“新工科”建設與工程實踐能力培養的探索與實踐

黃乘順 趙乘麟 何海浪

[摘 要] 在“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略背景下，“新工科”建設已成為我國產業升級與發展的必然要求，也是我國高校工程教育改革的一項創新舉措。介紹了“新工科”的內涵、任務與目標，提出了基于能力的教育及能力模型，介紹了新工科學生的五大核心能力。重點介紹了邵陽學院信息工程學院新工科建設及采取的舉措，旨在為同類高校的新工科建設提供參考。

[關 鍵 詞] 新工科；工程實踐；核心能力；國際視野

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）28-0090-02

一、引言

我國正大力實施“互聯網+”及“中國制造2025”等一系列重大計劃，新經濟、新技術、新業態對工程科技人員提出了更高的要求。在此趨勢下，建設與發展“新工科”（Emerging Engineering Education，3E） 已成為我國產業升級與發展的必然要求，并于2017年2月18日形成了“復旦共識”[1]。它是深化我國高校工程教育改革的一項創新舉措，是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。

以通信工程專業為例，傳統的課程教學方法及實驗手段已不能滿足新工科建設的需要。如何按照“新工科”的理念，對當前的課程體系、實驗教學模式進行改革，如何以新經濟為導向著重培養學生的實踐創新能力及開闊國際視野，已成為新工科建設的重要內容。

二、新工科的內涵與任務

（一）新工科的內涵與特征

1.新工科的內涵

新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[2]。

新工科的內涵包含三個方面：（1）理念新，新工科建設強調主動應對變化以塑造未來，應以理念的率先變革帶動工程教育的創新發展。（2）要求新，指培養未來多元化、創新型卓越工程人才，包括人才結構新及人才的質量標準新。（3）途徑新，指新工科建設包含繼承與創新、交叉與融合、協調與共享等內容。

2.新工科的特征

新工科具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征。因為新工科建設是一個系統性的工程，是更高層次的開放式工程教育，能促進改革開放及國際交流合作，能促進創新性人才培養，因此，對促進高校新型人才培養、促進傳統產業的轉型升級具有重要的戰略意義。

（二）新工科建設的關鍵任務

新工科建設是一個系統性的工程，不可急于求成，應有周密部署并分階段推進，應重點把握“教與學、實踐與創新創業、本土化與國際化”三個關鍵任務。

1.教與學

首先應圍繞“中國制造2025”等一系列產業發展規劃及前瞻布局，調整課程體系，重構人才知識體系；制訂適合學生終身發展及社會需求的新的人才評價體系，重塑人才培養質量觀；增強現實與虛擬、人工智能等信息技術為支撐的探究式、討論式、參與式教學和混合式學習等教與學的方式，以創新教學方法與技術。

2.實踐與創新創業

首先，強化課程實驗、實習實訓、課程設計等實踐環節的改革與創新，并通過創客模式、3D打印等新技術，培養學生的實踐創新創業能力；其次，通過產學協同育人、師生科研項目及創新創業指導，以完善創新創業人才培養模式；最后，通過產教融合與科教融合，促進技術轉讓與成果轉化。

3.本土化與國際化

新工科建設應立足于國情、立足于當地社會發展實際及學校的定位，應秉承“興學強國”的責任和使命，服務于國家發展戰略及產業發展的路徑和舉措，解決學科發展及人才培養中存在的問題。

新工科建設應具有全球視野，大力推進國際交流與合作。圍繞國家總體對外開放戰略，積極推進工程教育國際化，吸收和整合優質國際高等工程教育資源，加強國際學術和人才交流，加強國際工程科技合作，提高我國工程教育面向未來的國際競爭力和影響力。

三、新工科建設的目標及學生的核心能力

（一）新工科建設的目標

“新工科”的建設目標就是培養面向未來的多元化、復合型工程科技創新人才或產業人才。

或是說，“新工科”就是指在新一輪工業革命背景下，面向當前新經濟、新業態的現實急需和發展，融合“互聯網+”“人工智能”“大數據”等新興技術，建設具有中國本土特色的工科新形態，其核心點就是培養學生面向未來的工程實踐能力及國際視野。

（二）CBE與能力模型

基于能力的教育（Competency-based Education，CBE）越來越受到業界和大學的重視。美國能力運動發起人 McClelland 研究認為，只用知識和技能的考試成績，不能預測學生的未來工作是否優秀、個人生活是否成功，只有核心能力才是學生未來就業和持續發展的關鍵要素。因此，核心能力目前已成為人力資源開發和管理的評價標準。

2005年，美國勞工部就業培訓局（Employment and Training Administration，ETA） 提出了一個通用能力模型，ETA 的通用能力模型是一個 9 層的金字塔結構，從底層到高層（即第1層到第9層）依次是：個人效能、學術能力、職場能力、整個行業的技術能力、具體行業的技術能力、特定職業知識、特定職業技能、特定職業要求、管理能力。其中第1到第3層是底層行業通用能力，第4層到第5層是中層行業相關能力，第6層到第9層是高層職業相關能力。

（三）新工科學生的核心能力

盡管對核心能力的劃分存在分歧，但在工業4.0的背景下，著力提升工科學生的工程實踐及創新能力是一個共識。

2015年，Lars Gehrke 和 Arno T. Kühn 根據“派生任務分析方法”提出新工科學生核心能力矩陣結構，并將能力定義為個人的卓越品質與表現，他們能夠將知識、技能、行為和個性成功用于完成重要的工作和任務。其中，個性包括心理、智力、認知、身體和精神等個人特性。

借鑒能力需求分析方法，新工科學生核心能力可分為5類；即個人效能、知識能力、學術能力、技術能力和社會能力[3]。可見，工科學生的工程應用能力、實踐創新能力，是其五大核心能力的關鍵部分。以下介紹我校通信工程專業相關課程工程實踐能力培養的實踐與探索。

四、我校新工科建設與工程實踐能力培養與探索

（一）新專業的設置

我校的新工科建設還處于研究探索的起步階段，對照新工科建設的要求及兄弟院校的做法，也做了些研究與探索。今年5月，分別邀請了中科院計算所的陳教授及湘潭大學信息工程學院的歐陽教授來我校講學，介紹了他們在云計算、大數據方面的最新研究成果及其在新工科建設方面的方法、經驗及取得的良好成績，對我校的新工科建設大有裨益。

我校信息工程學院與中科院計算所有長期的合作關系，計算所的多位教授專家還被聘請為我校的兼職教授，為我校的新工科建設提高了技術支持及服務指導。在新專業設置方面，我們正在申報“計算與信息科學”專業，主要培養云計算、大數據方向的人才。

（二）原有專業建設的新方法

所謂新工科專業也是相對的，現在的新專業，過幾年可能就不是新專業了。我校信息工程學院現有通信工程、電子信息工程、電子科學與技術、物聯網工程、網絡工程、計算機科學與技術等6個專業。這6個專業中，通信工程（專業代碼080703）、電子信息工程（080701）、電子科學與技術（080702）、網絡工程（080903）、物聯網工程（080905）在2012年就屬于新工科專業，見2012年教育部《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》新專業設置情況表。在教育部2015年度本科專業備案與審批結果中的“新工科”專業包括：通信工程、網絡工程、物聯網工程、電子信息工程，沒有了“電子科學與技術”專業。也就是說，專業設置不要一味追求新，更重要的是對原有專業建設不斷補充新的內容與方法，使專業建設辦出特色、辦出水平，使之符合新形勢、新業態條件下對人才的需求。

以通信工程專業為例，重點介紹對學生工程實踐能力及國際視野的培養，這也是前述新工科建設及學生核心能力培養的最主要內容。

1.修訂課程大綱，增加實驗課時

目前，我校通信工程專業與英國Anglia Ruskin University （簡稱ARU大學）實行中外合作辦學，與中興通訊公司實行校企合作，成功申請了教育部ICT產教融合創新基地項目，與西南民族大學建立了聯合實驗室——4G移動通信綜合實驗室。基于此，該專業重新修訂了課程大綱，增加了部分課程的實驗課時，增設了獨立實驗課（如移動通信工程系統），加大對學生實踐環節的培養力度。

2.改進實驗手段，實行網絡化教學

實驗室購置了云實驗平臺及服務器，通過云實驗平臺，實驗指導教師可將實驗過程輔導、實驗資料、實驗結果檢查、實驗報告批閱，全部在網絡上完成。學生可在宿舍遞交實驗報告，并可通過網絡與教師在線溝通。學生還可與企業指導教師、國外指導教師進行在線交流，極大拓展了學生與教師交流的時間與空間。

3.設立全天候開放性實驗室

我校通信與信息處理實驗室設立了兩個開放性實驗室，該開放性實驗室能為學生提供全天候的開放時間。通過報名與考核，實驗室有償招聘了2個學生助理，作為開放性實驗室的管理員，他們負責開放性實驗的全部工作，無論節假日或白天、晚上，實驗室都為學生開放。這既減輕了教師的工作強度，也鍛煉了學生的管理能力。

學生在開放性實驗室可以從事課程內的實驗、課程設計等工作，也可以從事他們感興趣的課外實驗及創新項目的研究與制作，為學生的工程實踐能力培養提供了很好的條件。

4.加強國際合作，培養學生的國際視野

前已述及，我校通信工程專業通過與ARU大學的國際合作，借鑒了國外大學的課程體系、教學方法、評價體系及實驗手段等。部分課程，如，Analogue Electronics，Digital Signal Processing，PIC Processors，Circuit Principles都是全外語授課，英國教師及我校教師共同授課，教材、課件及考試試卷都是英文。學生身在國內，就能體驗國外大學的學習要求與氣氛。既開闊了學生的國際視野，也為他們3年后交換到英國ARU大學學習提供了基礎。

五、結語

新工科建設的模式是多元化的，應根據學校的實際情況進行建設。地方本科院校應注重“協同創新”、國際化發展及精細化培養[4]。我校正是根據國際合作辦學及與企業的產教融合開展新工科建設。

新工科建設關鍵任務就是教與學、實踐與創新創業、本土化與國際化，因此，我們不斷改進教學方法，實現網絡化教學，設立全天候開放性實驗室，著力培養學生的實踐創新能力及國際視野，學生在創新創業、全國大學生電子設計競賽及國外深造方面都取得可喜的成績。

參考文獻：

[1]“新工科”建設復旦共識[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[2]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）.

[3]陳萬通，馮青，王續喬.新工科理念下移動通信實驗教學模式探索[J].教育教學論壇，2018（7）.

[4]張海生.新工科建設的背景、價值向度與預期效果[J]. 湖北社會科學，2017（9）.