王紅雨，馬夢(mèng)迪，閆廣芬

(天津大學(xué) 教育學(xué)院,天津 300350)

一、問(wèn)題的提出

2017年2月，教育部發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》，緊循以基礎(chǔ)科學(xué)支撐技術(shù)創(chuàng)新的邏輯，將建設(shè)“新工科”視為引領(lǐng)高等教育變革的重要力量。[1]同年9月，教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部印發(fā)《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》，工程學(xué)科在“一流學(xué)科建設(shè)名單”中占比最高，這更是標(biāo)志著我國(guó)工程學(xué)科的建設(shè)邁入了一個(gè)新的戰(zhàn)略實(shí)施階段。在“新工科”“雙一流”等政策的引領(lǐng)下，各高校工程學(xué)科改革如火如荼。時(shí)至今日，改革在取得一些成效的同時(shí)仍有諸多問(wèn)題亟待解決：中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)工程教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)陸國(guó)棟指出，各高等工程學(xué)科“重科研而輕教學(xué)”，“水課”較多，“精課”較少，“金課”缺失的現(xiàn)象比比皆是。[2]課程建設(shè)不足成為制約一流工程學(xué)科生成與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的不利因素，在一定程度上制約著“新工科”建設(shè)由“轟轟烈烈”的項(xiàng)目建設(shè)走向“扎扎實(shí)實(shí)”的長(zhǎng)效機(jī)制。作為人才培養(yǎng)的最小單位，課程是教學(xué)活動(dòng)的最基本構(gòu)成元素，其“傳遞固有知識(shí)”的本質(zhì)屬性決定了其是研究生教育“創(chuàng)造全新知識(shí)”的重要基礎(chǔ)，教學(xué)對(duì)科研與生俱來(lái)的支持與反哺功能從根本上決定了課程建設(shè)同樣是創(chuàng)建一流學(xué)科、培養(yǎng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新型人才中的應(yīng)有之意。為此，從課程建設(shè)的微觀(guān)視角探討“新工科”建設(shè)的提升路徑與長(zhǎng)效機(jī)制無(wú)疑是一種有益的探索。

加州理工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Caltech)是世界聞名的科學(xué)與工程學(xué)院，也是精英教育的典范學(xué)府之一。自建校以來(lái)，其畢業(yè)生共有38人問(wèn)鼎諾貝爾獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)率近千分之一，為世界高校諾獎(jiǎng)密度之冠。[3]機(jī)械工程學(xué)科則是Caltech的支柱性學(xué)科，該學(xué)科以培育未來(lái)的領(lǐng)導(dǎo)者和解決當(dāng)今世界的關(guān)鍵技術(shù)障礙為使命。在機(jī)械工程學(xué)科近期畢業(yè)的研究生中，大約30%的學(xué)生獲得終身制的學(xué)術(shù)職位，50%進(jìn)入工業(yè)界開(kāi)展應(yīng)用與研發(fā)，還有20%開(kāi)展博士后研究項(xiàng)目，[4]毫無(wú)疑問(wèn)，如此精英化的人才培養(yǎng)質(zhì)量與其高水平課程建設(shè)密切相關(guān)。因此，筆者以Caltech機(jī)械工程學(xué)科為例，管窺其研究生課程體系的生態(tài)布局與衍生邏輯。

二、生態(tài)布局：在“五位一體”中全面推進(jìn)

Caltech機(jī)械工程學(xué)科研究生課程體系是推動(dòng)其學(xué)科優(yōu)化的有效動(dòng)力，在課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、教學(xué)手段、課程資源以及課程評(píng)價(jià)五位一體的協(xié)同發(fā)展中，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。

(一)面向未來(lái)社會(huì)需求的“倒看板”①式課程目標(biāo)

高等教育帶有與生俱來(lái)的滯后性特征，這種屬性從根本上決定了各學(xué)科在辦學(xué)過(guò)程中必須超越當(dāng)下，著眼于未來(lái)，設(shè)定“倒看板”式課程目標(biāo)正是這種原則的具體體現(xiàn)。這是學(xué)校以未來(lái)社會(huì)需求為基準(zhǔn)，不斷逆推各環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并最終落腳至前瞻性課程目標(biāo)的過(guò)程。Caltech教育目的面向未來(lái)社會(huì)需求，致力于以扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)為工具來(lái)研究具有挑戰(zhàn)性和前瞻性的相關(guān)議題，通過(guò)教研融合的方式來(lái)推進(jìn)知識(shí)創(chuàng)新并造福人類(lèi)社會(huì)。[5]在此核心使命的引導(dǎo)下，機(jī)械工程學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生在專(zhuān)業(yè)實(shí)踐與科學(xué)創(chuàng)新方面滿(mǎn)足跨學(xué)科技術(shù)時(shí)代的人才需求，[6]不斷培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)獨(dú)立性、創(chuàng)造力、領(lǐng)導(dǎo)力以及持續(xù)學(xué)習(xí)能力。這一培養(yǎng)目標(biāo)又被進(jìn)一步分解并落實(shí)到不同的研究生課程目標(biāo)中，以“機(jī)械原型”課程為例，該課程根據(jù)獲得技術(shù)、培養(yǎng)能力的最終“看板”，將3D打印技術(shù)、激光切割技術(shù)和水射流切割技術(shù)等前沿科技融入到課程內(nèi)容之中，使學(xué)生獲得諸如設(shè)計(jì)詳細(xì)圖紙、構(gòu)建零件與裝配體參數(shù)化模型等基本技能的同時(shí)，更切身感悟到前沿科技的重要影響與發(fā)展趨勢(shì)、提高實(shí)踐操作力與思維創(chuàng)新力。[7]這樣的課程目標(biāo)不僅考慮到課程內(nèi)容如何為經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)，還兼顧到學(xué)科自身該如何根據(jù)未來(lái)需求進(jìn)行改革，使學(xué)生適應(yīng)未來(lái)變化、面向未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)Caltech最終的教育目的奠定基礎(chǔ)。

(二)“均布—貫通”式課程結(jié)構(gòu)

“均布”指向?qū)W科內(nèi)部不同屬性知識(shí)間的橫向關(guān)系，這直觀(guān)體現(xiàn)在為保證學(xué)生全面、自由發(fā)展而設(shè)定的均衡、調(diào)和的課程類(lèi)型及其分布比例上。圖1所示。從類(lèi)別上看，課程一般均包含四類(lèi)知識(shí)形態(tài)，分別是基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)、專(zhuān)業(yè)支撐學(xué)科知識(shí)、專(zhuān)業(yè)相關(guān)學(xué)科知識(shí)及綜合實(shí)踐知識(shí)，四者共同構(gòu)成嚴(yán)密合理的知識(shí)體系；從學(xué)分比例上看，Caltech機(jī)械工程學(xué)科將基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)、專(zhuān)業(yè)支撐學(xué)科知識(shí)及綜合實(shí)踐知識(shí)列入必修屬性，占全部學(xué)分權(quán)重的70%～80%以夯實(shí)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)；專(zhuān)業(yè)相關(guān)學(xué)科知識(shí)則多列入選修之中，占比20%～30%以拓展學(xué)生多維發(fā)展的可能。這不僅體現(xiàn)了知識(shí)在性質(zhì)上由基礎(chǔ)到高深、由既有到探究的變化，還保證了機(jī)械工程學(xué)科研究生課程結(jié)構(gòu)的多樣性和異質(zhì)性。如此的學(xué)分布局使學(xué)科內(nèi)部不同屬性的知識(shí)類(lèi)型能夠彼此支撐、互相提供發(fā)展動(dòng)力，更促使學(xué)生在獲得較為全面知識(shí)素養(yǎng)的同時(shí)，扎實(shí)推進(jìn)學(xué)科知識(shí)的縱深發(fā)展。

圖1 Caltech機(jī)械工程學(xué)科研究生課程設(shè)置概況②

“貫通”則指向縱向的不同培養(yǎng)層次，它既體現(xiàn)在不同階段的課程銜接之中，又體現(xiàn)在本學(xué)科與相關(guān)學(xué)科于某一課程主題上的系列化及深化?！般暯印奔斜憩F(xiàn)在Caltech機(jī)械工程學(xué)科“碩—博”課程主題的承接之中，如關(guān)于“力學(xué)”這一主題，碩士階段要求學(xué)生必修“流體力學(xué)”“結(jié)構(gòu)和固體力學(xué)”等核心課程，博士階段則開(kāi)設(shè)“計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)”等高階課程，如此的課程設(shè)置使學(xué)生能夠在不同階段獲得對(duì)某一主題課程螺旋上升式的認(rèn)識(shí)?！吧罨眲t體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)通過(guò)難度提升進(jìn)行深化。Caltech機(jī)械工程學(xué)科“本—碩—博”核心課程循序漸進(jìn)、由淺入深，其本科一年級(jí)的專(zhuān)業(yè)核心課涉及面較廣，包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)科目構(gòu)成的主干課程及實(shí)踐課程。此后三年，課程設(shè)置的口徑逐漸變窄，更注重學(xué)生學(xué)科專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的夯實(shí)。在“碩—博”課程中，其專(zhuān)業(yè)核心課程相同，且大部分以本科階段的先修課程為基礎(chǔ)，這使“碩—博”課程在避免成為“補(bǔ)本”課程的同時(shí)較本科階段來(lái)說(shuō)有了更加復(fù)雜、深入的模塊與方向。(2)通過(guò)不同研究視角進(jìn)行深化。如圖2所示，碩博階段的“控制”課程模塊建立在本科數(shù)學(xué)課程與控制與動(dòng)力系統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上，由“控制”“非線(xiàn)性控制”以及“航空航天控制系統(tǒng)”等具有相通聯(lián)系形式的課程共同構(gòu)成了研究視角多元但研究對(duì)象同一的課程群體。不同學(xué)科課程間的相互作用不僅促進(jìn)著課程模塊的協(xié)同進(jìn)化，也讓學(xué)生更為深入地進(jìn)行專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。(3)通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行深化。相較于碩士階段而言，博士階段更注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這就要求博士生將先前獲得的多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行融合滲透，再將其運(yùn)用至實(shí)踐情境。因此，Caltech在此階段專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了綜合實(shí)踐課程模塊，給予博士生們大量時(shí)間獨(dú)立研究、撰寫(xiě)論文。課程主題的持續(xù)銜接與課程難度的持續(xù)深化使該學(xué)科學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不斷鞏固加深，這是Caltech機(jī)械工程學(xué)科人才輩出的關(guān)鍵之所在。

圖2 Caltech機(jī)械工程學(xué)科“本—碩—博”核心課程拓?fù)鋱D③

(三)關(guān)注交叉知識(shí)、前沿議題與方法探究的課程內(nèi)容

課程教學(xué)是培養(yǎng)研究生各項(xiàng)能力的重要環(huán)節(jié)，課堂傳授的知識(shí)對(duì)于提高研究生綜合素質(zhì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。Caltech機(jī)械工程學(xué)科縱橫交叉的課程結(jié)構(gòu)覆蓋了包羅萬(wàn)象的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生在新興交叉領(lǐng)域關(guān)注熱點(diǎn)研究、學(xué)習(xí)實(shí)踐方法，鍛煉其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的探究意識(shí)，培養(yǎng)其解決問(wèn)題的動(dòng)手能力。

1.關(guān)注交叉領(lǐng)域

機(jī)械工程學(xué)科之教師具備多元化學(xué)科背景，這使得跨學(xué)科教學(xué)成為可能，其課程內(nèi)容首先體現(xiàn)出關(guān)注交叉領(lǐng)域之特征。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，微信、微博、手機(jī)客戶(hù)端等新媒體形式和平臺(tái)使人民獲取信息渠道變得更加多元，傳統(tǒng)的報(bào)紙、出版物等紙媒在人民群眾的受歡迎程度越來(lái)越低。黨的十九大報(bào)告中要求“要高度重視傳播手段建設(shè)和創(chuàng)新，提高新聞?shì)浾搨鞑チ?、引?dǎo)力、影響力、公信力?！彪S著各種新興媒體的出現(xiàn)，居民群眾獲取信息的方式日益多樣化，需求和個(gè)性日益差異化。針對(duì)不同人的閱讀習(xí)慣，有機(jī)整合全區(qū)宣傳活動(dòng)相關(guān)平臺(tái)及資源，開(kāi)拓思路，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)媒體與新興媒體有機(jī)銜接，借力“微信”、客戶(hù)端等自媒體宣傳引導(dǎo)，進(jìn)一步提升“六走進(jìn)”系列主題活動(dòng)的效果。

機(jī)械工程學(xué)科的交叉課程主要有三種類(lèi)型：(1)通識(shí)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)的交叉。以問(wèn)題為中心進(jìn)行“通專(zhuān)結(jié)合”的課程設(shè)置已日益成為培養(yǎng)交叉學(xué)科研究生的普遍選擇。[8]“20世紀(jì)和21世紀(jì)的新媒體藝術(shù)”一課便將學(xué)科知識(shí)之“專(zhuān)業(yè)”與人文領(lǐng)悟之“通識(shí)”結(jié)合起來(lái)，該課程需要學(xué)生對(duì)19世紀(jì)末至今的主要藝術(shù)展覽、藝術(shù)家及藝術(shù)著作進(jìn)行調(diào)查與解讀，并運(yùn)用其學(xué)科知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)原創(chuàng)的新媒體藝術(shù)作品，以透過(guò)作品來(lái)展現(xiàn)人文層面的體悟。[9]這樣的課程不僅有利于學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用本學(xué)科知識(shí)，更實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)知識(shí)向通識(shí)人文的有效遷移，以此達(dá)到通識(shí)素養(yǎng)與學(xué)科素養(yǎng)的有效結(jié)合。(2)本學(xué)科知識(shí)與相關(guān)學(xué)科知識(shí)的交叉。相近學(xué)科之間具備知識(shí)可遷移的明顯特點(diǎn)，例如機(jī)械工程與航天航空、應(yīng)用物理學(xué)、土木工程間知識(shí)交叉產(chǎn)生的“結(jié)構(gòu)和固體力學(xué)”課程，與材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)工程知識(shí)交叉產(chǎn)生的“材料的機(jī)械性能”課程等均是此方面的代表。這些學(xué)科的有機(jī)結(jié)合一方面促進(jìn)了邊緣、交叉學(xué)科的發(fā)展，另一方面又通過(guò)交叉學(xué)科方向課程引導(dǎo)學(xué)生找到自己的研究旨趣所在。(3)實(shí)踐取向下的知識(shí)交叉。這是一種試圖重建學(xué)科的嘗試，即通過(guò)“基于問(wèn)題的實(shí)踐”方式把一切類(lèi)似、相近的知識(shí)群與問(wèn)題群比合而觀(guān)，以此將人為分類(lèi)所造成的學(xué)科分割現(xiàn)象重新還原為其原本統(tǒng)整的知識(shí)姿態(tài)。例如“設(shè)計(jì)和制造”課程通過(guò)一系列簡(jiǎn)短的設(shè)計(jì)項(xiàng)目和強(qiáng)調(diào)物理概念的設(shè)計(jì)競(jìng)賽來(lái)教授基本概念，[7]把課程所囊括的一切類(lèi)似的學(xué)科群加以整合，使機(jī)械工程設(shè)計(jì)、制造和視覺(jué)傳達(dá)等廣域知識(shí)在實(shí)踐的基礎(chǔ)上相互滲透、重組優(yōu)化，促使學(xué)生更完整、系統(tǒng)地吸收學(xué)科知識(shí)。不同學(xué)科間以及學(xué)科內(nèi)部的通融交叉打破了學(xué)科壁壘和知識(shí)界限，進(jìn)而創(chuàng)建了有效的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，不斷推動(dòng)著Caltech機(jī)械工程學(xué)科產(chǎn)出突破性科研成果。

2.關(guān)注前沿問(wèn)題

Caltech機(jī)械工程學(xué)科的課程內(nèi)容立足時(shí)代前沿，關(guān)注研究熱點(diǎn)。例如“機(jī)器人”課程重點(diǎn)介紹機(jī)器人操作和傳感領(lǐng)域機(jī)器人研究的社會(huì)前沿，如“移動(dòng)機(jī)器人”“多腿步行機(jī)”和“導(dǎo)航系統(tǒng)中的視覺(jué)使用”[7]等都是當(dāng)今社會(huì)炙手可熱的前沿議題；“閉環(huán)流量控制”課旨在向?qū)W生介紹控制和應(yīng)用于流動(dòng)現(xiàn)象、流體系統(tǒng)的理論方法以及實(shí)踐方面的最新進(jìn)展，[7]使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室工作中關(guān)注方法論前沿；“研究生工程研討會(huì)”則由教師以講座的形式介紹具體研究領(lǐng)域的已有成果，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技前沿，如近期研討會(huì)的主題涉及“細(xì)胞—納米材料相互作用的機(jī)制”“硅光子學(xué)的革命”“懸浮液尺寸的顆粒分離”等。[10]不同類(lèi)型的前沿課程微觀(guān)且具體，更與學(xué)生的研究實(shí)踐息息相關(guān)，這在引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地思考，提高其學(xué)術(shù)敏銳性與學(xué)術(shù)探究能力方面具有重要意義。

3.關(guān)注方法類(lèi)課程的學(xué)習(xí)

Caltech機(jī)械工程學(xué)科開(kāi)設(shè)了一批方法類(lèi)課程，不僅強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性方法的學(xué)習(xí)，還特別強(qiáng)調(diào)不同方法與不同實(shí)踐情境的緊密結(jié)合。基礎(chǔ)性方法強(qiáng)調(diào)純粹方法及其支撐性理論的學(xué)習(xí)，例如博士課程中“計(jì)算固體力學(xué)”一課在回顧碩士階段學(xué)習(xí)過(guò)的變分原理、有限元分析等理論的基礎(chǔ)上，介紹在固體力學(xué)和多尺度力學(xué)問(wèn)題中所使用的光譜方法、原子建模和原子連續(xù)耦合等實(shí)用技術(shù)；[7]情境性應(yīng)用的方式則是驗(yàn)證方法類(lèi)課程學(xué)習(xí)的最佳途徑，例如“非線(xiàn)性控制”課程通過(guò)前期的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，將理論應(yīng)用于實(shí)際并在實(shí)踐中學(xué)習(xí)控制約束方法，“機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法”就是其中的一個(gè)課程單元。[11]這類(lèi)課程對(duì)研究生的學(xué)習(xí)和科研起到了實(shí)際的促進(jìn)作用，使研究生在學(xué)習(xí)過(guò)程中有效運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在科研中保證研究的信度和效度。

(四)高水平的課程資源支持

一流學(xué)科的建設(shè)不僅要在課程設(shè)置上下功夫，還須注重配套資源之建設(shè)。導(dǎo)師是研究生成長(zhǎng)發(fā)展的第一責(zé)任人，研究生學(xué)術(shù)水平的提高離不開(kāi)優(yōu)秀的導(dǎo)師培養(yǎng)；而要完成教學(xué)知識(shí)的實(shí)踐，又離不開(kāi)高水平研究中心及實(shí)驗(yàn)室的資源支持。為此，Caltech機(jī)械工程學(xué)科形成了一批高水平師資團(tuán)隊(duì)與一流的研究實(shí)驗(yàn)中心。

Caltech絕大部分教授都來(lái)自于美國(guó)及其他國(guó)家或地區(qū)的一流高校與研究機(jī)構(gòu)(如圖3)，高水平的師資隊(duì)伍使科研創(chuàng)新成果在第一時(shí)間轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容成為可能。有研究表明，獲得博士學(xué)位的導(dǎo)師更傾向于在博士生培養(yǎng)中采用規(guī)范的課程教學(xué)模式。[12]規(guī)范的課程教學(xué)模式尤其注重突出學(xué)生的探究主體地位，教師在精心設(shè)計(jì)課程目標(biāo)與內(nèi)容的同時(shí)，更需要為學(xué)生的探究活動(dòng)創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)奶骄壳榫巢⑻峁┫鄳?yīng)的探究資源。這種課堂教學(xué)模式不僅幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握學(xué)科知識(shí)，更充分培養(yǎng)了其溝通交流、動(dòng)手實(shí)踐等軟能力。卓越的教學(xué)實(shí)踐也讓機(jī)械工程學(xué)科的眾多教師多次獲得加州理工學(xué)院研究生會(huì)(GSC)指導(dǎo)獎(jiǎng)、加州理工學(xué)院聯(lián)合學(xué)生(ASCIT)卓越教學(xué)獎(jiǎng)等榮譽(yù)。這些獎(jiǎng)項(xiàng)名額有限，旨在表彰那些“作為教師和導(dǎo)師的角色對(duì)加州理工學(xué)院研究生產(chǎn)生非凡影響的人”，[13]由此可見(jiàn)Caltech對(duì)該學(xué)科教師教學(xué)成果的充分肯定。

圖3 Caltech機(jī)械工程學(xué)科師資來(lái)源分布圖

如果說(shuō)一流的師資隊(duì)伍是必備的教學(xué)人力資源，那么一流的研究中心及實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)則是不可或缺的教學(xué)環(huán)境資源。吉姆霍爾設(shè)計(jì)與原型實(shí)驗(yàn)室是機(jī)械工程學(xué)科的主要實(shí)驗(yàn)室，其占地5854平方英尺，配備有大小型機(jī)床、手動(dòng)工具和各種制造材料，同時(shí)提供有限數(shù)量的緊固件等相關(guān)硬件。[14]該實(shí)驗(yàn)室為“工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論”“工程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室”等專(zhuān)業(yè)課程提供全面支持。作為一個(gè)開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境，本學(xué)科的任何學(xué)生、教師和工作人員均可以在這里為已經(jīng)獲批的研究計(jì)劃配備專(zhuān)屬設(shè)備和信息資源。此外，機(jī)械工程學(xué)科的教師還參與了各種以研究中心為載體的研究計(jì)劃，這些計(jì)劃是Caltech最令人興奮的“前沿”計(jì)劃，如“計(jì)算地質(zhì)力學(xué)”，該計(jì)劃在火星探測(cè)器探測(cè)、滑坡模擬、液化模擬等領(lǐng)域與世界各地的頂級(jí)實(shí)驗(yàn)者合作進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)，使其研究模型具有預(yù)測(cè)性，體現(xiàn)學(xué)院最高的學(xué)術(shù)水平和成就。正是這些卓越教師團(tuán)隊(duì)與研究環(huán)境的存在，才使得Caltech的學(xué)術(shù)研究始終立于不敗之地。

(五)復(fù)診式課程評(píng)價(jià)

表1 Caltech課程評(píng)價(jià)之字母等級(jí)表[15]

三、衍生邏輯：明確學(xué)科目標(biāo)、多元課程內(nèi)容、保障學(xué)術(shù)自由

Caltech在學(xué)科建設(shè)過(guò)程中，始終服務(wù)國(guó)家與社會(huì)的未來(lái)需求，尊重知識(shí)的生成邏輯，堅(jiān)持特色的辦學(xué)理念，并融入到課程體系建設(shè)當(dāng)中。這個(gè)形成知識(shí)系統(tǒng)及組織系統(tǒng)的過(guò)程就如同動(dòng)植物攝入能量、繁衍生息以形成生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程，其中，學(xué)科目標(biāo)為動(dòng)力促進(jìn)學(xué)科演化成長(zhǎng)、授課內(nèi)容的多元特色為能量保證資源輸入、課程主體的學(xué)術(shù)研究為根基提供學(xué)科立身之本。

(一)以服務(wù)未來(lái)需求為動(dòng)力，明確學(xué)科目標(biāo)的發(fā)展定位

高等教育的發(fā)展歷史已然證明，大學(xué)只有適應(yīng)社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為未來(lái)生活持續(xù)提供高品質(zhì)人才方可基業(yè)長(zhǎng)青，這一點(diǎn)在以“實(shí)用主義”和“工具理性”為價(jià)值追求的工程教育領(lǐng)域尤為凸顯，“如何培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)實(shí)踐需求的工程人才”成為工程學(xué)科發(fā)展中的重要議題。Caltech機(jī)械工程學(xué)科在美國(guó)工程與技術(shù)鑒定委員會(huì)(ABET)所指出的“工程人才必須具備鑒別、闡述和解決工程問(wèn)題的能力以及在工程實(shí)踐中使用技術(shù)、技能和現(xiàn)代工具的能力”的原則指導(dǎo)下，[16]設(shè)置了“讓學(xué)生在快速發(fā)展的跨學(xué)科技術(shù)時(shí)代為研究和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐做好準(zhǔn)備”的學(xué)科發(fā)展目標(biāo)。該目標(biāo)表明，Caltech的培養(yǎng)體系是面向未來(lái)需求的一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的準(zhǔn)入、能力的培養(yǎng)以及最終教育目的的達(dá)成都圍繞未來(lái)需求展開(kāi)。同時(shí)，為幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)、增強(qiáng)創(chuàng)新及實(shí)踐能力，機(jī)械工程學(xué)科設(shè)置了關(guān)注交叉知識(shí)、前沿議題與方法探究的課程內(nèi)容，并配之以定制化的教學(xué)手段與高水平的課程資源。如此，整個(gè)學(xué)科的課程體系猶如幾個(gè)齒輪組成的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(如圖4)，經(jīng)學(xué)科目標(biāo)因勢(shì)而動(dòng)，可帶動(dòng)與其高度耦合的機(jī)械工程研究生課程目標(biāo)及其實(shí)踐的共同發(fā)展。

圖4 Caltech機(jī)械工程學(xué)科目標(biāo)聯(lián)動(dòng)作用示意圖

(二)利用基于問(wèn)題的課程模塊以保證課程內(nèi)容的多元特色

Caltech機(jī)械工程研究生課程內(nèi)容的多元特色，離不開(kāi)其以問(wèn)題為中心而劃分的課程模塊。例如為解決動(dòng)力系統(tǒng)的若干問(wèn)題，該學(xué)科設(shè)置了“非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)”“線(xiàn)性系統(tǒng)理論”課程；為更好地研究機(jī)器學(xué)習(xí)和機(jī)器人技術(shù)交叉的自治基礎(chǔ)知識(shí)，又以“機(jī)器人”“自治”等課程形成模塊。這些以問(wèn)題為中心的課程模塊與不同類(lèi)型的學(xué)科知識(shí)緊密聯(lián)系、相互融合，例“自治”課程由計(jì)算機(jī)科學(xué)、電氣工程、機(jī)械工程等學(xué)科聯(lián)合開(kāi)課，并以某一個(gè)問(wèn)題為主線(xiàn)，將散落在各個(gè)學(xué)科集群中的多門(mén)課程進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的交叉與重構(gòu)，[17]由此構(gòu)成了一個(gè)“基于問(wèn)題、關(guān)涉學(xué)科”的金字塔型課程結(jié)構(gòu)(如圖5)。其中，基礎(chǔ)學(xué)科課程面向全校開(kāi)設(shè)，在課程體系中起基礎(chǔ)支撐作用，大多為研究生階段核心課程模塊的先修課程；與機(jī)械工程相關(guān)的學(xué)科課程則促進(jìn)知識(shí)的遷移與融合，成為課程體系的中堅(jiān)力量；機(jī)械工程的專(zhuān)業(yè)支撐課程及綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)則立于“金字塔”的尖端位置，且博士課程較碩士課程來(lái)說(shuō)更注重夯實(shí)基礎(chǔ)及綜合實(shí)踐，這使得學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究未知，以此引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展、保持學(xué)科特色。

圖5 Caltech機(jī)械工程學(xué)科研究生課程結(jié)構(gòu)示意圖

(三)保障師生的學(xué)術(shù)自由以促進(jìn)課程主體間的協(xié)同發(fā)展

Caltech機(jī)械工程學(xué)科師生作為課程實(shí)踐的雙元主體，有其各自充分的學(xué)術(shù)自由，這是Caltech最顯著的辦學(xué)特色。所謂學(xué)術(shù)自由，是指創(chuàng)造高深知識(shí)的研究主體在遵從一定倫理道德和法律的條件下，自由地選擇研究對(duì)象、自由地開(kāi)展研究過(guò)程、自由地發(fā)表研究結(jié)果而不受來(lái)自任何方面限制或干擾的權(quán)力。[18]教師享有教學(xué)自由，廣泛的“教”的自由體現(xiàn)在他們可以自行選擇教科書(shū)、在教學(xué)過(guò)程中自主制定教學(xué)計(jì)劃和講授方法、向?qū)W生公布自己的研究成果等方面，Caltech的教學(xué)、學(xué)習(xí)和推廣中心(CTLO)對(duì)教師的這些權(quán)利予以充分保障，例如它為教師所開(kāi)展的全校范圍內(nèi)的教學(xué)和學(xué)習(xí)慶?；顒?dòng)——Teach Week。[19]在這個(gè)充滿(mǎn)活力的短期系列講座中，教師們將分享他們?cè)谡n堂上開(kāi)發(fā)和實(shí)施的新想法，包括主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)、社區(qū)參與式學(xué)習(xí)以及通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)方式學(xué)習(xí)等。如此教法，使教師與課程、科研與教學(xué)充分融為一體，從而在一定程度上緩解教師“重科研輕教學(xué)”的現(xiàn)象，使其走向更為自由、民主的學(xué)術(shù)部落。

研究生也有“學(xué)”的自由，他們可就感興趣的領(lǐng)域自由選擇課程、在課堂中自由發(fā)問(wèn)、在論文寫(xiě)作上自主選擇研究方法與工具。Caltech研究生學(xué)術(shù)委員會(huì)(GSC)還組織了“帶一位教授吃午餐”的計(jì)劃，即每位研究生每月可以申請(qǐng)與一位教授在午餐時(shí)進(jìn)行交流，教授在申請(qǐng)人員中隨機(jī)選擇8～12名學(xué)生共進(jìn)午餐。[20]這為研究生提供了與其部門(mén)以外的教師討教經(jīng)驗(yàn)和自由交流的機(jī)會(huì)。唯有如此保障師生的學(xué)術(shù)自由，Caltech才能吸納到更多優(yōu)秀的教師及學(xué)生，并促使其形成個(gè)性化的研究方向和獨(dú)特的思維方式，從而推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展與進(jìn)步。

中國(guó)工程院院士李培根指出，“新工科”計(jì)劃的推進(jìn)關(guān)鍵在于培養(yǎng)當(dāng)代中國(guó)工程學(xué)生的新型工程素養(yǎng)，而培養(yǎng)這種“新”的第一著眼點(diǎn)則在于課程的改革與重構(gòu)。[21]但縱觀(guān)我國(guó)工科研究生課程系統(tǒng)，仍存在很多不足。有研究指出，當(dāng)前我國(guó)高等工程院校研究生課程體系龐雜零散，課程結(jié)構(gòu)碎化老化，課程知識(shí)遲滯落后，授課形式單一同質(zhì)，課程師資則亟待高水平建設(shè)與后備有力梯隊(duì)的儲(chǔ)備，[22]面對(duì)以上問(wèn)題，“新工科”建設(shè)如何從課程實(shí)踐的微觀(guān)視角落到實(shí)處、從轟轟烈烈的項(xiàng)目建設(shè)階段走向扎扎實(shí)實(shí)的持續(xù)性、深入性的推行階段？也許，Caltech機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可為我們提供一些借鑒。

注釋?zhuān)?/p>

① “看板”概念最早來(lái)源于日本豐田企業(yè)的一種管理手段，是用于標(biāo)記產(chǎn)品信息與生產(chǎn)順序的視覺(jué)工具?！暗箍窗濉奔词且宰罱K市場(chǎng)需求為標(biāo)準(zhǔn)不斷逆推各階段產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的一種管理方式。

②③由筆者根據(jù)Caltech官網(wǎng)(https://www.caltech.edu/)內(nèi)容整理而來(lái)。