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大学新工科的目标就是:培养伟大的工程师
来源:《光明日报》 作者:张进明(南京工业大学副校长)

编者按

      近日,在常州工学院举行的“地方高校转型与新工科建设”研讨会上,本文作者提出新工科的核心使命就是培养伟大的工程师,引起与会者的共鸣。为此本版特约请作者撰文,与读者分享。

      什么是伟大的工程师

      建设新工科首先要搞清楚其本质,新工科的外部表现形式是新专业,但是其本质就是培养创新型人才。什么是新工科要培养的创新型人才?理科是研究自然之理的科学,工科是运用自然之理的科学,新工科的核心目标就是培养伟大的工程师——应用自然之理进行伟大创新的人。

      工程师(Engineer)源自拉丁语“ingeniator”,这一词汇是由ingeniare(聪明)加ingenium(设计)组成的,顾名思义,所谓工程师就是聪明的设计者。所谓设计,就是将设想通过计划变成现实。伟大的工程师就是那些能够卓越地运用自然之理,将伟大的设想变成现实的人。乔布斯之所以是一名伟大的工程师,首先在于他有一个伟大的设想:将简单的手机平台变成复杂的PC平台,其次他有卓越的能力利用触屏技术将这一设想变成了现实。由此可见,是伟大的设想和卓越的能力共同造就了伟大的工程师。因此,如何培养伟大的工程师,关键是两件事,第一,如何培养伟大的心灵,让那些伟大的设想从这些心灵中源源不断的流淌出来;第二,如何培养卓越的能力,让那些伟大的设想变成改变世界的现实。

      伟大工程师之核在其心灵

      如何培养伟大的心灵,首先要搞清楚什么是“伟大”。“伟”者,奇也,设想将CPU的运算速度再提升一倍,这种缺少新颖性的设想难以担得上一个“伟”字;“大”者,宏也,发明一项专利来发大财的理想怎能担当上一个“大”字?伟大工程师的心灵是一个人超越了世俗而在内心世界中涌生出民胞物与的家国情怀、锐意进取的创新精神和锲而不舍的求真意志的精神境界。

      教育从本质上是一种心灵的点燃,培养伟大的工程师更是如此。首先,新工科教育要点燃学生的社会责任感。我们应该让学生铭记:现代工程师是技术变迁和人类进步的主要力量之一,对社会进步、国家发展和人类幸福负有重要的责任。我们的奋斗、坚持和担当,不仅决定着个体的成败荣辱,还将决定着中华民族的未来,甚至决定着各民族的世界史;其次,新工科教育要点燃学生创新精神。我们应该让学生领悟:创新不是负担和义务,而是一种生命的本能,生命仅仅是可能创造出意义的一次机会而已,它使人成为人;最后,新工科教育要点燃学生的求知欲。我们应该引导学生将好奇心升华为求知欲,激发起学生通过掌握知识以认识世界进而把握自身命运的深刻而隐秘的精神渴望,进而将这种精神渴望锻造成改变世界的伟大雄心。

      伟大的心灵养成,这是培养伟大工程师的第一步,也是最难的一步,但却是最重要的一步,一旦这一步完成,等于成功了一大半。罗马不是一天建成的,伟大的工程师也是如此,它需要一生的修炼来成就,它需要的是一种终身教育的信念。终身教育不是课程、不是教育机构,它是被社会责任感、创新精神和求知欲的火焰所点燃的一颗熊熊燃烧的心灵。为什么有些77级、78级本科生成就斐然,最重要的原因有三个:第一,国家命运的多舛激发起了他们强烈的社会责任感,第二,天翻地覆的社会转变激发了他们强烈的创新精神,第三,知识改变命运的信念激发起了他们强烈的求知欲。这三者使得他们即使在大学毕业后依旧自我学习、自我成长。长期以来我们的工科教育过度关注知识教育和能力教育,而忽视了伟大心灵的养成,这才是过去工科教育的最大短板所在,也是新工科必须面对的重大挑战。

      伟大工程师之本在其能力

      如何培养卓越的能力是如何培养伟大的工程师所要解决的第二个问题。所谓能力,其实是一系列的品质所产生的综合效应状态,一个伟大的工程师至少需要如下几种重要的品质:

      一是批判性思维

      什么是批判性思维?首先,批判性思维是一种怀疑的心态:不轻信别人的思想和理论,坚信任何思想都没有受质疑的豁免权;其次,批判性思维是一种刨根问底的心态:不放过任何细节,善于在别人从未发现问题的地方发现问题;最后,批判性思维是一种高度审慎的心态:凡事要靠可靠的证据来证明。批判性思维对于一个伟大的工程师是一项必不可少的品质,因为,只有善于对他人的错误和局限进行批判,不盲从权威,超越前人,才有可能创新;同时,只有善于对自己的错误和局限进行批判,不故步自封,超越自己,才有可能成长。为了培养我们学生的批判性思维,新工科的教学模式必然要转变:首先要改变目前上大学就是听大学的多年积弊,要将“单声道”的课堂教学模式改变成为交流—质疑—辩论的“多声道”教学模式;同时,与教学模式改革相适应的是教学内容也要做相应的改革,应该构建以问题为导向的课程教学内容体系。一言以蔽之,应该把独立思考和综合判断能力放在首位,而不是获得特定知识的能力。

      二是自拓展的知识结构

      要想将伟大的设想变成现实,必须要有能力综合运用各学科的知识。为了拓展学生的知识结构、培养复合型人才,我们过去的主要做法是增加课程。实践证明这种“加法”改革的成效并不明显:第一,这种一刀切式的“加课”并不能满足学生的个性化需要;第二,这种自以为是的“复合”往往滞后于社会的需要;第三,尤为重要的是,这种做“加课”的“复合”往往分散了学生的学习精力,蜻蜓点水,门门通、门门稀松,大学变成了“杂学”。

      伟大的工程师需要拓展型的知识结构,但是这种拓展不应该是一种“它拓展”,而应该是一种“自拓展”。拓展型的知识结构是为了解决现实问题的,是为了满足社会需求的,由于现实问题和社会需求这两者都是不可控制的变量,所以通过培养方案事前规划好的“它拓展”从本质上说是一种“不可能完成之任务”,纸上谈兵而已。所谓的“自拓展”是指学生通过深度学习,吃透了核心课程所蕴含的自然之理,从而具备了根据个人天赋和社会需求,自行向任何知识领域进行拓展的能力。因此,构建自拓展的知识结构需要的是“减法”,而非“加法”:构建少而精的核心课程体系,严格考核,强化基础,以不变应万变。“金77、银78”时代,必修的课程总量远远少于现在,但是却涌现出那么多高水平的人才,这难道不值得我们反思吗?“少才是多”,这既是埃隆·马斯克高度推崇的第一性原理所秉持的哲学理念,也是老子“一生二,二生三,三生万物”思想所蕴含的古老智慧。

      三是技术理解力

      人类因为善于使用工具,从而成为地球的主人。伟大的工程师只有善于使用现代工具,才能获得卓越的能力,从某种程度上说,工程师的能力取决于它所使用的工具水平。有一份资料对我产生了很大的触动:2015年癌症领域发表的文献为44万篇,最勤奋的医生一年也只能看1000篇,可是IBM公司的沃森机器人十几分钟就能看完,不但能全面记忆,还能进行总结分析。如果我们的工程师能够善于使用这些现代技术工具,其能力将会发生几何级数的倍增。新工科的课程结构中不仅要有专业知识的板块,更应该考虑纳入现代技术工具课程。通过该类课程,帮助学生学会应用现代技术工具仅仅是基础性目标,尤为重要的是它可以提升我们未来工程师的“技术理解能力”。

      四是设计思维

      工程师就是聪明的设计者,但是伟大的工程师光有“聪明”是不够的,伟大的设计是科学的设计思维的产物。设计思维是近年来在斯坦福大学等国际一流大学所兴起的一种新的工程教育理念。什么是设计思维?简而言之,就是以人为本的思维。这一点在设计思维的每一个环节中都获得了深刻的体现:同理心——设计者首先要通过观察、互动甚至是亲身体验去了解客户的需求;定义——设计者明确要解决客户的哪些需求;构思——设计者准备通过什么样的设计来满足客户的需求;原型——用最短的时间和最低的成本做出解决方案;测试——请客户体验并点评解决方案。长期以来我们的工科教育过于注重技术思维,培养出来的学生擅长与物打交道,拙于和人打交道,以至于社会普遍产生了对于“工科男”的揶揄。伟大的工程师既要善于驾驭物,更要能够深刻的理解人,他是能够高超地协调人与物的关系并解决问题的艺术家。如何将设计思维融入工程教育中去,这是新工科必须要关注的一个重要问题。

      五是领导能力

      基辛格说过:“领导就是带领人们从他们现在的地方去他们还没有去过的地方”。领导力是伟大工程师卓越能力中不可缺少的软实力。领导力的关键有二:第一,用坚定的意志力来激励团队。没有坚定的意志力,柳传志不可能从二十平方米的传达室走向联想帝国。第二,用宽广的包容力来凝聚团队。“一根筋”的工科生包容力往往相对不足,容易得理不饶人,越是杰出者问题常常越严重。“峣峣者易折,皎皎者易污”,由于不善于与人合作导致伟大的梦想最终折戟沉沙的例子比比皆是。面对难题如钢铁般坚韧,不言败,不退缩,面对矛盾如大海般宽阔,不固执,不撕扯,新工科教育要将这种风范烙印在每一个学生的心中。其实MIT(麻省理工学院,编者注)自2002年以来就每年定期在全校各个实验室中展开领导力培训,我们难道还不警醒?

      目前教育部将“新工科”归纳为“五个新”,无论几个“新”,归根到底还是培养一代新人。为了荷担民族复兴的伟大使命,这批新人应该具有九种品质:詹天佑的家国情怀、袁隆平的创新精神、黄大年的求真意志、李书福的批判性思维、钱学森的自拓展的知识结构、李彦宏的技术理解力、马云的设计思维、任正非的领导能力和董明珠的坚定意志。

《光明日报》( 2017年08月22日 13版)

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