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　　(2)改变工程实践环境和工程训练模式。新工业革命时代，技术与工程创新速度加快，新技术的应用引发工艺技术、系统流程、生产方式、管理模式与商业模式的变革，进而进一步深刻改变工程实践的性质和工程教育模式。以制造业的数字化、智能化制造模式与生产方式变革为例，基于创客模式的社会化创新完全改变了原有产品的设计模式——消费者深度参与设计；而3D打印以“机器生产机器”与‘‘生产者与消费者的合的模式，完全颠覆了传统的产品生产方式，在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显示其独特优势。这些新的技术与模式正在重新定义“制造”和“生产”因此，工程实践与工程训练的模式将受到重大影响，需要跟上产业发展变革的步伐。
　　(3)影响和改变工程教育的要素和范式。工程教育环境的复杂变化，创新模式的持续演进，对工程教育范式的演变产生了深远的影响。与工业革命的发展相适应，工程教育范式的发展可划分为以下三个阶段：
　　①技术范式阶段。与科技驱动型创新模式的第一阶段技术驱动型创新模式阶段同步发展，形成于工业发展初期，鼎盛至20世纪50年代。其形成是为了适应农业经济时代和工业经济时代初期的简单生产和工艺创新的需要，师徒制传承方式成为工程技术教育的主要模式，注重工艺技术在工艺创新中的作用，推进了技术拉动型创新模式发展。但是随着工业经济时代的飞速发展，工业创新和产品创新竞争日趋激烈，院校式工程教育模式开始萌芽和涌现，推进了工程学科体系和课程体系的持续丰富，并催生了本科、硕士和博士不同阶段的工程教育层次结构。工程教育技术范式重视工程实践，强调技术应用和实践操作，以培养现场工程师为主要目标。
　　②科学范式阶段。与科学驱动型创新模式阶段同步发展，主导时期为20世纪50年代到20世纪80年代。以美国为代表，研究型大学承担起了通过知识生产推进知识流通和知识消费的重要使命，并确立了工科课程划分的若干基本方针，创立了工科的学科体系。科学范式的主要特点是高度重视数学和科学，强调工程科学和理论分析，工程师的培养模式与科学家的培养模式趋于雷同，工程甚至被认为是科学的应用分支。
　　③工程范式阶段。从20世纪80年代开始，在全球范围内兴起工程教育体系再造、改革和回归工程实践的浪潮，工程教育范式发展到工程范式阶段。工程范式源于非科技型元素在创新过程中的作用不断得到提升与挖掘、对工程教育体系的深刻反思和对工程变革的积极回应。随着社会发展进入知识经济时代，经济全球化、新技术革命的深远影响和可持续发展观的树立，社会需求的多元化和个性化的出现，产品创新竞争日益激烈，在科学范式下培养的工程师已经很难应付技术、市场、文化等融合产生的复杂性问题，培养兼具卓越技术、广博知识、适应团队合作，且具有系统性思维的工程师已经成为产业升级和社会发展的迫切要求。工程范式的回归与发展，重新诠释并体现了“科技以人为本，工程造福人类”的工程教育理念[37]。以MIT主导的CDIO工程教育改革为例，被认为是是回归与推进工程范式发展的典型代表，开创了开放式、重实践、综合性的新型工程教育模式。CDIO理念高度重视文化、市场、科技等不同来源的知识在创新实践中的重要作用，以产品的构思、设计、实现和运营等全环节生命周期管理为抓手，重新梳理了工程教育课程体系，在构思和设计阶段强化了文化、市场和科技等知识要素在产品创新中的运用，在实现和运营阶段又传承了科技知识在实现产品功能方面的支撑作用。也就是重视构思、设计、实现和运营过程中工程师知识能力素质图谱的重构，从工程教育课程理念、课程计划、课程实现和学习评价模式等各方面提高学习过程的开放性，重视创造力的培养和发挥。
　　新工业革命的来临与发展，工程范式面临进一步发展和深化，需要积极回应大数据、大科学、大工程、大产业的产生与发展，进一步适应新工业体系与社会发展模式的转变——智能、生态、和谐、合作、共享与可持续发展。
　　3.工程教育体系的不适应。
　　工程的本质属性、工程系统环境的复杂变化及其相互作用，决定了创新模式的演变和工程教育范式的演进，工业革命产生与发展的过程，也是工程与工程教育发展价值观与模式发生变化的过程。在知识经济、新工业革命时代，创新竞争曰趋激烈，创新知识不仅需要科学技术领域的学科交叉，更需要市场研究、社会文化等社科人文学科的知识融合，知识需求图谱明显拓展，创新素质和能力要求也显著提升，这些因素和需求，将要求和导致工程教育范式、教育体系进一步变革——在适应工业与社会发展模式变革中转型升级。
　　现行的工程教育体系是在传统工业化过程中建立与发展起来的，与传统的工业化的技术体系、工程实践模式、生产方式相一致，批量化、流程化和标准化等特征显著，无法适应新工业革命时代对工程人才培养的高素质、多样化、个性化和创新性的要求。因此，现行的工程教育体系弊端日益凸现：人才培养理念陈旧，人才培养目标定位模糊，人才培养的规格与质量不清晰，人才培养方案与课程体系缺乏系统性、针对性，人才培养模式缺乏特色，实践教育模式与工程实践脱节，不能适应与满足新工业革命和社会转型升级发展的需要，需要全方位的变革。结合对我国工程教育现状的分析[38][39]，现行工程教育体系存在的问题和不适应，主要表现如下：
　　(1)教育思想观念陈旧。表现在工程人才培养体系的顶层设计、教育理念、人才培养的目标定位及其总体思路等方面，没有与全球工程创新、工程教育范式演进同步发展，也与国家战略需要结合不够紧密。尽管我国为适应全球性工程教育体系再造、回归工程实践改革浪潮，从2010年开始实施“卓越工程师教育培养计划”以下简称“卓越计划”），当前工程教育理念发生了明显转向，出现了开始向注重创新实践的工程范式回归的良好态势，但是从课程体系设置、课程教学、实践教学和学生评价等环节来看，工程人才的培养模式基本趋同，工程教育改革的效果还不明显。以当前工程教育的课程体系为例，还基本上处于传统组织模式阶段，缺乏适应现代工程特点的变化。比如，基础课与相当部分的专业基础课还是按照科学教育的理念组织的，主要考虑学科体系的完整性，没有按照工程的需要加以重组；专业课主要以还原论为基础，缺乏工程的系统思维和综合思维；果程体系改革和课程内容的更新重组还处于起步阶段，在学科定义、设计理念、理论与实践的关系方面，都有待于根据工程的特点进行深化改革。
　　(2)人才培养制度和模式单一。具体体现在人才培养结构、层次体系不够完善，传统学科相对齐全，交叉学科、新兴学科发展不足，与新兴产业崛起、经济结构转型、增长方式转变以及产业结构内部优化升级的发展趋势还存在较大距离，缺乏快速响应调整机制。在我国现有的工程人才培养体系和层次结构中，代表传统工业的工程专业规模较大，而对应于现代农业、先进制造业、高技术产业、能源工业、现代服务业等优先发展产业的专业结构尚未形成。与此同时，工程教育的人才培养目标不够清晰，技术工程师、系统工程师和研究型工程师的培养体系还未形成，高层次、高技能、创新型工程人才缺乏。因此，工程人才的结构、规格和质量难以适应经济社会发展需要。