《极限学习过程（XLP）工程教育模式理论与实践研究》文献综述-兰岚

极限学习过程（XLP）工程教育模式理论与实践研究

基于Wiki平台的极限学习过程（XLP）理论与实践研究

背景

• 培养方案要求：

1. 文献综述（0.5 学分）
   1. 普通硕士研究生在学期间应结合学位论文任务，阅读至少30 篇研究领域内的国内外文献，了解、学习本领域的新技术、新工艺、新方法、新材料的研究进展，并在此基础上撰写不少于4000 字的文献综述报告。
   2. 普通硕士研究生最迟应于第三学期第15 周前完成文献综述。
2. 开题报告（0.5 学分）
   1. 开题报告以文献综述报告为基础，主要介绍课题研究的目的、意义、技术路线、实施方案、计划安排和预期成果。
   2. 普通硕士研究生最迟应于第三学期第15 周前完成开题报告。

目的

结合成熟的工程能力指标体系，梳理往期XLP课程，结合教育学理论，整理可行的XLP培养目标指标体系，以期对XLP的发展和推广进绵薄之力，对高等工程教育（实践）的多样化发展提供些许新思路。

效果

输出

过程

输入

外部因素

极限学习过程（XLP）工程教育模式理论与实践研究

摘要：21世纪的工程，已是“大工程”，充分体现了学科的综合与复合，工程的多样化和综合化对工程师的素质提出了更高的要求，进而对工程教育提出了更高要求，工程教育在互联网+时代应发展出更好利用计算机网络和信息通信技术，更灵活应对变化的工程教育模式以应对全球化多样化的挑战。

关键词：工程教育；教育模式；极限学习过程

引言

自20世纪70年代以来，世界性的科学技术革命对工程活动产生了巨大影响，工程活动对知识、技能、能力综合的要求达到前所未有的程度[1]。21世纪的工程，已是“大工程”，充分体现了学科的综合与复合，工程的多样化和综合化对工程师的素质提出了更高的要求，工程师不仅要回分析，而且应更善于综合，能够在认识客观世界的基础上改造世界[2]。 工程教育作为培养工程师的活动，在教育领域乃至各相关行业领域受到了愈发广泛的关注。梳理高等工程教育的国内外发展历程和趋势，发现工程教育发展重点与特色，总结国内外对工程教育模式研究取得的成果，发现我国工程教育当前面临的问题，尤其是在工程教育模式的探索中的不足，对我国高等工程教育的进一步发展和工程领域在国际地位的提高都有至关重要的意义。

一、相关概念的界定

（一）工程教育

工程教育兼具教育性与工程性，是一种与社会的工程实践活动、工程文化发展以及其传承相适应的教育类别。工程教育的目的是为学生成为一名成功的工程师提供所需要的学习——专门技术、社会意识和创新精神[3]。

（二）工程教育模式

1.教育模式

模式，一般指可以作为范本、模本、变本的式样（《辞海》，2002）。我国学者陈学飞（2002）将“模式”定义为对所研究现象的概括和简明表述，力求突出这一现象主要的、基本的特征，以便获得对本质的认识。美国政治家比尔和哈德格雷认为:“模式是再现现实的一种理论的、简化的形式。”他们把模式从三个方面作出了较全面的定义：模式再现现实，说明模式来源于实践又指导着实践，而不是人们凭空的建构；模式是一种理论的形式，说明模式必须要有一定理论的依托，反应一定的理论；模式是简化的形式，说明理论并不是原型的完整形态而是简化的形式。

由此可见，模式是从实践中抽象和升华，依据理论建构而成，其作用是沟通理论与实践，以简明的形式指导实践。 教育摸式(educational pattern)在《教育大辞典》中的解释主要有三层含义:①教育在一定社会条件下形成的具体式样;②反映某个国家教育制度上的特点的模式;③某种教育和教学过程的摸式,反映活动过程的程序和方法(教育大辞典,1989)。在研究中经常混用的另一术语是教学模式(instructional models),它是反映特定教学理论逻辑轮廓的、为保持某种教学任务的相对稳定而具体的教学活动结构,具有直观性、假设性、近似性和完整性(教育大辞典,1989)。就教育模式与教学模式的关系而言,教育是培养人的社会活动,教学是教师的教和学生的学的共同活动。显然，教育包容了教学。狭义的教育模式通常即指教学模式。 本文中提及教育模式时，将教育模式视为某种教育思想和具体方法、步骤和程序等有机结合,当这种结合体现出某些较稳定的特点时,就构成一种具体的教育模式[4]。重点考虑在何种背景下产生、有何独特的理念与操作格式。

2.工程教育模式

工程教育模式是在特定的环境与背景中产生，基于某些理念和理论，综合应用各种教学方法进行教学，并在教学实践中逐渐形成相对稳定的步骤和程序。 典型的工程教育模式主要有：基于学科的教学模式、基于问题的教学（Problem-Based Learning）模式、基于案例的教学（Case-Based Learning）模式和基于项目的教学（Project-Based Learning）模式等。基于学科的教学强调科技与工程基础，是我国目前高等工程教育中应用的主要模式；基于问题的教学是把学习设置到复杂、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性问题，来掌握问题背后的科学知识和隐性知识，形成解决问题的技能和自主学习能力；基于案例的教学以具体案例为依托，学习案例相关知识、经验及分析方法，由商学院的工商案例推而广之被各类教学领域采用；基于项目的教学是一种以学生为中心的综合、交互、探究式的教育模式，通过较长期任务的执行，从中获得多方面知识和技能，形成综合能力。

（三）极限学习过程（XLP）

极限学习过程（eXtreme Learning Process，XLP）是清华大学顾学雍教授提出的一种新的工程教育模式。XLP提供一个跨学科的学习平台，使用一系列相关联的资源和方法，组织和支持来自不同专业的学习者设计和执行有导向性的协同学习活动。目的是鼓励和培养有广泛不同背景的学习者们共同高效工作，产生应对挑战性问题的解决方案，达成共同的目标，例如开发产品原型或特定服务。XLP创建了一个现实的社会环境，为参与者提供所有集体学习环境之间共享一个共同的协同机制。协同机制包括市场交易、冲突解决、专利局和媒体发布渠道。这一协同机制激励参与者管理他们的合作和竞争团队，计划和协调资源的应用，并在高度网络化的数字社会中展示他们的个人创造力。

二、工程教育特色与发展的相关研究

（一）国外工程教育发展特色研究

研究国外工程教育是为了借鉴其优点更好发展我国工程教育，因此对国外工程教育的研究多着力于工程教育特色。本世纪初我国学者对新世纪国外工程教育发展的特征总结为以问题为中心、以实践为旨趣、以培养工程师为目标、以科研为导向四点[5]。

1. 对欧洲高等工程教育的研究

对欧洲的研究主要分为对欧洲工程教育一体化的研究和对各国的具体研究。对欧洲一体化的分析重点在“欧洲工程认证计划”[6]特点和可借鉴之处。对欧洲各国工程教育的研究则关注点各有不同，俄罗斯秉承“通才”培养[7][8]，英国在国际化方面推进虚拟大学建设[9]，德国的严谨体现在能想到的方方面面，他们用严谨的课程认证保证教学质量[10]，法国在解决学生实习问题上则颇有成效[11]，北欧国家在全球化背景下进行教育改革[12]可以给我们提供经验与考量方向。

2. 对美国高等工程教育的研究

美国作为信息时代的领军者，工程教育也是堪称领域内的领头羊。美国麻省理工学院作为顶尖工科院校一直有培养工程领军人才的传统[14]，并与瑞典三所大学共同提出了构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate）为一体的CDIO工程教育模式，CDIO模式是新世纪初提出的培养未来工程师的重要模式[13]，也是我国10年来工程教育实践着力借鉴，工程教育研究炙手可热的话题。对于美国工程教育的特色研究指出，第一年体验（First Year Experience，FYE）是美国教育实践的特色之一，以学生发展理论为基础，强调学生的整体经验和发展需要[16]。STEM（科学、技术、工程和数学）是美国教育另一特色，2011年，美国总统奥巴马指出STEM教育对美国学生和经济极为重要[15]，美国一直以来对STEM政策支持不断[17]。将科学技术工程数学作为一个整体体现了美国工程教育中对关联性和整体性的重视和对科学基础的重视。

（二）我国工程教育发展历程研究

1. 我国高等工程教育目标的转变

工程教育与社会整体联系密切，相互影响，在工程教育发展过程中，目标不是绝对固定、一成不变的，而是动态的，随着工程教育思想从狭窄的专业教育到“大工程”理念的转变，高等工程教育目标也从单一狭窄走向多元复合[18]。高等工程教育目标认知可总结为四段：“通才”型工程人才，“专才”型工程人才，全面发展的工程人才，和卓越工程师[19]。在工程教育全局目标之外，也有研究重点在培养目标中强调“工程精神”的培养[20]，指出工程精神实质是与能力培养互为表里的。

2.我国高等工程教育实践探索的沿革

对我国高等工程教育实践的研究主要分为对总体高等工程教育改革——也有人称高等工程教育创新[21]——情况的研究，和对工程教育具体某方面的探索和案例研究。19世纪中叶至20世纪末理工科派遣留学生的情况研究表明，这可以说是一段向西方发达国家学习的历史[22]，在21世纪的今天，我们的学习也从未停止过。随国家发展，我国在对外学习的过程中也内化了我国本身国情的影响，改革开放三十年来，我国高等工程教育教育受政策影响因素较大，扩招引起的教育资源紧缺等问题对工程教育影响很大[23]。事实上，当前工程教育改革面临的诸多问题，有学者提出应当将工程教育融入基础教育[24]等新想法，具体有人提出学习国外经验改善我国青少年科技竞赛的激励机制以更好发挥科技创新后备人才的力量[25]。在具体实践探索的问题上，工程领导力成为高等工程教育的一大热点问题[26]，基于工程实践的能力目标，国内一些高校开始带头实施工程实践的能力导向模式改革[27]，工程教育的主要实践地点工程训练中心被指出应与目标设定相协调[28]。此外，随着全球化人才流动加快，工程教育的行业认可即专业认证颇受重视[29]。地方高校发展高等工程教育可以加入《华盛顿协议》为契机，以工程认证为指导，坚持自身发展特色[30]。

三、工程教育模式的相关研究

（一）国外工程教育模式的主要研究

回溯工程教育百年历史,可以察觉到全球工程教育发展遵循着某种规律。根据Crawley等人的研究,工程教育从注重实践、实践和理论兼顾、注重科学,又回归理论和实践并重的发展轨道,相应地先后演变出三种工程教育范式——技术范式、科学范式和工程范式[3]。当前的工程教育正处于第二次范式革命的过渡时期,尽管传统的"科学范式"仍大行其道,但以“回归工程”为特征的工程教育创新实践已逐渐声势浩大且呈现百花齐放的大好态势。

基于项目的工程教育模式PBL和CDIO工程教育模式两大模式已有广泛实践和研究讨论。近年来有四个备受瞩目的工程教育模式新秀，分别是：美国欧林工学院的体验式教学模式、俄罗斯斯科尔科沃理工学院的三螺旋模式、美国利物浦大学工学院主动学习模式和澳大利亚昆士兰大学化学工程系的PCC模式[31]。美国欧林工学院是一所斥巨资、从零开始兴建的本科学院,它构建了用设计项目贯穿始终、以跨学科元素为支撑的体验式教学模式，欧林工学院认为，（除数理逻辑训练外）体验式学习是创造性领域最基本的学习方法[32][33]；俄美合作的斯科尔科沃理工学院是一所在俄罗斯国家战略规划与MIT协助帮扶下建设的研究生为起点的创新创业型大学,它构建了集教育、研究、创新创业为一体的"三螺旋”模式；英国利物浦大学工学院发挥老牌工科传统优势并吸纳先进教育理念，以工程毕业生迅速满足现代工业的经济需要[34]为动因，构建了面向产业需要的主动学习模式；昆士兰大学参与撰写的报告《澳大利亚工程教育的未来》指出,毕业生特质需要贴上“工程”的标签[35]，改革由此开始，澳大利亚昆士兰大学化学工程系是渐进式改革的范本,它以“求同存异”的原则,既保留了一半的传统课程,又将团队项目贯穿教学计划始终,构建了以项目为中心的课程模式。

（二）我国工程教育模式的主要研究

在知网期刊全文数据库检索“主题=工程教育模式”共有912篇文献，而以检索式“主题=工程教育模式 并且 主题=CDIO”检索时，共检索到740篇文献，从2008年之后，工程教育模式相关研究文献激增，二者的曲线几乎是重合的，可见我国工程教育模式研究自CDIO模式传入起发展势头强劲，CDIO模式本土化方兴未艾。但另一面应看到我国在工程教育模式创新上做得还远远不够。

（三）极限学习过程（XLP）的相关研究

极限学习过程（XLP）工程教育模式起源于清华大学顾学雍教授的课程，自2011年至今已实践探索了5年，积累了一定经验，并通过活动反思改进逐步趋于稳定。在顾老师和其他极限学习过程（XLP）活动参与者接受的访谈、撰写的文章中，常能见到极限学习过程及其相关概念被提及，但还没有人对极限学习过程（XLP）以工程教育的模式总结成型。

四、总结与评述

我国工程教育发展总体趋势是被迫接受到主动引进，但接受的主流思想和工程基础都是西方的。我国工程教育和近代以来的高等教育一样，都是舶来品，其发展是与我国本身古代的技能与知识、理念的脱节的。仅就对国外的研究和借鉴而言，也缺乏内化吸收。没有哪一个国外的教育模式是专门为中国设计的，借鉴只有内化才能起到作用，如何将国外高等工程教育的优秀经验内化为我国可行的工程教育发展策略是我国工程教育研究者应关注的。在工程教育模式上，我国在土工程教育模式的实践探索和研究总结都是弱项，我国应在借鉴优秀经验的同时，内化吸收并发展自己独特理念的工程教育模式，这是工程教育发展的必然方向。

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