2050 年的工程教育 / 工程作为应用创造力

工程 2050：拥抱教育中的应用创造力

应用创造力：2050 年工程教育的核心

2050 年的工程教育将迎来一场巨大的转变。曾经以应用科学为特征，工程教育将以应用创造力为特征。应用创造力的意义并不新鲜，它一直对创新和解决问题至关重要：“为了成功地解决问题，工程师必须具有创造力。创新思维对于他们设计新产品和服务或改进已经创造的产品和服务至关重要。工程师需要不断创新，以继续推动经济和社会成功。” 2050 年，技术进步将使学生更容易获得应用创造力，这得益于项目式课程、大学赞助的工程项目团队、跨学科项目和工程伦理的兴起。工程专业的学生、系所、公司、技术用户和创新本身都将从这一变化中获益。

项目式学习：培养实际的独创性

实践应用创造力的最有效方法是项目式学习。2050 年，K-12 和高等教育将把重点转向动手实践的项目式课程，鼓励学生运用现实世界中的挑战来参与学习材料。

项目式学习被纳入高等教育课程，而不是 K-12 教育。在未来，K-12 将采用国家标准，让学生参与项目式学习。在这个新系统出现之前，大多数学生在决定完成高等教育之前，除了传统的讲座、教科书和考试，没有机会获得其他经验。2050 年，学生将有机会探索分支领域，并获得他们选择的领域的经验。接触这些领域的途径将采取选修课程的形式，这些课程专注于由该领域专家设计的现实世界项目。学生将对自己的教育产生强烈的归属感。在 K-12 阶段，学生将开始申请实习，这将在他们教育的早期阶段变得可行。在美国各地可以看到早期采用者使用专门的教育学校，俗称“磁石学校”或“州长学校”。学生同时学习普通教育和专业途径导向课程。2050 年的愿景是让所有 K-12 学校都拥有这些“磁石”学校提供的相同机会。

在 2050 年，高等教育将转向为学生准备他们的职业生涯。目前，“核心”知识和经验通常来自教育机构，而现实世界的经验来自外部实习和工作；然而，到 2050 年，实习将成为补充，因为学生将在学校获得足够的经验。在高等教育的早期，工程专业的学生将与行业专业人士密切合作，以获得他们选择的领域的经验和熟悉度。之后，他们将专注于项目和挑战，这些项目和挑战通过为他们提供一小群导师的访问权限，赋予他们更大的自主权。学生将在他们的领域内外与同伴密切合作。公司在需要解决方案时咨询工程专业的学生将成为常态。这些学生将与他们的客户紧密合作以完成任务，从而进一步提升他们应用创造力的技能。2050 年高等教育的目标不仅是提供成为成功专业人士所需的教育，而且是在他们毕业时将他们培养成为专业人士和专家。

跨学科项目：促进现实的协作

在 2050 年之前，项目学习将越来越多地主导高等教育课程，其目标是培养具有解决问题能力的合格工程师。每个工程项目都将应用于当前问题或以前解决的问题，以便学生能够自信地应对工作场所中的挑战。工程师并不存在于真空中，他们必须与其他拥有不同专长的专业人士合作，才能开发出复杂的解决方案。无论学生依靠的是不同工程实践的专家，还是与没有工程背景的人合作，他们都需要跨学科协作。为了认识到这种需求，大学将引入一项工程要求，即要求学生与不同专业(s)的学生一起完成一个项目，以模拟在现实世界中与多元化团队合作。

例如，结构工程师必须确保建筑物的安全，同时遵守建筑师的计划。这种类型的项目配对将教会工程师创造性表达在建筑中的重要性，并让建筑师更加了解他们在考虑结构完整性时的局限性。因此，团队将学会协作技能。随着汽车效率标准变得越来越严格，以减少温室气体排放，工程师在优先考虑效率的同时必须更加有创意。机械工程专业的学生可以与环境科学专业的学生配对，以创造既能工作又能环保的机械。人们对数据隐私日益增长的担忧，以及对人工智能力量的恐惧，将伦理和人类责任置于软件开发人员的首位。计算机科学专业的学生可以与伦理学专业的学生配对，以确保他们的产品既有益于技术进步，又有益于社会福祉。

到 2050 年，跨学科项目将成为工程专业的学生毕业时的基础实践。通过他们的协作，他们将学会在遵守相关约束的同时找到解决方案，同时锻炼他们的沟通技巧。创造力将成为工程教育的重点，以便为多方面的问题实施有益的解决方案。人类的全部创造力大于他们各个部分的总和。

企业参与工程教育

公司一直在更早地与学生沟通。完成实习已成为公司的新标准，因此公司创建更多实习岗位，通过尽早评估人才来保持竞争力。许多公司正在转向为即将毕业的大四学生提供一个实习项目，并为即将毕业的大三学生提供另一个项目。为了跟上同行，大学生在教育的早期阶段寻求有声望的实习机会。最终，公司将不再能够招募年轻学生，因为大多数学生在教育旅程的后阶段才知道自己想要的职业道路。亲密招聘的可行模式是将公司工作融入大学教育。

目前，无论是通过 UVA，还是通过 Forge 等其他组织，都有很多实习安置项目。这些将公司与学生联系起来的系统已经到位。大学将通过这些系统与提供教育项目的公司联系，这些公司是学生们希望与之合作的公司。一个学期内进行一个课堂项目的工程课程将与一家公司配对；公司描述他们的问题，学生们努力开发解决方案。一个例子可能是软件公司为软件开发课程描述一个他们想要构建的新工具。另一个例子可能是机械或航空航天工程公司提供他们想要在 CAD 中设计的零件的详细信息。双方都受益；学生获得在现实项目中工作的经验，这些项目符合更大问题的系统，而公司则可以加强他们的招聘工作。公司可能会随后联系在该项目中表现良好的学生，为他们提供实习机会。

K12 工程教育的机会

"工程" 作为词汇和学科，通常被保留给高等教育。这可能是因为学习如何将各个学科融合在一起需要扎实的技术基础。然而，这种解释缺乏道理。制作一个自行车的自制替换踏板并不比高中 AP 微积分课程更难或更技术性。设计、制造和测试自行车踏板（无论多么非正式）无疑是工程学。

如果世界需要更多工程师，而这似乎是事实，那么在 K12 教育中培养应用创造力将至关重要。虽然数学、物理和其他科学学科构成了工程师取得成功的逻辑定量思维基础，但优秀的工程师显然需要具备应用创造力。应用创造力，就像所有技能一样，是机构能够在适当的刺激下培养儿童的。前面提到的那种以结果为导向的项目式学习是激发 K12 学生应用创造力的最佳方式之一，教育研究的发展也将在这方面提供帮助。

将伦理工程和全球视角融入其中

与彼此对抗相比，应对生存威胁（例如气候变化），意味着战略性技术发展时代工程的产物将会消失。取而代之的是，任何技术创新都将伴随人道主义和全球福祉的潜在和独立目标。虽然这始终是优先事项，但现在将更加明确。更确切地说，冷战期间所有杰出的工程师都需要意识到战略利益，例如作战安全、知识产权和情报。除了技术创新本身之外，这些额外的约束或方向，促使美国和苏联工程师在工作的各个方面运用应用创造力，以确保这两个目标都能实现，并且任何优先事项都不会受到破坏。然而，这些是竞争时代的产物。然而，应用创造力来管理技术发展以及元目标是工程学的基石。不同之处在于，从现在到 2050 年的时期将以应对气候变化、改善行星防御等统一目标为特征。能够理解和传达技术发展的伦理和人道主义影响将需要下一代工程师的应用创造力。

结论：培养有远见的工程师

应用创造力，由项目式学习、跨学科项目、伦理考量和全球视角驱动，重新定义了 2050 年的工程教育。它标志着工程师不再只是技术高手，而是有远见的解决问题的人，他们拥有创造力、适应能力和全球意识，可以设计一个可持续的未来。

这种演变打破了传统的界限，造就了一代工程师，他们准备迎接挑战，并创新地将各个学科融合在一起的解决方案。这不仅仅是教育的重新构想；它还是设计一个由创新和巧妙解决方案定义的世界蓝图。