张 炜

习近平总书记指出：“中国发展需要世界人才的参与，中国发展也为世界人才提供机遇。必须实行更加积极、更加开放、更加有效的人才引进政策，用好全球创新资源，精准引进急需紧缺人才，形成具有吸引力和国际竞争力的人才制度体系，加快建设世界重要人才中心和创新高地。”为此，有必要了解美国工程人才培养的情况，在人才引进时心中有数、有的放矢。同时，我国高等教育改革已进入“深水区”，难以在西方国家找到参照系，西方高等教育的一些经验在我国出现了“撞墙”现象。中美两国工程教育存在诸多差异，应加强比较分析、知己知彼，绝不可盲目迷信、照搬照抄。本文引用美国工程教育协会(American Society for Engineering Education,ASEE)发布的研究报告，梳理其中有关观点与争论，为进一步了解美国工程教育创新提供一些素材。

一、美国现代工程教育的起步发展与20世纪的探索

19世纪初，伴随工业革命从欧洲传入美国，对于现代工程人才提出了新需求和新要求，促使一些高校创新传统教育模式，高等工程教育快速崛起，也不断根据行业需求和特点进行创新，加强分层定位和多元发展，创新工程教育的重要性更加凸显。

(一)起步与发展

19世纪20年代，美国至少新建了9所工程技术学院。同时，弗吉尼亚州立大学于1825年开始招生，该校的学生可以选择所希望从事的职业方向进行学习。这些高校实施一些开国元勋所希望的全新的、美国式的“有用的教育”，工程教育的创新成果快速扩散，但也遭到传统文理学院和精英阶层的质疑和诟病。1862年，莫里尔赠地法案(Morrill Land-Grant Act)颁布，联邦拨付经费给州政府建高校，要“有助于对农业和机械技艺的贡献”，从法律层面为工程教育的发展奠定了基础。

1893年，美国成立了工程教育促进协会(Society for the Promotion of Engineering Education,SPEE)，为工程教师交流教学心得和思想提供了场所。“二战”期间，又组建了工程院校研究协会(Engineering College Research Association,ECRA)，寻求政府更多的资助和支持，收集和出版工程教育研究学术信息。1946年，SPEE和ECRA合并，成立美国工程教育协会(American Society for Engineering Education,ASEE)，组织开展了一系列调研和研讨会，出版了若干研究报告。ASEE将1893年作为自己的创立时间，已成为一个拥有众多个人、机构和公司会员的全球协会，通过推进创新、追求卓越(excellence)和各个层次的工程教育，寻求在培养工程专业人才方面具有权威(preeminent authority)。

1918年，卡内基基金会(Carnegie Foundation)发布“工程教育研究”报告，通过对美国工程院校的教学方案、课程体系和教学方法的研究，发现了一些存在的问题，如很多高校采用从理论到应用的线性教学法，导致毕业生缺乏以科学和工程原理为基础的知识，建议同时讲授理论与实践，开展案例教学，将发电机作为“案例”，在其运行中阐释物理学原理，继而进一步讲授基础物理学或数学原理；学生不只是观察发电机如何运行，还必须动手操作和出现故障时进行修理。时任卡内基基金会主席普利切特(Henry S.Pritchett)将此称之为教学法创新。该报告还指出，已有工程院校的创新过程缓慢，但如果课程改革涉及教学规则的大变革，又会影响到正在实施的教学。因此，新设立学院开展教学创新更为容易，一批社区学院和专门学院应运而生。

“二战”之前，美国大学就对区域工业发展做出了贡献，与行业有不少联系。“二战”期间，一些大学教师参与“曼哈顿计划”等军事项目，让更多的人认识到大学科研能够解决国家面临的经济、社会和安全问题，加之“人造卫星冲击波”(The Sputnik Shock)，导致1958年美国国防教育法的出台，成为莫里尔法之后又一个联邦专门资助教育的法案，政府大幅增加大学科研经费投入。1957—1967年，美国R&D经费平均以每年15%的速度增长，10年几乎增长了4倍，达到150亿美元，也在一定程度上促进了工程教育的创新。

(二)对工程人才的整体要求

伴随科学知识快速发展，将知识应用于生产和服务以促进经济社会增长的需求不断扩大，导致美国接受过技术培训的劳动力严重短缺。教育界、政府和专业团体的预测结果都显示，对于工程技术人才的需求将达到前所未有的规模，不仅需要现有高校拓展工程教育，还需要建立更多新的高校。同时，如何保持工程教育的高质量，始终是各界非常关注的问题。

1952年，ASEE组建了工程教育评价委员会(Committee on Evaluation of Engineering Education)，于1954年内部发行评价报告并征求意见，并在次年公开发表。报告指出，面对工程领域的新形势和新挑战，工程教育必须致力于人的全面发展，包含专业技能和社会责任，提出了10条建议：(1)加强数学、物理和化学等基础类课程；(2)辨识和集成工程类课程作为公共专业核心课，并充分利用基础科学成果进行教学；(3)集成基础科学和工程科学的学习，增强学生工程分析、工程设计和工程系统的专业背景，培养和刺激他们的创造性和想象性思维；(4)因材施教，开发每一个学生的特殊才能，为天才学生提供灵活性的选修课组合；(5)将人文和社会科学融入工程课程；(6)提高学生的口语、写作和图形化等交流能力；(7)鼓励实验；(8)加强研究生教育以吸引优秀学生和培养师资；(9)引育结合和提高薪酬，加强师资队伍建设；(10)在扩大工程教育规模之前应先落实以上措施。

上述多数建议今天仍然可以经常听到，但由于在操作层面缺乏分类指导的举措，实际影响有限。质量标准与培养定位密切相关，正如美国高质量教育委员会指出，一所高校的高质量教育是 “为全体学生规定了高标准和目标，然后想方设法协助学生达到这些目标”。

(三)统一目标与分层培养

20世纪上半叶，关于统一工程教育目的和标准的呼声高涨，但在实践中工程教育的多样性，成为工程教育创新的新挑战。创新是具体的，“在不同语境下具有不同的含义”，应避免泛泛而谈，不同层次和类型的高校，其工程教育的目标定位和质量要求应有所不同。为此，ASEE和卡内基基金联合资助开展调研，于1968年发布了《工程教育的目标》，试图平衡上述两种观点，既要科学统筹标准和目标，又要有利于灵活性和多样性。

一方面，伴随工程教育的知识广度不断拓展，涉及的专业学科越来越多，工程教育应当作为一种自由科学(Liberal Science)教育，发展工程教育的通识教育哲学，使得工程教育的课程核心涵盖自然科学、人文社会科学、交流艺术以及数学、工程科学和分析，包括经济学与管理学的相关教育，培养学生对于真实和当代社会问题的敏感性。

另一方面，伴随技术需求水平不断提升和学科交叉的进展，科学知识与技术能力快速发展,变得更加复杂，对于工程技术的要求越来越高，工程毕业生专业技术的深度需求也在提高。因此，在拓展工程教育科学知识的广度时，为工程教育本科生提供广博的通识教育和专门的技术教育，而不能忽视未来工程师在其专业范围内高水平技术优势的需要，加强通识教育不应以牺牲专业技术胜任力为代价。

如何统筹上述两种不同意见，报告建议将专业技术教育的大部分内容推迟到高年级甚至研究生阶段。研究生教育不仅可以为技术和非技术课程提供更多时间，也可以促使学生有更多的时间来研判自身的特殊需求，成长为高层次专业人才。报告建议工程院校应尽可能地对科研与教育目的进行整合，从联邦政府和其它渠道争取对教师和学生科研的支持，鼓励和吸纳更多来自于其它高校的毕业生攻读研究生。相应地，研究生教育很快在一些工程学科专业获得立足点，并在一些新设工程院校成为普遍要求。一些学生很快认识到了研究生学位的价值，工业界和政府等用人单位也开始聘用高学历的工程师。从1950年至该报告发表期间，年授予硕士学位数量增长了2.8倍，博士学位的数量增长了4倍，并在之后保持了这一趋势。1970-1971学年以来的近50年间，在工程领域授予博士与硕士学位的增幅(见图1主坐标)略高于学士学位。

图1 美国工程教育授予学位数量(个)

报告还建议，应更加充分地利用继续教育实施工程教育，根据需求设立和维持符合质量要求的非全日制学位项目，为在职人员提供更多的学习机会。同时，工程院校应更多地与工业界、政府和工程社团开展合作，并优化配置外部教育资源，扩大工程领域所有教育层次和所有领域的教育机会，制定更具弹性的培养方案，培养更多的工程技术员和技术专家(technicians and technologists)、以及硕士学位以上的人才，促进社区学院低年级学生进入工程本科教育的数量和比例不断扩大，以满足各种背景学生的需要。

但遗憾的是，ASEE的上述工作似乎并未得到应有的重视，直到20世纪70年代，只有少数工程教师关注教学及其研究，也只有少数教师加入ASEE，报告的影响力似乎并不是很大。

二、新世纪工程教育创新的任务要求与文化营造

美国工程教育从19世纪初的兴起，经历了20世纪中期的争论，到20世纪末本土工程人才的萎缩，引发了对于新世纪工程教育更多深入的思考与研究。开展工程教育是对传统博雅教育的创新，但如果培养的人才缺乏人文社会科学知识和交流能力，又不是 “健全”(whole)的人，体现出美国现代大学办学理念中“基础”与 “效用”两种创新文化的张力，也深化了对于创新的任务要求与主体责任。

(一)工程教育的多样性与要求

20世纪90年代，美国逐渐失去了在钢铁、汽车、家用电器等方面的统治地位，也对其工程教育话语权和影响力带来冲击。1994年，ASEE发布《格林报告——面向变化世界的工程教育》，指出美国已有300多所工程院校(Engineering Colleges)，尽管已经有效地服务于国家，但必须继续创新以更好地与国家需求完全保持一致。

报告指出，所有工程院校都应反思传统教育模式，更新课程设置方法，并创新招生制度，从女性、少数族裔学生等“代表性不足”的人口群体中招收和保留更多的学生，更好地服务国家工业竞争力。

在肯定多样性为美国工程本科教育带来实力的同时，报告提出工程本科教育不能单纯培养学生的智力和技术能力，而是要坚持广博的核心课程内容，并要符合工程技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)的最低标准要求。工程院校应与产业界保持密切关系，培养学生作为团队成员开展工作，能够有效沟通交流，知晓工程专业活动的经济、社会、环境和国际事务。

(二)营造工程教育创新文化

2009年，ASEE发布《营造工程教育学术和系统创新文化》报告，认为美国技术创新历史悠久，相关领域学者与实践者合作得很好，也说明植根于学术理论的实践创新会更加有效；建议要像技术创新那样，推动美国工程群体的对话，深入讨论如何为工程教育创新营造充满活力的学术文化，实践者和研究者应共建合作共事、充满活力的创新共同体，进一步鼓励和拓展合作伙伴网络，共同开拓知识和实践新领域，将工程教育创新理论转化为实践行动，避免陷入“死亡之谷”(Valley of Death)。

为此，应不断促进工程教育的变化，需要明确变化“什么”(what)、“如何”(how)变化、以及“谁”(who)来驱动变化。关于变化“什么”的问题，报告认为课程、教学和评价三个因素共同构成了创新环境的核心，但在理论和实践方面还有很大差距，建议基于工程学习与基础科学，共同推进研究性学习(Inquiry-based Learning)和经验性课程体系(Experiential Curricula)，更为有效地推进工程教育的发展。

聚焦“如何”变化，报告推荐应用“教育实践与研究持续循环”(continual cycles of educational practice and research)的创新模型，以此进一步提升工程教育的知识体系，基于期望解决重要问题，通过研究与实践紧密结合，来促进更为有效和可复制的教育创新。

围绕“谁”来驱动变化，报告指出，尽管有许多利益相关者，但工程教育创新的主要责任在于教师和管理者，二者均应赞同更具弹性的课程体系，更好地设计项目和更为有效地适应环境。同时，应完善教师在教与学两个方面的职业发展路径，确保教师聘任过程、聘用标准以及薪酬结构等能够明确地考虑其教育创新的业绩。

报告建议，各创新主体应共同努力，营造工程教育的学术文化和系统创新环境，高校教师、系主任和院长应支持和认同教育创新，将工程教育实践与研究结合起来，促进教师经验和水平的提升，通过集成不同课程、创业实践和服务活动促进学生学习，培养具有全球视野的未来教师、工程师和领导者；ASEE应进一步开发国家资源，促进和扩散创新成果；国家工程院(National Academy of Engineering，NAE)应设立工程教育处、举办高水平学术会议、拓展“工程教育大挑战”的内容；ABET应加强过程评价、更加聚焦学习成效；各专业工程协会应促进工程教育创新、扩大合作；工业界应主动加强与高校的联系，提供学生实习实训的条件；资助机构应增加投入资金、扩大资助对象的多样性、延长项目周期、支持评估研究、加强教师培养。

为此，需要将更多的相关学习内容集成到工程教育课程体系的基本要素之中，学生应当获得科学和数学的基础知识，理解社会科学、人文和艺术，强调创业、设计和领导力，以及在一个或多个工程学科专业获得完整的训练(图2)。

图2 工程教育的课程集成

(三)推进有影响力的创新

ASEE组织对72所院校110个系的访谈和定量反馈及其分析，获得了关于工程教育的教学与学习、教师培养与聘用、以及设施与支持等方面的观点与实践的信息，于2012年发布《有影响力的创新：营造工程教育学术和系统创新文化》报告，指出工程教育已经成为美国国家创新能力的关键因素，可以为美国工程教育的国际形象感到自豪，但不应沾沾自喜，不能认为过去取得的成绩和经验一定能够在未来继续有效，有许多因素组合在一起限制了创新影响的扩大，也缺乏创新扩散和转化的有效举措。

报告认为，已有工程教育创新的方法，大多基于教师个人经验的直觉，而根植于经过确认的学习理论和教学法实践的工程教育创新还不多见，特别是很多创新一旦实施，就不问后果，很少评估其实现目标的有效性。

创新能够激励工程教育的有效和高效，不仅要充分认识工程教育创新的必要性，还要能够更好地对学生学习和表现产生显著的影响。正如20世纪五六十年代将工程科学知识转变为工程教育的课程内容以应对当时所面临的挑战，当代的“人造卫星时刻”(Sputnik Moment)也要求工程教育加快转型，并广泛和有效实施，进一步提升理念、方法或技术，促进创新能够激励工程教育的有效和高效。

报告重申，“谁/什么/如何”分析框架是一个经过时间检验的模型(Time-tested Model)，位于工程教育文化创新的核心，值得在工程教育创新领域进一步推广和应用。教育界、工业界、政府和相关工程组织等创新主体应加强合作，确保培养更多年轻人具有作为工程师的想象力和激情，维持国家的技术优势。

三、面向未来的工程本科教育创新的分析框架与视角

美国工程教育在不断创新中，逐渐形成了 “大工程观”的发展理念以及注重理论知识传授和实践技能养成的 “工程系统学”，面向需求培养未来工程师的共识有所增强。在美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)的支持下，ASEE开展了一系列关于面对21世纪的工业所需要的工程本科教育新战略的研究，实施工程教育转型(Transforming Undergraduate Education in Engineering，TUEE)项目，旨在清楚地认识工程毕业生应当拥有的质量，以及如何促进课程、教学法和学术文化的变化，开展三年行动和五年规划。

(一)加快工程本科教育转型及工业界的看法

2013年，ASEE发布《工程本科教育转型报告之一：综合和集成行业视角》，主要听取工程教育的主要顾客——用人单位意见。来自工业界的34位代表认为，工程教育已经发生了一系列巨大变化，“唯一不变的就是改变”(the only constant is change)，希望加快工程本科教育的转型。该报告引起了国内学者关注，引用了关于工程毕业生与未来工程师的预期目标严重脱节，学生在项目管理、综合能力和全球视野等方面表现不佳等观点。

报告认为，当前工程教育对于满足工业需求是不适宜和不协调的(out of sync)。例如，教育工作者经常提到当代工程师需要“软技能”(Soft Skills)，却很少详细解释软技能的具体内容。高校只是促销生产产品，但从不看顾客基础，并不认真跟踪毕业生的职业生涯，因而对于工程师的成功要素并不清楚，也不了解究竟是哪些要素塑造了理想的工程人才。一名跨国工程企业的招聘人员曾经拒绝了一名来自前10工程学院的申请者，其GPA接近完美，但在描述团队项目时，表现出对于基本科学(Underlying Science)的无知。

报告凝练了开展工程活动所需的核心胜任力，并构建了T字型(T-shaped)工程毕业生所需技能和专业质量二元模型，即跨域的(across domains)广泛知识与在单一领域的高深专业性，以及在工作场所与他人合作的能力，具体包括36种知识(knowledge)、技能(skills)和能力(abilities)，合在一起简称KSAs，并强调应当基于毕业生在企业获得成功而不是在学校的绩点(GPAs)来实施工程教育，建议高校与企业就KSAs的主要内容形成共识、使用“共同语言”。

报告强调，培养KSAs是学生、家长、中小学(K-12)、高校和工业界的共同责任，但主要还是高校的责任。高校需要调整教师奖励结构，把更多的经费放在教学上，促进更多的跨学科教学，采用基于问题的学习(problem-based learning)、加入实际操作的案例，为学生提供更多的选择，以增强学生的知识基础，提高在硬科学和工程科学基础方面的能力和责任感，更好地评价反映当前和新兴的工程实践，以及学生如何使用独特的或有创意的技能来实现目标。

除了课堂教学，高校还应在课程之外设立创新基地来培养学生的创新创业能力，校园的孵化器公司能够为学生在业务开办中提供机会，使得他们有机会较早开始学习实际的创新；欢迎企业联系学生、共享实验室、在企业实验室应用学者的理论和共享经验、参与并提供案例教学、担任学生导师和分享实验室经验，并在本科生课程中反复让学生面对开放性设计问题、探索感兴趣的事物。

报告建议工业界需要认识到分享开发T字型工程师的责任，与学术界加强合作，应借鉴德国企校(industry-university)合作的经验，充分认识对未来工程师培养的重要责任，为学生培训提供场地，与学术界一起营造学生的经济和商务空间，在培训学生项目管理、鼓励适度冒险等方面发挥主要作用，欢迎教师到企业实习，鼓励学生具有真正的实践经历，以及知晓校企之间存在的差异和障碍；教师应参与企业实习，将工业需求和研究项目转化为课程内容和教学方式，将实际鲜活的案例研究带入课堂，为学生提供更多的实习机会，并为设计项目配备企业导师。

(二)T字型二元结构与分析框架

2017年，ASEE发布《工程本科教育的转型报告之二：关于未来工程师的见解》，国内有文献介绍了该报告列出的21 世纪美国工程本科教育改革三大目标，即“面向产业、面向全球、面向未来”。

在报告之一的基础上，课题组向165位学生发放了调查表，就36种KSAs在其未来工程领域成功的重要性、在其所在学校的重要性、以及所在学校的教育质量情况进行评价，81%的学生做了回复，结果如表1所示。

表1 学生们对于KSAs的评价

学生们对于KSAs重要性的评价，除了一项(硬科学和工程科学基础)之外都高于所在高校。学生评价非常重要在90%以上的有23项，其中良好的交流能力达到100%，得到99%的学生认可的KSAs还有6项。

相反，学生们认为不重要的KSAs的百分比只有安全知识一项达到了两位数(12%)，接下来是两个6%。其中关于情商，学生认为所在高校也将其重要性放在较低程度。在前一阶段调查中，工业界的代表认为父母对于子女的情商具有最为重要的影响，在本次调查中，学生们认为情商难以在课堂上教授，但可以在团队合作、课外活动、校企合作和其它社会事务中予以鼓励，还可以集成到道德因素之中。

关于KSAs的教育质量，学生们普遍评价不高。评价为非常好和好的，只有团队工作/跨学科工作过半(58%)，接下来是辨识、形成和解决工程问题的能力(48%)，领导力(47%)，值得高校深刻反思。

在报告之一的基础之上，ASEE基于本次调查结果，细化了“T字型专业”(T-shaped Professional)二元结构模型，强调工程毕业生既要拥有深厚的领域知识(domain knowledge)，也应具有广博的专业技能(professional skills)。如图3所示，纵向包括工程、技术、科学和人文等领域的知识，而横向则代表专业技能，常常称之为软技能，包括不同背景团队成员合作共事、项目管理、领导力、行政管理、以及情商等。保持上述知识与技能的平衡有助于开阔未来工程师的眼界和胜任工作。

图3 工程毕业生知识-技能二元结构模型

(三)专业胜任力模型

2018年，ASEE发布了《工程本科教育的转型报告之四：教师和专业社会的观点》，该报告基于36位工程专业协会的代表和高校教师的研讨。报告指出，关于工程教育改革的努力并没有在大范围取得成效。为此，报告更加聚焦工程师所需要的胜任力、以及打造胜任力需要的课程体系。

报告提出，当代工程师应具有“能做”(can do)和“会做”(will do)的胜任力。“能做”胜任力包含工程师完成工作所需的知识和技能，可以称之为工程胜任力(Engineering Competence)；“会做”胜任力是专业工程师应具有的个性和态度的特性(traits)，可以称之为个人内在胜任力(Intrapersonal Competence)。另外，工程师还应具有第三种胜任力，即人际交往胜任力(Interpersonal Competence)，将T字型模型拓展为三维模型(见图4)，使得模型与36种KSAs之间的关系和逻辑更加清晰。

图4 工程师的胜任力细分结构图

同时，上述胜任力模型与2009年的课程集成模型也密切相关。一方面，三种胜任力主要对应不同的课程内容；另一方面，三种胜任力又是相互联系和密切相关的，不能将其割裂开来(见图5)，强调创新和批判性思维应当包含在所有、或几乎所有的工程课程之中，从一年级到顶点课程(capstone)。

图5 工程师的胜任力与课程体系示意图

综上，ASEE成立70多年来的研究与成果值得关注，但也要看到其局限性。例如，调查的样本较小，样本选取的随机性和代表性不足。同时，较少涉及成功实践的经验总结与凝练，缺乏充分的案例分析，也没有针对美国工程技术人才短缺的问题深入开展研究和提出针对性的建议。工程教育是一种专业教育，也具有职业教育的类别特征，不同国家、不同类型高校的工程教育各有特色。

习近平总书记指出：“要探索形成中国特色、世界水平的工程师培养体系，努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍。” 培养卓越工程人才，需要卓越工程教育。工程的本质属性、工程系统环境的复杂变化及其相互作用，促使工程教育成为一个高度集成的复杂系统，也不断面临新的挑战与机遇。创新是解决发展不平衡不充分矛盾的一个重要优化过程，针对当前工程教育本科毕业生的多种走向，就业、创业、深造等不同目标，大学生和用人单位的要求有所不同，应基于当代工科人才属性的拓展，不断创新工程教育的意识、观念和思维方式，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，加强分类指导、因校制宜和因材施教，实施多样性的培养模式，采用多元化的评价标准。坚定自信自强，坚持党的教育方针，办好中国特色的工程教育，深化工程教育改革，积极探索实行高校和企业联合培养高素质复合型工科人才的有效机制，实现产学研深度融合，解决工程技术人才培养与生产实践脱节的突出问题，培养出更多的卓越工程师，办好中国特色的高等工程教育。