面向新工科的高校創新型人才培養路徑探究

張望 白英 梁麗芳

摘? 要：“中國制造2025”、“一帶一路”等重大戰略的實施對工程人才提出了更高要求，因此迫切需要各高校加快新工科的建設與發展。面向新工科的高校創新型人才能力培養，關鍵在于解決傳統工科向新工科過渡所涉及的諸多問題。在實施過程中應當以創新型工程科技人才培養為宗旨，以認知能力、實踐能力、創新能力提升為核心，根據未來技術和經濟發展的新要求，構建具有本校特色和區域特點的人才培養模式和教學體系。

關鍵詞：新工科;人才培養;路徑探究;培養模式;教學體系

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）07-0004-04

Abstract： The implementation of major strategies such as "Made in China 2025" and "the Belt and Road" has put forward higher requirements for engineering talents， which increases the urgency for colleges and universities to speed up the development of the new engineering disciplines. With regard to the cultivation of innovative talents in colleges and universities， it is crucial that the various problems involving the transition from the conventional engineering to the new engineering cultivation system should be tackled. In order to achieve this aim， the cultivation of innovative engineering science and technology talents should be taken as the goal， and the improvement of their abilities in terms of cognition， practice， and innovation as the core. In addition， the characteristics of specific colleges and universities， as well as the regional features should be taken into account in accordance with the new requirements of technological and economic development， in order to develop the corresponding talent cultivation mode and teaching system.

Keywords： new engineering; talent cultivation; path exploration; cultivation mode; teaching system

引言

我國正處于新一輪科技革命和產業變革的重要歷史交匯期，對多元化創新型工程人才的培養提出了更高要求。各高校正緊抓契機加快傳統工科的改造升級，主動布局面向新工科的專業建設，服務于“中國制造2025”、“一帶一路”等重大戰略的實施[1]。新工科需要培養擁有扎實理論基礎和豐富實踐技能的復合型人才，不但應具備解決實際工程難題的能力，還應具備學習新知識、創造新方法、開辟新領域的能力。因此在新工科建設中要引進全新的教育理念，結合新經濟的特點和專業特色開展人才培養工作，重視強調科學與人文、個性與社會之間的和諧統一。根據創新型工科人才對工程素質的新要求，構建以工程創新能力為核心的培養模式。實現注入式教學向任務和項目驅動式教學的轉變，形成理論課程教學和工程實驗實踐結合的人才培養方案。根據工程素質培養對知識和技能的新需求，完善以工程創新能力為核心的教學體系。實現專業教學體系與實驗實踐教學體系的緊密結合，強化理論知識指導下的技術創新應用。

一、高校創新型工程人才培養存在的問題

目前我國的新工科教育正處于起步階段，面臨著從傳統工科向新工科過渡的關鍵問題。回顧我國綜合性高校教育的發展歷程，工科教育先后經歷了三個主要歷史階段，并逐漸形成了目前急需深化改革的困境。在新中國建立初期，參照前蘇聯的辦學模式而形成的工科院校和文理綜合性院校兩種辦學模式[2]。這是為了工業與軍事建設的雙重需要，造成了文理與工科分家的局面。隨著改革開放的進行，工程教育開始重現于綜合性高校，理工分家的局面逐漸在大規模的綜合性高校獲得突破。進入21世紀以后，經濟發展的新需要促進著工程教育向工程實踐回歸。但我國工程教育在人才培養理念上的認識仍舊沒有得到根本性的逆轉，過分地看重理論傳授而使教學呈現“理科化”傾向，輕視實踐訓練而使學生解決工程實際問題的能力較為欠缺。因為混淆工科人才與理科人才的培養規律，導致工科大學多以培養學術型、理論型人才的模式來培養工程師，造成了大量高校畢業生“就業難”和行業企業“技術技能型人才用工荒”并存的困境[1]。

高校創新型人才培養目標的實現是一項系統性工程，工科大學不僅需要在師資隊伍建設上轉變其對人才培養理念的認識，更需要在現有辦學條件下深化培養模式和課程體系方面的改革。我國工科教師大多是從高校學習階段直接過渡到高校工作階段，本身缺乏工程師職業經歷和工程技術開發經驗，教學研究和改革成果多局限于理論研究層面。傳統教育理念的桎梏導致了培養模式的相對滯后，教師在教學中的仍然扮演師傅的角色，通過課堂講授傳播學習專業知識和技能。而實驗實踐環節也多依附于理論課程存在，或在有限的時間內集中進行工程訓練，而忽略了工程實踐應有的周期性和多樣性。實驗實踐內容上也多是研究傳統的典型案例，缺乏與新工科發展相適應的新理念、新領域、新技術的解析[3]。此外，按著學科進行劃分和設計的工科課程體系也導致理論知識間缺乏關聯和交叉融合，實驗實踐環節缺乏系統性、專業化的指導。如此種種使得學生無法參與教師的科研項目，難以通過實踐過程將所學知識轉化為工程能力的提升。甚至是在實驗實踐環節中忙于完成各種報告，不但直接影響工程實訓的預期效果。而當學生畢業走向社會時，就會暴露空有理論無有技能的短板，難以快速地將所學專業知識轉化為實際生產力[4]。

二、樹立以工程創新能力為核心的人才培養理念

樹立正確理念是解決創新型工程人才培養中故有問題的前提。伴隨著以新興技術和新興產業的迅猛發展為標志的第四次工業革命的到來，我國從人才戰略的大局出發啟動了新工科發展研究工作，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”。從《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》和《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》到《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，指明了高校創新創業教育改革的新方向，提出了培養創新型、應用型、復合型人才的新需要。新工科的著眼點在于新興產業的蓬勃發展，應圍繞關鍵基礎材料、先進基礎工藝、核心零部件加工、智能裝備制造、產業技術建設等領域進行專業工程技術人才的培養。新工科更加強調學科的交叉性、綜合性和實用性，特別是通過融合軟件設計、電子控制、信息通訊等新興技術，來實現傳統工業技術的發展與革新[5]。因此對人才的認知能力、實踐能力、創新能力提出了更高的要求，急待完成傳統工科教育向新工科教育的全面變革。

新工科教育并不意味著對傳統工科教育的完全摒棄，而應是在傳統工科基礎上結合未來技術和經濟發展的新要求，構建具有本校特色和區域特點的人才培養模式和教學體系。新工科所培養的應是復合型人才，既需要知識體系的復合也需要知識和技能的復合。不僅能夠掌握某一領域的多項專業知識，還要能夠利用信息學、管理學、統計學等知識進行分析思考。不僅能夠明晰某一領域的多項基礎理論，還要能夠利用理論指導實驗實踐技能的提升。新工科所培養的應是創新型人才，既要具有創新精神也要具有創新能力。創新精神是推動工業技術發展的重要動力，創新能力則是將創新想法落到實處的重要保障。創新精神的培養要強調科學與人文、個性與社會之間的和諧統一，通過創新類活動強化學生的觀察力和想象力，提高發現問題、分析問題、解決問題的主觀能動性。創新能力的培養要強調學生的主體地位，通過實踐類活動強化學生對知識的綜合運用能力，提高新知識、新理念、新模式轉化為新成果的效率[6]。此外，在新工科教育中還應特別強調人才思想素質和道德水平的同步提高。隨著科技進步和社會發展，各種新事物、新理念層出不窮，因此新工科培養的創新型人才必須具備終身學習的素質。只有在未來的工作中不斷地汲取新知識，才能不斷提高自身的創新創造能力。作為建設中國特色社會主義事業的接班人，高素質的創新型人才需要德學兼修、德才兼備。

三、構建以工程創新能力為核心的培養模式

構建先進性的培養模式是實現創新型工程人才培養的關鍵路徑，應實現注入式教學向任務和項目驅動式教學的轉變，形成理論課程教學和工程實驗實踐結合的人才培養方案。新工科人才培養應當以創新型工程科技人才培養為宗旨，以工程創新能力培養為核心，需要從大局出發轉變傳統工科固有的人才培養模式[7]。傳統工科的人才培養模式通常以學科為向導，課程設置一般局限于本學科內，缺少跨專業交叉融合的培養方案。多存在注重專業教育而輕視學生工程素質培養，對理論知識要求較多而對實踐訓練要求較少的問題。新工科人才培養模式則應借鑒“國際工程教育”理念，根據新技術、新產業發展對創新人才知識、能力、素質的需求進行設計。因此新工科人才培養方案要突出學生工程實踐能力提升的本位，建立理論課程教學和工程實驗實踐結合的人才培養體系，借助產學研融合平臺開闊學生視野、拓展學習空間、鍛煉學生能力。在注入式教學向任務和項目驅動式教學的轉變中，將學生課堂上習得的理論知識與工業技術和生產實踐相結合，著重提升學生實踐能力和工程創新能力。通過請進來和走出去的方式貫徹落實國家工程認證標準，促進專業特點和區域社會經濟需要的結合。從而準確定位專業人才培養的具體目標，凝練專業人才培養的規格和標準，建立支撐創新型人才培養的課程體系。

新工科人才培養過程中，教師作為創新意識的啟發者和培養方案的實施者起著重要作用。學生的創新意識并不是與生俱來的，而是需要教師的反復的啟發和引導才能逐漸形成[8]。因此不僅要求教師具備較多的知識儲備、較高的專業素養以及較強的科研能力，還要求教師能夠把科研成果和工程實踐經驗滲透到理論教學之中，通過工程案例和虛擬仿真激勵學生發現問題、分析問題、解決問題。國外一些大學在聘請教師時甚至要求其在工程實踐上具有一定的工作經歷，在相關工程領域具有廣泛的社會聯系。而我國教師多是在本科、碩士、博士畢業后就直接從事教學工作，普遍存在理論教學水平較高而工程實踐水平較低的問題。解決這一問題的有效途徑是采取請進來和走出去相結合的方法，實現前沿技術理念與企業工程實踐的對接。一方面聘請企業中具有豐富經驗的工程師走進高校，通過交流合作的方式共同指導學生的工程實踐，甚至直接作為學生實驗實踐課程的導師。另一方面則鼓勵教師定期或不定期地參加企業培訓，參與企業項目工程的具體實踐過程，特別是通過具體的校企合作項目提高自身的工程創新意識。通過這種方式既可以讓學生切身感觸到社會對新型工程人才的具體要求，也有利于教師將科研成果轉化為服務地方經濟的力量，從而實現校企合作的雙贏。

新工科人才培養過程中，教學模式的轉變是提高學生綜合素質和創新能力的主要途徑。首先要改變傳統的注入式教學方式，推行以問題為導向的啟發式教學，注重理論知識在解決實際工程問題時的作用，將學生理論知識與工程實踐和科學研究緊密地結合起來。對于理論性較強的課程，不應過分強調結構化理論知識的記憶與運算，而應注重引導學生尋找理論知識與工程實踐之間的契合點。對于實踐性較強的課程，不應只強調實際操作技能的熟練掌握，而應關注學生理解理論知識與具體技術方案之間的內在聯系。其次要培養學生在探索中進行自主學習的習慣，可借助于實踐型課題、探索型課題和創新型課題逐步深入，在發現問題、分析問題和解決問題的過程中逐漸形成探索與創新的精神。其中實踐型課題提供完整的解決方案，要求學生能夠運用相關課程的專業知識解決具體問題。探索型課題提供主要的技術路線，要求學生能夠參考相關資料探索切實可行的解決方案。創新型課題僅提供指導性的建議，要求學生通過自主學習、分組討論、團隊合作等多種途徑實現創新與突破[9]。此外還要引導學生突破原有的思維模式，形成廣泛的興趣愛好和多元化的思維方式。廣泛的興趣愛好能夠促進學生對周圍事物和前沿科技的關注，多元化的思維方式有利于促進學生從不同角度思考問題。從而將所學的理論知識與具體的實際問題建立廣泛聯系，進而通過分析和研究并最終完成工程實踐成果，逐漸提升對創新行為的積極性和自信心。

在構建面向新工科的人才培養教學模式時，也要注重文理知識的互相滲透和學科之間的交叉融合。大學生要在更廣泛的專業交叉融合中學習，特別是對于創新型工科人才而言，既要學習工程知識又要了解哲學、政治、歷史及日新月異的現代社會。要具備知識、實踐、領導等綜合能力以及全球視野，才能在學習和工作中更容易地實現知識的融會貫通，成為卓越工程師、項目負責人和團隊領導者。因此一方面應在學科之間開設更多的跨專業必修課和選修課，使得理工科學生能夠在學習科學技術的基礎上領略到當代社會文化的風采，也使得文科學生在學習經濟文化的基礎上了解到當代前沿科技的進展。另一方面應在學科內部貫穿文理滲透的教學內容，將理工科的研究方法與文科的思維方式結合起來，促進復合型創新人才在不同領域的多元化發展。此外也可利用第二課堂活動組織學生參加跨學科知識交流和培訓，尤其是通過社會實踐環節培養理工科學生的團隊協作精神。

在構建面向新工科的人才培養教學模式時，還要通過調整質量評估機制形成激勵創新人才培養的外在動力。對于新工科教育質量評估這個復雜的問題，工程教育專業認證在學校層面上提供了多維度的綜合評價體系。在高校內部也可借鑒相應的評價方法，樹立“以學生為中心、重視過程管理、強調持續改進”的人才質量觀[10]。將傳統的一次性卷面考試方式轉變為學習過程中的階段性評價，重點考查學生的自主學習能力、實驗實踐能力和創新應用能力。并將評價結果反饋至人才培養過程中形成閉環調節，從而實現新工科人才培養質量的持續提升。

四、完善以工程創新能力為核心的教學體系

完善立體化的教學體系是實現創新型工程人才培養的重要保障，應實現專業教學體系與實驗實踐教學體系的緊密結合，強化理論知識指導下的技術創新應用。專業教學體系需要在創新理念的指導下調整布局，既要強化專業基礎又要注重應用技術，既要緊跟前沿科技發展又要轉化自身特色優勢。專業基礎課程作為夯實學生專業基礎知識的主要途徑必須得到重視，同時應建設專業應用課程群來強化理論知識與應用技術的聯系，還應建設專業拓展課程群來促進學生創新創業基礎知識的累積和基本能力的提升。專業應用型課程群主要涉及學科內相關的先進理念和前沿技術，關注理論知識在工程技術上的實現過程以及工程技術對理論發展的推動作用。專業拓展課程群主要涉及不同學科間的交叉知識，關注創新創業思想在應用技術轉化為實際生產力時的導向作用。專業拓展課程不再是專業基礎課和專業應用課的補充，其在拓展學生視野上的積極作用決定了其在專業教學體系中的重要地位。專業拓展課程群既要涵蓋不同學科的基礎課程和專業課程，也要涵蓋服務于激發學生創新意識的各種特色課程。此類龐雜的課程群也不能局限于常規的授課方式，需要將信息技術與教育教學深度融合。通過搭建線下和線上共享的課程平臺，利用慕課、微課等資源擴展人才培養維度，為學生自主學習提供獲取知識的廣泛渠道[11]。

實驗實踐教學體系作為立體化教學體系另一重要組成部分，為學生的工程實踐和創新能力培養提供著有力支撐。面向新工科的實驗實踐教學體系應涵蓋基本技能類課程、專項技能類課程、綜合技能類課程和創新創業技能類課程，構建多層次、循序漸進的實驗實踐訓練系統。基本技能類課程主要是實現專業領域中基本理論與技能的融合，通過理論轉化的過程來提升學生的基本實驗能力。專項技能類課程主要是實現專業領域中特定技術與方法的融合，通過技術實現的過程來提升學生的專業實踐能力。綜合技能類課程主要是實現多種技術的綜合應用，通過分析與解決實際問題的過程來提升學生的工程應用能力。創新創業技能類課程主要是實現創新思維與創新方法的突破，通過創新行為來提升學生的創新創業能力[12]。構建實驗實踐教學體系時還應特別注意配套實驗實踐平臺的建設，實驗實踐教學的順利實施需要借助配套實驗實踐平臺來實現。在原有基礎實驗平臺的基礎上，還需特別加強工程訓練實踐平臺和創新創業實踐平臺的建設。基礎實驗平臺更適合于承擔基本技能類和專項技能類課程，工程訓練實踐平臺為綜合技能類課程提供了演練場景，創新創業實踐平臺則為創新創業技能類課程和競賽提供了實訓環境。

此外，校企協同育人也應納入到立體化教學體系的考慮范疇，建立高校與高校之間、高校與政府之間、高校與行業之間的聯合培養體系。國內知名綜合性高校開展創新型人才能力培養試點相對較早，可對地方院校的教學體系改革起到積極的帶動作用，地方院校的優勢專業和實踐平臺也可與綜合性高校實現共享，實現課程群的優勢互補。高校建設離不開地方政府的大力支持，政府部門設立的各種創新創業競賽豐富了大學生的實踐課程，政府部門設立的各類孵化基地提供了大學生創新創業項目與社會需求的對接平臺。高校建設與地方行業的發展緊密聯系，行業是新理念、新技術發展趨勢的代言者，高校是行業所需創新型工程人才的提供者[11]。因此高校在優化課程體系時應吸納整合行業資源的優勢，特別是與地方行業共建實踐類課程群、校內實踐平臺和校外實習基地，邀請行業技術領軍人物走進高校、課堂、實驗室為學生提供實驗實踐指導。也使學生有機會參與企業的產品研發和生產，實現面向行業的工程創新訓練。

五、結束語

面向新工科的高校創新型人才培養是一項系統性工程，特別需要解決從傳統工科向新工科過渡的關鍵問題。新工科教育并不意味著對傳統工科教育的完全摒棄，而應是在其基礎上構建符合未來技術和經濟發展需要的人才培養模式和教學體系。培養模式改革重在實現注入式教學向任務和項目驅動式教學的轉變，以創新型工程科技人才培養為宗旨，以工程創新能力培養為核心。教學體系建設重在實現專業教學體系與實驗實踐教學體系的緊密結合，既要強化專業基礎又要注重應用技術，既要緊跟前沿科技發展又要轉化自身特色優勢。此外，還應聯合政府、行業力量共建實踐平臺和實習基地，促使面向新工科培養的創新型人才能夠快速地將所學專業知識和技能轉化為實際生產力。

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