余东升 袁东恒 袁景蒂 | 中国工程教育研究如何走向制度化发展——基于国际比较的视角
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本文由《高等工程教育研究》授权发布
作者：余东升等
摘要工程教育研究为工程教育改革发展提供决策支持，引领工程教育教学改革，推动形成工程教育共同体，其地位和作用日益突出。推动工程教育研究制度化发展是提升工程教育改革发展质量的重要条件。基于国际比较的视角，从工程教育研究机构、工程教育研究平台、工程教育影响机制三个方面对国际工程教育研究的发展现状进行分析，发现国际工程教育研究日益成熟，具有国际化和制度化的典型特征。相比之下，我国工程教育研究急需制度化发展，推进工程教育研究学科建设、加快工程教育研究平台建设、构建工程教育研究支持体系。
关键词：工程教育研究；国际化；制度化；影响力
21世纪以来，在新一轮科技革命和产业革命的双重驱动下，工程在经济社会发展过程中的作用日显强大，相应地，工程教育的重要地位和作用也愈加凸显，在全球范围内，掀起了新一轮的工程教育改革浪潮。2017年，MIT发布《全球一流工程教育的发展现状》宣称：“工程教育正在发生快速的根本性的变革”。在教育部主导下，我国高等工程教育先后实施了卓越工程师教育培养计划、CDIO工程教育模式、工程教育专业认证、新工科研究与实践等重大改革项目，因此，加快我国工程教育研究制度化建设的重要性愈显突出。基于此，本文通过国际比较的视角，探讨我国工程教育研究制度化发展之路径。
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工程教育研究的性质与作用
中国工程教育研究如何走向制度化发展——基于国际比较的视角
工程教育是一个高度集成的复杂系统。美国工程教育学会（American Society for Engineering Education, ASEE）工程教育评估委员会颁布的《格林特报告》（Grinter Report）认为，工程教育的目标应包含社会目标和技术目标，工程教育课程的内容应包括：基础科学（通常包括数学、物理和化学）、工程科学（主要涉及与工程相关的基础科学原理的研究）、工程分析与设计、工程实验、非专业领域内的工程课程、人文和社会研究、对广泛的社会目标的认识等方面。[1] Robin Adams等人在《Multiple Perspective on Engaging Future Engineers》一文中指出，工程教育在理论与实践，材料、能源、信息、生物和人类社会思维象限中呈现出四个维度：基础科学、人文科学、设计和工艺（图1）。[2] 因此，工程教育既要面对复杂的技术系统还要面对复杂的社会系统。
图 1 工程教育的四个维度
更为重要的是，科学技术进步和产业需求的变化不断推动着工程教育内容的更新和范围的拓展。工程教育知识内容更新的速度明显大于人文科学和基础科学，这就使得工程教育更具复杂性。
工程教育总是在要素的多元性、要素关系的复杂性、时间的变化性等方面，寻找最优解。工程教育的复杂性决定了工程教育研究的重要性，其核心任务是探求在种种条件制约下各要素之间最优解的途径和方法。
工程教育研究是以工程教育现象与问题为研究对象，揭示工程教育一般规律的科学研究。宏观层面上通过研究工程教育与政治、经济、文化等外部系统的关系，使工程教育更好的服务于经济社会的发展。微观层面上通过研究工程教育与内部工程人才培养的各个子系统的关系，使工程教育培养出更高质量的工程人才。因此，工程教育研究具有以下三个方面的基本作用。
其一，为工程教育改革发展提供决策支持。工程教育研究水平决定工程教育改革发展的质量。例如，美国是当今工程教育研究与工程教育发展的领先者，其工程教育学会、国家工程院联合科学院、医学院不定期地发布工程教育改革报告，对工程教育改革发展带来关键影响。有些报告直接影响到国会立法机构，促成工程教育法律的产生。2005年，美国国家科学院、国家工程院等联合向国会提交21世纪美国科技教育发展的战略性报告——《驾驭风暴：美国动员起来创造更加辉煌的未来》（Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future），该报告促成了美国历史上关于STEM教育的第一部正式法案《美国竞争法》（America COMPETES Act）。《美国竞争法》明确将“加强从小学到研究生的科学、技术、工程和数学综合教育”作为21世纪教育改革目标。[3] 美国、英国、澳大利亚等国家非政府组织与协会相继发起《华盛顿协议》《悉尼协议》《都柏林协议》等针对各类工程技术教育的学历互认，推动实施工程学位与工程师国际互认制度。
面对新一轮科技革命和产业革命的历史性交汇，教育部积极推进新工科建设，探索领跑全球工程教育的中国模式、中国经验。[4] 新工程教育改革呈现出政策驱动的改革模式。政策驱动的工程教育改革需要得到工程教育研究的有力支撑，工程教育的国家战略意义决定了工程教育研究同样具有国家使命。研究工程教育，不仅要顺应世界发展潮流，更要站在国家发展大势、民族复兴大局的角度谋划，为中国工程教育的发展出谋划策。未来，如何提升国家工程教育质量和国际影响力、话语权，是工程教育研究学界的重大责任与担当。
其二，引领工程教育教学改革。工程教育是一个历史演变的系统，经历了技术范式、科学范式与工程范式的发展。技术范式下工程教育注重工程实践，具有代表性的是学徒制、工业学校、应用技术大学，主要培养现场工程师（设计者、应用者）。科学范式下的工程教育是重理论、重分析、专门化的本科以上的大学教育，主要培养工程科学家。工程范式下的工程教育是重综合、重实践、重集成、重创新的分类分层的复杂教育系统，主要培养全面的工程师（制造者、创新者、变革者、集成者、创业者、知识的操作者等）。由此可见，工程与工程教育是一个历史演变的系统，呈现出阶段性变革（范式）的特征。工程与工程教育的时代性、周期变革性，决定了工程教育研究的必要性和特殊性。一方面，与其他学科高等教育研究一样，工程教育研究通过对工程教育课程、教学、教师等方面的研究指导工程教育的开展；另一方面，工程教育研究应该比其他学科的高等教育研究站位更高远，关注更前沿的、多学科交叉的领域，比如人工智能教育、大数据教育等，这是工程与工程教育所具有的时代性、周期性的特点所决定的。
其三，推动工程教育共同体的形成。教育界、产业界、科技界共同构成了工程教育的共同体。工程教育离不开产业界的参与，产业不仅是工程科技人才的用户，而且也是经验形态知识的拥有者，并为工程教育提供工程技术知识的应用场景；科技界为工程教育提供了新的科学技术知识，这些知识转化为工程实践，将推动工程教育发生新的变革，新的变革不仅导致新的工程教育领域的产生，还会赋予传统工程领域新的思想和活力；即使在教育界内部，由于涉及到基础科学、人文科学、社会科学等广泛的学科领域，工程教育需要交叉学科、跨学科乃至超学科的合作。工程教育研究可以促进众多工程教育参与者围绕工程教育的目标有效合作。
总之，工程教育研究支撑工程教育，工程教育为工程培养人才，三位一体，构成工程的生态系统。工程教育研究是“三位一体”中不可或缺的组成部分。
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国际工程教育研究发展现状
中国工程教育研究如何走向制度化发展——基于国际比较的视角
随着自身的迅速发展，工程教育研究日益成为重要的研究领域，并朝着学科化的方向迈进。2005年，普渡大学工程教育学院（School of Engineering Education,ENE）主任Haghighi撰文宣称工程教育研究成为新的学科。[6] 这一观点发表以后，立即得到一些学者的赞同，同时也遭到一些学者的质疑，由此掀起了工程教育学界“学科论”和“领域论”的争锋。较具代表性的争论是在2007年《工程教育杂志》（Journal of Engineering Education, JEE）举办的国际工程教育研究会议（International Conference on Research in Engineering Education, ICREE）上，Borrego等学者对68名参会者进行访谈，一些学者反对使用“学科”，认为这可能意味着脱离工程教育实践，主张使用“社群”（community）或“领域”（field）取而代之，一些学者赞同使用“学科”，认为这有利于被认可，获取资源和可持续发展。[7] 虽然最后学者们并未就工程教育研究是“学科”还是“领域”达成一致，但这些争论和研究实际上推动了工程教育研究的发展。事实上，工程教育研究在争论中逐渐走上了学科化的发展道路：成立工程教育院系、招募工程教育研究人员、培养工程教育博士，都是工程教育研究学科化的表现。在这一过程中，Fensham的学科身份确立标准起到了理论指南的作用。他从结构标准、研究标准、成效标准（表1）三个方面对科学教育研究是否是一门独立学科的判断。[8] Borrego将其运用到工程教育研究，以此分析工程教育研究是否是一门独立学科。[9] 基于此，接下来主要从研究人员和研究机构、研究平台、影响机制三个方面对国际工程教育研究的发展现状进行分析。
表 1 Fensham 的学科独立性判断标准
（一） 研究人员与研究机构
可以说，工程教育研究与工程教育相伴而生，但早期的工程教育研究者往往是工程教育的管理者和工科教师，并无专职研究人员，更没有专门的研究机构。这一传统至今依然存在，如麻省理工学院的Crawley、欧林工学院的校长Miller、北卡罗来纳州立大学的Felder等人。自2004年普渡大学成立美国第一个工程教育学院以来，工程教育系先后在弗吉尼亚理工大学、犹他州立大学、克莱姆森大学等数十所美国大学的工学院建立起来，成为工程教育领域的专门研究机构。[10] 这些工程教育专门研究机构聚集了一批来自工程、科学、教育等学科的专兼职研究人员，他们从事工程教育研究、开展工程教育研讨、指导工科学生学习、培养工程教育研究博士，推动了工程教育研究的迅速发展。此外，其他国家或机构也通过成立专门研究机构或设立研究项目等方式积极培养工程教育研究博士，如瑞典林雪平大学、乌普萨拉大学，丹麦奥尔堡大学，马来西亚理工大学等。[11]
应该说，正是由于工程教育专门研究机构的成立和工程教育研究博士培养的兴起，工程教育研究学术共同体才得以建立，工程教育研究也才被Haghighi等人称为学科。也正是因此，作为一门学科的工程教育研究开始迅速发展。以普渡大学工程教育学院为例，该学院不仅是美国第一个工程教育学院，也是世界上第一个工程教育学院，截至2017年，该学院有26位专任教师，75名学生，从2004年开始已培养88名工程教育研究博士,累计发表744篇期刊论文和1137篇会议论文，致力于研究工程教育转型、扩大工程参与、工程师问题解决、工程学习评估等重大工程教育研究领域的问题，推动发展工程教育学科。[12]
（二） 研究平台
1. 专门协会
专门协会是推动研究人员沟通交流的重要平台，有利于推动工程教育研究成果的共享和深化。美国在1893年就成立了美国工程教育学会，旨在推进工程和工程技术教育，目前其成员包括400所工程、工程技术学院，50多家公司，以及众多政府机构和专业协会，成为美国工程界最具影响力的非营利性组织。从1918年发布《曼恩报告》（The Mann Report）开始，每隔10-15年美国工程教育学会就会发布一次报告，从课程、教师、学生等方面对工程教育的发展进行总结反思，产生了《格林特报告》、《目标报告》（Goals of Engineering Education）、《格林报告》（Green Report）等有重要影响力的报告，引导了美国的工程教育改革。成立于1973年的欧洲工程教育协会（European Society for Engineering Education, SEFI）是欧洲最大的工程教育交流机构，汇聚了来自高等工程教育机构、校长、院长、教授、学生、公司和其它国际协会的力量，通过将提高工程教育吸引力、推动工程教育研究领域发展、增强毕业生就业技能、能力建设作为优先发展事项，欧洲工程教育协会不断改进欧洲工程教育。这些专门协会还通过举办学术会议，增进工程教育学界的交流。如国际工程教育和研究网络（International Network for Engineering Education & Research, iNEER）1994年开始举办国际工程教育会议（International Conference on Engineering Education, ICEE），《工程教育杂志》2007年举办国际工程教育研究会议（International Conference on Research in Engineering Education, ICREE），电气和电子工程师协会(IEEE)从2009年开始举办国际工程教育会议（International Conference on Engineering Education, ICEED）。
除了工程教育领域的专门协会，一些与工程教育领域密切相关的科研机构也会发布有关工程教育改革的报告，对工程教育研究的发展起到了很大的推动作用。21世纪初，美国工程院工程教育委员会提出“2020工程师计划”（The Engineer of 2020 Project），发布了《2020年的工程和工程师发展愿景》、《增强2020年工程师实践》两个报告，旨在培养能够适应未来挑战的工程师。[13] 2016年，美国国家科学院、工程院、医学院联合发布《21世纪的信息物理系统教育》(A 21st Century Cyber-Physical Systems Education)，建议在工程教育本科教学中引入信息物理系统（Cyber Physical System, CPS），进而重构专业课程。[14] 同年，这三个科研机构还发布历时两年完成的《美国的工程技术教育》（Engineering technology education in the United States），强调了工程技术教育在支持美国技术基础设施和创新能力方面的作用。[15]
2. 学术期刊与工程教育研究的主题
学术刊物是展现学界研究成果的前沿阵地，推动着学科知识的积累和创新。早在美国工程教育学会成立之初，就通过发布会议记录的方式保持着学会成员的学术交流，后来随着会员人数的增多，会议记录改为每月一期的杂志，经过两易其名，发展成为全球最具影响力的工程教育研究期刊——《工程教育杂志》，该刊物不仅出版工程教育研究成果，而且致力于促进工程教育学术发展和思想创新。欧洲工程教育协会主办的《欧洲工程教育杂志》（European Journal of Engineering Education, EJEE）是欧洲地区工程教育研究的主要刊物，推动着欧洲工程教育学界的交流。
表2列举了部分世界工程教育研究期刊。从表2可以看出，工程教育研究期刊类型日益多样化，反映了工程教育研究主题的深化和发展。其实，工程教育研究主题的多样与工程教育研究的跨学科性质密不可分。可以说，工程教育研究的跨学科性质决定了工程教育研究主题的多样。这在工程教育研究类期刊的选题中有所体现。2006年，《工程教育杂志》发布特别报告，认为工程教育研究这一新学科的发展需要立足五个研究领域，这五个研究领域是工程认识论、工程学习机制、工程学习系统、工程多样性和包容性、工程评估。[16] 同期的另一篇文章也提到，工程教育学术中心（Centre for Scholarship in Engineering Education）包括五点研究议程，分别是工程思维、知识和能力，与社会相关的工程，向工程师学习，工程教育学，工程评估方法论。[17] 研究方法上，早期工程教育研究多使用定量研究方法，后来经过国际工程教育研究会议（ICREE）上一些非美国学者的呼吁和研究，工程教育研究类期刊开始重视定性研究方法，比如《工程教育杂志》从2013年开始每一个议题都会包含至少一篇质性或混合方法的论文[18]，多种研究方法的运用推动着工程教育研究不断成熟。
表 2 部分世界工程教育研究期刊
资料来源：Borrego M,Bernhard J.The emergence of engineering education research as an internationally connected field of inquiry[J].Journal of Engineering Education,2011,100(1):14-47。
3. 经费支持
扎根于工程实践的工程教育研究虽然不至于耗费大量资源，但也需要来自政府、科研机构、商业机构等多方力量的支持。就美国而言，其工程教育研究的蓬勃发展离不开国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）等机构的支持。美国工程院“2020工程师计划”报告就提及，从1994年到2004年，国家科学基金会的工程教育经费中有很大一部分都拨给了工程教育联盟，以支持工程教育研究发展，同时还要求其资助的工程科技研究项目要兼顾项目对本科工程教育的影响。国家科学基金会还通过支持《工程教育杂志》举办第一届工程教育研究国际会议（ICREE）等方式推进工程教育研究发展。此外，欧林基金会（Franklin W. Olin Foundation）等工程教育基金会组织，也为工程教育研究和改革提供经费支持。
（三） 工程教育研究影响机制
不同于其他领域，工程教育具有鲜明的实践导向。总的来说，工程教育研究的实践性表现在工程教育研究来源于工程教育实践，进而又指导工程教育实践。具体而言，工程教育研究对工程教育实践的指导包括三个方面。一是工程教育研究成果对联邦政府、州立法机构的影响。美国工程教育学会1955年发布的《格林特报告》对工程教育的发展进行评价，建议重视数学和科学，改善本科课程质量，由此推动了1958年重视基础研究的《国防教育法》的颁布。美国STEM战略最初也是源于美国国家科学院发布的《本科科学、数学和工程教育》报告，之后上升为国家战略，成为美国重要的教育政策。二是工程教育研究成果对高等学校工程教育教学改革的影响。各高等学校发布的工程教育改革报告引导了各高校的工程教育改革。麻省理工学院2014年发布《MIT教育的未来》（Institute-wide Task Forceon the Future of MIT Education），提出16条建议以重塑新一代学习者的教育，扩大麻省理工学院的国际影响[19]，2015年发布《MIT的创业与创新：持续的全球增长和影响》（Entrepreneurship and Innovation at MIT: Continuing Global Growth and Impact），通过对校友创业情况的调查，主张继续发展MIT的创业生态体系，提高全球影响力[20]，2018年发布《全球一流工程教育现状》（The Global State of the Art in Engineering Education）,通过对世界一流工程教育机构和领导者的研究，旨在促进“新工程教育转型”计划（New Engineering Education Transformation, NEET）的实施，建立世界一流的工程教育。[21] 荷兰代尔夫特理工大学2014年发布《迅速变化世界中的工程教育：对代尔夫特理工大学工程教育使命和愿景的重新思考》（Engineering Education in a Rapidly Changing World: Rethinking the Mission and Vision on Engineering Education at TU Delft），为代尔夫特理工大学工程师提出一系列应对21世纪工程挑战的创造性解决方案。[22] 还有埃因霍温理工大学的《培养未来的工程师》，葡萄牙波尔图理工大学的《全球工程师教育面临的挑战》等都对其工程教学改革产生了影响。三是工程教育研究成果尤其是美国工程教育模式的国际输出。由Crawley提出的CDIO工程教育模式现在已被全球一百多所大学所接受，成为引领工程教育教学改革的重要理念。[23] 欧林工学院的“欧林三角”理念成为其他国家高校重塑工程人才培养理念的主要借鉴。“新工程教育转型”计划（NEET）目前也正在积极向外输出，成为包括我国在内的世界各地重构工科课程的重要参考。
总之，随着工程教育重要性的加强，工程教育研究的重要性也随之加强，工程教育研究正在从边缘走向主流。[24] 走向主流的工程教育研究具有鲜明的国际化和制度化特征。进入21世纪后，各工程教育研究机构和平台积极寻求工程教育研究领域的国际合作，《工程教育杂志》、《IEEE教育汇刊》、《欧洲工程教育杂志》等专业性学术期刊的国际影响力显著提高，成为工程教育研究领域重要的国际学术交流平台。2007年，《工程教育杂志》和《欧洲工程教育杂志》两个刊物联合发起了一项名为“提升全球工程教育研究能力”（Advancing Global Capacity for Engineering Education Research, AGCEER）的全球倡议，旨在通过举办10次全球范围的工程教育研究讨论会，推进工程教育研究的国际化发展。此后，《澳大利亚工程教育杂志》也参与其中，使该项目影响越来越大。[25]
在工程教育研究国际合作不断密切的同时，各国在工程教育研究领域中也在争夺各自的话语权，其中，美国强势推进工程教育研究的国际化发展，并主导着工程教育研究的国际话语权。工程教育研究在发展过程中逐渐制度化，成为一个具有专门研究领域、拥有专门研究队伍、培养专门研究人员的独立学科，形成了工程教育研究的学术共同体。Borrego对国家科学基金会支持的四个机构出版模式的研究也表明，工程教育研究进行着从侧重于课程创新到重视评估和制度化的转变。[26] 在国际化和制度化发展过程中，工程教育研究和工程、工程教育构成了良好的学术/实践生态，工程教育研究成果产生了积极的效应，正在欣欣向荣地继续发展。
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中国工程教育研究发展现状和建议
中国工程教育研究如何走向制度化发展——基于国际比较的视角
相比于国外尤其是美国的工程教育研究来说，我国工程教育研究起步较晚，发展还不太成熟，尤其是制度化发展水平不高。具体表现在以下三个方面。第一，工程教育研究制度建设不足。突出表现是工程教育研究在目前的学科体系中没有明确的定位。具体而言，研究机构上，目前我国正式独立设置的工程教育研究机构较少，已设置的工程教育研究机构，如清华大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、华东理工大学等工科优势高校，其工程教育研究机构往往附属于教育学院或公共管理学院，在学科体系中处于边缘地位。学科地位上，高校一般在高等教育学、教育经济与管理二级学科下设工程教育研究方向，工程教育研究还不是独立的二级学科。研究队伍上，工程教育研究人员的学科背景多为教育学、管理学，工程教育历史与理论研究人员严重不足，工程科技人员、工科教师参与工程教育研究的积极性不高，顶级工程专家和工科优势高校领导参与度不高。人才培养上，我国目前还没有独立设置的工程教育研究硕士、博士学位点，工程教育研究人才整体培养规模、规格、质量均有待提高。学术期刊上，我国工程教育研究类期刊数量较多，但高水平的期刊不多，仅《高等工程教育研究》（RHEE）为CSSCI来源期刊，目前还没有英文类的工程教育研究期刊，而伊朗、印度、日本等亚洲国家均有英文类工程教育研究期刊。研究主题和方法上，我国工程教育研究多关注宏观层面的问题，研究方法多为思辨研究法，这与国际工程教育学界关注微观问题，使用实证研究方法不同。[27] 研究成果的影响力上，我国工程教育研究对政策的阐释作用明显，对学校主动变革影响较小，对教学一线教师影响较小。近年来，随着高校对本科教育的重视，这一情况有所改善。第二，工程教育研究不能充分满足工程教育改革发展的需求。改革开放以来，无论是在实践领域还是在研究领域，我国工程成就巨大，形成了庞大的工程教育规模，形成了自身的鲜明特色，初具国际影响。目前迫切需要工程教育研究对我国工程教育模式和标准进行理论概括。第三，工程教育研究总体力量不强，尚未成为国际工程教育研究交流中的重要力量，缺乏自己主导的国际交流平台和机制。
基于国际工程教育研究发展经验，针对我国工程教育研究现状，为提升我国工程教育研究国际影响力，推进我国工程教育研究制度化发展，本文提出以下建议：
1. 建立专门研究机构，推进工程教育研究学科建设
目前，我国工程教育研究专门机构数量较少，不足以满足我国工程教育改革发展的实践需求。为推动工程教育研究发展，建议在若干所有工程教育研究基础的工科优势高校（清华大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学等）设立“工程教育研究中心”；有条件的工科高校建立工程教育系，培养工程教育研究方向的研究生。出台政策鼓励工科教师开展基于本学科的工程教育教学研究，吸引工程专家和工科教师参与工程教育研究，在基础研究（工程教育历史与理论、工程教育教学学术、国际工程教育改革发展趋势、校内有关院系工程教育改革案例研究）、应用/服务研究（工程教育政策阐释和解读、实施方案设计、项目效果评估、最佳案例汇编、理论提升）、工科院系教育教学改革咨询研究（新一轮科技革命和产业革命背景下的专业培养方案重构、工程院系教育教学改革咨询、提升工科教师教学能力、改进工科学生学习）等方面发挥专门研究人员的力量。
2. 创造积极有利条件，加快工程教育研究平台建设
“一带一路”倡议为我国工程教育走出去提供了良好机遇，首批和第二批“新工科研究与实践”项目中都有专门面向“一带一路”的工程教育研究项目，在此背景下，建议组建“一带一路国际工程教育协会”，推进“一带一路”沿线国家工程教育研究的国际交流与合作。学术期刊上，积极创造条件，努力创办英文版《中国工程教育研究》（Chinese journal of engineering education research），支持国际三大代表性工程教育研究期刊（JEE、EJEE、RHEE，分别代表美国、欧洲、中国）开展交流合作，创办我国倡导的国际工程教育研究学术期刊交流平台和机制。
3. 加强体制机制保障，构建工程教育研究支持体系
工程教育研究的长足发展需要健全的体制机制保障，我国应逐步构建支持工程教育研究发展的制度体系。增加工程教育研究投入，确保工程教育研究有充足的经费来源。中国工程院工程教育专业委员会可以组织力量开展研究，针对工程教育重大问题定期发布工程教育改革专题报告。国家自然科学基金会工程与材料科学部可以设立工程教育研究专项，相关工程科技项目增设“项目对工程教育的作用”研究要求。
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基金项目：
中国工程院咨询项目（2018-XY-50）
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