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站在变革风口的新工科教育

  1. 发布时间:2017-2-27 10:41:02
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过去,计算机、脑科学、云传输、餐馆服务业,这些要素看起来风马牛不相及,但在未来,它们可能非常非常相关。它们围绕在“新工科”这个大命题下。

互联网在此间扮演着重要角色,它让不相关的行业发生融和,它在改变世界,也在改变大学里的工程教育。在复旦大学近日举行的“综合性高校工程教育发展战略研讨会”上,专家学者、企业代表热烈讨论着建立综合性大学工程教育新体系这个有趣的话题。

斯坦福报告:未来工程师也要尝点哲学味

初看斯坦福大学,理工色彩浓郁———全校有1800名教工,其中工程院有270名教工,占全校教工数的15%。不过自建校伊始,斯坦福就创下建立多学科文理教育的愿景,致力于培育未来领导人。为什么设立这样一个目标? 因为我们学校其实“产出”很小,每年的毕业生才2000人,没办法解决全球的劳动力问题,但我们觉得在培训领导人方面可以扮演重要角色。正是基于培养下一代领导人、而不是培养技师的目标,让我们从一开始就非常重视文理教育。

工程师也需要理解哲学,商科生也可以做工程试验

每年有千名学子进入斯坦福接受本科教育,在这里的一大特色是从一开始是没专业的,我们希望学生在斯坦福学一阵子,再选专业。

我们在第一、第二年先留出一些时间,让学生不受任何院系的控制。我们认为学生一开始需要一个广泛的探索,院系的存在会对学生提出一定的要求,希望他们在某专业进行深入的研究。在这两者之间,我们进行了平衡,这也是我们改革的方向。

在第一年,包括未来工程学生在内的所有学生都有时间去探索各类方向。因为我们相信在他们毕业时,不只需要理工科知识,他们要成为一个团队、一个企业乃至一个国家的领袖,就需要去了解政策、哲学、历史和整个世界。

我们花了很多功夫让学生接触广泛的人文学科、社会学科。比如在第一年,不管你将来拥有什么兴趣,都要倾听一门课———国家是什么。通过这门课,同学会有历史观,可以用更广泛的视角思考以后的人生。

我们提供了很多可能影响到学生思维方式和工作方式的课程。比如,数学、分析、伦理、哲学课。

过去10年,我们还有一个独特的系统———新生研讨会。它采取小班化形式,一个班16个人,让学生和系里的老师一起学习一个学期。他们首先要知道解决问题需要什么基本架构。同学还能和最好的老师一起午餐,一起工作,一起解决项目中的问题。据此,他们可以对以后要学的课程有早期的了解。这将对他们日后整个知识和技能的习得带来关键的影响。

坐落于硅谷,斯坦福是离全球创业基地最近的一所大学,因此本科生非常了解这些企业的文化,当他们踏入社会,对创业氛围将毫不陌生。我们要让他们了解到怎样起草资金申请书、怎样打造创业计划、怎样做一个组织架构。

我们也越来越关注让学生获得一手经验,以补充理论教学。比如我教授的“机电一体化”课程。通过这样的实践项目,让大家了解到机电、电路到底是怎样的,在实际操作中体会如何与其他各学科知识的磨合。

请注意,我们给所有专业的学生都上这样的课,这里头约有1/4的学生不是工程背景,他们有的来自商科,我们帮他们打造一个实验背景。我觉得斯坦福代表的一个非常重要的典范是:我们有专门的空间、专门的实验室,3D打印机、激光切割机,以及其他简易的生产工具,供大家随时使用。不同系别的学生都可以来做实验,尽管他们的目的不同,我们坚持设置这些基础设施,是要帮助学生打造机会,实践天马行空的点子。

我们也鼓励学生去国外求学,我们在印度、中国及南非、南美都有夏季实验项目。我们认为不管你将来要选滑雪工程,还是其它什么工程,必须了解到其他国家的视角,而不仅仅是加州视角、斯坦福视角。如果学生付不起差旅费,我们就帮他们支付。

没适合的专业,那就自己设计一个!

在第二年中期时,我们希望学生考虑要选择的专业,这时他们要有所为,有所不为,专注才可以有所进步。

传统的工程学院分类有计算机科学、科学工程、生物工程等,斯坦福和全球都采用相类似的传统分类标准。过去20年,我们对此也有所创新,那就是跨系别专业,由两到三个系别的老师共同打造一个项目或一个系,形成跨专业的混合专业。

比如大气和能量,涉及地球物理学、化学、空气动力学等很多领域,又比如生物机电工程,生物学骨架,以及机械、电力工程都涵盖其中。还有生物医药计算工程,不仅把医学和生物学结合在一起,还涉及计算机建模。

斯坦福让不同系别在一起商量出跨系别的专业。我们认为建立一个面向未来的专业,是可以考虑的事。

我们还做了一件听起来很疯狂的事,让学生自己设计专业。学生如果对现有专业不满,可以自己设立一个。我们有1800名教师,学生可以去找老师,然后让老师批准他们设计的专业,并据此获得相应学位。

让学生自己设计专业,有趣的事也跟着出现了。有不少学生想要学一点的计算机知识,因为他们想用它作为工具去做生物学、土木工程、地球学等方面的研究。我必须承认,这个年纪的学生很胆大,愿意做别人不敢做或不愿做的事。所以我们觉得要给学生一个机会,去打造他们自己觉得面向未来的专业。我们有10%的工程背景的学生自己设计自己的专业,这是一个很了不起的、大刀阔斧的举措。

给学生更大的选课自由度,意想不到的组合出现了

斯坦福也面临挑战,我们会和其他大学进行对比。世界上有很多了不起的理工学校,但我们坚持认为斯坦福要成为综合性大学,而不是一所技术专科学校。这也是现在普遍在我们学校内部讨论的问题。

我们一方面把文科、理科平衡好,还越来越关注一年级发生的一个情况,大家觉得大一的体验对学生日后的兴趣会产生巨大影响,如果前面学得太窄,后面就没有广泛的思路了。但这样一来,学生压力也不小,要学更多东西。如何平衡,激发了工程系内部很多对话和辩论。

我们意识到要让学生参与课程改革。学生不想总被告之你只有ABC的选择,你应该选A或B。我们用这个机会来重新设计课程,在某一个学科的广度和深度方面进行调整。

具体来说,我们减少了必修课,增加选修课。比如计算机科学专业,原来的核心课程也就是必修课数量很多,涉及算法、人工智能、系统等。学生现在可以有更多选修课,有更多时间探索斯坦福给他们提供的更多自由度。这就是我们新做法,核心课程缩减了,比如算法课已经缩减到原来规模的一半。这样的话,边缘课程增多了。学生可以参与更多专题研究。又比如电子工程,以前必修课程非常多,有120多门课程,现在只剩下50个核心必修课程,总体数量降低了20%,就是说学生可以自定义在某个专业以专题为导向的研究方向是什么。以前学生获得的自由度比较窄,现在在新生时就可以参与更多实践。这样的话,给学生带来了很多有意思的更广泛的视野和机会。

这个改革刚刚开始,过去30年我们经历了长足的发展。你会发现,所有斯坦福电子系学生必修的课程过去非常冗长,有初级课程、高级课程。这个课程的结构就是要求我们的工程师在各个方面都在行,而在现实生活中我们都知道这是行不通的。如今,你能看到核心的热流体、热传导等课程都保留了,但有些二年级必修课程放在三年级上,更多课程放进了选修课。这样的话,课程选择又有深度,又有广度。最重要的是,在结束时把所有课程都有机联系在一起,从而提高学生解决问题的能力。

这就是我们改革的方向,学生很高兴看到课程有这样的调整,有时我们也发现学生选了一些课程组合很有意思,是我们从没想过的组合。因为这样的改革,斯坦福的学院规模越来越大了,系规模小了。

我们的改革吸引了更多学生选择工程专业。我们也希望这种改革能遍及到整个大学。

(作者为美国斯坦福大学工程学院教授)



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  • 编辑:怀海