李泽湘1.7万字阐述如何培养下一个“大疆”

虽然第次和第二次工业革命在第次世界大战前（1915 年）已经完成，这个阶段的些重要工程发明仍主要依靠少数有丰富经验的发明家在作坊或工厂通过大量的试错和实验取得的，著名的案例为爱迪生于 1878 年经过无数次尝试（百分之九十九的勤奋加百分之的灵感）后发明了可实用的电灯，此外还有达芬奇、瓦特、福特、特斯拉、贝尔等。

工业革命时代大学里的工科教育主要以培养机器操作工为主。比如 1902 年从物理系分出来的 MIT 电机系直到 1930 年依然如此，西点军校也主要以培养武器（另类机器）操作工为主。

图2 爱迪生发明实验室及西点军校早期武器操作手培养

2. 科学时代的工程教育

MIT 的物理学家 K. Compton 教授于 1930 年担任 MIT 校长。在他的推动下，物理学和科学领域的研究文化被推广到 MIT 的工科院系。1932 年，MIT 著名的电机工程师、企业家和科技领导者 Vanevar Bush 教授担任 MIT 工学院院长和副校长。在与 MIT 数学系著名教授、控制论发明者 N. Wiener 合作研制模拟计算机的过程中，他认识到科学训练对工程学生的重要性。

他认为，“工程研究不能超出支撑它的数学基础范畴”（Engineering can proceed no faster than mathematical analysis on which it is based）。在他的呼吁下，罗斯福总统于 1940 年成立了美国国防科技研究委员会（NDRC）并任命 Bush 为首任主任。 NDRC的主要职责是协调民间科技力量为即将到来的战争做武器技术研究，其著名项目包括曼哈顿原子弹工程和在 MIT 设立的雷达研究实验室 （MIT Radiation Lab）等。这些研究项目的特点是利用科学原理来研制之前没有的新技术和新产品（进入了无人区，以往的经验没有太大的借鉴作用）。在这个过程中，项目的组织者，包括 Bush 和他的几个著名弟子，如伺服技术发明者 H. Hazen 教授及信息论创始人 C. Shannon 和被誉为“硅谷之父”的 Stanford 工学院院长 Terman 等都成长为在工程领域非常有建树的科学家。

图 3 MIT 工程教育 的 Karl Compton (校长 1930-1948)和 V . Bush 教授

Bush 的另一位弟子、数控机床的发明者，MIT 伺服机构实验室(Servomechanism Lab, AILab 和 Lincon Lab 前身)的创始人 G. Brown 教授注意到哈佛大学物理和数学毕业的学生远比 MIT 工科毕业的学生突出。虽然哈佛学生没有工程训练，开始时动手能力差些，但经过一段时间的工作后迅速成长起来，利用他们扎实的理论基础脱颖而出。1950 年，由 G. Brown 教授主导的一个工程教育改革委员会经过大量的调研后给学校提出了一个被后来称为 Brown Report 的报告。报告认为之前的培养机器操作工的工程教育模式虽然在动手能力培养方面有其可取之处，但不能培养真正的科技创新工程师。该报告对未来的工程教育改革提出了两点重要的建议：

1. 科学主导工程(Science dominates engineering. The modern engineers should be educated as a scientist)，强调教学中数学和科学的地位

2. 实验与课堂教学紧密结合(Laboratory instruction will coordinate closely with classroom instruction as an integral part of the subject)

图 4 G. Brown 教授

与此同时，美国工程教育助进学会 (SPEE， Society For Promotion of Engineering Education) 也发表了份报告，强调人文和社会科学 (Humanity and Social Sciences, HSS)在工程教育中的重要性。1952 年 G. Brown 担任 MIT 电机系系主任， 1959 年担任工学院院长。在他的推动下，新的工科课程体系在 MIT 电机系、工学院以及美国其他主流大学逐步施展开来。

表 1 以电机系为例展示了科学主导工程教育改革后新的课程体系。先从数学/物理/化学课程开始，再到专业基础课程和专业课程（部分专业基础或专业课程会配有相应的实验环节以加深学生对理论的理解）。最后年有门毕业设计课程（英文叫 Capstone Project ）让学生把之前所有学到的知识整合起来。人文与社会科学课程不少于 8 门。这个课程体系的最大挑战是学生要有耐心按班就序的学好学完前面的科学、专业基础和专业课程知识，最后通过毕业设计来实现集大成的功能。就好比学少林武功，一步步把挑水、劈柴、站桩等基本功练好，最后才能学武功招式。毅力之外，学生还需具备对这个课程体系的信心。当然，这对于从战场回来的二战老兵或者经历过文革后的大学生们这都不成问题。这套扎实的课程体系为当时的美国企业和大学培养了批批优秀的工程师和研究人员，同时支撑了美国工程教育和美国科技产业 50-90 年代的高速持续发展（IBM，Bell Lab, Silicon Valley, Boston 128 等），在此基础上，Berkeley 微电子 program 的建立，更催生了美国芯片产业 50 年的长盛不衰。

表1 电机工程专业在科学主导工程教育改革后通用的四年课程体系框架图

3. 信息时代的工程教育

随着 80 年代芯片、计算机和互联网产业的迅速崛起，人类进入信息时代。依据摩尔定律规律，信息时代新的知识和技术不断涌现和快速发展，与之相应的工科教育也受到不少冲击。新的课程和新的知识点被不断引入到已经很丰满的课程体系中去。光计算机语言就有汇编、Fortran、C++、JAVA、Python 等需要考虑。打补似，要修的课程越来越多。老师和家长也相信，学生要不学好掌握日新月异的知识，将面临很大的就业风险。

（编辑：鹰潭站长网）

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