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新工科人才培养质量通用标准研制

时间:2020-07-26 浏览量:10
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新工科建设是继续“卓越工程师教育培养计划”(“卓越计划”)、引领我国高等教育改革、推动我国迈向高等教育强国的重要战略举措。其最终落脚点是人才培养,新工科教育质量标准的研究和制定是实现新工科建设目标、保证新工科专业人才培养质量的一项重要的基础性工作。新工科教育质量标准体系由通用标准、专业类标准、专业行业标准和专业学校标准四个层次标准构成,其中最基础、最本质、具有宏观指导和引领作用的是处于顶层、属于学科门类层面、适用于新工科所有学科专业人才培养的标准,即通用标准。

本文聚焦新工科人才培养质量通用标准(以下简称“新工科通用标准”或“通用标准”)研制,强调通用标准的研制要面向未来发展、服务国家战略和支撑行业产业,要立足国际工程教育改革发展前沿并向世界提供卓越工程人才培养的中国标准。首先提出新工科通用标准制定原则和基本思路,接着按照原则和思路的要求分别分析未来工程发展趋势及特征以及国内外具有影响的几种工程人才培养标准,为新工科通用标准的制定提供基础,最后对研制出的新工科通用标准进行诠释,以期为正在全国范围内广泛开展的新工科建设提供重要参考,为各层次新工科教育质量标准研制提供基础,为各类新工科人才培养提供可比较、可衡量的总体质量要求。

一、新工科通用标准制定原则和基本思路

1.新工科通用标准的制定原则。

新工科通用标准的制定原则应以实现新工科建设主要目标为根本。新工科建设的主要目标可以表述为:“主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业,培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才”。为了实现这一目标,新工科通用标准的制定应该遵循以下原则。

追求质量卓越:新工科建设强调的是在不同类型工程人才培养质量上追求卓越。在通用标准中应该反映在服务面向、竞争优势和发展潜力等三个方面。在服务面向方面新工科培养出来的人才应该满足国家战略实施和产业发展对卓越工程人才的需求,这些战略的实施以及产业结构转型升级,新技术、新产业、新业态和新模式的发展等均需要各种类型和层次的卓越工程人才。在竞争优势方面,新工科各专业培养的本科层次工程人才应该完全胜任生产一线的各项工作,逐渐成为本领域的技术骨干或领军人物并引领产业发展。在发展潜力方面,新工科专业培养的各类工程人才必须在终身学习、动态适应、创新创业上具备优秀的能力和素质

面向未来发展:新工科专业培养的人才要面向中国经济社会和行业产业的未来发展需求,这是因为:进入21世纪,许多学科知识的更新周期缩短迫使新工科专业人才培养更加注重有效和稳定知识的学习新技术、新产业、新业态和新模式的调整和迭代周期不断缩短,导致对新工科专业人才培养的要求变化加快新工科本科人才培养的学制不可缩短,在学生入学前制定的培养标准无法满足学生毕业时社会及行业对工程人才的要求。由此可见,立足当前、面向未来需求培养新工科专业人才应该成为通用标准的重要导向。

满足国际要求:中国经济的快速发展、国家战略实施和经济全球化对新工科专业人才培养提出两方面要求:一是熟悉多国文化和法律法规,具有在跨文化环境下交流合作和开展工作的能力以及参与国际竞争的能力;二是培养出来的本科工程人才的学历能够获得国际互认,以满足国际人力资源市场的需要。与此同时,新工科通用标准应该能够作为中国工程教育的质量标杆,为国际工程教育界广泛认可和接受,成为中国工程教育走向世界、迈向工程教育强国、影响国际工程教育质量标准的标志。因此,通用标准的制定不仅要着眼于国际化工程人才的培养,而且要立足于对国际工程教育界的影响和认可。

发挥宏观指导:通用标准是从国家层面、着眼未来、面向世界,对各行各业各类卓越工程人才培养提出共性要求,它不仅要有利于制定符合自身性质和特征的新工科各个工程专业类标准,而且要有利于制定具有专业特点和行业要求的新工科各专业的行业标准,还要有利于不同类型和服务面向的高校在制定学校标准时发挥办学优势和人才培养特色。因此,通用标准应该是宏观定性的、内涵丰富、适应面广和富有弹性的培养标准,能够充分体现出对专业类标准、行业标准和学校标准的宏观指导作用,并为这些标准的制定提供充足的余地和灵活的空间

2.新工科通用标准制定的基本思路。

基于新工科通用标准的制定原则,可以提出新工科通用标准制定的基本思路如下:

首先,明确新工科通用标准的定位。按照“追求质量卓越”原则,新工科通用标准应该定位在服务国家战略、培养各领域技术骨干或领军人才以及具备优秀的发展潜力上;这一定位确定了通用标准的战略高度,包括对各类卓越工程人才培养的定位和水平要求。按照“发挥宏观指导”原则新工科通用标准应该定位在为其它各层次标准的制定提供宏观指导;这一定位确定了通用标准的内涵是能够覆盖对所有工科专业类卓越工程人才培养的共性要求,它应该是宏观的、包容性的,允许其它层次标准有各自的发挥和拓展。

其次,研究未来工程发展趋势及其特征。按照“面向未来发展”原则需要研究未来工程发展趋势及工程活动的主要特征,以此分析和判断未来各种类型行业企业对卓越工程人才的各种要求,然后将这些要求进行分解和归纳,或进行细化到知识、能力和素质等方面的具体要求,为通用标准的制定提供参考。

第三,研究国内外具有影响的工程人才培养标准。按照“满足国际要求”原则,需要对目前在国际上具有影响、认可度高、具有代表性和标杆性的工程人才培养标准或工程师任职资格进行分析和研究,了解和掌握国际工程教育界、工程师组织或工程行业企业对工程人才培养的最新标准或要求,以形成通用标准制定的国际基准和参考。

第四,“卓越计划”通用标准为重要基础“卓越计划”通用标准从20098月起草到20131128日最终发布,历时个多月,在推动“卓越计划”实施和保证卓越工程师后备人才培养质量上发挥不可替代的作用。作为“卓越计划”2.0,新工科通用标准应该在充分保留或完善其中符合未来卓越工程人才培养要求的条款的基础上,补充和增加与时俱进的条款。

二、未来工程发展趋势及特征分析

未来工程的发展趋势将受到诸多因素影响,包括可预见的和不可预见的,但无论如何,未来工程的发展趋势及特征都将是现在的延续,都将以满足未来经济社会发展需要为主要发展动因,是卓越工程人才需要面对的,将对新工科通用标准的制定产生直接影响,主要表现在以下几方面。

多学科交叉融合:未来工程的发展将突破现有工程的分类和界定。一方面,未来工程可以是现有多门工程学科的交叉融合,如机械工程与信息工程和控制工程的交叉融合,发展或形成新的工程学科;另一方面,未来工程也可以是工程和非工程学科之间的交叉渗透,使得工程不再是传统意义上的“工程”,如智能工程中不得不融入人文、医学、社会、法律等学科知识。因此,多学科交叉融合将成为未来工程发展的显著趋势,它或者拓展了现有工程的内涵和发展空间,或者赋予现有工程的人文、服务、经济和社会的属性。这要求卓越工程人才不仅具备与其它学科人员跨学科开展工程活动的能力,而且具有将工程学科与其它学科进行交叉融合的能力。

绿色工程:传统的工程项目的设计和施工,造成了大量资源的消耗和生态环境的破坏,不仅大大降低了人类的生活品质,而且加剧了全球生态危机。因此,依托绿色发展理念,使社会发展与生态环境协调共赢,成为世界愈来愈多国家高度重视的一项长期性的战略和任务。绿色发展理念的核心就是节约、低碳和可循环,其本质特征就是可持续发展。绿色发展理念的实现主要通过绿色工程,即在工程项目的设计和施工中进行落实,包括运用现代科学技术、综合并充分利用自然资源、使用节能环保材料、应用绿色施工工艺等。绿色工程要求卓越工程人才具备绿色发展理念,重视生态环境保护,在工程活动中处理好人与自然和谐关系

工程问题的复杂性:复杂性是现代工程问题的本质特征,主要从解决工程问题时凸显出来:需要综合考虑并协调多种非工程因素复杂性超越了现有工程标准和规范不能直接运用现有的工程方法和技术需要传统工程领域之外的其它学科专业的介入和支持解决问题的方案是多种多样的。人类社会为了自身更好的生存和发展、更好地处理好与自然和谐的关系,未来将面临着比当前更加复杂的工程问题,因此,要求卓越工程人才在解决工程问题时必须综合考虑和协调诸多非工程因素,必须具有超越现有工程标准和规范解决工程问题的能力,需要寻求、开发解决工程问题的新方法和新技术,需要借助其它学科专业的方法、技术和工具。

信息化、智能化:随着计算机技术、网络通信技术、大数据技术、信息处理技术、自动化控制技术、人工智能技术等的迅速发展,人类正在进入信息化和智能化时代。信息化对工程问题的解决和处理、工程项目的设计和实施、工程系统的维护和管理等带来了革命性的变革,集中体现在速度、效率、质量和效益等方面的显著提升。伴随着各种自动化智能技术模仿、延伸和拓展人的认知和决策技能,智能化不仅拓展了工业产品的设计理念、性能空间、用户市场,而且改变了工程及其学科的内涵,赋予其更广阔的发展空间和应用领域。信息化和智能化在强力推动现有工程及其学科发展的同时,还促进了新产业、新业态、新模式的产生和形成,对未来工程产生十分重要的影响。因此,卓越工程人才不仅要有应用现代信息工具的数字化能力,而且需要掌握基本的人工智能原理和技术,以适应未来工程的发展

领域和空间拓展:随着城市化进程的加快,人与土地资源矛盾愈加突出;随着民众生活水平的提升,人们对精神和物质的追求不断提高;随着科学技术的发展,人类探索自然界和宇宙的欲望不断增强;随着新材料和新技术的发展,人们对工程的要求在不断提高。这些都促使未来工程的领域和空间不断拓展,包括向海洋拓宽,进一步探索和开发利用海洋自然和空间资源;向高空延伸,拓展人类的生存和未来发展空间;向地下发展,发现和利用地球深层资源,造福人类社会;向沙漠进军,改造沙漠成为绿洲,完善自然环境;向太空迈进,探索和利用宇宙空间资源。因此,卓越工程人才必须具备自主学习和终身学习能力,具备动态适应工程领域和空间拓展及环境变化的能力

伦理问题:近年来,工程伦理越来越得到国际工程界及工程教育界的高度重视,这是由于越来越多大规模工程和复杂工程的出现,使得利益相关者不断增加,导致出现大量不得不解决的各种类型的工程伦理问题,包括技术伦理、利益伦理和责任伦理三方面,可以预见,伦理问题将成为未来工程发展必须高度重视的一项内容。事实上,工程伦理问题的出现往往是由于工程师的伦理意识缺失、对工程活动后果估计不足、没有平衡好工程相关各方利益、社会责任和自然责任意识淡薄等方面的因素造成的。因此,卓越工程人才必须具备强烈的工程伦理意识,能够在工程活动中平衡好各方利益及承担工程的自然及社会责任,具有应对和解决工程伦理问题的能力

工程的国际化和民族性:中国经济的迅速发展、经济全球化、“一带一路”战略的实施和“构建人类命运共同体”理念的实现,使得我国未来将有越来越多的外方投资工程和海外工程,从而形成大量未来工程国际化的趋势。形成未来工程国际化的局面既要有国际公认的工程科技发展实力,又需要一大批卓越工程人才。对应这方面的卓越工程人才,他们或者要在他国开展工程活动,或者要与不同文化背景的人合作。因此,必须具有国际视野和全球胜任力,即在跨文化环境下的交流、竞争和合作的能力

虽然工程是无国界的,但完成工程活动的工程师是有祖国的,因此,在注重工程国际化的同时,要强调工程的民族性,即从工程设计到项目完成的全过程的质量水平均代表着国家的声誉和水平,工程师在海外的工作与国家战略的实现密切相关,必须服务于祖国的发展,他们的态度观念和行为举止反映着中国工程师整体的素质和形象。因此,在工程的民族性方面要强调卓越工程人才必须具有家国情怀

三、国内外具有影响的几种工程人才培养标准分析

1.《华盛顿协议》规定的毕业生素质要求(Graduate Attributes)。

《华盛顿协议》规定了12项对于所有工程学科的专业工程师本科教育都是通用的毕业生应该具备的素质要求,对毕业生应该知道什么、应该展示的技能和应该持有的态度进行了分类,如表所示。这些要求被所有签约成员所采用,作为评估各成员自身认证要求实质等效性的范例(或参考点),同时也被各成员和预备成员用于制定自身的基于结果的认证标准,供其在各自的司法管辖区使用。

 1《华盛顿协议》规定的毕业生素质要求

通过对表的分析可以发现,《华盛顿协议》对毕业生的素质要求(以下简称《华盛顿协议》标准)重点在以下方面:全方位考虑复杂工程问题的解决:涉及问题分析、解决方案、调查研究、工具使用、社会责任、可持续发展及交流沟通等方面非工程因素的考虑,包括公共健康和安全、社会责任、文化问题、环境及可持续发展等诸多方面重视工程伦理,包括承诺职业道德、责任和规范强调角色定位、团队合作和外部沟通重视项目管理和经济决策强调主动适应外部环境变化的终身学习

2.欧洲国家工程协会联合会(FEANI)规定的工程师专业胜任力要求。

成立于1951年的欧洲国家工程协会联合会Federation of European National Engineering Associations, FEANI是由欧洲各国的工程协会作为国家成员组合而成的。由于欧洲各国的教育和专业体系差别很大,不可能用单一的体系统一欧洲各国,因此,FEANI制定了得到各成员国认可的工程师胜任力(Professional Competence,以下简称FEANI标准)要求(如表所示),以此评价各国不同教育和专业体系的价值,建立资格互认的框架,以便希望在国外执业的工程师能够获得对能力的承认。

2 FEANI规定的工程师专业胜任力要求(2013

 

对于希望在FEANI注册成为“欧洲工程师,Eur Ing”的欧洲各国的工程师,他们必须明确自己专业责任并努力获得表所列的个方面的12条胜任力。虽然FEANI声称表的水平与《华盛顿协议》(国际工程联盟)等框架是一致的,但通过分析并与《华盛顿协议》标准进行比较可以发现以下几点:整体的表述更为简单和宽泛,这可能是考虑到欧洲各国之间的兼容性和可接受性;没有涉及复杂工程问题的解决;没有明确提及工程伦理方面的要求;没有专门强调终身学习;强调在工程专业创新意识和创造力的培养。

3.美国工程技术认证委员会(ABET)标准。

作为华盛顿协议的发起组织之一,美国工程技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)是得到美国高等教育界和工程界广泛认可和支持的全美唯一的工程教育专业认证鉴定机构,在国际上也获得广泛承认。ABET提出的本科工程专业通用标准中的毕业要求(2020-2021)(以下简称ABET标准)如表所示。

3ABET本科工程专业的毕业要求(2020-2021

 

通过对表的分析可以发现,ABET 的毕业要求虽然在条目数量上与FEANI标准相近,但是在内涵上仍有较大的差异,主要表现在:强调对复杂工程问题的解决;对工程伦理提出明确要求;重视团队合作的有效性;对知识的获取和应用有要求。事实上,ABET标准是《华盛顿协议》标准的简化版,省略了《华盛顿协议》标准中的“问题分析”“设计/开发解决方案”和“项目管理和财务”。

4.中国工程教育认证通用标准。

中国工程教育专业认证协会(China Engineering Education Accreditation Association, CEEAA)于2016月正式加入《华盛顿协议》,成为该协议第18正式成员,是中国全国性、专业性和非营利性的社会团体,主要负责中国工程教育认证工作的组织实施。本文选择CEEAA发布的2020年中国工程教育认证通用标准中的毕业要求(以下简称CEEAA标准)进行分析,限于篇幅及其与《华盛顿协议》标准的高度相似性,省略了该标准的全文。

通过分析可以发现,CEEAA标准与《华盛顿协议》标准存在高度相似性,只是在细节表述上存在一些差异。前者与后者的差异有以下几点:项中增加了“在设计环节中体现创新意识”;“调查研究”改为“研究”,“具体内容”改为“宽泛而不明确”;“工程师和社会”改为“工程和社会”,使得工程而不是工程师成为责任主体,内容中“相关背景知识”改为“工程相关背景知识”,缩小了知识范围;“专业工程工作”改为“工程实践”,去除了工程设计环节;“伦理”改为内涵不尽相同的“职业规范”,具体内容进行相应改动,这与目前国际工程教育界的普遍共识有差异;“个人和团队工作”改为“个人和团队”,但却将“不同团队和多学科环境”改为“多学科背景下的团队”;10项增加了“具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流”;11“项目管理和财务”改为“项目管理”,删除了应用到“管理项目”中;简化了第12“终身学习”的表述。

5.各种工程人才培养标准的比较。 

《华盛顿协议》是全球最具影响力的国际本科工程学位互认协议,《华盛顿协议》标准为各成员和预备成员制定自身的认证标准提供了极具价值的指南,得到众多国家的认可和接受,是国际工程教育界对工科毕业生和工程师职业资格公认的权威要求,在新工科通用标准制定中可以作为基本要求或合格标准的借鉴和参考。

FEANI标准的要求水平一定程度上滞后于当前欧洲经济社会的发展,没有及时反映出国际工程界对工程人才要求的最新变化,主要有两方面原因:一是该标准制定于2013年,没有及时地更新;二是欧洲各国高等教育和经济社会发展水平仍存在较大差距,只能采用相对最低的要求才能被所有欧洲国家所接受。

ABET标准没有完全沿袭《华盛顿协议》标准的原因与美国工程师注册制度有关。美国专业工程师注册条件主要包括三个方面:大学教育、资格考试和专业工作经验。其中大学教育指的主要是通过ABET鉴定认可的四年制工程学士学位教育,因此ABET 标准规定的只是在大学阶段必须达到的最低要求,要成为真正意义上的工程师,还需要通过资格考试和一定的工程专业工作经验。

鉴于中国工程师注册制度的现状CEEAA标准的要求明显高于ABET 标准。由于中国目前还没有建立起与美国和欧洲主要国家类似的在工程教育界和工程界广泛认可的工程师注册制度,也没有建立起全行业认可的资格考试及统一的工程专业工作经验要求,因此,CEEAA标准试图弥补这方面的不足,尽可能涵盖所有工程专业工程师都必须具备的能力和素质,以期通过由其主导的工程教育专业认证,使通过认证专业的毕业生具备与《华盛顿协议》其他成员实质等效的要求。

四、新工科通用标准的制定和诠释

上述“未来工程发展趋势及特征分析”结果明确了面向未来的卓越工程人才需要特别加强的知识、能力和素质,“国内外具有影响的几种工程人才培养标准分析”结果给出了对卓越工程人才应该具有的基本/最低要求。在制定新工科 通用标准时,遵循新工科通用标准的制定原则和基本思路,以具有广泛认可度的《华盛顿协议》标准作为底线,以“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准为基础,充分考虑“未来工程发展趋势及特征分析”结果中提出的要求,最终形成了的新工科通用标准包括方面共16条,以下逐条予以分析和诠释。

(一)“学科专业知识”方面。

1.基础知识—具有从事工程工作所需的数学、自然科学以及经济管理等人文与社会科学知识。

本条标准规定了从事工程工作所必须具备的基础知识。除了公共基础课外,本条标准中的“数学、自然科学”知识要根据工程学科专业所在行业对应的专业领域来确定。工程问题的复杂性和综合性所体现出的需要多学科交叉融合使得卓越工程人才的基础知识要从数学和自然科学拓展到经济管理等人文与社会科学,这也是针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“多学科交叉融合”特征提出的。

“经济管理”知识主要指工程经济、工程概预算、项目管理、决策分析、质量管理、生产组织和运作管理、产品营销和售后服务等方面的知识

人文与社会科学知识”包括文学、历史学、哲学、管理学、经济学、政治学和社会学等方面,具体内容要根据本学科专业当前和未来发展需要取舍。其中哲学知识是培养和形成本通用标准第方面“职业素质”以及理解和明确本通用标准第方面“工程师责任和伦理”所需要的相关知识。

在《华盛顿协议》标准及 CEEAA标准中与本条标准相关的“工程知识”部分均没有对“经济管理等人文与社会科学知识”提出要求。

2.专业知识—掌握解决复杂工程问题所需的工程基础、工程专业和相关学科知识,了解本学科专业的前沿发展现状和趋势。

本条标准规定了解决复杂工程问题所必须具备的三方面专业知识。“工程基础”知识应该包括大类专业基础和专业方向基础知识两方面,可以考虑将计算机技术、信息技术和网络技术等内容列入其中。“工程专业”知识应该包括本专业领域不可或缺的专业理论、方法和技术“相关学科”知识是针对“未来工程发展趋势及特征分析”中 “多学科交叉融合”特征提出的,主要是指那些影响、渗透或融入本学科专业的学科知识或解决复杂工程问题所必须的其它学科知识

对本学科专业“发展现状和趋势”的了解必须是“前沿”的,这不仅是与面向未来的卓越工程人才培养目标定位相吻合,而且对于本通用标准第方面“终身学习和职业发展”也是十分必要的。

在《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中与本条标准相关的“工程知识”部分均没有对“相关学科知识”及“了解本学科专业的前沿发展现状和趋势”提出要求。

基础知识和专业知识的内涵可以从胜任未来工程工作和解决复杂工程问题的角度理解:首先,这些知识能够用来表述具体的复杂工程问题;其次,能够针对具体的复杂工程问题建立数学模型并求解;第三,能够用这些知识和数学模型分析、解释复杂工程问题;最后,能够形成用于复杂工程问题的解决方案

3.工具使用—能够针对复杂工程问题,包括对其预测和模拟,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,并理解其局限性。

工具和手段是解决复杂工程问题必须具备的。本条标准规定了学生使用现代工具的能力要求,不仅在必要时会“开发”,而且在有条件时会“选择”,还要会正确地“使用”针对复杂工程问题特征的“恰当”的现代工具,包括技术、资源、现代工程工具和信息技术工具等,对复杂工程问题进行“预测和模拟”。要做到“恰当”,不仅要了解复杂工程问题的属性和特征,而且要了解现代工具的性能特点、使用条件及局限性,这样才能针对复杂工程问题的实际 “开发、选择与使用”现代工具。

对本条标准内涵的理解可以从三个层面:首先,“现代工程工具”包括本专业常用的现代仪器、专业设备和其它工程工具等“信息技术工具”包括对数据和信息进行采集、处理、传输、组织、检索等方面的技术工具以及适用于复杂工程问题的模拟/仿真软件/平台等;其次,了解这些现代工具的使用原理和方法、功能和特点、使用条件、不足及其局限性;第三,能够根据复杂工程问题的属性和特征,选择与使用恰当的技术、资源和现代工具,对复杂工程问题进行分析、计算和设计;第四,能够针对具体的对象,开发或选用满足特定需求的现代工具,预测和模拟复杂工程问题,并分析其结果

本条标准与《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中相关的“现代工具使用”部分基本一致。

(二)“职业素质”方面。

4.具有家国情怀、全球视野、人文社会科学素养、批判性思维、跨学科和系统思维、追求卓越的态度、勤勉敬业和艰苦奋斗精神。

本条标准既考虑中国经济社会发展对卓越工程人才的素质要求,又针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“工程的国际化和民族性”特征而提出的,是前面分析的国内外具有影响的几种工程人才培养标准中所没有的。

首先,“家国情怀”强调的是卓越工程人才应该树立和践行社会主义核心价值观,明确个人作为社会主义事业建设者和接班人的责任和使命,不论身在何处、环境如何、从事何种工程工作、肩负什么责任,都要心怀国家和民族、国家利益至上、致力于服务国家发展、以民族的伟大复兴为己任

其次,“全球视野”是对卓越工程人才胸怀、视野和格局的要求,是具备本通用标准第13条提出的全球胜任力的基础,即要充分了解本学科专业领域的国际发展趋势,在解决各种复杂的工程问题和从事工程工作时不局限于当下和局部,要面向未来和长远,要有开阔眼界、世界眼光、发展视角和国际标准

第三,“人文社会科学素养”是指由具备本通用标准第条中规定的人文社会科学知识所反映出来的人格、气质和修养,卓越工程人才只有具备了人文社会科学素养,才能够更好地理解工程与社会、历史、文化及发展的关系和内涵,才能在改造物质世界的同时,促进整个人类文明社会的进步和发展

第四,“批判性思维”作为创新思维的核心,也是创新能力的基础,强调用挑刺的眼光、从批判的角度对事物进行分析、研究并提出方案和对策,对于追求自我完善、追求不断进步、追求卓越具有十分重要的意义

第五,“跨学科和系统思维”强调在分析和解决问题时既要跨越和突破本学科专业界限,又要有整体、全局和系统的视角,这对于拓展思维空间,避免本学科和局部子系统的局限,寻求更全面、有效和长远的解决方案十分重要

第六,“追求卓越的态度”是每一位高素质卓越工程人才必须具备的一条基本素质,表现在其对待本职工作的方方面面,不论是产品或项目的开发、设计和生产,还是设备的运行和维护等各个方面均要追求不断完善、精益求精、尽善尽美。只有这种不断追求、永无止境的态度,才能够研发和生产出高质量的产品、设计建造出高水准的项目,才能够提升创新能力,才能够赢得竞争优势。

第七,“勤勉敬业精神”是指以勤勤恳恳、兢兢业业、敬重严谨、尽职尽责的态度对待和热爱自己的本职工作,为民族的复兴、国家的富强和中国梦的实现而尽心竭力、无私奉献

第八,“艰苦奋斗精神”是一种不畏艰苦、顽强拼搏、战胜困难的态度,一种奋发图强、锐意进取、艰苦创业的精神,一种为国家和人民的利益乐于奉献、不畏劳苦、勇于献身的境界。艰苦奋斗精神是对每一位卓越工程人才的本质要求,要成为他们开拓创新、成就事业、实现中国梦的精神力量和不懈动力。

(三)“复杂工程问题分析”方面。

5.能够应用数学、自然科学、工程科学和相关学科的基本原理,识别、表达、研究文献和分析复杂工程问题,得出被证实的结论

本条标准对学生复杂工程问题的分析能力提出要求,其中“相关学科”也是针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“多学科交叉融合”特征提出的,主要是指那些为了解决复杂工程问题所必须涉及的本学科之外的其它学科,如信息技术和智能科学。

本条标准可以从三方面予以解读:能够应用数学、自然科学、工程科学和相关学科的基本原理识别复杂工程问题并判断其主要特征能够运用这些相关科学基本原理和各种建模方法对复杂工程问题进行准确的描述、表达和建模能够运用相关科学基本原理和文献研究及比较,在的基础上对复杂工程问题进行系统深入的分析,并得出被证实有效的结论,以支持解决方案的提出

在《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中与本条标准相关的“问题分析”部分均没有对“相关学科的基本原理”提出要求。

(四)“复杂工程问题研究”方面。

6.能够开展对复杂工程问题的研究,包括通过文献研究、实验设计、数据分析和解释、以及信息综合等研究方法,以得到有效的结论。

本条标准对学生复杂工程问题的调查和研究能力提出要求,具体环节包括调研、设计、实验、分析和归纳等。首先,能够在已得出的复杂工程问题分析结果的基础上,基于第5条所述的相关科学原理,通过文献研究等方法,调研和分析复杂工程问题各种可能的解决方案;其次,能够根据复杂工程问题中具体研究对象的特征,提出研究思路,设计实验方案;第三,能够按照实验方案进行实验准备,安全地开展实验并采集和获取有效的实验数据;第四,能够对实验数据进行科学的分析和合乎逻辑的解释;第五,能够对实验数据分析结果及其它相关信息进行归纳综合并得出合理和有效的结论

本条标准与《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中相关的“调查研究”部分基本一致。

(五)“复杂工程问题解决方案”方面。

7.熟悉专业相关领域的技术标准、相关行业产业政策、法律和法规,能够设计复杂工程问题的解决方案以及设计和开发满足特定需求的系统、部件或工艺流程,注重质量和效益,充分考虑公共健康、安全、文化、社会、环境等因素。

本条标准对学生设计/开发复杂工程问题解决方案的能力提出了要求,具体包括四个方面。

首先,“专业相关领域的技术标准、相关行业产业政策、法律和法规”是在设计/开发复杂工程问题解决方案时必须遵循的,也是“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准第8条规定的内容。其中行业产业政策,又称部门政策,是国家通过部门/部委颁布实施的,用以监督、规范特定行业和产业,使其协调和平稳发展的政策;行业产业法律和法规属于国家政策的组成部分,是国家以法律和法规的形式颁布实施的,要求特定行业产业必须遵循的规定和准则。

其次,能够在两方面设计/开发出涉及复杂工程问题的解决方案。一是针对整个复杂工程问题的解决方案。这就要求学生能够掌握面向工程设计和产品开发全周期、全流程的设计/开发解决方案的基本方法和技术。二是针对具有特定需求的工程系统、部件或工艺流程的设计/开发

第三,在设计/开发复杂工程问题解决方案时要“注重质量和效益”。注重质量是追求卓越的前提,是经济社会发展和社会各界对复杂工程问题解决结果的要求。效益指的不仅是经济效益,还包括社会效益。经济效益是指在工程活动中成本与成果的对比,是评价一个复杂工程问题解决方案能否被采用的重要指标。社会效益指的是工程活动所产生的社会效果和影响以及给工程利益相关主体带来的社会影响和声誉等。质量和效益一道构成了复杂工程问题解决方案的目标追求。

第四,在设计/开发复杂工程问题解决方案时要“充分考虑公共健康、安全、文化、社会、环境等诸多制约因素。这就意味着,一个好的复杂工程问题解决方案需要把公众的健康和安全放在首位,需要与当地历史文化的格局、内涵、风格相协调,需要符合当地的社会和可持续发展需求,需要注重环境的保护和与周边环境的协调。

在《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中与本条标准相关的“设计/开发解决方案”部分均没有对“熟悉专业相关领域的技术标准、相关行业产业政策、法律和法规”和“注重质量和效益”提出要求。

(六)“工程师责任和伦理”方面。

8.工程影响—能够应用相关背景知识进行论证分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律和文化问题的影响及产生的责任。

本条标准要求学生能够评价工程对社会的影响及产生的责任,强调工程项目的实施不仅要考虑技术因素,还要考虑非技术因素,具体包括两方面内涵。

首先,“相关背景知识”指的是本通用标准第7条所要求的本专业相关领域的技术标准、相关行业产业政策、法律和法规、以及知识产权等方面的知识。这些“相关背景知识”不仅规定和规范了工程的技术要求,而且对工程的非技术因素,包括与社会、健康、安全、法律和文化等的关系也有明确的限定。

其次,“能够应用相关背景知识进行论证分析,评价”工程实践活动在非技术方面所产生的影响和责任。事实上,工程师的职业活动不是孤立封闭的,而是需要在一定的规范范围内开展,因此,他们不仅要严格按照本专业领域的技术标准进行,不涉及知识产权,而且还要遵守相关行业和产业政策、法律和法规,这是他们的职业要求。因此,通过分析和评价工程实践活动对这些非技术因素的影响,不仅可以清晰工程实践活动是否符合相关政策、法律和法规,而且可以清楚这些非技术因素对工程项目实施的影响,还能够理解工程实践活动将产生哪些需要担负的责任。

本条标准与《华盛顿协议》标准中相关的“工程师和社会”部分基本一致。

9.可持续发展—能够理解和评价针对复杂工程问题解决方案的专业工程工作对环境和社会可持续性发展的影响。

本条标准要求学生树立环境保护和社会可持续发展意识和理念,能够从环境保护和社会可持续发展的角度处理和解决好复杂工程问题,这也是针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“绿色工程”特征提出的。具体而言,本条标准要求卓越工程人才具备绿色发展理念,重视生态环境保护,在工程活动中处理好人与自然和谐关系,能够关注、理解和评价工程实践活动或工业产品使用周期内对环境保护、社会和谐、资源循环利用、经济发展可持续、人类社会发展可持续的影响,包括直接的影响、潜在的隐患和间接的损害等。

在本条标准中,树立可持续发展意识或绿色发展理念至关重要,这是卓越工程人才在工程活动中重视环境保护和社会可持续发展的基础;理解和评价复杂工程问题解决方案的影响关键在于对环境保护和社会可持续发展的内涵有全面和深刻的理解和把握。

本条标准与《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中相关的“环境与可持续发展”部分基本一致。

10.工程伦理—具有工程伦理意识、社会责任感,能够在工程活动中遵守职业道德和规范,平衡各方利益并承担工程的自然及社会责任。

本条标准从工程伦理和社会责任角度对学生在工程活动中的行为和责任提出要求,这也是针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“工程伦理”特征提出的。具体包含五方面内涵。

首先,“具有工程伦理意识”。工程伦理从职业角度表现出来的是工程师的道德责任,倡导的是工程师的职业精神,强调工程师要将公众的安全、健康和福祉放在首位;具有工程伦理意识强调的是卓越工程人才在工程实践活动中要主动地将道德价值嵌入工程,而不是作为外在负担“添加”进去。

其次,“具有社会责任感”。社会责任感指的是工程师个体对自身在人类社会发展中所应承担的责任的总体意识,或工程师个体对国家、集体以及工程项目的其它利益相关者所应该履行或承担的职责、任务和使命的态度。工程师的社会责任除了与工程伦理一致的内涵外,还包括重视环境保护、生态平衡和可持续发展,自觉维护国家和社会公共利益等。

第三,“能够在工程活动中遵守职业道德和规范”。工程职业道德和规范指的是以从事工程活动为职业的人员必须共同遵守的道德规范和职业操守,虽然不同的工程领域有各自具体的细化规定,但共同的核心要义是诚实公正、诚信守则,这些需要工程师在工程实践中能够自觉遵守。

第四,“能够在工程活动中平衡各方利益”。工程项目的利益相关方是多方面的,只有平衡好各方的利益才能保证工程项目/活动的顺利实施,实现各方共赢的局面,而平衡各方利益的原则既要遵守职业道德和规范,又要做到公平、公正、公开、透明,使相关各方利益在共存和相容的基础上达到合理的优化状态。

第五,“承担工程的自然和社会责任”。工程的自然责任主要指在环境保护、生态平衡和可持续发展方面的责任;工程的社会责任主要指对公众安全、健康、福祉及社会可持续发展的责任;这些需要卓越工程人才在工程实践中能够自觉履行。

《华盛顿协议》标准中,与本条标准相关的“伦理”部分并没有对“具有工程伦理意识、社会责任感”及“平衡各方利益”提出要求。

(七)“沟通与团队工作”方面

11.沟通交流—能够在复杂工程活动中与工程界和全社会进行有效的交流沟通。

本条标准对学生针对复杂工程问题的沟通交流能力提出要求,具体有三方面内涵:一是沟通交流的对象,包括工程界同行,如行业部门、规划部门、施工单位等,以及社会各界,如公众、媒体、社区、团体等利益相关者或关注方;二是沟通交流的内容,包括复杂工程活动的方方面面,涉及复杂工程问题从识别、建模、设计、实验、评价到实践等各个环节,以及公众健康、安全、社会、环境等方面,需要就技术问题和非技术问题准确表达自己的观点和认识,回应各方的质疑;三是沟通交流的方式,既可以是口头、文稿、图表等方式,也可以通过媒体、会议、互联网等渠道。

本条标准删除了《华盛顿协议》标准及CEEAA 标准中“沟通”部分的“包括撰写报告和设计文稿、做出有效的展示,给出和接受清晰的指令”内容,旨在发挥本通用标准的宏观指导作用。

12.团队工作—能够在不同团队和多学科环境中有效地发挥个体、成员和领导角色的作用。

本条标准要求卓越工程人才具备在不同团队和多学科环境中的工作能力,可以从两方面理解其内涵。

首先,两种团队工作环境一种是解决复杂工程问题部分工作的团队环境,团队成员具有基本相同的学科专业背景;另一种是多学科环境,这是由于复杂工程项目的研发、设计、实施需要涉及不同学科专业领域的人员参与

其次,在团队工作中担任的不同角色:作为个体,需要处理好个人与团队的关系,服从领导,保质保量地独立完成所分配给的工作任务;作为成员,需要善于沟通交流,与其它成员合作共事,处理好局部与整体的关系,服从领导,共同完成团队任务;作为负责人,需要擅长聆听、沟通和交流,能够有效地协调和处理各方面的关系,同时激励、组织和指挥团队成员开展工作,按期实现团队工作目标。

本条标准与《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中相关的“个人和团队工作”部分基本一致。

13.全球胜任力—能够在跨文化环境下进行交流、竞争和合作。

本条标准对卓越工程人才的全球胜任力提出要求。本条标准考虑到我国“一带一路”战略和“构建人类命运共同体”理念的落实,即针对“未来工程发展趋势及特征分析”中“工程的国际化”特征而提出的,是“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准第11条主要内容的提升,也是前面分析的国内外具有影响的几种工程人才培养标准中所没有的。

本条标准要求以本通用标准中第4条中的“全球视野”为基础,熟练掌握以英语为主的国际语言,通过努力学习和参加各种交流活动,熟悉世界各国历史、文化、艺术、风俗等来开拓和丰富自己的眼界,能够理解和尊重世界不同国家、地区和民族不同文化的传统、历史、风俗和习惯的差异性和多样性,能够与不同文化背景的专业同行、不同学科专业的外籍人士相互尊重、沟通交流、合作共事、平等竞争,在跨文化环境下共同完成国际合作工程项目,一道解决复杂国际工程问题,提升中国工程界的国际影响力、话语权和全球胜任力。

(八)“工程领导力”方面。

14.能够参与或负责工程项目管理、工程决策以及危机与突发事件处理。

本条标准对学生的工程组织管理、决策和应急事件处理能力提出要求,其中“参与”和“负责”分别针对复杂工程项目及事件和一般工程问题项目及事件。这一要求的提出基于两方面的现实问题:一是当今面临越来越多的复杂工程问题的最终解决不能仅靠技术,还需要资源、人力、时间等方面的协调、组织与管理,以及成本和经费的决策和控制等;二是工业化、现代化和城镇化进程的加快,资源和环境压力加大、人与自然矛盾加剧,使得危机与突发事件的出现更加频繁和突然并成为经济社会发展中的常态

本条标准的内涵可以从四方面理解。首先,掌握工程项目的组织与管理、工程决策中需要的组织与管理以及经济决策的理论、方法和技术,包括在互联网环境下出现的数字化、信息化和智能化的软件工具和平台;其次,工程项目组织与管理方面涉及工程项目的设计和建设或产品的研发和生产全过程中的时间进度安排和控制、人力资源组织和配备、材料及装备调动和保障、多任务之间协调和配合等;第三,工程经济决策方面主要包括工程项目设计和建设或产品研发和生产全周期中涉及资源消耗、成本构成、预算制定和实施等方面的决策和控制;第四,危机与突发事件主要指由不可预见的自然或人为因素对人类生活和工作造成无法预知、突然发生、致命性的、灾难性的、覆盖面广的并需要通过工程手段进行处理的事件;处理危机与突发事件要求卓越工程人才具有比其它专业领域人员更强的危机意识和危机与突发事件处理能力。

在《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中与本条标准相关的“项目管理”部分均没有对“工程决策以及危机与突发事件处理”提出要求。

(九)“终身学习和创新发展”方面。

15.终身学习—能够具有终身学习意识,能够及时获取信息、更新和应用新知识以动态适应迅速变化的外部环境。

本条标准要求卓越工程人才具有终身学习能力和动态适应能力。事实上,终身学习能力是知识爆炸时代对社会各类人才的基本要求,动态适应能力是迅速变化的各行各业对卓越人才的适应性要求,前者是后者的基础,后者是职业发展的必需。

本条标准的内涵可以从四方面理解。首先,具有终身学习意识:要充分认识信息时代的知识生产日新月异,知识更新迭代周期不断缩短,仅靠在学校期间学习的知识根本不可能适应社会发展和时代进步的要求,要有自觉主动学习和更新知识的认识和愿望,从而推动不断学习行为的发生;其次,具有及时获取信息、更新和应用新知识的能力:包括信息获取的途径和手段、有效知识的过滤和选择、自主学习的方式和方法、新知识的理解和掌握以及新知识在工程实践中应用等;第三,知识更新和应用要与职业发展密切挂钩:一方面伴随新经济出现的新技术、新产业、新业态和新模式形成了对所在行业产业的挑战,另一方面行业产业自身的发展需要多学科专业之间的交叉融合形成了新趋势,因此,必须根据这些挑战和新趋势决定在职业发展过程中需要更新并在工作中应用的业务知识;第四,在上述三方面的基础上,使及时更新的知识传化为自身在工程工作上的优势,能够动态适应迅速变化的外部环境,更好地履行岗位职责,甚至成为本领域的领军人物

本条标准与《华盛顿协议》标准及CEEAA标准中“终身学习”相关部分不同的是,强调终身学习与职业发展的关系,并将二者定位在“动态适应迅速变化的外部环境”上。

16.创新发展—具有网络化能力、创新创业能力和跨界整合能力,能够应对未来行业市场竞争、促进行业和产业发展。

本条标准是从面向未来行业市场竞争和产业发展的角度对卓越工程人才的三方面能力提出要求,是国内外具有影响的几种工程人才培养标准中所没有的。

网络化能力是在信息网络高度发展时代解决复杂工程问题所必须具备的,也是创新创业能力和跨界整合能力的基础。网络化能力是指能够通过互联网平台,按照一定的网络协议相互沟通,与相关各方共享硬件、软件、数据资源和思路方案,以达到共同分析和解决工程问题的能力。网络化能力是以信息化能力为基础,信息化能力是“未来工程发展趋势及特征分析”中“信息化”特征所要求的,指的是掌握和运用信息技术和信息化工具,处理、分析和解决各种工程实际问题的能力。信息化能力又以数字化能力为基础,数字化能力是指将各种与工程问题相关的复杂多变的资料信息转变为可以度量的数字和数据,而后建立起数字化模型,再引入计算机内部进行处理的能力。

创新创业能力是应对行业产业领域未来市场竞争并赢得竞争优势的关键性能力创新能力是一种主要由知识视野、创新意识、创新思维、创新技能和创新素质等要素构成并相互作用而形成的综合能力,具体而言是指人们在丰富的知识和开阔的视野基础上,在创新意识的驱动和创新素质的作用下,通过创新性的思维活动,发现新问题,提出解决问题的新思路、新途径,在创造性的实践活动通过运用创新技能,产生新产品、新技术或新事物的能力。创业能力就是人们发挥创新精神、运用创新思维和创新能力,对自己掌握或拥有的各种资源进行优化整合,开发或创造出新事物能力,这些新事物包括新企业、新产品、新方法、新市场、新管理模式、新组织形式、新体制机制等。创新与创业之间相互关联,创新创业能力是一个整体:一方面创新是创业的基础,没有创新就无创业可言,另一方面创业是创新的动力,成就事业的创业动机将激励创新行为。

跨界整合能力是新产业形态、新产业模式和新产业的形成及其持续发展所需要的。一方面,以产业链整合替代传统专业化分工是新经济发展路径,“互联网+”的产业创新模式要求对当前的上下游多个关联产业进行改造和整合以形成新的产业;另一方面,互联网技术强大的跨界渗透力支持产业整合和改造,新的产业形态和新的产业发展模式的出现也要求对现有的产业进行跨界改造、完善或整合,以保证产业能够以最佳的形态和有效的模式持续发展。由此可见,作为面向未来的卓越工程人才不仅要在本行业领域专精,而且要具备以跨行业、跨学科知识和能力为基础的跨界整合能力。

总体而言,遵循“追求质量卓越”“面向未来发展”和“满足国际要求”的制定原则,新工科通用标准在充分保留或完善“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准11条的基础上,补充和增加了与时俱进的条款,拓展到方面共16条。与《华盛顿协议》标准规定的12项毕业要求相比较,新工科通用标准在内涵构成以及标准的新增和补充上也有大幅度的提升:在内涵构成上增改了部分,在标准的新增和补充上,突出表现在1110条标准上。

(资料来源:《高等工程教育研究》,2020年第3期;作者:林健;有删减)