书城社会科学国际工程教育前沿与进展2007
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第21章 美国工程教育研究经典报告(5)

解决重大社会问题的技术机遇

帮助解决一些重大而复杂的社会问题、促进公共福利,这是工程引以自豪的一个传统。这类工作对未来的工程师来说将会越来越重要。以下是部分现在可实施的工程项目:

(1)城市和地区规划(与实施)以及类似的帮助提高城市和农村人口生活水平的工程活动。

(2)提供更协调、更经济的交通系统。目前急切需要一套系统方案以协调各种交通方式,以便每一个都能发挥它们相应的经济功能:航空、水路、铁路、高速公路、运输系统和管道等等。需要提供新的途径来解决老问题:比如说为东北大走廊计划修建的城市之间的高速地下交通方案。

(3)改善城市和郊区住房情况。增加对建筑物美观的关注程度。

(4)以最经济的方式生产提供照明、采暖、电和水(比如,联合海水淡化和核能发电的设想正在考虑中,由于规模经济性,需要非常大型的工厂)。

(5)建立大范围的环境卫生设施——保护空气和河流,消除污染。

(6)采用新技术和海洋科学,开发新的自然资源,如海底矿物资源。

(7)改进气象预报——可能也是天气控制——将自然灾害的破坏减少到最低。

(8)在可行情况下,提供更多的娱乐设施,如建设更多的公园、森林、“原始”河流、博物馆、剧院、水族馆、天文馆、公共沙滩、游泳池、(转播)频道等。这将会促进更健康的体育教育和普通教育。

(9)开发设备和系统,为那些由于技术进步跟不上社会需求而失业的人员增加教育机会。

(10)持续发展通信设施,使电视电话会议尽可能完全令人满意。

(11)建立更经济且充分的防卫措施,来面对在技术战争中高度发达的潜在对手;发明和开发技术、改善对军事行动的侦察手段、武器以及其他设施,促进裁军计划的圆满成功。

解决问题的工程方法(略)

解决问题的新技术

以下是工程师解决问题的新工具:

(1)在电力、医药、海水淡化和其他许多研究领域中应用的新的核知识。

(2)新的发电设备知识,如燃料电池、热电效应、MHD(流体动力学)、同位素以及激光电力传输。

(3)新的分子理论,它增强我们对化学反应中微观现象的理解。

(4)更深入理解掌握宏观的物理化学,它会帮助我们创造新的纤维和塑料的聚合物以及了解生物聚合物。

(5)应用于通讯、自动控制、信息储存和检索中的电子、雷达、微波激发器、激光和精密遥感设施和功率放大器的新知识。

(6)用于火箭学、太空和太空旅行以及天气预报和天气控制的卫星通信方面的新知识。

(7)固体物理学新知识在改良材料生产中的应用。

(8)计算机及其编程方法的发明使迄今为止无法用于工程设计和研究的很多计算完全能够运行,且有助于研发控制工业流程的自控仪表。

(9)生物科学的新知识。如:遗传学,它在开发适应各种过程的改性有机菌种中扮演了一定的角色,就像对生活污泥的消化等。

(10)依据各种数学演算和线性规划等手段优化的新知识和数学方法。

(11)在社会科学中的新知识和已被证实的最新理论。将会对公共政策的形成及效果提出新观点,而这些公共政策对工程师的工作是至关重要的。

(12)信息加工、储存和检索的新方法。这是目前积极发展的领域。例如,一个名为INTREX的、耗资数百万美元的五年计划。它将帮助图书馆适应这种知识爆炸——“迅速进入的知识网络”。

所列诸项很明显很快就会过时。

这个报告系统的目的也许被定义为人造和天然成分(包括人类自身)的复杂集合体,它们彼此相互依存、相互作用,有目的地利用它们实现可认知的目标。

(13)海洋学和天气预报的新知识。

工程教育的目标和责任

B 部分表述了考察工程的本质及工程师的相关工作,C 部分指出了工程师未来面临的问题,E部分提出了工程师如何处理、运用他们的新资源、新思路,A 部分对工程教育自身作出了评价。这一部分讲的是工程教育的责任。

(1)工程教育的责任

个人责任。工程教育的首要功能是发展个人天赋并提供给他知识、技能、理解和评价,鼓励他从事这一职业并在工程学习中实现自我价值、得到个人回报。

社会责任。引导一群有能力的年轻人,并在他们的一生中最能塑造成型的时期给予教育。

当他们作为专业人士受雇于私人或公共组织时,他们将会认真地、明智地、有能力地提供所需要的工程服务(同时向社会证明他真正的价值)。

工程专业责任。有责任为工程专业输送一批未来的工程师,使之能在指导下圆满地完成一个工业组织的基本任务。培养他们发展成为工程师的能力与愿望,在缺乏监督的情况下承担困难和责任。他们必须在理解基础工程科学的同时掌握特定知识和运用知识的技能,这意味着他们不能一毕业就结束工程教育,雇主应当为他们提供继续学习的机会。

(2)总体目标

工程教育的总任务,正如关于“工科课程目的和任务”的协会报告中所述,在今天看来仍然是正确的。由于早期报告中部分目标已显过时,采用如下所列的现在需要强调的目标,作为对早期报告的补充:

1)为加速变化的科技世界培养学生,一方面他必须继续学习且迅速接受新事物、新方法,甚至那些一定会发现和发展的科学的新原理。人才培养注重思维灵活、敏捷、清醒和活跃,是前所未有的需要。

2)帮助学生认识到变化的需要,在解释和运用日益增长的知识的同时提高扩展人类的理想与抱负。作为科学世界和人类世界之间桥梁的建设者,他必须敏感而有远见、有责任心,为推进、实现人类进步而努力。

3)在学生中培养一种信念:教育是自律的且个人应为学习负有极大的责任。

4)使学生认识到教育必须贯穿他整个职业生涯的全过程。

5)帮助学生认识到工程方法的广泛的适用性。

工程教育工作者应当培养学生用理性的方法解决工程师在其职业实践中所遇到的问题,也许可以运用到有争议的社会问题的思考中去,利用各种资源尤其是人文社科知识,领悟到生活的基本价值。

第Ⅲ 部分:本科和第一学位教育

未来工程师的教育要求

在过去十年间,工程师的工作对于社会的经济和政治结构方面产生了深远影响,但是工程教育却并没有在由它引起的社会变化中享受到任何特殊的优待。

要求改变教育需求方面的建议从下列不同来源汇聚到“目标委员会”(Goals Committee):①工程教育的期刊文献,特别是《工程教育》杂志;②政府部门和行业的调查结果;③来自院校研究委员会的报告;④来自专业团体研究委员会的报告;⑤来自行业研究部门的报告;⑥对工程教育人士和一线工程师的访谈;⑦ECAC-RWI 大学与工业联合报告;⑧最近的相关研究。

“目标研究”(goals study)把注意力集中在工程师需要获得的新知识上,但是工程师所需的领导能力中的判断力的重要性也不可忽视。为了避免这类事情发生,我们把领导能力教育问题作为工程教育要求的第一个问题来说明。

1.应该提供领导能力方面的教育

在寻求关系整个社会的重大问题的解决办法时,工程师应该重视自己的领导角色。尽管技术人员已经作出了很多贡献,但是更大的挑战还是需要未来工程师去面对。所以,在设计工程教育的计划时应该充分考虑领导能力方面的教育,以确保学生在面对更大的社会责任时,具有足够准备去发挥积极的领导作用。

但这并不意味着工程师的技术责任将被削弱。实际上,多数工程师认为他们的技术责任反而增强了。有证据显示最近毕业的工科毕业生比以前的毕业生能更快地进入管理岗位。

我们在调查中发现,工科毕业生更可能需要经济学、心理学、法律、社会学、外语等课程,而不是那些强调特定商务细节或人际关系技巧的课程,如技术经济分析、合同管理、人力资源规划和市场分析。但在管理和高层管理这些领域可能例外。

工科毕业生,还有管理界、行业和政府的许多代表,强力推荐在写作、口语和图表沟通方面的正式训练,以及这些技能在他们各自事业生涯的广泛运用。调查显示,管理者(不论年长的还是年轻的工科毕业生)的口头交流能力都比较弱,人文修养也不是很强,尽管近期的毕业生在这两方面已有较大改善。

院校研究委员会也对工科学生在人文社会科学和沟通交流方面的教育表示担心。工程教育家必须联合这些专业中的同事,对未来工程师所需的全部教育经历加以整合,使技术性的教育有更广泛的人文教育背景的支持。

值得注意的是,1956年的人文社科研究报告(HSRR,Humanistic-Social Research Report)中提出的完善而又实用的建议,一直被大多数工程教育家所谈论,但是在绝大多数的工科院校都还没有投入实践。

2.未来的工程师必须对科学、数学以及工程科学有更深刻的理解,要有比战前工程师更好的综合掌握理论知识的能力

行业和政府的调查对工科学生的传统课程推荐代数、三角几何、微积分、解析几何,以及微分方程和矢量分析。在基础科学方面,强烈推荐的科目是现代物理、物理化学和有机化学,尽管事实上只有少数工程师有机会用到这些课程。工程科学学科也被强烈推荐,例如,固体力学和流体力学、电路学、电子学、传热传质、材料物性和热动力学。这些课程被推荐的比例高于它们在职业中所用到的比例。计算机应用课程也是如此。

可以获得一个重要的结论:被访问的工程师希望获得更宽范围的教育。

工程管理者报告说,最近毕业生的数学、自然科学、理论原理较强,而且比以前的毕业生更愿意接受新观点。而以前的毕业生则强于工程设计、工程绘图,以及解决实际问题的能力。

3.必须重视和强调以整体的观念来处理复杂工程系统中的问题,并会对其设计和开发的过程进行分析与归纳

教学和组织研究委员会(IOSC)强调重视一般领域的工程设计,担心数学、科学和普通教育的过分强调将可能削弱工程教育本身的特点。这些报告强调,需要一个有创造性的工程设计经历,而不是以牺牲广泛知识面为代价的强调细节的常规经历。

目前已有很多好的教育计划,供有志于研究生学习和研究工作的年轻学生选择。在本科和研究生教育计划中有创新设计的重要性值得工程教育家们关注,他们必须大力发展那些改进过的强调创新设计和开发的教育计划,给学生一个发明创造的经历,让他们在所选择的领域中发挥想象力,体验原创的激情。

4.必须为学科交叉工作拓展更多的机会

现有的专门化工程教育计划已经不能适应学科交叉不断增长的需求。有一些学生在他们的本科阶段就表现出了开展学科交叉工作的能力和渴望。但有一些学科是非常专业的,以至于在这个领域以外的学生没有机会深入了解。工科毕业生提出的很多修改课程的建议直指交叉学科的问题。

5.增加现行的教育计划的灵活性

现在的很多教育计划太呆板,不能满足未来工程师的需要。应修改教学计划,提供选修课程以激发学生的潜能,同时也为他们毕业后的工作做好准备。另一个可行的解决方案是提供更多的学习渠道。

6.减少学分时间负荷是必要的

现存的课程体系要求每学期修17~18学分,这种情况造成学生没有足够时间用于独立和自主性的调查和研究。激发学生的自我学习能力是工程教育的重要目标之一。已有一些大学进行了改革,将每学期的必修学分降低到14学分。所有的学校都应该认真考虑减少学分的要求,在现存的本科高年级课程中取消一些没有必要的、重复的课程是可行的。在某些情况下,也可适当降低专门化来获得预期结果。

“目标委员会”并不是暗示某些课程如修辞学、作文、制图学等不重要,只是建议如基础性的数学、自然科学内容能够在中学阶段完成,为学生大学阶段的学习做准备,并在大学为那些在入学时没有达到这些课程要求的学生提供非学分的补救课程。

7.对基础知识的鉴别和重组

由于工程专业领域应用的新知识的增加,迫切需要对这些构成基础工程的新知识元素和主题材料进行鉴别和重组。这是一项有价值的任务,在工程教育界深入人心。

8.预修课程太多

很多非必须的预修课程减少了优秀学生接触其他领域课程的机会。在可行情况下,除了那些范围很广以及高水平的预修课程,其他内容最好让学生自主学习。

9.需要更多激励工科新生的课程

激励新生使之树立从事工程事业的适合新生水平的工科课程实在太少了。很多人感觉普通的工程图学并不能满足要求,需要更多的有实质性内容且对一年级新生具有激发作用的课程。

10.鼓励工程教育合作计划

工程教育合作计划正在建设性地发展,这项教育计划使学生的理论学习与工业实践相互转换。

很多一线工程师和教育者都认为行业工作经历能使学生更加成熟。这也为那些经济能力有限但颇具才华的学生提供了学习的机会。

11.需要建立从其他专业转入工科专业的相关规定

很多的学院都不允许学生在一年级以后转入工科专业。要有一个机会使那些一流学生能在一年级以后进入工科学习。

第一专业学位

第一专业学位就是能满足工程专业和学术机构所规定的最低专业能力标准的学位。