美国工程师培养模式研究
时间:2011-06-24 来源: 中国高教研究 2011年第2期 作者: 廖娟，李小忠 点击：
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180摘要：美国的工程师培养涉及教育系统、政府、行业协会、企业４个方面。美国的工程教育重数学与科学理论知识，强调实践能力的培养；工程教育专业认证和注册工程师制度引导了工程教育质量的不断提高，并使工程师的管理规范化；政府制定了一系列政策来加强美国的工程教育；企业对员工培训的投入，保障了工程师的继续教育。工程师培养的成功经验对我国工程教育改革有启示作用。
工程师，作为新生产力的重要创造者和新兴产业的开拓者，在当今社会扮演着越来越重要的角色。在过去的一百年中，工程技术不断改变着人类的生活方式、生产方式和思维方式，将人类文明推进到新的阶段。在未来社会，工程师仍然会对人类社会产生重要影响，便捷的交通、清洁的能源、生物科技的发展、先进的通讯技术等等，几乎包括人类生活的各个方面，都有赖于工程技术提供强有力的支撑。如何持续高效地培养工程师，从而提高国家的竞争力，造福人类社会，是世界各国政府关心的重要议题。发达国家在这方面已有了较为丰富的经验，了解发达国家的工程师培养模式，从中获得有益的启示，对于发展中国家来说尤为重要。因此，本文将从教育系统、政府、行业协会、企业四个角度来详细解读美国的工程师培养模式，为我国的工程教育提供参考。
一、美国的工程教育系统
美国工程教育学会（America Society for Engineer Education，ASEE）对工程下了这样的定义：工程是应用科学和数学原理、经验、判断以及常识去造福人类的艺术［1］。美国国家科学基金会(The National & Science Foundation，NSF）对工程师的描述是：当科学家试图发现未知世界的时候，工程师们正在应用基础科学来设计、开发新的工具和系统来解决人类社会所面临的问题。工程师缩小了人类所能想象到的与应用自然法则所能实现的二者之间的差距［2］。从上述描述中可以发现，美国社会认为与工程人才培养相关的两个重要因素是：数学与科学原理的学习、工程专业知识的应用。美国的工程教育也主要围绕这两个方面来进行。
（一）加强中小学教育阶段科技、工程知识和技能的培养
中小学阶段属于知识普及阶段，因此在美国k-12（从幼儿园到高中）阶段的科学、技术和工程教育之间的区别并不明显。美国政府十分重视这一阶段的科技与工程教育，从20世纪80年代后期开始出台了一系列有关中小学学生科技与工程教育的政策和文件，包括1985年的“2061计划”，1996年的《国家科学教育标准》，2000年的美国教育法等［3］。这些政策强调在中小学阶段加强对学生的科学和数学知识的教育，如“2061计划”就规定学生们在2年级、5年级、８年级和12年级结束时在科学、数学和技术方面应该知道和掌握什么样的知识和技能。美国教育部在2007－2010年的战略计划中也强调对所有学生要加强数学和科学知识的学习，为此，教育部将采取多项措施增加大学预修课程和国际预科中数学和科学班级的数量，并推动和影响联邦政府为此投入更多的资金，以为国家培养更多的数学家、科学家和工程师［4］。奥巴马政府的蓝图中也有有关中小学教育改革的方案（A Blueprint for Reform：The Reauthorization of the Elementary and Secondary Education Act），政府将拨款３亿美元来支持中小学的科学、技术、工程和数学学科的发展。其中在2011年度的财政预算中将有1.5亿美元建立创新基金，促进中小学生在实践中进行创新［5］。在这些政策的指导下，美国K-12阶段工程教育的目的主要是培养孩子们的探究精神，在课堂上强调“自己动手（hands-on）”的工程教育理念，激发学生们对工程知识的自主学习兴趣。
（二）美国大学对工程类学生的培养
美国的工程专业的本科教育主要分为两个大类：一类是工程学（Engineering），另一类是工程技术（Engineering Technology）
［6］
。工程学的毕业生通常被认为是“创新者”（innovators），他们为解决复杂的问题设计新的分析方法和思路。大部分毕业生会在方案设计、系统工程和产品研发部门谋得职位。如果需要进一步深造的话，他们可以进入工程学专业的硕士和博士阶段学习。而工程技术毕业生则并非如此，他们通常被认为是“应用者”（implementers）。工程技术毕业生应用所具备的知识和实践训练来解决具体的技术问题和一般的设计问题，他们大都进入工业领域的建筑，产品设计、开发、检验、技术操作以及技术服务、销售等部门工作。工程学专业课程包括微积分和以微积分为基础的理论课程。而工程技术专业的课程要求与之不同，并不要求学生学习深奥的数学和科学的理论知识，他们更强调对这些知识的应用，该类毕业生如果要攻读研究生，通常会选择工程管理、建筑管理、工商管理及类似的专业。在美国所有的州，工程学毕业生通过考试和工作经验证明都能获得工程师专业注册资格，工程技术毕业生则在大部分州都能获得专业注册资格［7］。因此，总的来说，二者的区别在于，在课程学习方面，工程学专业的学生比工程技术专业的学生数学要求更高；进入工作阶段以后，前者一般从事设计工作，后者则负责把这些设计付诸实践。毕业于工程学专业的学生通常被称为“工程师”（Engineer），而毕业于工程技术专业的学生则被称为“技术专家/技师”（technologist）。二者的相似与不同之处可以用图1来表示：从左圆弧到右圆弧的趋势是，由工程设计（Engineering design）逐步转向工程应用（Engineering application）。越往左，工程设计的要求更高；越往右，越倾向于工程技术的应用。相应地，对数学的要求也是越往左越高，越靠右越低。
在美国，以本科及以上阶段教学为主的工程大学基本上都是以招收工程学专业的学生为主，如麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等。在2009年ASEE对全美300多所工程院校的调查中也可以发现，70%以上的工程院校在本科和研究生招生中都是以工程学专业为主［8］。不论是工程学还是工程技术专业，除了掌握基本的专业理论知识外，美国大学都强调培养学生的专业实践能力。如MIT 为本科生开展了本科生实践机会项目(The Undergraduate Practice Opportunities Program，UPOP)［9］。该项目为工程专业二年级学生提供为期一年的辅助课程。UPOP的课程采取两种方式来实现：工程实践和职业规划。这些课程包括以下几个阶段：(1)在秋季学期中，学生们开始学做简历并进行面试，通过与校友和工程专家们的会面来建立自己的职业网络；(2)在每年的学期交叉时段进行一周集中的经验学习，学生们接受工学院和斯隆管理学院的教师们的指导，并辅以工业界专业人士的指导；(3)春季学期，学生们开始寻找工作，指导教师会帮助学生获得一个与个人需求和志向相符的夏季实习工作；(4)10-12周的夏季实践课程。在这个过程中学生们要在真实世界中应用他们的技术和人际交往技能。在MIT的教师和工业领域的专业人士的指导下，学生们通过身体力行在工业界、政府和非营利组织中应用他们所学的知识进行暑期实践活动，建立自己的职业网络，并掌握在整个求职、工程实践、专业信誉的建立过程中的关键性因素，为他们将来的职业开展做好心理和实践准备，从而为自己能在未来的工作中茁壮成长并进行自我超越打下基础。
美国工程类院校对本科生的要求中，除了学习本专业的知识和进行实践锻炼之外，还必须修一些人文社科类的学分。通过这些课程的学习让学生们了解国家的历史和文化，掌握必要的与人沟通的技巧和表达能力，同时结合专业知识，使学生成为一个善于团队合作、不断适应变化、发挥创新能力的新型工程型人才。
美国的工科大学主要为社会培养工程研究型人才和工程应用型人才，工程学专业的学生硕士或博士毕业后，主要是进行原创性研究和技术开发以满足社会不断发展的需要，工程技术专业的毕业生则需要把所学的知识应用到实际工作中，解决工程领域所出现的问题，成为工程应用型人才。除此之外，美国的社区学院还培养工程技能型人才，社区学院教授的工程课程主要为社区内需要就业的人员提供职业技能培训。这样，美国不同层次的高等教育形成了有差异的工程人才培养模式，满足了社会对不同工程人才的需求。
二、政府政策与工程师培养
（一）美国政府在高等工程教育方面的政策
首先，政府把科技和工程教育放在关系到国家安全的重要战略地位。据统计，2000年在全美科学和工程职业领域中，38%拥有博士学位的人出生于国外。2009年，工程专业的外籍博士生也占了半壁江山，达到53.5%［10］。美国人担心自己的科学与工程教育成为外国人的天下，政府开始从国家安全的战略角度重新思考和审视工程教育的改革与发展。因此开始调整人才政策，将实施多年的依靠外国科技人才的政策，转为培养和依靠本国人才与继续吸引外国科技人才并举。而且，也开始在学科专业领域对外国留学生和专家赴美有所限制。第二，将工程及工程教育纳入到国家科学基金会的范畴。1980年前后，美国国会通过修正案，把“工程”加人国家科学基金会的使命中来，并提出了科学与工程并重，使美国在科学、数学和工程等领域都处于领先地位。此后，国家科学基金会也开始关注工程教育，设立了基金支持实时工程研究中心的改革。在基金会的推动下，大学与企业密切合作，建立了许多工程研究中心，并要求学生参加研究中心的工作。学生一边学习工程专业基础课，一边进行工程实际操作，这使得学生们的工程实践能力有了很大提高，毕业后能快速适应实际工作，提高了工程专业毕业生的质量。第三，大力推进职业技术教育。2005年，美国政府启动了一项新项目“初级技术教育计划”，拨款10亿元对社区学院等提供职业教育的学校进行改革，为青年学生提供重要的工程技术职业培训和学术准备。
（二）技术移民政策
信息技术革命和经济全球化加剧了世界各国对人才的竞争，各国政府都相继出台了各种政策以吸引人才，其中移民政策为美国吸引国外的优秀工程人才发挥了重要作用。美国政府从上世纪30年代开始就推出了向技术移民倾斜的优惠政策，放宽了对各国优秀人才的移民限制［11］。1990年，布什政府又颁布新的《移民法案》，重点向投资移民和技术移民倾斜，鼓励各类专业人才移居美国。2000年，美国参议院又通过新法案，增加了“外国人技术人才”名额。新法案将现行的该名额上限由每年6.5万人提高到19.5万人。2006年5月，国会参议院通过了一项移民法案，其中重要条款包括增加11.5万个H-1B临时工作签证，并增加29万个名额。同时，决定给所有在美国大学接受硕士学位以上的科学、技术、工程和数学教育的外籍学生免除临时工作签证和绿卡配额的限制，只要这些外国学生毕业后愿意留在美国，可以让他们迅速获得美国公民资格［12］。
这些对技术移民所实行的优惠政策，大大地增加了美国的外籍工程师数量，为美国节省了大量的培养费用的同时，也为美国本土工程师进行国际交流提供了更好的平台，促进了本国工程技术的进步。
三、专业协会与工程师培养
为了保证工程技术人员的执业水准和道德水平，实现对工程技术人员的专业化管理，美国实行了注册工程师制度。注册工程师实际上是一种对工程技术人员的执业资格的认定，只有具备了这样的资格，才能去相应专业的工程师岗位独立执业。美国对注册工程师的基本要求包括三个方面：学校教育、资格考试和工作经验。美国工程与测量考试委员会(National Council of Examiners for Engineering and Surveying，NCEES)规定，要成为一名合格的注册工程师，首先需要接受工程专业的高等教育，获得学士学位或者与之同等的工程学历。然后，再参加由该委员会组织的工程基础考试，通过之后可以获得实习工程师称号，允许其在职业工程师指导下从事一定的工程业务，但没有独立开业的资格；接下来需要在实习工作中累积４年的实际工作经验；最后再通过由NCEES组织的工程实践和原理考试就可以成为正式的职业工程师了［13］。在整个注册工程师认证过程中，有两类机构发挥了重要作用，一是工程教育认证机构，二是工程师注册机构。
（一）工程教育认证
高等工程教育专业认证制度是在工程技术专业领域对其教育质量进行评价而制定出来的规则、程序以及规范，目的在使工程教育达到一定质量标准。不同的国家因为其教育、体制等的差别，专业认证制度各有不同。集权制的国家通常是由政府授权组建类似的组织，而在美国，教育管理制度是分权制的，各级政府、社会、教育机构在教育管理过程中都拥有自己的权利，这决定了它的工程教育专业认证机构是不带有官方和政府色彩的非政府组织［14］。美国工程与技术认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）就是一个全国性的非政府专业认证机构，它成立于1932年，是由30个工程专业技术协会组成的联合体，旨在代表广大的工程专业协会开展工程教育认证工作。ABET所认证的工程学位或与之同等的工程学历是工程师获取执业资格的起始条件。到目前为止，全美600多所大学及其开设的2900多个工程技术专业获得了ABET的认证，这几乎涵盖了美国大学开设的全部工程专业和绝大多数技术专业［15］。ABET在促进美国工程教育的改革、提高工程教育的质量、推动工程专业的国际互认等方面起到了非常重要的作用，受到了工业界的广泛支持和大学的普遍认同，在国际上产生了积极的影响。
（二）工程师注册机构
在获得工程教育认证机构的认证后，需要完成一系列的工程师注册程序，才能成为正式的具有执业资格的工程师。执业资格注册制度最早起源于12世纪的欧洲。美国在1883年开始在牙医专业实行执业资格注册，而后逐步扩展到医生、律师、会计等行业。1907年，美国怀俄明州首次颁布了对工程师和测量师执业要进行准人控制的法律。此后，经过一段缓慢而稳定的发展，其他各个州也开始陆续实行工程师执业资格注册制度。美国的工程师注册工作由各州的工程师注册管理局负责实施，这些注册管理局又组成了美国工程与测量考试委员会（NCEES），由它负责制定工程师注册的标准、程序，协调和管理注册的具体事务［16］。NCEES制定了规范的注册步骤，保证了美国注册工程师制度的高标准和统一性，为注册工程师制度的建立和发展奠定了良好的基础，也为美国培养合格的工程师做出了重要贡献。
四、企业在工程师教育领域发挥的作用
（一）校企合作促进工程教育的发展
美国的企业与一些工科大学结成联盟，合作研发新产品，企业因此有了新技术，而大学生们也获得了将其人力转化为生产力的机会，二者相互促进，共同发展。如 MIT与美国什邦公司在2000年成立了联盟（Dupont-MIT Allance），在生物科技、生物材料领域共同开发具有高价值的材料和生物新能源［17］。学生可以参与企业真实的工程项目的开展，从而提高自己的实践能力。大多数的工科大学和工程系都设有工业咨询委员会（industrial advisory board），其成员主要是由该校（系）毕业的校友和那些雇用了该校毕业生的公司的代表所组成。一般来说，该顾问委员会的职能是协助募集私人基金。现在，这样的委员会也会根据工业发展的需要来要求学校对工程教育进行一些改革。加州州立大学萨克拉门托分校（California Sleuniversity，Sacramento）的工程与计算机科学学院就与因特尔、航空喷气发动机公司（AEROJET）等公司联合成立了工业顾问委员会，该委员会的重要任务之一就是，让学院及时了解工业界的需要，促进课程的改进和学生技能的提高，并为教师的专业发展提供建议［18］。
（二）为工程师的继续教育提供培训和资金支持
在科技不断变换的今天，随着各种新技术的不断升级换代，工程师要想不落后于时代，继续教育便成为其发展不可或缺的一环。通常，继续工程教育是通过企业培训的方式实现的。美国企业界每年花费400亿—1000亿元作为在职人员的培训经费。有2/3的培训是由企业自身进行的，3/4以上的企业办有各种培训学校，80%的企业制定了科技人员进修计划，每年有12%—15%的工程师接受企业培训。通用汽车公司每年用于教育的投资高达６亿美元，并有专职教育人员３００人；美国电话电报公司和摩托罗拉公司提出每一名员工每年至少接受４０小时的培训［3］。美国政府也高度重视对人才的继续教育，颁布了《成人教育法》，把继续教育作为衡量一个国家科技水平的重要标志。要求所有雇主每年必须至少以其全员工资总额1%的资金用于教育与培训，支持企业根据自身的需要建立自己的培训学校、学院和大学，并在课程、学分、学历方面给予认可。美国联邦政府允许公司将教育费用列人成本，并免于征税［19］。这极大地提高了企业对继续工程教育的积极性，为工程师获得与技术发展同步的知识更新提供了支持，也支撑了美国企业不断地向前发展。
五、总结及启示
从上文的分析中我们可以看出，美国的工程教育系统覆盖了从小学到大学以及继续教育的各个阶段，形成了比较完整的工程教育体系。在小学阶段，注重培养孩子们对工程学科的兴趣，中学阶段强调数学和科学知识的学习，并注重培养学生们的动手能力。高等教育阶段除了学习工程专业课程之外，特别重视培养学生们的实践能力，同时还要求掌握一些人文社科知识，培养和提高学生们的综合素质，使学生成为能够不断适应社会发展变化的创新型人才。继续教育与培训则为工程技术人员提供了更新知识和技术的平台，让工程师们不断学习和进步。在此过程中，美国政府、高等院校、工程技术的专业协会、企业都为工程师的培养做出了巨大贡献。政府为工程教育的各个阶段制定政策，并进行拨款来支持各种计划的实施。高等院校不断提高自身的教育水平对工程教育进行改革，除了推进大学本身的工程教育之外，还设计一些吸引中小学生的项目来培养学生们对工程学科的兴趣。专业协会在工程教育的质量认证和注册工程师资格认证的过程中起到了举足轻重的作用，资格认证制度作为一种有效的管理手段，实际上是对工程师培养模式的规定，对其培养过程有重要的指导作用。企业则在与工程大学的合作中互惠互利；通过对工程技术人员的培训进行投资，为工程师的继续学习提供了支持。以上四个方面的努力为美国培养优秀工程师奠定了基石，也支撑着美国保持世界领先的科技、教育与经济地位。
建国以来，我国的工程教育为国家的发展做出过巨大的贡献。但随着时代的发展和社会的进步，我国工程教育体系已经不能适应社会发展的要求，需要借助社会各界的力量进行改革。我国现行的工程教育系统所存在的问题包括：中小学还没有工程教育，相关内容被称作科学技术教育，学生们对于“工程”，概念模糊。由于接触工程知识较少，有些学生甚至认为工程学科只适合男生学习。高等教育阶段，工程专业教育的知识面过窄，同时缺乏人文社科知识的学习；工业发展的要求与高等院校工程技术人才培养之间存在较大差距［20］；工程设计和实践教育严重缺失，难以培养出合格的工程人才；等等。
上述工程师培养的美国模式，对我国工程教育培养模式的改革有以下几点启示：第一，在中小学有关科学与工程的课程中，改变以往以教师为主导的教学方式，增加学生自己动手的课程，以培养学生对工程学科的兴趣和实际动手能力。第二，加强中学与工程大学之间的联系。如让工程大学的教师去中学兼职，直接帮助中学提高工程教育质量；也可以在中学开设工程学科的预备课程，让学生了解高等工程教育的学习内容，培养学生对工程科学的探究精神。第三，明确高等工程教育的培养目标，区分工程学科研究型人才和应用型人才的培养模式。对研究型人才的培养增加更多工程设计方面的课程，着重学习如何解决工程方面的理论问题；对应用型人才则需要设计更多的实践课程，增加与工程领域专家接触的机会，使其在熟练掌握工程学科的应用技术之外，还能帮助其进行职业准备和规划未来发展。第四，加强工程大学人文社会科学知识的学习。第五，完善高等工程专业认证和注册工程师认证制度，与国际接轨。工程教育专业认证是工程师认证制度实施的前提和基础［21］，工程师认证制度有利于国家对工程师进行规范化的管理，引导工程教育质量的提高；制定与国际接轨的标准促进与国外工程界的交流，促进工程师的技术进步与发展。第六，加强企业与工程大学的合作，鼓励企业加大对工程技术人员的培训力度。政府可以出台优惠的政策鼓励企业对其员工进行培训；企业可以与大学合作进行研发，大学也可以在企业建立工程人才的实习基地，与企业合作培养学生，使学生在企业的实践中掌握扎实的工程技术知识。
（廖娟，北京大学教育学院／教育经济研究所博士后，北京100871；李小忠，清华大学启迪创新研究院助理研究员，北京100084）
