為未來培養卓越工程師

鄧曉婷

幾個世紀以來，產業的變革一直深刻地影響著高等教育發展，作為推動人類文明進步的重要力量，工程教育一直備受矚目。時值新工科建設深化之際，天津大學副校長鞏金龍為我們梳理了新工科提出的邏輯背景。他帶我們回溯了高等教育與工業發展之間緊密而復雜的嵌合狀態，以及現代大學在社會發展中越來越重要的人才儲備與科技創新職能。新一輪工業革命星火已燃，在百年未有之大變局背景下，工程教育如何走出更強的變量？新工科建設的“天大方案”或許能給我們帶來更多啟發。

元問題：厘清新工科的底層邏輯

從中世紀博洛尼亞大學的古典雛形，到工業革命后以英國、德國為特色的現代大學范式，再到美國以市場機制為代表的高等教育體系，高等教育的演變是社會發展的一個縮影。鞏金龍指出，“工業革命與高等教育之間雖然不是完全對應的關系，但基本體現了一種良性互動和正相關性。當前，新一輪科技革命和產業變革加速演進，正在重塑我們所從事的高等教育”。

工業4.0被普遍認為是以氫能、太陽能等清潔能源以及人工智能、虛擬現實等為突破口的新一代技術革命。相比前三次工業革命，工業4.0的發展并沒有像蒸汽時代、電力時代、信息時代那樣明顯。“中國錯過了前幾次工業革命，在如今的時代浪潮下，一定要超前識變、積極應變、主動求變，”鞏金龍談道，“這是我們突破中等收入國家陷阱一個重要的現實邏輯。”國家提出立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局，推進高質量發展，正是要求高校從人才培養、科技創新等方面發揮更重要的作用。

“大學有自己獨特的定位、使命和愿景。立德樹人是其根本任務，而為未來培養人才是其核心。”鞏金龍進一步指出，在整個教育鏈、人才鏈、創新鏈、產業鏈的循環發展過程中，高校應突出作為。中國大學的科研職能實際上要比發達國家的任務更重、要求更高，需求也更加迫切。鞏金龍表示，如果從Technology Readiness Levels（技術就緒水平：根據科研項目的研發規律，把發現基本原理到實現產業化應用的研發過程劃分為 9 個標準化等級）的角度來看，通常歐美大學是0-3，企業研究院是4-6，企業生產端是7-9，而中國的大學則涵蓋了0-6。這就決定了中國的大學更要將教育鏈與其他幾鏈融合。

鞏金龍提到，在大學的主要職能中，人才培養是核心，高質量的科研是支撐人才培養的重要因素;服務社會、服務國家、改造世界是培養人才的主要目的;國際合作是讓師生認識世界、參與全球治理的有力抓手，文化是大學人才培養、科學研究、社會服務、國際交流的豐厚土壤，所以文化傳承處于根基地位，也是大學的追求。他談道，“把大學職能的邏輯關系進行梳理之后，我們會發現中國大學中學科和專業的復雜關系，早年我們的專業設置效仿蘇聯‘釘子式的細口徑，改革開放以來，又學習借鑒了部分發達國家的寬口徑，形成了經典的‘T字形。新工科建設一定要思考學科專業一體化建設以及學科深度交叉融合的問題。”

隨著新興產業的崛起，專業設置也應跟上需求，新專業衍生出的知識體系，同時也會反哺未來產業的發展。鞏金龍表示，“譬如計算機領域的教材更新速度通常較快，其編寫者不僅有大學教授，還有頂尖企業的資深工程師和科學家。而像化工、機械、材料、建工等傳統工科領域，知識體系相對迭代得慢。如果把AI技術融入所有的制造業里面，那么可能也會面臨其知識體系更新得非常快的問題，我們又怎么去應對？”

“相比之下，發達國家的產教融合做得比較深入，比如它有‘旋轉門模式，企業資深科學家、工程師可以來大學當教授。但即便如此，他們也面臨著新的產業與人才培養需求對接不暢的問題，而我們國家這方面也面臨產教深度融合、工程化師資缺乏等挑戰。 ”鞏金龍介紹，面向21世紀的重大挑戰，許多高校推出教育改革計劃，重新思考教育方法，提倡開放辦學，超越對學科知識的學習，進行全人培養。比如麻省理工學院的“NEET計劃”（新工程教育轉型）、斯坦福大學的“Stanford 2025”、歐林工學院實施項目式教學等典型做法都屬于廣義上的新工科范疇，在內涵上與新工科是一致和同源的。

鞏金龍認為，“新工科就是要通過人才培養的新模式，激發學生積極學習的熱情，有針對性地解決響應產業變革速度慢、專業結構調整速度慢、知識體系更新速度慢，以及學生視野窄，寬學科、跨學科解決復雜工程問題能力低等一系列問題。”2016年，教育部在研討工程教育改革時首次提出新工科的概念，經過廣泛深入研討，目前理論界、企業界形成了對新工科概念和內涵比較一致的認知，認為新工科以“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。

強變量：新工科人才培養模式持續創新

鞏金龍進一步指出，“培養方案是人才培養重要的要素，從知識圖譜、課程體系、教學方法等角度出發，更要加強通專融合、理論與實踐的貫通。回過頭來看市場上的（智能化）電子產品等，很多原型機是在項目式教學過程中產生的。這就要求我們重構知識圖譜，打造實踐和理論更加融合的項目式課程。”基于新工科教育的歷史方位與國際坐標，2019年4月，天津大學提出了新工科建設“天大方案”。“天大方案”的核心路徑是構建以項目為鏈的模塊化課程體系，培養解決復雜工程問題的能力。

“天大方案”聚焦未來科技與產業，構建產學—校企融合，多學科交叉融合，國內—國際培養融合，教—研—學融合的開放式、國際化新工科人才培養平臺。目前，學校已構建了開放式的未來智能機器與系統平臺，由多個學院的多個專業共同參與，新文理教育與工程專業教育相融合，同時為學生提供各級各類的實習實踐條件，培養學生的創新創業能力，平臺已經進入迭代升級階段。

平臺內有非常健全的流入和再選拔機制，項目式教學貫穿學生整個學業生涯，設計有不同種類的項目：大一主要是課程內項目，通過培養學生的認知、興趣和素質，解決向自主學習轉變的關鍵問題。大二、大三主要是課程群項目和多學科團隊項目，引導學生以嚴謹的工程態度，提升分析和決策能力、設計和建造能力，初步形成解決復雜工程問題的能力、工程創造和創新能力;大四到畢業這段時間主要安排科研和畢業項目，培養學生解決復雜工程問題的能力、工程創造和創新能力;學生畢業后可選擇繼續深造、創新創業。

鞏金龍表示，在項目式教學中，要盡量拆除學校和社會之間的墻，進行產學的深度融合。“像恩智浦、騰訊等企業，他們派高級工程師深度參與我們的實踐教學和課程研制，提供樣機作為實踐教學的基本原材料。另外，還要加強教學和科研之間的互證，學生學完知識后，他們很容易通過一個驗證，通過協作做出來一個新的產品，在不斷地螺旋式上升中得到更多樂趣和成就感。在新工科人才培養過程中，我們還要進一步發揮各類國家重點實驗室、工程中心、創客空間的功能。”

當下，新冠肺炎疫情對人才和勞動力需求產生了深刻影響，某調查組織面向800名企業高管對后疫情時代勞動力改變情況的調查結果顯示，產業界已經開始加速發展數字化和自動化，85%的企業已經加速數字化建設，67%的企業加速自動化和人工智能發展。鞏金龍強調，“工程教育有它自身的發展規律，其改革是慢變量，但同時也是強變量。”新工科建設的深化拓展和迭代創新，勢必在新一輪的科技革命中，為產業發展提供更多智識支撐和變革力量。EC3C82F8-48C9-4D7B-9D19-AFB0F191DD94