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    麻省理工新提出:新工科人才的12种必备思维

    2019-07-08 16:12

    河北十一选五人工计划 www.4dh5.com 麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,简称MIT),是由美国自然科学家威廉·巴顿·罗杰斯于1861年创办的世界著名私立研究型大学。该校一直秉持“知识学习与操作训练相结合”(Mind and Hand)的校训,不断改革创新,致力于工程人才培养质量的提升,无论是在美国还是全球,MIT工程教育均享有很高的声誉与影响力,堪称全球高等工程教育的典范。


    2017年8月, MIT启动了新一轮的工程教育改革“新工程教育转型”(New Engineering Education Transformation, 简称NEET) 计划,旨在重构麻省理工学院的工程教育教学,从根本上对工程教育进行一次系统性反思和变革,变革的重点集中在学生的学习方式及学习内容,目标是培养能够引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才。



    一、工程教育的逻辑重构:实现学科逻辑和心理逻辑的整合


    传统工程教育强调对学生进行基于学科知识的认知能力的训练,体现出工程教育活动组织与开展的学科逻辑。由于学科逻辑过于强调学生对工程学科知识的掌握以及学生认知能力训练的倾向,因此,容易造成工程教育活动的开展忽视学生个体身心发展规律、忽视学生工程实践经验构建。持教育应更多尊重学生身心发展规律的学者对传统教育的学科逻辑展开了猛烈的批判,强调教育活动的开展需遵循学生的身心发展规律,强调学生中心、活动中心及经验中心,体现出教育活动中人才培养的心理逻辑。由此可见,学科逻辑强调按学科知识建构开展教育活动,关注学生认知能力的训练,而心理逻辑则强调按学生身心发展规律开展教育活动,关注学生的实践经验, 体现出两种不同的价值取向,背后体现的是学科逻辑与心理逻辑代表的两种不同的教育范式,体现出两种不同的人才培养主张。


    MIT此次的新工科改革采取了整合学科逻辑与心理逻辑的策略。整合的路径体现为“学科串”(threads)的应用?!把Э拼笔茄诖蠖佳暗目缪Э坡肪?。围绕驱动现代产业的实践和研究方法,构建机械、材料和系统科学的跨学科“学科串”。每个“学科串”为学生提供了前所未有的机会,让他们沉浸在跨越学科的学习项目中,同时获得所选专业的学位。NEET目前的“学科串”主题主要包括:自动化机械(Autonomous Machines)、生活机械(Living Machines)、数字城市(Digital Cities、可再生能源机械(Renewable Energy Machines)、先进材料机械(Advanced Materials Machines)。


    二、工程教育的内容重构:面向未来的新机器与新工程体系

    MIT认为,工程教育应从关注当前产业界发展转向面向产业界未来发展,即面向未来的新机器与新工程体系。新机器是对工程师所制造出来的工程人工物的统称,例如机械类、分子类、生物类、信息类的工程人工物。新工程体系是指由新机器所组成的产业体系。根据MIT的构想,21世纪中期的新机器与新工程体系将会由物联网、自动化体系、机器人体系、智慧城市、可持续材料与能源体系、生化诊疗、大数据等组成。


    与传统的机器和工程体系相比,面向未来的新机器与新工程体系体现出高度的整合性、复杂性、连通性、自主化以及可持续发展等特色。高度的整合性指新机器与新工程体系超越了传统的工程学科隔离,对机械、信息、分子、生物、建筑、能源等进行整合;复杂性指新机器与新工程体系所运用的工程技术的复杂程度不断提升;连通性指新机器与新工程体系各部分是高度连通的;自主化指新机器与新工程体系自主水平提升,可以独立于人的行为自主运作;可持续发展指新机器与新工程体系与自然生态环境之间的关系。


    三、工程教育教学方法重构:构建基于以项目为中心的方法体系

    工程教育的现状通常是基于以学科为中心的学习方法??纬瘫还婊幌盗凶ㄒ祷潭炔欢咸岣叩哪谌萁峁?;评价的主要方法是封闭式问题解决。在这种情况下,项目往往被视为补充性的方式应用于工程教育。NEET倡导以项目为中心的方法,学生们选择一个明确的跨院系课程和项目的“学科串”,而基础仍然来自于本院系的要求。由于“学科串”跨越了院系和学校边界,学生组成了一个围绕共同项目的团队。评估是以主题和项目为基础的。学生通常从大二开始每年参加一个项目,他们的项目需要随着他们的进步而不断提高深度和专业性。


    NEET不仅重视知识的获取,而且重视应用知识的能力。项目精心安排学习目标,反映学科学习目标。项目是学习制造、发现、系统和创造力的主要工具。项目有助于促进学生从团队技能到人际关系技能再到领导能力提升。


    MIT新工科对传统工程教育的教学方式进行变革,强调以学生为本,关注学生的学习方式和学习内容,把学生真正置于工程教育活动的中心。在开展教学活动时,通过充分考量学生个体的认知风格、学习方式等的差异,选择最适合学生个体发展的学习方式,引导学生积极参与,激发学生的主动探究与自学能力,采取项目学习、小组学习、团队合作、信息化教学、智慧学习等手段,为学生成为引领未来工程发展的领导者奠定基础。教学方式的变革必然会对教师队伍的核心素养提出挑战,为确保新工程教育教学方式的顺利转型,MIT也计划为教师教学活动的开展提供专业支持。


    四、工程人才的能力重构:强调思维能力的养成

    MIT主张,未来产业界将会更加注重工程人才的学习能力和思维等方面的表现,原来强调知识习得与认知能力训练为重心的工程教育将会受到挑战。因此,新工科应更注重对学生思维的培养。使学生在工程实践中面临各种未知与复杂问题时能够运用恰当的思维思考解决。因此,MIT提出新工科人才应具备12种思维,即学习如何学习、制造、发现、人际交往技能、个体技能与态度、创造性思维、系统性思维、批判与元认知、分析性思维、计算性思维、实验性思维及人本主义思维。


    12种思维能力的基本内涵如下:

    ⑴ 学习如何学习(Learning how to learn)是指学生利用一定的认知方法主动思考和学习。

    ⑵ 制造(Making)指新工科人才发现和创造出不存在的技术人工物的能力。

    ⑶ 发现(Discovering)指通过采取探究、验证等方式促进社会及世界知识更新,并能产生新的根本性的发现和技术的能力。

    ⑷ 人际交往技能(Interpersonal skills)指能够与他人合作并理解他人的能力,包含沟通、倾听、对话、情商、参与和领导团队的工作等。

    ⑸ 个人技能与态度(Personal skills and attitudes)包含主动、有判断力、有决策力、有责任感、有行动力、灵活、自信、遵守道德、保持正直、能终身学习等。

    ⑹ 创造性思维(Creative thinking)指通过深入思考,能够提出和形成新的、有价值主张的思维。

    ⑺ 系统性思维(Systems thinking)指在面对复杂的、混沌的、同质的、异质的系统时,能够进行综合性全局性思考。

    ⑻ 批判与元认知思维(Critical and metacognitive thinking)指能够通过对经由观察、体验、交流等方式所收集到的信息进行分析与判断,以评估其价值及正确度的思维。

    ⑼ 分析性思维(Analytical thinking)指能够对事实、问题进行分解,运用理论、模型、数理分析,明确因果关系并预测结果。

    ⑽ 计算性思维(Computational thinking)指能够把基础性的计算程序(例如抽象、建模等)以及数据结构、运算法则等用于对物理、生物及社会系统的理解的思维。

    ⑾ 实验性思维(Experimental thinking)指能够开展实验获取数据的思维,包含选择测评方法、程序、建模及验证假设等内容.

    ⑿ 人本主义思维(Humanistic thinking)指能够形成并运用对人类社会及其传统、制度以及艺术表达方式的理解,掌握人类文化、人文思想、社会政治经济制度知识。上述12种思维能力围绕工程人才应该成为什么样的人的问题展开,涉及到工程人才的工程思维、科学思维与人本思维,体现了MIT新工科改革以学生为本的理念和创新实践。



    麻省理工学院“新工程教育转型”计划开启了工程教育从强调工程实践的“实践范式”到强调以学生为本的“育人范式”转变的第四次改革新时代, 对工程教育教学进行了逻辑重构、内容重构、方法重构和能力重构,引领全球高等工程教育发展的新方向。


    主要参考文献:

    [1]MIT School of Engineering.NEET New Engineering Education Transformation[EB/OL].[2019-04-25].//neet.mit.edu/.

    [2]MIT School of Engineering.New Engineering Education Transformation Charter [EB/OL]. [2019-04-25].//neet.mit.edu/.

    [3]MIT School of Engineering. Learning to learn-NEET as an Education in Ways of Thinking[EB/OL]. [2019-04-25]. //neet.mit.edu/neet-ways-of-thinking/learning-tolearn/.



    【图文转自】微信公众号:数学中国


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