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   工程教育概念梳理與中美比較
 
通訊員:張煒       審核:       責編:孫新華       點擊數:       發布時間:2021-11-19 08:29:37
 

張煒,西北工業大學黨委書記、教授,中國高等教育學會副會長

黨的十九屆五中全會提出,加快培養理工農醫類專業緊缺人才,加強創新型、應用型、技能型人才培養,壯大高水平工程師和高技能人才隊伍。“十四五”期間,我國高等工程教育應以推動高質量發展為主題,科學把握新發展階段,深入貫徹新發展理念,加快構建新發展格局。為此,有必要辨析工程及工程教育等概念,厘清工程學科專業的演變,科學比較工程教育的規模與結構。

一、研究背景與概念梳理

()詞義與翻譯

英語中的“engineering”一詞源于古法語“engigneor”(工程師)或拉丁語“ingeniatorem”“ingeniare”(工程師),本意是科學知識的實際應用,或工程師的工作、學科及專業,可譯為工程、工程學或工程業,日本明治維新時期將其譯為工學以強調其學科意義。漢語中的工程、工程學可以譯為“engineering”,工科大學也譯為“engineering university”。但漢語的工程,還有某項需要投入巨大人力和物力工作的含義,對應的英文為“project”“work(s)”,如希望工程”(Project Hope)

教育部公布的統計數據,在“分學科研究生數”和“普通本、專科分學科學生數”中,均采用“工學”(engineering)。絕大多數文獻將新工科教育譯為“Emerging Engineering Education”(3E),也有譯作“New Engineering Disciplines”。可見,“engineering”可以譯為工程、工科或工學,反之也一樣,應注意在不同語境下詞義的差異及慣用法。

()工程概念及其與科學、技術的關系

殷瑞鈺、傅志寰和李伯聰認為,“工程知識是人類最早形成的知識、是人類整個知識體系中數量最大的知識類型”。杜善義指出,自然科學認識自然,而工程則是利用與改造自然。汪應洛等強調,工程活動創造能夠滿足人類所需要的新的存在物,當代工程已經成為一個以制造活動為基礎,涵蓋科學、技術、社會、管理、文化等活動的復雜體系。

美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science)的一份報告指出,工程學是系統地運用科學知識開發和應用技術的學科,被稱作工程師的人要比被稱作科學家的人多,但許多工程師也參與科學研究;而許多科學家從事的工作既是科研,也是工程。該報告5個分報告之一的《自然科學、信息科學和工程學》進一步指出,經過近兩個世紀的演變,現代意義上的工程學已經成為一門學科,既是邏輯、經驗和科學的強有力結合,方法論變得更加科學化;也是技術集成的社會活動或過程的核心學科”,為“技術活動生產和運行人造設備提供服務”,并由此定義“工程學是改造自然以創制能執行有用功能”的系統實踐。

簡言之,科學是知識體系,技術是以知識為基礎的手段,而工程則是有目的、有組織地改造世界的活動。工程大多建立在科學認識的基礎之上,而科學認識又常常可以在工程實踐中獲得;工程往往是一種復雜技術系統,是多項技術的有機集成,而技術則是構成工程系統的關鍵要素,與其他諸多要素一起實施和完成工程。科學、技術、工程三者既有不同、又密切相關;既存在遞進線性過程,這是易于接受和想象的模式,是科技成果轉化的理論基礎;也有從技術出發的反饋機制,提出需要解決的科學問題,引發應用基礎研究;還有基于工程實踐倒逼創新鏈上游的科技進步。也正是由于上述三者經常在一起使用,既有熟知的科學與技術的簡稱S&T(science and technology),也有工程與技術的簡稱E&T(engineering and technology),還有科學與工程的簡稱S&E(science and engineering),美國國家科學委員會(National Science Board)每年都發布科學與工程指標,其中大量使用S&E

()工學學科專業及類別

伴隨科學、技術和工程的發展,學科專業分類的方法,從最初的專業分類(醫學、法律、神學等),到科學知識分類(數理化、天地生、文史哲等),再拓展到技術的分類(力學、機械等),并不斷擴大應用領域的分類(材料、兵器、航空宇航、生物、管理等)

工業革命后,工程學科的種類不斷增加。一方面,人類在改造自然界的過程中,采用的多種多樣方法和制造了大量設備,且往往會與科學學科和技術學科交叉融合,不斷有新興學科和交叉學科及其學科方向出現,如結構建造、運輸工具、電氣設備、物質化學、動力熱能等學科專業;另一方面,設計與工藝過程的學科專業也不斷涌現,如制造工程、工業工程、農業工程、生物工程等。

不同于科學學科、技術學科的分類和設置方法,工程學科分類的根據、標準和方法,既有知識邏輯,也有實踐邏輯,使得工程的學科分類“顯得非常復雜和數量龐大”,也一度形成了行業特色高校,如地、礦、油、農、林、水、交通、建筑、郵電、電力、輕工、紡織、化工、國防等特色高校,這一點在蘇聯和20世紀中期的中國顯得尤為突出。改革開放后,一些行業高校在做強特色工程學科的同時,也發展科學學科、技術學科;而一些綜合性大學與師范院校也在原有文科和理科的基礎上,積極拓展工程學科,導致不少高校出現一科多院和一院多科的狀況,一些單一職能大學進一步轉型為現代多元大學。

二、美國工程教育的回顧與發展

()歐洲影響與快速崛起

在北美殖民地時期,北方地區就開始注重制造業。1754年,國王學院(后更名哥倫比亞大學)就開設了航海、測量、礦物等課程。1783年簽署獨立戰爭停戰協議后,美國土木、礦冶、紡織、機械、電機、化學等產業快速發展。19世紀20年代,馬薩諸塞州紡織廠的產量增長了10倍以上,美國的鐵路、橋梁建設需要大量工程技術人員。但傳統大學對此重視不夠,社會對發展現代工程教育提出迫切要求。

法國高等專科學校、德國技術學院和英國城市大學等的創辦和發展,都對美國工程教育的起步和發展產生了重要影響。19世紀20年代,美國至少新建了9所技術學院,一些新設州立大學也積極實施工程教育。弗吉尼亞州立大學于1825年開始招生,課程設置包括了自然科學領域,以使學生能夠選擇他們感興趣的職業方向進行學習。盡管此舉遭到了耶魯大學等傳統大學的譏諷和抵制,但1837年成立的密歇根大學,成為西部州立大學工程教育效仿的榜樣1862年頒布的《莫里爾法案》,支持贈地學院將農學和工程教育作為教學重點,威斯康星大學逐步形成了服務社會的觀念。1890年頒布實施《第二莫里爾法案》,更是旨在支持實施農學與工程教育。

()理論支撐與實踐探索

大批留學生從歐洲學成歸來,不僅帶回了洪堡大學理念,促進美國高校科學研究,也為舉辦“有用”大學提供了專業教育和職業教育的理論支撐。同時,實用主義、進步主義、功利主義等美國本土哲學和社會思想為工程教育奠定了理論基礎,而工業化則提供了對工程技術人才的需求。康奈爾大學的創始人宣稱,要使該校“讓任何人能學習任何學科”。為此,該校專門設立了科學與藝術學院,開展包括工程教育在內的多種專業教育。

20世紀初,美國的工業生產總值位居世界首位,加之一戰期間工業對于提升國家競爭力的作用,為美國加快工程教育與科研增添了動力。為滿足農業現代化、工業化、城市化發展需要,很多傳統大學設立了工程學院;一大批技術學校或農業學校升格為二年制初級學院,1921年達到207所。二戰期間,美國高校積極參與軍事人員和國防技術人才培訓,為原子彈、固體燃料火箭、雷達等的研制作出了直接貢獻,同時也大大促進了工程教育的完善和發展,為國家提供了保證取得工業革命勝利所需要的和在兩次世界大戰中取得險勝的有知識的勞動力。

1957年,蘇聯成功發射了世界第一顆人造地球衛星,美國各界深受震動,一方面進一步反思培養學生技術能力和水平的深度不夠,另一方面又認識到通識教育的廣度欠缺,促進了工程教育的改革。一些高校將工程教育本科學生的培養時間從4年延長到5年,以增加基礎課程和工程實踐的時間;也有的高校在本科階段增加通識教育的內容,而將一些專業學習延伸到碩士階段。工程教育的分層次和多樣性更加凸顯,規模快速擴張。1975—1976學年,美國在計算機與信息科學、工程、工程技術領域授予學士學位5.23萬個,到1985—1986學年增加到13.95萬個,年均增長10.30%,而在此期間所有學科專業授予學士學位的總量年均增長僅0.65%。同樣,1985—1986學年,美國在計算機與信息科學、工程、工程技術領域授予碩士學位3.02萬個,是1975—1976學年的1.63倍,而同期授予的碩士學位總量出現了下降。

()規模波動與橫向比較

伴隨美國經濟結構調整,一些勞動密集型制造業向外轉移,20世紀60年代后期的15年間,工業生產連續下降,大工廠一個接著一個失去了世界競爭力。有文獻預測,美國在21世紀的第一個十年制造業將有1000萬到1500萬人失業。還有一些長期存在的問題也給工程教育投下陰影,減少了工學畢業生的潛在數量。

1995—1996學年,美國在計算機與信息科學、工程、工程技術領域授予學士學位10.25萬個,比10年前減少了26.52%,盡管此后有所恢復,但直到2010—2011學年還沒有恢復到1985—1986學年的水平,2018—2019學年為23.49萬個。

OECD成員國中,美國工程教育也相對薄弱。美國2017年授予的學士學位中,數學和統計學、工程、信息與通信技術、制造和建筑等學科的占比為21%,低于OECD成員國的平均水平(23%),而德國、韓國分別達到了35%32%。上述學科在授予碩士學位中的占比,日本、德國分別為43%35%,而美國只有17%,低于OECD成員國均值6個百分點。在授予的博士學位層面,上述學科占比在10個成員國超過一半,法國高達62%,以色列和盧森堡均為57%,而美國為42%,仍低于OECD成員國的均值(43%)

21世紀初,美國2529歲擁有學士學位的全時工作人員的年收入,中位數為50600美元,其中工程及工程相關領域(engineering and engineering-related fields)為均值的1.40倍、計算機與信息科學為1.39倍,而美術和商業藝術為均值的84.03%、刑事司法和消防只有82.63%、教育學81.92%、心理學81.86%。盡管美國工程技術人員的收入仍然具有一定的吸引力,但似乎對于吸引本國公民就讀工程教育的作用并不明顯,在研究生層次更是如此。2017—2018學年,美國在計算機與信息科學、工程、工程技術領域授予碩士學位10.68萬個,其中60.19%為非美國公民獲得;在博士層次,該比例也高達56.43%

針對上述問題,美國政府于2007年發布的競爭法案要求,教育部等政府部門開展STEM(科學、技術、工程和數學)教育計劃;2019年的“STEM構建模塊法案,完善國家科學基金支持STEM教育,特別是對代表性不足群體的資助計劃,但工程教育在高等教育中規模相對偏低的問題仍未有效地解決。

三、中美工程學科專業與工程教育的比較

()中國工學學科專業設置

基于“我國傳統學術的現代化和西方學術的中國化”相結合的思路,1913年頒布的《大學規程》規定,大學分為文、理、法、商、醫、農、工7科,下設39門、1105個科目。1952年開展院系調整,隨后開始專業設置工作,確定了培養高級專門人才的目標,也開始了現代工科教育。

1954年頒發的《高等教育專業目錄分類設置(草案)》,一是根據國家相關管理部門分為工業、建筑、運輸、農業等11個門,二是在門下又分為40類,三是在類下再以職業或工種分為257個具體專業,其中工科專業占到一半以上。此后,專業種類的數量不斷增加。1963年頒布的修訂目錄,專業種數又從627個壓縮到432個,工科專業種數也從295個降到233個。改革開放初期,專業愈分愈細、愈分愈窄,1982年僅工科專業就高達664種。為此,1987年的修訂,專業種數由1300多種調減到671種;1993年將專業種數進一步減少到504種,1998年更是大幅削減到249種。在此期間,總的趨勢是調整時壓縮專業種數,然后在實施中又有所增加,繼而再調整壓縮;工科專業的種數盡管依然在各門類中保有最大數量,但占比呈下降趨勢。2012年修訂專業目錄時,提出要統籌兼顧本科專業口徑的關系,專業種數較上一版本翻番,但比實際實施的635(目錄外還有386自設專業”)還是有所調減,工科專業種數的占比有所回升。2020年的《普通高等學校本科專業目錄》中,專業種數進一步回升到703個,其中工科占到1/3

改革開放后,我國將研究生教育的學業分類稱之為學科專業,與本專科教育的學業分類分開設置。1983年以來,我國已經3次調整學科專業目錄,其中盡管工學一級學科也有合并和移出,但主要還是分拆和新增,數量不斷增長,而占比有所下降。

()美國工學學科專業設置與比較

1980年,美國國家教育統計中心(National Center for Education Statistics,簡稱NCES)研究開發了學科專業分類目錄”(Classification of Instructional Programs,簡稱CIP),將學術型、專業應用型和職業技術型3種學科專業類型統籌編目。此后,又相繼發布了CIP19851990200020102020等修訂版。在最新版本中,兩位數(用大寫和加黑字母予以強調)4位數、6位數代碼分別達到48450多和2130多個,均有大幅增加。其中,兩位數代碼“14 ENGINEERING”(工程學)包括414位數代碼和606位數代碼。如“14.02 Aerospace, Aeronautical, and Astronautical/Space Engineering”(航空航天/空間工程)“14.03 Agricultural Engineering”(農業工程),等等。另外,還有一些與工程教育相關的兩位數代碼,如“04 Architecture and Related Services”(建筑及相關服務)“10 Communications Technologies/Technicians and Support Services”(傳播技術/技術員和支撐服務);等等。

需要注意的是,NCES在統計和公布學科專業數據時,并未嚴格按照CIP的分類標準。同時,在比較中美兩國關于工學教育規模的統計數據時,也不可局限于NCES公布的“Engineering”(工程學)的數據,至少還應加入其公布的另外9個相應學科。否則,可能會低估美國工程教育的規模。

與我國的學科專業設置相比,表2中的學科專業大多為我國工學門類之下的一級學科、若干一級學科的組合,或者二級學科方向。另外,在不同教育階段,美國工學領域授予學位的類別占比有所不同,計算機與信息科學授予的副學士學位占比最高,在學士、碩士、博士學位的占比也排在第二;工程學授予的學士、碩士、博士學位占比都排在第一,但在副學士學位中占比較低;而建筑行業、機修技術兩個學科專業則主要在副學士階段培養人才。

另外,美國的專業學位研究生集中在醫療衛生、法律和神學領域,而不包括工程學科專業,工學學位都屬于學術學位。在我國,工學學科的研究生分為學術型的工學碩士、工學博士,以及專業型的工程碩士、工程博士,應避免望文生義。

()中美工程教育規模與結構的比較

中美兩國經濟社會發展的結構不同,對于工程人才的需求和要求也不同,工程教育各有特色。比較的目的在于知己知彼、心中有數,進一步增強自信,堅持走好中國特色的工程教育之路,不斷擴大國際影響力和話語權,而絕不能照搬照抄、簡單套用。下面,將經過調整的美國工學學科領域授予的學位數據,與我國教育部公布的工學畢業生的數據進行比較。

2019年,我國高校畢業生人數是1997年的9.39倍,其中工學畢業生人數是1997年的9.09倍。2018—2019學年,美國授予學位數量只有1996—1997學年的1.78倍,其中在工學學科領域授予的學位為1.99倍,增幅均遠低于我國。我國工學專科、本科畢業生的數量,早在1997年就已高于美國1996—1997學年在工學領域授予的副學士、學士學位的數量,20年來優勢不斷擴大。1996—1997學年,美國授予的工學碩士學位是我國1997年工學碩士畢業生人數的250.04%、授予的工學博士學位是我國工學博士畢業生的242.98%。但到了2006年,我國工學碩士和博士畢業生的數量均已高于美國。2019年,我國高校工學畢業生304.01萬人,其中專科152.91萬人、本科129.50萬人、碩士19.42萬人、博士2.18萬人。而美國授予的工學學位只有我國工學畢業生的15.91%,其中工學副學士學位僅為我國工學專科畢業生的6.86%,工學學士學位為我國工學本科畢業生的19.62%,工學碩士、博士分別為57.05%63.61%

高校擴招之后,我國工程教育重心進一步向專科教育階段傾斜。2019年,工學專科畢業生在所有畢業生中的占比,較1997年提高了8.73個百分點,而同期工學畢業生的占比則出現下降。相反,美國授予工學副學士在授予學位中的占比下降了11.85個百分點,而工學學士、碩士占比均顯著上升。2018—2019學年,美國授予的工學學位中,工學博士占到2.86%,是2019年我國高校工學畢業生中工學博士畢業生占比的3.97倍,工學碩士為3.59倍。

當前,我國工程教育改革和轉型發展不斷深化,構建了多元化、多樣性、多階段、多類型的工程教育體系,職業教育類型特征凸顯,現代化步伐不斷加快;對于新工科的新理念、新要求、新途徑的把握更加精準,本科工程教育創新理念和實踐不斷拓展;專業學位研究生教育的定位更加明晰,招生規模快速擴大。要認真貫徹落實習近平新時代中國特色社會主義思想,全面貫徹黨的教育方針,堅持立德樹人根本任務,將《關于加快建設發展新工科,實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》《關于加快新時代研究生教育改革發展的意見》《國家職業教育改革實施方案》等文件對工程教育的要求,抓緊、抓好、抓到位、抓出成效,分類指導,提高質量,精準施策,加快推進我國從工程教育大國向工程教育強國的轉變。

 

文章來源:中國教育在線2021112日,詳情請點擊

 
來源:中國教育在線         

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