新工科建設背景下工科人才培養探究

褚 忠 季 雯 景曉偉 史巍莎

（[1]上海應用技術大學機械學院 上海 201418；[2]上海旻徽信息技術有限公司 上海 200437）

1 高校新工科建設的時代背景

當前，中國“人口紅利”升級為“工程師紅利”，這種變化引發了高等教育發展的新方向。從院校評估和合格評估的維度來講，有兩個突出，突出為區域經濟和社會發展服務，突出應用型人才培養。到2018 年底，全國227 所高校的1170 個專業通過了工程教育的專業認證。[1,2]

人才的培養需要高等教育喚醒質量意識、樹立自己的質量品牌。2018 年8 月24 日，中央下發文件，要推動高等教育高質量發展，進一步提升教育服務能力和貢獻水平……發展新工科、新醫科、新農科、新文科。《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》稱，“新工科”建設是我們國家在新的時代背景下，主動應對新的產業革命的戰略行動。新時代有新要求，因此要把握好“新工科”的內涵和要求，主動為未來社會培養新的工科人才布局。

2 高校“新工科”建設內涵要求

新工科有兩層含義：首先是“新的工科”，就是原有工科專業里沒有的專業；其次是“工科的新要求”，即對現有的工科專業增加和實施新的標準。具體而言，新工科是指現有的工科學科體系中新添加的專業，如機器人、人工智能、智能制造、云計算等，這些專業是對已有工科專業（電子信息科學技術、建筑工程、機械、材料、自動化、交通工程、冶金、采礦、系統工程等）的升級改造（如表1 所示）。最后實現更新的理念、更好的模式、更高的教育質量。對于社會來說，新工科指的是專業的新結構和新體系：課程體系既要與產業發展相匹配，滿足當前急需和未來發展的需要，也能促進學校教育與社會教育的有機結合。

總而言之，新工科既要為高校的傳統工科的教育升級服務，又要為社會中已經運行的新興產業服務。目前涌現出很多的新興專業，比如數據科學與大數據技術本科專業、人工智能專業。但是，新型工科不是簡單的同類項合并。

3 目前高校工科人才培養存在的問題

高校人才培養的模式是匹配老的工業思維，滯后于時代發展、產業融合的特征與趨勢的。具體來說，就是表現為在學生能力培養與塑造上的不平衡。

表1 2015 年本科專業備案的部分新工科專業

（1）過于強調具體知識點的講授與傳輸，輕視工科思維等能力的培養。這個最直接的影響就是培養的學生創新能力不足。

（2）過于重視已有的知識體系傳輸的完整性，較少介紹和引入最新的科技和資訊。有必要去了解最新的產業發展的最新趨勢，引入工科學科建設的新理念、新結構、新體系，重新確定教學質量的評估體系、課程的結構體系。

（3）重視理論培養，輕視實踐操作。在今天的教學中依然存在這樣的傾向，當然這也是一整個環境去配合的。比如實驗室設備陳舊、教材的編寫陳舊、學校的評價指標也落后。工科教育尤其應該重視實踐操作，鼓勵學生走出校門，學校積極進行課程體系建設和實驗設備建設、產學研等制度進行保障，才能為人才的培養來疏通道路。

（4）重視校內的學習，社會實踐的機會不多，接觸新興企業的渠道不多。關起門來做研究，為了畢業混文憑等現象還是比較普遍的。學習的知識陳舊、不鮮活。應該鼓勵學生多接觸社會，多為學生創造實習的機會和條件。

4 新工科建設背景下高校人才培養的創新模式

新工科本身這種提法就對人才的培養有著內生性的要求。它所隱含的引領性、融合性、創新性、實踐性、發展性等幾個特質。[3]新工科的學科特征之一就是產業的融合性，學科交叉隨時存在，融合、拓展形成為新的學科；新工科是在新的產業革命的背景之下所產生的社會對于高校人才培養的新的需求，對于創新型人才的需求就顯得尤其迫切，尤其需要強的實踐能力。下面以高校3D 打印實踐平臺為例，探討新工科模式下培養大學生創新能力的模式。

校企聯合3D 打印實踐平臺，可以形成學校、企業、學生和教師共贏的局面。一方面高校學生和相關教師的可以到企業實習或掛職鍛煉，企業工程師幫助學校修訂培養計劃，進行校企合作課程和校企合作實驗；[4]另一方面，專業教師可參與企業新產品開發，發揮高校理論及計算機模擬優勢，幫助公司進行3D 打印機升級改造以及產品的售前、售后服務。通過校企聯合實踐平臺，工程師和教師共同參與3D 打印相關項目，從而可促進高校“三創（創新、創業、創客）”活動，拓展學生視野，提供學生實現夢想的途徑。學生可直接參與校企合作項目中，承擔或協助完成項目子任務。提高了學生的創新實踐能力，也為培養社會需要的應用工程師奠定基礎。[5]

（1）課程體系與時事緊密結合。3D 打印、智能制造、物聯網等多次被納入政府的工作報告，各級政府也相繼出臺了一系列鼓勵措施。教育部要求各學校實施3D 打印技術普及工程，在各級學校（包括大中專和中小學）盡可能配置3D 打印機及3D 設計軟件，并開設3D 打印技術課程，激發學生創新設計的興趣和意識，鼓勵學生動手設計制作創新作品并積極申報專利，以3D 打印技術為平臺，融合智能控制等技術服務于社會。

（2）加強實踐性教學，進行項目式的深度學習式樣的實踐性教學。3D 打印技術在跨學科的新產品開發過程中，具有獨特的優勢。我校教師開發的“紅酒釀酒器”，通過自行開發的控制系統，控制紅酒發酵環境的溫度，在保證紅酒品質前提下，縮短紅酒釀制周期。該產品開發過程中，整合香料專業和機械專業的教師，分別負責釀酒工藝和控制系統、釀酒器外觀設計。利用3D打印技術，設計產品外觀三維模型，通過3D打印，制作釀酒器外殼，針對實物修改不合理的部分，最終形成優化的方案。

（3）借助社會資源，實施課堂立體教學。3D 打印技術本身涉及計算機、機械、材料、自動化、藝術等多學科。在“3D 打印技術”課程教學實施過程中，除了課題講課外，建立課程資源網站，學生可將上傳自己設計的作品，也可從網站下載需要的模型。

（4）構建課堂實踐與創新創業相結合的教學模式。好的禮品是定制開發的，依據公司要求及產品的特點，項目組成員討論，融合多學科知識，設計個性化的禮品，利用3D 打印成形，包含公司產品信息及企業形象。學生參與這種項目，不僅可提高設計能力，也能為創業實踐提供實踐機會。

5 小結

新工科專業的建立促進了教育與產業的融合發展。高校新工科專業的設置及個專業的課程結構緊隨產業發展需求；課程教學模式隨著技術發展的需求而轉變；隨著新產業對人才核心能力的需求側重不同，對工科人才工程實踐能力提出了新的要求，實踐教學與深度學習相結合；學校的辦學方式也要有所轉變，積極尋求校外資源的支持。