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随着经济全球一体化进程的加快，工程科技领域越来越成为各国综合国力竞争的主战场，也是全世界应对21世纪人类社会所共同面临的能源、安全、健康等生存问题的核心。应对竞争和挑战，在很大程度上依赖于创新型工程科技人才的培养和发展，这使工程教育在各国的高等教育体系中具有非常特殊的地位，不仅因为各国对工程科技人才的大量需求使工程教育在数量上一直保持较大的规模，工程教育的质量也深受关注，一直都是各国高等教育改革的重点领域。
工程科技领域对中国来说，是实现新世纪之初所提出的“走中国特色自主创新之路、建设创新型国家”战略目标的关键。中国要提高自主创新能力，转变经济增长方式，推进产业结构的优化升级，走新型工业化道路，根本在于提高工程科技的发展水平，需要高水平的工程教育为国家建设输送更多具有创新能力的工程科技人才。中国已经是一个工程教育大国，拥有世界上规模最大的高等工程教育体系，工科门类各专业的招生数、在校生数和毕业生数都超过了全国普通高等教育总人数的1/3。未来中国工程教育发展的重点将是提高工程教育的质量，将大国的优势转化为强国的力量。
在过去的几年中，包括中国在内的各国政府机构、高校、专业协会和商业组织都纷纷开展研究，指出工程教育中的问题，提出快速变革的21世纪对工程实践、工程研究以及工程教学模式的需求。其核心问题就是当代社会究竟需要什么样的工程师，工程教育应该培养什么样的人。虽然每个国家处在不同的发展阶段，对工程人才的结构、层次和水平需求并不完全一致，但在当前工程教育的主要问题和21世纪工程科技人才的基本素养上却达成了很多的共识。例如，各国工程教育普遍存在的设计和实践训练不足、工科专业课程体系陈旧、工科学生综合能力欠缺等，只是在程度上略有不同。21世纪的工程教育应该培养学生拥有数学和科学能力，具有判断力、对商业和创新有浓厚兴趣、理解文化、善于沟通；具有激情，拥有终身学习能力、系统思考能力、创新能力、在跨文化的环境中工作、理解工程的商业背景、跨学科技能、沟通技能、领导能力和不断变革的能力。为了培养这样的工程人才，工程教育需要进行全方位的改革。这项改革将涉及所有与工程教育相关的方方面面，例如，教学方法、培养模式、教育资源、设备空间、校企合作，甚至教育管理体制，但其中很多问题都与教师有着直接或间接的关系。
“教育大计，教师为本。有好的教师，才有好的教育”（《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》，2010）。高校教师不仅本身作为一支高层次高水平的人才队伍，是高等教育中最重要的人力资源和知识创新的主力军；也是创造整个社会人力资本的主要力量，是培养“规模宏大、结构优化、布局合理、素质优良的人才队伍”（中华人民共和国中央人民政府，2010a）的核心力量。教师历来都是高等教育改革的核心要素（李志峰等，2008），甚至被视为“学校与教学革新的心脏，它能最大限度地重建和振兴一个国家的教育希望”（乔连全等，2007）。教师与工程教育的各个教学环节密切相关，其水平直接决定了工程教育的质量，也是推行工程教育改革的核心资源。以教师为主体开展的研究活动是国家工程科学技术和经济发展的重要保证。通过社会服务，教师还对工程科技领域的发展做出积极的贡献。因此，提高工程教育的质量，关键在于提高工科教师的水平。
工科的教师队伍既然扮演了如此重要的角色，他们是否具备足够的能力担此重任呢？认真审视国内外的工程教育，工科教师队伍都存在种种问题，例如：工科教师数量不足；不重视教学；工科教师普遍缺乏工程实践经历等（吴启迪，2008；National Academy of Sciences，2005）。众多的研究也表明，工科教师队伍的水平已经成为制约工程教育发展的重要因素之一。
因此，各国的工程教育改革都将工科教师队伍建设作为重点之一。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》将加强教师队伍建设，提高教师整体素质作为教育改革的重要保障措施；教育部最近启动的“卓越工程师教育培养计划”提出建设高水平工程型师资队伍，通过改革聘任、考核与培训制度，鼓励高校引进具有实践经验的工科教师，以弥补工程教育的实践性不足；美国《2020工程师》的研究报告认为，工程教育迫切需要出现能够更加有效地弥补工程实践的应用与工程教育之间越来越大的裂缝的新一代教师。为此，大学应该为教师的资格认证、教师的聘请和职业期望制定新的标准，例如要求具有实践工程师的经验，并且应该创建或者修改培养计划，来支持工程教师的专业发展（National Academy of Sciences，2005）。卡内基促进教学基金会在其“职业准备计划（Preparation for the Professions Program）”中，将评估工科教师的职业准备程度作为计划的一个重要部分（Sheppard，2005）。
由于工程教育的庞大规模和重要地位，各国的工程教育改革，包括工科教师的改革都不可能采取全国统一的模式，不同类型和层次的学校在工程教育改革中有着不同的目标和重点。研究型大学是高等教育体系中层次最高的部分，这里汇集了全世界顶尖的学者，源源不断地提供知识和技术的创新，并培养出大量的高水平人才，在发挥高等教育教学、科研和社会服务三大职能中起着领头羊的作用。研究型大学的工程教育也相应在培养高层次创新型工程科技人才、探索工程科技领域的前沿知识和服务国家重大工程科技领域方面有着无法替代的作用。因此，研究型大学的发展近年来一直是高等教育研究的焦点领域。研究者和实践者一方面关注研究型大学的特殊性，探索高水平大学发展的独特模式；另一方面，也希望总结研究型大学的成功经验中具有普适性意义的方面，因为虽然研究型大学在各国都是少数，但研究型大学所呈现出的现状和问题，在一定程度上是高等教育的缩影，具有典型性，其推行的改革也往往成为高等教育改革的榜样，引领教育发展。在工程教育领域，也是如此。笔者在长期参与工程教育的研究中也发现，当前很多工程教育的研究都缺乏对不同层次和类型的学校的深入挖掘，往往以全国的工程教育整体为对象，提出的问题和建议都缺乏针对性，在数据资料方面也不够丰富。
美国的高等教育在世界范围内有很大的影响力，以其高质量和多元化的特点成为研究的焦点和热点。美国的工程教育也在长期的发展中形成了自己独特的模式，对各国的高等工程教育都产生了深远的影响。中国的高等教育和工程教育在改革开放以来大量参考了美国的模式，借鉴了美国的经验。在学习和借鉴的过程中，详细了解美国模式产生的背景及其特点是非常必要的。在长期参与工程教育的研究过程中，笔者有机会参与国内外各种工程教育的研讨会，了解到现在国内外研究的现状，也从中发现了一些对中美两国工程教育实践的误区。因此有意通过进一步的深入研究，以科学的理论和方法，深入了解中美两国工程教育领域的相关问题。清华大学和麻省理工学院分别是中美两国顶尖的研究型大学，并且以工科见长，在学校的文化和工程教育文化方面有很多相似之处。本研究希望以清华大学和麻省理工学院为案例和出发点，深入研究中美研究型大学工程教育中的教师队伍问题。
工程教育、教师队伍建设和研究型大学这三个方面都是当今教育研究的热点，各自都有很多的研究主题。而这三个方面的交点聚焦成为本书研究的范围。
全球化的工程教育改革是大的背景。在各国的改革中，以成果为导向的工程教育成为一种发展趋势。美国在1995年推出了工程教育认证的新标准Engineering Criteria 2000（简称EC2000）。这套标准最突出的特点就是关注学生学到了什么，而不是像之前的教育理念注重教师教了什么或者学校提供了什么。因为后者强调教育的投入，但并不一定能确保高质量的教育产出。EC2000的实施，不仅转变了美国各高校工程教育的模式，也在很大程度上影响了其他国家的工程教育。很多国家都纷纷效仿，推出了类似的教育认证标准，并通过互认协议将这种模式上升为一种国际共识。中国从21世纪初开始构建的工程教育认证体系也采纳了这个理念，并通过教育认证的形式引导高校的工程教育实践。虽然以学生为中心或以成果为导向的教育理念并不是完美的教育模式，但对于实践性很强的工程教育来说起到了积极的作用。工程教育的主要目标是为社会培养合格的工程科技人才，这必须与科技发展的水平和社会建设的需求保持同步。因此，很多国家都从国际国内的工程实践需求出发制定工科学生的培养标准，也就是工程教育的核心目标，再以这些标准来认真审视工程教育过程中的各个环节如何为这个目标服务。
在工程教育的各个环节中，已有很多研究对教学方法、教学空间和设备、校企合作等问题进行了深入的探讨，但对这种工程教育所需的教师队伍研究却不多。这正是本研究的一个出发点，在以成果为导向的工程教育改革中，为了培养出符合工程科技实践和社会需求的学生，需要一支什么样的工科教师队伍？
研究型大学是对研究层次的限定。正如上文所述，研究型大学在各国高等教育体系中占据了特殊而又重要的地位，既有自身的独特性，又能体现高等教育的一些典型问题。在各国的工程教育改革中，提高教学质量是所有大学共同的目标，这主要是与大学传播知识的职能相关。对教师来说，改革的阻力主要在教学本身和教师水平的提升。而研究型大学在科研和社会服务中所承担的特殊角色，决定了工程教育改革在研究型大学中的复杂性，教学与科研之间原本就存在着张力，在现有的教师评价体系引导下，教学对教师的吸引力本身就不足，改革对教学要求的提高能否调动教师的积极性？通识课程的增加，压缩了现行的以科学为主体的课程内容，教师如何把理论和实践结合起来，使工程教育培养出更优质的毕业生？研究型大学注重科研，对教师学历要求很高。当研究型大学工科教师的博士比例越来越高时，有工程实践背景的教师却越来越少，这显然对培养有较强实践能力的毕业生的目标是个不利的因素。近年来，研究型大学中又出现了一种新型的大学模式——创业型大学（Etzkowitz，1983）。在知识经济时代，知识与经济回报产生了密切的联系。当这种模式造就了一批世界顶尖的大学，特别是一些工程院校，使他们获得巨大的发展动力和成就时，学术机构与公司的界限逐渐变得模糊（埃兹科维茨，1999），教师的工作量也同时大大增加。学校和教师通过创业密切了与工业界的联系，但却削弱了在教学上的投入，也使科研的独立性受到影响，引发了很多关于教师伦理道德的讨论。如何平衡这三者的关系，使教师队伍能够更好地承担起大学的使命？
中国的现代高等工程教育在一个多世纪的发展历程中，学习过日本、德国、苏联等不同国家的教育模式，而在改革开放以后，受美国的影响很大。美国大学的发展对高等教育职能的扩展起到了关键的作用，密切了大学与社会的关系，这对工程教育的发展是至关重要的，一方面通过社会服务，美国的一些以农业、工程为特色的大学逐渐发展成为世界一流的研究型大学；另一方面，大学与社会过于密切的关系，包括新近兴起的创业型大学，也在一定程度上引发了工程教育中的一些问题和矛盾。这些问题和矛盾在中国借鉴美国高等教育模式的过程中，也给中国的工程教育发展带来了争议。但从整体上来看，美国研究型大学的工程教育在培养高水平工程科技人才方面走在世界前列，有很多方面值得中国借鉴。值得一提的是，中国庞大的工程教育规模和独特的社会发展阶段和工业化水平，决定了美国模式并不能解决中国所有的问题。将中美两国的工科教师队伍进行比较也并非希望找到完美的发展模式和绝对的标准，而是将教师队伍的发展与两国的大学文化结合起来，主要讨论中美研究型大学的工科教师队伍在长期发展中的文化特性，分析两国在教师队伍建设中的问题及其根本原因，以期为高水平工程教育和工程科技人才的培养提出更有针对性、更符合中国发展需要的建议。
因此，本书将重点关注以下一些问题：研究型大学的工程教育需要什么样的工程教师队伍？工科教师队伍需要具备哪些特点才能满足研究型大学工程教育发展的要求？这些特点体现在教师队伍的哪些结构要素中？中美研究型大学的工科教师队伍的现状如何？其中存在哪些问题？其根源是什么？可以通过哪些途径改善这些问题？美国的经验可以给中国工程教育发展提供哪些借鉴？
工科教师只是工程教育若干环节中的一个，工科教师队伍的问题会涉及整个工程教育，甚至高等教育的改革，本书也希望以小见大，以教师队伍建设为切入点，讨论工程教育整体改革中的相关问题。