世界一流大学工科课程设置的特点探析

刘庆 许露

[摘 要]新一轮技术革命和产业革命对工科教育提出了更高的要求，工科教育改革迫在眉睫。本文基于对斯坦福大学新一轮工科课程设置概况的分析，探究其课程设置上体现了聚焦“发展的”学生、扎根基础学科和基本理论、实现多学科知识关怀、倡导多方“互嵌式”合作等特点。这对我国“新工科”建设课程设置中以学生发展为中心、巩固基础学科和基本理论的课程地位、发挥多学科育人效应、释放产学合作协同育人的活力等，具有一定的借鉴价值。

[关键词]斯坦福大学;工科课程;特点;“新工科”

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1005-5843（2021）01-0129-06

[DOI]10.13980/j.cnki.xdjykx.2021.01.022

新一轮科技革命和产业革命给工科教育带来了机遇和挑战。面对新时代、新任务，我国积极推进“新工科”建设。“复旦共识”“天大行动”“北京指南”作为“新工科”建设“三部曲”，相继提出高校应引领和支撑“新工科”建设与发展 [1]。“新工科”建设人才培养模式与方法[2]，持续深化工程教育改革[3]。大学肩负人才培养重任，课程是实现人才培养的主要载体，是教育理念付诸实践和人才培养目标得以实现的桥梁 [4]。叶民等指出“新工科”建设需重构现有工科课程[5]。李良军等从课程设置角度分析影响工程人才需求的四要素[6]。然而，现有研究对“新工科”建设背景下工科课程设置的探讨较少。斯坦福大学是世界一流大学之一，其工科教育因冷战期间的军工需求一跃成为典范[7]。基于此，本文通过分析当今斯坦福大学工科课程设置概况，探究其工科课程设置特点，以期为我国高校“新工科”建设课程设置提供有效借鉴。

一、斯坦福大学工科课程设置的概况

斯坦福大学自1891年建立以来尤为注重工科。其中，1/3的教师是工科教授，1/4的学生是工科专业。1925年，工学院成立，其在创建公司、推动技术创新和促进加州科技产业的发展等方面发挥着重要作用[8]。基于其新一轮本科课程计划（Undergraduate Program， UP）可知，斯坦福大学工科专业几乎涵盖主修课程（Major Programs）、辅修课程（Minor Programs）[9]与荣誉学士学位课程（Honors Programs）[10]3个方面。本研究试以U. S. News排名靠前的航空航天专业为例，简要叙述斯坦福大学工科课程设置的概况。

（一）主修课程

专业特性决定了主修课程的设置。航空航天专业主修课程为学生提供了解航空航天领域问题、掌握航空航天原理和理论，以及熟悉航空航天专业教学和研究人员等机会。其主修课程最低须修满66学分，占总学分的40.24%，比重较大。根据性质，主修课程分为基础课程、深度课程、集中选修课程和顶点课程。其中，航空航天专业基础课程最低须修满11学分，是工科课程体系的先导和重要组成部分，为学生提供接触不同工科主题的机会，激发学生学习工科的广泛兴趣，确保学生能广泛掌握工科入门知识;深度课程是建立在基础课程之上，相当于专业核心课程。航空航天专业深度课程日渐细化，领域更加专门，不光要学生了解航空航天的发展历史，还要掌握专业基本理论，进而养成解决航空航天问题的能力。航空航天专业深度课程至少修满27学分，学生可以从多门课程中进行选择;集中选修课程须修满15学分，为学生提供一定的选择权，学生可以自主构建合理的知识体系;顶点课程建立在深度课程之上，是专为高年级学生开设的综合性的課程，让学生整合所知、所学，直接接触工科实践和研究前沿。航空航天专业的顶点课程为7学分，学生可以从“航天顶点课程Ⅰ—Ⅱ”和“航空顶点课程Ⅰ—Ⅱ”中任选其一，旨在探索解决航空航天问题的新思路和新方法，开创航空航天新领域。

（二）辅修课程

辅修课程是对主修课程的必要补充，是学生所学知识在广度上的进一步拓展，其中包括必修课程和选修课程两部分，各占辅修课程的50%。航空航天专业辅修课程不仅有量的要求，即至少修满24学分，约占总学分的14.63%。此外，辅修课程还有绩点的要求，平均绩点不得低于2.0。若出现课程重复或课程冲突的特殊情况，航空航天专业课程顾问需帮助和指导学生，为学生提供替代性课程方案，以满足学生辅修课程的要求，谨防出现重复计算课程学分的状况。

（三）荣誉学士学位课程

斯坦福大学工科一般设置荣誉学士学位课程。这一类课程主要面向“部分精英群体”[11]，让卓越的本科生从事独立的学术研究，激发其从事学术研究的热情，促使其取得突出的学术成绩，获得荣誉学士学位。航空航天专业荣誉学士学位申请的起点高。其一，课程平均绩点高于3.5，并递交课程申请书;其二，出具非斯坦福大学官方的成绩报告单（来自Axess企业）;其三，确定论文指导教师，并呈交一份经专家审核、签名的研究计划书;同时，申请修习荣誉学士学位课程有时间的要求，一般是在大三结束之前。一经本科课程委员会审核通过后，申请人即获得参与荣誉学士学位课程学习的资格。修业期间，申请人必须选择一名航空航天学术委员会成员担任指导教师。在教师指导下，两个季度完成不低于9学分的独立研究，并始终保持较高的课程绩点。

基于对航空航天专业开设课程的简单分析，可以看出斯坦福大学工科课程设置中，工科课程的组织具有关联性，工科课程的运行具有协同性。一方面，课程组织的关联性意指组织、整合内容相关或可相关的学科内容，如基础课程中就涉及到多个学科专业，开阔学生学科视野，培养学生多学科视角，并运用多学科的知识解决工程实际问题。另一方面，课程运行的协同性是指企业等主体与学校共同参与工科人才的培养和考核，集各方优势，在有限时间内培养出符合社会发展需求的人才。总之，斯坦福大学工科课程设置是以可持续性为旨归，即根据社会或行业的需求及时调整课程，确保课程的可持续发展，使之自觉应对社会或行业的挑战，这基本上符合新工科内涵式发展的要求[12]。

二、斯坦福大学工科课程设置的特点

基于斯坦福大学当前工科课程设置中课程组织的关联性、课程运行的协同性等概况，我们可探究其工科课程设置的特点。其中，聚焦“发展的”学生、扎根基础学科和基本理论、实现多学科知识关怀、倡导多方“互嵌式”合作等特点，具有一定的价值。

（一）聚焦“发展的”学生

“学生主体失落”具有极大的危害[13]，而受新一轮技术革命的影响，学生的发展具有巨大空间和弹性。学生学习的渠道日渐多元，掌握信息的方式和方法也发生了巨大改变。对于学生而言，进入大学学习早已不是为了适应固化的课程设置，而是通过学习，提升个人知识和技能，获得更大的发展空间与更多的发展机遇。斯坦福大学充分意识到这一点，为学生提供相对自主的选择课程的空间，给予学生自主选择“课程拼盘”的机会，促成学生全身心地参与课程学习，从课程学习中获益。斯坦福大学工科课程设置聚焦“发展的”的学生，具体体现在以下几个方面：

首先，课程设置为学生提供更大的“发展空间”，学生真正成为大学学习的决策者，能够相对自主地选择“课程拼盘”。斯坦福大学工科各专业为新生提供详尽的咨询服务，学生可据此选择自己感兴趣的课程，进而组成“课程拼盘”。经一段时间的学习后，如若感到某种不适应，也可根据工程路线图（road map）[14]，向课程顾问或学术咨询主任咨询，提交更改“课程拼盘”的个人申请，并提供一年级秋季数学、化学和物理的学业成绩，经课程顾问或学术咨询主任的确认，最终改变或调整原先的“课程拼盘”。其次，丰富的教与学的方式为学生提供更多的“发展机会”，学生充分參与学习过程，融入学习过程，最终成为完善学习过程的关键环节。斯坦福大学工科各专业通过探究式教学方法，包括案例教学、研讨教学、实验教学、线上与线下相结合等教的形式，交叉学科融合学习、体验式学习、理论学习与实践学习相混合等学习方式，给予学生丰富的学习体验。例如，计算机科学专业开设的“Unix实用操作系统”课程，其以视频教程和每周实验来进行多主题的教学。通过多样的教与学的方式，学生从知识的被动接受者转变为学习过程的积极参与者、主动发现者和创新者。再次，学生能够从学习过程中得到“新的发展”。斯坦福大学工科课程设置中以真实的工程项目或问题为主题，引入并整合工科教育中数学、自然科学、人文社会科学等多学科知识，旨在培养学生掌握工程知识，并在围绕主题设计过程中工程实践能力的掌握，以及工程伦理的养成。例如，机械工程专业开设的“设计中人文价值观概论”即是基于项目的课程，介绍产品设计的核心理念。学生学习如何在技术因素（产品设计的可行性）、商业因素（设计出的产品在市场上的生命力）、人类价值观（设计此产品的可取性）三者的交叉点上进行创新。通过真实的、基于团队的项目学习，学生努力掌握以人为中心的设计方法，熟练地设计各种解决方案，从物理产品到数字接口，再到服务和体验，专注于围绕核心设计过程和方法来培养个人和团队能力，并在发现、合成、构思、用户测试、迭代和展示等方面打下坚实的基础。

（二）扎根基础学科和基本理论

任何一项重要的工业成就几乎都离不开对基础学科的发展和对基本理论的应用。基础学科和基本理论的学习，不仅可以确保学生具有扎实的基础知识，还能够为深度学习做好基础铺垫。斯坦福大学工科课程设置注重培养学生学习基础学科和基本理论，期冀挖掘学生自觉应用基础学科和基本理论的能力。

一方面，斯坦福大学工科课程设置多数扎根于基础学科。基础学科是大学办

学的基础，是应用学科发展的知识生长点，更是社会行深致远的压舱石[15]。斯坦福大学工科专业对基础学科有着具体的学分要求。由表1可见，各个工科专业对基础学科的学分要求大约占总学分的1/4，最高甚至超过1/3。通过基础学科的积累，确保工科学生具有扎实的学科知识和处理问题的能力。

另一方面，斯坦福大学工科课程设置往往扎根于基本理论。自20世纪80年代以来，工科课程中理论与实践不平衡带来的问题愈渐凸显，工科教育质量低下、工科人才短缺日渐成为全球发展的严峻挑战。工科的应用与实践脱离不了工科基本理论的指导，工科的未来与发展也脱离不了工科基本理论的指导。斯坦福大学工科各专业的课程体现了基本理论的要求。以生物工程专业（无先修课程学分）为例，毕业要求课程总学分为157分，其中工科须修满55学分。据不完全统计，工科中基本理论课程为19学分，占工科课程学分的34.55%，占总课程学分的12.10%。此外，这类课程一般都采用考核的形式，给予相应等级;并根据学生所得课程等级，判定是否准许授予该门课程的学分。显然，斯坦福大学工科专业十分重视基本理论的学习。

（三）实现多学科知识的关怀

随着社会的发展，工程系统的复杂性越来越高。就工程系统内出现的问题而言，远非是某一学科或领域内可以完全解决的。斯坦福大学工科课程设置重视多学科知识的涉猎，以期较为全面地认识工程系统，掌握工程系统中的关键要素。在多学科知识糅合背景下，培养工科人才立体和整合的视角，寻求最优化方法。斯坦福大学主要以以下两条途径来实现多学科知识关怀。

一方面，开设主题式介绍性研讨会。主题式介绍性研讨会通常是由学生与教师一起在小班中围绕一个不属于某一特定专业的主题进行。围绕某一现实主题，引入所需要的知识、能力，包括工程原理、经济效益、可持续发展以及工程伦理等问题，培养学生的多学科视角。斯坦福大学开设27个有关工程的主题式介绍性研讨会（Introductory Seminars），分别是：5个电气工程专业研讨会、5个材料科学与工程专业研讨会、4个航空航天专业研讨会、4个计算机科学专业研讨会、3个化学工程专业研讨会、2个土木环境专业研讨会、2个管理科学与工程专业研讨会、1个生物工程专业研讨会，以及1个机械工程专业研讨会。其中，以机械工程专业为例，其涵盖了生物医学、计算工程、设计和能源等主题构建的多学科要素，旨在平衡学生的多学科知识与实践能力，以适应社会多样要求[17]。另一方面，积极开发交叉学科课程。化学工程专业开设“艺术材料探索，艺术与科学的交汇”课程，将艺术与科学有机结合起来。艺术家为了达到最佳的视觉效果，灵活应用各种技术，科学家、工程师也可创造地运用各种技术，尝试提升视觉效果。因此，该门课程的设置可以极大地激发学生的创新思维，巧妙融合不同学科的知识，引导学生关注艺术和科学的交叉领域。该门课程的教学方式具有多样性，兼用课堂教授、现场实习、实地考察等方式，理论联系实际，使学生对艺术与科学的话语具有一定了解。该门课程的开发引人入胜，从学生的基础出发，并要求学生以一篇关于艺术与科学交叉问题的论文完成学业考查。此外，化学工程专业为新生开设“当化学遇上工程学”，这一课程采用研讨的方式开展。在研讨会上，学生从不同的视角探讨一些概念和原理，如以工程的视角看待如何分离混合物、提纯化合物、生产高效燃料等，或以化学视角看待如何制作新材料、应用新材料和新技术。

（四）倡导多方“互嵌式”合作

“为了适应当前全球化和多元主义相互交织的客观事实”[18]，大学培养人才无法离开“互嵌式”合作，以互动和交流促成共识。工程涉及的利益相关者众多，包括学校、企业及政府等多方主体。但不可置否的是，工程教育需以实践为基础，需要在真实的或模拟的环境中进行。这种需求仅依靠教师课堂讲授理论知识是远远满足不了的，需要打破理论与实践之间的藩篱，加强学校、企业、政府以及其他利益相关者之间深度的、真实的合作。

一方面，多方的“互嵌式”合作表现为主体间的直接合作，即以培养工科人才为目标，多主体共同参与培养过程。学校根据企业发展实际合理开设新课程，企业适当参与学校课程教学及评价等。如航空航天专业根据业界实际开设“航空航天新兴公司的建立”课程，该课程有一半课时集中于通过案例研究，探讨近期航空航天新兴公司的重要决策。企业代表参与课程教学，在课堂上以航空航天领域发表观点。由学生的指导教师，即前航空航天企业家基于学生实际项目参与和课堂参与的实况给予课程评价。另一方面，多方的“互嵌式”合作表现为主体间的间接合作，即以产品开发为目标，在开发产品过程中锻炼工科人才的能力。企业展现工程发展的最新动态，提供学生学习的工程环境，学校根据企业产品开发的需求组织学生实施等。如计算机科学专业开设“CS+社会公益工作室，设计具有社会影响力的项目”课程，该课程指出学生在企业和非盈利领域专家或技术教练指导下，在小型团队中以工作坊、社区讨论等形式，开发企业提供的高影响力的项目，参与项目中整个产品的开发周期，創造社会变革，并在课程结束时与该项目的利益相关者和其他公众分享该项目理念和展示可行的产品原型。

三、对“新工科”建设课程设置的借鉴

目前，我国正在推进“新工科”建设，这是对新一轮科技革命和产业变革的主动应对，对社会发展诉求和国家发展需要的主动回应，也是自主探索新时代、新形势下工科教育改革的尝试。作为世界一流大学，斯坦福大学工科课程设置的特点对我国“新工科”建设背景下工科课程设置具有一定的借鉴意义。

（一）以学生发展为中心

以学生发展为中心是教育意义之所在，是发挥人的价值的体现。斯坦福大学允许学生自主选择“课程拼盘”以获得更大的“发展空间”，以丰富的教与学的方式为学生提供更多的“发展机会”，并注重学生在学习过程中获得“新的发展”等。这些举措对解决我国目前工科教育课程设置中存在的以传授书本理论知识为主，学生学习的目的主要是为了通过考试、获得学分，导致实现人才培养的手段与人才培养目标脱节的问题具有借鉴价值。为了更好地推行“新工科”建设，我们应坚持以学生发展为中心，不断改良课程设置。

首先，扩大学生的发展空间。学生发展的空间是基于自主选择课程而言的，这符合“新工科”发展的大势。“扩大学生自主权、选择权，允许学生自主选择专业和课程” [19]。因此，学校或专业应当尊重和保障学生自主选择课程的机会，组织专业化咨询人员，并设立指导部门为学生选择课程提供建议。其次，增加学生发展的机会。教师作为引导者应组织适宜的工程环境和构建真实的工程情境，以多样的教学方式，激发学生主动学习的兴趣，并在学生思考和解决工程问题过程中提供适当帮助。再次，彰显学生获得发展的实效。学校或专业以真实的项目或工程问题吸引学生，使学生利用所学知识解决实际问题，并为优秀学生提供追求荣誉学位的机会，促成学生努力解决实际问题，提升学习的获得感。

（二）巩固基础学科和基本理论的课程地位

重视基础学科和基本理论，是课程设置中常谈常新的话题。之所以“常谈”，是因为重视基础学科和基本理论对工科的长远发展具有不可忽视的价值;之所以“常新”，是因为重视基础学科和基本理论的行动还未落到实处。斯坦福大学是世界一流大学，其工科亦在世界排名中表现出众，从1901年至2009年，斯坦福大学一共出现6位诺贝尔自然科学奖获得者[20]，这种成就的获得，与重视基础学科和基本理论密切相关。

如今，“新工科”建设为我国大学工科的发展注入了新的活力。在此背景下，应用学科得到前所未有的发展契机。然而，培养符合社会发展需要的人才，不能单一倚重应用学科，还要适当关注基础学科的发展，关注工科基本理论的发展。若是忽视或排斥基础学科和基本理论，必然会直接影响“新工科”建设的质量。为此，“新工科”建设应重视基础学科和基本理论，从基础学科出发，夯实工科发展的地基;从基本理论出发，完善工科的知识结构和内容。只有重视基础学科和基本理论，才能正确审视过去、立足当下开展活动，并在未来开创新局面，取得新成就。

（三）发挥多学科育人优势

为了发挥多学科的优势，斯坦福大学以开设主题式介绍性研讨会、开发交叉学科课程等方式，加强多学科知识的相互联系，合力培养工科人才。而如今，随着学科的做大做强，学科之间的壁垒也在增多。如何打破学科壁垒，将不同学科力量引入人才培养的环节中，发挥不同学科的育人优势，这是一个值得深入思考的难题。

基于斯坦福大学工科课程设置的经验，我们应因地制宜。如集中优质资源开发精品交叉学科课程，鼓励工科学生选修其他相近学科或领域的课程，或者以主题的形式聚焦不同工科专业的学生等，充分发挥多学科育人的优势，拓宽学生的视野，丰富学生的阅历，使其学会从不同学科视角审视某一实际工科问题，避免“管中窥豹”。

（四）充分释放产学合作协同育人的活力

斯坦福大学以多方“互嵌式”合作促使学生直面真实工程问题，为工科人才走向社会，为社会解决问题和创造福利提供机会。“新工科”建设需要将工科人才的培养与企业及社会的实际需求相联系，将教学与生产相结合，以逐步填补我国工科人才在理论知识与实践能力方面存在的沟壑。

多方“互嵌式”合作的形成，协同育人活力的释放，重点在于建立良性的利益耦合机制，不断促进主体间良好的互动。首先，学校作为培养学生的主体，应积极寻找与该专业最佳契合的企业，加强学生对在企业学习或企业人员参与教学重要性的认识，变“被动学习”为“主动学习”;同时，学校应设立专门负责此类学习的管理部门，为学生提供相关指导，并考核学习效果。其次，企业承担着提供真实运作环境和展现最新产业动态的职责，其前提是要树立社会责任意识，处理好企业的商业功利性与教育事业公益性的问题，提高在合作中的自觉性和主动性，将学生的“参观性”学习转变为“参与性”学习，乃至提供“真实性参与”学习的机会。再次，政府在整个过程中，需要积极从“管评办”走向“放管服”，给予政策支持，做好宏观上的管理，使学校成为实践经验丰富的专家任教或兼职之地，使企业成为理论知识渊博的教师提升实践能力的重要基地。

四、结语

当前，我国正在实施创新驱动发展，“中国制造2025”“互联网+”“网络强国”“一带一路”等重大战略，建设与发展“新工科”已成为新时代国家发展的必然要求。“新工科”建设需要吸收世界先进成果、内化世界成功经验。斯坦福大学工科课程设置中聚焦“发展的”学生、扎根基础学科和基本理论、实现多学科知识关怀、倡导多方“互嵌式”合作的4个特点，可以为我国“新工科”建设背景下工科课程设置提供有效的参考和借鉴。通过以学生发展为中心、巩固基础学科和基本理论的课程地位、发挥多学科育人效应、充分释放产学合作协同育人的活力等重构工科课程设置，助力构建“新工科”建设育人新模式，推动“新工科”建设的可持续发展。

参考文献：

[1]教育部.“新工科”建设复旦共识 [Z].2017-02-18.

[2]教育部.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[Z].2017-04-08.

[3]教育部.“新工科”建设指南（“北京指南”）[Z].2017-06-09.

[4]林健.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）：1.

[5]叶民，钱辉.新业态之新与新工科之新[J].高等工程教育研究，2017（4）：8.

[6]李良军等. 融合创新范式下“中国制造2025”人才模型和课程规划[J].高等工程教育研究，2018（4）：18.

[7]杨九斌，李乐平.冷战造就美国大学“黄金时代”——斯坦福大学崛起之管窥[J].高教发展与评估，2019（2）：81.

[8]Stanford School of Engineering.Innovation spanning more than a century[EB/OL].https：//engineering.stanford.edu/about/history，2020-07.

[9]Stanford School of Engineering.Undergraduate Handbook[EB/OL].https：//ughb.standford.edu/major-minors/major-programs，2020-07.

[10]Stanford School of Engineering.Undergraduate Handbook[EB/OL].https：//ughb.standford.edu/degree-programs/honors-programs，2020-07.

[11]张晓报.清华大学本科荣誉学位透视[J].高校教育管理，2017（5）：69.

[12]吴涛，吴福培，包能胜，牛小东.新工科内涵式发展理念的本质溯源[J].高等工程教育研究，2018（6）：16.

[13]黄厚明，陈·巴特尔.基于学生主体发展的我国高校学生管理改革路径研究[J].高等工程教育研究，2014（5）：108.

[14]Stanford School of Engineering.Undergraduate Handbook[EB/OL].https：//ughb.stanford.edu/roadmap，2020-07.

[15]王建刚，石旭斋.高校学科专业建设中应处理好的几个关系[J].中国高教研究，2004 （8）：69-70.

[16]Stanford School of Engineering.Undergraduate Handbook[EB/OL].http：//UGHB.stanford. edu，2020-07.

[17]Stanford School of Engineering.Mechanical Engineering[EB/OL].https：//exploredegrees.stanford.edu/schoolofengineering/mechanicalengineering/，2020-07.

[18]劉明.互嵌式人类共同体及其全球治理逻辑[J].天津社会科学，2018 （3）：80.

[19]教育部.关于加强建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见[Z].2018-10-08.

[20]陈其荣.诺贝尔自然科学奖与世界一流大学[J]. 上海大学学报（社会科学版），2010 （6）：20.

（责任编辑：刘增石）