第19章 美国工程教育研究经典报告(3)

上述科学不一定非要作为单一的课目来处理。鼓励通过实验，去寻求实现教育目标的最佳途径。前述分类不意味着是一个工程科学的完善清单，例如信息论等其他的工程科学也将会发展。

尽管对于工程科学的基本需求存在着广泛的争议，现存的课程基本上并不完全包含这六类工程科学。很明显，工程师需要具有上述所有六类领域的背景。只有确保这些非常重要的基本概念已经充分包含在其他学习中，工程科学的某一类才可以从课程表中删除。另一方面，可能存在一些课程设置或工科教学计划，它们必须选择那些所列工程科学以外的科学课程，例如生命科学或地球科学。为了保证教学的广度、质量和深度，在大学本科教学计划中安排1／4的工程科学应该是可行的。

委员会认为，现在的很多课程设置对这些领域中的每一类都没有包含足够的内容。委员会再次强调上述工程科学的地位，认为对基础科学的过分要求代表着对未来工程师培养教育的实际倾向。

（3）工程分析和设计

设计中的分析、综合、开发，以及工程研究中经济设计的创造性和实践过程的各阶段，是工程教育课程设置中最显着的特征。这种教育实质上源于那种入门式的典型案例方法，而不是设定课题领域进行有序的开发研究。这种“设计”活动应当以综合的方式在最后两年的每个学期中完成，有条件也可以更早开始。全部大学本科教学的约1／4用于包含必要技术背景的工程分析和设计将是恰当的。

执行这类典型案例方法的各项进程包括命题、项目、分组作业、组间竞争，处理实际的或没有解决的问题，针对不熟悉的项目内容进行实验，综合汇总一套新方案而不是分析一套旧方案。从现场实践学习而来的工程技能比从学校学习更有效。设计能力包括比单纯技术技能更广泛的能力。它涉及处理一种从未见过、从未学过的情况的愿望，在相关数据资料常常不完整的情况下，承担解决专业问题的全部责任。

很多工程类课程设置的这个部分，要求有认真推敲和不断主动积极的变化。在很多情况下，由于沿用陈旧的实践，主修专业的教学活动经常枯燥无味没有生气，存在采纳新开发的概念、分析技巧和方法的空间。学生的教育者，应该是对工程进步作出积极贡献的人。例如，很多内燃机课程通常是对性质的大量描述，它们本质上是半专业的课程。它们的基本内容是：固体和液体燃料、热动力学的基本原理和机理的高级分析技术，以及更有效的热传导、燃烧的性质、摩擦和选材。通过创造性的思维和想象，把这些内容融合成一个完整的体系。这类方法同样应用于发电厂、高速公路工程、电机、化工工艺、冶金精炼等等。再次强调，在学习过程中，充分实现本报告概述中所要求的基础科学和工程科学训练是非常重要的。

（4）工程实验

实验是教授实验方法的一种手段。它能给予学生观察现象和寻找解释的机会，去验证理论，发现矛盾，设计收集必要数据的实验并解释结果。一套固定不变的实验的价值是很成问题的。在有效的指导下，由学生自己开发适当的实验来解决问题将具有很高的教育价值。

测量技巧（包括精度分析、精确度和误差）和对经济合理性的分析，与掌握的一些统计方法结合，构成了实验室实验的基本要素。

每学期有限的几份试验报告锻炼了学生书面表达工程信息的技能，千篇一律的报告对培养交流技巧毫无价值。

（5）其他工科课程

有些科目（像电气工程对非电气类、热机对非机械类等等）应该强调基础概念、原理和方法，而不是那些特殊的机器和装置。除了主修领域之外，专业工程师最重要的专业背景在于基础科学和工程科学。

包括实验室试验的工程材料学习，常常分布在不同的课程中，可以被统一协调优化。而且，前瞻性的工程师正在更多地跟踪固态理论以及化学方面的最新进步，寻找对材料性能研究的全新的重要的科学方法。这些领域将会被工程征服，它的进展将受到工程教育者的密切关注。

绘图表达既是一种交流的形式，又是一种分析综合的手段。它是一种专业应用的方法，而不仅仅是一种技能。它的重点应放在空间的可视性、创造性思想的实践、传达思想的能力。特别在创造性工作的开始阶段，徒手画草图是最常用的表达方式。

现场实习和其他实践的科目，若用它们来代替教学课程的工程科学课程，应该按前面已经讨论过的教学目标的观点，严格推敲与审定。

（6）人文和社会科学

按工程教育目标的要求，对人文和社会科学领域的学科要充分重视。专业工程师除了技术知识和技能之外，还需要熟悉一些自己领域之外的学科，与自己的专业结合来改进人们的生活。

学生的教育基础应帮助他寻求个人最充分的发展。该基础包括想象力的激发、对所有形式学习的尊重以及主动运用各种途径和方法探索宇宙的秩序和意义。大学经历应该促进学生提高理解重大的相互关系的能力，理性判断的能力，简单、清楚的表达能力，以及职业成功所必需的个人品格和素质。

为了达到这些目标，教学课程表中技术和人文两部分，都应被纳入总体教育计划之中。仅仅把技术看成学生成长的有用部分，人文对成长过程只是提供文化元素而已，这种观点是错误的。相反，所有的学习课程（不管其知识或技能的特定目标是什么），都应考虑学生的学习背景和个体差异，因为它们的理念、理解、形态和言词都与他生活结构的组成部分直接相关。人文和社会科学课程应当帮助学生树立一种令人满意的世界观，而不是仅仅向他提供立竿见影的知识和技能。

课程选择——有些科目必须从人文和社会科学领域选择：包括历史、经济、政治，这些知识是一个公民所必不可少的；文学、社会学、哲学、心理学和艺术，它们开阔了工程师的知识和视野。委员会认为约1／5的教学课程设置应当用于人文和社会科学学习。

非工程科目——像会计学、企业管理、工业财务、市场营销、人力资源管理，都是特定的教学课程设置中有价值的成分，但它们的内容基本是技术型的，不能充分履行人文社科教学的基本目的。

像其他教学部分一样，激发学生主动学习也是人文社科教学的目标。我们无法期望学生在有效的时间内获得哪怕只是一门人文社科学科中的内容复杂的知识。但是，他能获得对这些学科的基本理解，加上引入的思考方法，通过一生的实践，可以在这些领域获得进一步提高。课程设计应是自由的、宽泛的，要给予学生满足感，使他们能在今后的生活中通过深入这些批判性的和创造性的思想领域获得这种满足感，开发其高质量的判断力，使他出类拔萃。

英语——英语既是通用的，又是人文的。书面和口头的表达能力是一种专业的必需，同时也是个人的综合财富。文学知识和阅读理解能力是人文教育的构成部分。因此，英语是一条植于人文部分教学的根。充分培养专业工程师运用英语的技能，仅靠特定的课程是不够的。它需要充分的激励和全体教师的积极努力。教师要阐明提高了语言交流的技能将会为这些工程师带来的经济和文化回报。

（7）认同广泛的社会目标

为了实现大学本科教育的总目标，应该在正式课程中安排人文和社科教育，但这显然是不够的。

工科教师还应通过言传身教，通过对自己领域之外的同事工作的态度，通过对使大学生成熟大有帮助的各种课外活动的支持，及其本身对广泛的传统文化的兴趣，为学生的通识教育作出自己的贡献。

文科艺术院系的教师一方面应该清楚培养学者的使命和自身领域的研究之间的差别，另一方面有责任使这些知识实用并有价值，这些知识对在其他领域学习的学生是非常重要的。委员会认为应提高工科和人文教师之间的兴趣共识，促进更多的理解和协作。整个工程教育是各个门类学科的人们所拥有的“合资企业”。为了这个“企业”更有效率和更完善，他们应该相互尊重和包容。

（8）选修课

所有的课程表一般都没有为选修课留下任何时间，技术和人文都是如此。委员会认为，选修条款应规定选修时间的范围为必修科目教学安排的约1／10。委员会同时相信，允许一些学生集中在科学方面选修学习，其他学生主要选修人文和社科是有益处的。对工科学生选修课程的限制与所寻求的教育目标是不相符的。

评估委员会和大多数教师认为，需要在给定的教学框架下提供尽可能大的灵活性，让每一位学生扩展个人的兴趣。应在一系列人文社科、数学和物质科学，以及所在系的关于工程分析和设计的一系列教学课程中设置选修课。只有通过选修课，学生才能最好地扩展他对未来专业活动的兴趣。

为每个学生提供自由选择的机会或选修课（前提是这些所选的课程有益于规定的目标），能使工程教育的目的满意地实现。

（9）为新的课程设置留出余地

在本报告中，建议增加课程设置内容，但没有相应的删减。对基础科学、工程科学和广泛的人文社科领域更多重点（比现在工科课程设置所含的内容还多）的推荐，并不意味着增加工科学生的学习负担。对学生是否还有自己的时间这个问题，确实存有很大的怀疑。下面列出四项可行措施，以完成这些增加的重要目标。每个学校应按各自的特点选择合适的方法和实施的程度。

四项措施如下：

提高入学要求。这可能需要：高中更充分的准备；更多的选择性。

提高教学效果。

淘汰目前课程设置中的某些材料。

设置超过四年的教学课程。

促使高中继续提高它们的标准，为考大学（包括工科）的学生提供适当的训练。但是工程教育者期望在短期内从高中大量获得生源是个很大的问题。由工科院校和工业界合作为高中理科教师提供夏季培训是其中的一个解决方法。

提高教学效果也陆续被很多教师提及。用较新的更简单的方式去观察复杂现象并对此进行分析，对题目的深刻理解常常伴随着清晰、简单的综合能力。简化本科生教材内容所提供的方法是研究生院对发展大学本科教育的一大贡献。

淘汰课程设置材料同样也是迅速发展的学科领域中一种可被接受的实践。不适当的反复重复的内容应当被淘汰。作为一种教学法的工具而认真设计并有意识地重复，可以采用，但不能与学生的兴趣严重抵触。职业教育和技巧内容，以及主要传授工程技巧或实践的那些课程，需详细研究来判断是否该淘汰。虽然对工程技巧和实践的适当关注是必要的，但是它的最高目标是工程科学、工程分析或设计，而不是去教授作为工程方法学的技巧。

对多年工科教学发展的回顾，显示了一种不断强调科学支持工程的倾向，一种为了工程自身实用的代价高昂的工程技巧学习。因此，委员会认为，寻找时间强化基础科学、工程科学和人文社科学习应该：①淘汰目前课程设置中的一些材料；②提高教学效果。如果工科教师非常坚决地淘汰这些主要含有职业教育和技巧内容的教材，就可在正常的学时限度内，增加本报告要求的基础学习。

但是，对现有教材的修补无法达到效果，需要完全重新组织教材。对引入新教材的全部四项建议措施，希望进一步实验。

第八部分：结论

在这个报告的结尾，委员会再次强调，它所提的科学导向的本科教育课程中所推荐的精神，应当受到更多的关注，而不是仅仅注意对于特定领域的时间安排。委员会花费大部分精力来考虑，在工程教育的每一个重要领域中，达到所描述的水平的可行性，但是它不可能作出量的规定（数学可能除外）。因为它要考虑到基础科学固有的动态性质和工程科学的特质。大学教职员应该年复一年地进行这项工作。

工程教育评价问题应该永远存在于工科院校教职员的意识之中。每位教师应该将这个任务作为一个非常重要的、生死攸关的个人任务，而要达到这个目的，要求工程师有眼光、有创造力以及完善的基础自然科学训练。因为这些要求的质量不可能让所有的学生在同一状态下达到，因此选拔式的学习是必要的。本科水平的选拔有助于培养某些工程师更强的人文社科背景，同时也有助于另一些人通过在工程专业方面进行的综合强化训练，培养更强的科学背景。

工程教育应该培养在任何崭新、困难的工程问题面前都能保持想象力且能够胜任的人。这就要求他们具有专业能力和社会责任感。委员会认为“科学导向的工程课程设置”对到达上述要求是非常重要的，给出措施如下：

1.加强基础科学的学习：包括数学、物理、化学等。

2.对六类工程科学的识别和结论：虽然六类工程科学不是普通课程中必不可少的组成部分，但作为工程教育的基本核心，教学过程中要充分运用基础科学原理。

3.在专业背景下，进行工程分析、工程设计、工程系统的综合学习；有意识地去激发其创造力和想象力，同时要充分运用基础科学和工程科学。

4.开设选修课程，开发每个学生的特长以满足社会的不同需求，同时为优等生提供灵活的机制。

5.继续努力将人文和社会科学融入工程教育之中。

6.坚持开发高水平的书面、口头、绘图等思想沟通技能。

7.鼓励在所有工程教育领域开展实验教学。