新工科背景下交叉学科专业建设研究

□刘晓辉 靖彩玲 周 军

(1.河北交通职业技术学院，河北 石家庄 050056;2.石家庄铁道大学，河北 石家庄 050000)

科技赋能产业，数字点亮未来，加快推进新工科建设，是中国应对国际工程科技环境、国家社会资源经济发展、培养对象自我实现以及高等“新工科”教育质量内涵持续发展的凝聚共识；我国高校培养工科大学生数量可观，但单一知识型的工科毕业生难以适应新经济发展需要，新工科交叉学科专业建设对于人才培养广度、深度以及融合度的要求已成为迫切焦点问题。

一、“新工科”人才及交叉学科概念

“新工科”是相对于传统工科而言的，“新工科”之所以为“新”，在于它对应的是新兴产业与新型智能经济形态，是一个动态的过程，而且是学科交叉而形成的新学科。新兴、新型和新生产业需要培养具有工程家国观、系统观、创新意识、实践能力强、多学科知识解决现代复杂工程问题综合性“领军潜质”人才；以立德树人为引领，以应对时代变革、勇于创新、精益求精为建设理念，以交叉与融合、传承与创新、协同与共享为主要途径，培养未来创新创业型、德才兼备工程人才。

“两种或两种以上学科间或同一学科内发生的概念移植、理论渗透或方法借用等跨学科活动，最终形成独立并超越单一学科性的交叉学科群[1]”。学科交叉理解为多门学科之间的相互作用而导致新学科产生或知识的交叉融合，体现在多学科思维交叉融合、跨专业能力融合、多学科项目实践融合、学科理论与产业技术融合；多学科交叉融合是工程教育发展的必然趋势，建立起交叉的新工科课堂知识和实践教学紧密结合的工程科技人才培养课程体系，是培养优秀新工科创新创业人才的有效途径。

二、新工科交叉学科专业建设的问题及原因

2021年9月，以新工科交叉学科专业建设为主题，对京津冀8所工科院校包括本科及高职院校的工科教师和大学生进行走访调查研究，经过实地调研，发现目前新工科交叉学科专业建设出现的问题有：

(一)理念滞后的课程体系结构

现有的工程科技教育缺乏前瞻性，还停留在“重知识、轻实践”“重分数、轻创新”的传统教育中，造成工程科技教育长期处于自我封闭循环的发展环境，交叉学科特色不明显；有些为了“赶上时代步伐”设置或转型而来新工科专业，缺乏科学深入教研和规划。

(二)学科壁垒、专业藩篱森严

传统单科教育体制加深了学科专业之间的藩篱与壁垒，工程科技教育办学模式刚性固化，资源整合严重不足，难以适应宏观系统工程科技对多学科融合的需求；知识结构先进性有差距，专业内容与新型态脱节，各个课程之间衔接性不足，跨学科建设还未实现真正融合。

(三)教师交叉学科教学能力还有待提高

随着高等教育招生数量的逐年增加，高校专业教师的数量不足与学生数量产生矛盾，造成整体授课质量不高；现有工程科技教师整体缺乏跨学科背景，师资结构单一化，工程科技教育教学内容没有随着行业发展及时更新，知识储备和综合素质都难以培养出多元化、创新型卓越工程人才。

三、新工科交叉学科专业制度保障与建设路径

近十年以来，中国在先进技术上取得了重大突破，在光伏、高铁、导航技术、手机操作系统和移动服务框架、半导体材料、指令集、EDA软件、光刻机、硅片、模拟芯片、射频芯片等领域全面开花；2021年7月，“2021新型智慧城市建设发展峰会”在江苏无锡召开，评选出了“智慧城市十大样板工程”，数字化正在全国城市快速推进；但是从2018年中美贸易战以来，华为、中兴事件，以及贸易博弈警醒国人，关键核心技术、产品是买不来的，只有加快发展科技，补齐先进制造业的短板，才能不受制于人；2021年6月，美国国会参议院通过了《2021年美国创新和竞争法案》，把中国单列为科技竞赛和产业竞争对手[2]。新经济形态的发展需要培养综合应用人才，工程科技创造性生产的复杂性决定了探索交叉学科和以市场需求为导向的人才培养模式必要性。

新一轮科技革命和产业革命的交汇，是高等教育新工科发展的新阶段，新工科工程师需要有对科学通识、相邻学科的理解以及多学科视角创造性，重视知识多样性，才能提出创新的解决方案。2021年1月，教育部将“交叉学科”正式新增为第14个学科门类[3]，高校必须“从学科导向转向产业需求导向、从专业分割转向跨界交叉融合，向学科交叉方向发展”[3]，培养出能够快速适应新一轮科技革命和产业变革“新工科生力军”是高校的重要使命。

构建现有专业的深度交叉课程体系，如理工结合、“能工”结合、文理渗透、“管工”贯通等；推行学分制、辅修专业、双学位等机制，使学生在满足专业培养要求前提下有更大的学习学业选择余地。例如，机器人工程专业面向机器人技术及产业需求，要实现计算机、网络运行维护管理、机械电子工程、机械设计与制造、自动控制及自动化等学科交叉融合；智能电动车工程专业面向新型汽车及产业需求，强调车辆工程、机械工程、电气工程、电子信息工程、自动控制及自动化、计算机等学科交叉深度融合；网络空间安全专业面向网络信息安全领域需求，需要网络传输性能和存储资源评估配置、通信工程、密码学与数学等学科交叉融合等。通过加速学科之间的交叉融合，才可以有效促进新工科教育教学资源之间产生协同效应，达到新经济发展对人才质量培养要求。

通过新工科课程内容动态调整机制推进深度融合，探索学科之间的内在联系，可以将多个学科有效地融合在一起，不是原来课程的“升级版”，而是交叉渗透联动知识带来的“新型课程”；依托新的技术，培育新的工科领域，形成新的资源形态，如智能科技、数据科学、新能源、新材料等，不断提升交叉学科广度，完善新工科交叉竞争优势的学科布局，不断改进新工科人才的培养目标、培养方案、课程体系和教学要求，注重学生的创新思维和系统性思维的培养，形成与新产业相关的新兴工科专业和特色交叉学科集群。

交叉学科专业融合作为新工科建设中复杂程度高、难度大、耗时长的关键性、主体性工作，需掌握区域和行业的发展新需求，洞悉传统专业转型升级动向，紧跟时代发展潮流，基础学科向应用型工科拓展；开设科研创新训练课程，教会学生文献阅读、查找翻译、市场调研、产品设计、数据处理、实证研究、流程实践、综述撰写等获得科研素养以及信息获取与应用的能力的学习体验，培养提升学生的眼界与创造实践能力和从事科学研究的基本技能。

为保障新工科教师自身的素养与工程经验满足新经济下新工科教育的需求，高校新工科专业团队应树立“超前学习”意识，积极构建新工科教师跨界发展的新机制，加强派送专业带头人和骨干教师到企业继续教育，组织新工科教师定期参加专业技能培训,提高他们在工程领域的实践水平，跟踪新工科前沿技术发展动态，把最新理论知识与实际工程问题相结合，提升新工科教师的专业层次与创造实践能力。

当地科技工程企业在研发中的课题可以交给高校师生做，促进新工科教师与产业研发同步，使得课堂教学和课题研究都与产业需求无缝对接，加强对原创性、系统性、引领性研究的支持，主动求变，创新发展，则能更有利于培养出有实践能力的人才；组建新工科大学生科技项目攻关团队，在项目过程中提供工程创新创造力多维度的指导和评价，加强学科之间的协同创新，指导和激励学生，在解决问题过程中实现新工科大学生跨学科知识的学习和能力的掌握，既让企业培养了后备人才，等他们毕业以后直接到公司工作，可以接着做技术研发。

新工科人才培养要充分认识到先进企业对于高校新工科建设重要互补与支撑作用，推进产教融合共建合作制度，通过聘请知名企业的骨干成员作为产业导师，与企业联合创办实验室、建设虚拟仿真实验教学平台，实训基地等探讨创新育人模式，例如“国家示范性微电子学院产学研融合发展联盟”的成立，“集成电路产学研融合协同育人实践平台”的建设，正是在国家层面统筹优势资源，构筑集成电力电子人才培养生态的重要举措[4]。

对于任何一所高校“新工科”来说，聚焦目前面临的一系列“卡脖子”相关新兴产业瓶颈，寻求产业突破，投入资金支持，与企业及园区等搭建教学、科研、产业化一体化平台，唯有如此，才能完善新兴产业生态与构建产业研发链，形成新兴产业的高端人才集聚区、创新引领区、科研成果转化区、资源融汇区和技术应用辐射带动区。