创新型工程科技人才是当今社会经济发展的重要智力资源,而工科院校是培养创新型工程科技人才的重要力量。在美国,培养创新型工程科技人才正成为高校的一种制度化理念,尤其对于工科院校而言,更是如此。引领科研创新的麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,简称MIT)、工科历史悠久的伍斯特工学院(Worcester Polytechnic Institute,简称WPI)、工程科系被美国国家科学基金会(NSF)视为典范的爵硕大学(Drexel University)等工科院校的创新型工程科技人才培养极具代表性,形成了具有美国特色而又体现多样化的教育理念和实践路径,切实提高了学生的创新创业能力。
一、培养理念
美国工科院校是很多科技创新的发源地,也是创新型工程科技人才培养的主要机构。自1861年建立以来,MIT凭借其卓越的科技领导力和科研创
新能力,对世界经济发展与科技进步产生了深远影响。MIT大量高水平创新成果涌现的内在动因,在于其在工程科技人才培养上所扮演的引领性角色。MIT在其使命阐述中着重提到创新型工程科技人才培养,“在科技领域发展知识与培养学生,为21世纪的美国及全世界提供最优质的服务”。WPI建于1865年,是美国最古老的三所工科院校之一。自建校以来就不断进行大胆的工程教育改革与创新,牢固树立了“学以致用”的教育理念。理论与实践相结合是该校的传统,从做中学是被普遍接受的学习方式。目前,WPI为学生提供了丰富学问、了解真实世界的四大项目:重大问题研讨会(Great Problems Seminars)(第一年)、人文与艺术项目(Humanities&Arts Project)(第二年)、互动式技能项目(Interactive Qualifying Project)(第三年)、重要技能项目(Major Qualifying Project)(第四年)。WPI为学生终生的知识更新夯实基础,使学生充分了解自己,尤其是使学生深刻感知基础知识、科技进步与人类需求之间的相互关系。爵硕大学(Drexel University)是由金融家、慈善家Anthony J.Drexel于1891年投资建立的一所私立大学。爵硕大学的主要理念是通过合作教育培养工程、科学和技术上的领导者。通过一个多世纪的积累,爵硕大学在教育、科研和服务方面为工程社会及社区带来了诸多实惠。MIT、WPI和爵硕大学的培养理念各有特色,但都把创新型工程科技人才培养作为学校的重要使命。
二、实践路径
MIT、WPI、爵硕大学关于创新型工程科技人才培养的实践路径主要有两种模式:一是以课堂教学为依托的实践路径,主要通过改革课程设置,以知识的传授和习得来增加学生的知识存量,提高学生分析和解决问题的能力,主要方式有课堂讲授、课堂讨论等;二是以课外活动为依托的实践路径,主要通过课外活动,锻炼学生运用知识解决实际问题的动手能力,主要方式有小组活动、本科生科研、实习、职业适应培训等。
(一)麻省理工学院:引领工程科技人才培养创新
1.独具特色的教学革新项目
麻省理工学院(MIT)在引领工程教育的方向和未来、培养创新型工程科技人才的过程中,对许多教学项目进行了革新,其中,本科生实践机会计划(Undergraduate Research Opportunity Program,简称UROP)、信息化校园(iCampus)计划和开放式课程材
料(Open Course Ware,简称OCW)独具特色,影响深远。
本科生实践机会计划(UROP)旨在通过学生实践开发其工程技能和商业技能。参加UROP前,学生要先接受相关技能培训,如简历撰写与面试技能培训,以便在暑期实习的时候能胜任产业界工作。计划分为三个阶段:第一阶段属于基础性训练。讲授者主要来自斯隆管理学院和工学院,主题内容包括自我认知、沟通、组织行为学、领导与协作、工程实践等,讲授对象为大二阶段学生,时间持续一周。课堂讲授过程中,学生进行案例研究、模拟、角色扮演等,使课堂讲授具有高度互动性。通过系列课堂讲授,为学生提供UROP相关知识,以培育学生解决复杂工程问题的能力和社会责任感。第二阶段安排在春季学期,由潜在雇主和学生进行双向选择。雇主在网上的实践工作表中详细写明所能提供的暑期项目和相应的要求,学生提交简历,雇主筛选,匹配后指导教师签字。之后开展10-12周的暑期实习,实习期间指导老师会通过各种方式与学生联系,开展辅导。实习结束后雇主会提供一份评价表,学生也提供一份自我评价表。第三阶段是总结。召开圆桌会议,进行雇主、学生自我的评估及对该项目的评估。之后UROP人员和雇主交流经验,并对学生做进一步的指导。UROP为学生提供接触工程的诸多机会,从而极大地提高学生的科研兴趣和创新创业能力。
1999年,MIT与微软研究院耗资2500万美元合作启动信息化校园计划,旨在通过信息技术变革高等教育实践。不论是改革课堂体验以促进主动式学习,提高学生的知识技能,还是培育新模式以促进跨组织合作,建立广泛的大学社区合作,MIT都是为了解决对工程科技人才培养极具决定性的两个议题:一是为高等教育发展网络服务;二是实行课堂改革。在数码时代,为了重新定义MIT“实践学习”(hands-on learning)理念、培养工程科技人才的实践与创新能力,由MIT师生提出项目,iCampus计划对项目给予支持,使师生快速将理念转变成新思想和新方案。iCampus计划重塑了96门课程,变革了教师教学和学生学习的方式,使学生获得了更为便捷、更为实际的体验式教育,5000多名学生的学习实践能力因此得以显著提升,这一创新性举措对世界高等工程教育变革产生了重要的辐射作用。
为了在信息化社会引领高等工程教育发展,保持其学术教育的先进性,MIT孕育产生了开放式课程材料(OCW)。OCW的最终目的是促进全世界高等学府之间学术知识的开放共享并最终促进MIT自身的学术教育发展。OCW具有一定的超前性,体现了MIT追求卓越与创新的真谛,是实行开放教育的典范。开放教育是人类追求教育完美的一种理想,是一个内涵丰富的概念。通过开放教育,在促进共享交流的同时带来竞争。MIT教师积极支持与响应OCW,引发了MIT校内不同学科之间的教学竞争格局,在竞争中促进工程科技人才培养创新。
2.基于跨学科的课程设置
MIT在课程设置方面体现了跨学科理念,尤其在MIT工学院(School of Engineering)工程综合部(Engineering Systems Division,简称ESD)课程设置上更加明显。ESD是贯穿工学院所有部门的跨学科组织,同时ESD也横跨五个学院。ESD认识到当今许多最复杂和最具挑战性的问题均需要运用创新的、跨学科的方法来解决,这些方法涉及到技术、流程和政策。ESD学生和教师采用来源于工程、管理和社会科学中的跨学科方法来应对这些挑战。
ESD系统设计与管理(System Design an Management,简称SDM)计划中工程与管理方向的硕士课程包括基础课程、必修课程和领导力课程这样的课程设置形成了一个课程体系平台,为学生打下了一个扎实、宽广的知识结构基础。同时,SDM计划建立了宽口径、跨领域的课程体系,拓宽了学生的知识面。更为重要的是,SDM的课程设置均以解决实际问题为导向,为学生提供真实世界的体验。学生在运用跨学科方法解决这些问题的过程中提高了实践能力,培养了创造力与领导力。如SLaM实验室,没有固定的课程数量,究其本质而言,SLaM实验室是一种无形课程。在SLaM实验室中,SDM研究者每周以团队的形式与高科技行业中的卓越管理者工作一天,共同解决许多公司真正面临的管理挑战。
(二)伍斯特工学院:面向社会需求的工程教育改革
1.设计新颖的人才培养模式
伍斯特工学院(WPI)人才培养模式的新颖性主要体现在以下几个方面。首先,强调合作互动的师生关系。WPI非常重视教师与学生之间、学生与学生之间的合作互动。在WPI,学生可以选择感兴趣的课程或项目,且在选择时会得到导师的帮助。这些导师不仅知道学生的名字,而且还了解学生的个性,甚至还知道学生喜欢的音乐。WPI有个观点“学生对我(教师)而言就是氧气。”WPI的师生比为1∶14,不管是在白天还是黑夜,课内还是课外,老师都会及时地回答学生的问题,师生之间合作互动关系非常密切。在课堂和各种活动中,学生都以团队形式在一起工作,因此有浓厚的协作氛围,学生在这种氛围中可以学到团队技能,这在实际工作中是非常必要的。其次,培养具有国际化视野的学生。WPI全球计划不同于任何一所院校的国外学习计划,其不同之处在于两方面:一方面表现在数量上,大约有2/3的学生参加了校外的项目,近1/2的学生参加了国外的项目;另一方面表现在经验上,这些项目及项目地点和委托人不断变换,如一个计划会涉及五大洲的14个国家,因此学生能从不断变化的生活经历中获益。再次,注重学生的职业规划。WPI职业发展中心(Career Development Center)帮助学生规划其职业生涯,包括帮助学生选择适合其未来职业目标的专业、训练学生如何撰写简历、提高学生面试技巧、举办招聘会、在学生感兴趣的职业中与校友保持联系等。
2.基于整合的课程设置
WPI提供的课程具有很强的实用性,为学生以后在科技领域工作与生活做好充分准备。WPI的课程根据学科变化,多次修订,但保持了WPI一直以来的目标:将社会需求与学术整合、将目前的需求与理论整合。WPI的课程设置强调整合,其电气与计算机工程(Electrical&Computer Engineering,简称ECE)专业的课程设置便是例证。
第一,注重思维训练。对ECE专业而言,数学和物理尤其受重视,旨在通过严格训练培养学生的理智与抽象推理能力,同时也为接触其他学科奠定基础。第二,加强人文教育。ECE专业的课程设置引入了戏剧绪论、哲学与宗教绪论、音乐I的基本原理、音乐II的基本原理、微观经济学绪论、商业法&道德规范等课程,让教师与学生以具有独创性、发散性、模糊性的人文思维来探讨与人类生活各方面紧密相关的文化、艺术、宗教、哲学、经济、法律、伦理等问题。第三,强调课程体系的整合。ECE专业开设了交互式项目的社会科学研究、生物学绪论等课程,目的在于使学生能够研究在社会背景下运作的复杂技术系统,加强学科间的联系,培养学生对不同工作岗位的适应能力。
(三)爵硕大学:集聚力量谋略工程科技人才开发
1.备受尊崇的合作教育(Cooperative Education,简称Co-op)项目Co-op项目始于1919年,是美国最大的合作教育项目之一。企业、政府及其他机构共计1500多家单位与爵硕大学合作,共同为学生创造机会以帮助其获得所学知识的实践体验。Co-op影响广泛,学生在1200多个公司接受与专业相关的实践训练,这些公司分布在美国41个州与全球45个国家和地区。从学生的学历层次而言,Co-op项目可划分为本科生Co-op、研究生Co-op两类;从涉及的国别而言,Co-op项目可划分为国内Co-op、国际Co-op两类;从研究内容而言,有专门的研究型Co-op(research Co-op)。Co-op是爵硕大学在学生毕业前为平衡学生的课堂理论与实践经验的教育。爵硕大学Co-op项目不同于实习(见表1)。
表1:爵硕大学Co-op项目与实习的区别
Co-op项目
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实习
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必须固定3-6个月实践参与
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一般持续2-3个月
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参与学生所从事的工作必须与自身专业相关
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只获得经验,从事工作不一定与专业相关
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大多数项目都会支付给学生一定的工资
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企业给学生提供的许多实习都无需支付学生工资
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学生可获得学分,部分学生可得到企业提供的成绩单
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实习通常不是获得学分的一种方式
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Co-op项目由职业发展中心(Career Development Center,简称SCDC)负责实施。爵硕大学每年有4200多名学生参与其中,全校超过92%的本科生参与了Co-op项目。通过Co-op项目的锤炼,学生能迅速地获取实践经验,实现从学术研究向专职工作的转变;通过参与Co-op项目,企业可以获得一定的税收减免,提高其在学校中的地位并获得前沿研究成果。
职业发展中心(SCDC)会指派一名协调人与雇主联系,协调人熟悉课程体系,可以选择合适的人选进入公司,并保证Co-op项目实施内容与学校教学相关。在Co-op项目正式开始前6个月,学生需要联系SCDC,预定注册前的见面时间。在与SCDC人员见面时,学生需带上自己的履历。注册后,学生要将履历上传至SCDC网站并随时更新。学生可以通过SCDC网站查询,申请与自己专业相匹配的职位。前5个月,SCDC网站上已有招聘广告,每名学生最多可以申请20个职位。前4个月,学生与公司约定面试时间,每名学生可以根据申请的职位接受多个面试。前3个月,开始面试。面试后,雇主需要提供一份评估报告,SCDC将该报告保存于学生档案中。前2个月,学生确定最终的职位。前1个月,学生到SCDC签订协议书,由此开始Co-op项目。工作结束前1个月,雇主需要通过SCDC网站评价学生的工作绩效。Co-op项目结束后,学生接受公司的总结评价以获得学分。参加Co-op项目的学生,其工资一般只有公司员工的25%-35%。雇主通过Co-op项目降低招聘成本的同时,也以较低成本获得了劳动力,而且可以获得咨询、研究、培训及建立良好公共关系的机会。学生通过Co-op项目锻炼了自己的求职能力以及接触社会的能力。
2.基于创新的tDEC设置
为了满足工程教育的需求,在国家科学基金会(NSF)的资助下,爵硕大学工学院(College of Engineering)设置了爵硕工程课程(the Drexel Engineering Curriculum,简称tDEC),该课程作为培养工程科技人才的一种创新性方法,如今已成为工程课程的一种国际模式。tDEC的前身称为E4计划(Enhanced Educational Experience for Engineers,简称E4),后来由于E4计划在爵硕大学已成为一种制度,因此改名为tDEC。tDEC意在为未来的工程科技人才开发与设计一套核心课程,强调课程整合和注重培养学生的团队合作能力及实践能力,并在所有课程中有意识地发展学生的人文精神,灌输终生学习的文化等,使培养的工程科技人才在动态的环境中能高度胜任未来的工作。由于E4计划实施后成效显著,现在tDEC已将以E4计划为基础的一、二年级课程在所有五年课程中扩展,使工学院的课程文化变革极其剧烈,同时也对其他院系审视自身课程影响深远。
三、启示与借鉴
美国三所工科院校工程科技人才培养主要体现出了各自的特色,在内容上广泛整合,比如整合人文教育与科技教育,技术教育、科学教育与工程教育的交叉。但从根本上说,美国三所工科院校的人才培养体现出当代工程科技人才培养中的重要抓手———“体验式教育”。体验式教育本质在于通过真实情境的训练和熏陶,使学生逐步积累起面向实践的创造、创新和创业能力,提高其综合素质。这种理念就是许多英文文献中的“experience”理念,它涵盖了中文的“体验”、“经历”、“经验”等词语的内涵,而在最本质上还有“积累”的意蕴。其实,无论是产学合作教育的理念,或是CDIO的教育思想,还是基于项目的学习(PBL)、“做中学”的教育模式,在本质上都是践行体验式的旨趣。体验式教育是麻省理工学院、伍斯特工学院和爵硕大学培养创新型工程科技人才的一条红线,体现在各种人才培养活动、项目和计划中,并做实做好。体验式教育的本质还在于其实践性。借鉴美国三所著名大学的经验,我国工程科技人才培养在向学生传授基础性、介绍性的学科课程的同时,还要通过许多灵活多变的实践项目来锻炼学生的实践能力,为学生创造更多真实的工作情境,使体验式教育成为指导我国高校培养创新型工程科技人才的重要理念与实践。