摘要：世界正在发生持续且迅速的变化，人类面临着气候变化、人口危机、城市化、可持续发展、技术进步等多方面挑战。工程在满足人类的基本需求和应对上述挑战方面发挥着关键和基础性作用，工程教育也须顺应上述变化和挑战，培养能够应对未来挑战、解决实践问题的创新型、应用型、复合型工程人才。文章以海南比勒费尔德应用科学大学为例，探讨其在工程教育中的创新实践——实践嵌入式学习模式。该模式通过在工作环境中为学生赋能，实现了理论与实践相结合、大学和企业之间的双向知识流动，有效促进了专业知识在应用科学领域的生成与转移。
关键词：工程教育；实践嵌入式学习模式；本土化；工学结合
一、引言
（一）工程教育本身需要创新
世界正在发生持续而迅速的变化，尤其是随着当今技术进步的速度越来越快，新的革命性创新也在不断产生，如人工智能、机器人、纳米技术、3D打印、区块链和智能电网等领域。除了技术变革之外，气候变化、人口危机和城市化的挑战也需要更创新的工程技术、更好的解决方案及转化方式，以及更高效的工程产能和能力搭建。考虑到上述因素日新月异的变化和人类目前面临的多方面挑战，工程教育本身也“需要在全球范围内进行变革性发展，以应对人类面临的多方面挑战”[1]。
工程师一直被认为是有能力为复杂工程问题找到解决方案的人[2]，工程师行业是解决问题的职业[3]。联合国教科文组织2021年工程报告《工程——支持可持续发展》指出，工程学发挥着核心作用，它可以确保一个更安全、更公平、更健康、更有效率和更和平的未来。[4]
（二）工程教育关涉多方利益相关者
为了以可持续且在道德上负责的方式改善世界，未来的工程师需要接受优质教育。工程教育的发展需要政府、学术界、工业界、工程组织、民间社会等利益相关者共同努力推进，促进各方伙伴关系至关重要。
大学有责任通过卓越的教育、研究和知识转移来应对社会及其利益相关者挑战，用尽可能好的方法为学生提供知识。确定大学发展工程教育的战略，必须明确谁有兴趣这样做，谁是利益相关者（见图1）。“工程教育应该跟上高速发展的技术革新，这就需要教育内容和学习方法的改变”[5]。新的教育方法需要从传统的教师驱动系统转向以学生为中心、以问题或工作为基础的系统，并从以技术知识为重点转向更广泛的跨学科学习方法。[6]未来的雇主更愿意聘用受过良好教育、积极性高、企业忠诚度高的人才。理想状态下，人才具备的技能与雇主需求高度匹配，从而使人才在企业内充分发挥创造力，为企业创造最大化效益。
图1 工程教育的主要利益相关者
二、创新工程教育的基础：理论与实践相结合
如今，学术知识大多通过互联网和排名靠前的学术科研类期刊单向传播。但是，从学术界到“外部世界”的单向交流，不足以确保其对科学、社会和政治的可持续影响力。[7]理论须得到应用，这并不是一个新的洞见。德国著名科学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨在1666年的论文中写道，学术学科应该“理论与实践”相结合。[8]
在应用科学领域，专业知识不仅应在学术界产生和转化，而且应主要被用于改善外部世界，如为气候变化、森林砍伐或保护全球淡水供应等重大挑战提供解决方案。因此，理论投入必须转移到现实生活中。应用科学教学应激发所有学生的潜能，让他们有准备、有意愿、有能力在工作环境中运用自己所学，同时在对话与合作的基础上承担政治和社会责任。
正如学者安尼特·科莫斯[9]所描述的，重新定义现代工程教育需要“自上而下”的方法和“自下而上”的方法。基于大学的使命和发展计划，作为“教育领导者”的大学董事会确定未来工程教育的总体战略，并自上而下地实施。通过推进这一战略，改变以教师为中心的教育传统。为了在工程教育中培养学生对应用知识的掌握（懂得如何做，知其所以然），科莫斯描述了大学可以遵循的三种不同的策略选择：一是附加策略，增加了更多以学生为中心的积极学习；二是整合策略，将基于项目的学习模块和团队学习流程整合（项目管理、实验室合作），并在现有课程中使用在“虚拟工厂”中完成的现实生活项目；三是重建战略，通过整合各种主动学习、跨学科项目工作和实习来重组整个教育计划，以教授技术知识和能力，以及专业或就业能力。[10]
三、 创新工程教育的关键：赋能学生，以实践驱动学习
（一）传统课堂的局限性与参与式教学的理念
工程教育中“自下而上”的方法应该建立在“在课堂上赋予学生权力”的基础上。在传统的课堂中，教师定义要教授的内容和使用的方法[11]，这种授课方式是基于“教师什么都知道，而学生什么都不知道”的理念（赤字导向）。教师明确了学生需要学习的特定内容，以及如何满足这些学习需求。在这个过程中，学生没有扮演任何积极主动的角色。教师是中心，整个过程围绕着教师展开。
参与式培训方法以“为学生赋能”为导向，旨在提高学习者的潜力（潜能定位）。这种方法通过培训和学习过程促进以学习者为中心的个人发展。参与式培训方法有助于帮助学习者独立发展其相关知识、技能和观点，并分享其思想精华，从而为社会进步作出积极贡献。[12]学者格雷厄姆等人指出，赋权式教学可以增强学习者的信心，进而积极影响学习者的动机。[13]
（二）参与式教学方法的实践与教师角色转变
在实践中，积极应用参与式教学方法也意味着教师的视角发生变化，因为学习空间中的座位被安排成半圆或圆形，以在参与者和教师之间建立更紧密的联系。[14]然而，最重要的是教师对学生的智力与能力水平的相应态度。学者坎宁、拉坦等人先后在研究中表明，对智力的开放、不僵化的信念可能会正面影响学生的考试成绩[15]、对学业的坚持和学习动力[16][17]。
在教学计划中采用参与式培训方法，教师可以激发学习者的主观能动性，并指导他们在工作中作出更多贡献。参与式教学识别、评估学习者现有的知识体系，通过学习和实践促进学生以自身为中心的发展。因此，教学应该是多部门参与的、互动的，并以小组工作为重点。此外，教师应解释其课程的整体规划、框架，以及希望在授课过程中遵循的规则。
（三）以学生为中心的教学设计与实施
教师确定培训课程的正式内容后，应要求学生进行自我介绍并作简要分享、表达对讲座内容的期望。第一个简短的介绍的目的是克服学生说话的犹豫感。在整个培训课程中，欢迎他人提问的态度是至关重要的，这有利于学生参与其中并积极为同伴的成功作出贡献。
在自我介绍之后，有必要在教师和学生之间迅速“破冰”。新生有很多内在的主观能动性和兴趣，应该从头开始建立基于信任和同理心的情感纽带。在积极转化专业知识的过程中，有两个层面的教学：在内容层面，客观信息会被释放；在关系层面，同理心、情绪和期望会以人们相互交谈的方式传递。
教师和学生应在内容层面和关系层面上相互理解。教师应评估学生存在的潜在障碍，如害羞、压抑和语言技能差等问题，以便进一步调整课程或在学生需要时提供支持。作为具有社会能力、社会性情感及智慧的团队领导者角色，教师对授课的成功与否至关重要。教师的主要目标是激励学生交流，同时其任务是成为课堂上最好的倾听者，肯定学生的进步，关注学生在课堂上的贡献。通过这种方式，学生对自己的学习能力感到乐观，从而增强其创造力和决策能力，进而保持较高的内在自发性，为更好地学习而努力。
课堂上的学习和体验过程应使学生能够发展他们的潜力、知识、技能和态度。学者魏曼在研究中指出，其核心是通过“以各种方式积极处理和应用信息”[18]；学者普林斯认为，这从而促使学生“思考自己在做什么”[19]。让学生积极参与到学习过程中的学习方法，通常被称为积极学习法。普林斯指出，这包括许多不同的具体教学方法，如小组合作学习、个人之间的合作学习和基于问题的较长阶段学习。这些方法已被证明对学生的总体表现，特别是在科学、技术、工程和数学方面的表现产生了积极影响。这些教学方法需向学习者加以概述和详细阐释。鉴于学习者可能对课程中将采用的新教学方法并不了解，教师应给予他们一定时间来熟悉。
学生从自己的经验中学习是至关重要的。因此课程的设计须合理分配学习时间，有足够的时间进行内容的讨论和重复。为了达成长期的学习效果，学生应有机会通过对新的想法和技术进行推测、尝试和推断。
学者克雷奇曼和纽伦在研究中指出，在理论输入环节，学习者也应分享自己的想法和经验。当学习者习惯大声说话时，他们会获得一定的自信感，从而做出更多的分享。[20]教师通过设定框架和规划学习过程来引导学生。纽伦认为，当学生提出自己的想法、分享知识和技巧时，他本人也会充当主持人，从而帮助其他学习者理解问答环节和讨论内容所围绕的课题内容。[21]
奥克等学者在研究中指出，考虑到个体不同的学习风格[22]与教学风格，教育者应当通过系统化的学习风格评估工具识别学生的感知偏好（视觉/听觉/读写/动觉），进而设计差异化的教学策略。同时，费尔德和希尔弗曼指出，特别是在工程教育中[23]，教师使用不同的方法来吸引学生，并加强其对新知识的积极探索。费尔德和希尔弗曼发现，大多数工程领域的学生更喜欢视觉学习、以感知力为主和主动型的学习风格，而现有大多数工程教育是听觉学习、以抽象力为主和被动的学习风格。因此，学习中的理论输入环节应更加系统化、科学化、更新化、现实化，助力参与者更好地获得新的知识和技能。学生可以自由地为小组的成就作出贡献，并提出相应的问题，以更好地理解理论输入与实践之间的相关性。普利亚指出，学生可以发展实践和概念理解的能力。[24]
此外，在促进和支持参与者的知识水平进步时，科基认为，教师应扮演激励者和导师的角色。[25]教师的主要工作目标之一是让学生能够渴望到课堂上学习，让他们感受到课堂中传播的新思想与相应学习过程的启发。由于学生有可能在双向学习过程中为授课作出贡献，他们对自身智力和能力的信念也会越来越强，这有助于提高他们的自我效能和自尊心。布莱克威尔等人在研究中表明，学生的成长的固化思维倾向（固化的能力和智力）是他们学习成绩的预测因素。[26]
（四）课堂与课外活动的结合：激励与团队建设
课外活动有助于克服师生之间和学生之间的障碍。有计划地分散注意力，如参加体育赛事、实地考察文化景点，甚至短途旅行，将促进团队凝聚力，并有利于学生社交网络的创建。如果课堂中的学生来自不同地区或国家，这一点尤为重要。一起享受空闲时间会给课堂活动带来集体性的积极体验，其目的是创造“快乐时刻”并记录下来，向学习者展示教师可以成为好的学习同伴，学习者有时会在余生中都记着这些快乐的时刻。
教师通过营造一种积极而富有挑战性的氛围，引导学生通过考试。考试结束后，要求所有学生（匿名）评估课程。思博伦等学者指出，学生教学评估（SET）是世界各地高等教育机构评估教学效果的公认工具[27]；学者盖兹京认为，它可以为学生接受授课的意愿提供有价值的见解，以进一步完善和发展课堂[28]。学者陈等人认为，给予有意义的反馈也是学生自己参与教学评估的强大动力[29]，因此接受学生的意见和反馈也可以加强教师和学生之间的关系。
总的来说，鼓励学生为自己感到骄傲是教师最后的也是最重要的任务。为了加强情感纽带，建立信任和持久的未来关系，支持该课程的班级和机构的工作人员可以共同庆祝课程或学期的结束。
四、创新工程教育的抓手：工学结合的学习项目
根据学者爱德加·戴尔的“经验锥”理论，人们更多地通过实地考察、实物演示和其他体验来发展出记忆，而不是通过语言或视觉符号（阅读或聆听）[30]来发展记忆。因此，工学结合学习方式的首要目的是调动学习者所有的感官学习，培养其相关技能和工作态度，理解其响应过程及过程之间的关系。学习过程往往不是单凭头脑完成的，而是通过手（触摸）、心（情绪）、皮肤（热感和冷感）完成的，有时还需要全身（非常费力工作）完成的。其次，学生会了解其学习计划在实践中的重要性，以及作为个体对行业内外的重要性。查卡巴蒂等学者认为，实践工作可以让未来工程师通过结构化、有监督的实践经验来获得和应用有价值的知识。[31]对学生而言，他们当下的学习，关联着未来的工作，这份对未来的期许，成为他们全力以赴完成学习项目的巨大动力。
例如，德国的应用科学大学负责培养其国内约70%的工程师。自1971年这些应用科学大学陆续成立以来，一直与企业及其他国有和私营组织保持密切合作。如今，德国有200多所应用科学大学，它们是国民经济发展的有力支柱。比勒费尔德应用科学与艺术大学作为其中之一，探索研发出实践嵌入式学习模式。该模式基于理论和实践教育阶段交互，校园内的授课、研讨会和练习中教授理论部分，在合作企业和其他机构中教授实践部分，旨在培养符合经济、社会和环境发展需要的具有创新性、跨学科和实践经验的人才。学生通过融合理论与实践的课程获得全面的专业知识、精通必要工序，实现工作经验与学术水平结合，成为高素质的工程人才。海南比勒费尔德应用科学大学也采用了这种模式。
在实习阶段，行业导师在实践中培养学习者展示能力，鼓励其开展团队合作、参与行业讨论、积极提问、分享经验、锻炼观察和反思能力。学习者必须有提高自我效能、相关能力、未来技能的空间，通过不断地锻炼自己，成为未来的工程师。行业导师应该设定目标和规则，营造积极的学习氛围，引导学习者参与学习过程并牢记“申请工作”这一目标。学习者需明白，在工作场所，工作细节多由直接参与的一线员工观察，而非企业管理者。在许多情况下，企业在考试后决定录用，正是因为其在实习期间的出色表现。
五、海南比勒费尔德应用科学大学的实践
（一）学校设立背景与办学理念
海南比勒费尔德应用科学大学的创办，得益于中国政府推动高等教育国际化及海南自由贸易港政策的支持。学校设立的初衷是借鉴德国应用科学大学的成功模式，通过工学结合的教育理念培养具有国际竞争力的工程人才。其办学理念强调实践与理论相结合，注重学生职业能力的培养，同时植根于海南本土经济发展需求，致力于为区域和国家发展提供人才支持。
海南比勒费尔德应用科学大学在许多方面传承了德国比勒费尔德应用科学大学的特色，如以实践驱动的课程设计、紧密的校企合作，以及注重学生综合能力的培养。同时，该校融入了更多本土化元素，以适应中国的教育环境，服务本土社会需求。
第一，课程设置的本土化。学校特别开设了契合海南自由贸易港发展需求的课程，如清洁能源技术、智慧农业、数字化物流管理等相关领域的课程。同时，为满足中国学生和企业的文化与语言需求，学校提供多语种教育，包括汉语、英语和德语。第二，教学模式的本土化调整。相较于德国本校，海南校区更加注重跨文化能力和本地行业实习的结合。例如，学生需完成部分针对海南特色经济产业的实践项目，如热带农业技术开发和离岸金融服务优化。第三，国际化与区域结合。学校在教学过程中注重融入中国特色教育元素，如社会主义核心价值观教育，同时通过与国际化企业的合作，帮助学生获得全球视野。
（二）工学结合模式的设计与实施
第一学期是“入职”学期，这个学期大学的工作重点是帮助来自中国不同地区的学生融入大学生活，协助他们做好学业规划，让学生能够运用自己的知识和创造力，提高其自组织能力、团队合作能力、语言表达能力。在此过程中，学生领会工程学习的意义，并从大学教授和企业客座讲师处，认识自身未来的职业前景，初步掌握科学写作方法，了解项目工作。在此过程中，他们不仅需提高自身英语技能，还要开始学习德语。第二学期和第三学期学生的学习计划中涵盖诸多必要的基础知识，包括数学、计算机科学基础、算法和数据结构、面向对象编程、数据库、数据安全、工商管理基础和其他课程。在为期三个月的第三学期结束后，学生将在企业进行为期两个月的首次实习。学生在实践中收获越多，越能运用知识来助力企业，因此用人单位需在这些未来的工程人才培养中投入时间和精力。在后续学期中，学生在课堂教学和专业的教学辅助设施（如实验室或“虚拟工厂”）中扩展他们的理论知识。具体课程涉及业务流程建模和IT系统、数据挖掘、机器学习、人工智能、语音和图像识别、网络技术等；选修模块包括变革管理、诊断和预测性维护、工业控制技术、营销和技术销售、传感器和执行器等。
为提升学生就业能力，海南比勒费尔德应用科学大学根据地区和行业的需求，聘请具有实践专业知识的教师。这些教师凭借应用知识丰富学生的理论学习，在学生的选修模块成效尤其显著。学生了解知识在未来工作中的相关性，合作企业通过举办讲座得以了解可能成为未来员工的学生。
该校的学习项目中，理论与实践结合的学习阶段与实习阶段交替进行。工学结合的学习计划将一个学年分为四个部分：8月中旬至11月为校园教育阶段；12月至1月底为实习阶段；2月底到至5月中旬学生返校学习；5月中旬至7月中旬再次进入企业实习。毕业前，学生在企业内撰写学士学位论文，并由大学教授和企业专业人士共同监督指导。
（三）工学结合模式的保障
为了更好地为企业培养人才，实现工学结合的学习模式，海南比勒费尔德应用科学大学制定涉及大学、企业和学生三方的实习协议。该协议界定各方的权利和义务，由三方法定代表或授权代表签字。协议期限为中期或长期，以此确保各方利益，促成稳固的战略合作。
在该学习模式下，大学负责组织学生面试，与企业共同制定实习计划和时间表。实习期间，校方指定专人负责监督、辅助，并全方位指导学生，检查其实习情况。此外，校方须为在企业中实习的学生建立管理和反馈机制，以确保实习期间信息透明。
企业需指定内部专业导师指导学生实践，该导师负责制定实习计划、指导和评估实习。导师须具备学士及以上学历，为学生提供契合学习计划的实践内容，并让学生参与企业项目。在学生实习期间，企业应为学生提供一定的生活津贴。
实习期间，学生需严格遵守实习规定，不得违反学校制定的《学生行为准则》及企业内部的规章制度；学生可以根据学校相应要求参与课程或自学，实习结束后须提交关于其实习活动的证书或实习报告；此外，他们有义务保守企业的商业机密及与知识产权有关的机密事项。这种协议可以确保工程专业的学生能够参与相关企业的发展规划。参与该学习模式的学生就业能力强，熟悉自己的雇主，了解不同的部门，参与过不同的项目。此外，他们在理论和实践上都实现了自我赋能，入职后更能够应对工作场所的挑战。
六、结论
（一）教育理论与工程实践协同发展
在工程学等应用科学中，理论与实践需协同发展。大学教育应该像企业和其他机构的实践活动一样具有创新性。正如哲学家笛卡尔所言，理论与实践统一十分必要。大学应采用综合策略教学，这比先学习理论、多年后再实践更有效。工程教育的首要目标是赋予“下一代工程师”相应的能力，成为“工程学的超级英雄”，并为迎接“明日任务”做好充足的准备，只有如此才可以确保社会可持续发展，并让人人享有更美好的未来。充满前景的发展预期，能激励年轻人才投身工程学习。
（二）对海南及我国工程教育的影响
海南比勒费尔德应用科学大学不仅是海南高等教育改革的“试验田”，也为中国工程教育探索国际化与本土化的结合提供了重要经验，为工程教育注入了新的活力。
第一，推动工程教育本土化发展。学校引入德国先进的工学结合模式，为中国高校如何在地化实践国际成功教育模式提供了案例。例如，其学生在企业中的实习时间占学年一半，这种模式极大地提升了学生的实际动手能力和就业竞争力。第二，服务区域经济需求。海南校区的课程设计紧密围绕当地产业需求，特别是在清洁能源、旅游科技和物流等领域，为区域经济输送了大量高质量人才。第三，促进教育国际化与创新。学校的国际化背景与多语种教学，为学生提供了更广阔的职业发展空间，也提升了中国高校在全球工程教育体系中的地位。第四，增强校企合作深度。通过与企业签订三方实习协议，实现了理论与实践的高度融合，不仅满足了企业对高技能人才的需求，也为学生提供了清晰的职业发展路径。
参考文献：
[1][6]GONG K. Introduction[M]//Engineering to accelerate delivery of the sustainable development goals. Paris: UNESCO, 2021:10-15.
[2]KANGA M. Engineering a more sustainable world[M]//Engineering for sustainable development: delivering on the sustainable development goals. Paris: UNESCO, 2021:16-38.
[3][5][9]KOLMOS A. Engineering education for the future[M]//Engineering for sustainable development: delivering on the sustainable development goals. Paris: UNESCO, 2021:121-128.
[4]联合国教科文组织.工程—支持可持续发展[EB/OL]. (2021)[2025-03-29]. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000375684.
[7]KRETSCHMANN J. Führung von Bergbauunternehmen [M]. Aachen: Mainz, 2000:30.
[8][10][24]LEIPNIZ G W. Dissertatio de arte combinatoria[M]. France: National Library, 1666.
[11][15]People’s Resource and Information Agency. Participatory training. A book of readings[EB/OL]. (2002)[2025-03-29].https://www.pria.org/knowledge_resource/Participatory_ Training_-_A_Book_of_Readings.pdf.
[12][21]NGUYEN N. Participatory training method can be applied in safety training courses in Vietnamese coal mining industry[J]. Mining industry journal, 2011（6）:39-40.
[13]GRAHAM M J, FERDERICK J, BYARS-WINSTON A, et al. Increasing persistence of college students[J]. STEM, Science, 2013, 341(6153):1455-1456.
[14]PAUKENS H, VOGEL K A, WIENKEN U. Participatory training method can be applied in safety training courses in Vietnamese coal mining industry[J]. Mining industry, 2008(6):39-40.
[16]CANNING E, MUENKS K, GREEN D, et al. STEM faculty who believe ability is fixed have larger racial achievement gaps and inspire less student motivation in their classes[J]. Science advances, 2019, 5(2):1-7.
[17]RATTAN A, GOOD C, DWECK C. “It’s ok — not everyone can be good at math”: Instructors with an entity theory comfort (and demotivate) students[J]. Journal of experimental social psychology, 2012,48（3）:731-737.
[18]Wieman C. Large-scale comparison of science teaching methods sends clear message[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(23):8319-8320.
[19]PRINCE M. Does active learning work? A review of the research[J]. Journal of engineering education, 2004, 93(3):223-231.
[20]CANNIN K J, NGUYEN N. Adaptation saves lives! Transferring excellence in occupational safety and health management from German to Southeast Asian mining[M]. Hanoi: Hong Duc Publishing House, 2014.
[22]HAWK T, SHAH A. Using learning style instruments to enhance student learning[J]. Decisions sciences journal of innovative education, 2007, 5(1):1-19.
[23]FELDER R M, SILVERMAN L K. Learning styles and teaching styles in engineering education[J]. Engineering education, 1988, 78(7):674-681.
[25]KOKI S. The role of teacher mentoring in educational reform[J]. Pacific resources for education and learning, 1997:6.
[26]BLACKWELL L S, TRZESNIEWSKI K H, DWECK C S. Implicit theories of intelligence predict achievement across an adolescent transition: a longitudinal study and an intervention[J]. Child development, 2021, 92(1):371-386.
[27]SPOOREN P, BROCKX B, MORTELMANS D. On the validity of student evaluation of teaching: the state of the art[J]. Review of educational research, 2013, 83(4):598-642.
[28]GEZGIN U B. Potential problems of student evaluation of teaching(SET) in off-shore campuses in Southeast and East Asia and suggestions[J]. Journal of higher education theory and practice, 2011, 11(2):90-101.
[29]CHEN Y, HOSHOWER L B. Student evaluation of teaching effectiveness: an assessment of student perception and motivation[J]. Assessment & evaluation in higher education, 2003, 28(1):71-88.
[30]DALE E. Audiovisual methods in teaching[M]. Ann Arbor: Dryden Press, 1969.
[31]CHAKRABARTI S, SOEIRO A, BAKER N, et al. Lifelong learning in engineering: an imperative to achieve the sustainable development goals[M]//Engineering for sustainable development: delivering on the Sustainable Development Goals. Paris: UNESCO, 2021:131.
（作者：柯宇亘，海南比勒费尔德应用科学大学首任校长、教授；徐立辉，清华大学教育研究院联合国教科文组织国际工程教育中心秘书长助理、博士；来源：《世界教育信息》2025年第4期）