设置和课程体系，并新办了不少高校，包括一批以工科教育为主的专门学院(specialized schools)，加快了工科教育的发展，也促进了高校入学人数的增加，接受高等教育已不再是精英们的特权，而是面向了劳动者，使得传统质量观念受到冲击，也因此遭到了传统文理学院和精英阶层的质疑和反对，加剧了关于大学理念和办学质量的争辩。

　　(二)两种质量要求与集成创新

　　质量观念的创新，推进了质量要求的演变。1918年，卡内基委员会关于“工科教育研究”的报告指出，半个多世纪以来，多数工科学院都在不断增加课程，课业量很重，但学生的基础科学知识并不能令人满意，毕业生离校时也没有达到作为工程师和制造者处置实际问题的期望。上述批评和相关争论，一直持续至今。

　　一方面，专业教育的拥护者强调，伴随工科技术水平的不断提升，对于工程师专业能力(competence)的质量要求也越来越高，认为不能忽视未来工程师在其专业范围内拥有高水平技术优势的需要，主张要加大工科教育的专业技能深度，培养学生掌握专门领域的职业技能，使其走上工作岗位后能够专业对口、上手快。参考“企业与学术的差距”模型，可以构建岗位需求与工科教育的差距模型，以此描述该质量要求，即随着时间的推移，工科教育的创新相对滞后，高校毕业生的专业技能水平越来越不能适应工作岗位的要求。(见图1)