以科技创新活动为牵引的新工科建设路径探索

王琢　张佳薇　刘嘉新

摘    要：随着科技革命和产业变革的蓬勃发展，对高等教育提出了更高的要求，为了适应这种发展，我国高等教育提出“新工科”建设目标，探索新型工程教育的中国模式。文章从新工科建设的内涵与特征出发，分析了新工科建设存在的“五个瓶颈”，并结合东北林业大学机电工程学院在大学生科技创新活动中的经验，提出以科技创新活动为牵引的新工科建设路径。

关键词：新工科;科技创新活动;路径

中图分类号：G640          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2019）011-0083-03

党的十八大以来，习近平总书记多次指出，随着新一轮科技革命和产业变革的蓬勃发展对我国制造业、科技、教育等多方面的发展提出了新的挑战，而高等教育中的“新工科”建设正是对这一挑战所做出的积极回应。

2016年“新工科”这一概念被提出以后，教育部组织全国高校进行深入研讨，从“复旦共识”的形成到“天大行动”“北京指南”，教育部相继发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力立足中国大地办好中国教育，探索能够领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，发展中国“教育自信”道路，助力高等教育强国建设。

一、新工科建设的内涵与特征

清华大学林健教授在“面向未来的中国新工科建设”中详细地分析并解读了“新”的含义，指出“新工科”建设中的“新”包含三方面涵义，即新兴、新型和新生[1-3]。

“新兴”指的是全新出现、前所未有的新学科。随着现代科学技术的发展，科研手段方法得以高速发展，在传统理科门类中，如：材料、生命科学、量子物理、化学等基础学科得以取得突破性进展。以纳米材料、石墨烯为代表的二维材料，以基因工程为代表的生命科学等技术的工程化应用不断地延伸拓展新的学科，并催生以这些新技术为代表的新产业。

“新型”指的是对传统的、现有的学科进行转型、改造和升级。“工业4.0”“中国制造2025计划”对于当代中国将是一场时代性的革命。这场技术革命对于传统的工科专业，如：机械制造、自动化、电气工程、汽车工程等与我国制造业紧密相关的学科提出了转型升级的必然要求。充分发挥人工智能、“互联网+”在专业改造升级中的效能，实现专业内涵的发展、培养模式的创新等，形成符合当前和未来产业发展需求，更好地服务于国民经济发展，改造成为符合时代要求的新型工科。

“新生”指的是由多学科交叉复合、相互融合优势互补的新学科。现代产业发展中越来越多的对于复合型人才提出极大的需求，尤其是在实体经济、制造业发展中要求人才学科知识的复合性更高。所谓复合，既包含现有的不同工科专业交叉，如机械专业与计算机专业交叉，也包括工科专业与管理类专业交叉，如自动化专业与经济管理专业交叉。这些新生交叉学科的发展是现代经济发展的要求，同时多科目交叉专业的形成更有利于培养人才的综合能力使其适应不同阶段职业发展的需要。

新工科发展是当代技术革命所带来的变革，代表了先进生产力的发展方向，代表当代经济的发展趋势，代表了现代企业的发展需求，具有时代性、引领性、交叉性、创新性等显著特征。

二、新工科建设的“五个瓶颈”

当前高等教育中新工科建设的瓶颈主要有五个方面。

（一）学科壁垒，限制了学生的知识体系

2018年我国将在大部分地区取消高考“文理分科”形式，未来将在全国范围内取消“文理分科”并已成为高考改革的必然趋势。以往的文理分科高考制度，使得在高中阶段学生过早接受分科教育，导致进入高等教育阶段的学生知识储备不全面，通识教育严重不足，过早地限制了学生的发展前景，桎梏了学生的未来可能。

（二）专业藩篱，限制了学生的专业视野

我国的高等教育专业设置，由教育部统一规划设置“普通高等学校本科专业目录”，具有较强的计划经济时代的影子。专业划分细致，课程体系结构相对固化，导致学生的知识面相对狭窄。不符合现代经济对于人才的需求、不满足现代产业升级的要求。

2017年，教育部等五部门联合印发了《关于深化高等教育领域简政放权放管结合优化服务改革的若干意见》，其中尤为重要的一条就是“落实高校专业设置自主权，引导高校结合产业需求依法依规自主设置专业”。

（三）本研隔断，限制了学生的学术空间

本科生和研究生的培养是高等院校人才培养体系中两个重要的层次，具有延续性是一脉相承的人才培养阶段。但在我国高校行政管理中本科生一般由教务处或本科生院管理，研究教育一般由研究生院或研究所管理，分别隶属于学校不同的行政职能部门，在人才培养中往往容易出现由于顶层设计不清、沟通不畅而带来的人才培养割裂问题。

（四）校企隔阂，限制了学生的发展前景

新工科建设发展的迫切要求主要来自外部，企业发展、行业进步对人才有了更高的要求。企业所需的新技术、新工艺往往还没有出现传统的教科书中，非技术类能力如：经济、法律、环保、国际交流的在工科人才培养中也严重不足，部分专业的知识体系的发展滞后于产业技术的发展，行业企业还没有真正地参与工科人才培养全程。

（五）师生淡漠，失去了教育的核心内涵

落实高等教育“以学生为中心立德树人的根本任务”的关键是教师。随着我国高等教育从“精英教育”向“大众教育”的转变，师生关系呈现出一些新的特征，包含了更加复杂的社会经济、政治道德和微妙的情感行为。由于校园文化和社会文化两种思想文化的交流和同化逐渐加快，在师生中形成了一种互相排斥的离心力，师生之间交流的功利意识明显，也出现近利輕德的现象，使师生之间有效沟通难度加大。

如何突破学科壁垒、突破专业藩篱、突破本研隔断、突破师生淡漠、突破校企隔阂这五个新工科建设中的瓶颈问题是我们当前新工科建设中亟待解决的关键。

三、以科技创新活动为牵引的新工科建设路径

在“新工科”中，“工科”主要是指工程学科，工程学科是现代经济技术发展的主要动力之一。以东北林业大学机电工程学院为例，作为学校在校生人数第一的最大工科学院设有七个本科专业：自动化、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、机械电子工程、通信工程、电子信息工程、工业设计这些都属于典型的工程类学科，因此围绕“新工科”建设必须有所行动，必须结合“新工科”建设提升专业内涵、提升专业培养质量，紧跟高等教育发展的新态势。

新工科的建设路径和培养模式的探索与实践中，重点要解决好围绕新工科建设提出了三个问题。

1.专业人才到底是什么样子？

2.有什么更合适的途径来达到目标？

3.有什么更好的给学生自我认知的东西？

回答好这三个问题，结合自身实际探索一条有自身特色的新工科建设之路，是当前新工科建设中重点要解决的问题[4-5]。

在党的十九大报告中，“创新”一词出现了59次。如何“培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队”。是当代中国教育与科技发展的重要命题。

结合机电工程学院本科教学工作的要点之一大学生科技创新活动，尝试探索“以科技创新活动为牵引”的新工科建设路径，推进“四个回归”，把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准。

结合“四个回归”与新工科建设亟待突破的瓶颈，如图1所示可以看到科技创新活动凭借其实践性、综合性、创新性、协作性的四个特征，可以有效地落实“四个回归”、可以在制约新工科建设的瓶颈上有所突破。

图1  科技创新活动的作用

科技创新活动的类型和组织形式多种多样，涵盖课内与课外、校内与校外等多种组成成分，如何开展科技创新活动，如何发挥科技创新活动在人才培养中的作用，在多种多样的科技创新活动中如何进行选择。

2017年12月14日，由中国高等教育学会“高校竞赛评估与管理体系”专家工作组在杭州发布2012—2016年我国普通高校学科竞赛排行榜，为进一步规范管理，推动和发挥学科竞赛类活动在教育教学、创新人才培养等方面的重要作用，提供了规范和引导。选取其中推荐的竞赛，竞赛的组织、水平、质量都有所保证，对于保证培养质量会起到十分积极的作用。

以竞赛排行榜中的全国机器人大赛Robomaster竞赛为例，对此项科技创新活动在人才培养中的作用加以具体地分析与介绍。在全国大学生机器人大赛Robomaster竞赛中需要参赛队伍自助完成8台机器人5种类型的机器人制作，其中有步兵机器人、英雄机器人、哨兵机器人、空中机器人、工程机器人，以其中的工程机器人为例，其主要功能需求为：

1.全方位运动;2.特定弹药箱的夹取;3.不同型号弹丸分拣;4.台阶攀升;5.补给其他类型机器人;6.牵引救援要完成工程机器人的相关功能将会涉及到以下知识：机械设计、机械加工、自动控制、运动控制、检测传感、电子设计、电路制作、嵌入式系统、通信系统、计算机视觉等。

以上的工作是目前任何一个传统学科、传统专业的学生都不可能完成的，但却是智能化发展趋势中自动化机器人的一个简单案例，也正是很多工科学生未来所面对的工程案例，其内涵正是对新工科的要求。

在这个项目实施中，为了完成相关的功能，需要聚集一个多学科交叉、多专业门类的科技创新团队，需要营造跨专业、跨学科的科研条件与氛围。在具体执行中东北林业大学机器人队聚集了机械电子工程、机械设计、自动化、通信工程、计算机科学与技术等14个不同学科及专业的学生，形成了一个本研结合，学科交叉的项目团队，具体见下图2机器人队队员学科专业分布情况。

图2  机器人队队员学科专业构成

在项目进行中以指导教师为核心，仿照企业化的组织形式形成了队长、项目管理、宣传经理、技术主管的组织架构，由科技创新活动经验丰富的学生作为主要核心架构，负责协助指导教师管理整个科技创新团队，形成学生“自我管理、自我激励”的创新模式。

项目中研究生、本科生相互协作，电类与机械类专业互相交融，在长达一年的设计制作过程中，每名队员发挥自身专业优势，吸收其他专业的知识，围绕机器人的功能实现多学科交叉协作，电类的学生有机会了解机械方面的知识，机械类的学生了解更多电控方面的知识，拓展了知识的覆盖面，充分地了解现代各学科技术的发展趋势，不再拘泥于自身原有专业的限制，拓展了知识结构，丰富了能力结构，逐步形成了全局观、工程观的项目化工程教育思维，有效地实现了突破学科壁垒、突破专业藩篱、突破本研隔断。

传统课堂教学的范式中，只是教师单一方向的传输，学生一味地接受，仅仅通过作业、考试等传统形式反映学生知识的掌握情况，交流等双向的教学互动很少或很难推进。而在科技创新活动项目的进行中，技术讨论、专题讲座、亲身示范等丰富而有针对性的教学活动是科技创新活动“教”的主要形式。各相关专业教师、企业工程师广泛参与其中，介绍专业发展、专业知识、行业应用等，通过此种近距离的交流，贴近与学生间的距离，不再是高高在上的教育者，而是同学生一道解决问题、一道前进的同路人，有效突破了师生淡漠、突破校企隔阂。

通过以上的介绍，可以看到以科技创新活动为牵引可以有效地解决当前新工科建设的五个瓶颈。

同样以科技创新活动为牵引，围绕新工科建设，也可以有效地实现当前高等教育“四个回归”的必然要求。

以科技创新活动项目为导向，激发学生的学习动力和专业志趣，突破学科壁垒、跨越专业藩篱，引导学生求真学问、练真本领，“回归常识”“回归梦想”。

以科技创新活动为纽带加强学生团队协作、加强师生交流、加强校企交流，突破本研隔离、突破师生淡漠、突破校企隔阂，引导教师热爱教学、潜心教书育人，“回归本分”“回归初心”。

四、結论

新工科建设是一项涉及多产业、多部门、跨学科、跨院系的复杂的、全局性的系统工程，不可能一蹴而就。需要通过坚持不懈的研究、实践和不断探索来完善。在东北林业大学机电工程学院近年来的工作中探索出一条以科技创新活动为牵引的新工科建设路径，实践证明在人才培养中已经取得了较好的效果，在由中国高等教育学会举行的2018年全国普通高校学科竞赛评估结果中东北林业大学排名36，位列农林医学类排名第一，在人才培养方面取得了较为显著的提升。

在推进科技创新活动的同时，仍应看到当前的科技创新活动受经费、实践条件等方面的限制惠及面仍有限，仅仅局限于工科与工科的范畴内。工科与理科、工科与其他学科等其他学科交叉范畴内，如何进一步扩大影响力，如何全面惠及每一名学生，是我们当前工作的重点，更需要我们不断的完善和探索。

参考文献：

[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，（2）.

[2]陆国栋，李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究，2017，（3）.

[3]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017，（1）.

[4]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017，（3）.

[5]朱海荣，吴瑜.基于工程教育专业认证的机器人创新实验平台开发[J/OL].实验技术与管理，2018，（11）.