欧林工学院:工程教育的一种新范式

编辑日期:2022-03-31 作者: 阅读:1
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    富兰克林·W·欧林工学院(以下简称Olin)始创于1997年,2002年正式招生,只举办小规模本科精英教育,在校生仅有300多人,师生比1:8,不设院系,仅开设电子与计算机工程、机械工程和工程+方向(如工程+生物工程、工程+设计、工程+机器人、工程+计算机科学、工程+计算生物学等)3个专业。在短短的20年里,它迅速跻身于美国优秀大学的行列,《普林斯顿评论》将其评为2020年度最有价值的学院。

    一、欧林工学院工程教育新范式的内涵

    所谓工程教育范式,它指的是工程教育的理念、行为和规范。工程教育范式的变革,需要相应改变工程人才培养的思维方式、行为方式和组织方式。美国传统的本科工程教育是依循通识教育、专业基础教育和专业教育(含毕业设计)三阶段逻辑进路展开的。毕业设计是要综合应用所学知识解决一个问题,一些专业基础和专业课程虽有一些实验或者项目,但基本是以验证性为主。

    Olin则打破这一传统范式,实行“课程+项目”新范式。该范式以创新性实践思维和动手能力训练为目标,以真实的实践性问题及其解决为依托,培养学生用设计思维去发现问题、清晰地描述问题和准确地定义问题,然后再用数理、自然科学等知识去综合设计解决问题的方案,直至生产出创新性产品,同时还要求生产的产品具有人文价值、商业价值。为此,他们在大学本科4年中以实践为指向,通过全学程实施“课程+项目”教学模式,采用真实的或者模拟的项目的体验式教学方式对学生进行完整的工程训练。虽然基于项目的体验式教学并非Olin首创,但它与众不同的是,并非将其作为辅助性的验证知识的手段,而是系统的、全面的创新性真实设计、建造实践,直至商业化。可以说,Olin的工程教育模式是真正符合工程本性的教育。

    二、欧林工学院工程教育新范式的特征

    Olin的工程教育模式虽然也把整个教育过程分为三个阶段,但与传统本科工程教育的三阶段不同,而是将其划分为多学科基础、专门化和转化实现三个阶段。三个阶段教育将“课程+项目”有机结合(整个学程从设计到制造要完成25-35个项目),强调知识的综合性和整体性应用。在多学科基础阶段主要为工程专业学习奠定坚实的基础,包括数学、物理学、生物学、化学以及艺术人文和社会科学。在专门化阶段,学生在自己选定的专业领域深度应用跨学科知识进行工程项目设计开发,这些工程项目通常都是社会现实存在的真实问题,学生自主动手设计建造。在转化实现阶段,学生用其所学解决企业真实的、具有商业价值和挑战性的问题,他们通过跨学科团队合作去完成客户调研、产品定义和样机制作的全过程,将“创新设计概念”转化为技术上可实现、商业上有价值和能造福人类社会的市场产品。具体地说,它具有如下明显特征。

    (一)改变传统先理论后实践的培养模式,将实践居于主导地位

    Olin颠覆传统以科学理论为主导的工程教育理念,践行以实践为主导的人才培养思想,以实践性思维和实践能力训练为目标,以通贯4年三个阶段的项目教学为抓手,通过对实践性问题发现、动手设计和制作来引发学生的学习体验,推动了“传授范式”向“学习范式”的转变,真正实现工程教育对工程专业实践的回归。

    (二)设计思维能力培养贯穿始终,培养设计型工程师

    Olin非常重视设计思维的训练,将设计思维训练作为培养工程创新人才的核心,不仅贯穿4年设置了一系列的设计课程,而且课外各类项目设计大赛等也以设计思维训练为目的。在第1学年开设“设计的本质”,第2学年开设“面向用户的协同设计”,第3学年开设的深度设计课程,要求在“为制造而设计”“可持续性设计”“产品设计与开发”“合用的产品”“人类因素与界面设计”“分布式工程设计”“系统”等任选其一。第4学年两个学期开设毕业设计。毕业设计是面向企业的大型项目,学生团队首先进行客户访谈,分析用户需求,评估商业价值,查找资料与专利,提出多种解决方案,然后根据客户反馈优化方案,做出产品原型,最后让客户感受体验并进行价值评估。通过在真实项目的场景化应用中进行创意思考,培养学生的系统观、发散与聚合思维、想象力与创新思维,提高他们系统化解决问题的能力。

    (三)跨学科思维和团队合作能力并育,培养管理型工程师

    Olin认为,过度专门化的工程教育将会导致学生对世界观察的偏见。因此,在项目制教学中,Olin根据项目组织课程内容,将不同学科知识与现实项目建立起有机的联系,通过项目设计制造,把不同学科知识整合、融合起来。在这个过程中,学生团队通过头脑风暴式的反复讨论、实验和学习,使他们学会从不同的专业视角,融合与应用多学科知识思考问题,养成跨学科的思维方式。在这个过程中,团队成员将学会如何沟通协调,如何倾听与表达不同意见,如何化解矛盾与冲突等,经过不同学科知识的碰撞、不同思想观念的交锋以及反复的实验试验,不仅磨练了口才,沟通协调能力、团队领导力与合作精神也得到很好地锻炼和提高。

    (四)通过校企合作将工程创新与商业化应用结合,培养创业型工程师

    问题导向思维或产品(设计)思维虽然是推动科学技术成果商业化应用的重要因素,但对下一代工程师来说,最重要的事情是要将工程创新与商业化应用紧密结合,将创新成果转化为巨大的财富。Olin在课程项目设计、建造中贯穿这一思想,专门开设“商业与创业基础”课程,尤其是毕业设计,设计的课题直接面向产业或者市场需求,在考虑技术可行性的同时,还要考虑建造成本、资源配置和潜在的市场效益。毕业设计课题是一个由企业或者其他机构委托并赞助的真实的具有挑战性的大型工程项目,有意向选择创业的学生也可以通过市场调研,自定课题。学生将工程设计与企业和市场需求紧密地融合起来,也为未来创业奠定坚实的基础。

    (五)在工程教育中渗透艺术人文社会科学教育,培养人文型工程师

    Olin不只关心设计建造能力培养,还考虑理解产品设计开发生产对人类社会的重要影响。它利用毗邻的巴布森学院和韦尔斯利学院(从事女子教育的文理学院)的教师资源和课程资源,结合工程开设的艺术人文社会科学课程,如“技术史:文化与背景的视角”“文化与差异:人类学视角”“试听:以图片、印象为交流手段”“‘我’是谁”等,通过在具体工程情景中讨论学习,把艺术人文社会科学与工程相融合,为人类追求更美好的生活服务。

    需要指出的是,Olin并不是要独立培养上述四种类型的工程师,而是要把它们集成在每一个学生身上,形成一个有机整体,使他们能够从创意、设计、制造产品直至商业化整个过程全面综合地思考并解决问题。

(摘编自《高教探索》2022年第1期  作者:袁广林)