2050 年的工程教育/高社会技术

高社会技术简介

Sōsh：环境或社会影响（高=良好影响，低=不良影响）。

工程师采用的技术可以放在一个从高社会到高科技的频谱上，具体取决于所需的科技资源量。高科技通常是频谱的首选，因为它代表了现代进步的尖端。每个人都想为最新和最伟大的事物做出贡献，因此在这方面的进步方面付出了巨大的努力。然而，这往往会导致将高科技工具应用于本来可以使用高社会工具就足够解决的问题，因为人们希望应用这些新的进步。这引起了人们的担忧，因为高科技工具，从定义上来说，比它们的低社会对应工具需要更多的资源。因此，工程师应该仔细权衡这种用更多资源换取收益是否值得，但我们目前的工程教育很少关注这一点。有些人认为，工程师只应考虑技术力量在设计中的作用，社会力量最好留给商业领袖和高管。然而，社会力量与技术力量对工程师来说绝对同等重要，因为这些力量每天都在作用于设计的工具。例如，心理反感是一种潜意识行为，它会导致用户出于自动反应而无视工具的预期用途，而事先没有任何偏见。显而易见，仅仅一种行为就可能对工程师造成灾难。高社会工程就是考虑所有类型的行为，以改进工具。

为了更好地说明这个频谱，以下是一些例子

• 一个试图调节室内温度的工程师
  • （高科技）升级到更强大、更先进的 HVAC 系统。
  • （高社会）对于大型建筑，安装旋转门，这样可以减少从室内环境释放的空气。
  • （高社会）对于小型建筑，可以使用横梁在夏季创造自然通风。
• 试图减速驾驶员的工程师
  • （高科技）安装速度监控器和自动售票系统。
  • （高社会）设计道路，使其只支持所需的驾驶类型（城市地区的狭窄弯曲道路）。
  • （高社会）像冰岛一样，绘制斑马线，以光学错觉减缓驾驶员的速度。

我们的愿景

我们的愿景是，到 2050 年，人们的思维方式将转变为更加可持续，从而对高科技和高社会设计之间的权衡做出更多思考。过度工程将被视为令人反感，因为需要更少资源的更简单的设计将得到认可。尖端将代表高科技和高社会技术相结合以获得对人类整体而言最佳结果的创新，而不是代表包含最先进技术的创新。人们将更加关注寻找可持续的方法来解决传统上使用高科技手段解决的问题。

这种思维方式的转变将迫使工程师根据整个系统的环境来诊断问题，而不是他们所擅长的几个组件。他们将不再有一套非常具体的工具来影响他们解决问题的方式，而是有一套更广泛的工具，使他们能够从更细致入微、更具多样性的角度看待问题。这将导致工程项目成为多学科的。更具体地说，我们认为，大多数工程课程将归属于一个广泛的“全谱工程”专业，学生可以在所有应用科学领域学习课程。这将使他们能够从更广泛的角度评估情况，同时也能在必要时进行专业化。他们将从当前工程师相同的数学和科学基础开始学习，但将学习来自许多不同兴趣领域的进阶课程，而不是一个特定的学科。

可行性和信誉

我们认为，整体思维方式的转变将由气候变化的结果驱动。一项研究发现，如果没有重大的政策改变，到 2040 年代，我们将看到全球变暖 2°C。预计这种程度的变暖将使北美、南美、欧洲和中东的大部分地区火险等级 (FWI) 增加 10 个点，这意味着世界上超过四分之一的地区每年将经历额外一个月的严重热应力。随着这些后果越来越明显，人们的思维方式将调整以解决这种情况的紧迫性。这也不是什么新鲜事，因为我们以前也见过蒙特利尔协议，这是一个全球性协议，旨在逐步淘汰破坏臭氧层的化学物质。该协议已成功消除约 99% 的此类化学物质，使臭氧层走上恢复之路。我们没有理由认为我们无法再次寻求这种类型的全球合作，而且很容易看出，随着人们团结起来解决我们共同面临的问题，这将如何彻底改变人们的思维方式。

至于工程教育的转变，如今工业界有很多迹象表明，目前的工程学位对毕业生来说不够好。一个迹象是，目前的专业划分造成了狭隘观点的文化，这对工程设计来说非常危险。臭名昭著的波音 747 Max 事件是当技术知识有限且未在不同学科之间共享时会发生的事情的一个典型例子。波音的文化导致团队不断互相推卸责任，因为问题超出了他们的专业领域，如果工程师对飞机的新设计（特别是故障部件，即机动特性增强系统）有更广泛的了解，这种情况可能就会避免。另一个迹象是，工程师经常从事超出他们专业的工作，这让人质疑，如果每位新员工都必须具备这些多学科技能，为什么教育中不强调这些技能？目前的趋势是机电一体化学位的兴起，该学位专注于将机械工程、电气工程和软件工程相结合，自 2021 年以来增长了 15.6%。这种趋势源于行业对能够从头到尾理解系统，而不是某个特定组件的工程师的需求。所有这些迹象表明，传统学位没有为毕业生做好准备，让他们无法应对行业关注的问题。

2050 年不再有工程专业听起来很大胆，但让人意外的是，这种未来的景象现在正在发生。奥林大学是马萨诸塞州的一所私立学校，在没有博士学位的本科工程项目中排名全美第二。该项目仅提供 3 个专业：机械工程、电气工程和工程。每个学生都宣布一个专业，并选择一个专业方向。专业方向由特定兴趣领域的课程组成，例如：机器人工程、网络安全或可持续工程。毕业生将获得物理学、化学和数学方面的工程基础知识，以及他们选择专业方向的专业技能。在弗吉尼亚大学，迈克因泰尔商业学院是一个排名很高的商业项目，其目标是培养全球领先的企业高管。迈克因泰尔的每位学生都会接受通识教育，并在他们选择的领域内进行集中学习。迈克因泰尔将他们的排名归功于这种跨学科教育模式，并表示商业学院的毕业生需要能够处理未来在任何领域产生的问题。这一目标也应适用于工程教育，工程师不仅应该了解复杂的工具，还应该了解如何将用户置于这些设计的核心。一个反驳意见是，虽然商业领域可以接受更广泛的教育，但工程教育要求学生学习狭窄领域的专业技能，例如：流体力学、机器学习和生物工程。然而，工程领域的专业方向模式并不需要过度广泛。这些专业方向可以专注于特定的领域，学生仍然可以学习专业技能，只是可以选择在多个兴趣领域进行学习。课程可以将主要专业课程组合成更相关的课程。例如，与其在数学系学习常微分方程，在机械工程系学习流体力学，不如想象一下“流体力学导论”，这是一门在流体力学背景下教授相关微分方程的课程。这可以通过节省学分来节省课程空间，提供更好的教育，因为学生可以更容易地联系概念，并使实验室应用与行业实践更相关。

到 2050 年，认证将发生变化，以反映这些新的优先事项。工程技术认证委员会 (ABET) 在其 2022-2023 年的“工程项目认证标准”中“指定了适合工程的学科领域，但没有规定具体的课程”。目前，认证正在为改进的技术课程腾出空间，这些课程更好地反映了行业需求。为了纳入跨学科研究，ABET 应该在其特定学科领域内要求集中学习。可以理解，对于所有人来说，这是一次很大的变化，但由于上述可取性，ABET 将渴望采用这种变化。一些衔接项目可以包含一项新的认证标准，该标准以与大学被认可为研究型大学相同的方式突出跨学科研究。在弗吉尼亚大学，工程专业的集中学习已经很好地与 ABET 标准相协调。系统工程师可以选择在人机交互、信息和智能自动化以及运筹学与分析等领域集中学习。那么对于那些不知道自己想做什么的学生来说呢？上面提到的开放式课程给了他们自由，他们不必局限于一个专业。

对于一个确切知道自己想做什么的学生和一个需要一些时间的学生来说，对其进行严格的评估可以通过改进顶点项目来解决。顶点项目最接近工作环境，学生将不可避免地进行超出课程范围的工作。然而，顶点项目缺少的一个组成部分是客户。到 2050 年，顶点项目将采用真实的项目时间表，包括来自不同技术背景的客户和团队成员。这为项目打开了大门，将来自不同集中学习领域的同学纳入其中，让他们学会向同伴解释不熟悉的概念（就像在现实世界中一样），并且每个人都拥有宝贵的技能。例如，2050 年的顶点项目可能是设计一个新的智能停车场，工程师承担与营销、广告、编码、客户关系等相关任务，同时与非技术背景的同伴合作。

结论

到 2050 年，全方位工程师将带头拯救我们的环境，将人们团结起来，为社会利益而努力。他们将拥有工具，以人为本地解决问题，在设计过程中将用户放在首位。这将使我们获得按照预期使用的系统，与当前的设计（如特斯拉的自动驾驶系统）形成对比，人们通过简单地将一个橙子塞进方向盘来绕过安全限制。工程师将不再寻求开发最新、最伟大的技术，而是寻求更“高-社”的方式来解决现有问题。他们将拥有更广泛的工具，使他们能够分析整个系统，而不仅仅是他们熟悉的单个组件。行业正在寻求具有多学科技能的工程师，随着思维方式转变为偏好高-社技术，这种情况只会持续下去。随着这种情况的发生，社会影响将越来越明显，创造一个积极的反馈循环。寻求为人类带来更好结果的工程师将引导人类去理解我们能够实现的更好结果。课程改革正在今天发生，旨在教育工程师。到 2050 年，课程将以详细且经过验证的集中学习来充分支持新的学习目标。最后，学生将在一次变革性的顶点项目中证明他们的教育成果，在该项目中，他们将学习专业实践。