李澤湘：顛覆創(chuàng)新人才培養(yǎng)的歐林經(jīng)驗(yàn)
歐林工學(xué)院。圖源：www.olin.edu
撰文 | 李澤湘
責(zé)編 | 黃俊如
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香港科技大學(xué)機(jī)器人研究所
松山湖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地
2019/03/07
2019年2月24日，我參加了牛津大學(xué)中國(guó)論壇組織的以中國(guó)科技創(chuàng)新為主題的活動(dòng)，并與參會(huì)者分享了港科大自動(dòng)化技術(shù)中心師生在過(guò)去20多年的產(chǎn)學(xué)研探索經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)粵港澳大灣區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的個(gè)人看法。
隨后，我拜訪了英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的戴森設(shè)計(jì)工程學(xué)院（Dyson School of Design Engineering）和愛丁堡的兩所大學(xué)（愛大和Heriot－Watt大學(xué)）。這之后，我又今年二月，我赴美國(guó)波士頓，花了三天時(shí)間調(diào)研學(xué)習(xí)歐林工學(xué)院（Olin College of Engineering）的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)。從三年前接觸這所1999年才成立的，只設(shè)立本科、只有三百多在校生的新學(xué)校起，這是我第三次來(lái)這里學(xué)習(xí)取經(jīng)了。
2018年12月中旬，我曾邀請(qǐng)?jiān)撔?chuàng)校校長(zhǎng)Rick Miller教授訪問(wèn)大灣區(qū)的香港科大、大疆公司、南方科大和松山湖機(jī)器人基地。6天時(shí)間，聆聽了Miller教授有關(guān)歐林教育改革實(shí)驗(yàn)的三次報(bào)告，參與了多次交流互動(dòng)，對(duì)歐林的教育改革有了些基本認(rèn)識(shí)和理解。
創(chuàng)作波士頓行程中，我還拜訪了麻省理工學(xué)院（MIT）機(jī)械系陳剛、David Wallace和Maria Yang教授，了解他們推動(dòng)MIT機(jī)械系本科教育改革，設(shè)立兩門項(xiàng)目設(shè)計(jì)課程和一門畢業(yè)設(shè)計(jì)課程（Capstone）的情況和所取得的成就。
再之后，前往舊金山灣區(qū)的加州大學(xué)伯克利分校，與機(jī)械系和電機(jī)與計(jì)算機(jī)系多位教授交流，并往斯坦福大學(xué)d.school拜會(huì)了Tony Wagner在Creating Innovators一書中介紹的機(jī)械系Ed Carryer教授，聽他分享過(guò)去三十年斯坦福大學(xué)推動(dòng)工程教育改革——引進(jìn)1門本科課程，4門研究生機(jī)電一體化項(xiàng)目課程的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，并與其中兩門課的同學(xué)溝通交流，了解這兩門課程對(duì)他們的影響和改變。
之后我參觀了d.school創(chuàng)始人David Kelly創(chuàng)辦的創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域著名企業(yè)IDEO公司，同時(shí)拜訪了硅谷著名風(fēng)投公司紅衫資本前主席Michael Moritz先生和兩家新創(chuàng)科技公司，對(duì)硅谷的創(chuàng)新生態(tài)有更深的了解和認(rèn)識(shí)。
希望這篇文章對(duì)中國(guó)新近開展的新工科教育、創(chuàng)新體系建設(shè)、尤其是大灣區(qū)打造有重要國(guó)際影響的科創(chuàng)中心這一宏偉目標(biāo)有借鑒意義。感謝這次活動(dòng)拜訪的多位國(guó)際同行。作為工程教育改革的先鋒與楷模、他們的大膽實(shí)踐與熱情分享讓世界變的更加美好。也致謝參加這次活動(dòng)的國(guó)內(nèi)同行，大家頻繁的討論與爭(zhēng)論讓我們對(duì)新工科教育理解得更深和更透徹。
1. 跨越科研與商業(yè)化鴻溝的關(guān)鍵
科技研究史領(lǐng)域曾有過(guò)著名的李約瑟之問(wèn)，“為什么現(xiàn)代科學(xué)（以及之后的工業(yè)革命）沒(méi)有在中國(guó)出現(xiàn)？”——畢竟北宋時(shí)期中國(guó)就已經(jīng)出現(xiàn)了世界最早的百萬(wàn)級(jí)人口大都市，繁華的商業(yè)、貿(mào)易和文藝，以及領(lǐng)先世界的科技成就如四大發(fā)明、水運(yùn)儀像臺(tái)等。
工業(yè)革命史的研究者們困惑，“為什么工業(yè)革命沒(méi)有出現(xiàn)在文藝復(fù)興和現(xiàn)代科學(xué)誕生地佛羅倫薩，或者是商貿(mào)之都威尼斯，而是出現(xiàn)在遠(yuǎn)離歐洲大陸的英國(guó)？”
創(chuàng)新科技的研究者們發(fā)問(wèn)，“為什么硅谷沒(méi)有出現(xiàn)在美國(guó)東部的科學(xué)之都波士頓，或者是金融商業(yè)之都紐約，而是出現(xiàn)在偏遠(yuǎn)的西部舊金山灣區(qū)？”——畢竟波士頓的128 號(hào)公路附近曾出現(xiàn)大批包括DEC在內(nèi)的知名科技公司；紐約旁邊的新澤西地區(qū)也曾想把該地區(qū)著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Labs）、普林斯頓大學(xué)與華爾街融合起來(lái)，打造東部的硅谷，但最后卻都以失敗收?qǐng)觥?/span>
深圳的研究者們提出疑問(wèn)，“為什么中國(guó)的硅谷沒(méi)有出現(xiàn)在上海、廣州甚至香港，而是出現(xiàn)在四十年前還是個(gè)小漁村，三十年前沒(méi)有一所像樣的大學(xué)，二十年前的世界代工廠，十年前還被稱為‘山寨之都’的深圳？”——畢竟深圳北面一百公里不到的廣州擁有南中國(guó)最著名的大學(xué)與研究所，以及中國(guó)對(duì)外貿(mào)易的主要窗口——廣交會(huì)，還有近乎十倍于深圳的國(guó)土面積。而深圳南面一河之隔的香港曾是深圳建立市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的“師傅”與“引路人”，擁有四所QS大學(xué)排名前一百名的高校、國(guó)際化的大環(huán)境和一系列發(fā)展高科技的有利條件。董建華時(shí)代，在原加州大學(xué)伯克利分校校長(zhǎng)、著名華裔科學(xué)家田長(zhǎng)林的幫助下，香港也曾制定了一個(gè)雄心勃勃的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃。然而，與深圳同時(shí)起步的香港高科技制造產(chǎn)業(yè)占今天香港GDP的1%還不到。相比之下，深圳的GDP不僅碾壓了廣州，其財(cái)政收入甚至達(dá)到了廣州的兩倍（而其土地轉(zhuǎn)讓收入只有廣州的30%），其GDP同時(shí)也超過(guò)了香港。
英國(guó)劍橋科創(chuàng)圈著名人物Hermann Hauser博士于2010年，受前英國(guó)貿(mào)工部長(zhǎng)P. Mandelson爵士委托為英國(guó)貿(mào)工主管部門撰寫的一份報(bào)告The Current and Future Role of Technology and Innovation 指出：盡管英國(guó)擁有僅次于美國(guó)的排名全球第二位的基礎(chǔ)科學(xué)研究實(shí)力，比如擁有四所世界排名前十的知名大學(xué)和發(fā)表了全球14%高引用論文，但英國(guó)并沒(méi)有把基礎(chǔ)研究成就很好地轉(zhuǎn)化為以高科技產(chǎn)業(yè)為主的經(jīng)濟(jì)成就。該報(bào)告指出，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化存在著一條巨大的鴻溝（Critical Gap)，而這一鴻溝又很容易被忽視——人們往往認(rèn)為只要有了科研成果，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也就會(huì)隨之而來(lái)。在研究了大量案例后，Hauser博士發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)主要因素決定了技術(shù)轉(zhuǎn)化成功：一是團(tuán)隊(duì)素質(zhì)，二是技術(shù)成熟度。
圖 1: 一條巨大鴻溝橫躺在科研成果與商業(yè)應(yīng)用之間。一些國(guó)家與地方政府設(shè)置的技術(shù)創(chuàng)新中心試圖在兩者之間搭建一座橋梁，但成效之關(guān)鍵在于團(tuán)隊(duì)與機(jī)制。
先看技術(shù)成熟度。一座銜接大學(xué)實(shí)驗(yàn)室成果與能接受市場(chǎng)投資的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)之間的橋梁是實(shí)現(xiàn)技術(shù)商業(yè)化的重要條件。這座橋梁被一些國(guó)家稱之為“技術(shù)創(chuàng)新中心”（Technology Innovation Center，TIC）。
知名的TIC有德國(guó)的弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）、法國(guó)的Carnot研究院、比利時(shí)的微電子中心（IMEC）、中國(guó)臺(tái)灣的工研院（ITRI）、新加坡的ASTAR、日本的AIST、美國(guó)的SBIR, STTR和DARPA，以及中國(guó)香港的應(yīng)科院（ASTRI)。
各國(guó)的技術(shù)創(chuàng)新中心運(yùn)作模式不盡相同，效果也不一樣。比如臺(tái)灣工研院在推動(dòng)臺(tái)灣早期的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和近期的顯示產(chǎn)業(yè)方面成就斐然，新加坡ASTAR幫助吸引國(guó)際高科技公司落地新加坡功不可沒(méi)，美國(guó)DARPA成就了互聯(lián)網(wǎng)等一系列技術(shù)的商業(yè)化。技術(shù)商業(yè)化的成敗取決于轉(zhuǎn)化過(guò)程的速度與效率。
雖然技術(shù)原創(chuàng)者有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，但在產(chǎn)業(yè)化這馬拉松般的漫長(zhǎng)進(jìn)程中，以及通訊技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新環(huán)境的差異下，最后的勝出者往往出乎意料。這種從科學(xué)發(fā)現(xiàn)，到技術(shù)發(fā)明再到技術(shù)商業(yè)化的過(guò)程稱為“正向研發(fā)” 或者 “技術(shù)推動(dòng)”（Technology-push）。
著名案例包括從量子力學(xué)到貝爾實(shí)驗(yàn)室的三極管發(fā)明，再到Fairchild 公司的三極管產(chǎn)品。然而，諾貝爾獎(jiǎng)得主、三極管的發(fā)明者之一W. Schockley 曾試圖通過(guò)建立Schockley半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室來(lái)實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化，最后卻以失敗收?qǐng)?/span>（但這場(chǎng)失敗卻導(dǎo)致了硅谷的誕生，W. Schockley也被譽(yù)為硅谷之父）。我們采訪研究了多個(gè)國(guó)家的技術(shù)創(chuàng)新中心，大部分都試圖把自己研發(fā)的技術(shù)成果轉(zhuǎn)移給企業(yè)去產(chǎn)業(yè)化。單這好比將自己生的小孩交由別人抱養(yǎng)，而別人同時(shí)又有十多個(gè)自己的小孩，導(dǎo)致成功率不高甚至很低。
圖2：TIC （Technology Innovation Center）充其量也就是連接不穩(wěn)的一座獨(dú)木橋。過(guò)橋者有很大概率的要掉下去（事實(shí)上技術(shù)轉(zhuǎn)化成功率一直很低）。
社會(huì)面臨的挑戰(zhàn)與問(wèn)題往往需要多學(xué)科、多技術(shù)的交叉融合才能解決。這種從用戶痛點(diǎn)問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)多學(xué)科融合找到解決問(wèn)題的方法，稱為“問(wèn)題導(dǎo)向思維”或“市場(chǎng)引導(dǎo)”（Market-pull）。2011年，美國(guó)通用電氣公司采訪了十二個(gè)國(guó)家的千多位企業(yè)高管，69%認(rèn)為人的創(chuàng)造力比高水平科研更能推動(dòng)創(chuàng)新。而77%的人更認(rèn)為，21世紀(jì)最偉大的創(chuàng)新將來(lái)源于基于解決人類面臨的挑戰(zhàn)問(wèn)題而不是追求利潤(rùn)的創(chuàng)新。
2. 創(chuàng)新者的關(guān)鍵素質(zhì)
無(wú)論是技術(shù)推動(dòng)還是市場(chǎng)引導(dǎo)的創(chuàng)新，從概念原型到一款成功的產(chǎn)品都需要經(jīng)歷千難萬(wàn)險(xiǎn)的多次迭代。
戴森（Dyson）的第一款吸塵器迭代了5127次。松山湖機(jī)器人基地創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)的每一款產(chǎn)品也都需要過(guò)百次的迭代。技術(shù)思維和產(chǎn)品思維必須互相融合，才能最后走出去。P. Scaruffi在A History of Silicon Valley (1900-2014) 一書中寫道，硅谷并沒(méi)有發(fā)明讓其名聲大噪的三極管、集成電路、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)、搜索引擎、智能手機(jī)等技術(shù)、但卻有一種幾乎邪惡的訣竅來(lái)理解這些技術(shù)并且把它們轉(zhuǎn)化為巨大的財(cái)富。而創(chuàng)造硅谷奇跡的人——用紅衫資本的總結(jié)來(lái)說(shuō)——是一批批有激情，有野心、充滿好奇心、不安穩(wěn)甚至反叛、固執(zhí)且卓傲不群的年輕人。他們中的很多人具有移民背景，從小事著手，不懼失敗、聚焦產(chǎn)品，最后改變世界。英國(guó)工業(yè)革命的推動(dòng)者和深圳高科技產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)造者，也都具有類似特質(zhì)。
教育（從小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)），尤其是本科階段的工程教育，怎樣才能更好地培育優(yōu)秀的創(chuàng)新者（我們稱之為“雙創(chuàng)人才”）？這不只是錢學(xué)森之問(wèn)和李約瑟之問(wèn)的根本，也是理清硅谷、以色利和深圳發(fā)展的訣竅，以及一些城市復(fù)制硅谷模式失敗的原因。
在采訪了大量的企業(yè)，科技和教育界領(lǐng)袖之后，美國(guó)熱銷書Creating Innovators作者Tony Wagner總結(jié)了創(chuàng)新人才需具備的關(guān)鍵素質(zhì)（也叫創(chuàng)新者素質(zhì)）：
? 好奇心：養(yǎng)成提問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題抽絲剝繭、系統(tǒng)分析的好習(xí)慣（Curiosity：the habit of asking good questions and desire to understand more deeply)；
? 團(tuán)隊(duì)合作能力：學(xué)會(huì)傾聽他人意見，向不同背景和專業(yè)的人學(xué)習(xí)自己不懂的東西（Collaborators: which begins with listening to and learning from others who have perspectives and expertise that are very different from your own)；
? 聯(lián)系或集成思維能力：從多方面看問(wèn)題并能構(gòu)思突破性解決方案能力 （Associative or integrative thinking)。
作者尤其指出，創(chuàng)新者素質(zhì)是可以培育、學(xué)習(xí)和引導(dǎo)的。無(wú)論什么人，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境和機(jī)會(huì)條件下，創(chuàng)新者素質(zhì)都可以有非常大的提升和改變。很多研究也證實(shí)，后天的學(xué)習(xí)和努力比天分更重要。
很顯然，我們目前的灌輸加考試型教育滿足不了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。相反，我們常?？吹叫『⑺臍q時(shí)會(huì)很好奇很喜歡問(wèn)問(wèn)題，而到了六歲半以后就往往停止問(wèn)問(wèn)題了——因?yàn)槔蠋熤幌矚g正確答案而不是出格的問(wèn)題。高中以后，好奇心就基本沒(méi)了。教育把學(xué)生的好奇心給毀掉了。
哈佛大學(xué)商學(xué)院教授Amabile博士經(jīng)過(guò)35年的研究得出了產(chǎn)生創(chuàng)新的三大要素：
? 專業(yè)知識(shí)（Expertise）：創(chuàng)新的起點(diǎn)。關(guān)鍵是需要多少，什么時(shí)候需要，以及如何獲?。↗ust-in-time learning)。
? 創(chuàng)新思維（Creative－thinking skills)：也即前面提到的創(chuàng)新者素質(zhì)。
? 驅(qū)動(dòng)力（Motivation)：知識(shí)固然重要，缺少創(chuàng)新思維更不行。 但更重要的是驅(qū)動(dòng)力，尤其是內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。包括金錢、股票和獎(jiǎng)勵(lì)之類的外在驅(qū)動(dòng)力能改變?nèi)说男袨?，但要跨越?chuàng)新過(guò)程的萬(wàn)水千山和艱難險(xiǎn)阻，沒(méi)有內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力萬(wàn)萬(wàn)不行。
圖3：創(chuàng)新的三要素：專業(yè)知識(shí)（比如 STEM ），創(chuàng)新思維和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力, 而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的路徑是從Play (玩樂(lè))到Passion（激情），再到Purpose（使命）。父母、老師和導(dǎo)師在這個(gè)過(guò)程中的幫助至關(guān)重要。
內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力是如何產(chǎn)生的？我們又應(yīng)該如何培育與引導(dǎo)呢？
加州大學(xué)伯克利分校心理學(xué)教授Alison Gopnik經(jīng)過(guò)多年的研究認(rèn)識(shí)到，人的創(chuàng)造力其實(shí)與生俱來(lái)。幼兒好奇、好動(dòng)和富于想象即是明證。而玩樂(lè)（Play）是小孩學(xué)習(xí)和掌握創(chuàng)新技能、認(rèn)識(shí)和了解世界的最佳手段。亞馬遜創(chuàng)始人Jeff Bezos，谷歌創(chuàng)始人Larry Page和Sergey Brin等人的共同之處就是他們都經(jīng)歷過(guò)蒙氏教育（Montessori School)。有時(shí)，“惡作劇”式的玩樂(lè)也是學(xué)習(xí)的過(guò)程，卻往往不被學(xué)校所接受并認(rèn)可。玩樂(lè)不只是人的本性，也是內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力的表現(xiàn)。玩樂(lè)產(chǎn)生激情。而激情又促使人去進(jìn)一步探索、學(xué)習(xí)新的東西，理解和掌握更難的東西，哪怕要用過(guò)萬(wàn)小時(shí)的時(shí)間。
即便如此，純粹的激情仍不足夠。創(chuàng)新需要超常的毅力與耐力。只有通過(guò)一波又一波的激情，不斷探索和深化了解，直至對(duì)所從事之事產(chǎn)生使命感（Purpose）并相信它能改變世界。就如Steve Jobs那樣, “put a ding in the universe”, 或者如Jeff Bezos 一樣, “make history”。有了使命感，才敢于冒險(xiǎn)，不懼失敗，百折不撓去達(dá)成目標(biāo)。
創(chuàng)新者的成長(zhǎng)路徑就是通過(guò)玩樂(lè)，去實(shí)驗(yàn)、探索、認(rèn)識(shí)和理解事物并產(chǎn)生激情，再深度探索，從激情到新的激情，最后產(chǎn)生使命感。
從玩樂(lè)到產(chǎn)生激情再到擁有使命感的過(guò)程中，創(chuàng)新者學(xué)會(huì)了重要知識(shí)（expertise），掌握了創(chuàng)新者思維（creative thinking），直至產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力 (motivation)。他們學(xué)會(huì)如何不懼失敗和風(fēng)險(xiǎn)，正如IDEO所提倡的“Fail early and fail often”。成百上千次的迭代就是從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、不斷加深認(rèn)識(shí)和了解的過(guò)程。創(chuàng)新者在成長(zhǎng)的過(guò)程中，不是獨(dú)立作戰(zhàn)，而是從父母，老師和導(dǎo)師處獲得支持與鼓勵(lì)。而正是父母、老師和導(dǎo)師不尋常的支持 (Acted differently)，使得年輕的創(chuàng)新者們具有不尋常的思維（Thinking differently）.
3. 改進(jìn)傳統(tǒng)課程體系——MIT和斯坦福的兩個(gè)故事
應(yīng)該如何定位工科教育與創(chuàng)新人才的關(guān)系？我們常說(shuō)，“工程師必須具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力”。這話是不錯(cuò)，但是“問(wèn)題”從哪兒來(lái)？
傳統(tǒng)的教育中，問(wèn)題主要來(lái)源于老師或書本，且多年不變。圖4(a) 以電機(jī)專業(yè)為例，展示了該專業(yè)傳統(tǒng)的四年課程體系，這一體系過(guò)去50年基本沒(méi)變。學(xué)生從數(shù)理課程開始，到專業(yè)基礎(chǔ)課，再到專業(yè)課、最后到畢業(yè)設(shè)計(jì)課程。畢業(yè)設(shè)計(jì)之目的是要把之前的知識(shí)融合起來(lái)去解決一個(gè)老師指定的問(wèn)題。畢業(yè)設(shè)計(jì)課題大部情況下都是之前用過(guò)的。一些專業(yè)課程可能也附帶了一些實(shí)驗(yàn)或者項(xiàng)目（project），但大部分都是驗(yàn)證性質(zhì)為主。
圖4 (a)：傳統(tǒng)美國(guó)工科課程體系，每學(xué)期大約5門課，40門課程畢業(yè)。
很顯然，工程教育在這里被定位為應(yīng)用科學(xué)范疇。歐林工學(xué)院創(chuàng)校校長(zhǎng)Rick Miller教授認(rèn)為，工程師應(yīng)該是能夠 “Envisioning what has never been and doing whatever it takes to make it happen!”（想前人不敢想，且能排除萬(wàn)難去實(shí)現(xiàn)之）。工程教育應(yīng)該從視野培養(yǎng)開始，樹立遠(yuǎn)大目標(biāo)。為此，學(xué)生必須學(xué)會(huì)用設(shè)計(jì)思維去提問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和定義問(wèn)題，再用數(shù)理、科學(xué)和工程技術(shù)去探索和迭代解決問(wèn)題的方案，同時(shí)了解人文、商業(yè)技能和倫理，從而去推動(dòng)方案的商業(yè)化，如圖4(b) 所示。
圖4(b): 科技創(chuàng)新三要素：需求、技術(shù)與商業(yè)模式
在此過(guò)程中，學(xué)生必須學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作，掌握跨學(xué)科思維，具有創(chuàng)業(yè)者精神和國(guó)際視野。從學(xué)徒制演變過(guò)來(lái)的項(xiàng)目制教學(xué)在醫(yī)科和設(shè)計(jì)領(lǐng)域已不陌生，但在工科領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于萌芽階段。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，這一教學(xué)方式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、多學(xué)科融合能力、觀察和定義問(wèn)題能力等方面優(yōu)勢(shì)明顯且潛力巨大。有過(guò)項(xiàng)目制學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生無(wú)論是在初創(chuàng)公司還是其他環(huán)境都比同齡人表現(xiàn)卓越。按歐林學(xué)生的說(shuō)法，他們畢業(yè)時(shí)“已有三到四年的工作經(jīng)驗(yàn)”。
MIT機(jī)械系經(jīng)過(guò)多年的努力，終于在其本科的培養(yǎng)方案里增加和完善了兩門項(xiàng)目制設(shè)計(jì)課程和一門capstone課程。其中一門課程是玩具設(shè)計(jì)。這類課程的特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，傳統(tǒng)的被動(dòng)式傳授模式被主動(dòng)的啟發(fā)式學(xué)習(xí)所取代，線上線下相結(jié)合，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作去完成客戶調(diào)研、產(chǎn)品定義和樣機(jī)制作的全過(guò)程。頭腦風(fēng)暴式的項(xiàng)目計(jì)劃、討論、總結(jié)和匯報(bào)貫穿其中（項(xiàng)目管理知識(shí)）。學(xué)生同時(shí)還學(xué)習(xí)和了解預(yù)算與成本控制（商業(yè)技能）。
斯坦福機(jī)械系設(shè)計(jì)組（Design Division）與David Kelley一道建立了斯坦福著名的d. school, 為不同學(xué)院的同學(xué)提供了一個(gè)以項(xiàng)目制學(xué)習(xí)為主、融合企業(yè)資源的交叉學(xué)習(xí)平臺(tái)。 該系教授Ed Carryer為學(xué)生開設(shè)了一門本科機(jī)電一體化項(xiàng)目課程和四門同樣題目的研究生課程。這些課程最大的的特點(diǎn)就是為學(xué)生賦能，很多包括蘋果、特斯拉等著名科技公司的工程師和項(xiàng)目主管都曾是這門課的學(xué)生。
說(shuō)到為什么要開設(shè)這類課程，Ed Carryer滿懷深情地說(shuō)道：“我畢業(yè)于傳統(tǒng)的教育模式，我學(xué)會(huì)了解決老師給我的問(wèn)題，比如把課堂里學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到各類考試中去。但在實(shí)際生活中，我沒(méi)信心從零開始設(shè)計(jì)一個(gè)新的東西。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的今天、學(xué)術(shù)知識(shí)本身的作用并不大。如何把知識(shí)應(yīng)用到新的環(huán)境或者新的問(wèn)題中去才是關(guān)鍵。通過(guò)這些動(dòng)手為主的項(xiàng)目課程讓學(xué)生掌握如何融合多學(xué)科知識(shí)去解決一個(gè)又一個(gè)有挑戰(zhàn)的新問(wèn)題，并建立自信。使得他們能毫無(wú)畏懼的面臨各種新的挑戰(zhàn)。這就叫給學(xué)生賦能?！?/span>
圖5：(a) 與Ed Carryer教授合影 (b) 與機(jī)電一體化項(xiàng)目制課程學(xué)生及他們的作品合影(c)IDEO合伙人David Webster與他的創(chuàng)客空間。
我們?nèi)チ薊d Carryer教授的教室兼實(shí)驗(yàn)室，看了學(xué)生的課程實(shí)驗(yàn)，聽學(xué)生們介紹這門課程對(duì)他們的影響和改變, 從學(xué)生角度直接認(rèn)證了Carryer教授所言。能進(jìn)斯坦福的學(xué)生成績(jī)都很不錯(cuò)，但大部分也沒(méi)有太多的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。這門課極大提升了他們對(duì)工程的興趣和自信，他們學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用知識(shí)去解決新的問(wèn)題，甚至定義自己的問(wèn)題。
4. 完全采用項(xiàng)目制教學(xué)的困難和挑戰(zhàn)
在此我們不禁要問(wèn)，既然項(xiàng)目制教學(xué)有如此多優(yōu)點(diǎn)，為什么我們不更多地在培養(yǎng)方案中引入項(xiàng)目制課程，甚者完全采用項(xiàng)目制教學(xué)？
理想很完美，現(xiàn)實(shí)很骨感。
最大的困難與挑戰(zhàn)包括：
? 機(jī)制約束：首先，研究型大學(xué)的定位主要以學(xué)術(shù)影響、學(xué)科與大學(xué)排名、科研經(jīng)費(fèi)等KPI 為主。相比之下，大學(xué)更愿意設(shè)立以研究為核心的跨學(xué)科組織機(jī)構(gòu)如各類研究中心，而非以教學(xué)為核心的類似組織。斯坦福d. school, Berkeley Jacobs Institute, MIT Media Lab等只是極少數(shù)案例。其次，大學(xué)對(duì)老師的考評(píng)主要以論文發(fā)表、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、獲獎(jiǎng)和獲得包括杰青、千人、院士等帽子為主。雖然有時(shí)也強(qiáng)調(diào)教學(xué)的重要性，但往往一筆帶過(guò)。即使在斯坦福這樣的名校，教授也只能以世界一流的研究加好的教學(xué)，而不是世界一流的教學(xué)加好的研究獲得終身教職（tenure）。
在斯坦福大學(xué)機(jī)械系教授的網(wǎng)站里其實(shí)還查不到Ed Carryer教授的介紹、 因?yàn)樗皇呛贤平淌?。盡管他已在斯坦福工作30年，他的課程也被產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)為對(duì)硅谷的影響比斯坦福大部分教授都大（有個(gè)笑話是說(shuō)如果Carryer教授想去火星。只要他在網(wǎng)上呼叫一聲，他的學(xué)生就會(huì)過(guò)來(lái)，六個(gè)月之后他就到火星了）。
第三，開設(shè)一門項(xiàng)目制課程要比一門傳統(tǒng)課程多幾倍的資源與時(shí)間。據(jù)MIT機(jī)械系原系主任陳剛教授介紹，機(jī)械系的Capstone課程耗去了該系幾乎一半的本科生教學(xué)預(yù)算，而歐林每年生均成本超過(guò)10萬(wàn)美金。以之相較、港科大包括科研支出也才4萬(wàn)美金。而且，開設(shè)一門項(xiàng)目制課程需要一個(gè)跨學(xué)科的教授團(tuán)隊(duì)通力合作、多次迭代才能完成。研究型大學(xué)缺少機(jī)制保障而教學(xué)型大學(xué)又缺少資源來(lái)推動(dòng)項(xiàng)目制教學(xué)——事實(shí)上，很多教學(xué)型大學(xué)實(shí)際也是奔著研究型大學(xué)而去的。
? 師資約束：有項(xiàng)目制學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的教師資源極為稀缺，只能從傳統(tǒng)教育模式出身的老師中選人，但挑戰(zhàn)極大。首先，教師必須對(duì)本專業(yè)課程的教學(xué)非常熟悉，同時(shí)也要有與其它專業(yè)和企業(yè)打交道的經(jīng)歷（至少是愿意并且能快速學(xué)習(xí)）。其次、需要有一定的動(dòng)手能力（至少愿意與學(xué)生一道動(dòng)手）。再之，需要有情懷、有犧牲精神、有毅力和耐力去面對(duì)項(xiàng)目制教學(xué)的各種挑戰(zhàn)（尤其在新的評(píng)估體系尚未建立起來(lái)或者不完善的情況下）。
? 學(xué)生約束：經(jīng)歷過(guò)高考的學(xué)生需要很大的努力才能適應(yīng)項(xiàng)目制學(xué)習(xí)。從被動(dòng)接受到主動(dòng)學(xué)習(xí)、從單科學(xué)習(xí)到交叉融合式學(xué)習(xí)、從死背硬記到活學(xué)活用以及項(xiàng)目全過(guò)程訓(xùn)練，學(xué)生的思維模式、價(jià)值觀和世界觀都要經(jīng)歷很大的改變。不是每個(gè)學(xué)生都適合項(xiàng)目制學(xué)習(xí)（還需要基礎(chǔ)教育和高考的相應(yīng)改革）。如何選出適合項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的學(xué)生至關(guān)重要。
再來(lái)看看圖 6(a) 的培養(yǎng)方案。30年前我在卡耐基梅隆（CMU）讀大學(xué)時(shí)每學(xué)期上5門課，4年共40門課程畢業(yè)。從1990年開始，CMU對(duì)之前畢業(yè)的學(xué)生做了個(gè)跟蹤調(diào)研并驚奇的發(fā)現(xiàn)：課上得越多的學(xué)生，之后的成就越差！正如哈佛大學(xué)技術(shù)與創(chuàng)業(yè)中心教授Paul Bottino所言，“The value of explicit information is rapidly dropping to zero. The real added value is what you can do with what you know. It is really in the doing—in probing of the universe, the pursuit of query—that the real learning takes place”（傳統(tǒng)的灌輸式的教與機(jī)械記憶式的學(xué)所掌握的知識(shí)已經(jīng)沒(méi)有太多的價(jià)值了。真正有價(jià)值的是你如何利用你所掌握的知識(shí)去做有價(jià)值的事情）。
之后，美國(guó)一些著名院校把課程數(shù)目從每學(xué)期5門減到4門，也即32門課程甚至30門課程就可畢業(yè)。在此約束條件下，每增加一門項(xiàng)目制課程就得去掉一門其它課程。解決了舊的矛盾又產(chǎn)生了新的矛盾，就像Rick Miller教授所說(shuō)，這里按下去那里又冒了出來(lái)。
(a)
電子信息專業(yè)
學(xué)校\指標(biāo) | 課程數(shù) | 實(shí)踐課程數(shù) | 總學(xué)分 |
清華 | 78 | 11 | 170 |
上海交大 | 61+X | 15 | 223 |
浙大 | 61 | 21 | 169 |
華科 | 46+X | 6 | 160 |
哈工大 | 78 | 10 | 166 |
西南交通 | 71 | 14 | 184 |
(b)
圖6：(a)某內(nèi)地高校第一學(xué)期的課程表。課程數(shù)遠(yuǎn)超4門、學(xué)生很少有獨(dú)立思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)間。(b)幾所知名大學(xué)電子信息專業(yè)課程數(shù)目統(tǒng)計(jì)，遠(yuǎn)超32門課程。真正的項(xiàng)目制課程教學(xué)在此環(huán)境下是很難開展的，不管學(xué)生多么優(yōu)秀。
圖6 (b)是內(nèi)地幾所大學(xué)電子信息專業(yè)課程數(shù)目統(tǒng)計(jì)。每學(xué)期8到10門課程導(dǎo)致每門課能分配到的時(shí)間非常有限。課堂上老師只能講講目錄（學(xué)生反饋）、灌輸一些名詞；實(shí)驗(yàn)大多是簡(jiǎn)單的操作；考試相互對(duì)付——老師以完成工作量、學(xué)生以不掛課為目的；所學(xué)知識(shí)沒(méi)能等到畢業(yè)就已還給老師或是過(guò)時(shí)了。用專業(yè)細(xì)分化、基礎(chǔ)形式化、實(shí)踐虛擬化和知識(shí)碎片化的“四化”來(lái)總結(jié)這個(gè)現(xiàn)象一點(diǎn)也不為過(guò)。一位在斯坦福讀博的內(nèi)地某著名高校畢業(yè)生告訴我，他們同學(xué)里也就極少部分知道學(xué)基礎(chǔ)課作用在哪里。如果我們能把目前的課程數(shù)目減少三分之一甚至更多，學(xué)生的創(chuàng)新能力也相應(yīng)會(huì)有很大的提升。把藝術(shù)、人文與科學(xué)和工程融合是最好的減少課程數(shù)目的方法。［12］歐林在這方面有很多成功的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。
5. 歐林工學(xué)院的教改模式
2002年才正式招生的歐林工學(xué)院今年將迎來(lái)其第14屆畢業(yè)生。每年招收80多個(gè)學(xué)生（接近50%為女生），到今年6月份，也就1100左右校友（年齡最大的35歲左右），畢業(yè)率達(dá)93%（美國(guó)平均只有50%）。其中，37%的畢業(yè)生（5年內(nèi)接近50%）會(huì)讀研究生，76%在理工科領(lǐng)域，24%非理工科領(lǐng)域（體現(xiàn)學(xué)生廣泛的興趣和很強(qiáng)的適應(yīng)性）。前五名研究生學(xué)校分別是MIT，斯坦福，哈佛，CMU和加州大學(xué)伯克利分校。就業(yè)的學(xué)生平均薪酬是83,345美元（高于MIT）。就業(yè)公司包括谷歌、蘋果、Facebook、Amazon等著名公司。超過(guò)80%的學(xué)生感覺非常喜歡他們的工作。超過(guò)25%畢業(yè)生兩年后參與創(chuàng)業(yè)活動(dòng)（比例甚至超過(guò)斯坦福）。 學(xué)生給學(xué)校捐款比例全美最高（學(xué)生認(rèn)可學(xué)校為他們創(chuàng)造的價(jià)值）。
（a） (b)
(c) (d)
圖7：歐林課程的幾個(gè)特點(diǎn) (a)第一天就通過(guò)項(xiàng)目接觸工程 (b)以人為本的設(shè)計(jì)課程(c)跨學(xué)科融合課程(d)辛苦但快樂(lè)的學(xué)生群體
我們專門去了MIT某實(shí)驗(yàn)室，了解幾位在讀歐林學(xué)生的表現(xiàn)。同實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)告訴我，歐林學(xué)生動(dòng)手和研究能力非常突出（MIT的研究生來(lái)自全球各國(guó)極優(yōu)秀的畢業(yè)生）。我們也與多批歐林學(xué)生多次座談和交流，對(duì)他們的溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、以及他們表現(xiàn)出的對(duì)學(xué)校和專業(yè)的喜愛印象深刻，很少見到一群這么優(yōu)秀、有思想且對(duì)未來(lái)充滿激情的優(yōu)秀學(xué)子。
為推動(dòng)新工科教育改革（New Engineering Education Transformation NEET）, MIT委托高等教育咨詢專家Ruth Graham博士發(fā)表了《全球一流工程教育發(fā)展現(xiàn)狀》（The global state of the art in engineering education）的咨詢報(bào)告。來(lái)自全球的工程教育權(quán)威專家一致公認(rèn)，歐林是全球工程教育的領(lǐng)袖（圖8），排在了MIT，斯坦福等百年名校前面。
(a) (b)
圖8：(a) 受MIT委托、由高等工程教育咨詢專家Ruth Graham發(fā)表的咨詢報(bào)告。(b) 來(lái)自全球的工程教育專家一致公認(rèn)歐林是全球工程教育領(lǐng)袖，超越了MIT、斯坦福等名校。
從2000年起，該校已經(jīng)接待來(lái)自全球50多個(gè)國(guó)家，800多家大學(xué)的2500多次訪問(wèn)，Miller教授也獲得了美國(guó)工程院最高的工程教育獎(jiǎng)Gordon Prize。一所創(chuàng)立才20年，每年才80多位學(xué)生，沒(méi)有研究生的學(xué)校（在國(guó)內(nèi)只能算二本學(xué)校）是如何取得如此了不起的成就的？
網(wǎng)上可以找到很多的歐林的報(bào)道。 但我更想從前面三個(gè)方面來(lái)論述歐林教改成功秘訣。
機(jī)制創(chuàng)新：由美國(guó)企業(yè)家Olin創(chuàng)辦的歐林基金會(huì)從1945年起資助了美國(guó)58所大學(xué)的78個(gè)基建項(xiàng)目。后來(lái)基金會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多大學(xué)在大樓修好后，之前申請(qǐng)計(jì)劃所說(shuō)的教育改革項(xiàng)目基本沒(méi)有實(shí)現(xiàn)（硬件容易而軟件難）。
經(jīng)過(guò)調(diào)研，基金會(huì)發(fā)現(xiàn)全面深刻的工程教育改革確實(shí)很難在已有大學(xué)的工學(xué)院里甚至是沒(méi)有工學(xué)院的大學(xué)里進(jìn)行?；饡?huì)最后決定頃其所有創(chuàng)辦一所小規(guī)模的工學(xué)院，作為工程教育改革的實(shí)驗(yàn)室，為工程教育改革闖出一條路來(lái)——這很有當(dāng)年鄧小平創(chuàng)辦深圳特區(qū)，探索市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的改革特點(diǎn)。
1997年，學(xué)校完成注冊(cè)。1999年，對(duì)傳統(tǒng)工程教育頗感無(wú)奈的Iowa大學(xué)工學(xué)院院長(zhǎng)Rick Miller擔(dān)任創(chuàng)校校長(zhǎng)。隨后，一批來(lái)自名校、理念相同的教授，以及對(duì)傳統(tǒng)工程教育不滿的企業(yè)高管相繼加盟成為創(chuàng)校團(tuán)隊(duì)成員。經(jīng)過(guò)大半年的走訪調(diào)研和深刻討論，歐林的創(chuàng)業(yè)者們重新定義了工程師，“Envisioning what has never been, and doing whatever it takes to make it happen” (想前人不敢想、且能排除萬(wàn)難去實(shí)現(xiàn)之)。
為此，一個(gè)工程師必須具備五種思維：
(1) Collaborative mindset（團(tuán)隊(duì)合作思維）；
(2) Entrepreneurial mindset（創(chuàng)業(yè)者思維）；
(3) Interdisciplinary mindset（跨學(xué)科思維）;
(4) Global mindset（全球思維）;
(5) Ethical mindset（倫理道德思維）。
為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，學(xué)校必須考慮三個(gè)問(wèn)題：Whom we teach (什么樣的學(xué)生)? What we teach（教什么）? How we teach（如何教）?
利用設(shè)計(jì)思維方法，學(xué)校于2001年，招募了30位高中畢業(yè)生作為學(xué)生合伙人 （Student Partner），用一年的時(shí)間去檢驗(yàn)新的課程體系和學(xué)習(xí)方法。經(jīng)過(guò)不斷的迭代，最后初步形成了歐林獨(dú)特的教育模式（The Olin Way）：
? Olin 課程體系包含四個(gè)方面：
1) 數(shù)學(xué)與科學(xué)課程（Math and Science courses)
2) 工程核心課程（Engineering Core)
3) 專業(yè)課程（Major-specific courses)
4) 藝術(shù)、人文、社科與創(chuàng)業(yè)課程（Arts, Humanities, Social Sciences and Entrepreneurship, HAS)
每學(xué)期4門課，最低120學(xué)分畢業(yè)?？紤]到學(xué)生畢業(yè)后在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目里的定位，學(xué)生可選擇常見的電機(jī)與計(jì)算機(jī)工程（Electricaland Computer Engineering, ECE)，機(jī)械工程（Mechanical Engineering, ME)，或者工程＋某個(gè)專注領(lǐng)域 (concentration) , 比如工程＋生物工程，工程＋機(jī)器人，工程＋計(jì)算，工程＋設(shè)計(jì)，工程＋創(chuàng)業(yè)等。學(xué)生甚至可以根據(jù)自己的興趣在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)自己的專業(yè)，比如工程＋物理，工程＋音樂(lè)等，只要能滿足一定的寬度、深度和連貫性要求即可。
? 歐林的課程理念是從人到人（starts with people and ends with people）。就是要先學(xué)會(huì)理解人的需求，價(jià)值觀和痛點(diǎn)（機(jī)會(huì)），以及工程的社會(huì)作用。學(xué)會(huì)構(gòu)思能改變?nèi)祟惖墓こ虅?chuàng)新，并且讓其服務(wù)于人類。傳統(tǒng)工科教育面窄，學(xué)生只會(huì)回答問(wèn)題而不會(huì)找問(wèn)題，更不會(huì)把問(wèn)題解決方案從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界——?dú)W林的課程體系克服了這些問(wèn)題。
? 歐林的課程特點(diǎn)是：
首先，學(xué)生入校第一天就接觸到工程問(wèn)題——而不是要等修完一年或更長(zhǎng)的數(shù)理課程后。這些工程課程通常都是以現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題為主題，以動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作為主、老師啟發(fā)引導(dǎo)為輔的形式展開。
課程強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的綜合與應(yīng)用。從第一年起，學(xué)生就接受人文、藝術(shù)、社科與創(chuàng)業(yè)精神的訓(xùn)練，并且學(xué)會(huì)如何把這些知識(shí)應(yīng)用到所有的工程課程中去。通過(guò)這些課程，學(xué)生學(xué)會(huì)溝通與交流技能、把課堂知識(shí)與課外應(yīng)用相結(jié)合。最后一年，學(xué)生用一半的時(shí)間完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)課題直接面向產(chǎn)業(yè)或者市場(chǎng)需求。很多知名企業(yè)會(huì)與學(xué)校師生共同定義開放式設(shè)計(jì)課題，并且負(fù)責(zé)五萬(wàn)美金的課題費(fèi)用以及學(xué)生課題的指導(dǎo)工作。這類實(shí)戰(zhàn)讓學(xué)生學(xué)到了傳統(tǒng)教育學(xué)不到的職業(yè)技能。選擇創(chuàng)業(yè)的學(xué)生也可以通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研自定課題。
每一門課程都會(huì)從十個(gè)維度去評(píng)估其有效性：
1) 動(dòng)手能力（Hands-on skills)
2) 設(shè)計(jì)與創(chuàng)造能力（Design and Creativity)
3) 場(chǎng)景式學(xué)習(xí)（Content learning)
4) 批判思維（Critical thinking)
5) 與實(shí)際相結(jié)合能力 (Real-world context)
6) 學(xué)科融合（Disciplinary integration)
7) 溝通能力 (Communication skills)
8) 團(tuán)隊(duì)合作能力（Teaming and collaboration)
9) 內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力 (Intrinsic motivation)
10) 自主學(xué)習(xí)能力（Self-directed learning)
其次，課程特點(diǎn)之二是以學(xué)生為中心，學(xué)生也是歐林教改實(shí)驗(yàn)的聯(lián)合創(chuàng)始人。學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)、課程輔導(dǎo)、新生招收和學(xué)校組織的各類活動(dòng)。很多學(xué)生自定專業(yè)、自己選擇課外活動(dòng)以及追隨自己的職業(yè)興趣（Passionate pursuit）。
(a) (b) (c)
圖9：（a）與一組歐林學(xué)生溝通交流，聽他們眉飛色舞的介紹個(gè)人興趣以及參與的項(xiàng)目(b) 學(xué)生在QEA課程通過(guò)到立小車來(lái)學(xué)習(xí)控制原理場(chǎng)景 (c)師生課堂討論一景。
? 第三個(gè)課程特點(diǎn)是多學(xué)科融合以及團(tuán)隊(duì)合作精神培育。很多課程通過(guò)項(xiàng)目載體把多學(xué)科知識(shí)巧妙融合起來(lái)，再通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、啟發(fā)式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、失敗分析等方法讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何融合與應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)。一年級(jí)第二學(xué)期和二年級(jí)第一學(xué)期，學(xué)生必修的兩門課程Quantitative Engineering Analysis (QEA，相當(dāng)于4門課) 就是一個(gè)極好的例子。
QEA 1的第一個(gè)模塊（Module），學(xué)生需要設(shè)計(jì)一艘滿足某些要求的船，并使之能浮起來(lái)。老師并沒(méi)有告訴學(xué)生們?nèi)绾巫觥＝?jīng)過(guò)短暫的困惑后，學(xué)生決定動(dòng)手試，自己查資料與專利，東西做出來(lái)后開始做實(shí)驗(yàn)，但基本都失敗了。老師這才啟發(fā)學(xué)生需要建立一個(gè)模型，并且用Matlab仿真軟件去分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此，學(xué)生需要學(xué)習(xí)力學(xué)去建立數(shù)學(xué)模型，再用多元微積分去分析船的性能，用線性代數(shù)和Matlab仿真軟件去優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。優(yōu)化后，大部分小組的設(shè)計(jì)都能浮起來(lái)，但仍有部分達(dá)不到要求。老師隨后把大家聚在一起，分析為什么達(dá)不到要求以及如何去改進(jìn)。這個(gè)模塊把部分力學(xué)知識(shí)、多元微積分知識(shí)、線性代數(shù)知識(shí)和仿真軟件的使用融合起來(lái)，再加以機(jī)械設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐，讓學(xué)生從失敗中學(xué)習(xí)。學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和表達(dá)溝通能力都得到很好鍛煉。在經(jīng)歷多次失敗后成功，他們可以獲得很大的成就感。
第二個(gè)模塊是設(shè)計(jì)與開發(fā)一個(gè)人臉識(shí)別軟件。這個(gè)模塊需要融合線性代數(shù)里的本征函數(shù)（eigenfunction），線性回歸（linear regression），主成分分析（principal component analysis，PCA) 等知識(shí)以及編程技巧。
第三個(gè)模塊是設(shè)計(jì)一款巡線機(jī)器人。學(xué)生需要融合和應(yīng)用微積分的參數(shù)曲線表達(dá)、梯度算法、動(dòng)力學(xué)和坐標(biāo)變換等知識(shí)，來(lái)制作并調(diào)試成功一個(gè)巡線機(jī)器人。
QEA II包括一個(gè)嬰兒保溫器、一個(gè)可穿戴設(shè)備，一個(gè)平衡車和一個(gè)自選題目。每個(gè)模塊需要學(xué)習(xí)的知識(shí)見圖10. 通過(guò)QEA課程的7個(gè)模塊，學(xué)生掌握了多元微積分、線性代數(shù)、微分方程、工程數(shù)學(xué)、力學(xué)、反饋控制等幾門數(shù)理與工程基礎(chǔ)課程等融合與應(yīng)用。并在此過(guò)程中學(xué)會(huì)了很多職業(yè)技能。
圖11是一門融合材料與化學(xué)等的項(xiàng)目課程介紹。圖12 展示了課程交叉融合的結(jié)構(gòu)圖。早期以數(shù)學(xué)、科學(xué)與核心工程課程的融合以及設(shè)計(jì)課程與工程和AHS課程的融合為主。后面通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程把所有前面所學(xué)與企業(yè)和市場(chǎng)需求融合起來(lái)，學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。
圖10：Quantitative Engineering Analysis（QEA）通過(guò)7個(gè)模塊，把多門學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)與職業(yè)技能培養(yǎng)融合起來(lái)。
圖11：一門把材料科學(xué)與固體化學(xué)融合的項(xiàng)目制課程。
圖12：歐林的課程體系框架。早期把數(shù)學(xué)與科學(xué)以及工程融合起來(lái)，設(shè)計(jì)與工程以及HAS課程融合起來(lái)。Capstone（SCOPE）課程把前面所學(xué)與企業(yè)需求以及市場(chǎng)需求融合起來(lái)。
? 此外，第四個(gè)課程特點(diǎn)則是設(shè)計(jì)課程（從人到人或者是以人為本的設(shè)計(jì)課程)：專注設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練與工程實(shí)現(xiàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)課程最少有5門，占到課程總數(shù)的20%或者更多（畢業(yè)設(shè)計(jì)課程相當(dāng)于4門課程）。課外活動(dòng)課程比如各類比賽也包含設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練。第一學(xué)期的Design Nature（設(shè)計(jì)導(dǎo)論），第二學(xué)年的Principles of Engineering, User-Oriented Collaborative Design, 第三學(xué)年的Design Depth，以及第四學(xué)年的畢業(yè)設(shè)計(jì)SCOPE。
第一學(xué)期的Design Nature由兩個(gè)設(shè)計(jì)模塊組成。第一個(gè)模塊訓(xùn)練學(xué)生觀察能力，以hopper（跳躍動(dòng)物）為主題，讓學(xué)生去自然界觀察并選定一款自己喜歡能跳的動(dòng)物，研究并理解其機(jī)理，隨后設(shè)計(jì)并制作出原型。整個(gè)時(shí)間大約一個(gè)月。第二個(gè)項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)月左右，為小學(xué)四年級(jí)學(xué)生（10歲左右）設(shè)計(jì)一款玩具。學(xué)生團(tuán)隊(duì)要去合作小學(xué)觀察小學(xué)生活動(dòng)、并進(jìn)行客戶訪談。隨后分析用戶需求，提出多種解決方案，并根據(jù)客戶反饋再優(yōu)化方案，最后做出一款產(chǎn)品原型并讓潛在客戶來(lái)評(píng)估。見圖13。
Design Nature Project 1
Design Nature Project 2
圖13：第一學(xué)期的Design Nature課程由一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力的模塊和一個(gè)訓(xùn)練解決用戶需求的模塊組成。
Principles of Engineering
User-Oriented Collaborative Design
圖14：另外兩門設(shè)計(jì)課程，Principles of Engineering和User-Oriented Collaborative Design的部分圖片
? 最后一個(gè)課程特點(diǎn)是領(lǐng)導(dǎo)力培養(yǎng)。學(xué)生通過(guò)一系列的團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目鍛煉，充分掌握了團(tuán)隊(duì)合作能力——即無(wú)論是作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)隊(duì)員還是負(fù)責(zé)人，如何溝通、共事，如何化解矛盾與沖突，如何傾聽、表達(dá)不同意見等。學(xué)生還可參加學(xué)生主導(dǎo)、學(xué)校支持（資金與場(chǎng)地）的各類興趣俱樂(lè)部。此外，學(xué)生還可參加老師根據(jù)自己興趣組織的小組活動(dòng)，比如音樂(lè)、烹飪等。學(xué)校也支持學(xué)生自己定義的課外興趣活動(dòng)。
概括起來(lái)，歐林學(xué)生在四年的學(xué)習(xí)過(guò)程中，將要學(xué)習(xí)：
? 25-35門從設(shè)計(jì)到制作的多學(xué)科融合課程；
? 每學(xué)期都要展示項(xiàng)目成果；
? 由企業(yè)聯(lián)合出題并負(fù)責(zé)5萬(wàn)美金的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程費(fèi)用；
? 豐富的課外活動(dòng)內(nèi)容；
? 企業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃（98% 學(xué)生一次，89%學(xué)生兩次以上）。
圖15：機(jī)械工程專業(yè)某4年級(jí)學(xué)生上的課程
6. 歐林的學(xué)生選拔和教師考評(píng)
如前所述，在實(shí)施項(xiàng)目制教學(xué)時(shí)需要面臨教師考評(píng)與學(xué)生選拔的挑戰(zhàn)，歐林工學(xué)院有其獨(dú)特的學(xué)生選拔和教師考評(píng)機(jī)制。
學(xué)生選拔
在確定了辦學(xué)理念和課程體系框架后，歐林于2001年招聘了30名學(xué)生伙伴來(lái)參與課程開發(fā)。如何讓本來(lái)可以去MIT或哈佛大學(xué)的優(yōu)秀學(xué)生放棄那些機(jī)會(huì)來(lái)加入一所還不存在、沒(méi)有名氣的小學(xué)校的教改實(shí)驗(yàn)？歐林的創(chuàng)業(yè)者們費(fèi)勁心思制作了一些能打動(dòng)人心的宣傳資料（圖16），告訴那些學(xué)生比去MIT或哈佛更牛逼的事就是拒絕它們。
圖16：為了吸引第一批學(xué)生參加歐林獨(dú)特的課程測(cè)試，歐林創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)制造了很多能打動(dòng)人的宣傳頁(yè)。
很多申請(qǐng)歐林的學(xué)生都有過(guò)FIRST機(jī)器人比賽（或其它賽事）的經(jīng)歷。學(xué)校從一千多優(yōu)秀申請(qǐng)者里，挑選300人分三批參加學(xué)校設(shè)置的候選人周末（Candidates’ weekend）。學(xué)校老師、畢業(yè)生和其它志愿者會(huì)與候選人一道，組成一個(gè)個(gè)團(tuán)隊(duì)，用兩天時(shí)間參加多種活動(dòng)，通過(guò)這些活動(dòng)了解學(xué)生如何與人相處，如何團(tuán)隊(duì)合作，以及他們的個(gè)人志向、價(jià)值觀等。最終，學(xué)校會(huì)錄取九十多位同學(xué)。
老師考評(píng)
沒(méi)有院系，沒(méi)有終身教職，沒(méi)有研究生／博士學(xué)位授予權(quán)的歐林又是如何招聘到優(yōu)秀的教師并且能留住他們的呢？歐林考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)如何定？
2012年，學(xué)校成立了一個(gè)委員會(huì)，制定符合學(xué)校定位的教師評(píng)估機(jī)制。委員會(huì)采用了User-Oriented Collaborative Design 的方法，收集大量信息資料，采訪每一位老師、校長(zhǎng)、校董等相關(guān)人員, 舉行各種研討會(huì)、聽證會(huì)，傾聽相關(guān)人員的意見，用兩年時(shí)間完成了歐林獨(dú)特的教師考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)和方法（見圖17）。新的考評(píng)體系激發(fā)了老師創(chuàng)新教學(xué)的熱情，為培養(yǎng)未來(lái)的創(chuàng)新者堅(jiān)定了體系保障。
圖17：歐林教師考評(píng)委員會(huì)用兩年時(shí)間，用設(shè)計(jì)思維方法，與各相關(guān)人員通過(guò)大量的調(diào)研與研討會(huì)，設(shè)置了高度認(rèn)可的教師考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)和方法。
7. 歐林經(jīng)驗(yàn)啟示和我們的挑戰(zhàn)
總結(jié)起來(lái)，歐林的經(jīng)驗(yàn)有幾個(gè)重要方面值得我們學(xué)習(xí)，我們學(xué)習(xí)過(guò)程中也將面臨一些挑戰(zhàn)：
? 體系建設(shè)：
從零開始開建立一套全新的體系，擺脫舊體制的約束——從老師的招聘與考評(píng)、課程體系的的打造，授課方式，到學(xué)生的挑選與學(xué)習(xí)方式等等。誠(chéng)然，在中國(guó)現(xiàn)有環(huán)境下邁出這一步非常艱難。但如果有機(jī)會(huì)創(chuàng)辦一所新大學(xué)，歐林是一個(gè)不可回避的重要參考模式。 傳統(tǒng)大學(xué)也可以在現(xiàn)有體系旁邊建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)院來(lái)試點(diǎn)歐林或項(xiàng)目制教學(xué)模式，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后逐步向校本部推廣——這樣即使在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中犯些錯(cuò)誤，影響也非常有限。
廣東工業(yè)大學(xué)與松山湖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地建立的粵港機(jī)器人學(xué)院（每年80個(gè)左右學(xué)生）、南方科技大學(xué)新設(shè)立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與智能制造學(xué)院 （每年50個(gè)左右學(xué)生）、香港科技大學(xué)新設(shè)立的系統(tǒng)綜合與設(shè)計(jì)學(xué)科部（每年30 個(gè)左右學(xué)生）、湖南大學(xué)與長(zhǎng)沙機(jī)器人研究院成立的湖大機(jī)器人學(xué)院（每年50個(gè)左右學(xué)生）、寧波工程學(xué)院與寧波智能技術(shù)研究院設(shè)立的機(jī)器人學(xué)院（每年100個(gè)左右學(xué)生）、常州大學(xué)在原華羅庚學(xué)院基礎(chǔ)上設(shè)立的機(jī)器人學(xué)院就是這樣的例子。從廣工、湖大的經(jīng)驗(yàn)看，這些學(xué)院要做好，需要在機(jī)制（編制、人員、考評(píng)等）、場(chǎng)地與經(jīng)費(fèi)方面得到保障。現(xiàn)有體系的老師愿意參與教改實(shí)驗(yàn)的，需全職調(diào)入新學(xué)院，接受新的考評(píng)機(jī)制，并且愿意從零開始學(xué)習(xí)新的教學(xué)方式。此外，有一個(gè)理解項(xiàng)目制教學(xué)、有熱情、好學(xué)和有極大犧牲精神的領(lǐng)頭人，且愿意化五到十年時(shí)間來(lái)迭代實(shí)驗(yàn)學(xué)院的發(fā)展也至關(guān)重要。
? 經(jīng)費(fèi)與規(guī)模：
項(xiàng)目制教學(xué)無(wú)論是在師生比例、教學(xué)經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、設(shè)施等方面的要求都是挺高的。歐林每年的生均成本超過(guò)10萬(wàn)美金（師生比例1:8.5），而港科大4萬(wàn)美金（師生比例 1:20）。是否沒(méi)有超高的經(jīng)費(fèi)投入就難以推行項(xiàng)目制教學(xué)？也不完全是。一定的經(jīng)費(fèi)保障是必要的，但也可以采用很多形式來(lái)提升效率，比如利用網(wǎng)上資源（網(wǎng)上課程、案例、互動(dòng)等），因地制宜、就地取材自制教學(xué)設(shè)施等等。河南科技大學(xué)仲志丹老師在控制原理教學(xué)過(guò)程中就自制了簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)設(shè)備，效果不錯(cuò)。港科大機(jī)器人研究所學(xué)生與粵港機(jī)器人學(xué)院學(xué)生一道研制了幾樣輕便可攜帶的機(jī)電一體化教學(xué)設(shè)備，其口號(hào)是“把實(shí)驗(yàn)室裝到書包里，任何時(shí)候任何地點(diǎn)都可開展動(dòng)手實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)”。
此外，如何調(diào)動(dòng)周邊企業(yè)的積極性（企業(yè)也急需大量的創(chuàng)新人才），讓企業(yè)提供實(shí)習(xí)課題與經(jīng)費(fèi)，讓企業(yè)導(dǎo)師參與課題指導(dǎo)、課程開發(fā)甚至教學(xué)也是需要考量的問(wèn)題。歐林每年招生規(guī)模80人左右，也沒(méi)計(jì)劃擴(kuò)大招生（學(xué)校定位是教改實(shí)驗(yàn)室，規(guī)模大了就很難大膽探索與實(shí)驗(yàn)了）。我曾在Hong Kong X 基金會(huì)的一個(gè)報(bào)告中估算了一下，僅大灣區(qū)就需要兩萬(wàn)多科技創(chuàng)始人級(jí)別的人才。如何擴(kuò)大歐林的規(guī)模效應(yīng)，是一個(gè)值得深思的問(wèn)題。
目前，我們聯(lián)合港科大，港科大廣州校區(qū)，南科大、廣東工大一道探索科創(chuàng)人才培養(yǎng)，希望能突破規(guī)模限制，也希望更多的大灣區(qū)高校加入我們的聯(lián)盟。
? 教學(xué)理念與實(shí)踐：
仍處于不斷探索和完善過(guò)程中的歐林，其教學(xué)理念與實(shí)踐無(wú)疑是革命性的或者說(shuō)是顛覆性的，并具有普適性。該校的師生也非常樂(lè)意分享他們的經(jīng)驗(yàn)。除了每年超負(fù)荷接待大量的來(lái)訪外，學(xué)校還組織暑期培訓(xùn)（Summer Institute）。今年我?guī)ь^組織了一個(gè)大灣區(qū)學(xué)習(xí)組，天津大學(xué)顧佩華教授也組織了天大新工科組參加培訓(xùn)。
即使如此，我們對(duì)歐林的了解還是不足。要讓歐林模式全面在中國(guó)落地有很大難度，只有在自己探索的基礎(chǔ)上才能真正的學(xué)習(xí)、了解和掌握項(xiàng)目制教學(xué)的精華。每年松山湖機(jī)器人基地都會(huì)組織兩次以上的新工科教育研討會(huì)和多次的小規(guī)模課程改革討論班。多個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)學(xué)院一道實(shí)踐、討論、總結(jié)、再實(shí)踐。不斷迭代、快速?gòu)腻e(cuò)誤中學(xué)習(xí)和進(jìn)步。
8. 創(chuàng)新人才培養(yǎng)的顛覆性創(chuàng)新
科技成果轉(zhuǎn)化（Technology transfer）是一個(gè)地區(qū)打造創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)首先要解決的核心問(wèn)題。而解決這一核心問(wèn)題的關(guān)鍵是創(chuàng)新人才培養(yǎng)。歐林工學(xué)院創(chuàng)業(yè)者們?cè)谘芯苛藗鹘y(tǒng)工程教育的弊端后，以前所未有之勇氣與決心，在歐林基金會(huì)的大力支持下，走出了一條新的創(chuàng)新人才培養(yǎng)之路。從創(chuàng)新人才的重新定位，到培育創(chuàng)新人才成長(zhǎng)的課程體系，再到課程內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)模式的改革、學(xué)生的挑選以及教師的考評(píng)等等，歐林重建了一個(gè)創(chuàng)新人才成長(zhǎng)與培養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境。雖然歐林辦學(xué)時(shí)間不長(zhǎng)，規(guī)模不大，但它所顯示出的效果是驚人的，同時(shí)對(duì)我們的啟示作用也是巨大的。
用哈佛大學(xué)商學(xué)院教授Christensen的話說(shuō)：這是創(chuàng)新人才培養(yǎng)領(lǐng)域的一場(chǎng)顛覆性創(chuàng)新(Disruptive Innovation)。作者根據(jù)自己對(duì)一些熟悉高校的理解，把他們?cè)趧?chuàng)新人才培養(yǎng)領(lǐng)域的位置用圖18標(biāo)示出來(lái)。創(chuàng)新人才培養(yǎng)應(yīng)該是大學(xué)（不管是雙一流大學(xué)還是普通高校）最核心的任務(wù)。而創(chuàng)新人才培養(yǎng)的拐點(diǎn)，也即我們常說(shuō)的顛覆式創(chuàng)新模式已經(jīng)出現(xiàn)。
解決了創(chuàng)新人才培養(yǎng)這一核心問(wèn)題，我們還需要造另一半橋——產(chǎn)業(yè)孵化和加速平臺(tái)，來(lái)鏈接創(chuàng)業(yè)人才與產(chǎn)業(yè)。
經(jīng)過(guò)二十年的創(chuàng)業(yè)與孵化實(shí)踐，我們積累了一套創(chuàng)業(yè)孵化經(jīng)驗(yàn)，并于四年前建立了松山湖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地來(lái)實(shí)踐我們的理念。五十多家公司在基地生根、發(fā)芽并快速成長(zhǎng)起來(lái)，而基地的孵化生態(tài)也伴隨著這些企業(yè)的發(fā)展，不斷迭代和完善起來(lái)（我們的創(chuàng)業(yè)成活率遠(yuǎn)高于其它地方）。后面我們還會(huì)另文介紹松山湖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，圖19展示了這樣一個(gè)完整的從創(chuàng)新人才培養(yǎng)到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的全過(guò)程，連接人才與產(chǎn)業(yè)孵化的共同支柱就是基于問(wèn)題的快速迭代。左邊我們稱之為項(xiàng)目制教學(xué)，右邊稱之為精益創(chuàng)業(yè)（Lean startup）。
圖18：左邊的曲線代表傳統(tǒng)的教育模式給學(xué)生創(chuàng)造的價(jià)值。處于頂峰的MIT，斯坦福和伯克利等名校也在探索如何去突破傳統(tǒng)曲線的極限。右邊的曲線是歐林代表的新工科教育，高等教育六十年后一個(gè)顛覆式的創(chuàng)新出現(xiàn)了！
圖19：一座大橋連接大學(xué)／研究所與產(chǎn)業(yè)。大橋左半部是基于項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)，右半部是基于精益創(chuàng)業(yè)的孵化平臺(tái)。精益創(chuàng)業(yè)的基本理念就是以最有效的方式快速迭代。與項(xiàng)目制教學(xué)的原理一脈相承。
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