首先给大家介绍一下工业和教育4.0给工程教育带来的挑战。众所周知,产学之间是相互促进的关系,作为教育者,我们在培养人才的同时希望引领行业的发展。工业1.0开始于18世纪,1776年左右,机器动力取代人力。工业2.0在大约19世纪到20世纪,第一条流水线出现于1913年,标志着生产开始变成大众化。工业3.0出现于20世纪下半叶,得益于电子工程学的发展,实现了生产的自动化。工业4.0实现了所有生产当中的上下游之间的互联,通过云计算、大数据等进行互联,4.0革命的核心就是希望能够进行个人产品,实现个人需求的客制化,这是工业4.0的精神所在。
再看教育的发展历史。教育1.0几千年前就出现了,刚开始人们使用的是结绳或者图形和楔形文字进行经验的传播。教育2.0是一个大众教育的发展,读写成为大众的方式,这个时期开始建立学校,这是最主要的知识传播方式。造纸、印刷等技术的发明进一步推动了教育的发展。目前的教育3.0,得益于教育科技的发展,传统的课堂开始出现课堂内外的学习方式反转,这是教育方面一个巨大的转变。教育4.0又发生了什么变化呢?这里的关键词是跨学科的学习。通过这种方式和所有东西进行互联,例如数据源、教育网站、学生群体等,任何人只要想相连就都可以互联,这是通过物联网以及大数据来实现的。教育4.0的目标是为了能够实现个人学习的客制化,从标准化的、团队的或集体的操作方式开始实现客制化。
我对工业、教育分别从1.0到4.0做了一个简单的关联性分析。在1.0时代,主要是进行一种协助,工业中是能够协助生产,教育中是能够进行知识转移方面的协助。在2.0时代,工业中实现了流水线的大量生产,教育中通过学校以及教学资料实现大众教育。在3.0时代,是一种自控型的,在生产方面以及在学习方面的自控,而且实现了课堂的反转以及生产的自动化。4.0时代是一种互联的方式,工业4.0的目标是为了能够实现客制化产品,教育4.0的目标是为了能够实现面向个人的客制化教育。虽然我们来自于不同的地区、不同的大学,但是我认为在教学和学习以及在工程教育中,大多数还停留在从2.0到3.0的转变中,我们仍然还在使用标准化的学习方式,仍在进行单向的知识传播。现在新技术的发展速度是非常快的,而且与我们密切相关,例如虚拟现实技术使学习变得非常有意思且非常高效;还有MOOC,通过这种方式使没有机会接受高等教育的人群可以按照自己的步骤进行自主学习,选择自己的学习材料,创建自己的学习里程碑。
今天我还想稍微提一下关于未来工程教育的挑战,可能听起来有些叛逆,有些批判。我们把它叫做工程教育5.0,是超越4.0的,之所以要讲这个主要是因为人工智能对于知识的赋权,带来的挑战是人工智能正在替代人类,那么,我的问题是:到底传统的工程师是否已经作为一种濒危物种,就像世界上其他濒临灭绝的物种一样?对于工程师,我们的自豪感何在?未来可能很多东西由人工智能、大数据、虚拟现实等技术手段或产品替代,所以我们将会进入到一个工程师要与即将到来的新的机器人参与者共同合作的时代,这些新的参与者非常智能,有的时候比人类都强,我们应该怎样对未来工程师进行教育呢?我们势必要增加更多的创造性,增加更多的自主性,加入更多的多样化的团队项目,增加更多的战略性思维。
我们的一天只有24小时,所以必须牺牲或者去掉一些东西。对于一些很容易被人工智能替代的,我们应该减少统一化的、重复的工作,减少重复性的解决方案。未来的工程师与当前的工程师的差异在哪儿?在我的观点来看,首先,工科是给其他的学科增值的,比如医学上可以帮助一些如基因组工程以及个人化医疗服务等,在农业上能够促进农业发展,在工业上可以帮助进行工厂的改造,还能够促进文化产业如奥林匹克运动会或者电子竞技行业的发展,这些全都是崭新的机遇。为了能够实现这些目标,对于未来的工程师而言,不仅要掌握多领域的知识,同时还应该通过工具把这些知识进行应用,成功进行多知识的组合。这将会是未来工程教育新的目标。
其次,未来的工程师需要考虑一些战略性的问题,除了常规问题的解决,未来的工程师需要去考虑一些社会方面的问题,人类需不需要我们未来在工程中发明一些什么?为什么我们要开发这个?除了工程技术的“How”以外,关于“What”以及“Why”的问题都要得到回答。同时在人类的需求方面,不仅要从市场调研的角度,还要从对于人类的理解的角度,并要考虑到环保方面的内容,比如说如何进行不同能源的选择,如何制定优先级别。为了实现这些,我们需要更多的人文以及通识教育进入到工科教育当中,使学生进行价值的选择,这是未来工程教育的终极价值方向。
接下来我想简单给大家介绍一下我校在这方面的实践。我们有一个概念叫作“增值性工程”,它的意思就是大规模的、跨学科的教育系统。现在双学位已经不是什么新概念了,在大多数的学校里面学生还是需要去拿额外的学分来完成双学位。但是由于学位的课程过多,那么学生就难以完成双学位项目。我们使用了双学科的学分系统,有23%的工科学生能够拿到双专长的学位毕业,这方面在台湾我们位于第一名。例如2015年、2016年、2017年连续三年获得学位的工科毕业生中,几乎有近1/4的学生毕业都取得了双专长的学位,这就是我们所谓的“工程+X”,X可以是任何一个学科,可以分为三类:工程与其他理科以及工科的结合,比如机械工程与电子工程相结合、工业工程与化学工程相结合等,这些是第一组,差不多有一半的双专长学位毕业生是属于这一类,这不难理解,因为我们必须掌握一个复杂系统,包括像信息通信技术、物联网等比较复杂的技术,我们需要将不同的工程学科结合在一起;我们还有10%的工科学生选了生物医药,完成了生物医药的专长学习;大概有1/3的工科专业学生选择了人文学科还有艺术作为他们的第二专长。
我们现在开展了一些新的学科或者说新的项目融合,例如量化的金融等,这些实际上都是跨学科的,都是可以进行融合的。这也是为什么我们现在大概有100多个新的项目提出,我们希望能够把不同的专业进行组合。学生比老师要更加敏感,他们知道自己想要学什么,同时他们也知道工程与包括人文科学等之间的互联实际上是很有帮助的,可以帮助他们实现更加美好的未来。
最后,我想借一位非常有名的科学家费曼(R.Feinman)博士的话来结束我的发言,“There is plenty of room at borders.”(在领域的交界之处我们还有很多可以探索的潜力。)对于工程的课程,将来可能会被人工智能所替代,但是在交界处、在跨学科的领域当中我们还有很多的可以探索发挥的潜力。