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关于工程教育的讨论 精选

已有 8410 次阅读 2007-6-9 21:17 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

关于工程教育的讨论


刘浔江


4月19日《工程科技》版刊出了《工程教育期待回归》一文，5月10日又刊出了刘云同志的《“逃离工科”令人忧》。两文在工程技术人材特别是蓝领人才紧缺的背景下涉足了目前我国工程教育中的一些主要问题，如工程教育理念、工程教育模式、工程教育的课程体系，工程技术与（自然）科学之间的区别及彼此间的隔膜等。此外两文都提到了“逃离工科”堪忧现状的原因和一些对策。笔者不揣浅陋，也想就这些问题谈一点看法。由于科学包括自然科学和社会科学两大类，而和工程技术关系最密切的是自然科学，所以以下行文中有时也以科学一词指代自然科学。


1．工程教育模式的形成


从科技史的角度来看，科学研究和工程技术虽是人们处理生产经验和对自然界观察（物质形态、结构、性质和运动规律）的研究结果两方面，但就其源于人们生产过程中积累自然界诸事物经验这一点上，却都是一样的。因此在科学发展的早期，在科学尚不发达的时候，自然科学家和工程师本就是一家人，一身而兼二任的如牛顿就是这样一个代表，他既是一个物理学家，也是一位结构工程师。到了19世纪中叶，由于科学技术的迅速发展，每一方面的工作因发展而变得更复杂、工作量更大而无法一一兼顾，他们才不得不分手去忙自己领域的事情，科学家们忙着去建立一个科学的完整而严密的体系，工程师们则忙着以实际工程中所积累的经验去改进生产工艺和方法。这样一来，时间一长，彼此便逐渐隔膜而缺乏相互了解、甚而达到相互讥讽的地步。当然科学与工程的分手也是科学发展的必然结果，但这也决不是它们不能保持紧密联系、以至于密切合作的理由。至上世纪中叶科学的迅速发展已使其中某些部门达到了完善的阶段。最典型的例子便是力学和电磁学，正好这时候出现了航空工程和电机工程的理论基础。这个事实一方面作为那个时期许多事例中的一个，再次证明了科学与工程技术间的密切关系，并指明了工程师们忽视自然科学的错误（即使在今天这一事实也是非常重要的，一个最近的例子也可以佐证这一点：中国科学院物理所锂离子蓄电池研究中，最安全可靠而又价廉物美的正极材料为磷酸铁锂，但磷酸铁锂却是导电性能极差的材料，要使用这种材料就必须设法提高它的导电率，这个问题的解决却是由理论物理学家做到的。理论物理学家用量子力学的密度泛函方法，对磷酸铁锂“掺杂”后引起的能带结构变化进行了计算，在这个基础上，再由工程师们的合作找到提高磷酸铁锂导电率的办法。最后的结果是：磷酸铁锂的导电率上升了8到9个数量级！无数事实表明：有些工程技术问题如果只纯粹着眼于工程技术角度上是无法解决的！这样的事例科技史中可以找到许多）。另一方面，由这个事实出发，又使不少人认为：一切工程技术可以视作自然科学的应用。这个观点反映到工程教育中也就形成了今天世界上大多数国家采用的工程教育模式：这就是一个工程师的培养于其专业课之外，再加自然科学的模式。


2．对传统工程教育模式的批判反思


从一切工程技术可以视作是自然科学的应用的思想出发、继而形成的传统工程教育模式，这在当时确实是一个带有革命性的改革，并且还取得了一定程度上的成功，以致于这种培养工程师的方法广为世界许多国家工程教育所采纳而成为一种典型的工程教育模式。根据这种模式所设置的课程体系（其实《回归》一文提到的源自前苏联三段式体系也是这种模式下的一种课程体系）所培养出的工程师比起老一辈工程师来说，的确科学分析能力方面有明显的不同，而且对许多复杂问题不再全部依赖于经验。不过工程教育史指出：这只是工程教育思想上成功在“一定程度“上，至于改革的初衷而将工程技术完全建立在自然科学的基础上的目的，则是完全没有达到。这可用有名的麻省理工学院创办初期到上世纪20年代前后的情况来说明。麻省理工学院创办于1861年，其办学教育思想旨在将理工紧密结合、以适应社会的需要并完全采用上述工程教育的模式培养工程师。由于这一模式太形式化地看待工程技术与自然科学间的关系，所以其思想认识是不完全的，甚至有错误的地方。试想，四年学习期间，他们将前两年的课程几乎全照自然科学的体系教授学生，学在在这两年里是一个学者，在高度的学术空气中生活，但是两年一过，待学后一阶段课程时，学生们又似乎突然被从学术空气中赶了出来，进入工程技术领地，放弃了分析方法而致力于经验的东西，这样培养出来的工程师一进入实际工作，不久就把学过的作为基础的自然科学理论遗忘大半。我国今天的工程教育因为也源自于此，所以留有这个弊病的痕迹，值得我们重视和研究！刘云同志在《令人忧》一文提到的“不少英国人认为工科教育过于专业，只数学一科就得啃上整整两年”，因“其努力程度与由此得来的社会地位和报酬不相称”而“逃离工科”。在商业大潮涌动的今天，“寂寞”与“待遇差”虽反映了“逃离工科”现象的一个功利侧面，但笔者认为其深层次的原因可能还在于我们采用的传统工程教育模式的认识上。


3．  工程教育技术应以技术科学为其理论基础


我们之所以说已被世界许多国家采用的工程教育模式有错误的地方，是因为自然科学是工程技术的基础，但绝不是说它能够完全包含工程技术。钱学森先生曾指出：“要把自然科学的理论应用到工程技术上去，这不是一个简单的推演工作，而是一个非常困难、需要有高度创造性的工作，我们说科学理论应用到工程技术上去是不合适的，应该更确当地说科学理论和工程技术的综合。因此有科学基础的工程理论就不是自然科学本身，也不是工程技术本身；它是介乎自然科学和工程技术之间的，它也是两个不同部门的人们生活经验的总和，是化合物，不是混合物”。这个化合物就是钱学森先生曾指出的技术科学。由此可见工程教育中的基础课程的教学内容和体系不应直接采用自然科学的内容和体系，而应是自然科学理论和工程技术相综合后所要求的那种教学内容和体系、也即工程技术应以技术科学为其理论基础。长期以来，如果我们撇开“推倒南墙”以来的功利诱因，政策导向的误区，文化传统的落后观念的影响等因素，笔者认为，工程教育以和工程技术隔了一层的自然科学作为其理论基础教授学生，加之工程技术与自然科学的思维形式，方法以及价值取向等的不同而难以引起学生的兴趣，所以这才是传统工程教育模式的要害所在。也才是所谓“逃离工科”现象发生的根本原因。


  4．从我国工程教育史的角度看我国的工程教育


中国在几千年封建社会的发展中，由于种种社会原因而一直没有形成我们自己的工程教育。自鸦片战争后，中国渐渐认识到要不受列强的欺压，必须向西方学习技术，遂有以容闳为首的第一批留学生的出国留学。


中国近代大学培养工程技术人材，大约可以1895年的北洋大学（今天津大学）、1896年的南洋公学（今交通大学）和唐山路矿学校（即后称之唐山交通大学，今之西南交通大学）为起点，迄今已逾百年。当时，在中国，废除科举，发展新学的一个基本动因，就是针对旧学之“无裨实用”的积弊，因而洋务时期的工程教育，均以武备、船政等“实学”为主，并以“教育救国”、“-实业救国”等认识作为办学的动机，因而为我国早期工程教育的培养目标打上了强烈功利主义价值倾向的烙印。从1912年蔡元培起草《大学令》起，工程教育之“通”、“专”之争虽经折中为一二年级，以通才教育为主，三四年级以专门教育为主的模式，但至上世纪三十年代之后因着教育政策发生了明显的变化，这个争论又扩大到了社会上。1931年“确定教育实施办法”发布，其中规定“大学教育以注重自然科学及实用科学为原则”，招生政策偏重实科、缩减文法科的规模。抗战爆发后，政府更是倡导“实用科学”，限制文、理科的发展而引起教育界的非议。当然，这在科学技术和经济十分落后的中国，特别是战争时期，培养“实用科学”专家确也是现实而迫切的任务，但即便如此，有识之士也并未泯灭对教育保持清醒而理性的认识。如朱自清就认为“大学生多只拥挤在工学院和经济系里，这是目光短浅，只看在一时应用上，这是大学教育不健全的表现。”（朱自清：《论大学共同必修课程》，高等教育季刊，1940，1（3））。雷海宗则更尖锐地批评说：“一般的学生，因根基的太狭太薄，真正的精通既谈不到，广泛的博通又无从求得；结果各大学每年只单送出一批一批半生不熟的智识青年，既不能作深刻的专门研究，又不能正当地应付复杂的人生。”（雷海宗，《专家与通才》，大公报（重庆版），1940，02—04）。有名的致力于高等工程教育、有终身校长美誉之称的梅贻琦先生还敏锐地意识到，对于中国之工业化来说，需要的不仅是技术人材，而且是组织人才。并说“真正的工业的组织人才，对于心理学、社会学、伦理学，以至于一切的人文科学，文化背景，都应该有充分的了解……严格的自然科学倒是比较次要，”针对政府重实科轻文理科的政策，梅贻琦持否定意见，认为大学期间，“重心所寄，应在通，而不在专，”盖因“通识为本，而专识为末，社会所需要者，通才为大，而专家次之，以无通才为基础之专家临民，其结果不为新民，而为扰民。”（梅贻琦，《大学一解》，清华学报，1941，13（1））可谓远见卓识而可作为我们今天的工程教育的借鉴！


自1895年到1949年的五十余年中，我国先后成立的20多所工科院校，除个别学校如上海同济大学学自德国，上海复旦工学院、哈尔滨工业专科学校（今哈工大之前身）和旅顺工专分别由法国、沙俄和日本所办者外，这些工科院校均多是以美国工程教育为样板，也就多受美国工程教育思想之影响。解放后，自1952到1977年，我国工程教育改为以前苏联之工程教育之体制等为主。前苏联之工程教育的特点是单科性工学院为主并分别隶属于各对口工业部门领导，虽较之美国强调了理论结合实际，但专业划分过细、过窄，难以跟上迅速发展的科学技术之步伐；至于中等和大专水平的工程技术人员的培美则在中国一直被忽视而成为我国工程教育中最薄弱的一环。1977年以后，为适应改革开放的要求，国家教委（现教育部）和政府有关部门根据国民经济发展的需要和科学技术发展的趋势，对上世纪五、六十代形成的工程教育进行改革，同时也加强了高级工程技术人才的培养。不过这些改革成效不大，以主要左右工程教育的教学内容课程体系改革而言，呈如1995年3—4月国家教委举办的“面向21世纪教学内容和课程体系改革报告会所指出的：“自80年代初，针对近半个世纪以来科学技术迅速发展下教学所存在的问题，许多高校都在教学改革方面进行了积极的探讨，取得了一些结果，但从总体上看，在课程体系上，在课程的教学内容上改变不大，有些教学内容与中学重复，不少基础课和专业基础课的教学内容陈旧，缺乏时代感，难以适应世界科学技术的飞跃发展和我国经济社会的发展。由于这些问题的存在，严重影响了教学质量的提高。”


迄今，中国工程教育已经走过了一百余年的道路，通过它的发展和演变的历史，前辈们的探索和思考，似不难看到，仅管随着时代的变迁，特别是今天，工程教育所处的文化、科技背景以及社会环境已然发生了巨大的变化，但是，工程教育面临的问题仍是相同的，特别是中国在激烈的国际竞争中急于赶、超的心态及带来的功利倾向也近乎相似。今天工程教育问题的求解，不仅需要前瞻，而且需要回顾和反思；不仅需要进一步研究、学习先进工业国家的工程教育经验以为我们工程教育的借鉴，而且需要重温我们中断已久的值得恢复的传统，从历史中借鉴经验和智慧，从而似有如下一些认识：


4．1  工程教育发展和演变与整个社会之发展密切相关，就工程教育本身而言，其发展和演变受政治、军事、经济、工业、文化、民族传统等多个因素的影响，这种影响大多数情况下起推动其发展的影响，但有时也起负面影响，譬如左右我国教育的“官本位”和等级观念。《回归》一文提到的“过去看重学历，原来的技术工人普遍学历不高，社会地位和待遇也就较低”，“在人们的心目中，科学家的地位就是比工程师高。很多高校提出我们要培养科学家而不是工程师”就是典型的例子。学术上与教授相当的“教授级高级工程师”，却偏要在“高级工程师”前冠以“教授级”修饰之！我国极需从政策和体制上促进人们观念上的转变。


4．2  工程教育史指出：诸多因素中，对工程教育发展影响最大的因素乃是工业化，两者常是相互影响、互相促进的，由于教育的超前性常又推动工业化的进程。鉴于我国工程教育始建于上世纪五十所代以前工业极不发达的情况下而照搬国外的工程教育模式并影响至今，所以应尽快建立自己的体制和模式。


4．3 工程技术应建立在扎实的技术科学基础之上，根深叶茂，自然之理，这是毋庸置疑的。目前有两个问题极待研究并加以解决。其一是隶属自然科学的数学、物理等课在工程教育中应否“技术科学化”和如何“技术科学化”，以使它们真正具有工程教育中所需要的自然科学理论和工程技术相综合后的内容和教学体系；其二，是隶属于技术科学的工程教育中的一些基础课（如理论力学、材料力学及弹性力学等课）在某些大学功利化倾向越趋强化的背景下，有被边缘化的趋向。就力学课言，某高校工业民用建筑专业本科的理论力学仅安排20个课时实在是匪夷所思！殊不知在自然界和工程中，力学无所不在，很难设想一个习工程的学生没有较高的力学修养而能在未来的工程实践中有所建树！“加强基础、淡化专业”，改变专业过细过窄的设置指导思相。


4．4  加强工程教育中的人文教育，以求培养出具有社之责任感及健全人格的工程技术人材。麻省理工学院第十任院长基理安是一位工程教育的实践家，他认为工程师不仅要能够发明新技术，而且必须预见科学技术的发展对人类社会的影响，并以人道主义的方式运用这些新技术。他的这一工程教育思想值得我们很好的研究。


4．5  专业划分过细、过窄，难以适应科学技术迅速发展的形势的要求。本来这在上世纪50年代我国工业起步阶段学习前苏联工程教育并未显现出大的不妥。但问题是我们后来一直不改，既使上世纪70年代以后前苏联自己都提出“在高等学校，出现了专业划分过细，专业数量过多的不合理现象，这对专业人才的一般学科训练和职业训练产生了不良影响”而“大幅度缩减专业总量”的时候（见《苏共中央关于高等和中等专业教育改革的基本方针》，1987，3），我们却依然故我。


5．“逃离工科”与大学生就业


《工程教育期待回归》与《“逃离工科”令人忧》两文都提到了“逃离工科”与大学生就业的若明若暗的关系问题。这不禁使我想起了“教育产业化”始作俑者的经济学家汤敏先生。1998年，身为亚洲开发银行北京代表处首席经济学家的汤先生提出建议：扩大大学教育是一个可以拉动内需的消费点，如果高校每年扩招30万学生，按一年一个学生消费1万元计，则30万学生消费就近30亿，这样做的好处，一是增加学生在学校中的消费，二是缓解就业问题，三是从长远来看，可以培养人才，增强人才国际竞争力。九年了，不妨回顾一下汤先生建议结下的“丰硕成果”：大学扩招的同时，一方面是学费高涨，毕业生就业困难，教育质量滑波，贫困大学生越来越多，“因教返贫”新闻也时有所闻；另一方面大学也渐离内涵式发展道路而沿外延式发展道路渐行渐远。也就是说，汤敏先生的建议给中国大学的发展造成了极大的硬伤！试问这种背景下还能将大学生“逃离工科”归咎于就业难吗？不弄清造成当下大学生就业的困境的症结所在，也就无法对“逃离工科”现象有一个客观的认识。这里笔者推荐王中宇先生《就业困境观察》一文，该文对就业的困境有精辟的分析。如果我们认同该文（科学时报，2005—09—01）的分析和结论，显然，“逃离工科”也就另有原因，除第3节所谈者外，我们希望和建议《科学时报》能开辟专栏开展讨论。


                                                  2007．6．9



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