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培养工程师 ——在新的学习模式下培养21世纪的领导者(二)

2019-10-27来源:炊烟美食

II 实现愿景


在论坛下半场,报告者解答了来自Velshi和听众朋友们的提问。许多问题关注的是诸如跨学科教育、教师角色和未来工程师的供给等熟悉的话题,但报告者的发言显示出的愿景仍有利于推陈出新地解答问题,寻找超越过去的方法。


应当花费多长时间获得一个工程学位?


一位该论坛的与会者指出,在智利获得工程学位需要6年,且工程师相比医生和律师享有更多的声望和更高的薪酬。但是智利也像美国一样,正酝酿一项4年期的工程学位方案,有一小部分的学生将能继续攻读硕士和博士学位。


Khan认为,优秀的工程师只要能接触到好的项目和养成顶尖工程师应有的“能做”的态度,不到4年的时间就可大学毕业。“我认为这不是课堂时间的问题,而是有关能力和一系列工作的问题。”

Stephens对产业界人士如何得知他们雇佣的是优秀的工程师提出了疑问。档案和实习表现虽能体现质量,但波音公司需要雇佣数以千计的工程师,而这些工程师必须能够制造能开的飞机。


NN首席记者Ali Velshi和论坛小组成员


Khan对这种观察到的现象表示赞同。他指出,问题是学位并不一定代表质量。他雇佣工程师依靠的是那些同时关于技术能力和社会技能的面试。他说,在线学习的巨大优势是将教育成果转化为能力测评,而不仅是看课堂时间长短或平均绩点。此外,以能力为基础的技能是在在线学习的基础上发展起来的,可以是学术的或社会的。即使是专注于其他领域然后发现对工程感兴趣的学生也能够在网上学习技能,并证明自己和那些毕业于麻省理工学院或斯坦福大学的学生一样优秀,另外这也有助于解决工程师短缺的燃眉之急。继续教育在知识更新如此之快的世界十分关键。Stephens说,波音公司要花费1亿美元用于派遣22000名雇员去学校学习,总共需要花费7.5亿美元用在教育培训上。“我们坚信需要那么多。”


Agarwal在和一位麻省理工学院校友最近的谈话中产生了一个想法,他描述了一个很大程度上依赖于继续教育的教育模式。为什么不让学生在大学学习1-2年使他们适应工程学并为他们指明正确的方向呢,而不是让工程师去读一个4年、5年或6年的学位?然后让他们宽松地走向世界去实践工程,而同时继续在线学习。这样,即使他们在网上学习也可以从做中学。


工程教育应当变得更跨学科么?


为回应工程课程的结构问题,Agarwal把注意力放在了多数大学坚持执行的严格的学科界限。各学院往往满足学院需求多于学生的需求。如在麻省理工学院,机械工程的学生即使想要上流行的电气工程课程也不可能,因为传统上这两门课程是在同一时间教授的。他认为,现在的学生是“非常跨学科”的,“他们希望有更多的国际经验,更多的跨学科经验,但是我们的各院系都固守自己的门庭”。大学需要设法为寻求跨学科体验的学生提供广泛的跨学科学位。


Miller说,促进跨学科教育的一种方式是顺着科学原则和工程问题回归到课本。ReynoldsMach是人,而不仅是数字。Miller说,人们从故事中学到大多数的道理,尤其是有关人的故事。在欧林学院,一门称作“The Stuff of History”的课程结合了科学的历史和材料科学原理。这门课程是由一位历史学家和材料科学家共同教授的,他们以Paul Revere的一生为例,那是一位像是圣人一样的冶金专家和企业家。“人们将记住这一点,学生们将拥有前文所说的这些。”


Miller讲述了一个有关斯坦福经济学家Paul Romer关于建设“宪章城市”的故事,设计和建设该城市的核心是抓住并利用了21世纪的机遇,同时还要为服务民众,满足居民的需求。欧林学院组建了由30个学生构成的跨学科团队,这些学生中有些来自威尔斯利女子学院和巴布森学院,他们用了一个月的时间来开发这样一个城市的蓝图。他们解决了包括交通、可再生能源、社会公平、银行业务和国际关系在内的许多问题。这种经历“改变了他们职业思维方式和交流能力以及解决学科外大问题的能力。”


Teeri提醒道,工程的跨学科教育必须给予学生对某些事情的深刻理解。当学生在建桥梁和飞机时,他们需要基础科学的课程。阿尔托大学力图让其学生在本科阶段广泛学习,然后在研究生阶段选择深入的研究课题。相比教师,学生对未来可能出现的并与现在的工作很不相同的各种工作,有更好的理解。而且,由于未来的产业难以预测,工程师在能够学习和实践工作技能的同时还需要接受广泛的教育。“学会学习是未来工程师要做的重要的事情之一。”


Katehi指出,大学把教师作为学院的核心,但是实际上学生才是核心所在。如果课程设置围绕学生的需求而不是教师的需求,这些大学会变得有所不同。如今,教师期望也想要在他们自己的技能领域内授课。“如果把学生作为中心,如果我们开始用这个视角来看事情,我们的决定会大不相同。”


美国培养出足够的工程师了么?


一些工作组的成员观察到美国并没有培养出足够的工程师来满足未来的需求,特别是在高需求的领域。Stephens说,“如果我们看看产业界的人口结构图,就会发现我们有太多将要退休的员工,我们没有看到一个足够大的人才输送通道可以来满足这些需求。”Katehi强调如果美国想要培养足够的工程师,多样性是必需的。这就是说要让女性和其他肤色的学生从较早的年纪就对工程有兴趣,由此带来另外的视角对工程领域会产生额外的激发创新的好处。阿加瓦尔特别注意到计算机科学的学生短缺是“一场灾难。”“我们的缺口非常大,我们毕业的人数非常非常少。”Khan指出了一个很有趣的情况变化,具有计算机科学学位的大学毕业生的收入正在快速上涨。“一个好的趋势是,这些人的收入现在正变得和医生、律师、对冲基金分析师一样,有望逐渐等同。”


如何提高美国的科学技术素养?


当科学技术越来越与主要的公共政策问题相关时,公众需要参与到这些包含科学技术元素的政策讨论中。但是Katehi指出目前的科学技术素养还不足以参与这种讨论。“我认为我们还不具备参与科学讨论的能力和谈论核能、转基因,甚至谷歌(它是如何建立和使用的)等。我们的公众还没有能力有意义地参与其中。”


一些演讲者提到培养大学生科学技术素养的方法之一是集合来自不同领域的学生并让他们一起工作。比如,对于一个设计问题,来自人类学、艺术、商业和工程学的学生都可以有不一样的贡献。Katehi说,“设计不仅是工程技能。它是每个人都应具备的技能。”


基于这个想法,Teeri描述了时尚行业背景下的设计工作。阿尔托大学在最近的学期初有一个时尚秀,突出了时尚的设计元素。共同创造的平台和团队工作可以帮助建立学生需要的技术素养。“如果你是时尚设计师,看到有一位材料科学家研究的正是你感兴趣的材料,显然这能使工作变得有趣和更轻松,因为你产生了学习它的动机。”


Miller说,这也将激励工程师们与来自不同领域的学生谈论工程,就像音乐系的学生为非音乐家们演奏。这有助于工程学生帮助非工程师去理解工程师做些什么,并成为更好的交流者。

举例来说,阿尔托大学借鉴了设计学校艺术作品展的想法,把它变为阿尔托作品展,在这里具有硕士水平的工程师和设计者们可以展示他们的毕业作品。“他们从彼此收获灵感,但最重要的是他们必须去满足潜在的未来雇主。因此这不仅是他们工作成果的展示,同时也成为了一种人才招聘会。”



教师应该扮演怎样的角色?


Agarwal指出,在这个网络世界,老师扮演的最有价值的角色是作为社区发展和思想碰撞的指导者。鉴于学生的上网经验,他们十分适应用电子设备来提问和获取答案。对于edX论坛来说,只有一小部分老师能够支持数以千计的学生参与课程,因为学生通常可以回答彼此的问题并且像以往一样学习。结果是,学生彼此间成为了老师。


Miller同意这种说法,即使网上学习改变了游戏规则,学生与老师的参与将仍然是必不可少的。交流有很多不同的方式和不同的目的。如果所有的交流都是通过文字实现,将会丢失必要的技能。“你需要亲自参与其中。需要有眼神交流。你需要信心确定“你是谁”并建立信任。”


Teeri说,每个人都有一些不同的长处和短处。所以,不同的教和学的方式将契合也最能满足不同的人群。有些人更喜欢网上学习,而有些人会选择更加基于实践的学习方式。“我们有一系列学习方法的组合,人们可以互换使用这些不同的方法。”


Katehi同意网上互动不能代替人与人的交流。她指出,“我认为没有人可以在没有老师发挥关键作用的情况下学习。社会学家将告诉你人类需要与他人有联系和交流,并从对方那里学东西。这就好像我们相信我们能够在没有教练的情况下只通过互相学习就培养出职业球员,那样的话我们不会有足球队。那就是老师的角色,教练的角色。”


Khan也同意网上学习不能代替人与人之间的互动,尤其是指导者传递的灵感和智慧。但是人们才开始探索网上学习的可能性,而且这种可能性有待进一步定义和扩展。网上学习已引发对学生要继续从300人的大讲座中学习的原因的质疑。他说,大学校园内网上学习代替讲课将在5年内出现一个革命性的结果。取而代之,学习可以是互动的和基于项目的,同时学生相互学习,教授们提供监督指导。


技术教育应当扮演什么样的角色?


然技术有巨大的潜力来改变教育,但一些专门小组的成员认为应该花更多时间在实际行动上而不是与屏幕交流。Stephens说,近十年,美国儿童越来越少参加那些他们可以接触到物理世界的户外和郊外活动。“他们有了更强的数字能力,但是对真实的世界领悟得更少。”举例来说,Stephens观察到,Steve Job在成长阶段所做的是拆装汽车,而不是电脑。


Katehi强调了让孩子尽早参与到解决真实生活问题的重要性。“许多孩子想要改变他们的生活。他们想要改变世界。”传统的工程教育为学生提供了大量的内容,在他们的受教经历快要结束的时候,他们才开始设计。Katehi认为,这种顺序应该倒过来,“我们需要从实践开始,让他们体验他们的解决方案的影响力,即使这些方案可能是不完整的或不是最理想的,让他们对他们正在做的事情感到兴奋。这才是让更多的孩子进入工程并使工程人才更多样化的方式。”网上经验是亲身体验的有用的补充,但是人们需要知道如何提问,一起搜寻解决方案并从解决问题中获取满足感。


作为一个工程师的雇主,Khan赞同在教育中需要有更多的问题解决。严格的工程教育是有用的,但是如果做得不恰当可能会抑制创新。他常常同来自顶尖工程学校的学生谈话,但是当他询问他们已经建造了什么的时候,会发现他们只是解决了那些已经被很好定义的问题和项目。“那是人们的主要过滤器之一:如果他们也曾经创造过什么的话。”


Khan把他最得力的一个雇员形容为“世界上最棒的Javascript程序员”,他是为成千上万的人使用的被称作jQuery的Javascript图书馆的创作者。在面试时他是当场录用的。但是当Khan在两个月后的一次午餐中问他的平均学分是多少时,他说“是1.9。”Khan回忆说“我很震惊,我们从未面试过平均学分为1.9的人。我当时说‘你是我所知的人中最聪明的一个。’他说‘当然,我全部的时间都用在jQuery上。’”


另一个雇员是公司在线练习最佳推广者,是个大学辍学生。“他只是不能参与其中。他喜欢创造一些东西。他不喜欢干坐着接受测试。”Khan坚持认为,工程强调内在的创新,而不是严格性,这才是让更多的人对工程感兴趣并让更多的学生经由工程项目毕业的最佳方法。


怎样让更多的孩子对工程感兴趣?


在回应有关如何鼓励年轻的孩子对工程的兴趣的问题上有不同的观点。Khan的建议是,务必让他们玩乐高玩具。“我不知道是否你们都看到了带头脑风暴的新乐高玩具套件。你可能用这些来完成一篇博士论文。他们有热感器、触感器、光感器和存储器。我看到过9岁的孩子做着新奇、创新、相当深刻的事情。”


Khan也说他想要在孩子们十岁的时候教他们编程计算机。Khan的一些学术课程是聚焦于十岁以下的孩子,并且即便是非常年轻的孩子当他发现学习是有趣的,也能够掌握复杂的概念。“这是多么令人惊奇啊,当你通过游戏的形式而不是说教的、数学那类的东西来传达同样的内容时,孩子也能做到一切。”


Stephens认为培养未来工程师最好的办法是“让他们出去,让他们去玩、去接触。时间到了,他们会学会计算机技能的。”他说对年轻的孩子来说,在真实的世界获取亲身经验更重要。接着,学术经验就有助于孩子们理解他们之前的经验了。“在我看来,工程是有关于经验、玩和参与的事。那些人才真正形成了社会技能。”


Katehi提到,对于女生,她们是从她们的母亲那儿获取这种信息的。当她们还很年轻时,她们愿意花时间和妈妈呆在家或是其他女性照料者一起。“确认我们这些将来成为母亲的女生充分地理解和赞赏科学和工程甚至于可以将这教给孩子们是很关键的。”成人需要在孩子们的生活中鼓励其好奇心,寻找问题的答案以及其他出于工程视角的预先引导。


孩子们对大问题和大挑战感兴趣。他们关心可持续、人类健康、个人安全。Miller说孩子们需要了解他们有潜力让世界变得有所不同,而不论变化的大小和和复杂程度。“这是关于你可以做的事情的展望,,即使是很小的事情,应建立一个“能做”的态度。”比如说一个孩子看到他的同学努力的上/下校车。那就是个待解决的问题。Miller说,“如果他们成功解决那个问题,结果将超出预期。如果他们连续做3次,他们就开始有我能做的态度了。”


Teeri赞同工程教育开始得太晚的说法。孩子还小时,他们不知道科学家或工程师做些什么。“他们在电视上看到律师多于工程师。”Teeri描述了在阿尔托大学学前儿童会去阿尔托大学校园这件事,有研究表明,早期接触大学的孩子相比于那些之前没去过大学的孩子,更有可能追求学术。“我们询问他们是否知道大学是什么,其中一个说,‘大学是你可以成为你想成为的人的地方。’我不能想到比这更好的定义。”


Stephens观察到,孩子在电子媒体上花费很多时间。但是他们发现在这些媒体中刻画的人物很少是与科学、技术、工程或数学相关的,而那些人通常会被描述成恶棍或傻瓜。工业界已经开始和娱乐业一起合作来改变这些刻板印象,娱乐业接受这种做法的部分原因是,它也需要科学家和工程师们的帮助才能成功。举例来说,面向科学、工程和技术的SET奖被颁给了电影、电视剧、广播和电视新闻节目,以及印刷的和在线的刊物,因为它们以其准确和有影响力的娱乐形式塑造和推广了科学、工程、技术和数学领域。“他们已经抓住了这点并说,‘我们也必须帮着解决这个问题。’”


Khan对于如何拉近人文学和工程有一个有趣的建议。当前,学生在高中英语课上通常学习的是像维多利亚时代的伟大文学作品。但是K-12英语课上几乎完全不存在的就是科幻小说。许多科幻小说对比了来自科学工程的想法和来自社会科学的想法,隐秘地将这些领域紧密联系在了一起。和经常在英语课上学习的文学相比,科幻小说是寻找着什么。一些最好的科幻小说“是关乎科学可以是什么的推断。”


Anant Agarwal和Charles M. Vest正在交谈


即将到来的变化


工程院院长Charles Vest致论坛闭幕辞,他特别感谢了演讲者并呼吁关注世界发生的变化有多迅速。他说,工程教育的新世界是“来得如此之快,就像一吨砖头击向每个人”,“如果我们低估了信息技术将扮演的重要角色,我们将会犯错。我们还只是刚起步。我们不知道它将去往何方,但是变化将是巨大的,并且是激动人心的,因为我们将要为百千万的男女新青年人创造机会。”


(来源:Educating Engineers:Preparing 21st Century Leaders in the Context of New Modes of Learning,Summary of a Forum,the National Academy of Engineering of the National Academies,作者:Steve Olson。附录略。翻译:许慧、薛萍、朱颖芝;校对:徐旭英)

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