工科教育與新工科人才培養的思考

摘 要：新工科人才的培養與“創新型國家”的建設緊密相關。隨著改革開放的深度和廣度的不斷推進，我國的科技發展已進入到“自主創新”的新階段。面對全球激烈的科技和經濟競爭，創新型人才的培養則是贏得這場競爭的關鍵，新工科人才的創新能力培養就成為工科院校教育改革的主要內容，針對目前人才培養環節中存在的諸多障礙，需要對現行工科教育中的薄弱環節進行改良，特別是提高工科學生實踐能力的培養，通過對理論學習及實踐訓練的合理布局，使新工科人才更好地掌握理論與實踐相結合的技能，并誘發其“工程創造的能力”。

關鍵詞：新工科人才;教育改革;創新能力;實踐能力;創新創業

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）27-0155-04

Abstract： The cultivation of new engineering talents is closely related to the construction of "innovative country". With the development of reform and opening-up， the development of science and technology in our country has entered a new stage of "independent innovation". In the face of the fierce global competition in technology and economy， the cultivation of innovative talents is the key to win the competition， and Training the innovative ability of new engineering talents has become the main content of the education reform in engineering colleges. In view of the many obstacles in the process of talent training， it is necessary to improve the weak links in the current engineering education， especially to improve the practical ability of engineering students. Through the reasonable arrangement of theoretical learning and practical training， new engineering talents can better master the skills of combining theory with practice， and induce their "ability of engineering creation".

Keywords： new engineering talents; education reform; innovation ability; practical ability; innovation and entrepreneurship

新工科建設始于2016年在中國工程院召開的一個小型座談會“新工科建設專家研討會”，對于一個已經擁有全球38%且占國內在校學生32%的龐大中國工科學生群體[1]，提出了新工科教育的概念，于是誕生了“復旦共識”的高校工程教育發展戰略和“天大行動”的新工科建設行動路線，從而引發了波及全國的新工科教育改革的浪潮[2]。2017年教育部發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，圍繞國家戰略和區域發展需要，探索形成中國特色、世界水平的工程教育體系。

2018年，教育部、工業和信息化部、中國工程院發布《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》，對新工科教育與人才培養進行了頂層設計，提出了總體改革目標、改革任務、重點舉措和組織實施機制，為高校工科教育改革指明了方向[3]。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上明確指出：“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈”“辦好我國高校，辦出世界一流大學，必須牢牢抓住全面提高人才能力培養這個核心點，并以此來帶動高校其他工作”[4]。因此，人才培養能力的核心在于“能力培養”，對于工科學生的培養重點在于提高學生解決工程實際問題并創造出一流工程作品的能力。教育改革的目的是找差距，補短板，對目前工科高等教育不能適應社會發展需要的教學體系、教學方法以及教學內容進行改良[5]，依托科技創新活動或項目，引領大學生的創新意識[6]，圍繞“能力培養”這個核心，實現理論與實踐的完美結合，使工科院校成為“卓越工程師”培養的搖籃。我國正面臨著西方國家在經濟和科技兩條線的全面封鎖，面對“百年未有之大變局”，與西方發達國家之間的技術競爭已成為未來社會發展的常態，“自主可控”成為我國擺脫封鎖，走出困境的必由之路。“自主可控”的核心是實現“國產替代”，關鍵核心技術以及產品生產和服務全要素的自主，從而擺脫在科技領域受制于人的局面。要實現這個目標，要求我國的科技人才，不但要加強基礎科學的研究，創造出更多的原創性科技成果，同時也要求利用理論研究的成果，實現科學技術向現實生產力的轉化，現實生產力的轉化是工科人才的主要職責。工科教育強調的是工程實踐能力的培養，把“空洞理論”變為一件件精美的工程作品。國際大學生創新能力評價數據表明，我國大學生的創新創業能力歷年處于世界較低的水平[7]，說明我國高等教育還存在不能滿足“創新型國家”建設要求的薄弱環節，必須要進行卓有成效的改革。

一 當前工科教育中存在的問題

（一） 高校工科學生層面

我國的大學生經過了“十年寒窗苦讀”的努力，以“過五關斬六將”的氣魄，從“千軍萬馬”中脫穎而出，從而實現了“鯉魚跳龍門”的人生轉折。大學生的“學前教育”是以知識教育為主體的“應試教育”模式，隨著時代的變遷，“實踐教育”和“社會勞動”機會越來越少。工科學生進入大學后，教學模式和考核方法并沒有發生重大改變，實踐能力的培養仍然偏少。工科學生的培養成效應以理論與實踐相結合的“工程創造”能力來體現，而實踐能力的羸弱，導致“創新能力”不足是目前工科學生的普遍現象。物發于根，而成其勢，重學輕工、重理輕技的傳統觀念根深蒂固，社會實踐能力匱乏，使技能型教育改革的進展緩慢。學生的思想品德教育嚴重地被知識教育所取代，“艱苦奮斗，精益求精”的意識以及“服務社會，創造價值”的理念趨于淡薄。本科教育規模的擴張，使大學生的就學機會增加，大學教育已從“精英教育”逐漸演化為“普及教育”，從而導致大學生的平均學力和綜合素質有所下降。這些“不妙”的情況都給工科大學生創新能力的提高帶來了嚴重影響，因此新工科人才所應具備的素質教育成為教育改革的關鍵。新工科人才的培養可以用愛因斯坦關于工科高素質人才養成的目標來描述：“一流人物對時代和歷史進程的意義，在其為社會道德品質的楷模，這也許比單純的才智成就更大;學校的目標應當是培養有獨立行為和獨立思考的個人，但他們要把為社會服務看成是自己人生的最高追求。”由此可見，一切成就的基礎是由良好的道德素質所支撐，沒有高尚的道德情操和為社會服務的理想，是不可能創造出“完美的工程作品”，工科技能型人才隊伍建設一直是我國建設人才強國戰略中的短板。

（二） 高校工科教師層面

新工科人才培養的改革方向重在實踐能力的提高，實踐能力的培養不能僅僅是坐而論道，還需要身體力行，能夠把理論和實踐完美地結合，才是新工科人才培養的主要標志。工科教師隊伍的素質在新工科人才的培養過程中起著決定性的作用，但是目前高校工科教師的基本素質仍存在一些不足和短板。主要體現在：①新工科人才培養的師資隊伍能力不足。其中部分教師缺乏工程實踐經歷或長期脫離工程一線，從而造成學生對實際工業過程認知的培養缺失，理論脫離實際。“教科書”式的教學方法，坐而論道的習性難改，缺乏課本知識與實際應用相結合的技巧和“工程應用”的指導經驗。②高校教師順應新工科人才培養的改革積極性不高。實踐能力的自我提升應該成為工科教師的長期目標，但是由于制度機制、工作要求以及環境條件等的限制，有些教師不愿意或不能夠花費更多的時間和精力從事實踐能力提高的再教育，從而使教師個人的實踐知識和經驗存在局限性，教學內容很難做出重大變革。③對學生的“志趣”引導重視不夠。大多數教師只注重自身教學任務的完成，忽視學生對專業知識的興趣體驗，極少關心學生個體的知識偏好，沒有把創新能力的培養融入到課程教學的過程中，“填壓式教學”并不能激發學生的學習熱情。子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”把創新能力的培養建立在“志趣”的基礎之上，能夠極大地提高學生的主觀能動性，而興趣則是誘發學生投身“創新”的動力。④缺乏對學生個體未來成長的關愛和指導。每個學生由于個體的差異，往往表現出不同的“個體優勢”，這種“優勢”的發揮，能夠幫助其在某一方面的技能快速提高，由于學生年輕幼稚，往往不能明確其“個體優勢”的發展方向，需要教師善于發現學生的特長，關注其“優勢”，加強學生個體的差異化培養，因勢利導地鼓勵其特長的進一步發展，在盡可能的情況下給予有價值的指導。⑤個人的道德修養和影響力認識不足。如今的大學校園已不再是象牙塔中的一方凈土，學術腐敗，抄襲、剽竊時有發生，一些教師的“功利主義”行為侵蝕著學生幼稚的心靈，在不知不覺中影響著學生對自身價值的認知，也有部分教師對于建立在漫長而艱辛的勞動基礎上才能獲得的寶貴實踐經驗嗤之以鼻，閉門造車，懶于實踐驗證，大量的科技成果難以通過實踐的檢驗。正所謂“學有師承，薪火相傳”，一些不當的行為嚴重地影響了新工科人才成長的價值取向。

（三） 高等工科院校或專業層面

目前，我國的工科教育體制改革開展多年，由于受到評價機制、教學經費、傳統觀念等的影響，“工科理科化”的傾向有所抬頭，為新工科人才培養機制的改革留下了諸多“疑難雜癥”，主要表現為：①理工科界限不清，工科的教育宗旨偏離了軌道。大學的主要任務是人才培養和學術研究，進而延伸至社會服務。高校為了順應“評價機制”的需要，不得不在人才引進時，把論文作為主要的評價標準，教師為了“個人進步”，也不得不“棄工從理”，從而養成了閉門造車，脫離社會的習慣。“學”為理，“術”為用，“學術”不可相混，而界限明晰，相輔相成。“評價機制”的偏頗，學術混淆，學進而術退;“唯帽子”“唯論文”之風盛行，重名利而輕服務，實用型人才培養及社會服務能力下降，為工程實用型人才的培養留下了諸多隱患。②專業課程內容不能滿足實際工程的需要。大多數工科教師是工科畢業的博士，很少有在生產一線工作的經歷，缺乏工程實踐的經驗，其所謂的“工程知識”主要來源于“工程課本”，實踐經驗匱乏，因此普遍存在教師只教授其“擅長”的內容，即便學校要求教師增加實踐教學的內容，但是有時也流于形式，教學內容仍然是“揚其所長，避其所短”。高校盛行“帽子工程”和“頂尖人才”的引進，不注重“工匠精神”的培養，使工程教育更多地偏向于理論教學，由此人才結構決定了課程設置，實踐教學內容呈逐年下降的趨勢;教師的知識結構和人才結構已成為工科課程設置和實踐教學的主要障礙。③學校對實踐教學的投入不足，學生的實踐機會減少。實踐教學是一個“燒錢”的環節，比如要建立相應的實踐實驗室或實習車間，需要與企業合作共建實習平臺，需要“請進來、走出去”，需要購置大量的教學儀器和模型等等，都需要大量的資金投入，目前教學經費和教學場所普遍比較緊張，因此存在“因陋就簡，敷衍了事”的現象，實習環節逐年減少，工科學生無法在在校期間受到真正的工程教育，無法接觸企業的營運管理，從而使學生不具備實際工程的設計和基本操作能力，脫離社會，不了解企業對工程技術人員的技能要求，畢業后無法短期內適應企業對工程技術人員的要求。④學生的素質教育和知識教育界限不清，把政治覺悟和道德修養混為一談。素質教育講究的是德、智、體、美、勞的全面發展，學校往往把學習成績作為評價學生優劣的主要甚至唯一的標準，以知識教育代替素質教育，其結果是學生的心理和體能素質下降。“勞動”是提升實踐能力的重要手段，孟子曰：“故天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為，所以動心忍性，曾益其所不能。”可見，必要的“磨難”是學生在學習期間必須經歷的“訓練”，甚至比知識的傳授更重要。把政治課代替品格修養課是高校普遍存在的現象，政治課側重點在于愛黨愛國，忠于人民，而品格修養類課側重于修身養性，高風亮節，其內容上有本質的區別，“愛崗敬業，工匠精神”多發于品格修養，“志存高遠，潛心蟄伏”是新工科人才所應具備的素質。

二 新工科人才培養改革的思考

我國新工科人才培養改革的研究方興未艾，大量的研究為教育改革提出了不同的路徑和策略，總體聚焦于教育模式的更新和創新能力的培養，其中強調了“實踐能力”培養的重要性，取得了有益的效果[8-9]。根據目前工科教育模式中存在的問題，有針對性地設置改革內容，不但要改變現有的問題，還要在改革中解決遇到的新問題，不斷地完善我國新工科教育的治理結構，進行工科建設的價值重塑，為學生創造創新創業的機會[10]，因地制宜，循序漸進，不斷完善模式創新、 平臺創新、 管理創新和人才創新的機制和方法[11]。重點是：如何制定完備的專業建設方向;如何提供一批高質量的工程教育資源給師生;如何建立起工科師資的建設體系，讓大多數教師具備實戰能力，并傳授給學生;如何營造優良的實習、實訓環境，使學生在“真槍實彈”的環境中得到訓練;如何建立培養結果的評價體系，打破“唯分數”的桎梏等等。

（一） 課程內容設置和實施的改革

學科專業和人才培養類型的結構問題是工程教育改革的核心問題。針對工科教育的課程內容，應強化工程教育的內容，追隨各工程專業的科技進步，建立新的課程體系，以適應新技術發展的需要。注重理論與實踐相結合，拓寬工程教育的思路，使課程內容貼近工程實踐，對于專業課程，應配套相應的課程實踐內容，從實踐中來，到實踐中去，從而更加夯實理論教學的基礎，使工科學生掌握“書本知識”用于“實踐過程”的方法，同時使學生深刻地了解理論知識與工程實踐之間的差別，提高學生對工程創造的興趣。目前，開展的各個層級的“創新創業大賽”，就是為了提高學生的創新創業能力，其中強調了“工程作品”的創出。專業課程教育也應把“工程作品”納入到工科學生的學習效果評價標準中去，使學生能夠積極投身到實踐創造的活動中，從而提升學生的實踐應用能力，為新工科人才的培養奠定良好的基礎。在學習內容上，提倡以學生為本，以興趣為導向，構建相對靈活的學習機會制度，提供自主學習的渠道，推動學科專業交叉融合，加強復合型工程技術人才的培養。

（二） 加強工科學生實踐能力培養和服務于社會的理念教育改革

完善素質教育的體系和方法，要為學生提供培養艱苦奮斗精神的實踐機會，在實踐中理解“勞動價值”的意義，把實踐活動與社會服務相結合，推動學生參與社會活動的積極性，同時高校應強化頂層設計和制度建設，多渠道、多方式地為學生提供社會實踐的機會，在實踐中了解和認識社會，并從中吸取有益的經驗，把社會實踐作為工科教育的重要環節是提高工科學生實踐能力的重要手段。如何提高學生參與實踐活動的積極性和主動性，則是新工科人才培養的關鍵所在，通過學生的實踐活動，使他們深刻地理解人生的價值和價值創造的艱辛，從而能夠感恩國家和人民對其的培養。把知識用于實踐的過程需要一些不可或缺的素質，集體主義的養成、社會規則的遵守以及奉獻社會的精神是新工科人才應具備的基本素質。

實踐能力的培養不能僅僅是坐而論道，還需要身體力行，當前工科教育的短板在于“動手能力”的培養，能夠把理論和實踐完美地結合，才是新工科人才的主要標志。實踐能力的培養需要學校和教師為學生提供實踐的平臺，需要學生能夠主動地參與社會實踐活動，也需要相應的制度設計和管理安排。最近“工匠精神”再一次被提到了前所未有的高度，充分說明了“勞動創造價值”的重要性，實踐是財富的直接創造者，工科學生與其他學科學生的主要區別在于“工程作品”的創出，因此實踐能力的培養是衡量新工科人才能力的主要標志。

（三） 師資隊伍能力建設的改革

作為新工科人才培養的導師，在新工科人才成長過程中起著重要的作用，這就要求從事工科教育的教師必須具備較為豐富的工程經驗，以便能夠使學生獲得正確的實踐知識和工作能力，工科師資隊伍的建設屬于頂層設計的范疇，涉及到學校人才引進、人才培養和人才使用等方方面面，必須要建立一套行之有效的管理制度，以及合理的考核標準，對教師能力的評價方式進行大膽的改革。改革的途徑是對標新工科人才培養要求，建立一支能夠真正給予工科學生所需“養分”的師資隊伍，“專業教學”和“理論教學”的評價機制要有較大的區別，使新工科人才培養的教師能夠主動地提高自己的實踐水平，并對從事工科教育的教師任職資格進行嚴格的把關，從戰略的高度來保證新工科人才培養的成功率和有效性，不斷地提高教師的實踐能力是實現新工科人才培養的關鍵步驟。

（四） 創新能力培養機制的改革

創新能力直接體現一個國家的教育水平，“創新”是高等教育的結果，也是經濟建設與發展的關鍵所在，創新能力的培養關鍵在于機制，誘發學生的創造力和想象力，需要改良現有的教學方式，真正使工科學生具備“工科”的特質，從而具備解決實際工程問題和工程創造的能力。建立誘發創造的評價體系，提供誘發創造的良好環境，使學生有“獲得感”和“成就感”，從而對“工程創造”產生濃厚的興趣。工科學生的畢業方式也要做出重大調整，以科研成果和工程作品的“價值”和“創新性”作為工科學生畢業的主要依據，鼓勵學生在校期間積極參與工程項目的設計、管理和營運，綜合利用大學期間所學課程知識的融會貫通、交叉融合，創造出自己優秀的“畢業作品”，通過作品來綜合體現過往的學習能力、知識應用能力、問題分析能力和創造力。

三 結束語

綜上所述，新工科人才培養的改革任重而道遠，必須要有“刮骨療傷，破繭成蝶”的勇氣和魄力，新工科教育治理的價值結構是一個意義系統，是新工科教育治理的根本問題，制約著新工科教育治理的基本方向和整體進程，這就促使我們必須要從各個層面推進改革的進程。國家要做好頂層設計，強力推進人才評價機制的改良，制定出適合于新工科人才培養和成長的制度和規范;從學校到教師必須要有高度的社會責任感，以大無畏的“自我革命”的精神，積極投身到新工科人才培養改革的大潮中。心理學研究表明：看到的信息能被記住10%，聽到的信息能被記住20%，親身實踐體驗的信息能被記住80%，充分說明了新工科人才教育的方式應以實踐教育為主，這是一種最有效地掌握知識和儲備技能的方法，同時也是最接近社會現實和解決實際問題的有效途徑。改革的阻力可想而知，但是改革的潮流勢不可擋，為了培養一大批卓越的中國工程師，“創新創業”能力的培養和教育改革勢在必行。

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基金項目：鄭州大學2022年度“四新”教學改革研究與實踐重點項目“新工科人才培養平臺的模式探索”（2022ZZUSX006）;2023年度河南省本科高校產教融合研究項目“工科學生實踐教學模式探索”

第一作者簡介：鄭錦華（1965-），男，漢族，湖南常德人，博士，教授，碩士研究生導師。研究方向為高等教育、動力工程及工程熱物理、功能性薄膜材料及產業化。