想象力教育引领新工科范式变革

　　工程想象力指的是对未来工程事物以及社会图景进行想象的能力。它不仅深刻影响着科技领军企业的战略选择与未来路径，还通过塑造不同的企业愿景、战略导向、创新价值观及技术发展路线，对未来产业格局与社会发展产生深远影响。工程想象力教育能够为大工程观的萌发奠定思考基础，应作为未来工科教育探索的一个重要方向。

　　爱因斯坦曾说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”在工程教育领域，这一名言具有丰富的时代含义。随着大模型工具化普及以及知识大爆炸，人类的创造性将更多地体现在工程想象力之中。因此，工程教育不仅要传授知识，更要培养学生的工程想象力，使他们能够应对未来的挑战。

　　1 想象力是创造力的源泉

　　大学时期是梦想与现实交织的关键阶段，也是工程想象力蓬勃发展的黄金时期。学生们对未来充满憧憬，这种憧憬激励着他们不断探索、创新，为实现梦想而努力。工程想象力教育有助于学生将创新思维与社会、文化、经济、科学等多方面的宏大背景相融合，培养他们的跨学科思维，引导他们明确自己的使命与担当。

　　以移动通信前沿领域的技术愿景及其探索为例。20多年前，中国移动通信产业链刚刚形成，我国正在追赶发达国家的脚步，前瞻性研究的重要性尚未凸显。但随着我国移动通信技术逐步进入国际前沿，在某些领域甚至进入无人区，对未来技术愿景的准确把握能力就变得至关重要。2003年，中国无线通信界受WWRF（世界无线研究论坛）邀请，对未来无线愿景提出构想。北京邮电大学结合人的移动性和周围智能设备的泛在性所能带来的业务可能性进行了展望，提出了前瞻性概念MUSE（移动泛在业务环境），在国际交流中颇受好评。2018年，北京邮电大学结合人工智能时代信息通信领域的潜在变化，作了一些大胆的想象和分析，并提出“Ubiquitous+（泛在+）”概念。起初，这些概念因听起来像是科幻一般，并未得到足够的重视。但在2023年，国际电信联盟提出6G愿景，泛在智能与泛在连接是其核心特征，与MUSE和Ubiquitous+概念的路径基本一致。这代表着国际产业界在前瞻性研究方面达成了共识。

　　从4G到6G，每一次技术代际更迭，全球移动通信前沿领域的科技工作者都会对未来社会进行深入探索与大胆想象，这些前瞻性的概念研究最终成为推动行业进步的重要力量。创造力来源于想象力，正是无尽的遐想，逐步引领着事物从构想走向现实。然而，工程想象力的培养在当前的高校工科教育体系中往往被忽视。虽然很多高校已经开始关注学生能力素养的发展，但他们更多关注的是数学的缜密性、哲学的思辨能力、物理的洞察力、编程的逻辑性，缺乏对工程想象力的培养。

　　2 工程想象力引领未来产业变革

　　目前，教育体系在知识层面不断完善，教师为学生精挑细选了大量颇具价值的数理知识、人文社科和专业技术类内容，并设置了很多提升实践能力和创新能力的训练环节。然而，在课程设计中，学生对未来进行想象的机会并不多，他们很少有机会创造性整合多学科知识。由于没有形成对未来的内心图景，学生难以将个人发展、专业学习与未来愿景相结合，容易对未来感到迷茫。

　　探索未来，意味着要在技术成熟度较低的领域耕耘，而在这里，前瞻科技探索与工程想象之间的边界非常模糊。在面向未来的产业探索中，需要将教育、科技、人才优势转化为工程想象力优势，以提升原始创新能力。新技术、新场景、新模式和新型产业结构不可能凭空出现，只有产业链涉众共同想象未来愿景，并逐步达成共识，才有可能汇聚社会力量，构建产业生态，实现场景需求与技术供给之间的迭代循环。

　　当前，人工智能和机器人已大步进入我们的生活，人工智能与人类智慧的结合将创造出更多可能性。过去被视为科幻的概念已经与现实融合，但现代教育却鲜少包含工程想象力教育的元素。未来产业的创新发展需要具有战略前瞻视野和工程创新竞争力的复合型人才，这对教育特别是工科教育提出了新的要求。

　　面对未来产业的不确定性，教育如何改变？针对这一问题，一些高校开始尝试将工程想象力教育融入课程体系，通过工程科幻创作等形式，激发学生的想象力和创新潜能。例如，北京邮电大学近几年开始有意识地探索工程想象力教育，构建了工程科幻创作教育微型嵌入式教学单元模式，并在一些本科阶段的选修课和必修课上多次验证了该模式的可行性和可推广性。今年，学校更是在全校范围内组织了工程想象力教育季和第一届工程科幻创作大赛，在6G与可持续发展、AI反恐、宇宙信息学、拯救AI奇点危机等前沿领域做了一些主题性的探索。学生们不仅写出了很多精妙的未来故事，还提出了很多发人深思的问题，其中一些问题颇有启发性。科幻一直被视为一个文学品类，而工程科幻则将科幻与工程创新联系在一起，为更多学生触达未来工程科技与未来社会提供了一种有趣的创作形式，进而形成了一种新型的教育形态。

　　工程科幻创作可以视为工程想象力教育的一种实现方式，为学生提供了将科学技术和社会人文整体融入工程系统思考的机会，能够激发学生内在的激情，促进大工程观的形成，有助于培育具有宏大视野与人文情怀的优秀工程师。在第二届工程科幻创作大赛中，学校还新增了研究生、博士生以及毕业生的赛道。

　　3 工程想象力教育成为社会变革关键要素

　　近年来，想象力教育在基础教育阶段已经获得政策层面的重视。2021年，国务院印发《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》，提出“提升基础教育阶段科学教育水平。引导变革教学方式，倡导启发式、探究式、开放式教学，保护学生好奇心，激发求知欲和想象力”。

　　但我们也注意到，在高等教育阶段和科技创新后备人才阶段的行动计划中，想象力教育尚未被提及，相关政策还有待于进一步完善。

　　美国航天工程学家冯·卡门曾说：“科学家研究已有的世界，工程师创造未有的世界。”这说明，工程师更需要想象力，只有将想象力与工程力结合，才能发挥出巨大的效应。如果能够结合战略性新兴产业或未来产业培育等国家战略，通过大学生和科技创新后备人才等群体推动工程想象力教育的发展，形成鼓励想象的创新氛围，这对发展未来产业、繁荣工程文化以及培养创新人才都大有裨益。

　　基于工程想象力教育的教育改革具有开创性，也是中国新工科教育实践中的原创特色。当前，尽管我们已经迈出了关键一步，但工程想象力教育仍然只是初具雏形。想要大规模地推广工程想象力教育，还需在理论研究、教师培训、教学方法、生态建设和政策支持等方面落实相关工作。我们期待，站在科学范式的转折点上，未来想象力教育将成为科学教育、工程教育，乃至推动社会进步与时代发展不可或缺的力量。

　　（作者纪阳系北京邮电大学教授、信息技术新工科产学研联盟理事，张平系中国工程院院士、北京邮电大学教授，孔江丽系北京邮电大学博士研究生）

　　《中国教育报》2024年10月28日 第06版