新世纪工程学科的框架、本体与属性

2024-03-04 百科知识版权反馈

【摘要】：以造就工程人才为己任的工程教育，以开发高技术、催生新产业为己任的工程科技研发，都对21世纪的工程学科框架提出了新的要求。新世纪的工程学科框架需要构建在更加广阔的背景下。再如信息通信技术。

1.1.2　新世纪呼唤工程学科的新框架

最近二三十年来，知识经济、信息社会和现代科技的革命性发展，给人类生活带来了新的面貌、新的渴求和新的契机。以造就工程人才为己任的工程教育，以开发高技术、催生新产业为己任的工程科技研发，都对21世纪的工程学科框架提出了新的要求。如果说工程科技人力资源和工程科技知识的生产是现实的生产力，那么这个工程学科分类框架就是与之发生相互作用的一种学术生产关系。显然，只有建立一个好的生产关系才能保证并促进生产力的发展，否则就会起到妨碍与限制作用。

新世纪的工程学科框架需要构建在更加广阔的背景下。当今，该背景的最大变化莫过于：科学技术的国际化，计算机、通信与相关技术的进步，保护生态环境的绿色运动，传统经济向“服务经济”和“信息经济”的转型，以及全球人口增长带来的粮食、卫生、医疗和教育问题（Cheshier，2008）。了解这些变化，可以帮助我们预见工程学科在哪些领域将发生戏剧性的繁衍和成长。工程科学技术发展的总体态势可以大致归纳为：

（1）高新科技不断涌现，其商品化周期日益缩短。

影响21世纪经济发展的关键性技术可分为五大类：生命科学和生物技术，材料科学和技术，电子、信息和通信系统，先进制造技术和系统，以及工程协同技术与管理系统。它们源于大学和一些科研机构的基础科学与工程研究工作。随着技术的长足发展，现在还需将如下一些技术加入其中：纳米技术、生物适应性材料、生物芯片、生物传感器、分子工程，以及其他诸如物流技术、虚拟制造等关键性技术。必须注意的是，技术从产生到应用的周期正在不断缩短。举例来说，电的发明到应用时隔282年，电磁波通信时隔26年；而现在，集成电路仅用7年时间就得到应用，激光器仅用1年，电子信息产品更是日新月异、层出不穷。

（2）科学、工程、技术研究之间的关联日趋紧密。

在原创性研究方面，人们对基础研究和应用性基础研究的期望很高。它们是工程科学技术得以突破性发展的基础，这种发展本身也是为人类创造可以共享的有价值的知识财富。人类进入工业文明以来，工程科学技术的每一次进步都很明显地反映在社会现实中。工程科技的应用目标日益加强，同时它把纯粹基础研究与纯粹应用研究的联系变得更加紧密。工程的科学技术研究直接与人类的生产、生活相关，它们导致的高技术更是获得了公众的支持和赞同。在这一变化进程中，大学直接面对科学与工程加强渗透的新情况，只有积极调整学科结构，开辟新的增长点，才能确保在学术卓越与创新创业方面保持一定的领先地位。

（3）大学、产业和政府三方的积极耦合、加速互动。(www.chuimin.cn)

随着科技革命的不断深入，发达国家的“官、产、学”之间相互沟通、配合，逐渐形成三重螺旋的耦合关系，结成多种形式的战略联盟，新的工程学科组织在这种有机互动中相继出现。我国政府和产、学、研之间也正在相互联系与促进，传统的与产业相分离的大学教学与研究模式已经跟不上社会日益发展的形势。从本质上说，现代产业发展的关键已不再是单一的由谁做出科学发现或技术发明，还必须有人研究如何把它向产业化方向转变，使之真正成为经济发展的战略引擎。大学的学科设置也必须做出相应调整，积极应对来自社会经济文化的新需求，加快科技成果的转化。

（4）工程学科急速交叉集成，不断向经济和社会文化领域渗透。

最近几十年来，工程科技的发展越来越依赖多个学科的综合、渗透和交叉，以解决社会经济发展和学科自身发展面临的各种问题。一大批新的跨学科研究领域正在涌现，如环境科技、信息科技、能源科技、材料科技、空间科技、纳米科技等。科学和技术的高度融合是当代工程科技发展的一个基本特征；工程科技和其他领域的高度融合，更是工程科技发展的希望和未来。当前科学和技术的结合以及相互作用、相互转化更加迅速，逐步形成统一的工程科学技术体系。在这个统一体中，科学、工程与技术的基础研究、应用基础研究和应用研究的交互作用日益增强，不断为科技进步开辟新的方向，向经济和社会文化诸领域提供更多更好的产品和服务。

以先进制造技术和系统为例，它正在使制造业发生天翻地覆的变化。众所周知，制造业是一个国家的社会和经济基础。世界各国都面临同样的前所未有的机遇，即如何加快应用新的知识和先进技术显著改善和提升自己的制造能力。先进制造的重要技术包括智能制造、先进制造和加工方法、基于计算机的集成产品设计和制造的辅助工具、防止污染和最大限度地减少资源浪费，以及与全面质量管理（TQM）、供应链管理（SCM）、企业资源计划（ERP）整合的产品生命周期管理（PLM）等。在数字制造、智能制造、精密制造、微纳米制造、生物制造和绿色制造六个技术集群的综合作用下，21世纪的机械工程出现了四个明显走向，即：从代替体力的机械制造走向代替脑力的机械制造，从宏观机械制造走向微观机械制造，从无生命制造走向有生命制造，从非生态化制造走向生态化制造。这些走向是随着工程科学技术创新和工程实践能力拓展而展现出来的，它预示着机械工程将进入一个崭新的时期，也预示着机械工程学科家族的兴旺发达。

再如信息通信技术（ICT）。该技术是国家的经济增长、国防强大和国家安全、综合国力和国际竞争力提升的关键。作为国家信息基础设施的核心，信息通信技术还将给其他民用和公共基础设施系统、医疗保健服务系统、制造和商务系统带来重大的革命性变化。在未来几年内，下列八大ICT技术趋势将左右整个IT行业的局势：云计算（cloud computing）、系统智能的常规应用和轻量级应用、大规模企业智能、对人和内容的连续访问、社会计算、用户自创内容、软件开发产业化、绿色计算。这里所谓“云计算”意为“在云里的计算”，就是未来的企业在集成硬件虚拟化、智能化网络、效用计算、软件服务（SaaS）及富互联网应用（RIA）的基础上，无需借助第三方就能通过互联网随心所欲地施展其IT能力，对商业需求的变化做出更加快捷的反应，而计算本身所在的具体位置变得无关紧要（Accenture，2008）。

诸如此类的巨大变化，意义重大、影响深远，给工程学科及其分类提出新的课题，也给工程教育的目标、内容和方式提出新的挑战。无怪乎美国麻省理工学院早已举起双手欢迎这场“革命”（Vest，1994），也难怪若干国家纷纷把科技人力资源开发作为其发展战略的决策焦点（NAE，2005；NSB，2007；UNESCO，2007）。弄清工程学科的分类现状，寻找其内在关联性，开拓其合理的发展途径，已经成为高等教育与管理的理论和实践工作者的当务之急。

新世纪工程学科的框架、本体与属性

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