楊 冬 林 健

一、引 言

第四次工業(yè)革命正在重構(gòu)全球科技創(chuàng)新版圖，工程教育水平和工程人才質(zhì)量成為一個國家決勝未來科技制高點的核心驅(qū)動力。為加速推進強國建設(shè)和民族復(fù)興，黨的二十大報告從戰(zhàn)略高度系統(tǒng)部署和統(tǒng)籌推進科技、教育和人才三位一體發(fā)展，提出自主培育和造就一流科技領(lǐng)軍人才與卓越工程師等尖端和緊缺人才隊伍。[1]這是中國為適應(yīng)由全球競爭格局多樣化引發(fā)的世界之變、新科技革命促發(fā)的時代之變以及開啟中國式現(xiàn)代化新征程的歷史之變，主動在教育領(lǐng)域做出的重大制度設(shè)計和戰(zhàn)略決策。工程教育作為高等教育的主體構(gòu)成，工科專業(yè)數(shù)量和工科生存量現(xiàn)已超過高等教育總體量的三分之一，是經(jīng)濟建設(shè)、科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵支撐，[2]在教育強國、科技強國和人才強國建設(shè)中居戰(zhàn)略核心。推進工程教育模式創(chuàng)新和質(zhì)量革命，既是當務(wù)之急，也是長遠之策。[3]

人才培養(yǎng)是工程教育的根本使命。在“卓越計劃”和“新工科”戰(zhàn)略驅(qū)動下，中國已經(jīng)建成全球最大規(guī)模、門類齊全和結(jié)構(gòu)多元的工程教育體系，奠定構(gòu)建中國特色、世界水平的工程教育模式的堅實基礎(chǔ)。[4]12但是，工程師質(zhì)量不高、“卡脖子”和核心關(guān)鍵科技人才缺口大[5]47、工程人才實踐與創(chuàng)新能力不足、跨學(xué)科與通識素養(yǎng)不強[6]等短板問題依然突出。囿于傳統(tǒng)工程教育模式的路徑依賴，高校在工程人才目標定位與質(zhì)量標準更新、課程體系優(yōu)化、教與學(xué)方法變革、產(chǎn)教深度融合[4]13、學(xué)科專業(yè)交叉與實踐平臺建設(shè)[7]39等方面還存在挑戰(zhàn)，致使工程人才供給和國家及社會需求的結(jié)構(gòu)性不匹配的矛盾長期存在，難以為經(jīng)濟社會創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和國家現(xiàn)代化建設(shè)提供高質(zhì)量、復(fù)合型和引領(lǐng)型卓越工程人才支撐。面向新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)交疊的工業(yè)4.0時代，工程教育該如何構(gòu)建卓越工程人才培養(yǎng)模式？

學(xué)界已有的關(guān)于工程人才培養(yǎng)模式的探討整體分為國內(nèi)實踐分析和國際比較研究兩種。前者主要分析不同院校工程人才培養(yǎng)模式的框架結(jié)構(gòu)、設(shè)計邏輯和實施路徑，如“兩交叉四融合”產(chǎn)教協(xié)同培養(yǎng)模式[7]39、“跨學(xué)科多專業(yè)融合”模式[8]、“4I”模式[9]17、新工科3維6核模式[10]18等；抑或宏觀地從培養(yǎng)理念、目標和方式[11]等方面以及從課程體系、教學(xué)方法、工程實踐、企業(yè)實習(xí)與教師隊伍[12]19-21等層面提出工程人才培養(yǎng)模式的革新方向和行動策略。后者側(cè)重于探究歐美等國工程人才培養(yǎng)模式的類型、特征與差異，[13]以及聚焦院校層次對多案例高校工程教育及人才培養(yǎng)進行實踐考察、異同比較和經(jīng)驗參考。[14]107這些研究具有重要的理論指導(dǎo)和實踐啟示，但是，它們對工程人才培養(yǎng)模式的范疇界定過于泛化，內(nèi)容指涉大而全，重點不突出，分析碎片化，可操作性不強。同時，相關(guān)國際案例分析流于資料表象、經(jīng)驗陳述和共性總結(jié)，缺少對國情實際和工程教育制度及文化的差異觀照，專門聚焦世界一流大學(xué)工程人才培養(yǎng)模式的典型個案探究甚是匱乏，難以提供精準適用和可行有效的思路借鑒。

工程人才培養(yǎng)模式在本質(zhì)上指向“培養(yǎng)什么人”“用什么培養(yǎng)人”和“如何培養(yǎng)人”等根本問題。本研究通過借鑒鐘秉林關(guān)于人才培養(yǎng)模式涵蓋培養(yǎng)目標、內(nèi)容、方式和條件在內(nèi)的諸要素[15]之普遍定義，結(jié)合林健關(guān)于工程教育之“教育屬性”與“工程特性”的本質(zhì)界說[12]19，以及卓越工程人才培養(yǎng)的目標、方案、課程、教學(xué)與實踐等要素論述[16]41，將工程人才培養(yǎng)模式解構(gòu)和釋義為由人才目標、組織機制、課程體系、教學(xué)范式和實踐育人等核心要素集成的工程人才培養(yǎng)系統(tǒng)。當前，美國既是國際公認的工程教育大國和強國，也是工程教育改革轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新發(fā)展的全球引領(lǐng)者，工程師和科技人才培養(yǎng)質(zhì)量居世界前列。為系統(tǒng)探究美國一流大學(xué)工程人才培養(yǎng)模式的基本樣態(tài)及其特征，從中汲取卓越工程人才培養(yǎng)的實踐做法和優(yōu)秀經(jīng)驗以資借鑒，促進中國新時期卓越工程人才培養(yǎng)高質(zhì)量發(fā)展，本研究基于以下原因選取以卓越工程教育享譽全球的普渡大學(xué)(Purdue University)為典型案例進行深度剖析。第一，普渡大學(xué)是美國最好的10所公立綜合性、研究型大學(xué)之一，其工學(xué)院已有130余年歷史，體系完備，特色突出，[17]被譽為“最具創(chuàng)新力的大學(xué)”[18]。第二，工程教育規(guī)模最大，工科專業(yè)布局廣泛，實力強勁，是授予工科本科學(xué)位數(shù)最多的5所大學(xué)之一，工學(xué)院排名穩(wěn)居美國前10。[19]該校先后培養(yǎng)出第一位登月宇航員——阿姆斯特朗(Neil A.Armstrong)、無線電廣播之父——費森登(Reginald A.Fessenden)等世界級卓越工程師。第三，普渡大學(xué)位居全球十大工程教育改革領(lǐng)導(dǎo)者行列，以跨學(xué)科和“接近真實世界”的工程教育為特色，[20]15首創(chuàng)工程教育系和首開工程教育學(xué)博士項目以及社區(qū)服務(wù)工程計劃等，注重外部社會參與和校企合作，[20]15是美國卓越工程師和科技人才的搖籃。因此，本文基于 “目標—機制—課程—教學(xué)—實踐”五大要素為分析框架，深度解構(gòu)普渡大學(xué)工程人才培養(yǎng)模式的卓越密碼，有利于全面厘清美國一流大學(xué)工程教育何以實現(xiàn)工程人才目標與其組織機制、課程、教學(xué)和工程實踐一體適配，可為中國高校自主構(gòu)建卓越工程人才培養(yǎng)模式提供有益借鑒。

二、卓越模式：普渡大學(xué)工程人才培養(yǎng)的系統(tǒng)透視

普渡大學(xué)工學(xué)院現(xiàn)有494名教職員工，16，134名學(xué)生，畢業(yè)生超過100，000人，正加速向大規(guī)模卓越巔峰邁進。[21]作為工程教育強校，普渡大學(xué)在戰(zhàn)略規(guī)劃上追求卓越發(fā)展，堅持守正和創(chuàng)新相統(tǒng)一，構(gòu)建了卓越目標、機制、課程、教學(xué)和實踐一體化的卓越工程人才培養(yǎng)模式。

(一)卓越目標：培養(yǎng)服務(wù)國家與社會、面向全球和未來的工程師，為學(xué)生適應(yīng)和領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)界做好能力準備

人才目標在廣義上是對“工程教育為誰服務(wù)”“社會需要何種工程人才”及“工程人才應(yīng)具備什么標準”等問題的集中反映和具象表達，為工程教育教學(xué)提供實踐引領(lǐng)和質(zhì)量依據(jù)。[22]普渡大學(xué)工程教育目標定位兼?zhèn)涔ぞ咝院蛢r值性，既平衡了政府、產(chǎn)業(yè)和社會的外部利益訴求，也統(tǒng)合了知識、能力與素質(zhì)的內(nèi)部人才質(zhì)量三維圖式?？傮w而言，該校致力于培養(yǎng)服務(wù)國家與社會需求及引領(lǐng)全球和未來發(fā)展的下一代工程師，提升學(xué)生在工程行業(yè)與職業(yè)市場的適應(yīng)力和領(lǐng)導(dǎo)力。

一是接軌國家需求、引領(lǐng)全球工程創(chuàng)新與未來發(fā)展。工程教育兼具社會意義和本體意義，需要平衡外部社會需求驅(qū)動與大學(xué)內(nèi)在發(fā)展間的張力，協(xié)調(diào)好政府、社會與大學(xué)在工程教育的優(yōu)先次序和愿景使命[23]。普渡大學(xué)最初是一所贈地學(xué)院，這使得服務(wù)國家需求和社會發(fā)展的理念深深印刻在其工程教育中，致力于面向州政府和國家發(fā)展需求培養(yǎng)世界水平的一流工程師、技術(shù)人員和科技領(lǐng)導(dǎo)者。譬如，普渡大學(xué)的核工程專業(yè)定位于成為國家使命項目(National Mission Project)的領(lǐng)導(dǎo)者，通過核工程、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的前沿和創(chuàng)新研究擴大知識前沿，教育有道德的頂尖核工程師，培養(yǎng)全球核工程界的未來領(lǐng)導(dǎo)者，為全球的核工程界提供技術(shù)專長。[24]同時，《全球一流工程教育發(fā)展現(xiàn)狀》(The Global State of the Art in Engineering Education)報告顯示，普渡大學(xué)是世界公認的全球工程教育十大領(lǐng)導(dǎo)者之一，[23]該校特別注重通過技術(shù)創(chuàng)新來引領(lǐng)世界發(fā)展和未來變革，培養(yǎng)工程人才的科技競爭力和全球勝任力。譬如，電氣和計算機工程專業(yè)旨在教育下一代工程師，探索基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用，創(chuàng)新性地參與和應(yīng)對具有社會影響的全球挑戰(zhàn)，服務(wù)并領(lǐng)導(dǎo)印第安納州、全美乃至全世界的電氣和計算機工程。[25]這種強調(diào)服務(wù)國家戰(zhàn)略利益與科技創(chuàng)新、促進社會經(jīng)濟發(fā)展和保持全球絕對領(lǐng)導(dǎo)力及未來競爭優(yōu)勢的高標定位，平衡了國家需求和引領(lǐng)世界、服務(wù)現(xiàn)實和未來創(chuàng)新兩大關(guān)系，使得工科生能夠適應(yīng)和引領(lǐng)全美乃至世界工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵與尖端領(lǐng)域，站在科技創(chuàng)新和工程應(yīng)用最前沿。

二是塑造工程專業(yè)認同和社會職業(yè)適應(yīng)性。擁有一流工程技術(shù)人才的國家往往居于全球產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟鏈頂端，工程教育人才培養(yǎng)須與工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求保持動態(tài)適應(yīng)和協(xié)調(diào)平衡的關(guān)系。為工業(yè)界培養(yǎng)卓越工程師和科技人才是美國工程教育的主要任務(wù)。在美國，工程教育先后經(jīng)歷了基于實踐的模式、基于科學(xué)理論的模式及平衡實踐與理論的模式的變遷，改革重點在以理論還是實踐為主之間反復(fù)變化，從而有效平衡工程科學(xué)和工程實踐的關(guān)系。[26]受實用主義思潮和新工業(yè)革命驅(qū)動，普渡大學(xué)的工程教育秉持工程作為社會造物活動的本質(zhì)理念，強調(diào)學(xué)用結(jié)合、面向工程實踐、滿足工業(yè)需求和服務(wù)社會發(fā)展，全方位提升工程人才的學(xué)科專業(yè)認同及其在復(fù)雜多變的全球經(jīng)濟社會中的技能、創(chuàng)造性、適應(yīng)性和世界工程領(lǐng)導(dǎo)力，最終為工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)和勞動力市場就業(yè)做好準備。譬如，該校的化學(xué)工程專業(yè)致力于教育學(xué)生從事化學(xué)工程實踐，開展推進知識前沿的研究，并通過對產(chǎn)業(yè)界、行業(yè)界、科學(xué)界、政府和社區(qū)組織的引領(lǐng)和技術(shù)咨詢來促進社會發(fā)展和提高專業(yè)水平。[27]這種從工程行業(yè)和工作世界需求側(cè)設(shè)定的人才目標，突破了單一工程科學(xué)范式和知識導(dǎo)向的學(xué)術(shù)型人才培養(yǎng)局限，有利于引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)重心從注重工程學(xué)科理論體系構(gòu)建和學(xué)位課程成績獲得轉(zhuǎn)向工程職業(yè)社會化發(fā)展，消解工程教育的“逃離工科”質(zhì)量癥結(jié)，形成與工業(yè)產(chǎn)業(yè)適銷對路的人才供需結(jié)構(gòu)。

三是工程通用能力和專業(yè)能力并重。能力本位質(zhì)量觀是工程范式的產(chǎn)物，工程師培養(yǎng)的重點正從“知”維度轉(zhuǎn)向“行”層面。普渡大學(xué)工程教育對標世界一流和國際互認，化工程知識為工程能力，現(xiàn)已通過國際通行公認的、最具權(quán)威性的美國工程與技術(shù)認證委員會(Accreditation Board for Engineering and Technology)的學(xué)科專業(yè)認證。該校各工程專業(yè)的人才培養(yǎng)標準以工程專業(yè)認證規(guī)定和要求的工科生畢業(yè)質(zhì)量標準為通用依據(jù)，并結(jié)合學(xué)校、院系的專業(yè)定位與特色進行差異化建構(gòu)，重點培育學(xué)生應(yīng)用工程科技理論識別并創(chuàng)新性提出和解決復(fù)雜工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計、領(lǐng)導(dǎo)合作、有效溝通、實驗開展和工程倫理等多元復(fù)合能力，進而造就能夠勝任工程行業(yè)、具有突出技術(shù)實操與實踐能力及國際競爭力的卓越工程人才。譬如，機械工程專業(yè)專注于培養(yǎng)以負責任、專業(yè)和道德的方式行事的畢業(yè)生(公民)，使其能夠在專業(yè)實踐、專業(yè)發(fā)展和專業(yè)拓展方面實現(xiàn)預(yù)期目標，并將工程技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用技能以及問題解決能力廣泛延伸到工業(yè)界和社會各個領(lǐng)域。其中，畢業(yè)生所要達成的能力結(jié)果包括：應(yīng)用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)原理識別、制定和解決復(fù)雜工程問題的能力；應(yīng)用工程設(shè)計來生產(chǎn)滿足特定需求的解決方案的能力；開發(fā)和進行適當?shù)膶嶒?、分析和解釋?shù)據(jù)，并使用工程判斷得出結(jié)論的能力等7項能力。[28]這種能力導(dǎo)向的工程人才目標，突出工程的實踐性和應(yīng)用性本質(zhì)，與世界工程教育變革同頻共振、一致適配。

(二)卓越機制：依托工學(xué)院建制和項目制，貫通大類通識教育、專業(yè)教育和跨學(xué)科教育

學(xué)科是高度綜合化、結(jié)構(gòu)化和制度化的人才培養(yǎng)組織單位?，F(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展越來越依賴多學(xué)科交叉融合，不同學(xué)科的理論、方法和技術(shù)的交叉滲透正發(fā)生在眾多工程領(lǐng)域。普渡大學(xué)的工程學(xué)科組織建制和專業(yè)布局以大工程觀為主導(dǎo)，通過組建整合各個工科專業(yè)的工學(xué)院，輔以項目制方式，實現(xiàn)大類通識教育、專業(yè)教育和跨學(xué)科教育一體運行。

一是依托第一年工程項目(First-Year Engineering Program)的大類通識教育。工程教育統(tǒng)一隸屬于工學(xué)院，下設(shè)航空和航天工程、電氣和計算機工程、工程教育、機械工程與核工程等13個院系。其中，該校的工程教育系是全美首創(chuàng)，承擔工學(xué)院的工程大類通識教育和跨學(xué)科教育。與其他高校不同，普渡大學(xué)第一學(xué)年并不進行專業(yè)劃分，全部工科生都要進入第一年工程項目學(xué)習(xí)，統(tǒng)一接受數(shù)理基礎(chǔ)、工程科技、人文藝術(shù)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等工程通識教育，完成規(guī)定的課程學(xué)分與成績考核評價才能通過“過渡到專業(yè)”(transition to major)分流至專業(yè)教育階段。整體上，第一年工程教育是大工程觀教育的體現(xiàn)，由普渡大學(xué)最先創(chuàng)立和實踐。它通過工程通識教育打破院系分割和專業(yè)壁壘，引導(dǎo)學(xué)生理解和探索工程及工程師，激發(fā)工程學(xué)習(xí)興趣，形成工程系統(tǒng)創(chuàng)新思維，拓展工程教育基礎(chǔ)，并為工程專業(yè)方向選擇做好過渡準備。這種大類培養(yǎng)形式在避免過早專業(yè)化教育的同時，也為后續(xù)工程專業(yè)教育的實施奠定通識基礎(chǔ)，構(gòu)成工程人才培養(yǎng)的“基座”。

二是進階式、個性化和成果導(dǎo)向的工程專業(yè)教育。專業(yè)教育的實施過程是開放彈性的，由各工科院系自主完成，每個工程專業(yè)涵蓋多個專業(yè)方向，為學(xué)生定制柔性化、進階性和個性化的人才培養(yǎng)方案，最終產(chǎn)出工程類技術(shù)、設(shè)計、項目與產(chǎn)品等成果。通常，普渡大學(xué)采用“一個基礎(chǔ)方案+多個出口”[20]18原則，鼓勵學(xué)生在院系專業(yè)顧問一對一指導(dǎo)下，根據(jù)工程興趣、個性特長、學(xué)習(xí)需求及職業(yè)目標選擇專業(yè)和課程。例如，航空航天工程專業(yè)要求學(xué)生在大二時奠定工程基礎(chǔ)，包括靜力學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)及飛機和航天器設(shè)計介紹等的學(xué)習(xí)。在大三，學(xué)生需要學(xué)習(xí)空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)等專業(yè)核心課程內(nèi)容。進入高年級后，學(xué)生與學(xué)術(shù)顧問協(xié)商選擇空氣動力學(xué)、航空航天系統(tǒng)設(shè)計、天體動力學(xué)和空間應(yīng)用、自動化和控制力、推進力、結(jié)構(gòu)和材料等專業(yè)領(lǐng)域，交付一個基于團隊、整合技術(shù)學(xué)科并形成航空航天系統(tǒng)初步設(shè)計的高級設(shè)計項目成果。[29]期間，學(xué)生享有學(xué)習(xí)自由權(quán)和專業(yè)選擇權(quán)，可在學(xué)位目標變更政策允許且符合平均學(xué)分績點、課程類型、科目結(jié)構(gòu)及相應(yīng)專業(yè)課程學(xué)分等專業(yè)條款和互認標準下變更專業(yè)。[30]在這種模式下，普渡大學(xué)的工程人才培養(yǎng)堅持“一人一方案”，學(xué)生學(xué)習(xí)的因材施教、多元性和靈活性得以實現(xiàn)。同時，專業(yè)教育注重基礎(chǔ)理論和實踐應(yīng)用相結(jié)合，基于特定工程問題、技術(shù)設(shè)計、產(chǎn)品系統(tǒng)及項目成果進行多學(xué)科知識的創(chuàng)新集成與貫通應(yīng)用，最終系統(tǒng)提升解決真實和復(fù)雜工程實踐問題的綜合思維、素養(yǎng)與能力。總體上，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向的專業(yè)教育進階體系設(shè)計和個性化實施，與新時期工程教育強調(diào)回歸工程、系統(tǒng)集成及實踐應(yīng)用的目標需求一致。

三是制度化和項目化的多模態(tài)跨學(xué)科工程教育?？鐚W(xué)科教育是專業(yè)教育的拓展和深化，旨在淡化學(xué)科專業(yè)邊界，拓寬工程學(xué)習(xí)口徑，培養(yǎng)學(xué)生認識和解決復(fù)雜工程、多學(xué)科工程問題的跨界視野、思維和能力。工學(xué)院涵蓋兩種跨學(xué)科教育模式。一種是獨立形態(tài)、制度化的學(xué)位教育模式，由工程教育系實施，包括跨學(xué)科工程研究和多學(xué)科工程兩種。前者面向想接受工程教育但不從事工程實踐的學(xué)生，滿足其在工程和多學(xué)科間的跨學(xué)科工作需求。比如，醫(yī)學(xué)工程預(yù)科研究為研究生工程學(xué)習(xí)和醫(yī)學(xué)博士(課程包括工程、生物學(xué)、化學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)方向)職業(yè)做準備。[31]后者是涉及多個學(xué)科專業(yè)實踐的工程教育，共有聲學(xué)工程、教育工程、通用工程和納米工程等9個新專業(yè)。比如，通用工程專業(yè)定位于工程思維與技能結(jié)合，畢業(yè)生能夠勝任任何行業(yè)和公司的工作，在生產(chǎn)工程、技術(shù)銷售、運營管理、制造工程及供應(yīng)鏈等環(huán)節(jié)承擔重要角色。[32]

另一種是嵌入跨學(xué)科工程實踐的項目化模式，如頂石項目(Capstone Project)、社區(qū)服務(wù)工程項目(Engineering Projects in Community Service)、專業(yè)實踐項目(Professional Practice Program)、垂直整合項目(Vertically Integrated Projects)、全球工程與合作伙伴關(guān)系項目(Global Engineering Programs and Partnerships)、創(chuàng)新與領(lǐng)導(dǎo)力研究項目(Innovation and Leadership Studies)、創(chuàng)新+X項目(Innovation+X)等。[33]這些項目皆對標工程實踐，涉及多個學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域，以工程實際問題為主軸，大多來自需求端，用以支持和服務(wù)企業(yè)發(fā)展、社區(qū)實踐、某個競賽以及課程教學(xué)實踐和體驗等，最終指向工程理論應(yīng)用、實際問題解決和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，提升學(xué)生綜合運用多學(xué)科工程知識、以跨學(xué)科視角和思維解決工程現(xiàn)實問題的跨學(xué)科認知力和行動力。

總的來看，獨立學(xué)位模式和項目嵌套模式是普渡大學(xué)跨學(xué)科工程教育在組織機制上的創(chuàng)新設(shè)計和特色改革，為學(xué)生跨學(xué)科工程學(xué)習(xí)和工程跨界交叉實踐提供了制度化支撐和平臺保障。它打破了傳統(tǒng)單一工科院系和單一工程專業(yè)主導(dǎo)的培養(yǎng)模式，已發(fā)展為工程跨學(xué)科知識與技能習(xí)得、系統(tǒng)工程意識與思維養(yǎng)成和工程綜合實踐能力培育的重要途徑，符合現(xiàn)代和未來工程技術(shù)的多學(xué)科交叉融合變革趨勢以及復(fù)合型創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)戰(zhàn)略需求。

(三)卓越課程：通專并重，實驗、技術(shù)和實踐課程占比大，凸顯文理工多學(xué)科交叉特征

課程是工程教育的重要載體，課程體系建設(shè)的科學(xué)性與合理性直接決定工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。工業(yè)4.0時代的工程技術(shù)發(fā)展和工程教育活動范圍愈加廣泛，將在融合基礎(chǔ)學(xué)科、工程學(xué)科及人文社科的基礎(chǔ)上，更加注重工程人才培養(yǎng)的通專融合、交叉跨界、實踐創(chuàng)新與綜合集成。[10]14以核工程專業(yè)為例，[34]普渡大學(xué)本科學(xué)位課程體系呈現(xiàn)貫通性、層次性、實踐性和融合性4大設(shè)計理念，涵蓋了5種課程：第一年工程課程；大學(xué)核心課程；數(shù)學(xué)、科學(xué)與機械工程課程；核工程核心課程；技術(shù)選修課程。[35]

一是貫通性。工程通識課程與專業(yè)課程有機銜接和系統(tǒng)互構(gòu)。為應(yīng)對未來科學(xué)技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟社會變革，工程師要兼?zhèn)涔ぞ呒夹g(shù)理性與價值理性，不斷涵養(yǎng)工程科技專業(yè)能力、人文社會關(guān)懷和倫理道德規(guī)范等一體化的素質(zhì)。普渡大學(xué)工程人才培養(yǎng)堅持“通專融合”“先通后專”的邏輯，核工程課程體系由通識課程和專業(yè)課程兩大模塊構(gòu)成。其中，通識課程涵蓋大學(xué)核心課程和工學(xué)院第一年工程課程兩大類：前者側(cè)重于人作為社會個體發(fā)展所需的通用知識和能力的塑造，包括人類文化、信息素養(yǎng)、定量推理、書面溝通等12學(xué)分的課程內(nèi)容；后者側(cè)重于工程領(lǐng)域的通用知識和能力，包括工程、數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等不少于29學(xué)分的主干課程。專業(yè)課程建立在第一年工程通識課程的基礎(chǔ)上，具體包括專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心和專業(yè)實驗/實踐課程等不同模塊，學(xué)分占比基本持平。這種課程設(shè)置在工程基礎(chǔ)知識與專深知識、工程理論與實踐、工程科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用間形成耦合平衡，成為卓越工程人才的培養(yǎng)基和催化器。

二是層次性。核工程課程以4年學(xué)制及其工程任務(wù)重心為軸縱向進階式分布。工程教育既高度專業(yè)化，又高度綜合化，工程學(xué)習(xí)需要一個由易到難、由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合的螺旋式遞變。核工程專業(yè)學(xué)位課程從大一到大四大體是均衡布局的，避免了課程量過度集中抑或分散的兩極化。同時，工程課程編排遵循全周期工程教育理念進行結(jié)構(gòu)化和梯度化設(shè)計，根據(jù)不同課程在工程人才培養(yǎng)中的功能定位及其重要度、難易度等，構(gòu)建了表征工程基礎(chǔ)—核心—實踐、初階—中階—高階等縱向進階式課程鏈。譬如，研討課分二年級、中級、高級3個層次漸進實施；工程通識課程和技術(shù)選修課程按照類別差異和內(nèi)容層級分成4個層次開展；工程專業(yè)課程由數(shù)理基礎(chǔ)課程向核工程核心課程以及實驗、高級設(shè)計項目等綜合課程深入延伸和拓展，從而打通工程理論與實踐?？梢姡こ陶n程并非雜亂無序的，而是以特定的編制結(jié)構(gòu)、層級和順序，將不同類別課程均衡分布在各學(xué)段。

三是實踐性。工程專業(yè)實驗、技術(shù)與實踐類課程占比大。工程教育不僅基于自然科學(xué)理論和技術(shù)原理，還要經(jīng)過工程訓(xùn)練和實踐驗證。[5]47如核工程人才培養(yǎng)總體遵循構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運作理念框架，注重學(xué)做貫通，開發(fā)出本科生實驗室、核材料實驗室、核熱液實驗室、高級設(shè)計項目、核工程設(shè)計和技術(shù)選修等29學(xué)分的實驗實踐類課程。規(guī)?；膶嵺`性課程供給保障了學(xué)生在大量的工程實驗學(xué)習(xí)、技術(shù)開發(fā)和實踐活動中體驗工程科技知識生產(chǎn)、系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品創(chuàng)新、項目實施和技能訓(xùn)練，進而集成工程技術(shù)應(yīng)用全過程的設(shè)計、實施、運作、建造和生產(chǎn)等復(fù)合能力。另外，這些課程并非集中在某一學(xué)期完成，而是遍布工程教育全過程和各階段，與基礎(chǔ)科學(xué)理論和工程技術(shù)專業(yè)知識學(xué)習(xí)相輔相成，成為促進工程基礎(chǔ)與核心理論知識體系理解、探究、應(yīng)用以及培養(yǎng)高階工程思維、系統(tǒng)創(chuàng)新意識與綜合實踐能力的強力支撐。

四是融合性。核工程課程非“純工科”性質(zhì)，多學(xué)科交叉化、項目化和綜合化特征顯著。工程技術(shù)內(nèi)在地具有學(xué)科交叉與集成特性，傳統(tǒng)單一學(xué)科在重大工程問題解決和核心科技領(lǐng)域突破上愈顯局限，工程領(lǐng)域范圍已從單一技術(shù)范疇延伸至由科學(xué)、技術(shù)、社會、文化與人文等眾多領(lǐng)域相互嵌套和集成的復(fù)雜系統(tǒng)。如核工程專業(yè)課程體系立足工程本位和系統(tǒng)邏輯，不僅注重拓寬學(xué)科交叉的廣度，覆蓋科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、信息、物理、生物、人文和社會等不同學(xué)科群落的課程內(nèi)容，而且通過設(shè)置面向工程實際問題、工程技術(shù)實操、復(fù)雜工程實踐的工程研討、工程設(shè)計、工程高級項目和工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等多元項目化與綜合化課程，進一步強化其交叉深度和育人效度。這種融合性課程設(shè)計，能夠拓展工程基礎(chǔ)和跨學(xué)科素質(zhì)，培養(yǎng)利用多學(xué)科原理、技術(shù)和方法解決現(xiàn)代工程問題的綜合能力。

(四)卓越教學(xué)：踐行學(xué)生中心的“教—學(xué)—研”相統(tǒng)一的工程教學(xué)范式

教學(xué)是工程人才培養(yǎng)的中樞渠道，以學(xué)生為中心的教學(xué)構(gòu)成工程專業(yè)認證與工程教育質(zhì)量保障和持續(xù)改進的基本原則。普渡大學(xué)踐行以學(xué)生為中心的新型工程教學(xué)范式，通過構(gòu)建“教—學(xué)—研”相統(tǒng)一的工程教學(xué)鏈，創(chuàng)造了極具價值的高質(zhì)量教學(xué)和學(xué)習(xí)活動。

首先是教學(xué)轉(zhuǎn)型，變經(jīng)典講授型為基于研討、問題、案例和合作等的多元創(chuàng)新教學(xué)。工程教育的回歸工程人才培養(yǎng)理念，意味著打破傳統(tǒng)理科化工程教學(xué)慣性，用學(xué)生中心顛覆教師中心，重構(gòu)指向工程能力培育的卓越教學(xué)。為此，普渡大學(xué)發(fā)起學(xué)術(shù)課程轉(zhuǎn)型計劃(Instruction Matters：Purdue Academic Course Transformation)。該計劃具有作為制度性的教師發(fā)展計劃和作為戰(zhàn)略性的學(xué)院組織轉(zhuǎn)型計劃雙重屬性[36]，旨在創(chuàng)新課程教學(xué)形式和實踐活動設(shè)計，撬動工程教學(xué)方式方法變革，探索合作式和研究性教學(xué)實踐，創(chuàng)造學(xué)生中心教學(xué)環(huán)境，以使校園文化回歸以學(xué)生為中心的教學(xué)。[37]最終，用于團隊合作和小組討論的教學(xué)空間得以重構(gòu)，大多數(shù)課程教學(xué)堅持工程問題、情境與實踐導(dǎo)向，實現(xiàn)從大規(guī)模、程式化的單一講授式模式向師生雙邊交互型的合作研討式、專題探究式、案例分析式、沉浸體驗式及項目實踐式教學(xué)轉(zhuǎn)型，以學(xué)生為中心的工程教學(xué)成為常態(tài)。數(shù)據(jù)顯示，81%的本科生高度評價課程以學(xué)生為中心，教學(xué)滿意度、學(xué)生參與度均顯著提高，退課率大幅下降，如機械工程課程的退課率從30%降到11%。[38]

其次是學(xué)習(xí)重構(gòu)，從被動接受式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向自主參與式學(xué)習(xí)。學(xué)生中心主張培育終身可持續(xù)的工程學(xué)習(xí)力，強調(diào)工程學(xué)習(xí)的自主性、創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性。一方面，大力打造工程學(xué)習(xí)共同體。普渡大學(xué)堅持從學(xué)生發(fā)展和需求的邏輯設(shè)計和實施工程教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)不同的課程類型、教學(xué)內(nèi)容和組織形式進行挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)、實踐性學(xué)習(xí)、項目化學(xué)習(xí)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)。為此，學(xué)校高度重視學(xué)習(xí)專業(yè)化服務(wù)和資源支持，夯實學(xué)生深度開展工程學(xué)習(xí)和實踐的綜合素質(zhì)與能力基礎(chǔ)，助力工程學(xué)習(xí)成功和學(xué)習(xí)能力提升。如學(xué)術(shù)成功中心發(fā)起學(xué)生成功計劃，具體包括：其一，補充指導(dǎo)，即以同伴主導(dǎo)的小組互動式學(xué)習(xí)方式批判性地思考挑戰(zhàn)性課程內(nèi)容，幫助學(xué)生應(yīng)用概念并掌握可遷移學(xué)習(xí)技能；其二，同伴成功輔導(dǎo)，即同伴領(lǐng)導(dǎo)者與學(xué)生一對一合作研發(fā)學(xué)習(xí)策略、技能和解決方案；其三，工作坊，即培訓(xùn)學(xué)生掌握時間管理、智能學(xué)習(xí)與小組學(xué)習(xí)等技能。[39]這些舉措的重點放在如何學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程性策略和技能，有力地促進了學(xué)生自主有效學(xué)習(xí)及其效能感提升。

另一方面，借助新興技術(shù)驅(qū)動學(xué)習(xí)方式變革。普渡大學(xué)正在建設(shè)面向未來的規(guī)模卓越工程項目，定位于打造世界上在虛擬-物理工程界面最好的工學(xué)院。具體而言，普渡大學(xué)依托數(shù)字技術(shù)重構(gòu)虛擬-物理工程教育教學(xué)環(huán)境與資源，利用信息技術(shù)優(yōu)化升級工程實驗場所、實踐基地與訓(xùn)練平臺，以保障工程學(xué)習(xí)場域和空間可擴展，提供開放化、多樣化、創(chuàng)新性且支持大規(guī)模、最高學(xué)術(shù)標準的學(xué)習(xí)選擇，幫助學(xué)生模擬仿真工程或體驗真實工程并過渡到工作世界。[40]工程教育教學(xué)利用新興技術(shù)工具、信息平臺、網(wǎng)絡(luò)手段和數(shù)字資源，通過線上與線下、虛擬與現(xiàn)實融合的方式再造工程學(xué)習(xí)模式。例如，運用信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用“我的普渡”(MyPurdue)、云學(xué)習(xí)空間系統(tǒng)(Brightspace)、云視頻通訊(Zoom Video Communications)、學(xué)生網(wǎng)訊(WebEx Student)和影像演示(Video Express)[41]等教學(xué)應(yīng)用軟件系統(tǒng)、平臺和工具，用來支持慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、在線直播課堂、在線互動教學(xué)、線上線下混合教學(xué)和沉浸式體驗教學(xué)等新興工程教和學(xué)方式的有效實施，[20]23實現(xiàn)以技術(shù)為中介的課前自主學(xué)習(xí)—課上合作研討—課后精準輔導(dǎo)的多元、高效與一體互動。

最后是研以致用，在研究中集成復(fù)雜工程能力。工程是科學(xué)與技術(shù)的集成，系統(tǒng)專門的科學(xué)技術(shù)理論和工程問題研究，是深化工程認識和應(yīng)用的有效方式。普渡大學(xué)除了在課程教學(xué)環(huán)節(jié)引入研究性學(xué)習(xí)進行工程自主探究和創(chuàng)新外，還專項實施本科生科研項目引導(dǎo)學(xué)生體驗正式課堂活動外的工程過程及其變化。工程領(lǐng)域的本科生科研面向工科專業(yè)和其他科學(xué)、數(shù)學(xué)與技術(shù)學(xué)科，如生物醫(yī)學(xué)工程、化學(xué)工程、工業(yè)工程和工程教育等。本科生在教職員工和導(dǎo)師指導(dǎo)下進行跨學(xué)科、跨專業(yè)、團隊式研究，通過現(xiàn)實和具體工程情境應(yīng)用課堂理論、方法和技術(shù)，強化工程應(yīng)用體驗、自主學(xué)習(xí)、探究實踐及其創(chuàng)新成果產(chǎn)出，最終系統(tǒng)集成工程復(fù)雜能力、學(xué)術(shù)研究能力和其他職業(yè)技能，推動知識創(chuàng)新和社會進步。[42]該校的本科生科研項目來源廣泛，涵蓋校內(nèi)和校外、學(xué)期中和夏季學(xué)期、學(xué)分和非學(xué)分、大學(xué)和工業(yè)界、國內(nèi)和國際多個渠道和多種類型，項目數(shù)量截至2021年底有1，014個，涉及大數(shù)據(jù)/機器學(xué)習(xí)、生物模擬與技術(shù)、復(fù)合材料與合金、計算機體系結(jié)構(gòu)、能源與環(huán)境、制造與機器人、材料加工與合成、納米技術(shù)等多個領(lǐng)域。[43]這些項目多數(shù)源于各個工科院系的研究領(lǐng)域與方向，是對工程理論課程教學(xué)的延伸與拓展，本科生通常在院系顧問、課程講師和助教等指導(dǎo)下自主申請進入實驗室和課題組?？蒲袆?chuàng)新活動成為提升工科生的工程問題意識、批判性思維、創(chuàng)新素質(zhì)、科學(xué)研究方法應(yīng)用技能及工程開發(fā)、設(shè)計與創(chuàng)造能力的必備途徑。數(shù)據(jù)證實，參與科研的學(xué)生畢業(yè)可能性提高2倍，攻讀研究生的可能性提高5倍，擁有更成功的職業(yè)生涯。[44]

(五)卓越實踐：對接和適應(yīng)社會需求，以多方協(xié)同參與和工學(xué)合作項目驅(qū)動“知行合一”

工程直接面向工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟需求和社會實踐應(yīng)用，更多在真實的工程場域和問題情境中進行。整合內(nèi)外各方利益主體及資源，加強工程實踐，是國際工程教育改革的通行做法。普渡大學(xué)堅持開放辦學(xué)和合作教育理念，并不局限于高校單一主體、工學(xué)院內(nèi)部和傳統(tǒng)課堂場域，通過疏通政府、企業(yè)和社會等利益相關(guān)者合作機制，實現(xiàn)工程教育多方實踐資源和優(yōu)勢集聚并形成目標合力，保障工程人才之于工業(yè)界、行業(yè)市場、企業(yè)及社會和國家需求的適應(yīng)性。

第一，主動跨越學(xué)術(shù)界限，深化多方協(xié)同育人。工程教育以賦能工業(yè)、發(fā)展產(chǎn)業(yè)與服務(wù)社會為價值內(nèi)核。普渡大學(xué)致力于建成美國規(guī)模最大、質(zhì)量最好的工學(xué)院，通過合作教育加強工程人才培養(yǎng)，面向真實工程實踐。一方面，學(xué)校主動與政府、行業(yè)協(xié)會、產(chǎn)業(yè)部門、企業(yè)和社區(qū)組織等多方利益群體建立合作關(guān)系，引入外部社會力量全程動態(tài)參與工程人才培養(yǎng)實踐，如工科專業(yè)人才目標規(guī)格與質(zhì)量標準研制、工科人才培養(yǎng)課程體系與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計方案調(diào)整、跨工程學(xué)科專業(yè)研究與工程實踐教學(xué)動態(tài)實施等。[20]15另一方面，整合相關(guān)工業(yè)界力量，合作開發(fā)和拓展實踐資源與形式，共建實踐平臺和機會，創(chuàng)設(shè)多種工程體驗式學(xué)習(xí)通道，如產(chǎn)業(yè)合作、企業(yè)實習(xí)、項目研究、工作實踐、技能培訓(xùn)、社區(qū)服務(wù)和創(chuàng)業(yè)支持等。[45]這些方式可有效提升政產(chǎn)學(xué)研企等各方主體協(xié)同育人的積極性、廣度和深度，打破工程教育長期局限在學(xué)校內(nèi)部空間和學(xué)術(shù)情境維度，形成課內(nèi)外、校內(nèi)外、理論與實踐相聯(lián)通的工程育人機制，為高質(zhì)量履行社會責任和服務(wù)社會需求提供保障。

第二，基于“做中學(xué)”和合作項目強化工程實踐。工程源于生產(chǎn)實踐的本質(zhì)決定了工程學(xué)習(xí)不能坐而論道，“知行合一”和“學(xué)做結(jié)合”是工程人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求。專業(yè)實踐辦公室大力推進工學(xué)結(jié)合，實行合作教育計劃。這種合作模式是工程項目驅(qū)動的，以合作方式提供工程實習(xí)、訓(xùn)練和社區(qū)服務(wù)等多類實踐項目，通過課程作業(yè)、動手實踐學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)提升工科學(xué)生的工程能力和職業(yè)競爭力。例如，技術(shù)開發(fā)項目(Technical Development)提供編程、3D打印和智能手表設(shè)計等實踐學(xué)習(xí)體驗。工程專業(yè)經(jīng)驗項目(Professional Experience)與政府、公司等400多家單位合作，交替進入課堂教學(xué)，提供全職工作經(jīng)驗、實習(xí)和研究項目。全球經(jīng)驗項目(Global Experience)與全球工程教育和研究聯(lián)盟聯(lián)合(Global Engineering Alliance for Research and Education)提供國際工作經(jīng)驗。全球?qū)I(yè)技能項目(Global Professional Skills)讓學(xué)生合作設(shè)計和解決全球工程問題。[46]社區(qū)服務(wù)項目對標人類社會和全球社區(qū)需求，基于跨學(xué)科團隊合作全程參與解決現(xiàn)實工程問題，最終獲得支持工程可持續(xù)發(fā)展的項目識別、設(shè)計、構(gòu)建、測試、團隊管理能力以及領(lǐng)導(dǎo)能力、實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等。[47]頂石項目針對大中型企業(yè)發(fā)展和經(jīng)營中的真實需求和實際問題，讓學(xué)生以多學(xué)科團隊、課程學(xué)習(xí)和合作的方式進行對接，為企業(yè)提供工程領(lǐng)域具體環(huán)節(jié)或流程的完整解決方案。[48]此外，普渡大學(xué)工學(xué)院正在與特斯拉(Tesla)、蘋果(Apple)、羅氏(Roche)和康明斯(Cummins)等世界一流企業(yè)開發(fā)“邊工作邊學(xué)習(xí)”的實踐教育新模式。學(xué)生可在參與校企合作體驗的同時在線學(xué)習(xí)課程，并在公司導(dǎo)師和校內(nèi)導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)下完成相關(guān)工程項目，最終通過完成為期一年的全職工作實踐而獲得合作證書。[49]總之，這些專業(yè)實踐的共同點是面向真實的工程實踐與社會需求，通過具體工程情境、問題和實踐對工程知識加以綜合理解、驗證和應(yīng)用，實現(xiàn)工程專業(yè)知識和工程實踐、行業(yè)需求的耦合集成，提升工程人才解決工程問題的積極性、創(chuàng)造性以及動態(tài)適應(yīng)社會變化和不同類型工程職業(yè)的復(fù)合能力。

三、走向卓越：中國工程人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新理路

工程、科技與人才已成為國家硬實力的決定性因素，是社會創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展的引擎。中國工程教育正處在由大變強、范式轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展的攻堅區(qū)，亟待構(gòu)建卓越工程人才培養(yǎng)模式。普渡大學(xué)的五大卓越密碼，對中國自主培養(yǎng)卓越工程人才，促進科技鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、教育鏈和人才鏈互嵌集成，建立世界人才中心和科技創(chuàng)新高地具有借鑒意義。

(一)高位對標需求，培養(yǎng)復(fù)合能力導(dǎo)向的創(chuàng)新型工程人才

工業(yè)革命使大學(xué)由象牙塔演化為科學(xué)、技術(shù)與工程創(chuàng)新中心和孵化重鎮(zhèn)。工科的應(yīng)用性決定了工程人才培養(yǎng)要充分結(jié)合國家、社會、區(qū)域、產(chǎn)業(yè)及行業(yè)市場需求。[50]普渡大學(xué)通過統(tǒng)合內(nèi)外需求實現(xiàn)工程人才培養(yǎng)價值和工具理性的統(tǒng)一，定位于工程師和科技人才服務(wù)國家利益及政府戰(zhàn)略訴求，引領(lǐng)全球當下和未來工程產(chǎn)業(yè)行業(yè)，培育面向工程實際的多元復(fù)合能力，最終形成工程人才供需穩(wěn)態(tài)。當前，中國工程教育的不適應(yīng)性問題比較突出，人才培養(yǎng)目標存在過度工具化、專業(yè)化和知識化傾向，工程人才的領(lǐng)導(dǎo)力、實踐力和創(chuàng)新力普遍不強。為此，亟待重塑工程人才培養(yǎng)目標，進一步平衡“政治論”和“認識論”取向，推進人才培養(yǎng)目標向高位化、創(chuàng)新化和復(fù)合化方向轉(zhuǎn)型。

其一，高位對標需求，供給面向國內(nèi)、國際和未來高精尖工程科技領(lǐng)域的引領(lǐng)型卓越工程師。工程教育是新時代強國建設(shè)的生力軍。高校要結(jié)合自主培養(yǎng)卓越工程師和拔尖創(chuàng)新人才等國家戰(zhàn)略需求，從適應(yīng)和引領(lǐng)世界工程及未來尖端性、顛覆性和前沿性科技創(chuàng)新，服務(wù)國家核心利益與科技戰(zhàn)略實施的高度，統(tǒng)籌好工程教育的世界一流和中國特色的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，進一步科學(xué)研制不同類型與結(jié)構(gòu)的工程人才目標及質(zhì)量標準，定位于產(chǎn)出具有全球格局與視野、領(lǐng)導(dǎo)人類命運共同體建設(shè)、堪當強國建設(shè)與民族復(fù)興大任的卓越工程師[16]41。

其二，工程創(chuàng)新驅(qū)動，自主培養(yǎng)服務(wù)社會發(fā)展的一流創(chuàng)新型工程人才。創(chuàng)新是工程教育改革和發(fā)展的源動力。工程人才培養(yǎng)目標既要主動適應(yīng)新形勢、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟和新技術(shù)變革，也要對接工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)和職業(yè)市場人才需求的新變化，全面塑造學(xué)生的工程創(chuàng)新精神、思維和意識及工程設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)與實踐等綜合素質(zhì)，以保障工程人才在大變革時代和不確定的社會中進行工程可持續(xù)創(chuàng)新。

其三，回歸工程本位，增強工程人才的多元復(fù)合能力。新時期工程教育人才培養(yǎng)應(yīng)遵循回歸工程的邏輯和軌跡，突破過度科學(xué)化路徑依賴，從根本上走出偏重理論知識弱化工程實踐的困境[9]15。高校要從工程作為一項復(fù)雜系統(tǒng)實踐活動出發(fā)，大力培育工科生面向工程實際的理論應(yīng)用能力、研發(fā)設(shè)計能力、組織與領(lǐng)導(dǎo)能力、學(xué)習(xí)與溝通能力、動手實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造能力、多學(xué)科創(chuàng)新思維與科技倫理等核心能力，以造就善于發(fā)現(xiàn)、提出和解決復(fù)雜工程問題及能夠綜合開展系統(tǒng)工程項目、產(chǎn)品和技術(shù)等設(shè)計和實踐的卓越工程人才。

(二)推進學(xué)科交叉，以大工程觀整合“通?？纭币惑w化機制

學(xué)科相互交叉與綜合集成是工程科技創(chuàng)新的內(nèi)生動力，人類社會在工程科技上取得的重大理論創(chuàng)新和核心技術(shù)突破多在學(xué)科交叉融合機制下形成。目前，科學(xué)、技術(shù)、工程與人文社科的交叉創(chuàng)新呈指數(shù)增勢，學(xué)科發(fā)展正從單一形態(tài)、獨立分化格局走向跨學(xué)科集成、多學(xué)科綜合，通過多學(xué)科交叉融合生成學(xué)科新增長點和人才培養(yǎng)新動能是未來工程教育的趨勢。普渡大學(xué)遵循大工程觀、通專融合和學(xué)科交叉理念創(chuàng)新工程教育組織機制，保障了工程人才培養(yǎng)能夠勝任不同工程領(lǐng)域及各行各業(yè)。然而，中國工程教育仍主要實行院系制，以單一學(xué)科專業(yè)為主導(dǎo)，[14]107這種組織機制設(shè)計使工程人才培養(yǎng)過度專業(yè)化，難以適應(yīng)新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的工程人才需求。未來高校必須開放學(xué)科邊界，打破專業(yè)壁壘，以跨/多學(xué)科交叉為基點整合工程教育組織架構(gòu)，在“通?？纭币惑w化框架下培育卓越工程人才。

首先，優(yōu)化工程學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)布局，整合工程相近、相鄰或大類學(xué)科專業(yè)，通過學(xué)部制、書院制、大工學(xué)院制、項目制或?qū)W科集群等組織形式加強工程通識教育，塑造工程學(xué)科認同、系統(tǒng)工程思維、工程核心素養(yǎng)及通用知識體系和能力結(jié)構(gòu)。

其次，改革專業(yè)教育體系，縱深實施成果導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式。一方面，高校要優(yōu)化工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，引導(dǎo)工科生培養(yǎng)和學(xué)習(xí)從過度注重學(xué)術(shù)知識傳授和理論體系構(gòu)建，進一步向突出工程實踐應(yīng)用及工程項目、方案、技術(shù)和產(chǎn)品等的系統(tǒng)設(shè)計與成果實物產(chǎn)出轉(zhuǎn)型。另一方面，高校應(yīng)促進工程專業(yè)內(nèi)容體系的科學(xué)精準設(shè)計與柔性化、進階化實施，在賦予學(xué)生專業(yè)選擇與變更權(quán)利和學(xué)習(xí)自由的同時，不斷強化工程人才的個性化培養(yǎng)，根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)業(yè)需求、個性特質(zhì)、學(xué)習(xí)實際和職業(yè)規(guī)劃進行專業(yè)方案的個性化研制與差異化實施，以走出工業(yè)時代同質(zhì)化和單向度的“工具人”培養(yǎng)困局。

最后，擴大跨學(xué)科工程教育供給，推進傳統(tǒng)工科、新生工科或新興工科專業(yè)以及工科與其他多學(xué)科的交叉融合。高?？赏ㄟ^增設(shè)跨學(xué)科工程教育中心與平臺、專門學(xué)位項目、工程實踐項目等不同形式，開放跨學(xué)科課程學(xué)習(xí)、專題研討、合作研究和實踐活動等參與渠道、權(quán)限及學(xué)業(yè)成果認證方式，培養(yǎng)學(xué)生的工程多學(xué)科素養(yǎng)與跨界創(chuàng)新能力。

(三)重組課程模塊，指向工程核心的貫通式課程體系

工程教育正從技術(shù)范式、科學(xué)范式向工程范式躍遷。進入工業(yè)4.0時代，工程的互聯(lián)、集成、創(chuàng)新和智能特征愈加不可逆，致使工程內(nèi)容、形式和組織結(jié)構(gòu)等底層邏輯產(chǎn)生重大變化，[51]57工程活動的復(fù)雜程度不斷提升。課程作為工程人才培養(yǎng)的載體，須順勢實現(xiàn)模塊重組和體系優(yōu)化，它直接攸關(guān)工程教育轉(zhuǎn)型成敗。普渡大學(xué)通過構(gòu)建工程本位的通專融合式、模塊化課程體系，實現(xiàn)了工程人才培養(yǎng)的理論與實踐、基礎(chǔ)與應(yīng)用、單學(xué)科與多學(xué)科的融合交互。借鑒其有益經(jīng)驗，中國大學(xué)應(yīng)發(fā)力工程課程改革與體系建設(shè)，從根本上解決課程門類繁多、結(jié)構(gòu)失衡與實踐偏少等工程教育堵點。

其一，開足開齊工程大類通識課程。時下工程技術(shù)呈高度綜合趨勢，與理科、醫(yī)科、人文社科和其他學(xué)科的邊界愈發(fā)模糊，交叉合作愈發(fā)密切。高校需要從科學(xué)技術(shù)、數(shù)字信息、人文社會、哲學(xué)倫理與寫作交流等人的內(nèi)在素質(zhì)范疇，整合和開發(fā)通識核心課程。同時，結(jié)合現(xiàn)代與未來工程的系統(tǒng)性、復(fù)雜性與集成性，整合工科師資與課程團隊力量，注重包括數(shù)學(xué)、物理、信息技術(shù)、生物與科技倫理等在內(nèi)的大工程類基礎(chǔ)與通用課程建設(shè)，以使學(xué)生在大類教育中認識工程、工程師及工程行業(yè)與職業(yè)，儲備工程通用知識及發(fā)展可遷移素養(yǎng)與能力。

其二，分類整合工程專業(yè)核心課程。工程人才培養(yǎng)應(yīng)遵循工程本位，改變專業(yè)課程建設(shè)邏輯，從注重課程數(shù)量與內(nèi)容的“大而全、廣而泛”向“小而精、少而優(yōu)”轉(zhuǎn)型。具體而言，高校要以工程專業(yè)核心課程為主軸，根據(jù)核心專業(yè)知識體系和工程能力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)規(guī)劃和精準設(shè)置課程體系，構(gòu)建由專業(yè)基礎(chǔ)類課程、專業(yè)主干類課程和專業(yè)實踐應(yīng)用類課程構(gòu)成的模塊化專業(yè)課程框架，實現(xiàn)工程課程綜合化、專深化與實用化的相得益彰。

其三，推進工程課程橫縱雙鏈貫通，增強課程的交叉性、項目化與挑戰(zhàn)性。高?？蓮膬煞矫嬷謱φn程體系加以優(yōu)化。在橫向上，按照通識和專業(yè)課程總體架構(gòu)，結(jié)合社會需求和職業(yè)分工，對標工程情境、問題和實踐，拓展建設(shè)工程問題研討類、實驗教學(xué)類、項目設(shè)計類、綜合實踐類與技術(shù)實操類等多元交叉課程；在縱向上，根據(jù)工程人才成長規(guī)律和專業(yè)課程難度與深度，均衡地將不同類型與梯次的課程嵌套在各學(xué)段，形成課程最優(yōu)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)育人最佳效能。

(四)實施創(chuàng)新教學(xué)，引入新興技術(shù)變革工程教與學(xué)范式

以學(xué)生為中心的教學(xué)變革是工程人才培養(yǎng)質(zhì)量保障的關(guān)鍵。如今，數(shù)字智能技術(shù)作為顛覆性力量深度嵌入工程教育，[52]為工程教學(xué)模式從“教”向“學(xué)”轉(zhuǎn)型賦能。構(gòu)建學(xué)生中心的工程教學(xué)新范式，成為未來與技術(shù)協(xié)同共生的學(xué)習(xí)型社會的基本趨向。普渡大學(xué)通過實施教、學(xué)、研相統(tǒng)一的工程教學(xué)，引導(dǎo)工科生學(xué)會學(xué)習(xí)，形成終身可持續(xù)發(fā)展力，在全校鑄造了以學(xué)生為中心的工程教育文化。而中國的工程教學(xué)長期處于一種教研分離和師講生聽樣態(tài)，理論知識灌輸多而自主探究實踐少[51]54，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性十分有限。這種“理科化”傾向、被動式知識講授傳授模式阻滯了工程探究創(chuàng)新和實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此，工程教育亟需以學(xué)生中心理念推進教學(xué)創(chuàng)新。

首先，構(gòu)建工程教學(xué)共同體，發(fā)展師生平等合作關(guān)系。高校要改變教師單一的工程知識專業(yè)權(quán)威角色定位，使學(xué)生同步從被動的知識接受者轉(zhuǎn)為創(chuàng)造性的探究者、合作者與建構(gòu)者，通過教與學(xué)互促革新工程理論講授和知識學(xué)習(xí)模式，轉(zhuǎn)向基于工程問題、案例、情境、項目和實踐的合作探究與學(xué)做貫通新型模態(tài)，最終以多元創(chuàng)新教學(xué)驅(qū)動工程綜合體驗、深度參與及學(xué)習(xí)驅(qū)動力提升和成果產(chǎn)出。

其次，引入和應(yīng)用新興信息與數(shù)字智能技術(shù)，實現(xiàn)工程教學(xué)的智能化和智慧化轉(zhuǎn)型。高校要借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、知識圖譜、虛擬現(xiàn)實與人工智能等新技術(shù)手段和智能平臺工具，重構(gòu)智慧工程教和學(xué)空間、環(huán)境、資源、場景與方式，[53]深入推進翻轉(zhuǎn)課堂、線上教學(xué)、混合式教學(xué)、人機互動式教學(xué)、虛擬仿真實驗教學(xué)、異步自主學(xué)習(xí)和個性化智適應(yīng)學(xué)習(xí)等教學(xué)新形態(tài)的生成和實施，提升工程教和學(xué)的臨場性、生動性、挑戰(zhàn)性和智能性。

最后，強化研以促學(xué)和研以致用。高校在普及研究性教和學(xué)方式的同時，支持學(xué)生結(jié)合工程專業(yè)和學(xué)習(xí)興趣，自主參與實驗室課題、工程項目設(shè)計、跨學(xué)科合作研究與獨立或團隊研究等科研創(chuàng)新活動，從而在工程技術(shù)的知識及其生產(chǎn)過程的探究和實踐中增強工程的系統(tǒng)理解和應(yīng)用，實現(xiàn)工程設(shè)計、研發(fā)、創(chuàng)造和跨界合作等能力集成。

(五)強化工程實踐，政產(chǎn)學(xué)研企協(xié)同融合催生工程行動

工程是應(yīng)用科學(xué)技術(shù)理論與手段生產(chǎn)滿足人類社會發(fā)展需求的人造物的實踐活動，工程人才直接服務(wù)于工業(yè)界、產(chǎn)業(yè)行業(yè)、社會經(jīng)濟及職業(yè)市場需求。普渡大學(xué)工程實踐教育的精髓在于工程訓(xùn)練和實踐學(xué)習(xí)貫穿人才培養(yǎng)全過程，既通過研討課、實驗課、技術(shù)課和設(shè)計課等實踐課程內(nèi)化工程理論，也基于多方協(xié)同育人機制和工學(xué)合作實習(xí)實踐項目深化工程實踐能力與技術(shù)實操訓(xùn)練。針對中國工程教育目前存在的重理論輕實踐、重校內(nèi)輕校外與校企合作渠道不暢通、積極性不高及成效不足等現(xiàn)象，未來構(gòu)建卓越工程人才培養(yǎng)模式須強化工程實踐和政產(chǎn)學(xué)研企協(xié)同育人，這是提升工程人才理論應(yīng)用力、實踐行動力和社會適應(yīng)力的關(guān)鍵。

首先，積極引入社會力量參與工程人才培養(yǎng)。高校須主動與政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會和科研機構(gòu)等共建工程合作育人關(guān)系，[16]48從外部大力尋求政策法規(guī)、基地平臺、技術(shù)設(shè)備及兼職教師等社會資源和教學(xué)條件的支持。在此基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合國家戰(zhàn)略、政府需求、產(chǎn)業(yè)形態(tài)與市場結(jié)構(gòu)進行工程科技人才培養(yǎng)模式優(yōu)化和體系調(diào)整，并通過有組織的與企業(yè)、公司和科研組織協(xié)同開展卡脖子工程技術(shù)攻關(guān)、重大工程理論創(chuàng)新、前沿尖端工程技術(shù)與項目研發(fā)等，進一步反哺工程實踐育人。

其次，深化工程實踐訓(xùn)練基地建設(shè)。高校要根據(jù)不同工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求和工程實踐特色，擴大實驗室、工程實訓(xùn)中心和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地等供給。同時，應(yīng)用數(shù)字化和智能制造技術(shù)改造和升級工程實踐教學(xué)環(huán)境、設(shè)備和平臺，打造虛實一體、時空交匯、內(nèi)外貫通的智能化工程教學(xué)、科研、學(xué)習(xí)、實驗、實訓(xùn)和技術(shù)孵化基地，支撐工程理論和實踐教學(xué)的一體化、高質(zhì)量實施。

最后，加大工程實踐教育比例，創(chuàng)新工程實踐類型和形式。一方面，增設(shè)工程教學(xué)體驗、產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、工程見習(xí)、企業(yè)實習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與社區(qū)服務(wù)等不同實踐項目和跨學(xué)科合作學(xué)習(xí)活動，通過“做中學(xué)”深化工程認知與體驗及提升解決復(fù)雜工程問題的實踐能力。另一方面，打破傳統(tǒng)固定時間的畢業(yè)實習(xí)或畢業(yè)設(shè)計方式，根據(jù)工程實際應(yīng)用和社會實踐需求，彈性結(jié)合不同學(xué)段和線上線下多元途徑，探索并實踐“邊工作邊學(xué)習(xí)”模式，培養(yǎng)具有突出技術(shù)創(chuàng)新和實踐能力的卓越工程人才?！?/p>