“新工科”背景下工科大學生人才培養(yǎng)的現狀與對策

焦連志

上海電力大學，上海200090

新一輪產業(yè)技術革命浪潮正席卷全球，世界各主要國家都提出了相應的產業(yè)轉型升級戰(zhàn)略，如德國的“工業(yè)4.0”、美國的“工業(yè)互聯網”、日本的“工業(yè)價值鏈”、“中國制造2025”等。這些戰(zhàn)略都是在新一輪科技革命和產業(yè)變革背景下，針對制造業(yè)轉型升級提出的重要戰(zhàn)略舉措。中國作為一個制造業(yè)大國，如何把握住這一輪產業(yè)轉型升級的機遇，實現中國制造業(yè)的產業(yè)轉型升級，關乎中國制造的未來和中國未來的發(fā)展。而這一目標的實現有賴于能夠適應新一輪產業(yè)與技術革命的新型人才，“新工科”的理念也就由此應運而生。如何培育復合型創(chuàng)新型的新工科人才，使大學生人才成長更好地適應國家發(fā)展戰(zhàn)略與社會發(fā)展需求，就成為擺在高等教育面前的重大課題。

早在2015年5月，國務院就出臺了深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的意見，強調各高校要以推進素質教育為主題，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，推動大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)。2017 年教育部高等教育司又推出了“新工科”計劃。這些新政策都體現了高等教育變革已經處于新的歷史關口上，凸顯多學科融會貫通和復合型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的高等教育變革已是大勢所趨。特別是面對未來新產業(yè)及產業(yè)融合、新經濟和新業(yè)態(tài)的發(fā)展大勢，以及國際間日趨激烈的新產業(yè)、新經濟領域的競爭，高等工程教育更應迅速培養(yǎng)出復合型創(chuàng)新型的新工科人才。當前中國正處于產業(yè)轉型升級和奮力實現“中國制造2025”戰(zhàn)略目標的關鍵階段，更要注重大學生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育，注重“新工科”人才的培養(yǎng)。

一、“新工科”建設的背景及其內涵

（一）“新工科”建設的背景

2016 年6 月中國成為國際工程聯盟《華盛頓協議》成員。教育部高等教育司隨后于2017年正式推出“新工科”計劃，并發(fā)布了開展和推進新工科研究與實踐的兩個通知，力圖加快我國工科建設與改革，培養(yǎng)新工科人才，為國家實施“創(chuàng)新驅動發(fā)展”“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略提供人才支撐，加快產業(yè)升級和先進制造業(yè)發(fā)展。從世界范圍內高等教育的發(fā)展歷程來看，人才培養(yǎng)特別是工科人才的培養(yǎng)模式與產業(yè)技術變革是緊密聯系在一起的，這也體現了高等教育人才培養(yǎng)服務社會發(fā)展的功能。當前，大數據、人工智能等信息前沿科技飛速發(fā)展，信息技術變革與產業(yè)變革交織融合。葉民等學者指出未來15 年內將是傳統工業(yè)化與新型工業(yè)化的交織轉換期、工業(yè)化與信息化融合過渡期以及區(qū)域經濟實力此消彼長的變化期，“三期疊加”為全球制造業(yè)轉型升級提供了機遇，同時也推動著世界高等工程教育的轉型升級。面對新技術革命和產業(yè)轉型升級對于新型工科人才的需求，我國高等教育工科人才培養(yǎng)模式也亟待變革，以更好地適應新工科人才的培養(yǎng)要求。

（二）“新工科”的內涵

在“新工科”的概念中，“新”是指未來發(fā)展趨勢，“工科”是新工科的本質。未來新業(yè)態(tài)、新經濟需要知識復合多元，具有較強跨界整合創(chuàng)新和工程實踐能力的復合型“新工科”人才。要深入理解“新工科”的內涵，就需要首先明確“新工科”與傳統工科在人才培養(yǎng)內容與目標上的差別。傳統的工科人才主要是針對某一行業(yè)技術需要培養(yǎng)專門的工程技術人才，培養(yǎng)目標是傳統型的專業(yè)化的工程師；而新工科人才則要求培養(yǎng)適應未來產業(yè)融合和新產業(yè)不斷涌現的掌握著學科交叉融合知識，并具有較強的工程整合能力和工程創(chuàng)新及實踐能力的新型人才，“與老工科相比，‘新工科’更強調學科的實用性、交叉性與綜合性”。[1]以智能技術為代表的現代科技發(fā)展推動著不同領域的交叉與融合，推動著傳統制造、新興產業(yè)與現代“智造”的融合，這對新工科人才提出了具備多學科領域交叉融合知識的要求。對于新工科人才培養(yǎng)而言，要按照“推動學科交叉融合，促進理工結合、工工交叉、工文滲透，孕育產生交叉專業(yè)，推進跨院系、跨學科、跨專業(yè)培養(yǎng)工程人才”[2]的要求，著力加快創(chuàng)新型、復合型新工科人才的培養(yǎng)。

從我國目前工科人才供需情況來看，當前迅猛發(fā)展的數字化、智能化科技領域都面臨著人才的結構性供需矛盾，如AI、大數據、物聯網等人工智能領域。根據清華大學發(fā)布的《中國人工智能發(fā)展報告2018》顯示，我國人工智能人才已位居世界第二，但杰出人才數量不及美國的1/5，在全球排名第六位。而未來隨著對新型工科人才的井噴式需求，我國當前的人才培養(yǎng)模式難以滿足未來新產業(yè)新經濟的發(fā)展需要，亟待工科教育模式的變革。面對工科人才培養(yǎng)模式變革的迫切需要，國家層面也在積極推動工科教育模式的變革。教育部新工科研究與實踐專家組成立第一次工作會議所通過的《新工科研究與實踐項目指南》中提出：“探索實踐工程教育的新理念、學科專業(yè)的新結構、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質量和分類發(fā)展的新體系。”[3]“新工科”建設既包括新的工科專業(yè)，又包括工科的新要求，適應“新工科”要求的高等教育變革需要做好頂層設計、整體規(guī)劃，從而更好地推動“新工科”建設。

二、“新工科”大學生人才培養(yǎng)體系的要求

自2017 年教育部高等教育司正式推出“新工科”計劃以來，國內高校在推進“新工科”建設方面已經取得了初步的進展，部分高校中的新工科教育改革已經初顯成效。但由于“新工科”建設缺乏較為成熟的實踐基礎，“新工科”建設體系仍在進一步探索中，“新工科”人才培養(yǎng)探索方面仍然存在著不少的問題。

（一）構建適應“新工科”建設的教學管理體制

面對未來新型工科人才的需求，“新工科”建設必須推進系統性的改革，“新工科”建設突出的是培養(yǎng)適應未來產業(yè)轉型升級和產業(yè)融合的新經濟、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)的新工科人才，它凸顯了未來技術發(fā)展和經濟社會發(fā)展對于人才需求的新趨勢和新要求。因此，推進“新工科”建設必須要從整體著眼，借鑒全球新型工科人才的培養(yǎng)經驗，著眼于新型工科人才的成長要求，注重人才培養(yǎng)體系變革的頂層設計，推進工程教育系統的系統性改革，“實現工程教育系統各個層次的融合，統籌規(guī)劃人才培養(yǎng)任務的各層次和各要素，合理而高效地利用有效資源實現新工科人才培養(yǎng)目標，”[4]不斷推動人才培養(yǎng)方式“融合”度的提升，以形成新工科人才培養(yǎng)的系統合力，培養(yǎng)新型工科人才。“新工科”建設在教學管理上體現教學內容與過程的頂層設計要注重學生多方面能力的綜合成長，尤其是要注重理論學習與工程實踐能力的統一，要培養(yǎng)掌握扎實專業(yè)理論知識以及較強的工程實踐能力的新型人才；在教學資源投入方面要體現學生、學校、企業(yè)和社會多方面的整合，充分發(fā)揮各方力量在育人中的比較優(yōu)勢和多元化作用；在課程教學領域體現的是多學科領域的交叉融合，培養(yǎng)多學科融會貫通的能力；在大學生能力培養(yǎng)方面要注重培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力和工程實踐能力等。而目前的教學管理體制相對滯后，難以適應“新工科”人才培養(yǎng)的需求。

（二）教師要樹立適應“新工科”建設的新教學理念

在大學生學習和成長的過程中，盡管有越來越多的教學理念將學生視為教學活動的主體或者說是主體之一，但不可否認的是，教師依然是教學活動的重要主體，也是組織教學活動、建構教學過程的主導性要素。對于教育過程中的知識傳遞、情感與價值觀念的傳遞、科學和創(chuàng)新思維方式的啟迪以及師生關系的構建等方面都起著主導性的作用。在“新工科”人才培養(yǎng)體系中，教師依然是主導性的要素。“新工科”建設要求教師轉變工程教育和工程人才培養(yǎng)的傳統觀念，有學者指出以往工程教育理念存在的問題：過去的工程教育主要著眼于培養(yǎng)掌握專門知識的“手冊型工程師”，隨著工程教育理念的發(fā)展，又將工程教育與工程技術教育、工程科學教育相等同，著眼于培養(yǎng)“工程科學家”。[5]但工程教育的理念并不局限于此，就工程教育的本質理念而言，“工程教育就是工程自己的教育，它不但與技術、科學有密切聯系，也與其他的學問、尤其是與人類社會的實際需要有著密切的聯系。‘回歸實踐’和‘大寫工程’，都在表達工程自我意識的覺醒。這里的‘實’，說的是工程教育是實學的學問、工程職業(yè)是務實的職業(yè)、工程人才是實干的人才。這里的‘大’，說的是工程的廣大領域、重大奉獻和宏大愿景。工程教育的改革發(fā)展一定要從更新工程觀念、復興工程文化著手，一定要從工程人才的準確定位著手。”[5]教師在“新工科”人才培養(yǎng)體系中要發(fā)揮引導性作用，通過自身的觀念變革以及在教學中積極滲透“新工科”人才培養(yǎng)理念，從而更好地推動工科大學生結合專業(yè)交叉融合的要求，在進一步學好專業(yè)知識的基礎上，更好地培養(yǎng)多學科知識綜合貫通的能力；同時還要引導學生理論聯系實際，注重引導學生將理論與實踐相結合，鍛煉學生將理論與實際相結合的能力，培養(yǎng)學生工程綜合創(chuàng)新與實踐能力，從而使工科大學生成長為適應“新工科”人才培養(yǎng)要求的“新工科”人才。而目前來看，教師普遍缺乏適應“新工科”建設的新教學理念。

（三）大學生要確立適應“新工科”要求的人才成長理念

在大學生的人才成長過程中，學校教育、教師教育等要素都只能是外因，外因要通過內因才能起作用。因而，工科大學生要努力使自己成長為符合產業(yè)融合新業(yè)態(tài)和新經濟要求的具有較強工程創(chuàng)新能力和工程實踐能力的創(chuàng)新型人才，主要還是要靠自身的積極努力。從工科大學生的知識結構來看，在以往注重分科和專業(yè)教育模式之下，學生的專業(yè)知識和專業(yè)基礎還是比較扎實的，這培養(yǎng)了學生較強的專業(yè)能力，為大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了良好的專業(yè)基礎；工科大學生還在學習專業(yè)理論知識的基礎上進行專業(yè)實踐，如一些專業(yè)基礎課及專業(yè)課均有一定的實驗學時需要學生進行專業(yè)實習，或者去企業(yè)參加生產實踐活動、生產實習及畢業(yè)實習，這些教學環(huán)節(jié)幫助大學生將理論知識應用到實踐中去，培養(yǎng)了大學生的專業(yè)實踐能力，并為培育大學生創(chuàng)新能力以及工程實踐能力提供了實踐基礎。這些傳統的教育模式在培養(yǎng)傳統工程師人才方面是能夠勝任的，工科大學生也適應了這樣一套培養(yǎng)模式，但是這套模式與當下所要求的“新工科”人才培養(yǎng)模式依然有著一定的差距。根據前面分析的“新工科”的內涵可以看出，“新工科”是一種全新的人才成長理念。“新工科”人才培養(yǎng)著眼于培養(yǎng)適應未來產業(yè)創(chuàng)新和產業(yè)融合以及新業(yè)態(tài)新經濟要求的新型工程人才，在人才培養(yǎng)方面注重不同學科交叉融合和不同領域融會貫通的能力，以及較強的工程創(chuàng)新和工程實踐能力。對于工科大學生的人才成長而言，這些能力都需要學生在深入領會“新工科”人才培養(yǎng)要求的前提下，自覺地在專業(yè)學習的基礎上，積極學習其他學科領域的知識，自覺做到學科交叉融合，綜合性地掌握跨學科領域的知識。因為在未來產業(yè)融合和新經濟新業(yè)態(tài)不斷涌現的情況下，掌握單一的專業(yè)知識進而成長為專業(yè)工程師已經落后于時代發(fā)展的需要，也不符合“新工科”的人才成長要求。但從目前工科大學生的實際情況來看，受傳統教育模式的影響，大部分大學生在學習成長方面往往習慣于被動接受教育，缺乏前瞻性和規(guī)劃性，對“新工科”的人才成長要求缺乏一定的認知和了解，因而依然沿襲傳統的學習成長模式，這也在較大程度上限制了工科人才培養(yǎng)的成效，難以培養(yǎng)適應“新工科”需要的新型人才。

三、“新工科”背景下工科大學生人才培養(yǎng)舉措

在厘清了“新工科”的基本理念，明確了“新工科”相較于傳統工科人才的培養(yǎng)理念以及培養(yǎng)模式的差別之后，我們需要進一步思考“新工科”背景下的工科大學生人才培養(yǎng)的實際舉措。總體來講，這些舉措要著眼于“新工科”建設的基本要求，遵循“新工科”人才成長規(guī)律，從整體上統籌推進高等工程教育改革。具體來講，應該從如下方面展開努力。

（一）構建“新工科”人才培養(yǎng)新專業(yè)結構

專業(yè)設置是高等教育培養(yǎng)人才的基礎組件，通過設置科學合理的專業(yè)組合，可以培養(yǎng)符合時代需要的專業(yè)人才。中國的人才培養(yǎng)專業(yè)設置模式具有學科界分明顯、專業(yè)設置細化的特點。這種人才培養(yǎng)模式在培養(yǎng)國家需要的工程人才方面曾經起到了積極的作用，為我國各行各業(yè)培養(yǎng)了大批工程師。但在新的歷史時期，特別是“新工科”背景下，專業(yè)設置必然要隨之進行相應的調整。面向未來產業(yè)轉型升級和新產業(yè)新業(yè)態(tài)的新工科專業(yè)是“新工科”的基本內容之一。高等教育專業(yè)設置要根據新的產業(yè)發(fā)展要求和發(fā)展趨勢積極設置新的專業(yè)，具體專業(yè)設置應該根據教育部、人社部、工信部聯合印發(fā)的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》所提出的本科電子信息類、機械類、材料類、海洋工程類、生物工程類、航空航天類和高職裝備制造大類、電子信息大類、生物與化工大類、能源動力與材料大類中對應制造業(yè)十大重點領域的相關專業(yè)，以及在關鍵基礎材料、核心基礎零部件及元器件、產業(yè)技術基礎建設、先進基礎工藝等領域進行專業(yè)布局，構建新的專業(yè)結構，以適應新工科人才的培養(yǎng)，培養(yǎng)國家急需的和面向未來的工程人才。此外，“新工科”還凸顯了不同專業(yè)之間的學科交叉與融合，因而在“新工科”人才培養(yǎng)體系的課程設置體系中，要注重不同專業(yè)之間的學科交叉與融合，實現理工交叉、文理交叉，指定多學科融合的教育培養(yǎng)方案，讓學生在更全面的跨學科學習中具備更全面的、更具綜合性的素養(yǎng)。

（二）建立適應“新工科”人才培養(yǎng)要求的師資隊伍

大學之大，不在于大樓，而在于大師，這凸顯了教師在大學中的重要地位。在教育過程中，教師素質是影響教育過程的關鍵要素，甚至是主導性的要素。面對產業(yè)轉型升級以及新經濟新業(yè)態(tài)對于新型工科人才的需求，“新工科”人才培養(yǎng)已經成為各國人才競爭的重要領域。要培育適應“新工科”要求的“新工科”人才，前提是要有具備“新工科”人才培養(yǎng)要求的師資隊伍。教師的教學理念影響著教師教學方法的選擇，而教師的教學方法則影響著教學過程，也影響著學生的知識態(tài)度、知識視野、知識接受模式、知識運用模式等，也影響著學生的學習態(tài)度、學習方式以及學習模式的建立，還影響著學生的能力成長模式、個性模式等。僅從具體的教學方法來看，當前從事工程教育領域教育教學的教師隊伍，已經習慣于以往的教育模式，仍然沿襲著傳統的以課堂和教師為中心的知識傳授——知識接受的教學模式，有學者將此總結為以教師、課堂、課本為中心的“三中心”模式，“以教師為中心就是以教師為主體，把學生當成被動的客體，使學生圍著教師轉，上課記筆記、下課對筆記、考試背筆記、考過全忘記。以課堂為中心就容易產生灌輸式的滿堂灌，使學生脫離實際，脫離社會，特別是脫離了日新月異的新技術革命。”[6]顯然，這種教學方法是無法適應“新工科”人才培育需求的。因此，教師必須要首先深刻領會“新工科”人才培養(yǎng)理念，自覺在教學過程中貫徹“新工科”人才培育的要求。要按照學科交叉的原則構建跨學科多元化師資隊伍，來為學生提供更寬廣的學科視野；在理論教學和實踐教學（包括實習、實訓等環(huán)節(jié)）中積極按照“新工科”人才培育要求，在能力培養(yǎng)上著重培育學生掌握多學科理論知識以及不同學科知識的整合貫通能力，培育學生的工程設計與工程實踐能力，并著力提升學生的工程創(chuàng)新意識和工程創(chuàng)新能力。

（三）探索適應“新工科”人才成長需求的教學模式

教學模式是以一定的教學理念為指導，以一定的教學方法組織起來的教學過程的總稱。教學理念是總攬性和指導性要素，而教學方法則是中軸。無疑，“新工科”人才培養(yǎng)要以“新工科”人才培養(yǎng)理念為指導。而教學方法是教學過程中的教學組織形式以及教學內容的統一，是影響和制約教學效果和人才培養(yǎng)的關鍵要素。教學過程當然是以傳授知識、塑造人格為主要內容，不同的教學方法雖然都可以達到知識傳遞的目標，但是用什么樣的教學方法，就會培養(yǎng)具有什么樣的思維特性和人格特質的人才。美國密歇根大學發(fā)布的《變革世界的工程：工程實踐研究和教育的未來之路》報告提出：“我們今天多數大學正試圖在一個19 世紀的學校、用一套20世紀課程，來培養(yǎng)21世紀的工程師。”[7]這種情況也同樣比較符合中國工程教育人才培養(yǎng)的現狀，也反映了當前高校教育理念、教育模式存在的問題。在全球高等教育興起“新工科”變革背景下，我國高等教育的教學方法的局限性愈發(fā)明顯，亟待變革。在教學方法的探索過程中，尤其應當注重對學生展開多學科交叉的專業(yè)教育與知識教育，并特別注重工程設計、工程實踐以及工程創(chuàng)新能力等專業(yè)復合能力，這是“新工科”人才培養(yǎng)應特別注意的方面。“新工科”理念及其實踐的探索才開始不太長的時間，成熟的教學模式仍在探索之中。但總的來講，要根據“新工科”人才培養(yǎng)理念的新要求，探索“新工科”人才成長規(guī)律，積極探索適應“新工科”人才培養(yǎng)要求的教學模式。

（四）探索適應“新工科”人才成長要求的人才評價方式

對于大學生的學習成長而言，考核評價方式是引導大學生學習成長的指揮棒，有什么樣的考核方式，就會培養(yǎng)出與這種考核方式相適應的人才。“新工科”人才有著不同于以往工科人才成長的能力與素質要求，因而，在人才評價方面也需要進行相應的調整和變革，以更好地促進“新工科”背景下工科大學生人才的成長。但是，“在以往的教學考核中，以理論考試方式、以期末試卷成績?yōu)橹鞯目己朔绞綆缀跏撬姓n程學習成果評價的標準模式。”[8]與工程教育密切相關的課程同樣也不例外。對于新時代“新工科”背景下的大學生學習成長而言，傳統的以考試為主的考核方式，顯然不能衡量“新工科”人才所要求的學科交叉融合的綜合性知識要求，也不能體現“新工科”人才的工程實踐能力，因而必須要探索適應“新工科”人才成長要求的人才評價方式。在“新工科”人才評價方式的探索中，將專業(yè)理論知識與跨學科綜合知識考核統一起來，注重“專”與“博”的統一；還要在專業(yè)理論考核的基礎上，注重考核學生的工程實踐能力、工程創(chuàng)新能力，注重理論與實踐的統一；還應體現專業(yè)實踐能力與創(chuàng)新能力的統一等。要實現上述考核目標，形成性評價和發(fā)展性評價模式是能夠體現學生知識與能力全面性和發(fā)展性的人才評價模式，應該成為“新工科”人才評價方式探索努力的方向。

總的來說，培養(yǎng)“新工科”人才是應對我國產業(yè)轉型升級，以及面對未來新產業(yè)、新業(yè)態(tài)不斷涌現的新經濟形勢的客觀要求，也是面向未來的我國高等工程教育變革所應努力的方向。按照“新工科”人才培養(yǎng)理念，遵循“新工科”人才成長規(guī)律，展開適應21 世紀新型工科人才需求的“新工科”人才培養(yǎng)，有助于全面提升工科大學生的能力，促進工科大學生人才全面發(fā)展，并提升他們在新經濟時代的競爭力。因而，以“新工科”理念為指導，積極進行適應“新工科”人才培養(yǎng)要求的高等工程教育改革，應當成為今后高等工程教育改革與發(fā)展的重中之重，對于國家發(fā)展而言也有著十分重要的意義。