孫剛成　左晶晶

摘要：? 國際工程教育研究是當前的研究熱點，對其進行綜合分析，可以為我國的工程教育和新工科建設提供借鑒。通過采用文獻計量學方法，對在Web of Science數(shù)據(jù)庫中檢索到的樣本文獻進行可視化分析，發(fā)現(xiàn)21世紀國際工程教育研究熱點集中在綜合實踐能力、多維思維與實踐能力、跨學科深度整合能力、高效獲取并有效利用信息的基本素養(yǎng)和學術表達能力五個方面?；谝陨戏治龊蛯诵奈墨I的深度研究，可以確定國際工程教育目前的研究前沿主要體現(xiàn)在基于STEM教育整合的工程人才培養(yǎng)模式構(gòu)建、工程人才的核心素養(yǎng)和關鍵技能培養(yǎng)、以項目為抓手的自主合作學習與實踐探究、生態(tài)化工程教育體系建構(gòu)等四個方面。

關鍵詞：國際工程教育;STEM教育;核心素養(yǎng);人工智能;工程倫理

中圖分類號： G640

文獻標識碼：A

文章編號：1672-0717（2019）04-0030-11

收稿日期：2019-03-27

作者簡介：孫剛成（1969-），男，河南濮陽人，教育學博士，延安大學高等教育研究所副所長，教育科學學院教授，教育發(fā)展戰(zhàn)略研究中心主任，主要從事教育基本理論和高等教育研究;左晶晶，延安大學教育科學學院研究生;延安，716000。

一、研究工具與數(shù)據(jù)來源

進入21世紀，第四次工業(yè)革命拉開了序幕，人類社會迎來了人工智能時代。信息技術、智能化生產(chǎn)、人機交互等科技創(chuàng)新與融合應用，已成為新工業(yè)時代到來的顯著特征，它們從各行各業(yè)、各個方面滲透并影響人們的工作、生活與學習，為人類生活帶來了前所未有的便利。然而，工業(yè)化與全球化進程也危機重重，如環(huán)境惡化、信息泄露、基因編輯、資源枯竭、可持續(xù)發(fā)展等問題接踵而至。為迎接挑戰(zhàn)，世界工程教育正在進行改革，如德國的“工業(yè)4.0”、美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略”、法國的“新工業(yè)法國”、日本的“日本再興戰(zhàn)略”，以及中國的“中國制造2025”等一系列戰(zhàn)略部署均對工程教育發(fā)展做出了安排。

Web of Science（以下簡稱“WOS”）作為集合多學科專業(yè)期刊的大型引文索引數(shù)據(jù)庫，具有高學術性和高影響力特征。因此，本文以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫所收錄的2000～2018年期間的工程教育研究文獻數(shù)據(jù)為樣本，采用標題詞檢索法，檢索標題為“Engineering Education”，檢索時間段范圍為2000～2018年，文獻類型選擇“論文”（article），獲得用于分析的文獻數(shù)據(jù)共1 457篇（詳見圖1）。由圖1可見，自21世紀以來，雖然國際上對工程教育的研究有所波動，但是整體發(fā)展呈現(xiàn)上升的趨勢。

在樣本文獻確定之后，本文借助Cite Space軟件繪制可視化科學知識圖譜，揭示21世紀國際工程教育研究的動態(tài)、熱點與前沿，以期為國內(nèi)學者在該領域的研究提供理論參考，并為中國打贏科技攻堅戰(zhàn)、建好新工科、邁向工程教育強國提供決策參考。

二、21世紀國際工程教育研究的動態(tài)

（一）核心作者統(tǒng)計

為了更加直觀地了解21世紀國際工程教育領域核心作者科研能力和團隊分布情況，筆者通過對該領域作者發(fā)文情況進行統(tǒng)計，列出了發(fā)文量大于等于5篇的11位作者，合計68篇，約占有效樣本總數(shù)的4.67%。其中，弗吉尼亞理工大學工程教育系副教授Borrego Maura共發(fā)文14篇，是該領域目前發(fā)文數(shù)最多的研究者。其研究方向包括工程教育學術共同體和跨學科研究生教育研究。她在2010年發(fā)表的“工程教育創(chuàng)新擴散理論研究：基于美國工程部門的創(chuàng)新意識和采用率調(diào)查”是其被引頻次最高的文章，被引129次;Kacey Beddoes是普渡大學工程教育學院的博士后，共發(fā)表相關文章8篇，其在2014年與Mary Besterfield-Sacre等人合作發(fā)表的“改變工程教育：基于美國教職工、教授和院長的看法”是其被引頻次最高的一篇文獻，被引25次;Jacek Uziak是博茨瓦納大學機械工程系的副教授，他專門研究機器和機械原理并教授這方面的課程，當前的研究興趣主要是工程教育，共發(fā)表相關文章6篇，被引頻次最高的一篇文章為“電子表格：遠程教育在工程教育中的理想工具”，被引4次;其他作者發(fā)文量皆為5篇，其中，Chen Wei Fan和Fang Ning是中國在國際工程教育領域具有代表性的作者。

圖2呈現(xiàn)了21世紀國際工程教育研究領域作者的合作情況。從中可以發(fā)現(xiàn)，該領域獨立作者較多，如發(fā)文量分別為5篇的Strobel Johannes，F(xiàn)ang Ning，Stefanovic Miladin以及Alejandra J.Magana等;合作團體偏少，其中兩兩合作的有7組，如Kolmos Anette和Zhou Chun fang，Murphy Cynthia F.和Allenby Braden等;2人以上的團體合作有一組，其是以高產(chǎn)作者為核心組成的研究團隊，如以Borrego Maura為核心的包括Beddoes Kacey，F(xiàn)inelli Cynthia J，F(xiàn)royd Jeffrey E.和Foster Margaret J.等作者組成的合作團體。綜上，獨立和兩兩合作的小團體相對較多，兩人以上的較大合作團隊偏少。

（二）被引期刊分布

高被引期刊通常被認為是發(fā)表高水平、高質(zhì)量文獻的出版物，對其進行統(tǒng)計分析能夠有目標地對該領域進行跟蹤研究。表2呈現(xiàn)了單篇最高被引量大于50次的11個來源出版物的相關信息。11個期刊刊文量為619篇，占有效樣本文獻的42.50%。其中，單篇被引頻次最高的期刊是J ENG EDUC（工程教育雜志），單篇最高被引為414次，刊載量45篇，占有效樣本文獻的3.09%;刊載量最多的期刊是INT J ENG EDUC（國際工程教育雜志），共刊載了327篇工程教育的文章，占有效樣本文獻的22.44%，單篇最高被引為335次;IEEE T EDUC（國際電器和電子工程師學會教育會刊）是中心性最高的期刊，共刊載了27篇工程教育的文章，占有效樣本文獻的1.85%，單篇最高被引為161次。此外，從表2中還可以發(fā)現(xiàn)，該領域最高被引頻次和最高刊載量的文章都集中發(fā)表在工程教育專業(yè)期刊上，即使有部分文章刊登在其他領域期刊上也大多與工程或者教育相關?？梢?，目前在工程教育領域，國際上已經(jīng)形成了能夠集中體現(xiàn)國際工程教育研究成果的核心期刊。

（三）主要研究機構(gòu)分布

對某一領域作者發(fā)文機構(gòu)進行統(tǒng)計分析，有利于了解團隊分布和科研實力情況。表3列舉了發(fā)文量大于10篇的15所研究機構(gòu)，其中12所研究機構(gòu)來自美國，占所選機構(gòu)總數(shù)的80%，其余三所機構(gòu)分別來自西班牙、以色列和丹麥。從研究成果的數(shù)量及影響力來看，成果較多且影響力高的研究機構(gòu)依次是普渡大學、賓夕法尼亞州立大學、弗吉尼亞理工大學以及馬德里理工大學。其中，普渡大學是聞名遐邇的老牌理工科高校，其工程教育發(fā)展在國際上位列頂尖，被譽為“工程界之翹楚”，培養(yǎng)了22位美國工程院院士，是培養(yǎng)美國工程師最多的學校之一;賓夕法尼亞州立大學是美國大學工程學專業(yè)的發(fā)源地，被譽為“工程師的搖籃”;弗吉尼亞理工大學是一所以工科為主的特高研究型大學（卡內(nèi)基教育基金會分類），是全美實力最強的四大理工學院之一;馬德里理工大學是西班牙一所頂級理工大學，其以工程科學聞名世界。除此之外，佐治亞理工學院、密歇根大學、華盛頓大學以及斯坦福大學等在工程教育研究上也皆具有很大的影響力。

從21世紀國際工程教育機構(gòu)合作網(wǎng)絡來看（詳見圖3），普渡大學、馬德里理工大學以及賓夕法尼亞州立大學是發(fā)文量較多且中心性較大的關鍵節(jié)點，是該領域最主要的研究機構(gòu)。同時，通過圖3還可以發(fā)現(xiàn)，國際工程教育領域機構(gòu)間合作較為密切，合作網(wǎng)絡錯綜復雜，尤其是以美國為代表，研究機構(gòu)間已經(jīng)形成了多個較大的合作網(wǎng)絡組織，如以普渡大學為核心的凝聚子群、以賓夕法尼亞州立大學為核心的凝聚子群、以弗吉尼亞理工大學為核心的凝聚子群等。各機構(gòu)間構(gòu)成強大的合作網(wǎng)絡是美國能夠培養(yǎng)出大量的世界級優(yōu)秀工程師的重要原因。此外，還有一些大學有其單獨的研究團隊，如馬德里理工大學、馬德里科技大學以及斯塔赫州立大學等。

（四）國家和地區(qū)發(fā)文量統(tǒng)計

在國家（地區(qū)）發(fā)文量方面，文章選取了發(fā)文量大于30篇的11個國家（地區(qū)）做重點分析（詳見表4）。從中可以發(fā)現(xiàn)，排名前11位的國家發(fā)文量共計1 053篇，占總量的72.28%。其中，美洲（美國、加拿大、巴西）工程教育的發(fā)展遙遙領先，歐洲（西班牙、英國、德國、荷蘭）緊隨其后，亞洲（土耳其、中國、印度）奮起直追。美國工程教育發(fā)展“一家獨大”，發(fā)文量占總文獻的35.83%，累計發(fā)文522篇，中心性0.64，單篇最高被引頻次為457次，在國際工程教育領域具有不可動搖的地位，這與美國的綜合實力以及對工程教育的大量投入密切相關。西班牙是除美國之外在發(fā)文量（126篇）和中心性（0.24）上皆位列第二的國家，可見，該國的工程教育實力不容小覷。荷蘭雖然發(fā)文量只有31篇，但是文章質(zhì)量較高，是除美國之外被引頻次最高的國家（最高被引頻次為164次）。與歐美國家在工程教育上的發(fā)展相比，我國的工程教育研究發(fā)展與之還存在一定的差距（發(fā)文量47篇，中心性0.07，最高被引頻次29次）。但是，在主動應對國際競爭和國內(nèi)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革、支撐服務創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、以及“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略發(fā)展背景下，我國提出的“新工科”將會全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設。

三、21世紀國際工程教育研究的熱點

期刊文獻關鍵詞作為文獻內(nèi)容的精髓與核心，能夠揭示研究主題并體現(xiàn)某一研究領域的總體特征和研究熱點。通過文獻計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計及可視化知識圖譜結(jié)果顯示，工程教育（engineering education）、教育（Education）、設計（design）、學生（student）、科學（science）、工程（engineering）、系統(tǒng)（system）、課程（curriculum）、技術（technology）、創(chuàng)新（innovation）等關鍵詞的排序比較靠前。與此同時，為了進一步分析高頻關鍵詞間的親疏關系，有效挖掘潛在信息，揭示目前世界范圍內(nèi)工程教育研究的主題和熱點，研究結(jié)合關鍵詞聚類圖譜（詳見圖4），發(fā)現(xiàn)當前世界范圍內(nèi)工程教育研究的熱點主要集中在以下幾個方面：

（一）綜合實踐能力

在競爭激烈的21世紀國際社會中，世界各國對工程人才的能力要求更加綜合化，除了必要的專業(yè)工程知識之外，“全球化視角”“領導力”“環(huán)境素養(yǎng)”及“可持續(xù)”等許多其他特征也成為評估工程人才的重要屬性。實際上的工程實踐是一個與設計解決方案相碰撞的溝通、團隊和多領域協(xié)同活動過程，也是一個工程科學基礎形成和工程設計與制造得以落實的活動過程[1]，說明新的工程實踐中需要具備良好的溝通素養(yǎng)和團隊合作與跨領域協(xié)同能力。美國國家工程學院《培育2020年的工程師：適應新世紀的工程教育》中表示，工程畢業(yè)生應具備的綜合實踐能力包括：分析能力、創(chuàng)造力、獨創(chuàng)性、專業(yè)精神等[2]。此外，隨著職業(yè)挑戰(zhàn)變得更加復雜，問題需要創(chuàng)造性地、相互依存地解決，這就需要培養(yǎng)勞動力新的技能。一些實證研究發(fā)現(xiàn)，在21世紀的工程實踐中，領導能力和合作能力在工作場所中比任何時候都更加關鍵[3]，而且以溝通、團隊合作、文化意識和道德為核心的領導力越來越成為工程人才需求的關鍵能力[4]。與此同時，為了使各種工程實踐有一個強大的理論支撐，有研究者提出了一種構(gòu)建工程和科學教育經(jīng)驗的方法——工程認知實踐，將其分為社會環(huán)境中的工程、使用數(shù)據(jù)和證據(jù)進行決策、運用工具和策略解決問題以及通過創(chuàng)新和創(chuàng)造力尋找方案四大類[5]。

（二）多維思維與實踐能力

多維思維是一種特殊的高級思維形態(tài)，屬于創(chuàng)造性思維范疇，培養(yǎng)多維思維能力是發(fā)展個體創(chuàng)造性素質(zhì)的有效途徑。因此，探尋多維思維途徑、培養(yǎng)多維思維能力成為21世紀國際工程教育人才培養(yǎng)的重中之重。其中，設計教育作為多維思維與創(chuàng)新思維的培育途徑之一，不但是過去一百年工程教育發(fā)展的重要轉(zhuǎn)變之一，而且在當下工程教育發(fā)展中仍然非常重要[6]。對此，新加坡科技與設計大學（SUTD）通過研究表明，學生可以在生物機器人設計、交互式音樂電路設計和自動牛奶輸送等設計中，通過將問題澄清、概念生成和原型設計與主題內(nèi)容結(jié)合的方式學習工程知識，發(fā)展多維思維能力[7]。此外，學生或工程技術人員可以增加工程專業(yè)的信息化資源，在可視化的情況下進行工程作業(yè)。如：三維幾何模型所允許的交互作用可以結(jié)束傳統(tǒng)學術教學中經(jīng)常出現(xiàn)的被動學習態(tài)度;虛擬現(xiàn)實技術（VR）可以作為3D建模的補充，使各個利益相關者之間在培訓、教育或職業(yè)實踐中進行更深入的溝通[8];四維模型正被用于改善施工項目的多個階段和領域的生產(chǎn)、分析、設計管理和施工信息等[9]。以上方式都可以用來促進學習者或工程技術人員多維思維能力與實踐的發(fā)展。

（三）跨學科深度整合能力

工程教育的主要問題是如何應用包括科學、技術、經(jīng)濟、法律、社會或文化等方面的背景意識，增強工程技術人員理解跨學科行動、問題、解決辦法以及預知后果的能力。工程教育已經(jīng)在不同程度上涉及多學科與工程過程和實踐有關的具體學科問題。因此，跨學科整合勢在必行。與多學科合作不同的是，跨學科合作可以通過多學科方法或真正的跨學科方法來實施。在多學科的研究方法中，協(xié)作者在利用自己的專業(yè)知識解決完某個具體問題后，繼續(xù)他（她）自己的研究軌跡，不受合作經(jīng)驗的影響。相比之下，在真正的跨學科協(xié)作研究和實踐中，協(xié)作者不是為解決方案提供單獨的研究與實踐部分，而是密切合作，將各自學科的知識結(jié)合起來，為解決方案而協(xié)同努力，并形成集合力或集合體[10]。在某種程度上，這不但有助于發(fā)展學習者的高階思維能力，還能夠有效提高團隊合作能力，促進學習者的學習動機。但是，跨學科本身存在學科之間較難平衡以及難以教授的困難。對此，有研究者通過實踐開發(fā)了一門綜合科學與工程的跨學科課程，由擁有不同學術背景的學生組成團隊，并推行“小先生制”，旨在將學到的知識教授給其他同學，從而在一定程度上達到解決跨學科教授困難的目的[11]。除此之外，還有學者提出用“嵌入式方法”（即在實際工程課程中納入一個組成部分或模塊的方式來整合學科）來培養(yǎng)學習者的跨學科深度整合能力。而對于跨學科的評價，Maura Borrego則提出通過系統(tǒng)評價的方法使現(xiàn)有的系統(tǒng)評審資源適用于工程教育和其他發(fā)展中的跨學科領域，從而促進學科整合[12]。

（四）高效獲取并有效利用信息的基本素養(yǎng)

培養(yǎng)個體形成良好的信息獲取與有效利用技能是信息素養(yǎng)的核心要素。早在1989年，美國圖書館協(xié)會（ALA）就概述了信息素養(yǎng)的定義和教學信息素養(yǎng)技能的重要性[13]，為之后的學院和圖書館協(xié)會制定的第一套標準提供了基礎。該標準主要分為確定信息需求、高效地獲取信息、評價信息及其來源、有效利用信息以及有道德地使用信息五個方面[14]。信息素養(yǎng)（包括專業(yè)使用和信息管理）作為專業(yè)工程師第一階段能力標準的關鍵要素之一，對工程學生能力發(fā)展非常重要[15]。在工程領域，信息素養(yǎng)技能主要集中體現(xiàn)在信息獲取、有效利用信息促進工程設計和工程實踐過程中，學生需要了解如何整合、學習并利用包括行業(yè)標準、專利、市場信息、文獻以及可靠的網(wǎng)絡資源等在內(nèi)的多元化信息資源[16]。研究表明，信息素養(yǎng)教學能夠提高學生研究的質(zhì)量，主要體現(xiàn)在提供深入和基于證據(jù)的研究報告，確定所發(fā)現(xiàn)資料的可靠性、準確性、有效性、權(quán)威性、及時性、偏差性以及適當性，成為資訊市場的貢獻者，理性道德地使用資訊以及獲得終身學習的能力[17]。同時，根據(jù)2015年新的ACRL框架，信息素養(yǎng)習得能夠賦予個人、組織和社會力量，并使之實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)型[18]。對此，越來越多的大學和工程項目將信息素養(yǎng)納入課程，使其在滿足市場對人才培養(yǎng)技能要求的同時，也提高了學生成為終身學習者的潛能[17]。

（五）學術表達能力

在STEM和STEAM教育熱潮下，STREAM（科學、技術、讀/寫、工程、藝術和數(shù)學）教育應運而生。事實上，強調(diào)讀寫能力是科學、工程和技術教育的重要組成部分，目的是使專業(yè)人士能夠勝任撰寫報告、實驗材料以及與人交流的需要。在支持越來越多的國際學生有效運用英語進行工程技術交流時，支持學術寫作能力發(fā)展以便實現(xiàn)更加廣泛的工程技術創(chuàng)新交流變得越來越重要[19]。同時，在專業(yè)領域和外行領域進行有效的口頭和書面交流，也是學術和專業(yè)發(fā)展的重點[20]。研究表明，寫作不僅是學術界日常工作中的一項重要活動，而且是評價學術人員職業(yè)能力的一種手段[21]。然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，38%的工程專業(yè)畢業(yè)生認為溝通和寫作技能是他們職業(yè)中最重要的因素之一，但這也是他們覺得準備不足的領域[22]。為了使學生能夠適應學科規(guī)范和學術標準，有研究者呼吁，在高等工程教育中將包括學術寫作在內(nèi)的核心技能納入具有挑戰(zhàn)性的課程之中，旨在使學生在本科期間就獲得書面溝通及寫作能力[23]。埃爾頓（Elton）認為，學術寫作的學科規(guī)則往往是默認的，成功的技能發(fā)展依賴于學科專家和寫作專家的意見[24]。當教師對學生的工作提出反饋質(zhì)疑時，學生的工作質(zhì)量可能會得到提高[25]。在培養(yǎng)學生學術表達能力時，除了配備專業(yè)教師進行教授、指導之外，還可以通過在線反饋、同行評審、協(xié)作等方式來滿足工程人員學術表達能力的培養(yǎng)需求。

四、21世紀國際工程教育研究前沿

Cite Space軟件開發(fā)者陳超美認為，一組突現(xiàn)的研究概念和潛在的研究概念可以用來反映某一學科領域的研究前沿和未來發(fā)展趨勢[26]。打開Cite Space，進行設置調(diào)節(jié)，得到21世紀國際工程教育研究前沿知識圖表（見表5），以2000～2018年的數(shù)據(jù)作為樣本，在二次閱讀文獻基礎上，結(jié)合突現(xiàn)詞可以探測到其研究前沿主要集中在以下四個方面。

（一）工程教育發(fā)展的策略：基于STEM教育整合的工程人才培養(yǎng)模式構(gòu)建

由表5可知，序號1、7、9、19、24所列國際工程教育突現(xiàn)詞可以反映STEM教育戰(zhàn)略發(fā)展的重要性;同時，通過以上突現(xiàn)詞的時間跨度可知STEM教育將持續(xù)成為國際工程教育研究的前沿與趨勢。STEM教育起源于美國，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）的簡稱，旨在強調(diào)多學科交叉融合。21世紀以來，美國聯(lián)邦政府對STEM教育在政策上進行了大力支持，如2006年出臺的《美國競爭力計劃》、2010年出臺的《準備與激勵：為美國的未來實施K12年級的STEM教育》、2012年出臺的《致力超越：再培養(yǎng)百萬名STEM領域大學畢業(yè)生》、2014年出臺的《K-12年級STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程》、2015年頒布的《STEM教育法案》以及2016年出臺的《STEM2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》等，皆體現(xiàn)了STEM教育發(fā)展的重要性。其作為國際工程教育發(fā)展的前沿，體現(xiàn)了跨學科、跨領域、整合綜合能力與思維品質(zhì)的培養(yǎng)導向，以及國際社會對綜合型工程人才發(fā)展的需求。縱觀國內(nèi)，STEM教育雖然尚未成熟和系統(tǒng)化，但是在一些發(fā)達城市已經(jīng)開始進行探索實踐，且國內(nèi)學者對STEM教育的研究也逐年增多，可以將其與當下備受關注的新工科建設進行結(jié)合，構(gòu)建人才培養(yǎng)新模式，探索工程教育理論和實踐新視角。

（二）工程人才培養(yǎng)的目標：工程人才核心素養(yǎng)+關鍵技能培養(yǎng)

由表5可知，序號4、12、14、16、21所列國際工程教育發(fā)展突現(xiàn)詞體現(xiàn)了工程人才培養(yǎng)的關鍵技能和核心素養(yǎng)培養(yǎng)方向。美國21世紀核心素養(yǎng)包含“學習與創(chuàng)新技能”“信息、媒介與技術素養(yǎng)”“生活與職業(yè)素養(yǎng)”三方面，21世紀技能則在3Rs（閱讀、寫作、計算）基礎上轉(zhuǎn)向了4Cs（交流、合作、批判性思考、創(chuàng)造力）[27];日本21世紀核心素養(yǎng)包含基礎素養(yǎng)、認知素養(yǎng)與社會素養(yǎng)三方面，21世紀技能則包含思維能力（核心）、基礎能力以及實踐能力[28];新加坡21世紀核心素養(yǎng)以培養(yǎng)充滿自信的人、能主動學習的人、積極奉獻的人以及心系祖國的公民為目標，包含核心價值、社交與情緒管理技能（自我意識、自我管理、社會意識、負責任的決策、人際關系管理）以及新的21世紀技能（批判性、創(chuàng)新性思維，交流、合作和信息技能，公民素養(yǎng)、全球意識和跨文化交流技能）[29];中國21世紀核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，包含文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新6大素養(yǎng)，著重發(fā)展認知能力、合作能力、創(chuàng)新能力以及職業(yè)能力四大關鍵技能[30]。綜上不難發(fā)現(xiàn)，各個國家關于21世紀核心素養(yǎng)和關鍵技能的制定大同小異。因此，對于工程教育發(fā)展而言，培養(yǎng)滿足國際社會發(fā)展要求的具備21世紀核心素養(yǎng)和關鍵能力的工程人才將是工程教育與人才培養(yǎng)不斷追求的目標與方向。

（三）工程教育教學的方式：以項目為抓手的自主合作學習與實踐探究

由表5可知，序號10、20、21所列國際工程教育發(fā)展突現(xiàn)詞體現(xiàn)了以項目為抓手的自主合作學習與實踐探究工程教育教學方式。其主要強調(diào)在國際工程教育教學發(fā)展中基于工程項目、工程實踐、工程經(jīng)驗進行教學，以及形成以人工智能+工程教育的教學模式?；陧椖窟M行教學能夠提供足夠的挑戰(zhàn)，幫助學生走出舒適區(qū)，有充分的機會練習技術技能和非技術技能，最大限度地提高學生工程學習的能力;基于工程實踐進行教學能夠使學習者有針對性地將問題與課程相聯(lián)系，提高學生知識獲取、反思和實踐的工程能力;經(jīng)驗式學習理論通常被稱為科爾布（Kolb）理論，其包含具體經(jīng)驗（CE）、反思觀察（RO）、抽象概念（AC）和主動實驗（AE），即要求學習者在體驗過程中將自動化集成到邏輯健全的理論中（AC），且具備使用這些理論來做出決策和解決問題（AE）的能力，其作為一種超越傳統(tǒng)課堂教學的方法，有利于學習者從直接經(jīng)驗中分離出抽象的概念進行實踐探究與合作探究[31];作為當下受到國際社會廣泛關注的人工智能，聯(lián)合國教科文組織和布羅孚圖盧（ProFuturo）在2019年移動學習周期間發(fā)布的《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)》工作報告，就人工智能對學習成果、受教育機會和教師支持的影響以及公平性、包容性、師生是否做好準備等問題進行了探究。而對于工程教育發(fā)展而言，如果能夠有效發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢，將其與工程具體專業(yè)相結(jié)合，將會大大促進工程教育的進步與發(fā)展[32]。綜上可以預見，基于工程項目、工程實踐、工程經(jīng)驗以及人工智能+工程教育的教學模式將是國際工程教育教學發(fā)展的重要方向。

（四）工程教育面臨的挑戰(zhàn)：生態(tài)化工程教育體系的建構(gòu)

表5中序號5和22所列國際工程教育發(fā)展突現(xiàn)詞，以及針對這兩個突現(xiàn)詞的文獻拓展研究，共同印證了生態(tài)化工程教育體系的構(gòu)建是當下及未來很長一段時間內(nèi)國際工程教育面臨的挑戰(zhàn)，其主要包括綠色工程、工程倫理和性別平等。在工程學中，將關于可持續(xù)性的觀念納入產(chǎn)品、過程、技術系統(tǒng)和服務，意味著將環(huán)境、經(jīng)濟和社會因素整合納入產(chǎn)品和設計的評估中，并逐步形成工程人才培養(yǎng)和工程制造體系的生態(tài)化與系統(tǒng)化。尋求可持續(xù)性設計的工程師可利用的量化工具不斷發(fā)展，但目前主要側(cè)重于自然資源保護和減少排放，可用于將可持續(xù)性的社會層面納入工程設計的量化工具很少。在工程教育中，可持續(xù)性的社會層面受到的重視不及環(huán)境和經(jīng)濟層面，因此，在某種程度上，其將會是工程教育未來發(fā)展的挑戰(zhàn)之一[33]。隨著科技社會與環(huán)境的快速發(fā)展，工程倫理問題也日益引起了人們的注意，并在工程倫理學領域形成了一個研究和教學領域且取得了重大進展，但在“教什么”以及“如何教”才能培養(yǎng)出最優(yōu)秀的倫理工程師方面仍然存在明顯的差距。對于未來國際工程教育發(fā)展而言，工程倫理教學內(nèi)容與教學方式也將是重要挑戰(zhàn)之一[34]。聯(lián)合國教科文組織認為，性別平等是一項基本人權(quán)，是社會公正的一個方面，也是經(jīng)濟發(fā)展的必要條件。只有婦女和男子擁有更多的平等機會、選擇以及作為正式、平等的公民自由和有尊嚴地生活的能力，才有可能在全球、地區(qū)和地方層面實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展與和諧發(fā)展[35]。但是，由美國國家科學基金會資助的《2018年工程教育現(xiàn)狀報告：工程學位的多樣性寫照》（2018 Status Report on Engineering Education：A Snapshot of Diversity in Degrees Conferred in Engineering）顯示，工程學中男女性別差異顯著[36]。雖然當下尚未有明確的解決措施，但基于國際社會的發(fā)展趨勢，性別平等作為2030年可持續(xù)發(fā)展議程及其17項可持續(xù)發(fā)展目標的重大障礙，將會是工程領域未來發(fā)展中實現(xiàn)生態(tài)化建構(gòu)面臨的另一重要挑戰(zhàn)。

參考文獻?

[1] Dunsmore K，Turns J，Yellin J M.Looking Toward the Real World：Student Conceptions of Engineering[J].Journal of Engineering Education，2011（02）：329-348.

[2] Iturbe C B，Ochoa L M L，Castello M C J，etal.Educating the Engineer of 2020：Adapting Engineering Education to The New Century[J].IEEE Engineering Management Review，2009（01）：11-11.

[3] Levasseur，R，E.People Skills：Developing Soft Skills—A Change Management Perspective[J].INFORMS Journal on Applied Analytics，2013（06）：503-616.

[4] Brace.A.B，John.V.F.Embedding Leadership In Civil Engineering Education [J].Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice，2000（01）：16-20.

[5] Cunningham C M，Kelly G J.Epistemic Practices of Engineering for Education[J].Science Education，2017（03）：486-505.

[6] Froyd J E，Wankat P C，Smith K A.Five Major Shifts in 100 Years of Engineering Education[J].Proceedings of the IEEE，2012（100）：1344-1360.

[7] Telenko C，Wood K，Otto K，etal.Designettes：An Approach to Multidisciplinary Engineering Design Education[J].JOURNAL OF MECHANICAL DESIGN，2016（02）：1-11.

[8] Sampaio A Z，F(xiàn)erreira M M，Rosário D P，etal.3D and VR Models in Civil Engineering Education：Construction，Rehabilitation and Maintenance[J].Automation in Construction，2010（07）：819-828.

[9] Fischer M，Kunz J.The Scope and Role of Information Technology in Construction[C].CIFE Centre for Integrated Facility Engineering in Finland，Stanford University，2004：1-22.

[10] Borrego M，Newswander L K.Characteristics of Successful Cross-disciplinary Engineering Education Collaborations[J].Journal of Engineering Education，2008（02）：123-134.

[11] Gero.A.Development of Interdisciplinary Lessons Integrating Science and Engineering in Heterogeneous Teams：Education Students Attitudes[J].International Journal of Engineering Pedagogy，2016（06）：59-64.

[12] Borrego M，F(xiàn)oster M J，F(xiàn)royd J E.Systematic Literature Reviews in Engineering Education and Other Developing Interdisciplinary Fields[J].Journal of Engineering Education，2014（01）：45-76.

[13] Association A L.American Library Association Presidential Committee on Information Literacy.Final Report[J].Japan Journal of Educational Technology，2006（30）：57-60.

[14] Mitchell W E，Barbara S.Information Literacy Competency Standards for Higher Education redux[J].Teacher Librarian，2000（04）：63-67.

[15] Liu T，Sun H.Gender Differences on Information Literacy of Science and Engineering Undergraduates[J].International Journal of Modern Education and Computer Science，2012（02）：23-30.

[16] Purdue U P.Integrating Information into the Engineering Design Process[J].Australian Academic & Research Libraries，2013（02）：1-2.

[17] Bakermans M H，Plotke R Z.Assessing Information Literacy Instruction in Interdisciplinary First Year Project-based Courses with STEM Students[J].Library & Information Science Research，2018（02）：98-105.

[18] Knapp M.The ACRL Framework for Information Literacy in Higher Education Implications for Health Sciences Librarianship[J].Med Ref Serv Q，2014（04）：460-468.

[19] Lax J.Laying a Foundation for Academic Writing in Engineering：Helping International Graduate Students Write in English[C].Professional Communication Conference.IEEE，2015.

[20] Engineers Australia[EB/OL].Stage1competency standard for professional engineer.http：//www.engineersaustralia.org.au/sites/default/files/shado/Education/Program%20Accreditation/130607_stage_1_pe_2013_approved.pdf.

[21] Sharon M.Hobsons choice：the effects of research evaluation on academics writing practices in England[J].Aslib Journal of Information Management，2017（05）：504-515.

[22] Juliey B，Gerry R.Embedding Academic-Professional Collaborations that Build Student Confidence for Essay Writing：Student Perceptions and Quality Outcomes.A Practice Report[J].The International Journal of the First Year in Higher Education.2011（02）：83-90.

[23] Olajide，Lekan J.Effect of Integrated Approach on Polytechnic Students' Achievement in Essay Writing[J].Journal of Emerging Trends in Educational Research & Policy Studies，2013.

[24] Elton L.Academic Writing and Tacit Knowledge[J].Teaching in Higher Education，2010（02）：151-160.

[25] Alvarez I.The Value of Feedback in Improving Collaborative Writing Assignments in an Online Learning Environment[J].Studies in Higher Education，2012（04）：387-400.

[26] Chen C.Searching for Intellectual Turning Points： Progressive Knowledge Domain Visualization[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2004（101）：5303-5310.

[27] Partnership for 21st Century Skills.Framework for 21st Century Learning[EB/OL].http：//www.p21.org/our-work/p21-framework.2015-12-10.

[28] 辛濤，姜宇.全球視域下學生核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建[J].人民教育，2015（09）：54-58.

[29] Ministry of Education.Singapore 21st Century Competencies[EB/OL].https：//www.moe.gov.sg/education/education-system/21st-century-competencies

[30] 核心素養(yǎng)研究課題組.中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學刊，2016（10）：1-3.

[31] Sugarman L.Experiential learning：Experience as the Source of Learning and Development[J].Journal of Organizational Behavior，2010（04）：359-360.

[32] 聯(lián)合國教科文組織.人工智能給教育帶來的機遇和挑戰(zhàn)[EB/OL].https：//zh.unesco.org/news/ren-gong-zhi-neng-gei-jiao-yu-dai-lai-ji-yu-he-tiao-zhan.

[33] Allen D T，Shonnard D R，Huang Y，etal.Green Engineering Education in Chemical Engineering Curricula：A Quarter Century of Progress and Prospects for Future Transformations[J].Acs Sustainable Chemistry & Engineering，2016（11）：5850-5854.

[34] Li J，F(xiàn)u S.A Systematic Approach to Engineering Ethics Education[J].Science & Engineering Ethics，2012（02）：339-349.

[35] 聯(lián)合國教科文組織.聯(lián)合國教科文中長期計劃（2014-2021）[EB/OL].https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000227860_chi.

[36] 徐玲玲.美國國家科學基金會發(fā)布2018年工程教育報告[J].世界教育信息，2019（02）：73-74.