撰文 | 姬扬
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3月4日是第二个“世界工程日”。这个活动日是世界工程组织联合会（WFEO）倡议设立的，目标是帮助实现联合国的可持续发展目标，口号是“工程助力可持续发展”。每年一个主题，今年的主题是“工程——为了健康的地球”。
我们经常说，科学技术是第一生产力。最近几年，工程这个词越来越多地进入普通人的视野。在我的理解里，科学是理解世界的基础，技术是改造世界的工具，而工程则是利用科学和技术，针对世界的某个具体事务，开展大规模的、协调一致的项目建设。建设地铁、高铁和桥梁，改造我们的交通方式，这是工程；建设5G网络和基站，改进我们的通讯方式，这也是工程；建设大型发电站和直流高压输电网络，改善我们的工业基础设施，这还是工程；植树造林和环境保护，给我们以健康的生活环境，就更是工程了。为了促进世界的可持续发展，我们离不开工程；为了保护人类的生存环境，为了“健康的地球”，更不能离开工程。
然而，正如科学和技术都是依靠人来发明创造的一样，工程本身的可持续发展也离不开人，更准确地说，离不开人的教育。我是一名大学物理老师，想借今天这个机会谈谈自己对我国当前大学工程教育的看法。
物理通常归为科学，在大学里算理科；工程可以归为技术，在大学里算工科。好像离得有些远，我现在发表言论，会不会有些“越位”了呢？我觉得不会。原因如下：
首先，我毕业的那所理工科大学一直强调理论要和实践结合（“红专并进，理实交融”），在学校里也要画机械制图，做金工实习；其次，我教课的那所大学虽然听起来像是纯理科，其实也有计算机等一些工科专业；第三，我经常在大学或中学做科普讲座，并参加过一些高考或者研究生考试的面试工作，接触过形形色色的学生；最后，大学物理是所有理工科大学生都要学习的基础课程，只有程度的差别，没有不学的选项——我的课堂上就有来自各个专业的学生。
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先说一下我对我们国家的大学教育的个人看法：宏观上乐观，微观上悲观。然后再具体说明。
宏观上乐观。我认为，我们国家的大学教育在总体上是成功的。自新中国成立以来，特别是改革开放以来，中国教育面临的一个巨大问题是，国家建设需要人，需要有知识的人，但是国家的底子薄，而且培养出来的人挺容易就被其他国家“掐尖”了。在几代人的努力下，我们国家的教育越来越有成效，虽然也给外国输送了不少人才，但还有大量的人才留下来干事情，逐渐地解决了国防问题，经济工作也搞上来了。从刚建国时候的一穷二白，到改革开放时期的巨大落差，终于到现在的巨大成就，在工程上的一些代表性成包括三峡大坝和高铁网络，以及“嫦娥”登月计划和“蛟龙”深海探测，都说明我们国家的教育在总体上是成功的，否则，就不可能达到今天的地步。
然而，十多年的教学经历，让我在微观方面（也就是教育的细节方面）有些悲观。我们的教育还有很多不足，特别是与工程有关的教育。虽然我不直接教工科的课程，但是因为大学物理是工科教育的基础，我从课堂上得到的一些经验表明，我们的大学生在课堂上受到的训练和表现出来的能力，还远远不能满足工程的需要，特别是未来世界对工程人员的要求。
跟三十年前相比，现在的大学生都很聪明，见识也比我们当年强得多，对社会的看法也不像我们当年那么肤浅。但是，大部分学生仍然跟我当年一样，太相信书本，太相信权威，而且在某种程度上更脱离社会实践。特别明显的是（我见过很多这样的学生），有些人的脑袋里似乎有个开关，上课的时候、考试的时候，就把开关往左一拨，马上就能牛顿定理、科学分析，可是到了生活中、进了实验室，开关就拨到了右边，各种怪力乱神乃至瞎忽悠的东西，都觉得很正常了。也就是说，学习是一回事情，应用是另一回事情，完全不相干的。更要命的是，大家都不喜欢问问题，什么样的问题都不喜欢问。不要问，问就是不懂！
还有一个问题。现在，计算机和手机非常普及，每个人都能接触大量的信息，拥有巨大的计算能力（我猜现在学生的一个手机，比我当年整个大学的计算能力都要强）。但是，他们在分辨信息的真伪和预测形势的发展方面，还需要很大的提升。关于信息的问题，他们往往认为，搜索引擎上得到的东西就是正确的，顶尖期刊上发表的工作肯定是重要的，专家们说的话是不会错的。其实，什么是专家？研究的多了，干的多了，就是专家。专家有什么了不起的？为什么要迷信他们。关于计算的问题，他们常常认为，计算机给出的结果怎么可能是错的？不要问，问就是计算机永远正确！即使有些人会怀疑，但是也觉得无能为力：计算机算的那些东西，我也没办法算啊！他们不是很相信，一些简单的物理模型和定性半定量的计算，可以评价计算机得到的结果是否合理，大型数值计算的程序是否发生了错误。
最后是社会实践。我们当年实习的时候，做个榔头、去研究所参观一下，也就算了，这虽然不算很好，但是跟当时的技术和工程水平差的还不算太远。现在的大学里，社会实践的绝对水平也许有了提高（实际上还不一定），但是相对水平肯定落后得更多了。在这方面，一些“好大学”可能还不如一些“普通大学”做得好。我说的是综合性大学，那里更强调全面发展，在工程实践方面给予学生的指导可能会弱一些，而一些面向就业市场的大学（我参观过几个），因为有具体的就业导向，反而在工程实践方面重视得多。
上面这些问题，就是我说自己在微观上悲观的原因，这是些教学的具体细节，我觉得还有很多需要改进的地方。
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为了扭转这种局面，在过去的几年里，我个人也做了一些尝试。我尝试着在一些课程里让学生们寻找“忽悠人的科学新闻”，甚至在上课的时候故意讲一些错误的东西（当然会在下课前告诉他们），让他们认识到，科学精神最重要的就是保持合理的怀疑，不认为任何东西是必然的——除非经过无数科学实践检验的基本原理。我在课堂上经常给学生们做一些定性分析问题的演示，尝试着用中学数学（以及一点点的高等数学）来给出问题的近似解。我跟他们说，不要害怕估计，即使估计值比最终的准确值差个三五倍，也不会要命，至少它可以给你一个出发的方向，让你预测计算机得到的结果，而不仅仅只有完全相信和完全不相信这两个选项。由于别人的一些工作里可能有数据的错误（无意的或者有意的），自己在实践中测量的结果也可能有错误，我还给他们介绍一些发现错误的技巧，其实就是一些统计的常识。
同时，我告诉他们，一个人最容易骗的就是自己，最不容易骗的也是自己。我还告诉他们，不要迷信知识，不要迷信专家，你们在中学学到的知识有99%是正确的，在大学学到的知识有90%是正确的，等你们出去工作以后，再学习的新知识可能只有50%正确了。重要的是培养自己分析问题和解决问题的能力和信心：你是人，专家也是人，凭什么他能做到的东西，你就做不到？凭什么他做不到的东西，你就一定也做不到？
还有最重要的一点，就是合作的问题。在工程事务方面，这一点特别重要。中学教育因为面对着高考，每个人都是为自己的考试成绩奋斗，合作当然就很少了。在大学里，课程范围很广，绩点的压力也大，也很难培养工作上的合作精神——确实有一些活动是组队参加的，但还是太少。这方面我能做的事情很少，虽然也跟学生们说，现在的时代已经变了，一个人单打独斗就能解决问题的时代已经过去了，现在需要各尽所能、协调一致、懂得指挥和服从指挥，才能取得进步，特别是工程方面的成功。然而，这就不是我一个大学物理老师所能解决的问题了。
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当然，教学方面的改进，不是一个人的问题，涉及到的也不仅仅是老师和学生，还有学校和社会。特别还有时代的因素。我们现在处于一个非常特殊的时期，“千年未有的大变局”。信息革命正在彻底改造我们的生活环境。
人类历史上有很多次革命。农业革命把人们从渔猎劳动中解放出来，工业革命把人们从体力劳动中解放出来，现在，信息革命正在把人们从脑力劳动中解放出来。2016年，AlphaGo战胜了围棋世界冠军李世石，让我们每个人都认识到了大数据和人工智能的威力，都开始思考人类的未来，我们都面对着“千年未有的大变局”。
与此同时，中国也处于一个非常特殊的时代，我们正在为“中华文明的伟大复兴”而奋斗。我们当然希望有一个安定团结的国内环境，希望有一个和平发展的国际环境，但是我们也面临着来自多方面的考验，有些事情甚至是无法预料的。比如说，2020年发生的世界范围的新冠疫情，就对“健康的地球”提出了严峻的考验。工程在很多方面都帮助我们发展，帮助我们实现可持续发展的目标，包括在这次疫情里，无论是全民的防疫工作，还是疫苗的研制生产乃至发放工作，都离不开工程的力量，广大的科技人员和工程队伍为此付出了巨大的努力和牺牲。
为了世界的可持续发展，我们需要工程；为了工程的可持续发展，我们需要教育。我们已经做出了很好的成绩，但是我们还需要进一步改进我们的教育，特别是工程教育，特别是新时代背景下的大学工程教育，才能实现我们的目标。
作者简介
姬扬，博士，研究员，博士生导师。1998年在中国科学院半导体研究所获得理学博士学位。自2002年起，在中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室工作，从事半导体自旋物理学方面的实验研究。发表过多篇学术论文，翻译出版过5本学术著作和1本社科著作，经常在科学网博客上写博文。喜欢看书，经常写书评。
本文经授权转载自微信公众号“世界工程日”，原标题为《工程师观察丨教育促进工程的可持续发展》。