想象力教育引領新工科範式變革

工程想象力指的是對未來工程事物以及社會圖景進行想象的能力。它不僅深刻影響着科技領軍企業的戰略選擇與未來路徑，還通過塑造不同的企業願景、戰略導向、創新價值觀及技術發展路線，對未來產業格局與社會發展產生深遠影響。工程想象力教育能夠爲大工程觀的萌發奠定思考基礎，應作爲未來工科教育探索的一個重要方向。

愛因斯坦曾說過：“想象力比知識更重要，因爲知識是有限的，而想象力概括着世界的一切，推動着進步，並且是知識進化的源泉。”在工程教育領域，這一名言具有豐富的時代含義。隨着大模型工具化普及以及知識大爆炸，人類的創造性將更多地體現在工程想象力之中。因此，工程教育不僅要傳授知識，更要培養學生的工程想象力，使他們能夠應對未來的挑戰。

1 想象力是創造力的源泉

大學時期是夢想與現實交織的關鍵階段，也是工程想象力蓬勃發展的黃金時期。學生們對未來充滿憧憬，這種憧憬激勵着他們不斷探索、創新，爲實現夢想而努力。工程想象力教育有助於學生將創新思維與社會、文化、經濟、科學等多方面的宏大背景相融合，培養他們的跨學科思維，引導他們明確自己的使命與擔當。

以移動通信前沿領域的技術願景及其探索爲例。20多年前，中國移動通信產業鏈剛剛形成，我國正在追趕發達國家的腳步，前瞻性研究的重要性尚未凸顯。但隨着我國移動通信技術逐步進入國際前沿，在某些領域甚至進入無人區，對未來技術願景的準確把握能力就變得至關重要。2003年，中國無線通信界受WWRF（世界無線研究論壇）邀請，對未來無線願景提出構想。北京郵電大學結合人的移動性和周圍智能設備的泛在性所能帶來的業務可能性進行了展望，提出了前瞻性概念MUSE（移動泛在業務環境），在國際交流中頗受好評。2018年，北京郵電大學結合人工智能時代信息通信領域的潛在變化，作了一些大膽的想象和分析，並提出“Ubiquitous+（泛在+）”概念。起初，這些概念因聽起來像是科幻一般，並未得到足夠的重視。但在2023年，國際電信聯盟提出6G願景，泛在智能與泛在連接是其核心特徵，與MUSE和Ubiquitous+概念的路徑基本一致。這代表着國際產業界在前瞻性研究方面達成了共識。

從4G到6G，每一次技術代際更迭，全球移動通信前沿領域的科技工作者都會對未來社會進行深入探索與大膽想象，這些前瞻性的概念研究最終成爲推動行業進步的重要力量。創造力來源於想象力，正是無盡的遐想，逐步引領着事物從構想走向現實。然而，工程想象力的培養在當前的高校工科教育體系中往往被忽視。雖然很多高校已經開始關注學生能力素養的發展，但他們更多關注的是數學的縝密性、哲學的思辨能力、物理的洞察力、編程的邏輯性，缺乏對工程想象力的培養。

2 工程想象力引領未來產業變革

目前，教育體系在知識層面不斷完善，教師爲學生精挑細選了大量頗具價值的數理知識、人文社科和專業技術類內容，並設置了很多提升實踐能力和創新能力的訓練環節。然而，在課程設計中，學生對未來進行想象的機會並不多，他們很少有機會創造性整合多學科知識。由於沒有形成對未來的內心圖景，學生難以將個人發展、專業學習與未來願景相結合，容易對未來感到迷茫。

探索未來，意味着要在技術成熟度較低的領域耕耘，而在這裡，前瞻科技探索與工程想象之間的邊界非常模糊。在面向未來的產業探索中，需要將教育、科技、人才優勢轉化爲工程想象力優勢，以提升原始創新能力。新技術、新場景、新模式和新型產業結構不可能憑空出現，只有產業鏈涉衆共同想象未來願景，並逐步達成共識，纔有可能匯聚社會力量，構建產業生態，實現場景需求與技術供給之間的迭代循環。

當前，人工智能和機器人已大步進入我們的生活，人工智能與人類智慧的結合將創造出更多可能性。過去被視爲科幻的概念已經與現實融合，但現代教育卻鮮少包含工程想象力教育的元素。未來產業的創新發展需要具有戰略前瞻視野和工程創新競爭力的複合型人才，這對教育特別是工科教育提出了新的要求。

面對未來產業的不確定性，教育如何改變？針對這一問題，一些高校開始嘗試將工程想象力教育融入課程體系，通過工程科幻創作等形式，激發學生的想象力和創新潛能。例如，北京郵電大學近幾年開始有意識地探索工程想象力教育，構建了工程科幻創作教育微型嵌入式教學單元模式，並在一些本科階段的選修課和必修課上多次驗證了該模式的可行性和可推廣性。今年，學校更是在全校範圍內組織了工程想象力教育季和第一屆工程科幻創作大賽，在6G與可持續發展、AI反恐、宇宙信息學、拯救AI奇點危機等前沿領域做了一些主題性的探索。學生們不僅寫出了很多精妙的未來故事，還提出了很多發人深思的問題，其中一些問題頗有啓發性。科幻一直被視爲一個文學品類，而工程科幻則將科幻與工程創新聯繫在一起，爲更多學生觸達未來工程科技與未來社會提供了一種有趣的創作形式，進而形成了一種新型的教育形態。

工程科幻創作可以視爲工程想象力教育的一種實現方式，爲學生提供了將科學技術和社會人文整體融入工程系統思考的機會，能夠激發學生內在的激情，促進大工程觀的形成，有助於培育具有宏大視野與人文情懷的優秀工程師。在第二屆工程科幻創作大賽中，學校還新增了研究生、博士生以及畢業生的賽道。

3 工程想象力教育成爲社會變革關鍵要素

近年來，想象力教育在基礎教育階段已經獲得政策層面的重視。2021年，國務院印發《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》，提出“提升基礎教育階段科學教育水平。引導變革教學方式，倡導啓發式、探究式、開放式教學，保護學生好奇心，激發求知慾和想象力”。

但我們也注意到，在高等教育階段和科技創新後備人才階段的行動計劃中，想象力教育尚未被提及，相關政策還有待於進一步完善。

美國航天工程學家馮·卡門曾說：“科學家研究已有的世界，工程師創造未有的世界。”這說明，工程師更需要想象力，只有將想象力與工程力結合，才能發揮出巨大的效應。如果能夠結合戰略性新興產業或未來產業培育等國家戰略，通過大學生和科技創新後備人才等羣體推動工程想象力教育的發展，形成鼓勵想象的創新氛圍，這對發展未來產業、繁榮工程文化以及培養創新人才都大有裨益。

基於工程想象力教育的教育改革具有開創性，也是中國新工科教育實踐中的原創特色。當前，儘管我們已經邁出了關鍵一步，但工程想象力教育仍然只是初具雛形。想要大規模地推廣工程想象力教育，還需在理論研究、教師培訓、教學方法、生態建設和政策支持等方面落實相關工作。我們期待，站在科學範式的轉折點上，未來想象力教育將成爲科學教育、工程教育，乃至推動社會進步與時代發展不可或缺的力量。

（作者紀陽系北京郵電大學教授、信息技術新工科產學研聯盟理事，張平系中國工程院院士、北京郵電大學教授，孔江麗系北京郵電大學博士研究生）

《中國教育報》2024年10月28日 第06版

作者：紀陽 張平 孔江麗