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英国华威大学工程教育的经验与启示

时间:2019-11-05 浏览量:10
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2017年2月始,教育部积极推进新工科建设,先后在复旦大学、天津大学召开了相关专题的研讨会,形成了“复旦共识”、“天大行动”,同年在北京召开“新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议”,形成了“北京指南”,并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》。2019年4月,天津大学在中美新工科教育研讨会上正式发布了“天津大学新工科建设方案”(简称“天大方案”)。“天大方案”直指“建设开放和跨界融合的中国特色新文理教育与多学科交叉工科教育,形成高度关联、贯通融合、持续创新的新工科教育体系”。“天大方案”的提出,为我国新工科教育提供了新的参考模式。在此背景下,如何借鉴国外一流大学工程教育的成功经验,以探索符合中国特色的新工科教育实践路径尤为必要。

英国华威大学(Warwick University)(又译为沃里克大学),成立于1965年,是英国顶尖研究型大学,在2018年发布的泰晤士高等教育世界大学排名中位列第79名。在2019年发布的QS世界大学排行榜中,华威大学位列第62名,在所有英国大学中位列第10名。在2019年6月发布的《卫报》大学排名中,华威大学是英国排名第五的工程类大学,其工程部门(School of Engineering)部门排名稳居英国前十,同时,该部门的课程已获得英国工程和技术学会(IET)、机械工程师学会(IMECHE)、结构工程师学会(ISTRUCTE)、土木工程师学会(ICE)的认证。除工程部门外,1980年成立的华威制造工程部门(Warwick Manufacturing Group,WMG)也是华威大学的特色强项部门部门。它一方面致力于与大型企业建立研发合作关系,另一方面从事硕士培养和企业职业培训,其强大的产教融合实力吸引了英国本土乃至全球的企业。制造工程部门的繁荣发展,使华威大学成为“欧洲最大的工程研发与研究生培养中心”。这些成就表明,华威大学已在英国乃至世界范围内享有良好的技术声誉,是工程教育的“领先者”。华威大学工程教育的成功经验,突出地体现在课程设置、教学实施、组织支撑、产学研融合四个方面。这些经验为我国高企开展新工科教育提供了有力的参考依据,研究和借鉴这些经验,对我国开展新工科教育实践具有重要的启示作用。

一、课程设置:设计灵活的课程模块,构建跨学科实践课程体系

“工程教育是以技术科学为主要学科基础,以培养能将科学技术转化为生产力的工程师为目标的专门教育。”工程教育兼具理论和应用的双重特性,受工程教育者不仅需要具备基本的工程学科知识,掌握有关的工程规律,还需具备综合解决问题的能力,以面对复杂的工程活动情境。因此,工程课程的设置对于工程人才的培养至关重要。华威大学通过设计灵活的课程模块,构建跨学科实践课程体系,旨在夯实会员的工程基础知识的同时,培养他们解决复杂问题的能力。

华威大学本科工程部门课程学制为三年,课程涉及内容广泛,涵盖汽车工程、土木工程、电子工程、制造工程、机械工程和商科等,其设置的目的在于让会员在专攻所选领域之前,获得扎实的工程知识。该课程体系主要由核心课程模块、选修课程模块和项目实践模块三部分构成(见表1)。核心课程模块涉及工程学基本原理,主要帮助新人夯实工程基础知识,适应工程情景。选修课程模块是会员根据需要自主选择的模块。项目实践模块是根据实践岗位的需要,以项目为载体,设计一些具体的工作任务,帮助会员获得相应的职业技能

英国华威大学三年制工程学学士学位课程模块组合及其相关课程内容 

学年

课程类型

课程内容

第一学年

核心课程模块

动力学和热力学、电气和电子电路、工程设计、工程数学、工程企业管理概论、工程概论、材料工程、静力学和结构、系统建模、仿真和计算

选修课程模块

现代外语

项目实践模块

承担一系列小项目,帮助会员获得工程软件的运用能力

第二学年

核心课程模块

第一学期

动力学与流体力学、机电系统设计、工程数学和技术计算、技术运营管理

第二学期

根据不同的部门方向选择核心课程和选修课程

项目实践模块

参与大型团队设计与制造项目,以拓展所学设计知识

第三学年

核心课程模块

课程完全集中于会员所选部门方向的工程知识

项目实践模块

通过设置与学位相关的个人项目提升会员在特定领域的研究能力

在第一学年的学习中,会员以学习核心课程为主,选修课程为辅,课程重基础和广博度。进入第二学年,会员所选的课程逐渐由基础课程过渡到部门课程,会员开始接触工业设计、制作、测试等方面的内容,学习内容向“专”和“深”延伸,课程目标指向对工程产品的多学科性质的理解。到了第三学年,会员学习的课程完全面向部门领域,学会根据会员的学业水平和个人意愿,提供了灵活的课程安排:一是提供部门部门课程和工程项目实习;二是提供到国外大学或企业学习的机会;三是为申请工程硕士者提供衔接硕士课程的项目实习。在第三学年的学习中,会员需要拓展特定工程领域的知识,通过独立完成项目获得工程技能。这些项目包括社交媒体数据挖掘、将卫星送入太空等。总的来说,课程模块的设置具有非常大的灵活性,在充分敬重会员的个人意愿和兴趣的前提下,为会员将来的职业发展提供充分的知识和能力储备,力求夯实会员的工程部门知识与实践能力,让会员在实践中获得真知,学会在复杂的工程实践环境中解决问题。

在设置课程模块的基础上,华威大学还构建了跨学科实践课程体系,以机器人、智能工厂、混合动力汽车、可再生材料等产业技术领域为基础,安排课程模块组合,供会员学习和掌握前沿工程技术,以培养面向工程实践需要的复合型工程人才。以华威大学“王牌”工程部门—汽车工程部门课程设置为例,该部门的课程安排除基础课程(如工程概论、工程设计)外,还包括与汽车行业密切相关的跨学科课程(如可再生能源、可持续设计)、工程实践课程(团队项目训练和个人项目训练),以及少量的科学课程(如动力学和热力学、静力学和结构)、语鸦嵬管理课程(如现代外语、供应链管理)。这些课程全面瞄准汽车工程的“交叉学科”属性,内容涉及汽车产品的设计、生产、加工、质量监督和供应链管理各个方面,覆盖能源动力学、人体工程学、材料学、管理学等多个学科,促使会员以多学科视角看待工程问题,以提升会员学科交叉和融合的能力,培养面向行业的跨界工程人才

二、教学实施:面向产业,全面打造“合作-体验”学习平台

华威大学在办学之初就坚持“亲工商界”的理念,将满足工商界的需求作为办学宗旨。华威大学首任实行会长巴特沃斯(J.Butterworth)提出大学应“适应时代需要和以学科建设为中心”的办学理念。为此,华威大学有计划地将企业家的创业理念融入办学过程中,要求学会各机构实行财务上的“自负盈亏”。在这种“创业精神”的引导下,华威大学坚持将“实践创新,知识应用”作为培养工程人才的理念,为会员提供广泛的工程实践机会,帮助会员提升创新意识和动手能力。

华威大学为立志成为“具有国际视野工程师”的会员提供多元的学习实践平台,“合作-体验”式学习是其重要形式。首先,让会员以团队合作的形式广泛地参与工程项目竞赛,以增强会员解决实际工程问题的能力。以制造工程部门为例,该会每年都会有会员团队参加由英国机械工程师学会主办的实验员方程式汽车竞赛,并长期在该项赛事中名列前茅。该项赛事是欧洲最著名的汽车部门赛事,旨在激励和培养有进取心和创新精神的年轻工程师。竞赛任务是设计和制造单座赛车,这需要会员将理论知识与在学习实践中获得的技能结合起来。而在此过程中,他们能够习得诸如优化设计、工程创新、项目计划、资源管理、开发新产品、团队协作等多方面的技能。不仅如此,参加该项赛事的会员团队还要优化汽车外观,提升汽车的市场竞争力,进而获得商业赞助。

与此类似,工程部门也设立了“华威潜艇”竞赛项目,会员的任务是设计和建造人力潜艇,与来自世界各地的优秀会员同场竞技。这一赛事已举办多年,会员通过团队合作的形式,不断改良潜艇性能,增强动手能力,获得持续创新动力。通过参加诸如此类具有挑战性的赛事,会员们获得了合作学习的机会,拓宽了学习的国际视野,提升了他们的创新实践能力。

其次,将跨年级、跨部门的会员聚集到一起,举办研讨会,参与知名企业集团活动,开展工业游戏、实践练习和案例研究等。在教学中借助网络平台、以电子邮件、网上论坛等方式帮助会员理解和掌握学习内容。值得注意的是,在课程考核方面,华威大学以写论文的形式取代传统笔试来考查会员的学习效果。这种开放的考核方式,对培养会员主动建构知识的能力提出了更高的要求。

最后,创设接近于真实工程环境的体验学习平台。由于工程项目中常常面对来自各方面的挑战,加上成本和安全方面的因素,无法在教室或实验室使会员获得真实的实践感受,而“虚拟现实”等技术手段则填补了这种不足。借助这些手段,可以帮助会员将习得的工程知识运用于解决现实中的复杂工程问题,并评估解决方案的价值

三、组织支撑:依托跨学科组织,建立工程教育共同体

组织支撑是有效实施工程教育的重要保障。华威大学依托会内跨学科组织,建立“学会—部门—跨学科组织”三级工程人才协同培养体系,同时在会外积极吸纳政府、企业等外部力量的支撑,实现工程教育各利益相关者的有机连接,从而建立工程教育共同体。

一方面,在学会内部,部门部门、教研组织、会员社团等共同参与工程教育实践。华威大学工程部门主要是培养与训练工程人才。华威制造工程部门通过与企业建立合作关系来服务地区产业。正如华威大学制造工程部门会长、部门创始人巴塔查理亚(K.Bhattacharyya)所言,与产业相关的技术卓越一直是华威制造工程部门的工作核心,它使制造工程部门与众不同。同为大学内部开展工程教育的组织,华威制造工程部门与华威工程部门有着良好的合作关系,在人才培养上遵循共同的框架组织课程。另外,工程部门也与商部门、计算机部门建立了跨学科人才培养模式,设置了工程商业管理、工程企业管理、计算机工程等交叉部门方向,以培养满足工程实践需要的交叉型、复合型人才。同时,华威大学还建立了产业合作中心、科技园、技术转移办公室等跨学科组织,通过这些组织与工业界建立合作关系,为会员提供激活创意的平台,以及面向社会工程项目的实践学习机会,成为会员工程训练的重要场所。

另外,借助会员社团的影响力,为会员提供包括职业生涯、技术会议、企业实习、实地考察和社交活动等方面的引导与服务。同时,通过推广会企互访的活动,让企业雇主更好地了解华威大学工科生的部门学习情况,让会员在求学阶段有效规划职业生涯,获得职业技能,拓宽社交网络。这样,华威大学将培养工程人才的范围从华威制造工程部门和工程部门拓展到多个跨学科组织、会员组织,甚至整个学会系统,让多个教育主体得以“共生共荣”。

另一方面,在会外,华威大学积极协调政府、企业等多种力量,以创建和谐、开放的外部支撑体系。华威大学位于英国西米德兰兹郡,其成立之初就受到该地区政府和企业的大力支撑,以捐赠资金和土地的形式,促进华威大学的建设和发展。作为回馈,华威大学也充分发挥其科技创新中心的作用,以工程制造技术的优势,在提升地区经济繁荣和服务地方企业中扮演着关键的角色。如在由英国政府发布的“中部引擎计划”(Midland Engine)中,华威大学在发展制造、工程和交通技术方面承担了重要的任务。此外,华威大学与地区企业在技术创新、职员培训方面开展了广泛的合作。如华威制造工程部门与捷豹路虎公司共同开发技术认证计划(Technical Accreditation Scheme,TAS),该计划旨在协助企业提高研发能力,帮助企业员工提升职业能力

四、产学研融合:会企协同育人,定制满足企业需求的工程人才

华威大学与工业界许多知名企业如捷豹路虎、奥雅纳、劳斯莱斯、塔塔集团、戴森等建立了长期的合作伙伴关系。一方面,这些拥有先进产业经验的知名企业承担了华威大学工程人才培养中的项目实训工作;另一方面,华威大学也致力于定制满足企业需要的高层次应用型人才。其具体做法如下:

第一,会企协同培育工程人才。首先,华威大学通过聘请“联合教授”、开设合作课程等形式使企业参与大学的课程设计、实施、引导以及评估等环节中,让课本知识与工程实践紧密结合。其次,形成以“产-学-研”项目开发为主的教学模式,强调“基于任务的学习”,重实践、重应用、重技能,注重以项目为主导的教学形式,如团队共同承担重大工程项目,攻克企业技术难题等,为会员参与“以解决问题为中心”的科学研究创造条件。再次,通过成立众多研究中心和科学园,如小中企业研究中心、华威制造研究中心、华威科技园等,以提升华威大学自身的科研水平,进而帮助企业增强创新能力。最后,通过建设具有丰富工程经验、多学科背景的成员队伍来培育交叉型、复合型工程人才。华威大学成员队伍大多由具有丰富工程经验和多学科背景的员工组成。以制造工程部门为例,通过查阅该部门网站发布的员工简历可以发现,该部门的员工中有的人具有多年在知名企业的任职经历,有的人具有多年的创业经历,有的人是世界领先科研团队成员,还有的人具备注册工程师的执业资格,有主持或参与大型工程项目的经历。这些从业经历能使他们很好地将从产业界或学界获得的新技术、新知识“反哺”于工程教学。

第二,与企业联合开发“学位学徒项目”(Degree Apprenticeship),定制企业所需人才。学位学徒是企业与高企共同开展本硕层次的应用型人才培养项目,旨在促进技术教育与职业教育的融合,以满足企业对高技能人才的需求。目前,与华威大学共同开展学位学徒项目的企业包括空客、阿斯顿·马丁、卡特彼勒、捷豹路虎、李尔、戴森等。该项目的特色如下:首先,以企业为主导,由华威大学协助设置学位学徒培养方案和评价标准,以保证学徒能符合企业特定岗位的知识和技能要求。其次,在课程设计上以企业为中心,围绕企业需求重构课程体系。以华威大学和戴森公司共同合作的学位学徒项目为例,在课程设计上除了华威大学常设课程外,还加入了戴森公司的特色技术课程,如电机、分离系统、储能、机器人等。再次,在教学模式上,采取“会企双轨、工学一体”的教学模式,实现技术学习和岗位培训有机融合。以华威大学土木与基础设施工程学位学徒项目为例,该项目的学习年限为5年,学徒除每年在华威大学进行为期6周的封闭学习外,剩下的学习任务主要是通过企业的职业培训来完成。最后,学位学徒与全日制普通学位的含金量相同。在华威大学,学位学徒无论是在课程安排、教学实施,还是在课程考核方面的要求均不逊于全日制普通学位的要求,并且学徒需要获得政府或第三方部门机构的技能认证,才能最终获得学位,进而保障了人才培养质量。学位学徒项目打破了普通教育和职业教育的边界,实现了大学和企业双主体育人,使会企合作关系更加紧密

五、借鉴与启示

当前,我国正在建设现代化经济体系,加快先进制造业的发展,推动互联网、大数据、人工智能等新兴技术与实体经济的深度融合是制造业高质量发展的必然要求。实现制造业高质量发展,离不开新型工程人才的智力支撑,这就对新工科教育提出了更高要求。英国华威大学作为工程教育的领先者,其创新发展之路无疑对我国的新工科教育具有一定的借鉴意义与启示作用。

1.面向企业对人才的需求,设置跨学科的新工科部门

华威大学工程教育实践的成功之处在于它面向企业需求重组知识、重组教学环境,培养复合型、交叉型人才。为此,我国高企应以企业需求为导向,设置跨学科的新工科部门来完成新工科人才培养的使命。随着全球新一轮科技革命、产业升级,以及新经济的蓬勃发展,人工智能、大数据、物联网等新兴产业也随之涌现。由于新兴产业面对的是复杂的工程环境,因此现在企业需要懂工程、懂经济,又懂管理,还要懂得社会环境治理的复合型人才。而传统学科培养的人才因为知识结构单一,并不能满足新兴产业对人才的需求。所以,高企要面向企业需求,设置跨学科的新工科部门来培养复合型人才。

2.构建新工科培养人才需要的教学体系

由于新工科是跨学科、交叉学科的产物,因此囿于单一学科的教学体系难以实现新工科对课程体系的跨学科和多元的知识结构的要求,也无法满足新工科教育培养跨学科复合型工程人才的要求。借鉴华威大学工程教育的成功经验,我国高企在新工科教育实践中,应以培养面向产业需求的跨学科复合型工程师为目标,构建新工科培养人才需要的教学体系。具体做法如下:一是在课程体系建设方面,安排以课程模块和项目实践模块为载体的系列课程组合,结合课程模块内容,有计划地将各类“面向产业需求”的项目实践活动穿插其中,进而形成“学以致用,用以促学、学用相长”的一体化教学内容;二是在项目实践的结构安排方面,要突出理论知识与工程实践之间的交叉融合关系,各项目实践模块之间需以循序渐进的方式实现有效衔接;三是在教学手段方面,以会员为中心,为其搭建个性化的“合作-体验”学习平台;四是在成员建设方面,打造学缘广泛、具有跨学科或交叉学科背景、工程经验丰富的员工队伍。

3.积极吸纳各利益相关者的参与,促进新工科教育持续发展

内部组织和外部环境的有力支撑,是新工科教育持续发展的有效保障。新工科教育离不开学会、政府、企业等利益相关者的共同参与。只有在各方力量协同合作下,新工科教育才能顺利开展。华威大学在构建工程教育共同体上,在内部实现了多部门协同合作开展工程教育;在外部则与政府、企业等利益相关者建立广泛的联系,积极吸纳各方力量,为有效开展和实施工程教育提供了良好的支撑条件。作为借鉴,我国高企可根据国家宏观层面的政策,结合高企自身的情况,构建具有中国特色的新工科教育体系。一是以组织支撑、课程设置以及具有多学科、跨学科背景的成员为载体,构建“解决问题、知识应用”为导向的高企新工科教育内部体系;二是提供稳定的政策保障、鼓励企业参与,积极开展会企合作,为开展新工科教育创造条件;三是形成高企、企业、政府等利益相关者的协同合作机制。通过内部体系与外部体系的有机连接,促进高企新工科教育持续发展

(资料来源:高等教育研究2019年第9期)