system: [SYSTEM]

user: 3. 世界顶尖本科工程教育2.0典范：新加坡技术与设计大学 在世界顶尖本科工程教育2.0大学地域分布上，亚洲几乎占了全球的三分之一。其中最具代表性的是新加坡技术与设计大学。该大学创建于2009年，根据政府创建逻辑，旨在将该大学发展成为国家经济新增长“引擎”，培养工程、建筑和设计前沿领域的拔尖创新创业人才，激发相关领域应用性研发创新活力 [ 6 ]。通过与美国麻省理工学院跨国强强协同的联盟化发展，短短十年就发展成为世界顶尖本科工程教育中心，被誉为“世界本科工程教育领域最重要的新兴领导者”，是亚洲乃至全球新兴顶尖本科工程教育的一面“旗帜”。SUTD在教育模式、课程设置等诸多方面彰显了跨国强强协同的优势特色，并在MIT本科工程教育基础上成功实现了本土化发展，课程设计充分体现了工程科学基础、设计创新、主动探究、多学科交叉融合的顶尖本科工程教育的前沿理念。该校不设立二级院系，在全校实行学科群课程体系，在基础工程学科领域提供多学科交叉教育项目；整个课程浸入于设计中心的主动学习情境 [ 7 ]。大多数学习项目在高度开放的创客空间开展，并为学生提供广域科研探究和创新创业体验机会。 3.1. 四维大设计(4D Big-D)本科工程教育模式 在与MIT深度协同发展过程中，SUTD吸纳了MIT诸多成功经验和先进理念，但并未完全照搬，而是根据本国独特的社会、经济、文化、教育等国情，将全球诸多本科工程教育先进经验相整合，形成了独具特色的4D Big-D本科工程教育模式。设计项目是近年来世界本科工程教育课程设置的主流趋势，其通用做法是将单一学期顶点课程设计整合本科工程教育项目。而SUTD采取另类方式，将全开放式设计活动和项目整合到整个四年课程体系中，使学生能够在整个本科课程学习过程中连续性深入探究。4D Big-D教育模式以学生设计体验为中心、多层动态融合的学习方式。4D Big-D教育模式是让学生通过充分的真实性设计体验来探究工程创意，通过纵深课程探究和横向课程协同形成网络化知识体系。该教育模式强调学生主动探究学习，学生们在不同范围、不同时间、不同领域都可以参与体验不同的设计项目。有些设计只开设在某一课程的一节课内，有些设计则涉及多个课程和整个学习过程中，具有显著的应用情境性、跨学科交叉性、组织形式异质性、时间安排灵活性等特质(见表1)。规模较小的设计单元主要是在真实课堂上进行简短的设计体验，学生能够在设计体验课堂上充分探究和升华工程创新知识和技能；规模较大的设计单元是将某一工程创新问题采取跨学科主题式学习融入到一学期乃至整个本科学习阶段。4D Big-D教育模式摈弃了传统授课制，而是采取体验探究式或翻转课堂方式进行教学和学习，学生可以不受限制在艺术作坊(state of the art workshop)、微装配实验室(fab lab)等实体仿真情境中进行体验和实验，基于新设计理念尝试开发技术创新原型 [ 7 ]。 Table 1 Characteristics of 4D big-D education model in Singapore University of technology and desig 1D设计活动 (单一课程内) 1D设计活动是在一个特定课程中应用和探究已学理论知识。设计体验可以是短暂的、离散的；主要限于一节课堂之中，也可以贯穿整个学期。如数据与企业分析课程就是采取学期设计制让学生以团队形式解决企业伙伴提供的真实情景问题。 2D设计活动 (跨课程) 2D设计活动通常将两门以上课程相整合，实现多课程、多学科广域化交叉融合。一般情况下，2D项目贯穿整个学期。在特殊情况下，为让学生集中开展2D设计项目，其他所有相关课程都将暂停一周。2D项目的设计活动主题通常是由指导老师和学生共同协商确定。 3D设计活动 (持续性加深) 3D设计活动主要针对那些高难度、创造性的工程技术知识而设定的持续加深设计体验项目，学生需要持续反复重访同一个设计活动项目，并使学生所学相关知识技能实现纵向高度整合和融通，推动设计活动项目不断改进和完善。 4D设计活动 (课程外) 4D设计活动超脱于一般工程课程之外，以学生为主导，学生通过参与课外活动进行工程设计，不断推动设计方法创新，并开发技术创新原型。 表1. 新加坡技术与设计大学4D Big-D教育模式特点 3.2. 模块化跨学科本科课程体系 SUTD本科工程教育课程体系主要采取模块化跨学科设置，大致分为三大板块：新生年课程(Freshmore year)、支柱年课程(Pillar years)和顶点项目(Capstone project)。SUTD本科教育学制三年半，共八个学期，每个学期包括四门同等重要课程，与常规课程安排不同，SUTD注重全过程非课程化活动，如夏季实习、海外交流体验、学生主导独立活动、参与教师和研究人员非课程科研项目，每年一月份为独立活动期(Independent Activities Period)，学生可以根据自己情况到海外游学或实习培训。 3.2.1. 新生年课程模块——基础课程 SUTD新生年包括三个学期，即传统的大一课程和大二上学期课程，共设置12门同重课程，分布在四个方面：1) 基础数学和科学课程。这是整个工程教育的最基础核心课程，学术标准要求较高。这些课程大部分学习资源来自MIT，将系统世界、物理世界、数字世界等课程领域设置为STUD工程支柱学习模块。所有基础课程都在1D和2D设计项目情景中学习。2) 人文社会科学基础课程。人文社会科学课程主要包括哲学及其他与工程教育相关的核心学科课程。哲学课程主要让学生认识人类文明发展规律和当代表现。其他人文社科课程主要让学生开拓人文社会和国际素养，使学生在科学、技术、人文之间建立生态互涉关系，消除“技术决定论”狭隘思维，从而深刻了解世界，欣赏社会，通过设计让世界变得更美好。3) 专业2D项目。专业2D学习项目贯穿于整个第一阶段学习板块，要求学生整合所有上述所有四门课程学习，课程学习内容包括化学、物理、数学、人文社科。4) 设计导论。针对第二学期设计课程进行入门指导，也称为“旗舰课程”(flagship course)，旨在为学生后续学习奠定基础，帮助学生处理不确定的和开放式的实际问题，课堂学习采取小组讨论、问题解决、原型设计和小组竞赛等方式进行(见图1) [ 8 ]。 3.2.2. 支柱年课程模块——专业课程 经过第一学年基础课程学习后，学生需要在建筑与可持续设计(ASD)，工程及产品开发(EPD)，系统设计(ESD)和信息系统技术与设计(ISTD)四个专业支柱课程领域选取其中一个作为后续专业方向。尽管这些支柱课程的课程结构不同，但是都包含三个组成部分：1) 支柱核心课程领域。每个支柱课程领域的2~3个学期，学生均需修习若干专业基础课程。如信息系统技术与设计专业课程领域，支柱专业课程包括《计算结构学》(Computational Structures)和《算法导论》(Introduction to Algorithms)等。2) 专业选修课。除了支柱核心课外，学生还可以根据自己学术兴起灵活选择多样化专业选修课。如信息系统技术与设计专业领域设置有《网络安全》、《机器学习》等选修课程3) 人文社科领域选修课。学生可以从40门选修课中选5门人文社科领域课程，理解社会科学与技术之间的关系。支柱专业课程学习阶段的课程内容主要融入了MIT课程内容，特别是核心课程，教学方法采取用基于设计主动学习法。支柱专业课程的主要特色是，最大程度地将1D、2D、3D、4D大设计项目活动与各门课程深度融合。如在工程及产品开发(EPD)专业领域，第四学期的“电路与电子学”(Circuits & Electronics )核心课程，将广域2D和3D学习项目相整合，将系列微2D设计活动(mini-2D activities)与“结构与材料学”相结合，主要是将“结构与材料学”的核心概念和原理整合到微2D设计活动进行学习；学期2D项目与“结构与材料学”课程中更深课程内容如“机器人与材料科学”相整合进行较长时段的强化学习，为学生提供是否持续性学习的决策机会；3D活动主要是让学生在“电路与电子学”理论学习基础上，重点通过“系统与控制”、“电磁学与应用”、“信号处理”等应用性课程学习进行具体技术产品开发(见图2) [ 8 ]。 图1. SUTD新生年课程结构 图2. SUTD工程与产品开发专业支柱课程结构 3.2.3. 顶点项目课程模块——实操课程 借鉴MIT工程专业顶点课程项目的成功经验，STUD本科工程教育也设立了顶点课程项目，但独具特色。一是多学科交叉性。从第7学期开始，学校通过顶点项目课程将所有专业领域学生汇聚一起，打破专业领域边界，组成项目小组，每个小组成员至少包括两个STUD支柱专业课程领域的学生，组成多学科交叉团队和顶点班级，每个顶点班级配备有来自不同支柱专业课程领域的专业指导教师。另外，还专门设有交流导员，对学生研究报告一对一指导，学生还需要对整个顶点项目中的学术道德、技术写作、安全、项目管理和数据挖掘等方面进行简短模块学习。一是真实情境性。顶点项目强调解决真实世界中现实问题。每一个团队设有产业伙伴提供的公司面临的真实性、跨学科问题库，学生利用他们在工程、科学、人文社科和设计方面的专业知识，开发生成工作方案原型。如在“数字化健康工作室”(digital health studio)顶点项目将所有四个支柱课程领域的学生整合为一个跨学科团队，共同开发了一个智能化会议室内置原型，充分整合了新型生物医学技术和数字可视化知识来支持高端医学检查 [ 9 ]。 SUTD大多数顶点项目主要关注于产业工程技术创新面临的真实性问题。并将4D设计活动融入其中。学校每年从中选取5个跨学科学生创业团队开展“创业顶点”(Entrepreneurial Capstone)计划，充分将学生自己的技术型创业思想转化为现实创业实践。参与创业顶点计划的学生必须首先参与项目验证过程，包括为期三天的创业训练营、为期三周的项目审查过程，最后向顶点委员会(the Capstone Committee)提交项目创业案例，才能真正成为创业顶点计划成员。进入创业轨迹的创业团队将获得政府7万美元的种子资金支持并能受到区域风险资本家的创业指导 [ 9 ]。创业顶点团队拥有其项目成果的知识产权，大量毕业生建立了自己的创业公司。顶点项目课程主要是培养学生设计推理、创造性思维、团队合作、交际以及真实情景创新创业等能力。 3.3. 与时代共振的鲜明特色 社会大挑战问题需要大力培养多学科交叉融合、工程技术素养与人文社科素养高度整合的复合型工程创新人才。跨学科交叉、创新驱动情境、多利益相关者协同、组织形式多形态、质量评价情境化等已成为当今创新驱动高级知识经济时代本科工程教育主流情境。STUD本科工程教育呈现诸多具有时代性的鲜明特色：1) 入学标准高质化。虽然STUD没有固定入学标准，但大多数被录取的都在数学或物理方面拔尖的学生。同时，通过严格面试来确定申请学生是否有具有技术设计学术志趣，是否有具有跨学科探究能力，是否具有冒险精神等创新素养。2) 课程选择灵活化。在STUD学习的第一学年，所有学生课程都是相同的。从第二学年开始，学生开始选择适合自身学术志趣的支柱专业方向。学生自选课程占主修课程的一半，并贯穿八个学期课程学习全过程。3) 知识探究跨学科化。STUD本科工程教育特别强调多学科探究学习，涵盖了科学、工程、建筑、人文等多学科领域，鼓励学生以超脱于一般技术工程学科的大工程观解决工程技术问题。在教师队伍配备上具有典型跨学科性，围绕某一学科群组成跨学科教师队伍。4) 学习评估可操作化。为了充分激发学生的学习动机，学生第一学年课程采取不计分制度，以后每一学年结束时都需参加为期三天的课程考试，考试形式采取团队原创性设计操作，最终形成设计报告。5) 教师发展专业化。在SUTD本科工程教育早期阶段，MIT提供“教师教育”项目，促进教师专业发展和教学模式创新，并与MIT联合举办教学培训讲习班，培训内容包括主动学习、研究密集型学习、探究学习、基于设计学习等。2016年，SUTD还成立了“学习科学实验室”(Learning Science Lab)，旨在支持大学教师专业发展。6) 课外设计情境化。学生主导的设计体验课外学习是SUTD教育的一个重要组成部分，为学生留出专门的时间参与设计体验课外活动。自2010年以来，STUD已经成立了90多个设计体验课外俱乐部和社团，形成了浓厚的设计体验文化氛围。7) 人才素养综合化。在课程设置上，每个学期都开设有充足的人文社科选修课程，并贯穿于整个8个学期全过程，人文社科课程占了总课程比重的22%左右，有效地将工程、理学、人文社科高度整合，将学生培养成为具有较强综合素质的高创新创业人才。