新工科背景下地方高校工程教育改革探究

伍 超

(杭州电子科技大学 党委宣传部，浙江 杭州 310018)

高等工程教育应契合时代发展需要，为培养优秀工程师打好基础。随着科学技术和经济全球化的飞速发展，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，“互联网+”和“中国制造2025”等一系列重要措施的加快实施，“创新驱动发展”成为我国未来发展的重大战略，这迫切需要大量优秀工程师作为主力军来支撑科技创新、技术创新、产品创新，加速“中国制造”向“中国创新”转变的进程。地方高校作为高等工程教育的中坚力量，在新工科背景下如何培养出高素质、高水平的未来工程师，是一项重要而急迫的任务。

一、存在的问题

我国地方高校工程教育专业体系形成于20世纪50年代，为适应工业文明且按工业分工体系而设置，现仍然面向行业甚至岗位开展专业教育。但随着新科技革命、新型工业化、新经济进程的不断加快，人工智能、物联网、区块链、大数据和云计算等新技术的广泛应用，对工程师的要求发生了根本性变化，工程教育任务、方式和目标也应随之而变。面对新工科建设和新时代优秀工程师素质的新要求、新内涵，地方高校对时代需求的响应速度不足，面临着一些新问题。

(一)办学理念上开展工程人才培养的动力不足

地方高校主要为地方经济社会发展培养人才，在发展的过程中形成了自己的特点，往往在本区域某些领域居于“领头羊”的地位[1]。当前，在建设高等教育强国的时代背景下，朝着“双一流”建设目标前进的过程中，地方高校的人才培养在理念上存在共性。以“怎么培养人、培养什么人”为主题，通过对2020软科中国排名(主榜)地方百强高校办学总纲领——《大学章程》文本中人才培养关键词的梳理分析发现：“立德树人”提及频次最高，“创新人才”“社会责任感”“实践能力”频次第二，然后是“创新精神”“高素质”“德智体美全面发展”“国际视野”“专门人才”“精英”“拔尖”“卓越”等。例如：浙江工业大学提出“培养能够引领、推动浙江乃至全国经济和社会发展的精英人才”，深圳大学要“培养高素质创新创业人才”，致力引领社会进步与发展；上海理工大学则要发扬依托行业、产学研相结合的办学传统，培养“工程型、创新性、国际化”高素质人才。可以看出，我国地方高校在人才培养理念上普遍倾向开展精英教育，教育理念囿于科学教育范围，追求培养“精英”“拔尖”“卓越”人才。“精英”“拔尖”“卓越”人才都是追求理论研究、科学探索的科学人才，其培养的人才素质能力与工程人才有着较大区别。正是秉持“精英教育”“科学教育”理念，地方高校开展工程人才培养的动力不足，主要以“科学知识”而不是以“工程”为对象开展教育教学，教学上唯“科学知识”现象严重。

(二)人才培养目标与能力素质要求同质化现象严重

我国高等教育由于实行高校分级制，培养层次分为科学人才、工程人才和应用人才。教育实践过程中，“985”“211”高校都以培养科学人才为主，地方院校以培养工程人才为主，应用人才的培养则主要由高职院校承担，三类人才所需要培养的能力素质不同，侧重点也不同。随着“高等教育强国”和“双一流”建设战略的推进，地方高校致力于提升办学水平层次。通过对2020软科中国排名(主榜)地方高校百强高校的《大学章程》文本分析发现，“教学研究型大学”“研究教学型大学”和“研究型大学”成为学校下一步发展目标中提及频次最高的3个词。“创新”也是地方百强高校人才培养目标中提及的最高频词，包括创新人才、创新精神、创新意识、创新能力等。在这四类关键词中，创新人才提到频率最高，创新意识和创新能力次数较少，而基于创新意识和创新能力之上的创新精神被提到次数居于第二高频。如天津工业大学要建设具有世界一流学科的高水平大学，着力培养胸怀经纬、求真务实、品高学优、工勤业精，具有高度社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才；太原理工大学则要建设高水平国际化创新型一流大学，培养具有创新精神和实践能力、适应时代发展、符合国家建设需要的高素质人才；扬州大学则努力建设国内一流、国际知名、特色鲜明的高水平研究型大学，着力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬、实践创新能力强的高素质专门人才和拨尖创新人才。深究根源可以发现，在追求建成高水平大学的进程中，地方高校普遍高度重视学科建设和科研工作，注重高层次高素质创新人才培养目标实现，以支撑学校学科水平和学术地位的快速提升，“轻人才培养重学科建设、轻教学重科研”倾向严重。这种办学方式使其对原应承担的人才培养类型逐步淡化模糊，客观上影响人才培养路径的设计，产生用“科学人才”培养模式来替代“工程人才”培养模式的错位现象[2]，把工程人才往学术型人才方向引领，从根本上偏离了工程师培养的基本素质要求。尤其在工学硕士领域，把工程师定位成低于科学家的应用型工程技术人才，其人才培养目标的主流越来越趋向培养具有创新精神的科研人员，而不是致力于解决工程实践问题的高级工程技术人才，严重影响人才培养的质量。

(三)教学过程中重知识传授轻实践能力倾向突出

工程教育的本质属性是构建以提高学生工程能力素质为核心的教学体系，推进教学、科研和生产融为一体，使学生认识工程世界、思考并解决工程问题。目前，国内大部分地方高校主要以知识为核心构建课程与教学体系，教学内容重在专业知识完整而系统地传授。在教育教学过程中，研究“未来的工程师应该具备什么样的素质”这一课题不深，CDIO(conceive-design-implement-operate，构思、设计、实现和运作，是由MIT等四所高校创立的工程教育模式)、OBE(outcomes-based education，基于学习产出的教育模式)工程教育理念落实不够，较少关注甚至忽视学生逻辑思维能力、科学世界观和核心能力的培养，实践训练不断弱化甚至被忽视，工程师所需要的项目组织、实施和领导能力得不到系统有力地培养。同时，地方高校大多数教师是毕业后直接进入高校工作的学术型老师，学术理论较强，工程实践经历和工程能力不足甚至欠缺，在讲授工程实践方面的课程时往往会捉襟见肘。长此以往，学生素质能力与工程需求越来越脱节，跟不上社会科技发展步伐。《全球竞争力报告(2016—2017)》显示，中国在“科学家和工程师的可用性”指标中，排名第30位，与世界工业强国相比仍有较大的差距。这充分说明了我国地方高校培养的工程人才与市场经济发展、工程实践需求不相匹配、适用性差。

二、改革思路

地方高校工程教育改革是一项系统工程，既涉及现代大学的人才培养理念，又涉及企业对人才培养的责任问题；既面临社会环境与经济利益调整变化的情况，也面临教育教学规律、人才自身发展规律与市场经济规律相互冲突等问题。面对现存问题和新工科建设要求，地方高校工程教育要紧跟世界科技经济发展前沿，着眼创新驱动发展战略和新经济发展，明确改革重点领域，培养适应新一轮科技革命、产业变革和社会主义现代化发展的高素质新型创新工程人才。

(一)着力推进工程教育与人文社会科学教育及理学教育相融合

李培根院士认为，“新工科”人才要多一点“形而上”，加强问道与思考，培养自身人文素养[3]。当前，以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为主体的科学技术蓬勃发展[4]，并同时带来了一系列的道德问题，技术伦理、利益伦理和责任伦理越来越得到各界高度重视。工程活动要平衡好相关各方利益伦理问题，科技产业理应有自己的道德底线和温度。因此，新型工程人才应同时具有坚实的自然科学与人文科学的理论基础，有着正确的世界观与方法论以及强大的逻辑思维能力，在关注现实需求时同步思考科技发展的道德伦理和工程伦理规范，让科技发展、工程开展与社会进步并行不悖、相得益彰。地方高校工程教育要积极响应此变化，改变原有面向行业、面向岗位的工程教育理念，打破简单狭隘的专业划分与隔断，推进工程教育与人文社会科学教育、理学教育相融合，大力加强伦理规范教育，将可持续发展、绿色发展教育理念有机融入专业教育，努力探索素质教育框架下的高质量工程教育发展之路。

(二)实施以提升工程实践能力为目标的产学交融式合作教育

合作教育(Cooperative Education)是国外成熟的一种教育方式，目的是增强学生的工程实践能力，加快学生社会化、企业化进程，促进学生全面发展。作为一种独特的教育模式，合作教育培养了大量“知识+技能”类人才,契合高校与用人单位之间目标一致的利益关系。国内实践证明，经过产学合作教育方式培养的学生，理论基础知识、工程实践能力与实际工作能力都较强、综合素质较高[5]。地方高校不仅要打造开展科研合作、社会服务的科研联盟，同时要努力构建学科链、专业链与产业链深度对接工程教育教学的人才培养联盟。要让更多企业工程师参与人才培养工作，让更多校内教师取得工程经验、企业经历，建设“双师型”教师队伍。同时，要让学生进入企业顶岗实训、积极参与企业技术创新和工程开发项目，让学生直接体会企业环境、工作模式、运作流程以及企业对人才素质的要求，从低到高、从浅到深地有序开展工程实践。要构建相关评价机制与评价标准，尽可能让企业认真负责接纳、指导、评价学生实习，逐步建立第三方人才培养质量评价体系。

(三)全面构建以提高能力素质为核心的工程人才培养体系

目前世界科技发展、知识更新非常迅速，工程师工作内容变化多端，因此企图通过校内教育完成工程学科学生的职业训练基本不可能。新型工程人才应具备“五大核心能力”：个人效能、知识能力、技术能力、学术能力、社会能力[6]。这些能力可以通过教育和培养获得。对此，地方高校要秉持CDIO、OBE等工程教育理念，着眼新型工程人才核心能力培养与测评开展教育教学，构建以能力素质为核心的“工程人才”培养体系，改变现行简单用“科学人才”标准来培养“工程人才”的现象。在具体培养过程中，要将产业需求与愿景融入培养目标，将主流技术、工程规范融入培养方案，将技术与产品、方法与规范融入培养过程，将环境与平台融入培养条件与资源建设[7]，并大力推进基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习和基于项目的参与式学习等研究性学习方法，促进工程人才培养上游各环节的持续改进，着力培养自主学习、实践、交往、创新、组织、领导等多种对学生未来发展具有重要作用的能力。

三、改革途径

2017年教育部下发了《关于开展新工科研究与实践的通知》，明确新工科建设的主要任务和核心内容为“五新”：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、分类发展的新体系[8]。因此，地方高校要从人才培养模式、学科专业结构变化、基础课程改革、专业课程创新、人才质量评价标准建设等方面大力推进改革创新，实现工程教育较为彻底的转型升级。

(一)变革人才培养总体模式

2018年美国麻省理工学院《全球一流工程教育发展现状》报告指出，当前全球大学在内外因素驱动下，积极开展了高等工程教育的创新变革，涌现了许多新的工程教育改革模式，如斯坦福大学的技术创业项目(STVP)、康奈尔大学的AguaClara项目、麻省理工学院的“新工程教育转型”计划(NEET)和伦敦大学的集成工程项目计划(IEP)等[9]。深入分析这些院校的高等工程教育创新实践模式，可以看出其主要围绕以学生为中心、回归工程实践和跨学科教育来进行改革探索。目前，地方高校工程教育人才培养总体模式可以在不改变国家基本学制体系的基础上，大力借鉴国际高等工程教育改革创新的先进模式及经验，牢固树立并践行OBE成果导向和CDIO全过程工程教育理念，逐步推进通识课程MOOC(massive open online courses，大型开放式网络课程)化、基础课程“大学分”化、专业课程SPOC(small private online course，小规模限制性在线课程)化，在加强基础理论教育的同时，在专业知识上更加强化实践能力、项目组织实施能力和学生自主学习能力。要积极尝试改变我国工程学科“本科4年、研究生2到3年，相互不打通、不连贯”的学制安排，按照“2+4本硕连读，培养一贯制”的模式来培养学生，即在本科阶段前2年开展通识教育，强化提升学生的综合基础知识，本科后面2年与研究生的2年全面打通，在学习的内容模式上进行总体设计与贯通，开展专业教育、实践教育，提升专业理论水平，强化提升学生实践能力和综合素质。

(二)积极推进跨学科教育计划

多学科交叉融合是新工科最主要的特征。21世纪全球经济科技竞争已经白热化，在互联网、人工智能、大数据、先进材料等高新技术加快应用的时期，各国政府纷纷出台面向全球与未来的国家战略，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网战略”、法国的“新工业法国”、日本的“日本再兴战略”、中国的“中国制造2025”等等，这些都将对世界工业及工程教育发展产生重大影响，跨学科教育成为必然的选择和普遍模式。因此，地方高校要在工程教育中进一步树立跨学科的观念，打破现有按一级学科设置学院所带来学科专业间的天然壁垒，并从关联学科间交叉整合的角度来优化调整学科专业结构，大力推进跨学科教育，破除按单一学科专业进行工程教育的现状。一方面，要以学科群为基础推进学院建制、学部设置，积极开展交叉学科平台和跨学科研究机构、学术项目建设，推进跨学科学术组织建设，并在管理政策、教学与研究、专业设置、课程体系、平台建设、师资力量、成果评价和考核激励机制等方面进行统筹协调和整体设计，为跨学科人才培养提供保障。另一方面，要把持好学科知识与方法、课程与社会、理论和实践的三连结尺度，规划设计跨学科课程，同时弹性调整跨学科知识学习的深度和广度，在更加开放的学习环境中培养创造力、想象力和实践力，促进学生在认识、判断与解决问题过程中，将学术性知识转化为实践性知识[10]。

(三)改革基础课程教学内容

优秀工程师应综合具备自然科学和人文社会科学两方面的基础知识，不能只偏重一方面。在自然科学方面，要深入推进数学和物理教学内容的变革，把学生的逻辑思维能力和科学的世界观作为重要考核内容之一，这对于工程师来说是最为基础的。另一方面，要深刻认识到人文科学，尤其是哲学和艺术对学生世界观、方法论和个人行为的形成起到的基础作用，这对工程教育来说也至关重要。工程教育在基础阶段还应从实践性的角度来开展通识教育，启发学生从不同的角度看待工程世界、发现和思考工程问题，让学生具有较完备的知识结构，能够掌握现代科技工具和方法。工程教育的基础课程要关注实践和探索学生研究意识提升的问题，多采用启发式教学、讨论式教学；以实际问题的提出，让学生学会自主学习来探索新知识，加强自身运用新知识以解决问题的能力；帮助学生培养和发现自己的专业兴趣和特长，变“教”为学生以自主学习为主的人才培养模式。

(四)创新专业课程教学方式

地方高校工程教育的专业教育要从利于学生未来发展的角度出发。除了要充分重视专业课程内容的知识传授外，更应深入开展合作教育，在教学方式创新上做出更多努力，使学生掌握解决复杂工程问题所需的工程基础知识、工程专业知识和其他相关学科知识，了解本学科专业的前沿发展现状和趋势。要大力推进专业国际工程教育认证工作，使教学内容、课程体系和教学手段与国际接轨。要采取以综合性项目为核心的教学模式，在大学高年级到研究生阶段，可以通过工程情境构建，由简到难设立一些与所学专业关系密切的综合性工程项目并安排学生完成。在教学中，要注重通过项目规模与复杂度的不断增加，让学生在完成项目的过程中不断培养提升面对问题的自主学习能力、规划与组织实施项目的能力、寻找所要知识并综合运用的能力以及解决复杂工程问题的能力；进而解决专业课内容过于宽泛或过于浅薄狭窄、理论与实践脱节等问题，改变“从理论到理论”等现象。同时教师要辅助讲授一批引导学生自主学习思考、跟专业相关联的课程，使学生了解掌握有关知识学习的方式方法。通过这种教学模式的推广，学生将通过项目学到专业知识，更重要的是养成了系统完成工程的思想方法，这将在学生未来的工程师生涯中发挥基础性和持续性的作用。

(五)完善教学质量评价体系

评价体系与标准具有“指挥棒”作用。《华盛顿协议》规定了12项毕业生应该具备的素质要求，对于所有工程学科的专业工程师本科教育都是通用的。“新工科”特别注重学生快速学习能力、工程实践能力、跨界整合能力、创新能力和国际竞争力的培养。地方高校要依据新工科人才培养的要求，参考ABET(美国工程与技术认证委员会)工程类本科专业认证标准及运用OBE理念，建立覆盖专业、课程、实践环节的行之有效的教学质量评价体系和持续改进的质量保障体系。尤其要将基础理论知识、基本工程素质、工具性科技技能、影响学生未来发展举足轻重的综合能力等列为质量评价标准的核心内容。学生毕业成绩单除知识类课程成绩外，还应有各项能力评价、社会实践考核结果等。

四、结论

工程教育改革创新是一项系统复杂的长期工程，任重道远。面对创新驱动发展战略、新经济发展和新工科建设要求，地方高校工程教育改革应坚持问题导向，坚持面向未来，强化以学生为中心的教育理念，将专业知识的建构与社会、经济、科技、文化等发展相融合，在教学上由知识的灌输回归工程实践，从人才培养模式、跨学科教育、基础课程、专业课程、教学质量评价体系等方面大胆改革创新，深入开展产学交融式合作教育，提供专业进阶、学位晋升、跨学科发展、创新创业和国际化等多元发展路径。通过对教学理念、教学内容和教学模式的深度改革创新，探索从学科需要向社会需求为导向的课程体系设置转变，以“教”为中心向“学”为中心的教学观念转变，以“学业成绩”为中心的导向观向以“行业需求”为中心的成长观转变，强力推进工程教育与人文社会科学教育、理学教育相融合，构建起以能力素质为核心的工程人才培养新体系，培养适应新一轮科技革命、产业变革和社会主义现代化发展的高素质新型创新工程人才。