工业创新和高等工程教育改革，本文主要内容关键词为：教育改革论文,工业论文,工程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
工程教育起源于国防建设和工业发展的需求，工业发展的规模和水平决定着工程教育的规模和水平，工程教育的水平和质量又是工业发展水平和质量的人才保证与智力基础。由于工业为三大产业和国防提供装备，为人民生活和社会发展提供物质基础和技术手段，因而工业是现代国家的命脉。一个国家兴办工程教育的目的，均在于借助它为本国工业的发展提供高质量人才，进而推动经济和社会发展，以实现壮大综合国力、富民强国的宗旨。
工程教育的历史无须追溯很远，在世界上也不过近两个半世纪，在中国也就约莫一个世纪。今天的天大、交大和浙大，从前身的天津中西学堂、上海南洋公学和杭州求是书院开始，也不过是百年历史。当然，新中国成立前后，尤其是改革开放以来，中国工业和工程教育的规模、质量、学科结构、综合水准，以及对国家社会的作用和贡献已不可同日而语。伴随全球性科技和经济的剧烈竞争和广泛合作，中国工业和工程教育也面临着更严峻的挑战。
当代科学技术的变化日新月异。微电子与信息技术的发展，新结构材料和功能材料的产生及其应用，生命科学和生物医学工程技术、环境科学与工程、核科学技术、海洋工程、空间工程和地下工程等等的进展，已使人类的工程活动空间和水平，拓展到前所未有的领域、规模和高度。现代科技的蓬勃发展和奇迹般不断创新，全球和地区间政治、经济的竞争与合作，资源、生态环境与人类发展需求的尖锐矛盾，迫使人们努力寻求一条新的可持续发展的道路。12亿人口的中国，人均资源并不富裕，发展别无他途，只能走坚持改革开放、依靠科学技术、自主创新、民主法制、社会公平、生态协调的有中国特色的可持续发展的社会主义之路。正因为如此，我们对即将跨入21世纪的中国工业社会、对即将迎来新纪元的中国高等工程教育表示极大的关注，并以创新为主来讨论它们，希望有助于深化改革与加速发展。
一、工业创新的意义和范畴
江泽民同志在全国科技大会的讲话中指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭的动力”。创新的意义对国家民族如此，对工业和工程教育亦如此。有史以来，无论是科学进展、技术发明、经营管理、行销服务、军事战略和战术、教育培训，无不依赖于创新。尤其是在当代社会，国家的富强，民族的兴旺，乃至企业的兴衰，无不取决于对科学技术知识的学习与掌握及其创造性的开拓和应用，创新已是人类社会发展的基础和生命力所在。
航空工程的先驱者、美国加州理工学院的冯·卡门教授有句名言：“科学家研究已有的世界，工程师创造未有的世界。”（Scientiststudy the world as it is， engineers create the world thatnever has been.）用术语来说，一个是“发现”，一个是“发明与革新”。两者都需要创造性和先进性。当然，对于认识自然界的科学研究，可以不必强调它的应用目的；然而，对于创造人工物的工程活动，以及认识其规律性的工程科学研究，就必须讲究应用目的，也就是说，必须要求它们能满足客观需要，努力探究并且解决实际问题。
另一方面，可以说科学无国界，科学知识属于全人类。但工程和技术则不然，它具有功利性，它还与当时当地的经济、文化、政治、社会、自然资源与环境密切相关并受其制肘。科学发展一般都抢先发表，而技术专利和技术“诀窃”（Know How）一般有世界性的知识产权制度保护，要有偿转让，有的更是密而不宣。许多先进技术和适用技术想买也买不到，工程更是买不来，因为它需要适合国情，在中国地方由中国人自己来营造、运作、维护与管理。
这些区别与联系，向我们展现了工程的这样一幅图景：工程，它自古以来就是以利用和改造客观世界为目标的实践。它包含非技术成份，例如经济、政治、人文社科。技术里头既有科学原理，也含有非科学因素（经验的、经济的、道德法制的、艺术的、社会传统的等等）或尚未发现的科学道理，它们以综合应用的目的联结成为一个工程整体。
工程师参与其中的工程活动，无论是所谓朝阳工业还是夕阳工业，都具有类似的场景。工业创新也均发生在此过程中，显然它包括科学和技术的创新。但工业创新不只是科技创新，因为前者的本质属性是为国家社会提供真实产品和服务、因时因地因事制宜地开创现实和未来。明了这个属性，可能会使我们有意识地做到继承与模仿之中有创意，引进消化之后再创新，借助天时地利人和，逐步建立有自身特色的先进而强大的工业。明了这个属性，也才可能使我们在科技创新、勇攀高峰的同时，自觉地面向中国实际，与中国国情紧密结合起来，把它们融合到中国工业创新中来，从而为我们的经济和社会文明再造辉煌。这是想首先说明的一点。
第二点，是想说明工业创新的范畴。
为人熟知的新产品、新材料和新工艺的开发，历来是工业创新的重要内容。把高新技术转化为现实生产力，从而创造现代物质文明，这是工业创新的广阔天地。例如，设计和开发先进的生产系统与工艺，发展和监控新的能源、交通与通讯系统，改进和开发崭新的农业工程、水利系统与环境工程，为公众设计和建造新的居住环境与活动空间，发明先进的医学仪器、治疗器械与保健体系，探索和开发空间、海洋与地下资源，等等。这些创新活动，不仅只是涉及工业装备和技术的硬件（hardware）和软件（software），还在于它们之间的有机综合，形成新的概念与思想、新的结构与功能，创造出新的生产模式；同时还涉及经营管理方式的创新，行销战略的创新，服务和应用方式的创新，从而创造出新的行销方式和服务体系，新的消费和生活方式。现在有人称之为“灵件”或“慧件”（firmware）。所以说，工业创新的范畴包含着从科技、生产到市场的整个物质、技术和信息循环中的创新活动。
现举几个例子说明。
一个是所谓“精益生产”（Lean Production）。这是麻省理工学院在80年代末90年代初提出的新概念，他们称之为“世纪级制造技术的核心”。这个概念随即被德国人吸收，并在1992年宣布要以精益生产来“统一制造技术的发展方向”。亚琛工大继续发展了这个概念，构造出一幅以精益生产为屋顶，以即时制（Just in Time ）、成组技术（Group Technology）、全面质量控制（Total Quality Control ）为三根支柱，以并行工程（Concurrent Engineering）为基础的建筑图画，形象地描绘了21世纪的现代化生产方式和目标。显然，这里既有新的制造技术，又有新的管理方式，更重要的是还有一种不限于制造与管理的、以市场效益为核心的设计、开发、制造、经营这样一种全局的系统创新思想。应当说，几乎所有的设计、生产和市场行销全过程，均能从“精益生产”得到有益的启示与借鉴。
另一个是所谓“可持续发展工程和教育”（ Sustainable Development Engineering and Education）。这是美国工程师协会联合会在1994年8月一份政策声明的主题。80年代后期，“可持续发展”的概念逐步形成。但它的开端，则是更早时候德国和其它欧洲国家在绿色和平运动旗帜下的绿色设计、绿色生产、绿色工程等等。现在提出的“可持续发展工程和教育”，其要义即站在工程的立场，在加速人类工业文明繁荣昌盛的同时，正视世界人口剧增、粮食短缺、资源枯竭、能源匮乏、污染加剧、生态失衡，以及天灾人祸等等问题，致力于开发旨在资源节约化、能源与生产过程清洁化、废物再生化、环境无害化、农业生态化、社会公平协调等等可持续发展理论与技术；从工程伦理角度协调全社会创造新的价值观念、行为方式和工业规范。在工程教育方面，则是造就一代具有环境文明意识并拥有相应科技武装的现代工程师。最近，MIT在全校实施了一项“环境工程教育与研究计划”，为“可持续发展工程和教育”提供了实例。
再一个是所谓“宏工程”（Macro-engineering）。与我们熟悉的系统工程不同，这个概念指的是关系全局的超大规模工程项目的规划、设计、决策和组织实施。它试图以全新的综合大系统的工程概念，运用系统动力学（SD）、结构解析（ISM）、试误分析（Try and Error Analysis）等定量定性参半的方法，采用协调折衷、互补共济等寻求合适而非最优的思想方法，并且借助“一一对应”（any-to-any）格式而非仅有“某些对应”（some-to-some）格式的多维巨型信息处理系统来解决自己的问题。宏工程与其说是关心系统，不如说注重系统包络，并重视包络外的整个系统环境。这一概念在70年代就已提了出来，但它得到重视和发展应用则是80年代初的事。当时有两个事件起了推动作用，一是在杰克逊勋爵（Robert Jackson）倡导下成立了国际宏工程学会联合会，一是在MIT开办了以19世纪的英国著名工程师、管理专家和政治外交家布律内尔（Isambard Kingdom Brunel）的名字命名的讲座。我们中国也有一位国际公认的宏工程师，他就是唐代安史之乱以后的刘晏。外国人对他在公元8世纪重修大运河的方式与实践细加研究，推崇备至，视之为世界宏工程的范例。可惜我们对此反而研究甚少，即使研究古代水利史的专著也是一笔带过，更不用说联系政治、经济、地理和历史文化等其他系统综合地考察了。
综上所述，如果我们找准了工业创新活动面向实践的立足点，如果再站得高些，不把工业创新活动只是看成单纯的工程技术活动，而看成是一项社会化的经济活动，如果再把眼光放开些，注意到工程创新活动的社会责任，那么我们就会更加深刻地看到工业创新的价值和意义，看到它对国家经济建设、科技发展和社会进步的全方位的作用。同时也就会看到，当新的世纪一天天走来的时候，我们有许多地方可能还准备不足，尤其是与工业创新、与工程教育相关的思想观念，包括培养未来工程师的新的观念与实践。
二、工程教育改革的几个关键主题
西方有人评论他们的大学，认为高等教育天生是个惯性很大的保守系统。高等学府中的实际权威并不是作为行政主管的校院长，而是分布密集在学科活动基层的教授们。学术组织与政府、企业的组织有许多根本不同。又由于教育改革的效果时效性更长，效果的表征更具多元和隐含性，任何革新举措都难以获得行政和学术的一致赞成。这个情况具有一定普遍性，我们应事先有个思想准备，哪怕涉及一门课程的改革也有相当难度，非朝夕之功。但是工业则不然，它直接面向市场、顾客和用户，需求和商情不仅瞬息万变，而且非得及时地不断地调整、改革与创新，否则难逃竞争败北、破产倒闭的厄运。
运动速度和运行机制不同的两个系统，其矛盾焦点集中在培养的人才身上。现代的高等教育观要求大学自觉地把自己放在主动为社会服务的地位上，工业和社会需求是工程教育的服务对象，是工程教育存在与发展的依据，也是评价工程教育改革的最终根据。因此我们应树立起工程教育必须适应社会需求的基本观点，以及工程教育是工业和社会发展大系统中的一个子系统的基本观念，而不仅仅是教育系统孤立的自我完善。
第一，关于目标问题。
党和国家的教育方针明确指出，我们的教育必须“培养德、智、体全面发展的建设者和接班人”。工程教育当然也不例外。问题是要认真研究、分解细化这个总的目标，直到可以操作的程度。然而，此项工作下的功夫还不够，常常是把教育方针作为原则和口号，而改革和操作措施则是本专业对知识技能要求如何、课程设置如何、分配去向如何，省略了许多中间层次，也忽略了许多重要方面。
工程教育无疑要培养工程人才，无论是侧重工程技术的，还是侧重工程科学的，抑或侧重工程管理、发展与规划的，他们都是未来的工程专业人员或专业人士（Professionals），都要以工程实践为基础，以实践作为立足的根本。按全面发展方针的要求，根据面向中国社会实际、面向未来、面向世界的需要，国家对工程专业人员的资格要有一个既合国情又便于国际接轨的明确界定；从而工业界和大学要相应对工科学生的“应知”、“应会”、“应是”（即应具备的品质）提出具体的基本的要求。工业发达国家有两句批评他们工程教育的话，一句是“技术上狭窄的”（technically narrow），学机不懂电、学电不懂机，我们这里更窄，学热加工的不懂冷加工、学流体的不懂得固体。另一句话是“狭窄于技术的”（narrowly technical），工科学生不懂成本、经营、管理，更缺少人文修养，我们的情况似乎更为突出。
现在已是世纪之交，时代的飞速发展和工业创新的巨大挑战，要求21世纪的工程师至少做好回答四个问题的准备。第一个是“会不会去做”（一项工程技术任务甚至科技难题放在面前，你拿不拿得起）。第二个是“值不值得做”（看你在人、财、物和时间要求的现实约束条件下，能否经济合理地完成这项任务）。第三个是“可不可以做”（看你能否在政策法规、社会公德、文化习俗允许的前提下，既遵照法律又合乎情理地把事情办成）。第四个是“应不应该做”（看你能否自觉地考虑生态的可行性，以本职的技术工作为可持续发展作出贡献）。四个问题对工程教育都是基本问题，我们设想，可以按此思路去寻求答案的线索，或许能使教育方针的人才目标在工程教育中具体化，也可能便于把大学生的素质教育与中小学生的素质教育区分开来。
第二，关于模式问题。
工程教育的模式本来就应当是多样的、灵活的、时变的。从高等工程教育层次看，有专科、本科、硕士、博士和博士后。从工程活动类型看，有侧重研究、设计、开发、运筹和规划的，有侧重工业现场服务的，也有较多涉及生产销售、经营管理、技术咨询、安全监督、质量管理、标准与法规、评估和决策咨询，以及教育和培训的。这些学历层次和工作类型，当然应该在不同国家地区和产业部门，组合成为不同样式的工程教育。用单一模式去满足多种需要并不经济，在效率和效益两方面皆不足取。
世界工程教育模式确实五彩缤纷。不久前，欧洲工程师协会联合会搞了个“多样统一”，提出七年式欧洲工程师形成模式，包括至少3年的大学工程教育、至少1年的学习期间的工程训练、至少2年的初期工程经历，剩下1年可加到前面任何部分。这是从时间框架上和知识层次与能力结构上的规范，具体做法上则任各国自具特色。
美国工程教育协会最近也有一个报告，建议工科院校在更宽范围内考虑自己的使命并找到适当位置，建议根据情况分别选择三个基本模式之一，或者它们的组合，或者创造其它模式。第一种是以本科为主，报告建议他们把传统的技术要素与较宽的技能结合起来，如书面和口头交流、管理、经济、国际关系技能等等。需要说明一点，美国另有一种与工程教育（EE）有区别的工程技术教育（ETE），两者都有本科，这里是指的工程教育的本科。第二种是学硕贯通的模式，报告建议他们组建类似医学院和法学院那样的专业学院。以5年或6年时间完成一个含有学士学位的工程硕士学位计划。第三种是培养哲学博士的院校，报告建议要充分考虑到实际需要，要为哲学博士创造更多的就业机会。这第二种模式是美国工程教育的新模式，但在欧洲大陆已并不希罕，它就是欧陆工科大学的本科，是一种长学制的工程教育。
最近，清华大学率先进行了6年制学硕联攻的改革，这是有远见的创新之举，它将会受到我国工业尤其是高技术产业的欢迎。我们关注这类新模式的尝试，也希望有关方面有相应的政策支持这类模式的探索。当然，中国是个发展中大国，工业的跨度和差异也很大，并经历着快速的动态发展，我们应考虑在结构和比例上既适合工业和社会当前需求、又能灵活调节和发展以应对未来发展的工程教育体制和模式。任何模式其实都反映了对工程教育的一整套观念和做法，或者称之为“范式”（Paradigm）。新的时代呼唤新的范式。这使我们想起前面说到的一项工业创新，即精益生产。这个概念是基于对质量和效益的追求，是借助高新科技对信息社会快速多变的多样化需求的敏捷反应。工程教育培养人，实质上也是一种生产，是工程人才及其思想与创造力的“智力资源”的生产，完全可以提出“精益教育”的概念，从而创造我们的范式。
在这里，作为基础的并行工程的实际含义，就是把红与专、德育和智育、理论和实践、知与行等等紧密结合，把学科的壁垒打破，把“知、会、是”三者重新组合起来，造就全面质量和素质优秀的建设者和接班人。为了支撑起精益教育的屋顶，从中学校门到大学校门、从基础课课堂到专业课课堂那种单调和连续式学校教育是无能为力的。至少需要有三根支柱才能使屋顶稳定：模块式的课程结构和教学环节；适时的教育内容和教育方法；从招生到求业教育全过程的全面质量管理。我们还可以把电化教育、计算机辅助教学、多媒体、远距离教育等以及“虚拟大学”等，纳入精益教育这个以学校为主要基地、企业和社会为大环境的社会化工程教育的大框架中来。这幅壮观的工程教育的图画并非是“虚拟”的，国际工程教育的进展已经让我们看到了它的轮廓。
第三，关于核心问题。
我们多次讨论过创新设计对工程教育的重要性。中科院外籍院士西蒙教授曾说过，创新设计是所有专业训练的核心，是将专业与科学区分开的主要标志。长期以来，工程教育由于“技术上狭窄”且又“狭窄于技术”，设计被人误解为只是翻手册套公式，画工程图，声誉不佳。它大致对应着工业初期的仿制阶段。但是除了这类“常规设计”，还有所谓“创新设计”，现在很时髦的策划和创意可归到这一类。机械工业的前辈沈鸿先生谈到设计时说，设计就是想办法，是对新东西的预计，是创造新东西。可见设计不是单纯的技术工具，也不是教学计划中一般的实践环节，应当把它理解成人类创造未来的主动思维和创造行为。不仅在工程教育中需强调创新设计，在其它专业教育乃至中小学和幼儿教育，也应引进创新意识、分析综合、评价判断等创新要素的启蒙和培育。
人们已经提出设计和创造是人类文明的第三种文化。学术界以往只推崇科学文化和人文文化，也有人尝试借助科学家和艺术家共同努力寻求其完美结合。第三种文化--设计和创造，将使工业产品实现科技、艺术、功能和经济的统一，在现实世界开创像应用卫星与卫星应用、长二捆、大京九那样的宏大工程。
工程教育必须开阔思路，对设计教育有新的认识，利用计算机与网络等现代工具，把它提到更高的水平。一个完整的工程系统或工业循环，有设计开发、生产制造、销售运行等互相关联的基本环节。过去往往人为地将其相互割裂，尤其不把销售和服务作为工业自身的环节。事实上，工业产品的行销和售后服务是工业循环周期中最重要的实现社会价值的阶段。新的问题、新的需求、新的设想主要来自市场和用户的需求。训练有素的工程师涉足经营管理、规划和策划并参与决策，与无工程技术背景的经理相比，将有更大的竞争力。现在有技术背景的工商管理硕士受到欢迎，就主要起因于此。创新设计在工程实践循环中处于中心地位，因为它一方面与现实的生产制造和运行相联系，另一方面也与美学和社会伦理道德规范相联系，与比较抽象的数学和物质科学的概念、理论和工程技术实现相联系。工程的创造性、现实性、科学性和艺术性将集中地体现在创新设计和优秀工程师身上。工程教育需要加强科学、技术、人文、经管，以及系统化集成的能力。因此，创新设计及其教育的地位不可低估。
工程教育的第二核心是工艺技术。工艺是创新设计得以经济、清洁、高效实现的创造性技艺，是创新设计物化的技术过程。它包含着物理、化学、生物学等物质科学的最新成果，以及在材料、工艺、检测等方面的工业创新；包括数学、信息科学、系统科学等在生产制造过程的建模、仿真、运筹、控制、监测等方面创新；包括硬件和软件在制造设备和系统中的创新集成；包含经营管理和市场行销服务的计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造等新的概念。现代工业社会中工艺环节是不可或缺的，它也是工程教育的核心之一。然而从发展趋势看，现代工艺技术更重视新材料、新工艺、先进制造技术和系统、工艺过程的仿真、优化和监控。
工程教育的第三核心是管理和经营。工程教育不应该是单纯的科学技术教育，现代工业是以社会化的生产过程和满足社会需求为特征的产业。工程活动是社会化的工程技术和经济行为，或工程技术的社会行为（国防工程、环境工程、医疗工程等）。无论工程目标的实现或过程的优化，都离不开科学管理和合法经营。因此，现代管理科学、经营战略、法制规范、职业道德、公关和协同等，应是现代工程教育的核心内容之一。这也是市场经济环境下的工程教育与计划经济环境下工程教育的差别。
根据上述核心内涵，每一个未来的工程师除要有相应专业业务能力外，还应具备较宽领域的相应基本知识、能力和素质，要养成现代工程师的全面素质。
第四，关于途径问题。
工程教育改革与发展存在多种途径。按照创造性问题求解的理论，这是个多解命题，找到它的合适答案本身就是一个创新过程。我们认为，其中的“合作和参与”在今天尤为重要。因为教育是一个长期的积累和连续的过程，它甚至始于学前教育，直至工程师脱离工程界。可惜传统的学历教育把人们的创造性束缚了起来，应试教育的指挥棒迫使青少年走上读书应试的死胡同。工科学生到毕业还不知道工程为何物，以为工业创新就是在“一级杂志”发表论文或得什么大奖。医科教育尚注重临床，工科教育的实验、实习却步履维艰。陈旧的设备，短缺的经费，不足的实习机会和场所，均使得工程训练几乎有名无实。在职攻读学位和继续工程教育，也由于种种原因，始终局限在较小规模和较低水平上徘徊，尚不能满足工业发展和工程技术人员的迫切要求。所以，工程教育“合作和参与”的途径，需要我们进一步解放思想，更新观念，不能认为工程教育只是学校的事，工程教育必须有工业和社会的参与，中央和地方政府的教育和工业主管部门有必要有能力通过方针、政策法规、层次结构和质量评估等方面的引导，发挥宏观调控作用。院校内部，“合作和参与”的途径在于提倡多学科、跨学科协同，打破院系界限，改变本科教育和研究生教育互相隔裂的局面。转换教育观念，改革教育方法，提倡启发式教育，鼓励学生主动参与和自主学习的精神，努力养成未来工程师的自学能力，善于相互学习，善于协同，鼓励奉献和创新精神。许多中外杰出工程师在科技史和艺术史上是无名英雄，但他们的创新业绩和奉献精神在工程史上是不可磨灭的。要让我们的学生在工程教育的“合作和参与”中，学习前辈工程师创造未来世界的精神，理解工业创新的社会价值和意义，担起振兴中国经济、发展工程技术的光荣责任。
在结束本文的时候，我们想到中国的龙。龙是什么？兽的头，蛇的身，鱼的尾，鹰的爪，鹿的角……好像什么都不是，又可能什么都是，呼风唤雨，威力无比。这是中华民族想象力和创造性的象征。我国的工程教育要学习和吸收其它国家和民族的有益经验，但决不可照搬照抄。中国有自己的传统和国情，有自己的发展阶段。我们应该走一条博采众长、自主创新之路。坚持发扬实事求是、开拓创新的精神，“面向现代化，面向世界，面向未来”，我国的高等工程教育和工业发展一定能取得突破性进展，东方的巨龙一定会在下个世纪腾飞。