课程总体框架为“系统工程思维、实践本位、文化视角”,采用大班上课+小班实践研讨的方式进行教学。课程通过清华文化解读、产业案例研讨和小组探究实践等形式展开探究式自主学习,有助于学生了解工业文明、接触工程实际、获得工业体验、感受工程文化、熏陶系统思维,强化严谨的工作作风、逻辑思维和团队合作精神。
课程将以现代制造技术为手段,让学生体验一件工程产品的设计、加工、制造全过程,形成对产品制造的整体认识。课程还会针对当今社会的产业热点问题组织研讨,以系统科学思维为脉络进行梳理,让学生了解社会、理解社会,并从中体会系统科学思维的妙处所在,同时也期待同学们未来能够应用这种系统工程思维方法来处理可能遇到的事情。
课程目标中提及的“工程文化”和“系统思维”具体指什么?
工程文化是文化在近代的重要发展,是人类在现代作为一个整体对世界把握的一个不可或缺的部分。综观人类发展历史,由数学、物理、化学、生物、力学等基础科学的深入发展演进出工程学,大大地推动了人类的工程实践,积累了前所未有的知识、智慧和财富,撑起了整个现代文明。正如贺麟所言,“旧中求新,方为真新”,探求当今工业文明时代所蕴含的具有鲜明工程特色的文化内涵,是学生认识社会、理解社会进而尝试去改造社会的必由之路。
系统思维是人们认识世界、改造世界的一种思维方式。系统思维的出发点是讲联系,在一定意义上可以说系统科学是关于普遍的系统联系的具体科学。系统思维是从系统观出发立足整体统筹全局,使整体与部分辩证统一起来的思维方法论,它突出的特点是整体性、综合性、协调性与最优化。
在有限的学时内,为了让同学们能够更快地对系统科学思维建立认识,我们选取了系统科学思维体系比较典型的五个“观”作为切入点展开讨论,这样也方便同学们建立对系统科学思维的整体性认识。对于一种系统而言,整体优化观可以在宏观层面上对系统进行把控,结构功能观则可以在微观层面上对系统进行梳理;差异协同观是以静态的眼光对待系统中各元素的关系,层次转化观则是以动态的视角判断系统中各元素的互动;自主涌现观则是系统演变的最终结果。我们希望通过对这些原理的阐释,帮同学们打开一扇窗,意识到用系统的思维看问题,进而知道如何发挥自身能力认识社会、改造社会。
至于这五个“观”如何展开讲授呢?套用禅悟:“如众灯明,各遍似一。”在课堂上,我们将结合某一个产业的热点案例重点论述系统科学思维的某一个“观”,如下图所示。而在后继的其他产业案例学习中,希望同学们能够自觉运用已学习到的概念去理解、归纳新的课程内容。这样以典型产业案例为经为柱、以系统科学思维方法论为纬为梁,在知识和认识共同增长过程中,逐渐搭建起了解产业、理解工程的脚手架,尝试学习规范的思维和演绎的推理。在产业案例选取方面会紧跟产业发展脉搏,结合典型热点案例展开论述和研讨,以期让同学们了解产业,了解社会,感受科学系统思维方法论的妙处。
课程中提及的系统思维对我们的学习生活能发挥什么样的作用?
系统思维可以帮助我们树立大局观,学会看问题要看本质,譬如认识一个行业要去看产业结构。对系统思维有了认识之后,我们解决生活中的问题也会更重视整体和大体趋势。之前有同学在学习日志中提到,学完之后将系统思维的方法用到学习生活中,时间管理也有了很大的进步。系统思维是个方法论,在很多方面都可以作为处事原则。
步入社会以后,系统思维在管理社会经济事务的过程中将发挥重要作用。党的十九届五中全会明确提出,“十四五”时期经济社会发展必须遵循坚持系统观念的原则。系统观念、系统方法也是组织管理重大工程、重大事业不可或缺的方式方法。我国的“两弹一星”、北斗卫星导航系统、“神舟”系列飞船等重大工程就是坚持系统观念、运用系统方法的成功案例。
这门课程一共设计了5个小班实践体验方向,同学们可以自由选择感兴趣的方向深入探索。在小班实践环节,同学们会运用先进的制造手段设计并制作创意小作品,并以小组团队协作的方式完成一项相对复杂的工程产品或者产品原型的设计和制造。
例如,“木工与钳工—定制化制造”方向更多考虑的是个性化因素,目前市场上对个性定制的关注很高,学生会去做具体的产品,比如用3D打印做定制化的眼镜或医疗产品。铸造方向将学习这一拥有悠久历史的技术方法。现在的铸造技逐渐发展,例如更环保的生态环境铸造、文创作品的设计等。
从制造到智造,从一开始需要技师操作,到依靠程序就能运转,这一方向将学习制造业中的数字化概念和人工智能概念。
这门课程的独特性主要体现在实践性和思维方法论训练方面。训练中心拥有丰富的先进制造装备和热爱教学的实践教学人员,能够给同学们提供接触先进制造技术的机会,能够让同学们体验从产品设计和产品制造的全过程,体验工业文明。另一方面,我们以当今社会的鲜活产业案例为切入点,辅以系统科学思维角度进行分析,能够让同学们了解社会,理解社会,进而有意识地去训练处理问题的思维方法,由知识育人走向文化育人,启发文化自觉,切实落实“三位一体”的育人理念。希望这门课程能够帮助同学们进一步读懂社会、走向社会,成为时代需要的创新人才。