新工科背景下產學研思想指導的人才培養與山西地區的協同發展

李慧君 武庭毅 趙振新 章海霞 王曉敏

太原理工大學材料科學與工程學院 山西太原 030024

1 概述

為主動應對新一輪科技革命與產業變革,服務國家戰略發展變革。為實現“兩個一百年”奮斗目標,協同推動“五位一體”“四個全面”戰略布局,貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念,實施“創新驅動發展”“中國制造2025”“互聯網+”等策略。積極推動創新、創業,加速服務產業轉型、升級和經濟發展轉換機制,適應以“新技術、新產品、新業態和新模式”為特點的新經濟。在此背景下,深化高等工程教育改革尤為必要,積極做好高等工程教育在人才培養、科學研究、社會服務、文化傳承創新、國際交流合作中的使命工作,增強責任擔當及使命感。另一方面,新工科的強化建設可以增強國際競爭,其根本是人才和教育的競爭。其中的全球性難題,如能源緊張、資源短缺、氣候變化、環境污染、人口老齡化等問題,對人類生存及可持續發展都具有嚴峻挑戰性。新一輪科技、產業革命蓄勢待發,促使學科交叉融合加速。新興學科的涌現,顛覆性技術更新迭代,涌現出產業重大變革和新興產業發展,創新驅動是其中的核心戰略。隨之帶來的結果促使人類的思維、生產、生活和學習方式也不斷改變,那么人才培養和爭奪成為關鍵。在激烈的國際競爭,加快工程教育改革、創新工程人才培養是未來時代的重要戰略選擇。

“新工科”這一概念提出于2016年,在綜合考慮新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革后,新工科作為重大戰略選擇而被提出,是今后我國工程教育發展的新思維、新方式。“新工科”和新興產業并不是一種斷裂式的出現,它不僅包括以互聯網和工業智能為核心的大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、虛擬現實、智能科學與技術等,還包括對傳統行業的延續,這也是升級意義的所在。

2018年12月7日,山西省高等學校新工科建設聯盟成立大會在太原理工大學舉行。山西省高等學校新工科建設聯盟,加強對山西省工程教育的統籌規劃,是進一步優化我省工程教育的規模、結構、質量和效益,提高全省工程教育改革的協同度以及工程教育與我省綜改轉型發展契合度的重要舉措。以新工科建設聯盟的成立為契機,加強領導、聚合力量、實現突破,全面推動山西高等教育內涵式發展。在新工科建設中,精準掌握內涵,統籌考慮“新的工科專業、工科的新要求”;堅持質量優先,打造系統完整、科學有效的教學質量保障體系;打造新工科建設示范區,通過新工科建設聯盟探索山西高等教育人才培養工作改革創新的新路徑,推進一流本科、一流專業、一流人才建設,助力山西經濟轉型發展,為建設工程教育強國做出山西貢獻。

2 山西省目前的產業現狀

山西省全面貫徹黨的二十大精神、習近平總書記考察調研山西重要講話重要指示精神,以及省委全方位推動高質量發展和同步推進產業轉型和數字轉型“兩個轉型”的戰略部署,全省經濟總體延續了穩定恢復的良好態勢,傳統產業轉型加速,新興產業穩步壯大,數字經濟蓬勃發展。“煤”作為山西省傳統優勢產業是穩定經濟的壓艙石。山西作為全國重要的能源基地,承擔保障國家能源的重大使命。2022年,山西煤炭產量占全國產量近1/3,圓滿完成年度增產保供任務。在做好能源保供的同時,山西省除傳統行業外,還致力于產業破除對資源型經濟的依賴,把“兩個轉型”作為加快推動經濟高質量轉型發展的主攻方向,培育壯大新興產業。山西重要煤炭型企業在減掉煤炭產能的同時,開始著力于向錨定高強度碳纖維、高性能鈉離子電池產業鏈、儲氫等新材料轉型產業。

為了積極響應碳達峰、碳中和目標,加快能源結構,目前山西省著力發展煤層氣,光伏發電、鈉離子電池、燃料電池和風力發電等新能源產業,特別是光伏發電行業的發展特別迅速。然而,因儲能與并網技術滯后的發展狀況,目前光伏發電利用率較為低下。要加快儲能技術的研發進程,將清潔性能源等諸多高新技術應用于發電行業當中,提高清潔能源在總能源消耗中的總占比。

3 新工科人才培養現存的問題

首先,高校對于課程體系的設計沒有與時俱進,實踐性欠缺,且課程內容與該領域所存在的現實問題幾乎沒有關聯性。一直以來,課程體系失衡是地方高校在人才培養方案上存在的普遍問題。主要體現在:一是理論導向的課程比例過重;二是工程實踐課程不足;三是基礎學科課程內容老舊,與經濟社會的實際聯系緊密性不強,與地方工程科技的發展相比顯得較為滯后;四是工程實踐教學手段相對落后,與現實相脫節,效果不盡如人意。

其次,人才供給與需求脫節,難以匹配社會經濟需要。各地的經濟發展模式存在相當大的差異,而地方高校是培養服務區域經濟建設的高素質工程應用型人才的主陣地,隨著改革的不斷深化,地方高校已經無法為快速增長的市場提供相匹配的高質量應用型人才。通過寬口徑、基礎化的專業教育所培養的人才已經不足以滿足地方經濟的需求,導致地方高校對區域經濟社會發展的影響受到限制。此外,校、企沒有形成有合理的機聯合體,多數企業對學生進廠實習積極性不高,生產實習流于形式,學生并不能從中掌握對于知識實際應用的能力;同樣的,高校也沒有足夠重視地方企業對于與學校相互聯合攻克技術難關的訴求。從而使人才的培養基本脫離社會,既不具備完善且富有邏輯的知識體系,也不具備解決該領域存在的實際問題的能力。

4 實施方案

4.1 深入貫徹“新工科”教育理念

對于傳統的工科專業,例如機械、電氣、材料、化工等專業,應當遵循“應對變化,塑造未來”的新理念,需求即為導向,理念是發展方向和思路的集中體現,新工科建設的有效策略:應以理念的率先變革帶動工程教育的創新發展,從而順應社會發展。傳統工科專業依舊處于制造行業的前端,但對所需要掌握的技能提出了更新更高的要求,也需要對課程體系進行相關改進。一是基礎理論的學習。各大類專業通識課程的學習為學生之后的專業知識做出鋪墊,構建健全的知識體系。二是專業技能的精進。專業技能不僅包括成熟的理論知識,還應該囊括專業知識在現代的應用前沿以及實際操作課程等,可以讓學生認識宏觀的、現代的設計與制造思想及發展動向,了解現代制造業的一些基本概念和工程知識。培養學生設計制造的能力、較強的實踐能力和解決實際問題能力。三是創新性知識模塊的有效構筑。創新是工程教育發展的不竭動力,基于經濟社會發展需求,在新工科建設過程中人才培養的每個環節都應該著重考慮。圍繞產業鏈、創新鏈布局,從建設過程中的理念、目標、任務、舉措等方面進行重大的創新性變革,重塑工程教育,避免舊范式下細枝末節的修補。現代的生產制造更趨向于學科之間的交叉應用,更多的創新思路也應運而生。課程的設計應該引導學生將多學科知識交叉融合并綜合運用,訓練針對實際需求的創新思維。

此外,還需要以設備先進、功能齊全的開放實驗室、校外實習基地和省級工程實踐教育中心為依托,本著服務山西地區傳統新興行業,以課程體系改革為核心,系統地培養德、智、體全面發展并且能夠從事相關領域內的科技開發、應用、設計制造、運行管理和經營銷售等方面工作,并具有較強的創新精神和實踐能力的高級工程技術應用型人才。

4.2 大力推動“產”“學”“研”相輔相成的校、企合作模式

在明確新工科理念與內涵的基礎上,完善“產教融合、校企合作”落地機制。探索建立社會用人單位接收高校學生實習實訓的制度,搭建產學研合作對接平臺,拓展實習實踐資源。認定一批省級工程實踐教育基地,立項建設一批基于深度合作的產學合作實踐教學平臺,構建省校兩級協同育人實施體系,使工科學生的實習實訓質量得到進一步提升。除此之外,對于教學生產活動的安排不應該只局限于生產實習中,在其中學習的操作較為基礎單一,新工科的教育還強調繼承與創新、交叉與融合、協調與共享。在一定程度上新工科把握未來工程教育的形態,屬于緊跟時代潮流的創新型工程教育方案。新工科的培養還應該立足在能解決地方實際技術需求上。在此就強調需要校企合作,企業為學生的培養提供設備更加齊全,平臺更加廣闊,現場情況更加復雜的實習環境,以確保生產實習質量的飛躍,而相應作為回報,企業在生產實習中所遇到的問題可以與高校內理論經驗更加豐富的教授或科研團隊進行集中攻堅。在解決問題的過程中,學生也能切實體會到專業知識在工程科技上的靈活應用,培養今后在生產過程中攻堅克難的能力。工程問題得以解決后,又可以正向反饋給企業的生產效率和生產總額,達到互利雙贏的局面。

產教融合的模式就可以基本衍生出“產學研”培養模式所需要的背景條件。不僅需要企業與學校之間的對接,更需要地區政府對于地區、高校、企業三者關系的協調。地方政府能在數據層面精準把握經濟發展趨勢,掌握經濟發展和企業生產制造核心問題,將其呈現在企業和高校前,通過將實際問題轉化為各類諸如機器人大賽、機械創新設計大賽、“挑戰杯”課外科技作品大賽、“西門子”智能制造挑戰賽等來激發學生對于生產過程的研究思考能力,學生親自設計加工以及測試調試直至參賽作品的完成,并將成果進一步凝練,發表論文、申請專利,從而達到“產學研”協調發展模式,同時造福于地方經濟、高校和企業三方的發展。

4.3 人才培養模式服務于山西地區的協同發展

2014年山西啟動低碳創新行動,推動黑色煤炭綠色發展,如今山西轉型更多集中在煤炭的清潔高效低碳綜合利用方向上,在此過程中,諸如煤炭清潔利用技術,煤礦智能開采技術,化學工程等相關專業可以為改善煤炭利用方式入手,把“廢料變成原料、廢品變成產品、產品變成精品”,同時可以為采煤過程中產生的大量伴生礦產、煤層氣等豐富資源的后續開發利用提供動力。重構人才知識體系,對產業鏈、創新鏈進行積極科學布局,前瞻性動態調整專業設置,建設高校服務現代化產業的新興科學產業集群。目前,山西省隨著經濟轉型的深入,吸引更多新興產業落戶,包括鈉離子電池及其相關產業鏈、光伏產業、氫能源汽車等。相比于企業開展業務的時間,高校對這些方向的研究更加充分,對企業的生產具有指導作用。地方高校作為新工科教育的先行者,已經在許多新興領域儲備了足夠的專業知識,將其落實于山西地區的產業協同發展可以加速地方的經濟轉型,同時地方通過對企業和高校的協調,為校內科研團隊提供更有意義的課題,實現“產學研”思路的閉環。

結語

通過構建更加完善的課程體系,貫徹“新工科”的建設理念,再結合高校所處地方的經濟發展趨勢,由地方、高校和企業所組成的三方共同孕育出的“產學研”新工科體系更適用于山西地區在經濟轉型下的協調發展,共同致力于經濟有效發展,提高地方高校人才培養,解決企業工程技術問題,開創共贏新局面。