新工科建设背景下工科人才培养探究

褚 忠 季 雯 景晓伟 史巍莎

（[1]上海应用技术大学机械学院 上海 201418；[2]上海旻徽信息技术有限公司 上海 200437）

1 高校新工科建设的时代背景

当前，中国“人口红利”升级为“工程师红利”，这种变化引发了高等教育发展的新方向。从院校评估和合格评估的维度来讲，有两个突出，突出为区域经济和社会发展服务，突出应用型人才培养。到2018 年底，全国227 所高校的1170 个专业通过了工程教育的专业认证。[1,2]

人才的培养需要高等教育唤醒质量意识、树立自己的质量品牌。2018 年8 月24 日，中央下发文件，要推动高等教育高质量发展，进一步提升教育服务能力和贡献水平……发展新工科、新医科、新农科、新文科。《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》称，“新工科”建设是我们国家在新的时代背景下，主动应对新的产业革命的战略行动。新时代有新要求，因此要把握好“新工科”的内涵和要求，主动为未来社会培养新的工科人才布局。

2 高校“新工科”建设内涵要求

新工科有两层含义：首先是“新的工科”，就是原有工科专业里没有的专业；其次是“工科的新要求”，即对现有的工科专业增加和实施新的标准。具体而言，新工科是指现有的工科学科体系中新添加的专业，如机器人、人工智能、智能制造、云计算等，这些专业是对已有工科专业（电子信息科学技术、建筑工程、机械、材料、自动化、交通工程、冶金、采矿、系统工程等）的升级改造（如表1 所示）。最后实现更新的理念、更好的模式、更高的教育质量。对于社会来说，新工科指的是专业的新结构和新体系：课程体系既要与产业发展相匹配，满足当前急需和未来发展的需要，也能促进学校教育与社会教育的有机结合。

总而言之，新工科既要为高校的传统工科的教育升级服务，又要为社会中已经运行的新兴产业服务。目前涌现出很多的新兴专业，比如数据科学与大数据技术本科专业、人工智能专业。但是，新型工科不是简单的同类项合并。

3 目前高校工科人才培养存在的问题

高校人才培养的模式是匹配老的工业思维，滞后于时代发展、产业融合的特征与趋势的。具体来说，就是表现为在学生能力培养与塑造上的不平衡。

表1 2015 年本科专业备案的部分新工科专业

（1）过于强调具体知识点的讲授与传输，轻视工科思维等能力的培养。这个最直接的影响就是培养的学生创新能力不足。

（2）过于重视已有的知识体系传输的完整性，较少介绍和引入最新的科技和资讯。有必要去了解最新的产业发展的最新趋势，引入工科学科建设的新理念、新结构、新体系，重新确定教学质量的评估体系、课程的结构体系。

（3）重视理论培养，轻视实践操作。在今天的教学中依然存在这样的倾向，当然这也是一整个环境去配合的。比如实验室设备陈旧、教材的编写陈旧、学校的评价指标也落后。工科教育尤其应该重视实践操作，鼓励学生走出校门，学校积极进行课程体系建设和实验设备建设、产学研等制度进行保障，才能为人才的培养来疏通道路。

（4）重视校内的学习，社会实践的机会不多，接触新兴企业的渠道不多。关起门来做研究，为了毕业混文凭等现象还是比较普遍的。学习的知识陈旧、不鲜活。应该鼓励学生多接触社会，多为学生创造实习的机会和条件。

4 新工科建设背景下高校人才培养的创新模式

新工科本身这种提法就对人才的培养有着内生性的要求。它所隐含的引领性、融合性、创新性、实践性、发展性等几个特质。[3]新工科的学科特征之一就是产业的融合性，学科交叉随时存在，融合、拓展形成为新的学科；新工科是在新的产业革命的背景之下所产生的社会对于高校人才培养的新的需求，对于创新型人才的需求就显得尤其迫切，尤其需要强的实践能力。下面以高校3D 打印实践平台为例，探讨新工科模式下培养大学生创新能力的模式。

校企联合3D 打印实践平台，可以形成学校、企业、学生和教师共赢的局面。一方面高校学生和相关教师的可以到企业实习或挂职锻炼，企业工程师帮助学校修订培养计划，进行校企合作课程和校企合作实验；[4]另一方面，专业教师可参与企业新产品开发，发挥高校理论及计算机模拟优势，帮助公司进行3D 打印机升级改造以及产品的售前、售后服务。通过校企联合实践平台，工程师和教师共同参与3D 打印相关项目，从而可促进高校“三创（创新、创业、创客）”活动，拓展学生视野，提供学生实现梦想的途径。学生可直接参与校企合作项目中，承担或协助完成项目子任务。提高了学生的创新实践能力，也为培养社会需要的应用工程师奠定基础。[5]

（1）课程体系与时事紧密结合。3D 打印、智能制造、物联网等多次被纳入政府的工作报告，各级政府也相继出台了一系列鼓励措施。教育部要求各学校实施3D 打印技术普及工程，在各级学校（包括大中专和中小学）尽可能配置3D 打印机及3D 设计软件，并开设3D 打印技术课程，激发学生创新设计的兴趣和意识，鼓励学生动手设计制作创新作品并积极申报专利，以3D 打印技术为平台，融合智能控制等技术服务于社会。

（2）加强实践性教学，进行项目式的深度学习式样的实践性教学。3D 打印技术在跨学科的新产品开发过程中，具有独特的优势。我校教师开发的“红酒酿酒器”，通过自行开发的控制系统，控制红酒发酵环境的温度，在保证红酒品质前提下，缩短红酒酿制周期。该产品开发过程中，整合香料专业和机械专业的教师，分别负责酿酒工艺和控制系统、酿酒器外观设计。利用3D打印技术，设计产品外观三维模型，通过3D打印，制作酿酒器外壳，针对实物修改不合理的部分，最终形成优化的方案。

（3）借助社会资源，实施课堂立体教学。3D 打印技术本身涉及计算机、机械、材料、自动化、艺术等多学科。在“3D 打印技术”课程教学实施过程中，除了课题讲课外，建立课程资源网站，学生可将上传自己设计的作品，也可从网站下载需要的模型。

（4）构建课堂实践与创新创业相结合的教学模式。好的礼品是定制开发的，依据公司要求及产品的特点，项目组成员讨论，融合多学科知识，设计个性化的礼品，利用3D 打印成形，包含公司产品信息及企业形象。学生参与这种项目，不仅可提高设计能力，也能为创业实践提供实践机会。

5 小结

新工科专业的建立促进了教育与产业的融合发展。高校新工科专业的设置及个专业的课程结构紧随产业发展需求；课程教学模式随着技术发展的需求而转变；随着新产业对人才核心能力的需求侧重不同，对工科人才工程实践能力提出了新的要求，实践教学与深度学习相结合；学校的办学方式也要有所转变，积极寻求校外资源的支持。