新工科人才培养面临的机遇与挑战

魏 超

（中国矿业大学徐海学院，江苏 徐州 211008）

历史的巨轮在不断前行，工业革命和创新发展未曾停止过前进的步伐，人工智能时代的迈进，需要国家快速推荐新模式、新技术和新产业，在社会发展的需求下，工科教育的改革迫在眉睫。但是，我国的工科教育在长年累月的发展中，出现了一些遏制发展的瓶颈问题，例如：忽略职业素养教育、缺失院校和企业的合作机制、重理论轻实践教育和人才素质水平参差不齐等［1］。面临着艰难的发展瓶颈，工科教育改革箭在弦上，“新工科”教育理念顺应时代而被提出，全面实施“新工科”教育可为新工业和新经济提供强大的发展动力。在新时代的机遇下，需要明确“新工科”所能释放的时代红利，可为工程学科的建设添砖加瓦。此外，还要清晰进一步发展面对的困难和阻碍，并找到可行的措施突破当前壁垒，实现“新工科”的跨越式发展和改革。

一、新工科人才培养面临的机遇

在智能制造的发展时代下，新工科改革是时代发展的必然趋势。国家教育部门已经下发了新工科发展的一系列建设指导文件，指出新工科建设的重点方向，保证新工科建设改革逐步深化和突破。

自2017年开始，新工科建设的研讨会和高等工程教育发展战略会议等诸多活动对工科发展建设进行了深入性讨论，并对“新工科”发展提出了战略性规划，最为显著的是“复旦共识”“天大行动”。国家教育部门也相继颁布了政策措施来推动“新工科”的建设，例如：《新工科研究与实践项目指南》和《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》［2］。在此背景下，全国各高等院校在不同领域和不同层次对工科建设升级改造，注重职业素养教育、完善院校和企业的合作机制、深化理论教育和实践教育的融合和革新教学内容和人才培养模式等。

二、新工科人才培养面临的挑战

（一）人才培养方案和体制机制更新滞后

在人工智能时代的潮流下，新型的智能与科学技术突飞猛进发展，高等院校也随着时代发生转型，设置了人工智能和智能制造工程等新的工科专业，但是目前这些专业发展仍然处于萌芽阶段，专业的人才培养方案不够系统和无法满足新时代制造业发展的需求。传统的学科专业制约了新工科的人才培养知识体系的发展，怎样把新技术融入传统的学科专业进行革新改造，需要进一步全盘性的布局与探索［3］。当前教学资源十分丰富，但是缺少在专业学科中的共享，知识体系在跨学科中难以建立和开展。共享的体制机制尚未建立，是阻滞工科人才培养的重要原因之一，新工科人才队伍培养需要体制机制的创新发展。

（二）新工科在课程设置方面重理论轻实践

在“新工科”背景下，高校逐渐意识到在工科人才培养中要更加注重多元化和通识教育，在人才培养的课程中增加通识性和多元化知识。但是，目前工科课程中并未达到这一点，在课程设置中出现重理论轻视实践的问题。主要体现在两个方面：第一，在课程中理论教学占有大量的学时，实践课学时被压减到少量的学时；第二，虽然在课程教学中实践学时被大量增加教学学时，但是从教师和学生在精力投入不足和教学过程中不够重视。这样重理论轻实践的课程设置，导致工科学生缺乏团队协作、动手创新和终身学习等能力的培养，进而造成毕业大学生就业困难的现象。缺乏理论和实践的完善课程体系，课程之间的衔接缺乏层层递进的衔接，过渡效果不佳，使得课程整体的学习难度增加［4］。目前的课程教学中，虽然也在理论课和实践课相结合下了一大份功夫，但是还是出现了过于重视理论教学，在实践教学中仍然匮乏，导致出现学生在脑子里形成一套理论体系，但是动手能力差，投入社会实践中缺乏适应性。

（三）新工科在教学方式方面忽视了学生的个性发展

教育理论和教学方法在不断丰富和拓展，针对不同的教学内容，选取恰当的教学方法，可以使学生在学习过程中起到事半功倍的效果。工科院校的课程教学中，引入的教学理论也是日渐丰富，团体合作实践教学、案例分析教学、分组探讨剖析问题等教学方法和手段也进入了课堂，增加了课堂的趣味性。但是，传统的理论灌输教学还是占据一定的主流地位，注重知识的传授和学习，却忽略了学生的个性发展，以学生为中心的教学理念并未得到充分的体现，一定程度上团体合作实践教学、案例分析教学、分组探讨剖析问题等教学方法和手段也流于形式，没有结合学生本身的个性去调动学生学习的主观能动性，导致培养的学生仅具备在校的理论应试能力，学生个性发展的实践动手能力仍然缺乏。

（四）工科师资队伍能力素质建设亟待加强

当前，工科院校的教师人员结构存在年龄偏大的问题，工科的教师队伍未能得到新鲜血液的青年教师的及时融入。原有的教师队伍大部分人员长期在学校一线课堂教学，在参与社会工科实践经验缺乏，较少关注在人工智能时代背景下的工科技术发展，在对待新的技术问题上面突破存在一定的难度，更无法培养工科学生的解决新时代问题能力。此外，工科教师在之前传统教育的培养下，在跨学科的知识体系和智能控制技术知识储备不足，造成培养工科制造业和人工智能技术相结合的人才培养难度较大。

三、新工科人才培养的实现途径

在国家的发展战略中，“制造强国”是面对新的产业和科技革命的有效手段，这就要求高等院校要培养掌握人工智能技术的工科人才，来推动工科在时代浪潮上乘风破浪，需要从知识体系、人才培养模式、跨学科培养方式、专业师资队伍综合能力等方面有新突破。

（一）加快新工科学科和专业的知识体系再造

为了有效解决工科人才培养存在的问题，首先是从人才培养的全局进行规划，即加快新工科学科和专业的知识体系再造，将人工智能技术和大数据技术等新信息技术加入新工科人才培养的方案中，保证学生从学校毕业后真正掌握在社会生存的必备技能。新工科的知识体系改造，要注重跨学科知识的融入，建立满足工科的新要求和新的工科专业的学科融合式知识框架体系，可适应人工智能化制造业的发展特征，带动教学组织模式的变革创新。从专业建设、课程建设、机制建设等方面，推动多学科“深度交叉融合再出新”。课程体系是实现人才培养目标的关键要素，通过构建跨学科的模块化课程体系，强化学生工科思维和创造思维培养。具体包括模块化课程设计、项目式教学，实现“通识+专业+双创”的深度融合，培养学生创新创造、团队合作和项目管理的综合能力。

（二）应用建构主义的知识观拓展产教深度融合的实践性学习

建构主义知识观认为“知识是基于经验的主观建构”，面向新工科人才培养，要在培养过程中增加新工科学生的“经验”和“信念”的获得，拓展在校的实践性学习。新工科产生发展是在服务新经济、新产业、新业态的推动下，适应新的制造产业革新。新工科建设离不开产业界的深度参与，构建“产学研用”融合的创新创业教育体系，建立“学校+企业”的协同育人机制，培养学生解决真实的复杂工科问题的能力。通过校企合作和产教融合，实现工科院校与企业的有机融合，可让院校教师和学生了解现时代制造业的社会需求，在工科人才培养方案、课程计划制定、课堂教学实施和实践教学等环节做出调整，达到院校向企业输送工科人才的“高速路”［5］。

（三）丰富新工科科技人才跨学科培养方式

为了丰富新工科科技人才跨学科培养方式，在人才培养过程中要打破专业和学科之间的界限，以工科科技人才需求为牵引，触类旁通将工科人才需要的知识全部融合，并组建课程教学团队，共同深入研究教学，将人工智能技术与制造业相结合的理念融入课程教学中。另外，在高层次工科人才的培养上，特别是硕士研究生、博士研究生和博士后研究生分配给一名人工智能技术专业的导师，共同探索新工科制造的发展方向。通过实施项目式教学模式，发挥好“课程教学+项目学习”结合的优势，培养学生的问题求解能力与问题管控能力［6］。项目式教学贯穿新工科教育教学始终，大一设置新生课程内项目，大二、大三实施课程设计与创新创业项目，大四实施毕业与实习项目等，通过课堂教学与项目学习融合，培养学生的实践能力和综合能力。

（四）大力提升面向新工科的专业师资队伍综合能力

想要培养出好的人才，就要有一支能力素质过硬的教师团队。面对“新工科”新时代人才培养要求，要重塑现有的教师体系，可以通过两种途径：一是引进新的人才，丰富教师人才队伍；二是将现有教师进一步深造学习，丰富知识体系。高等工科院校要建设有助于教师研究人工智能技术的实验室条件，建立教师人才队伍外出深造的学习机会，在工科专业师资队伍培养上从“硬件”和“软件”上双管齐下［7］。为了鼓励教师对新工科的新技术和新领域研究，需要在教师职称晋升考察标准、绩效分配和年度岗位考核上革新，将解决工科建设问题的能力作为重要的衡量指标。在教师队伍的人才引进方面，可以鼓励企业优秀人才的加入，设置优越的福利待遇，优化专业师资队伍的人才结构。