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第42章 现代工程教育探索

一、一种新的工程教育观

造就现代工程师,离不开现代工程教育。在国外的一些当代教育文献中,凡是用到工程教育(Engineering Education)的地方,往往用“工程教育与训练”(Engineering Education and T raining)来替换,还有的人干脆将工程教育改换成“工程形成”(Engineering For‐mation)。如果不留意,还以为是作者的遣词用字技巧。但细细地品味起来,这倒并不是一种无关宏旨的同义词转换,其中蕴含了工程教育观念的变化。在一定程度上可以说,改革就是要用新概念来替换旧概念,概念乃是思想的结晶。正如美国比较教育学家诺亚(H 。Jonah)所说的那样,“科学研究一种现象的最深远的结果似乎是,识别一种新的较有力的术语定义,尽管其有较多的局限”。

一般而言,以往的工程教育不是工程教育有余、工程训练不足,就是工程训练有余、工程教育不足。但事实表明,这些工程教育模式培养出来的工程师不是难以较快地适应工作,就是缺乏职业转换能力和解决工程问题的背景知识。一言以蔽之,他们都不太符合现代社会对工程师素质的全面要求。也许,正是基于这种原因,现代工程教育愈益强调教育和训练对工程师培养同样都是不可或缺的,不应厚此薄彼。在“工程教育与训练”这个短语中,“教育”主要指传授科学文化知识、培养一般能力和发展为工程实践所必需的个人品质;“训练”主要指工程实践,包括实验、实习、设计和科研,从中训练学生的工程意识,培养学生综合多方面的限制因素来研究、设计和制造的技能和能力。如果将“工程教育”与“工程训练”割裂开来,理解为前后有别的两个阶段或过程,那就不正确了。为了避免误解,英国工程学家卡特(R 。G 。Carter)采用“工程形成”这个概念,将工程教育与工程实践训练统一起来,并且指出工程形成是“学生既在大学又在工业中学习的同一过程”。即是说,将书本学习和实践学习结合起来,使得周密安排的工程实践训练成为教学计划的有机组成部分。同时依据什么样的环境最适于特定学习的原则,来决定用于大学和工业的相对时间比例。因为,撇开其他不言,在工业环境中能够很好地完成一部分教育功能,例如由企业指派富有实际经验的工程师可以讲授经济学、行政管理与企业计划;同样,在大学里也能够完成一部分训练功能,例如通过校办工厂或实验室。但在目前阶段,不论哪一个国家,要将这种理想的教学计划付诸实施,还有重重困难,特别是安排学生到工厂实习和工作还有许多问题有待解决。不管怎样,教育与训练已经紧密地连接在一起,至少在观念上已构成了一个整体。

“工程教育”经由“工程教育与训练”到“工程形成”,我们认为上述的观念变化似尚未穷尽Formation的含义。Education源自拉丁文Educare 和 Educere。Educare 意为“培养”;Educere 系指“引发”。从Education构成看,兼有培养和引发的意思,即是说教育要因势利导,使学生的禀赋充分发展。T raining,其意是“训练、教练、培养”。在古汉语中,“教,上所施,下所效也”;“育,养子使作善也”;“训,说教也”。“教育”和“训练”的本义保留至今,并与Education和T raining含义吻合。而 Formation 的含义是形成、组成、成长、发展。可见,这三者既有联系又有区别。它们的目标都是“发展”或“形成”,或者说使学生成才。不过,前二者的主导者是教师,后者因无“引发”之意,其主导者可以说是形成者本人,但并不排斥教师的参与。

通过词义的比较,我们认为,Formation一词除了上述的将教育和训练统一起来之外,还有两方面的含义:其一,“以教师为中心”的转变,具体地说即由统一的集体教学转向多样化的因材施教;由以教师灌输为主的教学转向教师启发式地教和学生独立自主地学;由教师示范证明、操作转向学生创造性地探索和实验。其二,是全面培养工程师的素质。我们过去的工程教育对工程师的个人品质的发展重视不够,正如博尔顿(B 。Bolton)等人所指出的那样,“忽视态度和价值观的发展是工程教育的致命弱点”。我们认为,工程教育不仅要培养专家,而且还要培养人。但一个人的个人品质光靠几门公共课是解决不了问题的,还需要执教者的为人师表和潜移默化作用的发挥,更需要学生自己在学习和社会实践中磨砺意志品格,不断开拓创造,主动承担起社会的责任。Formation的用意或精髓也许正在于此。

总之,工程教育与工程实践训练并重,视学生为要“形成”的人,已成为现代工程教育的一种崭新的教育观。实践教育观念的转变是一个带有根本性的问题。但是,观念的转变应该不仅仅停留在思想上,还需转化为实际行动。后者做起来相对困难得多。将新观念付诸行动,也是深化教育改革的一个方面。

二、普通教育还是专业教育

我国理工科大学的本科教育是普通教育还是专业教育?这是一个没有解决的问题。前些年关于工科教育的层次、规格和学制的论争,便是例证。我们认为,本科教育的性质和学制问题归根结底是要解决有限的资源(人力、物力、财力、时间)与对工程师素质的大量要求之间的矛盾。针对这个问题,简单的做法是增加投资或降低人才培养规格。显然,前者不可能,后者不可取。从我国国情出发,努力求得二者之间的平衡,最经济、最有效地培养出合格人才,才是上策。

以几个发达国家为例,美国的本科教育有通才教育的传统。苏联则素以专才教育闻名。若以美国和苏联为两极,那么,日本、英国侧重通才教育,联邦德国、法国则偏重专才教育。美国绝大多数本科毕业生是在某一领域略有所长的通才。他们就业后,还需经过数月至2年不等的工业培训,方能成为独当一面的工程师。苏联的本科毕业生都是名副其实的专家,在大学本科阶段接受完整的成才教育。这种差别除了源自各国教育传统、经济实力不同外,还与它们各自的中等教育质量有关。美国普通高中生的数、理、化等基础知识“先天不足”,因而在大学的第一阶段还要补习基础知识,苏联高中生的基础知识则相当扎实,进入大学后很快就能学习专业知识。

我们的本科教育应是什么样的教育?我们认为目前仍应是专业教育。理由甚多,就主要的而言,若将专业教育推迟到研究生阶段,一方面教育资源有限,近期内研究生教育不可能再有更大的发展;另一方面拥有硕士学位的专门人才未必与目前的生产结构和技术结构相适应,因而很可能会“高材低用”甚至学非所招,此其一。我国的整个学制已经显长,若再推迟完整的成才教育时间,势必加剧当前的供需矛盾;况且我们的本科教育已经具有专业性质,经过调整可以满足对专门人才的基本要求,此其二。我国的中等教育经过几年的调整和改革,质量大幅度地提高,我国的高中生水平与美国的不可同日而语;只要在课程上搞好普通高中与本科的衔接,本科教育的广度和深度是可以得到保证的,此其三。因此,我们既不能模仿那种“广种薄收式”的“福利教育”,也不能照搬那种过于专门化的专业教育。我们有可能也应该努力培养出既能应付未来、又能很快独当一面的专门人才,或者说兼有“前劲”和“后劲”的人才。

这是一般而言,不是一概而论。不同类型的工程师,在一技之长和知识宽厚上应当有所侧重。现场工程师当以前者为重,理论工程师则应以后者为主。工科本科教育的学制也应如此,不分学校类型及其学科专业实际,用“一刀切”的办法将学制限定为几年,既不合理又不经济。我们认为,重点理工科大学的主干学制仍应为 4年,少数技术科学型和工程科学型的专业可适当延长1—2年;一般的工科学院,学制不宜超过4年。

三、工程教育要重视技能训练

教育是一项系统工程。教育改革唯有配套协调,方能取得成效。在确定了理工科大学的培养目标和学制之后,首先要解决的问题是怎样制订教学计划。我们认为,一个良好的教学计划必须以培养学生具备现代工程师素质为宗旨,处理好知识、技能与能力之间,知识的广度与深度之间,学校学习与工业训练之间的诸项平衡。换言之,基础课、技术课、专业课,包括实验和实习等应各占多大比例?学校学习与工业训练的时间比例应当如何分配?这些问题都有待于探索。

在当前的教学改革中,如何处理好传授知识与发展能力之间的关系是一个热门的话题。但是,对知识、技能和能力三者的区别与联系,对在教学计划中如何来体现这种关系,以及对在教学过程中怎样来实现这种关系,都还缺少深入细致的研究。在此,我们也不可能找到完整和满意的答案,只是对知识、技能和能力以及三者之间的关系作些初步的分析,以期提出改革的一些基本思路。

知识、技能和能力是三个互不相同的概念。知识是人类社会历史经验的总结,个人掌握知识就是在头脑中建立经验系统;技能是顺利完成某种任务的行动方式,个人形成技能就是将某种行动方式固定下来。能力既不是经验系统,又不是行动方式,而是加工思想材料或调节行动方式的心理活动的概括化。所以,能力是顺利完成学习和其他活动任务的个性心理特征,具有经常性、稳定性和概括化的特点。由此可见,知识、技能和能力是三种不同形态的东西。知识需要通过学习,以思想内容的形式为人所掌握;技能则需要通过训练,以行动方式的形式为人所掌握;一个人的能力则要在学习知识和形成技能中日积月累逐渐形成与发展。

但是,知识、技能和能力又是密切联系的。掌握知识和技能要以一定的能力为前提,能力制约着掌握知识和技能的快慢、深浅、难易和巩固程度。然而,从知识的掌握到能力的形成则不是直接的。而是要以技能为中介。例如,领会了数学的概念、法则和定理,还只是属于知识范畴,唯有通过大量练习,运用概念、法则和定理解答习题,并将它们转化为合理的具体运算、论证的技能之后,方有可能形成和发展数学思维能力。要想省略技能这一环,直接从知识“飞跃”到能力是不太可能的。这一点对于工程教育意义深远,我们从“工程”的定义中也可看出技能训练在工程教育中的重要地位。但在工程教育中往往只笼统地提传授知识与发展能力,这不能不说是一个重大的疏忽。工程技术是一个实践性很强的科学门类,对技能训练尤应重视。

在工程教育中,即使有人提到技能训练,也往往是把技能理解为熟练地操作实验设备和操纵生产工具。其实这是一种狭隘的理解。技能除了这种动作技能外,还有心智技能(mental skills),即是说在解决具体工程问题中,像感知、记忆、想象和思维这些心理活动按一定的、合理的、完善的方式进行。其中掌握正确的思维方式和方法是心智技能的核心。心智技能与智能密不可分,可还是有概括程度的高低之别。

总之,知识、技能和能力是有区别又有联系的。但在教学过程中,传授知识、训练技能和发展能力却是统一在一起的。就数、理、化等基础课而言,单凭讲解基本概念和基本原理,不布置习题让学生操练,则教师教不好,学生也学不好。所以,任何一门课程都有这三方面的任务。工科学生的技能和能力培养仅仅指望于实验和实习的旧观念必须改变。同时,我们也不否认不同类型的课程在这三方面的任务上各有侧重。正因如此,需要从不同学科专业的学生的最佳智能结构出发,同时考虑他们将来承担的工作职责,合理安排好不同类型课程的比例,以及在校学习与工业训练的时间比例。在这方面,发达国家的本科教育教学改革的新动向值得我们注意。

进入80年代以来,面对“知识激增”和学科不断分化与综合的新形势,各国的本科教育(包括本科工程教育)相继进行了改革,出现了几个重要的趋势。其一,各国都在加强“普通教育”。美国本科的基础课达课程总量的50%左右,日本约占1/3,苏联也高达30%左右。在第一、二学年甚至第三学年中,美国、日本、法国和联邦德国的大学一般都不分专业,美国和日本还不分院系,目的都在于加强基础知识教学,以“不变应万变”。其二,普遍重视文、理、工、管科目的相互渗透,开设大量跨学科课程。例如,麻省理工学院规定,理工科学生必须修习8门人文、艺术和社会科学的课程,占课程总量的20%。威斯康星大学绿湾分校以跨学科课程为中心来设计课程结构,全部课程都是跨学科的。苏联高校近来也提出了“人文科学数学化,自然科学人文化”的战略方针,要求学生掌握与本专业有关的其他学科的知识。法国经过1984年的改革,不再存在传统意义上的专业,而是按就业方向,分成几组专业。其三,通过实验、实习和科研,注重技能训练和能力培养。近年来,美国和日本的本科教育也开始注意培养学生的从业技能。美国东部的一些高校与工业界联合实施“合作教育”计划,日本高校则推行“产学合作”体制,因而多多少少加强了实践训练。苏联和联邦德国一直强调工业训练。联邦德国要求每个学生必须实习26周,长达半年之久。苏联工科院校的实习一般在20周左右。英国工科院校近来对工程实践也颇为重视,目前更为流行的一种“三明治”式的教学计划,要求学生到企业接受为时1—2年的工业教育与训练。总之,加强基础知识教学,注重技能训练和能力培养,是当前国际工程教育乃至整个高等教育的普遍趋势。如前所述,只是由于各国国情不同,具体做法不尽相同而已。