我们必须为21世纪重新培训工程师——方法如下

An engineer programs a robot waiter during a media preview at the Gujarat Science City in Ahmedabad, India, November 20, 2018. REUTERS/Amit Dave - RC1D67BD06B0
Changes in teaching, learning and technology have transformed the requirements of effective engineering education.Image: REUTERS/Amit Dave
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那是1985年。便携式CD播放机如同索尼Discman,堪称消费科技的典范:这是一种用电池驱动的设备,让你可以随时随地听音乐(前提是你也带上了CD)。

一名刚毕业的电子与计算机工程专业学生了解便携式CD播放机的工作原理。没有精密工具和材料,他们无法制造它,但完全有能力设计它:他们理解音频是如何编码的写入CD表面,理解如何读取这些数据的机械原理,以及信号处理将其转化为声音的硬件和软件。

那是2019年。智能手机堪称消费科技的典范。它是复杂硬件的奇迹:负责无线通信、图形处理的集成电路,以及性能超过1985年家用电脑所用微处理器的芯片。层层叠叠的软件,从复杂的操作系统到由虚拟机驱动的应用程序。这是一台工程专业毕业生并不了解的设备。

工程教育步伐放缓

技术已经超越了技术教育。工程专业毕业生应当掌握的概念、技术和工具数量繁多,但时间却不够。这一点并非新鲜见解,但情况正在恶化,而教育与市场需求之间的这一差距会带来严重后果。

学生的积极性下降,因为他们意识到,在四年的本科教育中,自己所学内容与所用技术之间的差距无法弥合。雇主也感到沮丧,因为他们希望毕业生能够精通最新的编程语言或设计方法论。然而,工程课程在过去30年里几乎没有变化。诚然,我们已经更新了实验室,也不再教授过时的编程语言,但核心知识基本相同。

夯实基础

课程之所以或多或少保持不变,是有充分理由的:我们需要教授基础知识。我们可以只按照市场需求进行教学,只讲授最新的编程语言,或让学生背诵“最新流行词汇”的含义最新流行词汇——但那将是一种失职。这样做虽然能让毕业生具备未来五年所需的技能,却会使他们无法超越这一范围持续成长。我们希望让学生掌握知识和技能,成为终身学习者,因为这是在技术职业中生存的唯一途径。

但如何平衡这些相互冲突的需求:毕业生的即战力与扎实的基础?答案是双管齐下。

首先,我们需要改变学习方式,即让学生参与研究,并通过指导促进其继续深造。我们正在这样做:尽管工程课程的内容变化不大,但教学方法确实已经发生了变化。我们正朝着一种学术模式迈进,在这种模式下,师生互动不再局限于课堂。例如,卡尔顿大学的探索中心为本科生提供参与研究的机会,并与其他学科的群体合作,从各自专业领域的角度应对共同的现实问题。更多旨在提供多样化学习体验的项目和举措正在推进之中。

Image: 麻省理工学院工程学院

其次,我们必须认识到,仅靠本科学位不足以培养未来的工程师。我们正在设计越来越多的硕士项目,以提供涵盖多个子领域的高级培训,从生物医学工程到嵌入式系统。在这些项目中,教育路径越来越不再是线性的,使学生能够选择更精细的专业方向。例如,系统与计算机工程系在其硕士项目中开设了若干研究生专业方向,帮助学生在其选择的子领域中培养精深的专业能力。这些项目还确保学生打下扎实的基础知识,助力其整个职业生涯。

衔接课程

我们正朝着互联课程迈进,在这种模式下,教学与学习、研究、推广和社区参与之间的界限开始消融。我们相信,这是培养21世纪工程师的途径,这些工程师必须在复杂的社会结构中发展技术,而非孤立地进行:想想比特币或自动驾驶汽车。但我们需要应对其中涉及的社会层面问题:那些必须攻读更高学位、耗时更长、工作时间更久的学生所承受的经济压力和个人负担。这需要大学与政府共同努力。

总体而言,工程院系仍在教授三十年前的同样内容。如今,学生学习的方式不同了,而这带来了根本性的差异。技术仍在超越技术教育。但我们正朝着更好的教学法迈进。

我们会迎头赶上。

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