2050年的工程教育/工具而非解决方案

引言

2014年，洛克希德·马丁公司声称他们将建造一个“零排放、安全运行且无扩散”的聚变反应堆，以便在20年内“为世界提供清洁能源”。 2016年，波音公司重新设计了其机动特性增强系统（MCAS），以满足FAA认证的失速特性要求。 2023年，《福布斯》报道称，“如果人工智能计算机编程正确，则不会犯任何错误”，从而减少人为错误。 当然，所有这些说法都导致了不同严重程度的失败，例如：波音737 Max由于MCAS系统的控制而坠毁，人工智能传播错误信息并且都容易出错，商业聚变能源尚未得到证明，但仍然导致一些人认为创新本身就能解决能源危机。洛克希德·马丁公司的说法尤其错误，因为他们不仅未能如期在“五年内”制造出功能正常的“原型”，而且他们设计的“集装箱大小”的反应堆在理论上也可能不可行。此外，即使聚变技术变得可行，它也不太可能很快完全取代其他能源。所有这些失败都有一些共同点。它们源于将有用的工具当作问题的完整解决方案来销售。在许多情况下，这些说法是由负责开发这些工具的工程师提出的。例如，波音公司的重新设计得到了波音公司首席项目工程师的批准，而洛克希德·马丁公司的说法是由领导该项目的航空航天工程博士提出的。因此，显然迫切需要更好地教育工程师区分工具和解决方案。当工程师具备驳斥这些错误说法的能力，并具备即使违背商业利益也要说实话的个人诚信时，这些新技术才能成为真正解决方案的重要组成部分。

工程领域充斥着这样一个错误的假设，即工程师的工作是“产生解决方案”。这在工程技术认证委员会（ABET）的认证要求中可以清楚地看到。为了保持认证资格，工程项目必须每年证明其学生能够“运用工程设计来产生解决方案”。 当宣扬工程师产生解决方案的理念时，用户在工程中的作用就被低估了。如果工程师“解决”了一个问题，则意味着用户无需对解决该问题负责。相反，工具必须用于解决问题，并且必须明确考虑用户。在出行领域，将电动汽车过度地视为应对气候变化的解决方案，或者将人工智能营销为律师、艺术家和程序员的替代品，就可以看到忽视这种区别的后果。为了真正解决诸如出行领域脱碳化等问题，到2050年，工程师需要接受不同的教育，以引起人们对工具和解决方案之间区别的重视。ABET认证要求已经开始发生变化，以促进这一转变。例如，2024-2025年认证周期的土木工程认证要求不再提及产生解决方案，而是强调道德和可持续设计。虽然计算机科学等一些工程分支仍然要求工程师“产生解决方案”，但我们预计到2050年这种情况将发生改变。

专业之间的合作

从历史上看，工程一直是一个跨学科的职业，大多数工程师都有其他职业。莱昂纳多·达·芬奇是一位建筑师和艺术家。本杰明·富兰克林是一位政治家、邮政局长和作家。然而，工程教育过度关注专业化。 这导致了专业领域的一个主要问题，即工程师遇到问题并试图创造解决方案，但这些解决方案未能帮助他们应该帮助的人。在摆脱这种意识形态方面已经取得了进展，但必须采取更多措施来强化对工程至关重要的“工具而非解决方案”的思维方式。

工程是一个高度跨学科的领域，大多数工程师都拥有许多可转移的技能。 尽管如此，工程师仍然难以与他人合作。这部分归因于工程教育优先考虑解决方案而不是工具。现实生活中并不存在解决方案，但工具确实存在。制作好的工具需要设计工具的工程师和需要工具的人员之间的协作。这在现代工程教育中并没有得到认真对待。改进工程课程的一种方法是要求工程专业的学生在本科期间与其他专业的学生合作。无论他们之后是进入职场还是继续深造，他们都必须定期与非工程师合作。因此，他们应该在第一年确定自己想做什么以及将与哪些人合作。生物医学工程师可能与预科医学专业的学生合作，计算机工程师可能与商科专业的学生合作，等等。这将是一个很大程度上开放的选择。工程师应该有自由决定自己的职业道路，并找到合适的人员进行合作。一旦他们找到了合作对象，他们应该开始讨论自己的目标以及他们将共同创建的项目。与其他通常需要一个学期的项目不同，这个项目将持续到毕业才能完成。通过与工程专业以外的人合作，工程专业的学生将被迫考虑合作伙伴的需求和愿望，并构建工具而非解决方案。在他们四年级的最后一年，合作伙伴关系将展示他们的项目，解释他们从中吸取的教训以及如何应用这些教训。在一个项目上长期工作将使双方合作伙伴体验到未来工作的场景。除了培养更熟练和明智的工程师的明显好处之外，这还将在他们的简历上为工程师提供一个重要的跨学科项目，向雇主展示他们已为职业生涯的挑战做好了充分准备。非工程专业的学生也受益匪浅。沟通是双向的。通过与工程师合作，学生将获得有助于他们在职业生涯中与工程师合作的经验。到2050年，世界将更加跨学科。重要的是，不同的专业人员能够相互合作来实现他们的愿景，同时也要认识到工具和解决方案之间的根本区别。。

项目重点

在当今的工程项目中，项目主要被视为教育工程师解决他们在教育之外可能遇到的问题的工具。这些项目非常重视解决问题的技术方面，但往往忽略了解决问题的社会方面。到2050年，工程项目将更加重视项目开发周期。这样做，他们将强调负责任的开发始于诊断可以通过工程帮助解决的问题。然后，学生将努力创造一个可以用来解决该问题的工具。之后，学生将讨论该工具的用途和局限性，包括强调没有用户该工具就毫无用处。通过将这种区别融入基于项目的学习，未来的工程师将拥有关于在设计中考虑用户的必要性的具体例子。

实施为期四年的基于项目的课程将导致一些问题，例如一些学生不确定自己想要学习什么专业或那些改变专业的学生。因此，与其为期四年，不如改为为期三年的项目。弗吉尼亚大学的工程专业的学生在第一年就申报专业。其他学校可能会有不同的时间安排，因此可能需要一个为期两年的项目。无论持续时间如何，该项目都将涵盖几年，并为学生提供扎实的准备。由于它只在申报专业后开始，因此学生仍有时间探索其专业选择。此外，学生也可以利用申报专业之前的时间寻找潜在的合作伙伴并提出项目想法。然后，他们将在大学的剩余时间里致力于该项目，接收用户的反馈，并向顾问展示他们的进展。最后，一份关于该项目的报告，包括面临的挑战、可以使用的解决问题方案以及吸取的教训，可以作为学生的毕业设计。

伦理

将工具误认为解决方案的一个促成因素是，公司不断推动开发能够移除用户参与的系统，因为“解决方案”比工具更具有市场销售性。解决方案是指能够独立运行的事物，而工具则需要用户做出决策并与其进行交互。以下示例可以说明将工具误认为解决方案的危害。假设一个人患有高血压，医生给他开了降压药。如果医生告诉患者这药是“解决方案”，那么患者将继续做出不利于健康的决策，并认为药物就能解决他们的问题。而如果医生告诉患者这药是“工具”，那么患者就会将服药视为控制高血压系统的一部分；这个系统还包括其他工具，例如锻炼和改变饮食。当人们（无论是设计师还是用户）从系统中被移除时，问题就不会得到解决。为了防止将工具误认为解决方案，我们必须开发能够让设计师和用户保持责任感的系统，而不是将技术当作独立的解决方案来宣传。我们设想实现这一目标的一种方法是在工程师的教育过程中加强伦理教育。牛津词典将伦理定义为“支配个人行为的道德原则”，而教授伦理的工程教育可以为学生提供必要的背景和技能，让他们做出强有力的道德决策，将用户作为系统的重要组成部分。

在社会中，我们越来越看到人们对那些因金钱利益而推动不合理决策的公司越来越反感。普华永道的一项调查发现，只有 30% 的消费者信任公司（Segal 2022）。这种社会思潮的转变将促使公司寻找获得公众好感的方法，成为人们可以信赖的公司。大型企业已经向大学学位课程捐款，例如由劳斯莱斯赞助的弗吉尼亚大学机械/航空航天工程 3D 打印实验室，因此他们将略微调整这种行为，开始将资金投入到工程伦理项目中，以寻求良好的公众形象，这反过来又会鼓励学校发展自己的伦理项目，希望获得这些资金。

我们预见到工程教育将更加重视伦理的另一个原因是，人们对资本主义的负面看法日益加深，同时科技行业的小企业数量也在不断增加。众所周知，年轻一代往往持有更自由主义的观点，随着年龄的增长，这些观点会变得更加温和，但一些人认为这种趋势正在结束，从 Z 世代开始。这是历史上第一次，年轻一代的经济状况比他们父母那一代更糟糕，导致人们普遍对现有的资本主义经济体系缺乏信任并希望进行改革。此外，根据美国小企业管理局的数据，小企业申请数量处于历史最高水平。这两个事实将在 2050 年汇聚，导致市场上充斥着由关心其对员工、环境和公众影响的人运营的企业，所有这些都是做出伦理决策时需要考虑的重要方面。年轻一代更自由主义的企业主加入商业行列，导致的这种市场转变将进一步推动企业赞助学术界的伦理项目，并产生连锁反应：商业领域中伦理观点的增长将导致高等教育中教授更多伦理知识，这反过来又会导致该领域的员工做出更多伦理决策。我们相信，伦理的提升将重点关注不将工具误认为解决方案，因为员工和环境目前面临的许多问题都源于人们被排除在系统之外。例如，材料浪费量处于历史最高水平，但大多数公民不知道如何正确处理不同的产品，因为他们错误地认为通用的回收流程可以解决这些环境问题。厌倦了现有体系的年轻有远见的企业主将进入职场，并开始慢慢扭转局面，走向一个帮助人们解决问题的世界，而不是为他们“解决”问题的世界，而这场改革将包括增加工程高等教育中的伦理教育。

具体而言，我们设想一个工程课程，其中伦理教学将融入整个课程，例如要求实验报告包含一部分内容，解释测试的技术在不同场景下是否是最合适的工具，或者在大多数讲座中讨论过去的工程项目悲剧和成功案例。工程教育本身也在缓慢地朝着这个方向发展。在弗吉尼亚大学，科学、技术与社会课程是毕业的必修课，其中包括对工程师对公众及其设计的责任的各种讨论。高级软件开发课程还包括关于软件工程伦理规范的讲座。这种高等教育趋势加上社会压力促使公司将资金投入到伦理教学项目中，这将导致一个伦理成为核心组成部分的工程课程。一位伦理工程师将知道自己有责任成为一个使用其技术作为工具的系统的一部分，而不是将技术视为解决方案的系统外部人员。

参考文献