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工程教育改革战略 : 产学合作、 “ 做中学 ” 和国际化

工程教育改革战略 : 产学合作、 “ 做中学 ” 和国际化. 查 建 中 北京交通大学教授 联合国教科文组织产学合作教席主持人 比利时鲁汶工程大学董事、客座教授 徐州建筑职业技术学院 2008 年 11 月 30 日. 报告内容. UNESCO 产学合作教席简介 产业的需求 教育的差距和问题 工程教育发展战略 CDIO 工程教育模式 结论.

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工程教育改革战略 : 产学合作、 “ 做中学 ” 和国际化

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  1. 工程教育改革战略:产学合作、“做中学”和国际化工程教育改革战略:产学合作、“做中学”和国际化 查 建 中 北京交通大学教授 联合国教科文组织产学合作教席主持人 比利时鲁汶工程大学董事、客座教授 徐州建筑职业技术学院 2008年11月30日

  2. 报告内容 • UNESCO产学合作教席简介 • 产业的需求 • 教育的差距和问题 • 工程教育发展战略 • CDIO工程教育模式 • 结论

  3. 1.周济部长建议和支持（2002）历时两年半的申请2.中国自1992年UNESCO建立教席项目以来第十四教席3.中国高等工程教育改革的战略研究4.第一期合同3年已完满完成，又批准第二期3年合同 1.周济部长建议和支持（2002）历时两年半的申请2.中国自1992年UNESCO建立教席项目以来第十四教席3.中国高等工程教育改革的战略研究4.第一期合同3年已完满完成，又批准第二期3年合同 联合国教科文组织产学合作教席介绍

  4. 经济全球化下各国产业转型和升级 • “世界是平的”: 产业、资源、市场、产品的流动 • 各国面临产业转型和升级的挑战与机遇 -发达国家：向产业链最高端转移（创新、创业） -新兴工业国家（中国）：向中、高端转移（ODM） -发展中国家：向工业化低、中端转移（劳动密集） • 国际人才市场的需求发生变化 国际化：符合跨国公司的用人标准-国际标准 质量升级：创业型+创新性 vs 技术型工程人才 数量扩大：大量工程师转向服务型产业

  5. 产业对人才的数量需求 • 产业升级对国内工程人才的需求 • 5年内外企（28万家,3%）在中国需要优秀毕业生75万（60%）；另40％为民族企业所用（850万家, 97%） • 未来10年跨国公司在中国需要国际型管理人才75000， 目前只有3000－5000， 多数来自海外 • IBM大连公司计划2007年发展到20000人，至今只有2100人（120高端人才来自海外）；按目前工作量缺编500人 • 全球性工程师和技师缺口 －美国硅谷50%外国血统工程师 －5年西欧国家短缺工程师250万 - 日本缺少50万数字技术工程师,猎头公司用高额签约奖金争夺 －德国培养工程师只满足本国市场50%的需求 －比利时缺40％ICT人才 --瑞典 1998一个工程师位置1.9人申请，2008年减到1.2人申请 - 韩国、台湾90%高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工

  6. 产业对人才的质量需求工程师所应具有的能力和素质美国波音公司提供产业对人才的质量需求工程师所应具有的能力和素质美国波音公司提供 • 较好掌握工程科学基础知识（数、理、化、生） • 较好了解设计和制造流程 • 具有复合学科和系统的观点 • 基本了解工程实际知识（经济学、商务、历史、环境、顾客及社会需求） • 较好的沟通能力（写作、口头交流、图形、理解别人） • 高道德水准 • 批判性、创新的思维能力，既能独立思考，又能博采众家之长 • 具有自信和能力去适应多变快变的环境 • 具有终身学习的愿望和求知欲 • 深刻了解团队工作的重要性及具备能力

  7. 21世纪工程师的能力素质 • 无所不知 迅速发现所需信息并判断其价值与转化为知识的能力 • 无所不能 熟练掌握工程基础知识和工具迅速进入所需解决问题 • 在任何地方与任何人共事 具有沟通和团队合作能力、了解全局和局部环境条件以和他人有效工作 • 想象力及变理想为现实 具有企业家精神、想象力和管理能力， 准确扑捉市场 需求、开发新的解决方案、一竿子插到底；企业家型工程师，而不是单纯技术型工程师 • 多数工程师创新，而不是少数精英创新

  8. 工程教育与产业需求的差距和问题 • 欧美发达国家工科生源严重不足 • 工程教育与产业需求脱节 • 中国工程教育的特殊性 -工科生源丰富、优秀， 工程教育规模最大（世界财富） -极度扩招带来的资源不足和快速成长的痛苦 -传统的教育理念（Education vs. “教育”) -办学机制、培养目标、课程体系、师资、教学内容和方法、评估体系和机制与产业需求严重脱节 -国际化程度低 -创新人才培养不足（3200万科技人员，0.25%创新） -创业人才培养不足（<2%,发达国家20%-30%） -严重的质量问题反映在人才市场和产业发展上

  9. 做中学 培养符合 国际 标准的 人才 产学合作 国际化 工程教育改革战略框架 产学合作-办学机制，国际化-办学战略目标 做中学-教学方法论，培养五种能力和综合素质 三者互相支撑，互相融合，有机集成， 缺一不可

  10. 优秀工程教育实践 • 世界43个国家1500所大学有合作教育项目 (Co-op Education Program)：滑铁卢大学 • 美国20万学生在12万雇主支持下参加合作教育 • 中国100所示范性职业技术学院实施“求职导向、产学合作、工学结合”模式获得成功 • 中国37所国家示范性软件学院贯彻“需求导向、产学合作、基于项目的学习、国际化”，培养大批符合国际标准的软件工程师 • 中国一批新建本科院校、地方工科院校、211大学坚持学以致用、产学合作和国际化，成为工程师的摇篮

  11. “用昨天的方法从事今天教学 是对孩子们明天的掠夺” —杜威 必须有与昨天不同的教育方法！

  12. 结论 • 将工程职业环境作为工程教育的环境 • 结合工程实践培养能力，而不仅是获得知识 • 提高师资的工程能力和教学方法水平 • 将现行做法与CDIO模式比较，取长补短 • CDIO模式需要和产学合作、国际化集成 • 求职导向/产学合作/做中学/国际化 是工程教育改革发展的共同战略，是共性 • 实施人才强国战略：大量培养有国际竞争力的工程人才，占领国内国际人才市场

  13. 联合国教育、科学、文化组织——————————————联合国教育、科学、文化组织—————————————— 谢谢! Q&A

  14. 美国不同学历人才收入变化 来源：Michael E. Porter， “THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERICA STANDS”，Council on competitiveness

  15. 国内外获得工程学士学位数量对比

  16. 国内外获得工程学士学位比例

  17. 美国本科工程教育的规模 59，536人

  18. 美国工程人才培养和需求的差距来源：“科学和工程指数”，美国科学理事会， NSF 2004

  19. 工程教育的走势 个人能力、团队能力、产品-流程-系统的建造能力 1950s前:实践 2000:CDIO 1960s:科学与实践 1980s:科学 学科知识 工程师同时需要这两维，工程教育必须能提供这两维

  20. MIT在做什么？ • 发起每周一期电视栏目以期改善未来工程专业生源（NSF，Intel资助） • 改革工程教育，实施“基于项目的学习”–回归工程 - 2006年第一批60名学生试点，取得很好效果 - 正在考虑如何在所有工科学生中推广 • 面向产业需求考虑课程设置，从工程科学和分析为重点转向设计和产品创新,再到CDIO—构思、设计、建造、操作 • 面对工业界批评反思工程教育方法论 Rethinking Engineering Education By Ed. Crawley, Springer • 急切寻求国际合作使MIT工科学生有更多的海外学习机会

  21. 地区 国家 工程师 金融/会计 通才 中欧和东欧 匈牙利 50 50 30 捷克 50 40 20 波兰 50 30 15 俄国 10 20 10 亚洲 马来西亚 35 25 20 印度 25 15 10 菲律宾 20 30 25 中国 10 15 3 拉美 南美 墨西哥2 20 25 11 巴西 13 13 8 如果贵公司需要100人，在100个具有适当学位的申请者中你们能聘用到多少称职的人 适合聘用的人才占申请者百分比 通才 通才 1. Suitability rates empirically based on 83 interviews with human-resources (HR) professionals working in countries shown. 2. Mexico is the only country where interview results were adjusted to 20%(form 42%) for engineers and to 25%(from 35%) for finance/accounting employees-since interview base was thinner and risk of misunderstandings high. Source: Interviews with HR managers, HR agencies, and heads of global-resourcing centers; McKinsey Global Institute analysis

  22. 各国工程师达到国际标准比例 出处：Michael E. Porter， “THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERICA STANDS”，Council on competitiveness

  23. 海外R&D基地的增长 基于186公司， 19国家， 17产业门类调查 来源：Booz/Alien/Hamiton of INSEAD

  24. 研发国际化指数（按国别和产业） 来源：Booz/Alien/Hamiton of INSEAD

  25. 研发基地分布的变化 来源：Booz/Alien/Hamiton of INSEAD

  26. 新研发基地在最优布局网络中的位置 来源：Booz/Alien/Hamiton of INSEAD

  27. 未来研发基地选址的驱动力 来源：Booz/Alien/Hamiton of INSEAD

  28. 工程教育的问题 （1） • 专业教育的目的：培养学生就业（知识、技能和能力); 目前普遍存在轻视“就业导向” • 教育理念：Education = Educare = “引发”≠教+育？ • 以教为主的教育(教师为中心/学生是听众）“听中学” • 以用为主的教育（学生为中心、是演员/教师是导演）“做中学” • 培养目标：工程师摇篮？科学家摇篮？（清华，MIT…) 工程教育的重要性: 具有最好工程人才的国家占据着经济竞争和产业优势的核心地位（美国国家工程院院长） 按照国际标准，培养有国际竞争力的工程师

  29. 工程教育的问题 （2） • 机制：关门办学，缺乏与产业界和社会的互动 • 师资：强调高学历， 绝大多数缺乏产业经验和工程背景、缺乏教育学的训练 • 课程设置：学科导向，追求知识完备性、系统性，学科壁垒深；不问产业需求 • 教学内容：偏向理论，更新慢， 缺乏实践、应用环节 • 教学方法：单向灌輸， 缺乏主动学习方法 • 评价体系：学以致考，强调考试成绩，缺乏实践能力培养和考量，不是学以致用。 最根本的问题： 缺乏面向顾客(学生）和市场（产业）的观念！

  30. 工程教育的问题 （3） • 工程教育问题在人才市场上的反映 • 产业找不到有实践经验和动手能力强的大学毕业生 • 学生抱怨在学校没有实践机会，学习空洞理论，求职盲目 • 家长抱怨学费高， 培养出学生待业或找不到满意工作 • 学校面临实习经费短缺、企业对学生实习缺乏兴趣 • 大学科研成果极少产生经济效益（清华7.5％， 全国<3.5%） • 政府发现产业升级面临人材短缺局面、社会整体创新不足 怪圈：一方面高校毕业生面临巨大就业压力、一方面产业缺乏人才； 一方面高校科研成果累累但无效而终、一方面产业创新严重不足缺乏竞争力

  31. 工程教育的问题-全球性 （4） • 70年代后工程教育泛科学化, 忽视技能/能力/工程实践 • Dr.Bernie Gordon - 著名发明家、企业家、MIT校友 批评工科教育工程教育与产业需求的差距和问题 - 我公司多年来雇用的MIT毕业生没有一个做成一件事 - 全球社会总的来说对工科教育现状不满意,工程教育 要推翻重来工程教育与产业需求的差距和问题 • 工程教育脱离产业需求是对产业人力资源的主要威胁 • 产业转移迫使发达国家向创新型产业发展，对人才提出更高要求 • 美国从1986年开始，NSF加大对工程教育和研究的资助；国家研究委员会（NRC）、国家工程院（NAE）和工程教育学会（ASEE）积极推进工程教育改革；MIT、斯坦福等名校的工程教育都进行了整体改革

  32. 工程教育改革战略之三：国际化 • 利用全球最优的生源和教育资源培养人才满足全球人才市场 • 按照国际化的工程教育标准， 在校园创造国际化环境，使学生成为国际化创新工程人才 RMIT：培养国际公民和专业人士、可在全球范围就业 • 国际产学合作（学生到国外公司实习：RMIT，WPI） • 留学生教育：创造校园的国际环境 美国：研究生中留学生占40%；哈佛留学生来自100多国家；牛津：留学生占25%，来自130国家；剑桥：研究生60%来自外国；东京大学：2000留学生来自60国家；Group T：15%留学生

  33. 国际合作办学，将最好的教育资源引入中国（上海交大和密西根大学，西安交大和利物浦大学）国际合作办学，将最好的教育资源引入中国（上海交大和密西根大学，西安交大和利物浦大学） • 国际化的校领导/国际化的师资(眼界、水平、能力、战略） 加州大学：60%教授国际型（坐飞机参加国际学术会议和学术活动），30%地区型（开车参加地区会议活动）10%校内型 • 中外文化的融合（歌德学院、孔子学院…）

  34. 工程教育发展战略之一：产学合作 • 形成完整的人才培养链 • 政府制定政策（实习生制度、税收优惠、产学合作教育经费、半工半读）、加强宣传 • 大学开门办学，建立产业顾问咨询机制， 使产业需求反映到大学的教育各环节 • 产业介入教育全过程（培养目标、师资、课程设置、教学内容和方法、评价…） • 产业要把与教育合作培养人才做为战略目标和己任-〉创新和竞争力的基础 • 学校文化和产业文化的融合—既分工、又合作 • 政府、产业、教育、学生、家庭共同努力 这是全社会的责任！光靠教育界培养不出完整的人才！

  35. 产学合作教育的必要性 （1） • 施奈德教授的原理（1906年） 1. 大部分工科知识无法在课堂上掌握，必须通过工程实践学习 2. 学生打工多数与所学专业无关，必须由学校组织产业实践 • 当今高技术化社会的特点 1. 知识更新快，半衰期变短（现在IT：1年；2020年IT：70天） 2. 新知识新技术转化为生产力周期短（100年->2年），应用快 3. 高新技术产业所需的知识跨学科复合交叉（BPO）

  36. 产学合作教育的必要性（2） 4. 知识爆炸（19世纪50年增一倍，现三年），学制不变或缩短 5. 产业急需大量新毕业的高素质人才, 缩短培训期（1－3 月） 6. 学校的更新（师资、课程设置、教材、设备等）跟不上产业的发展 7. 产业转移速度急剧加快 (OEM 十年 vs. BPO 一年) 8. 教育的前瞻性只有通过了解产业需求获得

  37. 工程教育发展战略之一：产学合作 • 形成完整的产业创新链 • “产官学研”四位一体的产业创新机制 • 产业--市场驱动的产业创新主体和龙头（经济利益、资金、市场） • 政府--宏观指导、制定政策、提供服务和启动资金 • 高校（知识创新的主力军） + 产业（产业创新主力军） = 产业创新 --〉生产力 • 研究所和技术转化公司是高校和产业间技术转化的桥梁

  38. 工科教育发展战略之二：做中学 做中学：杜威提出的学习方法论 基于项目的学习：工程教育的教学方法论 CDIO：”基于项目的学习“的一种模式

  39. 什么是CDIO ？ • 代表构思（conceive）、设计（design）、实施(implement）、运行（operate）-- 工程项目生命全周期 • 面向产品、过程、系统生命周期的工程教育方法（构思、设计、实现和运行） • 将工程职业实践环境作为工程教育环境：培养学生的工程能力、职业道德、学术知识和运用知识解决问题能力、终生学习能力、团队工作能力、交流能力和大系统掌控能力 • 发起单位：MIT，瑞典皇家工学院等。 取得极好成果, 得到产业界的认可(2007年：Gordon基金-2000万美元； CDIO毕业生工资提高15%） • 2004年创立CDIO工程教育理念，并成立CDIO国际合作组织 • 2008年中国教育部组织课题组试点

  40. CDIO的12项标准-最佳实践工作方法 1. CDIO 关联原则 2. CDIO 的教学目标结果 3. 集成课程设置 4. 工程概论 5. 设计-制作经验 6. CDIO 的工作环境 7. 集成化教学过程 8. 主动学习 9. 教师的CDIO能力 10. 教师的教学能力 11. 学生CDIO 能力评价 12. CDIO 项目评价

  41. 实施CDIO的原则 Context， NOT Content • 把工程师职场环境作为工程教育环境：CDIO作为工程教育的环境，而不是作为工程教育的“内容” • “专业不对口”的教训：强调了“内容”，而不是环境中的“关联” • 培养“做事”和“做成事”的能力 获取知识的能力（自学） 运用知识的能力（解决问题） 共享知识的能力（团队合作） 发现知识的能力（创新） 传播知识的能力（交流沟通） • 结合工程实践，但仍是“通识教育” • CDIO可有所侧重，不同层次人才培养有不同重点 • 可将现行模式与CDIO比较, 互相补充

  42. CDIO的科学性（数学、认识论、哲学） 图例： • 从具象的事物到抽象的理论 • 只有通过具象才能深刻理解理论 • 只有具象,没有上升到抽象:只知其一不知其二 • 知其然,不知其所以然 • 再从抽想的理论指导具象的事物：举一反三 • 新的具象又丰富理论,循环上升 • 生命周期C-D-I-O, 认知周期O-I-D-C • 每个阶段都有从具象到抽象的迭代过程 …α (γ (α (…γ (抽象) …)… Prof. Patrick Cousot Prof. Edward Crawley

  43. 工程环境的不变特征Context • 以客户的需求为本 • 提供市场完整的产品和服务 • 引进新发明和新技术 • 着重问题的解决，而不是强调学科和专业 • 与他人共事 • 有效地沟通 • 在现有资源和条件下把事做成

  44. 工程环境的新特征Context • 从征服环境到保护治理环境 • 全球化和国际竞争：G-localization • 工程活动在地域和内容上的分散化 • 以人为本的工程实践：服务和产品按照个性化的需求来提供 --〉服务型的工程产业。 • 技术的快速发展: 工程师知识不断更新-终身学习 • 就业第一天就创造价值: 教育与产业的无缝连接

  45. 标准2：CDIO的教学目标结果 • 明确、具体化的教学结果（包括各种能力和学科知识） • 符合培养目标 • 为教育利益各方所确认（产业、学生、教师） • 可用于课程设置和教学大纲制定 • 作为学生学习结果评价的的依据

  46. CDIO 教学大纲 1.0 技术知识与推理 • 基础科学知识 • 核心工程基础知识 • 高等工程基础知识 2.0 个人专业能力和素质 • 工程推理和问题求解 • 实验和知识创新 • 系统化思维 • 隔热能力与素质 • 专业能力与素质 3.0 团队合作与沟通能力 • 多学科团队合作 • 交流沟通能力 • 外语交流能力 4.0 在企业和社会的CDIO关联体系 外部与社会的关联、企业与业务的关联、构思和工程系统、设计、制作、运 行

  47. CDIO 教学大纲 • 第三层教学大纲 • 还有一到两层的细节 • 合理性 • 完整性 • 评审 • 课程设计和学生评价的基础

  48. 团队合作能力的具体内容（共28条） 3.1 团队协作 3.1.1 组成有效的团队 3.1.1.1确定团体形成的阶段及其生命周期 3.1.1.2确定任务和团队的进展 3.1.1.3确定团队角色和责任 3.1.1.4分析团队成员的目标、需求和特征（工作风格、文化差异） 3.1.1.5分析团队的优势和弱势 3.1.1.6研讨团队的机密性、责任性和主动性的标准 3.1.2 团队运作 3.1.2.1选择目标和工作日程 3.1.2.2策划和促成有效的会议 3.1.2.3执行团队的基本原则 3.1.2.4实施有效的沟通（积极聆听、提供、获得信息及合作、） 3.1.2.5做出积极和有效的反馈 3.1.2.6完成项目的规划、安排和执行 3.1.2.7提出问题的解决方案（创新和决策） 3.1.2.8进行冲突的协调和解决

  49. 3.1.3 团队成长和发展 3.1.3.1确定反馈、评估和自我评估的策略 3.1.3.2确定有助于团队维系和发展的技能 3.1.3.3确定有助于团队成员个人发展的技能 3.1.3.4决定团队沟通和写作的策略 3.1.4 领导能力 3.1.4.1确定团队的长期目标和短期目标 3.1.4.2实施团队的过程管理 3.1.4.3执行领导能力和指导风格（引导、训练、支持、委派） 3.1.4.4确定激励方式（鼓励、示范、认可等） 3.1.4.5代表团队，面向外界 3.1.4.6提出指导和建议 3.1.5 技术协作 3.1.5.1在不同类型团队工作： 3.1.5.1.1跨学科团队（包括非工程专业的学科） 3.1.5.1.2小型团队和大型团队 3.1.5.1.3远程的、分布的电子网络环境 3.1.5.2与团队成员的技术合作

  50. 标准3：集成化课程体系设计 课程设计要同时支持 • 学科性知识课程，并达到教学目标（相关性、知识内容、能力） • 个人能力、人际能力及产品-流程-系统建造能力（落实在教学计划中）

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