“新工科”建设与高校创新型人才培养体系改革

[摘 要]“新工科”人才培养具有明确的社会需求导向性，体现了信息化条件下新经济新业态不断涌现和融合对高等教育创新型人才培养，特别是“新工科”人才培养体系改革的新要求。需着力从确立“新工科”人才培养理念、明晰“新工科”人才能力矩阵、明确“新工科”人才的核心素养的前提下，以“新工科”人才培养为核心，推动高校创新型人才培养体系的“再革命”，创设有利于“新工科”人才成长的“场域”，推动OBE的“新工科”人才培养方式改革，推动高校创新型人才培养体系改革。

[关键词]新工科;大学生; 高等教育

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1005-5843（2021）01-0123-06

[DOI]10.13980/j.cnki.xdjykx.2021.01.021

随着我国高等教育事业的发展，工科教育已经取得了长足的发展和进步，为国家建设的各行各业输送了大量人才，很好地肩负起了为我国经济社会发展培养、输送人才的重任，也体现了高等教育事业发展主动对接国家发展战略需求，服务社会的功能。信息技术的发展，特别是智能技术、互联网技术的发展，推动着产业形态、经济形态的跨界融合，随之也对高等学校工程教育人才培养提出了“跨界融合”的要求，成为高等教育改革的重要内容和重要方向，“新工科”理念也就应运而生。“新工科”建设对于高校工程教育改革和工程教育创新型人才培养都提出了新的要求，因而探讨“新工科”建设背景下工科大学生创新型人才的培育问题有着重要的理论意义和现实意义。

一、“新工科”建设背景与内涵

（一）“新工科”建设背景

技术革命跟每一次产业结构调整与改革紧密相关。纵观人类历史，每一次技术革命都重塑了经济领域的产业结构与产业形态，并由此进一步塑造和推动着经济结构与社会结构的变迁。人类历史上的三次工业革命都体现了技术改革与工程教育之间的紧密相关性，而且这种相关性随着产业革命技术含量的不断提升而愈发明显，并显示出推动产业改革与经济形态改革的强大能量。习近平在国际工程科技大会上指出，“未来几十年，新一轮科技革命和产业改革将同人类社会发展形成历史性交汇，工程科技进步和创新将成为推动人类社会发展的重要引擎”[1]。随着信息技术的发展，特别是伴随着人工智能、大数据、云计算等为代表的现代技术的发展，进一步推动着世界各国进入了新一轮的产业革命。继蒸汽技术革命、电力技术革命和信息技术革命以来，以互联网与工业智造的融合、以及工业一体化为代表的全新技术革命所推动的第四次工业革命正扑面而来。当今世界主要发达国家为了在国际竞争中占领经济竞争与技术竞争的制高点，都顺应新技术革命的发展趋势，提出了国家层面上的产业转型升级国家战略。如德国提出了“工业4.0”;美国提出了“工业互联网”，美国总统特朗普提出了旨在重新振兴美国制造业的“再工业化”;日本提出了“工业价值链”……西方发达国家“以智能化、精准化、绿色化为主要特点的再工业化，就是力图继续保持优势”[2]。因此，为了应对中国产业转型升级和展开新一轮国际制造业发展竞争的需要，中国在国家层面上也提出了“中国制造2025”;经济产业领域也提出了“互联网+”等战略，而要实现上述战略目标，有赖于大量适应未来新经济新业态的新型工科人才。为国家战略发展和经济社会发展服务也是高等教育的重要职能，因而，高等教育必须要自觉肩负起培养适应未来新经济新业态的新型工科人才。

从高等工程教育服务经济社会发展的需求来看，高等工程教育与经济社会发展、技术改革紧密相关，它内嵌于整个经济技术体系，扮演着新技术和新业态改革“发动机”的重要角色，是引领新一轮产业革命和技术改革的、面向未来的教育。“新经济快速发展迫切需要新型工科人才支撑，需要高校面向未来布局新工科建设，探索更加多样化和个性化的人才培养模式，培养具有创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才”[3]。着力推进“新工科”建设，以此为抓手推动高等教育的新一轮改革。也是高等教育自身发展的需要，高等教育不能自外于社会，它必须要紧贴经济社会发展的需求而进行相应的改革;此外，从工科大学生人才的培养角度而言，高等教育培养的工科大学生人才要能够适应社会发展的需要，要在未来新经济发展的大趋势下能够成长为具有较强竞争能力的复合型创新型人才，也必须要顺应“新工科”建设发展的趋势，使其成长为符合时代要求的新工科人才。

（二）“新工科”建设内涵

改革开放以来，随着我国高等教育事业的发展，我们已经成为世界高等工程教育大国，为我国经济建设输送了大批人才。但随着时代的发展，特别是信息技术与新一轮产业技术改革的融合，推动着新产业、新业态、新经济的不断涌现，而这一进程对于工程技术人才的素质与能力也提出了新的要求。因此，积极推动高等工科教育改革，为我国新经济变革培育新型工程技术人才，推动我国由工程教育大国向工程教育强国迈进，这是“新工科”建设的重要目标，也是我国高校推进“双一流”建设的重要内容。

推动高等工程教育的“新工科”改革，就必须首先明确“新工科”的内涵是什么。中国工程院院士、现教育部副部长钟登华认为：“‘新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。”[4]中国工程院院士、上海交通大学校长林忠钦提出，理解“新工科”内涵的两个思考角度，一个是从具有理科优势高校角度来看，要注重推动应用理科向工科的主动延伸，实现学科交叉融合，以培育新型交叉学科专业，从而培育新工科以及由此推动新产业、新业态的形成与发展;第二个是从工科优势高校角度来看，要注重加强工科学习的宽度和深度的两个向度，也即在知识宽度上要拓展基础知识宽度，在深度上则要进一步加強专业知识的学习钻研以及加强工程实践。通过传统工科的拓展延伸和交叉融合，以培育适应新产业新业态的新工科。此外，还要重视理科与工科的融合，从而形成面向未来、引领未来发展的新工科[5]。上述关于“新工科”内涵的理解，都突出了“新工科”对不同学科间的延展与融合的工科专业建设新要求，以及相应的人才培养要求，都是为了适应新业态新经济而产生的。但是从新经济的角度来看，新经济仍处在不断变革之中。因而“新工科”的理念与模式也仍处于变革之中，但就“新工科”的重要特征而言，多学科的交叉融合以及工程教育与新技术、新经济、新业态的紧密融合无疑是其最显著的特征。西安交通大学副校长郑庆华这样总结了“新工科”的6个基本特征：即创新性、前瞻性、交叉性、多样性、发展性和引领性，并指出“新工科”并不是基于第一次产业革命和第二次产业革命的传统工科的线性发展，而是工程教育与第三次产业革命相适应的，在理念、结构、模式、质量和体系等方面的深刻的、跨越式的改革。“新工科”是基于对支撑未来经济社会发展的前瞻性思考后做出的主动响应，高校要从自身的人才培养基础、资源和定位出发，同时面向“新工科”所服务的行业、产业和地域对象，实现人才培养与行业、产业及地域对象的有效对接，并在这一过程中探索多样化的人才培养模式，并培育多样化的工程技术人才，从而实现工程人才的精准培养与供给[6]。总的来看，新技术与新产业改革呼唤高等工程教育的改革，高等工程教育必须要主动适应新技术与新产业改革的要求，才能更好地肩负起自身的使命，更好地推动“新工科”建设。

总的来看，高等工程教育与产业改革融合的加速构成了“新工科”建设的“推进器”和“加速器”，它们形成了推动“新工科”建设的合力，并在很大程度上明确了“新工科”建设的基本路径，也揭示了“新工科”的基本内涵，为高等工程教育积极适应“新工科”建设，探索适合高校自身特点和增强产业服务能力的“新工科”建设指明了方向。

二、“新工科”建设对工科大学生创新型人才培育的新要求

高校往往被比喻为“象牙塔”，但高校绝不自外于社会，它是社会系统的重要组成部分，肩负着为社会培养人才、输送人才的重任，时代的发展也对人才素质提出相应的要求，并指引着高等教育改革的方向。当下人工智能技术的发展及其所推动的产业改革，对新型人才特别是工程技术人才培养提出了迫切的要求，因为工程技术人才与技术、产业的改革最密切相关，这也就指明了高校“新工科”人才培养的改革方向。

（一）确立“新工科”人才培养理念

“新工科”建设的目的是应对人工智能、云计算、大数据等新技术与传统产业不断融合，以及新型产业不断涌现的需要，应对产业转型升级，对接国家创新驱动发展战略和“中国制造2025”等发展战略而提出的工程教育的发展方向。“新工科”人才培养要着眼于适应新型工程技术发展，解决未来科学技术发展的创新需求，培养复合型、创新型的工程技术人才。适应未来产业升级和技术与产业深度融合需要的“新工科”人才，应该是多学科融会贯通的知识复合型、具有较强工程创新、工程整合与工程实践能力;同时，还具有全球视野和全球竞争力的新型工科人才，从而更好地将技术创新与改革和经济、社会等各领域相融合，引领未来技术和产业发展。

（二）明确“新工科”人才的能力矩阵

“新工科”人才是素养导向的教育，但素养教育的最终产出还是人才能力，因此有必要在确立“新工科”人才培养理念的基础上，明确“新工科”人才的能力结构要求，以此搭建“新工科”人才的能力矩阵，为高等教育适应“新工科”人才培养提供指导。“新工科”人才的能力是一种更为综合性的能力，它围绕着新工程技术改革趋势对工程技术人才提出了更高、更综合的能力要求。2017年，美国工程技术评审委员会（ABET）制定的本科工程教育一般标准中列出了11项人才能力素养要求：包括“（1）能应用数学、科学和工程的知识;（2）能设计和开展实验，并分析和解释数据;（3）在经济、环境、社会、政治、伦理、健康和安全、可制造性和可持续性发展等现实约束条件下，能设计系统、要素或过程，以满足所需要求;（4）能在多学科小组活动中发挥作用;（5）能明确、阐述和解决工程问题;（6）理解职业和伦理的责任;（7）能有效交流;（8）拥有必要的宽广的教育，以理解在全球、经济、环境及社会背景下，工程解决方案可能产生的影响;（9）有意識并致力于终身学习;（10）能认识当代问题;（11）能使用工程实践所需的技术、技能和现代工程工具”[7]。可见，“新工科”人才的能力要求是多方面的、综合性的，单纯强调创新能力培养的创新型人才教育体系，不能完全适应“新工科”人才培养和能力发展的要求。要从世界各国“新工科”人才培育的实践中总结经验，明确“新工科”人才培养知识、能力、思维、价值观的结构矩阵，从而为指导“新工科”人才培养体系的改革提供目标和方向。

（三） 明确“新工科”人才的核心素养

素养是个体的能力、技能、知识、态度、情感、价值观等的复合体，具有复合性、社会性、发展性特点。就其发展性而言，不同时代对人的素养要求是不同的。创新素养是新经济时代人才的核心素养，面向未来的人才培养必须以创新素养培育为中心。“新工科”人才作为创新型人才的一类，除了重视创新型人才所应当具备的创新素养的一般性要素以外，还要结合“新工科”人才这一新型人才的核心素养展开有针对性的培养。“新工科”人才的核心素养既要反映新经济时代的个体发展要求，也要反映经济社会发展的新要求，这实际上也是素养的社会性要求所决定的。对于“新工科”人才的核心素养而言，美国作为工程教育强国，其所提出的工程人才核心素养标准具有参照性意义。美国“工业互联网”所提出的工程人才核心素养要求“工程人才要具备某个工业领域的专门知识，同时具备网络通信、信息、大数据处理、工业自动化等领域的知识，成为复合型人才;理工、人文结合;知识的深度和广度足够;能够快速实现知识更迭、演化;有整体、系统的观念;能够宏观建模分析，微观设计实现;能够整合各领域知识解决问题”[8]。这对未来工程人才提出了多方面的综合素养要求，对于我们明确“新工科”人才的核心素养具有一定的借鉴意义。“新工科”作为一种适应新经济新业态背景下工程技术人才成长理念，要“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”[9]。因此，“新工科”建设和“新工科”人才培养必须要把握“新工科”人才核心，素养的要求，甄别和明晰“新工科”人才核心素养要素，从而为围绕这些核心素养展开有针对性的教育改革提供指导。

三、适应“新工科”建设的高校创新型人才培养体系的改革方向

（一）以“新工科”人才培养为核心推动高校创新型人才培养体系的“再革命”

我国的高等教育体系是计划经济时代的产物，在很大程度上依然沿袭着计划经济年代的人才培养模式。计划经济年代是集中化、标准化的人才培养模式，即通过“统一领导、统一考试、统一录取、 统一分配、统一教材、统一教学方式的体制，统一的教育内容、单一的教学方法、固定的教学模式、死板的管理方式，使学生在教育教学活动中应该表现出来的高度的自主性、主动性和创造性受到压抑，培养出的学生往往能力低、创造力差、个性风采欠缺”[10]。这种人才培养模式显然已经不能适应信息时代的人才培养需求。当下信息技术革命所驱动的新经济新业态不断涌现，对于工程技术人才提出了更高的工程跨界整合与技术创新的能力要求。可以说，高校创新型人才的培养又来到了一个新的关口，它不仅要求高校继续以创新型人才培养为中心，从教育理念、教学模式、知识结构体系、师生关系、实践教学等多方面展开探索，从而推动以创新型人才培养为核心的高校人才培养体系的重构;同时，还提出了培育适应新时代“新工科”建设的新型工程技术人才的要求。这势必要求将“新工科”人才培养贯穿于高校人才培养体系的整体性重构之中，推动高校人才培养体系的再一次“自我革命”，从而建立适应时代发展要求的“新工科”人才培养体系。

（二）创设有利于“新工科”人才成长的“场域”

“场域”是著名社会学家布迪厄提出的。“场域”是由社会成员按照特定的逻辑要求共同建设的，是个体参与社会活动的主要场所。高校即是由教师与学生通过“教”与“学”的互动关系构成的“场域”。布迪厄以“自主性的度”划分了两种“限定的生产场域”和“大规模的生产场域”。“限定的生产场域是与场域本身的特殊化共同扩展的，而大规模的生产场域是社会场域的扩大，有更多的外在影响进入，社会力量和世俗力量更多的渗透，此种场域，边界往往模糊不清，特殊化程度不高”[11]。从高校的科研和教学活动来看，高校是“限定的生产场域”;但从高校服务社会、培育满足社会需求的人才来看，又是“大规模的生产场域”，这两种“场域”叠加的特性决定了高校既要从事高校自身的科学研究、教书育人活动，又要紧贴社会发展需求来培养符合社会需求的人才。面对当下经济社会发展，信息技术背景下新产业新业态融合对于创新型人才特别是新型工科人才的需求，高校需要克服自身“惯习”的影响，克服“路径依赖”，按照教育部对“新工科”建设研究的要求，即“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”[12]，主动对自身的教育体系进行相应的调整和改革，以与社会创新型人才需求与期望相契合，为创新型人才特别是新型工科人才的成长创设更好的成长条件和成长“场域”，以更好地提升学生的创新能力，促进大学生创新能力的成长。

（三）推动成果导向（OBE）的“新工科”人才培养方式改革

OBE是成果导向教育（Outcomebased Education）的简称，亦称能力导向教育、目标导向教育，被视为追求卓越工程教育的正确方向，也被西方发达国家视为适合指导“新工科”人才培养教育改革的主流理念。OBE重视以下5个方面的问题：“（1）我们想让学生取得的学习成果是什么？这取决于培养目标;（2）我们为什么要让学生取得这样的学习成果？这取决于培养需求;（3）我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果？这取决于培养过程;（4）我们如何知道学生已经取得了这些学习成果？这取决于教学评价;（5）我们如何保证学生能够取得这些学习成果？这取决于持续改进。OBE理念由3个下位理念组成，即以学生为中心、反向设计和持续改进”[13]。OBE以反向设计原则为指导，也即以社会人才需求为引导，由社会人才需求决定高校人才培养目标，由高校人才培养目标决定学生要达到的能力要求和素质要求。通过对学生达成的能力要求和素质要求评价状况来对教育过程进行相应的改革与重塑，以更好地满足社会的人才需求，由此形成一个层层传导、环环相扣的系统，以更好地指导高校的人才培育系统的运作。从OBE理念的具体实施来看，首先需要确定“新工科”人才培养目标。“新工科”人才培养具有明确的社会需求导向性，这需要对“新工科”人才培养目标达成情况进行评价，判断高校是否达成了“新工科”人才培养目标，然后根据评价结果进行相应的反馈以及持续的改进，以进一步实现“新工科”人才培养目标。“新工科”人才培养很适合采用OBE的人才培养理念，也是能够指导高等工程教育改革的恰当理念。高校需要确立OBE的“新工科”人才培养理念，以此为指导推进“新工科”人才培养理念和培养模式的改革。

概言之，“新工科”人才培养体现了经济社会发展对于人才特别是新型工程技术人才需求的新变化。高等教育要担负起服务经济社会发展需求和培育适合未来发展需要的人才的教育使命，就必须树立“新工科”人才培养理念，以“新工科”人才培养为核心，推动高校创新型人才培养体系的改革，以更好地推动高等教育向前发展。面对大潮涌动的第四次工业革命，高等教育肩负重大使命。习近平总书记说：“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈。”由于工程教育与产业改革紧密相关，面对第四次工业革命和信息时代日趋激烈的国家竞争，我们要将“新工科”人才培养放到增强国家的产业竞争力、科技竞争力和整体经济竞争力的角度去统筹。因为“高等工程教育以培养面向未来的工程师或工程专业人才为终极目标，与产业发展的关系最紧密、作用最直接，是产业发展的孵化器、推进器和加速器，在面向未来的发展过程中，高等工程教育必须不斷瞄准和对接新兴产业，培养高素质的新型工程科技人才，既是当务之急，更是长远之策”[14]。新型工程技术人才的竞争，可以说是第四次工业革命时代国家竞争的一个重要聚焦点，将我国高等工程教育的规模优势转化为质量优势，是我们在第四次工业革命时代站稳脚跟的关键。因而，我们从关乎国家未来发展的战略高度出发，进一步提升我国高等工程教育的质量和水平。培育能够与世界发达国家竞争的高等工程技术人才，要求我们树立“新工科”人才培养理念，以此为契机，推动我国高等教育特别是高等工程教育的改革与发展，以培养更多高质量的以“新工科”人才为代表的创新型人才。

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（责任编辑：刘宇）