论高等工程教育范式的嬗变机理及实现方式

［摘 要］ 高等工程教育的“融合创新范式”是对以往高等工程教育的技术范式、科学范式、工程范式的扬弃，是新经济发展趋势下新工科建设的必然选择，它将创新精神培养贯穿高等工程教育始终，凸显跨界、渗透、融合、交叉的融合本质，主要以课程的跨界安排、专业的跨界设置、知识的跨界渗透、能力的跨界综合为主要途径，进而生成培养学生综合能力和创新能力的崭新功能，形成培养具有新工科特质的工程人才的完整系统，最终实现培养具有创新能力及素养的新工科专业人才的目标。

［关键词］ 工程教育；教育范式；融合创新；运行机理

［基金项目］ 2020年度教育部第二批新工科研究与实践项目“基于‘集成创新’的电类传统专业系统化升级改造研究与实践”（E-DZYQ20201417）

［作者简介］ 堵 威（1987—），男，江苏南通人，博士，华东理工大学信息科学与工程学院院长助理，副教授，博士生导师，主要从事计算智能、教育教学改革研究；卢 成（1987—），男，江苏南通人，博士，南通大学电气与自动化学院院长助理，讲师，主要从事自适应控制、教育教学改革研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）13-0133-04 ［收稿日期］ 2023-11-23

高等工程教育是高等教育的重要组成部分，为培养经济建设急需的工程人才发挥了巨大作用。但高等工程教育在新经济迅猛发展的挑战面前，已经显露出不相适应的倾向［1］。因此，高等工程教育必须加快改革的步伐，顺应科学技术发展的新趋势，着力开展新工科建设，尤其应当实现工程教育范式的嬗变。

一、高等工程教育范式的嬗变逻辑

高等教育的本质是通过教师的传授，促进学生知识的增加和丰富，建构具有专业特色的知识结构、打造符合专业特点的综合能力、形成适合专业需要的认知框架［2］。因此，科学配置不同领域的知识、完善各种知识相互渗透构成的知识结构、培育由知识而生成的综合能力、最终形成蕴含专业特质的认知框架则成为高等教育始终隐含的灵魂及主线［3］。

高等工程教育主体对专业知识的配置、知识结构的设计、综合能力的认同、认知框架的共识，显现为高等工程教育的目标、手段、途径和方法，形成了包含综合性知识、智能结构等内容的认知框架与工程教育目标及方法的结合方式，从而确立了具有相对稳定性的、行之有效的工程教育的教育行为模式，并得到不同层次工程教育主体的认同和普遍运用，成为具有统摄性的教育范例，经过多年教育实践的检验和理论概括，最终固化为公认的、具有普遍价值的高等工程教育范式。

高等工程教育范式包含了工程教育的内容及形式，即高等工程教育范式囊括了构成教育范式的课程设置、具有专业特质的知识结构的建构、适应专业需要的综合能力、工程认知逻辑框架的设计［4］。高等工程教育范式一旦形成就具有相对的稳定性，且构成高等工程教育范式的核心要素短时期内不会消失，但是，高等工程教育范式不是一成不变的，其构成内容与侧重点将随着科学技术的发展和人才需求的变化而更新［5］。因此，高等工程教育范式在社会及科学发展的不同阶段，某些要素会被特别重视，从而产生了高等工程教育范式的技术范式、科学范式及工程范式的依次变迁。

“技术范式”是二战之前工程教育的主宰，它以培养现场工程师为直接目标，高度重视实践，强调技术操作，教育的内容始终以应用手册和公式为主。由于手工艺技术是当时工程实践的主要内容，因此，技术范式下的工程教育以学徒制为主要形式。技术范式满足了农业时代和工业时代初期简单生产的人才培养需求。

“科学范式”是在试图解决工程人才偏重技能而缺乏科学训练的问题中产生的高等工程教育范式。科学范式高度重视数学、物理等自然科学的知识灌输和理论分析，并将工程师的培养日益趋近于科学家的培养范式，导致工程师的培养越来越“科学化”，而其工程实践能力的训练则被弱化，以至于高等工程教育陷入新的困境。工科学生也因工程素质的匮乏普遍被社会和企业质疑，因而高等工程教育“回归工程”的呼声愈演愈烈，由此高等工程教育的“工程范式”应运而生。

“工程范式”与“科学范式”截然不同，在关注学生掌握专业理论的同时，注重学生工程能力的训练，一定程度上满足了企业对专业人才的工程需求。但这种范式降低了学生培养的学术要求，虽然强调了学生工程能力及实践能力的提升，但缺乏科学理论与工程技术的有机结合，学生的工程能力缺乏科学理论的支撑而显得较为单薄，而且还导致综合性大学工科学生与高职院校学生的界线趋向模糊。因此，片面的工程倾向随着新经济发展的突显、新技术的跃进越来越无法满足社会需求，亟须变革。高等工程教育的“融合创新范式”取代“工程范式”势在必行［6］。

二、高等工程教育融合创新范式的特质机理

高等工程教育的“融合创新范式”是指以创新精神培养为最高目标，受科学理论日益融合、工程技术日益交叉的辐射，由科学技术集成创新模式延伸而来的高等工程教育的科学理论与专业技术融合、理论教育与工程训练渗透、理论继承与技术创新交集，旨在实现专业发展、学科建设、能力培养有机集成的新工科专业人才培养的新方式。

（一）融合创新范式是对以往高等工程教育诸种范式的扬弃

融合创新范式并不否定和拒斥高等工程教育曾有的技术范式、科学范式、工程范式的合理性，而是吸收了以往高等工程教育范式重视技术技能操作、强调科学理论指导、侧重工程能力训练等的合理因素，促进并实现理论、技术、工程的直接交集与互动，并催生理论、技术、工程的融合，在集成的基础上，培养工科学生创新能力的一种崭新的教育行为方式。融合创新范式集合了技术范式、科学范式、工程范式的合理成分，克服了技术范式、科学范式、工程范式忽略不同要素在人才培养过程中的内在联系的弊端。因此，高等工程教育的融合创新范式比之于技术范式、科学范式、工程范式更具有时代感，更具有综合性，更具有创新性，更具有生命力。

（二）高等工程教育的融合创新范式是新经济发展推动下的新工科建设的必然选择

20世纪末开始，风起云涌的新经济是建立在信息技术和知识创新基础上的，以高科技、信息、网络、风险投资等知识为重要组成部分和经济增长动力的经济，新经济的核心是知识创新，特点是融合渗透。在信息技术的统摄下，不同领域的科学理论日益融合，不同行业的技术日益交叉，传统的行业界限、专业壁垒纷纷消逝于无形，且经交叉融合集成和涌现出越来越多的新能源、新材料、新工艺、新产品和新行业，无论是云计算、大数据、人工智能，都突显了机械、电子、控制等行业打破了固有的行业边界，多种崭新的科学技术的交叉与融合，衍生出具有强盛生命力的新产业，形成了当代经济发展的一道道风景线。

新经济必然推动了新工科的应运而生与蓬勃发展，也推动了为新经济发展提供人才支撑的高等教育的新变化，必然引发高等工程教育专业设置、人才培养范式的嬗变，由此，以体现具有工科教育交叉融合特质的新工科的应运而生。新工科覆盖和渗透了传统的工科专业，打破了传统专业之间的界线和限制，催生了专业发展亘古不变的生长点，激发了工科专业的新活力，实现了不同专业知识的交叉融合，推进了高等工程教育范式的变革。可以说新经济彰显了行业融合的生命力、新工科凸显了专业整合的新优势。因此，彰显跨界融合特质的高等工程教育融合创新范式呼之欲出。

（三）高等工程教育融合创新范式是顺应高等工程教育人才培养趋势的最佳范式

新经济的高歌猛进对高等教育的人才培养提出了新挑战，原来固守专业边界、表象上专业特质显著的人才已经越来越滞后于新经济的发展，一味推崇传统专业化的传统工科及其人才培养目标与模式也越来越无法满足行业或企业的需求。显然，新经济发展呼唤着新工科的诞生。

新工科实质上是对传统工科设置及工程教育的扬弃。高校的传统工科专业着力于打造工科专业人才，为国家的经济建设培养了数以万计的工程人才。但是，随着新经济的发展，社会急需复合型工科人才，由于传统工科固守专业边界，其培养的工科人才的综合能力和集成素养与企业的需求相去甚远。因此，新工科及其建设一方面需要设置具有时代特征、与经济发展特质相匹配的新型工科专业，另一方面则要对传统工科专业进行更新改造，迅速融入新经济的结构元素，从而焕发传统专业的生机和活力。

无论是新兴专业的设置还是传统专业的改造，都需要技术、科学与工程的融合，需要学科、专业、课程的融通，需要工科学生技术能力、工程能力、创新能力的融汇。因此，新工科建设不仅要体现专业设置、学科融合，更要创新工科人才培养模式，融合创新范式取代以往的高等工程教育范式势在必行。

高等工程教育的融合创新范式的实质是，在专业融合、学科交叉、能力互补的基础上，着力挖掘蕴含在专业、学科、能力中的创新要素，然后将诸多潜在的创新要素有机糅合成一个整体系统，并将每一种创新要素发挥到极致，通过各个创新要素的互相作用和相互支撑，充分展现每个创新要素难以独立发挥的创新能量和创新潜质，最终实现创新工科人才培养的目标。

三、高等工程教育融合创新范式的实现方式

融合创新范式将以创新为主线和灵魂，贯穿新工科人才培养的始终，以交叉、融合为手段，开启从课程到专业、从知识到能力、从理论教学到实践教学的融合之旅，从而有效克服技术范式等三种范式囿于专业和学科的界线、画地为牢、相互分割的弊端；弥补工科学生因固守专业边界的限制造成知识及能力的短板，克服企业只能分门别类地招揽人才造成工科人才严重浪费的弊端。通过融合课程、学科、专业、能力培养，推动学生实现不同专业、不同学科理论知识的融合，实现理论知识与工程能力的融合，实现继承能力与创新能力的融合，并在多重融合的基础上，着力培养学生的原始创新和集成创新能力。

第一，高等工程教育的融合创新范式在课程设置上应当是跨界设置。如电气专业可以跨界设置机械专业等其他专业的课程，以适应智能制造的需要；纺织专业可以设置化学化工等专业的课程，有效运用新材料，实现纺织服装的新发展；建筑专业可以设置电子信息等专业的课程，以满足打造智能家居的需要；甚至可以开设一些拓展工科学生思维深度、扩大知识面的人文课程。当然，大量跨界课程的设置由于受到本科四年总学时的刚性限制，以选修课的形式比较合适，既满足了学生优化知识结构的需要，又符合学生个性培养的需要。

第二，高等工程教育的融合创新范式在专业设置上应当是跨界交叉。随着新经济新技术的发展，突破传统工科专业设置的桎梏，设置一些新型工科专业势在必行。如智能科学与技术、云计算、机器人工程等专业，已经不适合传统的专业分类，也与机械、自动化、电子等传统工科专业不同，新工科专业设置必须吸收传统专业设置和课程设置中的合理成分，再加上新兴学科的前沿知识，有机融合成富有生命力的新专业。同时必须对传统专业进行革命性改造，通过糅合科技创新成果，打破传统边界，拓宽专业领域，重在培养学生的综合素质和创新能力，打造复合型、创新型新工科人才。

第三，高等工程教育的融合创新范式在知识灌输上应当是跨界渗透。工科学生的知识灌输应当树立“真、善、美”的立体维度，除了不同工科知识的交叉融合之外，寻求科学理论与技术的“真”以外，还要探寻科学理论与技术的“善”和“美”。这就需要跨界吸收人文社会科学知识，如吸收经济学、管理学的相关知识，尤其是工程哲学、工程美学、工程伦理学、工程行为学等人文科学知识的渗透与融合，使得工科人才不仅具有宽泛的专业性，而且具有厚实的社会性，这样才能培养科学精神与人文情怀兼备的工程技术人才。

第四，高等工程教育的融合创新范式在能力培养上应当是跨界综合。除了传统的学习能力、思维能力、工程能力的培养之外，着力培养新工科学生的发现能力、转换能力、沟通表达能力、团队协作能力等，由诸多的能力延伸为集成能力和创新能力。通过知识融合、技术渗透、工程集成走向工程创意、技术创造、理论创新，最终成为掌握新技术、适应新经济发展的复合型、创新型工科人才。