“新工科”背景下工科大学生人才培养的现状与对策

焦连志

上海电力大学，上海200090

新一轮产业技术革命浪潮正席卷全球，世界各主要国家都提出了相应的产业转型升级战略，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”、日本的“工业价值链”、“中国制造2025”等。这些战略都是在新一轮科技革命和产业变革背景下，针对制造业转型升级提出的重要战略举措。中国作为一个制造业大国，如何把握住这一轮产业转型升级的机遇，实现中国制造业的产业转型升级，关乎中国制造的未来和中国未来的发展。而这一目标的实现有赖于能够适应新一轮产业与技术革命的新型人才，“新工科”的理念也就由此应运而生。如何培育复合型创新型的新工科人才，使大学生人才成长更好地适应国家发展战略与社会发展需求，就成为摆在高等教育面前的重大课题。

早在2015年5月，国务院就出台了深化高等学校创新创业教育改革的意见，强调各高校要以推进素质教育为主题，把创新创业教育贯穿于人才培养的全过程，推动大众创新，万众创业。2017 年教育部高等教育司又推出了“新工科”计划。这些新政策都体现了高等教育变革已经处于新的历史关口上，凸显多学科融会贯通和复合型创新型人才培养的高等教育变革已是大势所趋。特别是面对未来新产业及产业融合、新经济和新业态的发展大势，以及国际间日趋激烈的新产业、新经济领域的竞争，高等工程教育更应迅速培养出复合型创新型的新工科人才。当前中国正处于产业转型升级和奋力实现“中国制造2025”战略目标的关键阶段，更要注重大学生创新素养的培育，注重“新工科”人才的培养。

一、“新工科”建设的背景及其内涵

（一）“新工科”建设的背景

2016 年6 月中国成为国际工程联盟《华盛顿协议》成员。教育部高等教育司随后于2017年正式推出“新工科”计划，并发布了开展和推进新工科研究与实践的两个通知，力图加快我国工科建设与改革，培养新工科人才，为国家实施“创新驱动发展”“中国制造2025”等重大战略提供人才支撑，加快产业升级和先进制造业发展。从世界范围内高等教育的发展历程来看，人才培养特别是工科人才的培养模式与产业技术变革是紧密联系在一起的，这也体现了高等教育人才培养服务社会发展的功能。当前，大数据、人工智能等信息前沿科技飞速发展，信息技术变革与产业变革交织融合。叶民等学者指出未来15 年内将是传统工业化与新型工业化的交织转换期、工业化与信息化融合过渡期以及区域经济实力此消彼长的变化期，“三期叠加”为全球制造业转型升级提供了机遇，同时也推动着世界高等工程教育的转型升级。面对新技术革命和产业转型升级对于新型工科人才的需求，我国高等教育工科人才培养模式也亟待变革，以更好地适应新工科人才的培养要求。

（二）“新工科”的内涵

在“新工科”的概念中，“新”是指未来发展趋势，“工科”是新工科的本质。未来新业态、新经济需要知识复合多元，具有较强跨界整合创新和工程实践能力的复合型“新工科”人才。要深入理解“新工科”的内涵，就需要首先明确“新工科”与传统工科在人才培养内容与目标上的差别。传统的工科人才主要是针对某一行业技术需要培养专门的工程技术人才，培养目标是传统型的专业化的工程师；而新工科人才则要求培养适应未来产业融合和新产业不断涌现的掌握着学科交叉融合知识，并具有较强的工程整合能力和工程创新及实践能力的新型人才，“与老工科相比，‘新工科’更强调学科的实用性、交叉性与综合性”。[1]以智能技术为代表的现代科技发展推动着不同领域的交叉与融合，推动着传统制造、新兴产业与现代“智造”的融合，这对新工科人才提出了具备多学科领域交叉融合知识的要求。对于新工科人才培养而言，要按照“推动学科交叉融合，促进理工结合、工工交叉、工文渗透，孕育产生交叉专业，推进跨院系、跨学科、跨专业培养工程人才”[2]的要求，着力加快创新型、复合型新工科人才的培养。

从我国目前工科人才供需情况来看，当前迅猛发展的数字化、智能化科技领域都面临着人才的结构性供需矛盾，如AI、大数据、物联网等人工智能领域。根据清华大学发布的《中国人工智能发展报告2018》显示，我国人工智能人才已位居世界第二，但杰出人才数量不及美国的1/5，在全球排名第六位。而未来随着对新型工科人才的井喷式需求，我国当前的人才培养模式难以满足未来新产业新经济的发展需要，亟待工科教育模式的变革。面对工科人才培养模式变革的迫切需要，国家层面也在积极推动工科教育模式的变革。教育部新工科研究与实践专家组成立第一次工作会议所通过的《新工科研究与实践项目指南》中提出：“探索实践工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量和分类发展的新体系。”[3]“新工科”建设既包括新的工科专业，又包括工科的新要求，适应“新工科”要求的高等教育变革需要做好顶层设计、整体规划，从而更好地推动“新工科”建设。

二、“新工科”大学生人才培养体系的要求

自2017 年教育部高等教育司正式推出“新工科”计划以来，国内高校在推进“新工科”建设方面已经取得了初步的进展，部分高校中的新工科教育改革已经初显成效。但由于“新工科”建设缺乏较为成熟的实践基础，“新工科”建设体系仍在进一步探索中，“新工科”人才培养探索方面仍然存在着不少的问题。

（一）构建适应“新工科”建设的教学管理体制

面对未来新型工科人才的需求，“新工科”建设必须推进系统性的改革，“新工科”建设突出的是培养适应未来产业转型升级和产业融合的新经济、新产业、新业态的新工科人才，它凸显了未来技术发展和经济社会发展对于人才需求的新趋势和新要求。因此，推进“新工科”建设必须要从整体着眼，借鉴全球新型工科人才的培养经验，着眼于新型工科人才的成长要求，注重人才培养体系变革的顶层设计，推进工程教育系统的系统性改革，“实现工程教育系统各个层次的融合，统筹规划人才培养任务的各层次和各要素，合理而高效地利用有效资源实现新工科人才培养目标，”[4]不断推动人才培养方式“融合”度的提升，以形成新工科人才培养的系统合力，培养新型工科人才。“新工科”建设在教学管理上体现教学内容与过程的顶层设计要注重学生多方面能力的综合成长，尤其是要注重理论学习与工程实践能力的统一，要培养掌握扎实专业理论知识以及较强的工程实践能力的新型人才；在教学资源投入方面要体现学生、学校、企业和社会多方面的整合，充分发挥各方力量在育人中的比较优势和多元化作用；在课程教学领域体现的是多学科领域的交叉融合，培养多学科融会贯通的能力；在大学生能力培养方面要注重培养学生的综合创新能力和工程实践能力等。而目前的教学管理体制相对滞后，难以适应“新工科”人才培养的需求。

（二）教师要树立适应“新工科”建设的新教学理念

在大学生学习和成长的过程中，尽管有越来越多的教学理念将学生视为教学活动的主体或者说是主体之一，但不可否认的是，教师依然是教学活动的重要主体，也是组织教学活动、建构教学过程的主导性要素。对于教育过程中的知识传递、情感与价值观念的传递、科学和创新思维方式的启迪以及师生关系的构建等方面都起着主导性的作用。在“新工科”人才培养体系中，教师依然是主导性的要素。“新工科”建设要求教师转变工程教育和工程人才培养的传统观念，有学者指出以往工程教育理念存在的问题：过去的工程教育主要着眼于培养掌握专门知识的“手册型工程师”，随着工程教育理念的发展，又将工程教育与工程技术教育、工程科学教育相等同，着眼于培养“工程科学家”。[5]但工程教育的理念并不局限于此，就工程教育的本质理念而言，“工程教育就是工程自己的教育，它不但与技术、科学有密切联系，也与其他的学问、尤其是与人类社会的实际需要有着密切的联系。‘回归实践’和‘大写工程’，都在表达工程自我意识的觉醒。这里的‘实’，说的是工程教育是实学的学问、工程职业是务实的职业、工程人才是实干的人才。这里的‘大’，说的是工程的广大领域、重大奉献和宏大愿景。工程教育的改革发展一定要从更新工程观念、复兴工程文化着手，一定要从工程人才的准确定位着手。”[5]教师在“新工科”人才培养体系中要发挥引导性作用，通过自身的观念变革以及在教学中积极渗透“新工科”人才培养理念，从而更好地推动工科大学生结合专业交叉融合的要求，在进一步学好专业知识的基础上，更好地培养多学科知识综合贯通的能力；同时还要引导学生理论联系实际，注重引导学生将理论与实践相结合，锻炼学生将理论与实际相结合的能力，培养学生工程综合创新与实践能力，从而使工科大学生成长为适应“新工科”人才培养要求的“新工科”人才。而目前来看，教师普遍缺乏适应“新工科”建设的新教学理念。

（三）大学生要确立适应“新工科”要求的人才成长理念

在大学生的人才成长过程中，学校教育、教师教育等要素都只能是外因，外因要通过内因才能起作用。因而，工科大学生要努力使自己成长为符合产业融合新业态和新经济要求的具有较强工程创新能力和工程实践能力的创新型人才，主要还是要靠自身的积极努力。从工科大学生的知识结构来看，在以往注重分科和专业教育模式之下，学生的专业知识和专业基础还是比较扎实的，这培养了学生较强的专业能力，为大学生创新能力的培养奠定了良好的专业基础；工科大学生还在学习专业理论知识的基础上进行专业实践，如一些专业基础课及专业课均有一定的实验学时需要学生进行专业实习，或者去企业参加生产实践活动、生产实习及毕业实习，这些教学环节帮助大学生将理论知识应用到实践中去，培养了大学生的专业实践能力，并为培育大学生创新能力以及工程实践能力提供了实践基础。这些传统的教育模式在培养传统工程师人才方面是能够胜任的，工科大学生也适应了这样一套培养模式，但是这套模式与当下所要求的“新工科”人才培养模式依然有着一定的差距。根据前面分析的“新工科”的内涵可以看出，“新工科”是一种全新的人才成长理念。“新工科”人才培养着眼于培养适应未来产业创新和产业融合以及新业态新经济要求的新型工程人才，在人才培养方面注重不同学科交叉融合和不同领域融会贯通的能力，以及较强的工程创新和工程实践能力。对于工科大学生的人才成长而言，这些能力都需要学生在深入领会“新工科”人才培养要求的前提下，自觉地在专业学习的基础上，积极学习其他学科领域的知识，自觉做到学科交叉融合，综合性地掌握跨学科领域的知识。因为在未来产业融合和新经济新业态不断涌现的情况下，掌握单一的专业知识进而成长为专业工程师已经落后于时代发展的需要，也不符合“新工科”的人才成长要求。但从目前工科大学生的实际情况来看，受传统教育模式的影响，大部分大学生在学习成长方面往往习惯于被动接受教育，缺乏前瞻性和规划性，对“新工科”的人才成长要求缺乏一定的认知和了解，因而依然沿袭传统的学习成长模式，这也在较大程度上限制了工科人才培养的成效，难以培养适应“新工科”需要的新型人才。

三、“新工科”背景下工科大学生人才培养举措

在厘清了“新工科”的基本理念，明确了“新工科”相较于传统工科人才的培养理念以及培养模式的差别之后，我们需要进一步思考“新工科”背景下的工科大学生人才培养的实际举措。总体来讲，这些举措要着眼于“新工科”建设的基本要求，遵循“新工科”人才成长规律，从整体上统筹推进高等工程教育改革。具体来讲，应该从如下方面展开努力。

（一）构建“新工科”人才培养新专业结构

专业设置是高等教育培养人才的基础组件，通过设置科学合理的专业组合，可以培养符合时代需要的专业人才。中国的人才培养专业设置模式具有学科界分明显、专业设置细化的特点。这种人才培养模式在培养国家需要的工程人才方面曾经起到了积极的作用，为我国各行各业培养了大批工程师。但在新的历史时期，特别是“新工科”背景下，专业设置必然要随之进行相应的调整。面向未来产业转型升级和新产业新业态的新工科专业是“新工科”的基本内容之一。高等教育专业设置要根据新的产业发展要求和发展趋势积极设置新的专业，具体专业设置应该根据教育部、人社部、工信部联合印发的《制造业人才发展规划指南》所提出的本科电子信息类、机械类、材料类、海洋工程类、生物工程类、航空航天类和高职装备制造大类、电子信息大类、生物与化工大类、能源动力与材料大类中对应制造业十大重点领域的相关专业，以及在关键基础材料、核心基础零部件及元器件、产业技术基础建设、先进基础工艺等领域进行专业布局，构建新的专业结构，以适应新工科人才的培养，培养国家急需的和面向未来的工程人才。此外，“新工科”还凸显了不同专业之间的学科交叉与融合，因而在“新工科”人才培养体系的课程设置体系中，要注重不同专业之间的学科交叉与融合，实现理工交叉、文理交叉，指定多学科融合的教育培养方案，让学生在更全面的跨学科学习中具备更全面的、更具综合性的素养。

（二）建立适应“新工科”人才培养要求的师资队伍

大学之大，不在于大楼，而在于大师，这凸显了教师在大学中的重要地位。在教育过程中，教师素质是影响教育过程的关键要素，甚至是主导性的要素。面对产业转型升级以及新经济新业态对于新型工科人才的需求，“新工科”人才培养已经成为各国人才竞争的重要领域。要培育适应“新工科”要求的“新工科”人才，前提是要有具备“新工科”人才培养要求的师资队伍。教师的教学理念影响着教师教学方法的选择，而教师的教学方法则影响着教学过程，也影响着学生的知识态度、知识视野、知识接受模式、知识运用模式等，也影响着学生的学习态度、学习方式以及学习模式的建立，还影响着学生的能力成长模式、个性模式等。仅从具体的教学方法来看，当前从事工程教育领域教育教学的教师队伍，已经习惯于以往的教育模式，仍然沿袭着传统的以课堂和教师为中心的知识传授——知识接受的教学模式，有学者将此总结为以教师、课堂、课本为中心的“三中心”模式，“以教师为中心就是以教师为主体，把学生当成被动的客体，使学生围着教师转，上课记笔记、下课对笔记、考试背笔记、考过全忘记。以课堂为中心就容易产生灌输式的满堂灌，使学生脱离实际，脱离社会，特别是脱离了日新月异的新技术革命。”[6]显然，这种教学方法是无法适应“新工科”人才培育需求的。因此，教师必须要首先深刻领会“新工科”人才培养理念，自觉在教学过程中贯彻“新工科”人才培育的要求。要按照学科交叉的原则构建跨学科多元化师资队伍，来为学生提供更宽广的学科视野；在理论教学和实践教学（包括实习、实训等环节）中积极按照“新工科”人才培育要求，在能力培养上着重培育学生掌握多学科理论知识以及不同学科知识的整合贯通能力，培育学生的工程设计与工程实践能力，并着力提升学生的工程创新意识和工程创新能力。

（三）探索适应“新工科”人才成长需求的教学模式

教学模式是以一定的教学理念为指导，以一定的教学方法组织起来的教学过程的总称。教学理念是总揽性和指导性要素，而教学方法则是中轴。无疑，“新工科”人才培养要以“新工科”人才培养理念为指导。而教学方法是教学过程中的教学组织形式以及教学内容的统一，是影响和制约教学效果和人才培养的关键要素。教学过程当然是以传授知识、塑造人格为主要内容，不同的教学方法虽然都可以达到知识传递的目标，但是用什么样的教学方法，就会培养具有什么样的思维特性和人格特质的人才。美国密歇根大学发布的《变革世界的工程：工程实践研究和教育的未来之路》报告提出：“我们今天多数大学正试图在一个19 世纪的学校、用一套20世纪课程，来培养21世纪的工程师。”[7]这种情况也同样比较符合中国工程教育人才培养的现状，也反映了当前高校教育理念、教育模式存在的问题。在全球高等教育兴起“新工科”变革背景下，我国高等教育的教学方法的局限性愈发明显，亟待变革。在教学方法的探索过程中，尤其应当注重对学生展开多学科交叉的专业教育与知识教育，并特别注重工程设计、工程实践以及工程创新能力等专业复合能力，这是“新工科”人才培养应特别注意的方面。“新工科”理念及其实践的探索才开始不太长的时间，成熟的教学模式仍在探索之中。但总的来讲，要根据“新工科”人才培养理念的新要求，探索“新工科”人才成长规律，积极探索适应“新工科”人才培养要求的教学模式。

（四）探索适应“新工科”人才成长要求的人才评价方式

对于大学生的学习成长而言，考核评价方式是引导大学生学习成长的指挥棒，有什么样的考核方式，就会培养出与这种考核方式相适应的人才。“新工科”人才有着不同于以往工科人才成长的能力与素质要求，因而，在人才评价方面也需要进行相应的调整和变革，以更好地促进“新工科”背景下工科大学生人才的成长。但是，“在以往的教学考核中，以理论考试方式、以期末试卷成绩为主的考核方式几乎是所有课程学习成果评价的标准模式。”[8]与工程教育密切相关的课程同样也不例外。对于新时代“新工科”背景下的大学生学习成长而言，传统的以考试为主的考核方式，显然不能衡量“新工科”人才所要求的学科交叉融合的综合性知识要求，也不能体现“新工科”人才的工程实践能力，因而必须要探索适应“新工科”人才成长要求的人才评价方式。在“新工科”人才评价方式的探索中，将专业理论知识与跨学科综合知识考核统一起来，注重“专”与“博”的统一；还要在专业理论考核的基础上，注重考核学生的工程实践能力、工程创新能力，注重理论与实践的统一；还应体现专业实践能力与创新能力的统一等。要实现上述考核目标，形成性评价和发展性评价模式是能够体现学生知识与能力全面性和发展性的人才评价模式，应该成为“新工科”人才评价方式探索努力的方向。

总的来说，培养“新工科”人才是应对我国产业转型升级，以及面对未来新产业、新业态不断涌现的新经济形势的客观要求，也是面向未来的我国高等工程教育变革所应努力的方向。按照“新工科”人才培养理念，遵循“新工科”人才成长规律，展开适应21 世纪新型工科人才需求的“新工科”人才培养，有助于全面提升工科大学生的能力，促进工科大学生人才全面发展，并提升他们在新经济时代的竞争力。因而，以“新工科”理念为指导，积极进行适应“新工科”人才培养要求的高等工程教育改革，应当成为今后高等工程教育改革与发展的重中之重，对于国家发展而言也有着十分重要的意义。