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工程教育三层次
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工程教育三层次
最近国内对工程教育讨论很多，中国的大飞机项目、奔月项目、高铁项目和航母项目，都是对工程教育领域利好的消息，因此工程热还将持续几年。目前的形势大抵相当于美国肯尼迪总统宣布美国将要第一个登月时，美国民众对于工程学科的学习热潮。网上对工程教育的反思，大抵集中在教育理念（通识教育还是专门教育）、教学内容（重理论还是重实践）和实践环节（全职实习还是业余实习），这三点工程教育的改革方向是毫无悬念的。但是，具体到每一个学校的每一个专业，该如何处理，需要根据情况加以考量，这里谈一谈工程教育的三个层次，有助于因地制宜，灵活设计工程教育的内容。经济理论一直强调，只有分工，才有效率；社会发达在于专业化，而不在于人多力量大。
美国的教育评估机构ABET，把技术科学的专业分成三大类：Engineering（工程）, Engineering Technology （工程技术）, Applied Science（应用科学）。最高档次的是工程类，不但要求工程数学的各种分支（因为NCEES的EIT/FE考试覆盖这些数学基础），还要求人们能够灵活推导公式，解决实际问题的能力。也就是说，工程师靠公式和推导谋生，因此待遇较高。次高的专业是工程技术类，工程技术需要大量的计算，学生们需要掌握公式和图表，得到预期的结果，但没有推导和开创的压力；最后档次是应用科学，这是为那些社区学校或某些私立学校准备的，是最为初级的专业评审。具体说来，就是没有公式，或最简单的公式，主要靠观察、阅读和总结来谋生，如火场调查人员，纯经验的专业，基本没有公式，完全靠观察，比较，记录和总结来工作。
拿工程学科中最难的一门课《流体力学》来说，应用科学类的消防专业使用《消防队水力学》，就是各种代数型的公式，根本没有微积分。消防队员基本都是高中水平，《水力学》中的公式重新加以拟合，得到的经验性公式可以让高中生掌握。工程技术类的消防专业使用《水力学》，和给排水专业相似。需要掌握Moody图和Hazen-Williams公式即可。而工程类的消防专业需要《工程流体力学》，包括液体和气体，也有不少经验性公式，但需要掌握雷诺数来区分流动性质，选用相关的公式，就比较复杂了。在此之上，还有理科的《流体力学》，那是某些少数学校开设的理论课，非天才不能学下来，国内某些学校喜欢采用高深的力学，让人学傻了，逃离工科，就是必然的结果。
我国早期的工程教育，比较倾向于理论。例如清华的工程学系，一定要突出一个学字，就是代表理论的深入，是突出工程中的理论应用的表现。老一辈教育家（如叶企孙），出于对国家落后局面的急迫心情，突出理论在工程实践中的应用，是可以理解的。老一辈工程毕业生，赶上两弹一星的机会，纷纷改行（放弃本来的研究兴趣），付出了相当的精力，很多人得到了院士的回报。但是和MIT毕业生的开创产业（开办了多少企业，雇佣了多少员工，这是美式的成功观，对此国内的工程教育理念有偏差，还是没有以人为本啊。）相比，我们的高层人才又缺乏某种闯劲，这是国家大形势带来的结果，不能全怪教育。钱学森的技术科学，从其理论配置来说，还是走工程学的思路，把工程理论化，可以搞载人航天，就是搞不了载人电梯（的市场普及）。我没有进过清华或MIT，对此（工程学的内容）不敢多评论。
我国引入的苏联工程教育，应当是工程技术类，反正都是要下工厂的，会用公式就行。我国曾经封闭国门，技术发展几乎停滞，因此工程学科没有交流，也就没有发展了。教材之迂腐，让老师难堪；然老师也没有经过正规的训练，因此那种有突破性、善于解决问题的工程教育应该是什么样？绝大多数老师都不知道。《习题集》偏难，脱离工程实践，还是不作也罢。那些根本没有见识过什么是工程的老师，越努力，产生的次品越多，还不能批评，这就是国内工程教育的困境。我所接受的热能工程教育，大抵是工程学的理论基础和工程技术的专业内容，就是缺乏一种工程的创新和解决问题的能力。
我对工程的认识，在于开创和发展。消防领域，是近二十年来发展起来的，每一个教授都能在某一个方向上开创一片天地，让人感受到理论的魅力。很多老师都在孜孜以求地推导公式，就是希望用的人多了，公式就带上了他的名字。发表一篇文章，意味着你对这一领域承前启后，完全深入了解并作出了自己的贡献。大师就是上课时，能给你闭着眼睛推公式的人，也是能够通过编造应用题，让你找到利用所学理论的机会。好的教科书，附带的习题也是非常精当的。一本流行的教科书，可以让著者轻松进入百万富翁的行列。这就是知识的价值和工程的机会。显然，国内的老师根本没有看到这些机会，也享受不了大形势带来的机遇，还是国际交流不足啊，语言的障碍很明显。
去年，我在一所私立学校教书，学生中有不少对微积分很感冒的人，他们大概读理工都是错误的，然而，他们喜欢消防，就给他们一点机会吧。应用科学，是给那些初级学问的美化之词，意思是用用嘛，不必当真。我国大概都降低到大专或中专水平，美国都是大学学位，有时给一个Associate 学位，那是让人早一点毕业的快车道。教育是一项产业，人家愿意付钱，干嘛要在学位上卡人呢？台湾的入学机会快要赶上美国了，中国也会很快赶上，这是社会发展的必然趋势。只要有需要，必然有商机，质量如何看？还得靠评估。教育评估总是要搞的，就是不能官方（教育部）来办，这个话题太大，以后慢慢谈。
表1.工程教育层次之比较
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数学 |
流体力学 |
公式 |
实践环节占专业课的比重 |
消防工作 |
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应用科学 |
无微积分 |
消防队水力学 |
相当简单 |
20%（估计） |
消防队员/火场调查/安全检查 |
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工程技术 |
初级微积分 |
水力学 |
套用公式和图表 |
50% |
安全检查/保险评估/消防工程师 |
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工程 |
微积分 |
工程流体力学 |
推导公式，数值计算 |
20% |
消防工程师/消防咨询/消防研究 |
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工程学 |
泛函分析 |
流体力学 |
？ |
不详 |
？ |
那么，表1中对比了工程教育的四个层次，为何题目是三层次呢？因为ABET管不了工程学教育，管不了天才的培养，天才不是培养出来的。某些高校可以招收到高素质的学生，保持高水平教学，那是她的自由，对此不能加以限制。我也没有经历过这种教育，因此不能深入讨论。我国的问题在于，把工程学教育套在普通的学生的头上，忽视市场的需要，容易让人厌倦（产生逃离工科的冲动）。现在还有不少教授鼓吹钱学森的课程设置，一点也看不到学生能力和水平不足的具体状态，这是掩耳盗铃的做法。我国工程教育，要么走工程学的路线（加大理论内容），要么走工程技术的路线（照本宣科），就是没有多少真正的工程（开创性地解决实际问题），这是很多人没有察觉的一件事。
那么工程教育改革当如何进行？首先要立足市场，看学生的未来走向，为学生量体定做教学内容。学生总是要找工作的，学校周围的就业机会决定了市场容量。我现在的学校是定位在工程技术上，为什么不能再上一层楼呢？因为市场容量有限，我的母校已经占领了工程教育的领先地位，超越不是没有可能，往往是代价高昂（需要聘请高水平的教授），而收获有限（不能靠近首都或保险业中心，就业机会有限），因此只好屈居二流（如此经营70年了，就是因为地理位置的先天不足）。国外教育的专业配置，可以从地理、气候和就业环境找到线索，而国内的专业同质化严重，大家都拥有相同的理论，缺乏相同的解决问题的能力，那么我该招谁呢？找不到工作，就是教育投资的失败。任何失败都会反映到入学率中，这是最终的评判，也是一条经济的杠杆。国内教育在多年抑制之后的大扩张，把入学率的基准掩盖了。某些学校的涸泽而渔，面临的就是没有学生的后果。
其次要搞教育评估，给工程教育的大市场规定发展方向，驴走驴道，马走马道，不能在一起竞争。应当认识到学生的多元化的，过去高考严格，还有筛选的可能性，以后学生层次复杂，更应当有所针对地引导学生就学。如果学生知道自己毕业后干什么，大概教育投资就成功一半了。随便问一个学生，你知道自己未来会干什么工作么？美国学生对此的信心比国内学生强，这是有意识培养的结果。套用李开复的话，“人生的成功在于选择”，不能主动选择，就是教育失败的重要因素了。
第三，工程教育的核心在于开创和发展，对此工程协会提供了很大的平台供成员发挥。每一次灾难，都会有人思考，是否是标准不足？是否是规范水平低。一旦发现不足，就会在成员中形成一个工作小组，协调一致地针对问题提出解决办法，改进和更新规范。大家都是免费工作，好处是什么？名气，影响和尊重。我国的专业协会国营化程度严重，对政治的考量要超过对技术的考虑，对于动员、组织、提高成员的工作很乏力，因为不需要自立自传自养，所以没有发展的动力，这是很值得深入思考的一件事。我国消防法规落后，给有关方面很大的腐败空间（合不合法，有关方面说了算，因为消防法的可操作性不足），这是可以改进的，关键还是工程师的自治没有搞好。
工程教育，是一个很大的话题，还有伦理学、经济学、管理学等交叉学科的有力补充，这里仅对工程教育的层次作一管窥，任凭读者评说。
有道是，应用科学少数学，工程技术重实践，工程教育多创新，天才才搞工程学。
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