工程领域紧缺人才培养与新工科专业建设

刘思远， 马廷奇

（天津大学教育学院， 天津 300350）

一、问题的提出

人才是知识经济时代的第一资源。人才的短缺、断层、流失必然引发产业发展困境，阻碍社会经济可持续高质量发展。尤其是在我国产业转型升级、新旧动能转换的关键时期，工程领域人才短缺或将成为制约产业创新发展的瓶颈。在此背景下，如何加快紧缺人才供给，填补产业人才缺口，如何优化紧缺人才培养模式，适应并引领工程创新发展的需求，是摆在政府与高校面前亟待解决的重要课题，也是工程教育改革与新工科建设的重点任务之一。工程领域紧缺人才培养是一项聚焦国家重大战略需求、涉及多元利益主体、介于学科系统与社会环境系统之间的复杂工程。与常规工程人才培养相比，紧缺人才培养的现实性、紧迫性和变动性更加显著，这就对工程教育人才培养的方向、效率和质量提出了更高要求。对此，2021年国家发改委、教育部、财政部共同发布《关于加强经济社会发展重点领域急需学科专业建设和人才培养的指导意见》，提出要结合“双一流”建设，围绕急需领域，对集成电路、人工智能、高端装备、生物技术等相关学科专业进行重点支持[1]，“加强专业建设”也因此成为政府与高校解决工程领域人才紧缺问题的着力点。

从学理层面讲，紧缺人才培养与专业结构调整的耦合关系是一个普遍共识，加快工程领域紧缺人才培养，终究要落实到工科专业建设层面才能实现。回顾这一主题的学术发展历程，发现已有研究主要集中在历史变迁研究、影响因素研究、变革路径研究和案例研究4 个方面。其中，历史变迁研究主要涉及紧缺人才范畴演变与专业目录修订、专业结构与布局调整。大部分研究认为，紧缺人才是一个相对的、动态的、发展的政策概念或时代命题[2]。朱高峰[3]从数量、结构、质量（知识、能力、素质）维度论述人才需求变化，王章豹[4]围绕工业人才需求的演变总结了我国7 次大规模的工科专业结构调整。在影响因素研究中，国际国内形势、国家战略、技术与产业变革等因素直接关系到工科紧缺人才的培养目标和专业定位。2001年以来，国家多次发文要求高校主动服务国家战略、区域经济社会和产业发展需要，调整专业设置。在变革路径研究中，多数研究认为重点领域紧缺人才培养需要教育部门和行业部门协同推进，如引导学生学习国家急需紧缺专业，将重点紧缺领域或专业作为优先支持对象等；同时需转变专业教学模式，深化校企合作。也有研究指出，工程领域紧缺人才培养要创新人才培养机制，健全紧缺人才培养的质量保障体系。案例研究是指面向智能制造、自动化、生物工程等重点领域，以学校或具体专业为单位开展专业改革案例分析。

现有研究虽然在优化工科专业结构、深化工程领域紧缺人才培养方面做出了大量探索，但围绕工程领域紧缺人才培养的专业建设研究仍不充分。现有研究或是重点论述紧缺人才培养，专业结构调整仅作为基本对策之一；或是从整体上研究工科专业改革与建设模式创新，忽视紧缺人才的紧迫性和特殊性，尤其缺乏从紧缺人才特性出发开展的新工科专业建设的模式创新研究。面对“高精尖缺”领域人才短板和国家紧缺人才发展战略，本研究将从工程领域紧缺人才培养的专业建设困境出发，一方面基于实践经验分析，找出新工科紧缺专业建设中存在的问题，反思专业建设困境背后的深层逻辑；另一方面，立足“大专业”理论视角，针对紧缺人才特性，创新工科专业建设模式，打造多元协同的工科专业建设保障机制。

二、面向工程领域紧缺人才培养的新工科专业建设的实践困境及反思

近年来，为有效应对科技革命、产业变革与工程技术人才短缺的困境，政府与高校积极推进新工科专业建设。实践中，面向紧缺人才培养的新工科专业建设已形成传统专业转型升级、设置新专业和多学科专业交叉融合3 种模式，新增一大批新兴专业。但新工科专业建设与紧缺人才培养绝非一日之功，实践中仍然存在专业质量不高、布局不合理、改革不彻底等问题。因此，有必要系统分析工科紧缺专业建设的现实困境，反思困境背后的深层逻辑。

1. 面向工程领域紧缺人才培养的新工科专业建设的实践困境

审视我国新工科专业建设与紧缺人才培养实践，不难发现，专业建设大多表现为粗放型规模扩张，没有形成合理且成熟的发展模式。第一，紧缺专业建设呈现“碎片化”“救火式”“粗放式”特征，多是对产业紧缺人才需求的被动式响应。受需求紧迫和急功近利心态的影响，多数高校工科紧缺专业建设仅仅停留在实用性层面，即紧缺专业建设仅仅是对当前社会需求的简单应对，而不是着眼未来的战略性规划和系统性变革。尤其是在技术更迭速度加快、产业生命周期缩短的背景下，工程领域紧缺人才波动性较大，缺乏对专业设置的规划和前瞻性论证。在这种粗放型发展模式下，新兴工科专业通常存在培养方案不完善、知识体系不健全、师资水平跟不上等问题，专业建设质量参差不齐，紧缺人才培养效果大打折扣。第二，高校扎堆设置紧缺、热门专业，专业建设存在同质化、低水平重复等问题。以人工智能专业为例，自2018年首次设立人工智能专业，至2023年6 月已有497 所大学开设该专业[5]。然而，同一专业在不同高校的条件保障和人才培养质量大相径庭，“有的学校能将其建成国家级特色专业，而有的学校却令它奄奄一息”[6]。在盲目跟风建设热门专业背后，不少高校出现“设置快、停招快”的尴尬局面，甚至有些高校新设专业尚未有学生毕业即已停招[7]。第三，新工科专业建设模式滞后、保障机制不健全。传统学科范式与学科制度惯性束缚了人才培养体系创新发展的空间与活力，实践中，政府与高校虽大力推进工程教育改革，新工科专业建设形成了传统专业转型升级、设置新专业和多学科专业交叉融合3 种模式，但无论是新型或新兴专业还是由学科交叉融合生成的新专业，专业建设都未能脱离传统学科范畴和以学科为本的专业建设逻辑。这导致学校与社会、理论与实践之间存在制度性隔阂，难以满足工程领域紧缺人才培养的制度性诉求。另外，学科之间、学院之间、产学研之间合作不深入，资源配置、沟通协调等运行机制也不健全。

2. 面向工程领域紧缺人才培养的新工科专业建设的实践反思

事实上，我国新工科紧缺专业建设的困境，是高校对紧缺人才本质认识模糊的反映。实践中，不少高校将紧缺人才的内涵狭隘化，仅把紧缺人才当作热门行业中需求旺盛且供应不足的人才，故而在紧缺专业建设时紧跟时代风口，一味跟风开设热门专业。这是对紧缺人才认识不科学、不全面、不深刻的表现。一方面，工程领域紧缺人才不一定是当下社会需求量最大的人才，例如数学、物理、生物等基础学科领域的拔尖创新人才。另一方面，紧缺人才不一定能在短期内培养出来的人才。从产业需求上说，紧缺人才的紧迫性、时效性和波动性显著，期待立竿见影的培养成效。但就教育规律而言，专业建设与人才培养具有长周期性和稳定性特征。新工科紧缺专业建设是一项复杂工程，涵盖人才培养方案、课程体系建设、调配教学资源、组织结构变革等环节，并非一日之功。清华大学王志华教授甚至直接指出，“中国集成电路人才荒问题短期无解”[8]。当前，在第4 次工业革命推动产业变革的关键当口，数字化、复合型、高层次紧缺人才储备与培养不足是世界性难题，如何培养跨界人才至今没有成熟的范式和规律可循[9]。总之，新工科专业建设面临的最大挑战，是尚未形成公认的、契合紧缺人才特征的、面向未来技术发展的专业建设模式。

面对这一挑战，新工科专业建设的出路在于，要深刻认识工程领域紧缺人才的内涵，并以系统论视角把握专业建设要素，创新专业建设模式。第一，新工科专业建设应正确看待紧缺人才培养的数量与质量问题。实践中，智能技术扩张造成的巨大人才缺口固然需要高度重视，但工程领域人才结构不完善、高质量工程人才不足等问题更为关键。以人工智能领域为例，领英（Linkedin）发布的《全球AI 领域人才报告》显示，到2017年一季度，全球人工智能领域专业技术人才数量超过190 万，其中美国的人工智能人才总数已超过85万，而我国的人工智能人才仅有5 万多人，且顶尖人才主要依靠海外引进，本土高层次人工智能人才极其短缺。因此，新工科专业建设不仅要关注数量，扩大专业规模，还要以质量为核心，优化新工科专业人才培养模式。第二，新工科专业建设应正确处理紧缺人才培养的短期效益与长远效应之间的关系。就紧缺人才培养的迫切性而言，以职业需求为导向的专业人才培养目标更具针对性，能快速满足产业发展的短期需求。但从社会与产业可持续发展的视角考虑，新工科专业建设不能一味跟着社会需求跑。产业界过快的职业变更，可能引发部分工作岗位的“虚假繁荣”，实际上很可能出现“大学入学时火热的工作岗位，到毕业时就已过时”的窘境。因此，新工科专业建设要适应紧缺人才社会需求的波动性规律，既要及时响应社会人才市场需求，还要敢于“炒冷饭”，立足高远，打破现有学科专业壁垒，拓展紧缺人才的知识基础，真正实现国家战略与社会需求的有机融合。第三，新工科专业建设应有效平衡培养数字技能人才与复合型工程人才之间的关系。作为当前工程领域的急需人才，数字技能人才培养需要依托高阶、精深的专业教育，强调人才培养的专门性和专业知识的高深度；而复合型工程人才培养则以解决复杂工程问题为目标，强调掌握数字化技术、管理科学以及人文社科知识，具有跨界、跨学科综合能力。两者在培养目标、课程体系与教学内容、培养方式上的差异，要求新工科专业建设打破专业教育与通识教育，理论教育与实践训练的二元对立结构，创建通专融合、跨学科乃至超学科的综合型专业人才培养平台。

三、面向工程领域紧缺人才培养的新工科专业建设模式创新

在人工智能时代，各种颠覆性技术不断涌现，新兴产业层出不穷，加剧了工业发展的不确定性，技能需求的不稳定性和紧缺人才培养的复杂性。实践中，紧缺人才培养越来越难归置到某一专业领域内。这意味着，我国自20 世纪50年代以来，形成的专业结构以及专业设置标准，已经无法适应智能时代紧缺人才培养的诉求。尤其在工业领域提倡“大制造”“大信息”“大能源”的时代背景下，突破传统专业壁垒的专业建设理念和实践探索悄然兴起。中国科学院院士黄维围绕电子技术，提出了以光电技术为核心，将物理学、化学、材料与工程等学科高度交叉融合的柔性电子技术学，认为“柔性”模式能突破经典电子学的局限，实现技术颠覆式创新[10]；林健[11]提出未来技术领军人才培养，要树立柔性化/个性化的专业设置理念；吕建[12]指出，细粒度的“小专业”指导模式不断遭受挑战与冲击，为适应国家战略发展与社会需求，有必要从“大专业”视角构建全新的学科专业结构。“大专业”并不等同于当前流行的大类培养，也不是普遍意义上的学科交叉，而是指为满足社会人才需求，超越学科界限、虚实界限、理论与实践界限而形成的一种课程组合。“大专业”建设模式强调淡化实体专业的界限，加强课程建设，即优化课程内容、课程体系和教育教学活动。实践中，“大专业”建设模式具有多元化、融合性、柔性化等优势，对解决紧缺人才培养的数量与质量，以及短期效益与长远效应的矛盾，培养高层次、复合型、智能化工程人才具有重要意义。

1.突破学科与学校藩篱，构建跨界融合、创新性、前沿性专业知识体系

在人工智能时代，技术和知识的增长速度超乎想象，工程人才的专业知识时刻面临着过时和被颠覆的风险。尤其是在人工智能、生物技术、量子通信等新兴产业领域，产业发展的智能化、集群化、精细化特征，对工程领域紧缺人才的知识储备度、知识融合度以及对新知识的敏感度提出了更高要求，但同时也对单一的、条块分割的专业知识体系提出了挑战。一方面，高校要从学科交叉融合入手，推进传统工科专业与智能技术、生物技术、大数据等新兴技术领域的交叉融合，实现知识体系的升级创新；推进工科专业与管理学、社会学、法学、医学等学科的交叉融合，实现跨学科知识体系的融合创新。同时，新工科专业建设还要敢于进入科学探索“无人区”，以国家重大战略和产业实际需求为导向，破解关键核心技术和“卡脖子”技术为目标，打造具有世界一流水平的新知识高地。另一方面，要从高校外部的知识生产组织入手，将新兴技术、知识图谱、教育资源纳入工程教育紧缺人才培养的知识体系。当前，科技型企业、国家重点实验室以及许多非政府性咨询机构、研发机构已成为专业知识生产的主要力量，并呈现出知识创新速度更快、与产业需求联系更密切等优势。因此，为创新紧缺人才培养的专业知识体系，高校要以更加开放的姿态，通过与政府、企业建立密切的合作关系，推动知识、信息、技术、人员、资源在各类知识生产组织间的自由流动，特别是纳入海量优质的数据和算力资源，为紧缺人才培养奠定坚实的知识基础。

2.转变课程建设理念，构建开放式、精准化、柔性化的专业课程体系

从本质上说，专业是一系列课程的集合，课程内容与课程体系设计直接影响着专业教育的范围、水平和成效。实践中，面向工程领域紧缺人才培养的专业课程体系建设主要有两种模式：第一，根据工程教育专业认证和毕业要求分解可考核的指标点，确立模块化课程结构，自上而下设计紧缺人才培养的课程体系[13]；第二，从产业变革对紧缺人才的实际需求出发，围绕知识增长与技术创新，增设新课程，自下而上调节专业课程结构。两种模式各有优势，但也存在明显的问题：一是从毕业要求出发，自上而下设计课程体系固然能保证人才培养的系统性，但存在耗时长、形式僵化、机动性不够等问题，难以适应工程领域紧缺人才培养的灵活性要求；二是从实际需求出发增设新课程的方式固然便捷，但伴随着新技术和新知识向教育系统的大量涌入，工程教育可能面临着知识过载、课程臃肿、人才培养顾此失彼等问题。在此背景下，高校一方面要转变课程体系设计理念，认识到在产业结构升级及产业技术迭代加速的时代，课程已无法为紧缺人才培养提供稳定且完整的知识结构。课程体系建设要打破为特定学科专业领域服务的理念，以新兴产业发展为导向，建立半结构化的“大专业”课程组织模式。如麻省理工学院推出了自主机器、数字城市、气候与可持续发展、生命机器4 类串联课程，鼓励学生通过真实并具有创造性的学习体验提出改变世界的创意。真正实现以学生为中心、以社会需求为导向的专业建设模式，为学生提供前沿性、开放式、多学科的优质课程资源，允许师生以课程模块或知识资源包的形式，有针对性选择专业课程知识，打造柔性化、精准化、个性化的专业课程结构[14]。

3. 拓展人才培养空间，构建产学一体、国际化、虚实结合的专业教学平台

人才培养平台建构旨在形成由多元主体协同合作，致力于实现教育资源共享、互联互通、互利共赢的教学生态系统。可以说，作为一种现实或虚拟空间，这种专业教学平台模式在处理复杂的利益关系，快速解决现实问题和达成紧缺人才培养目标方面有着得天独厚的优势。第一，有利于打破校内外界限，汇聚多方育人资源，打造以工程实践项目为载体、集研究开发应用于一体的教学平台。自新工科建设以来，学科交叉型平台、新型实践教学平台、创新创业教育平台大量涌现，如天津大学打造的“未来智能机器与系统平台”，重庆大学联合长安汽车推出的“智能网联”人才联合培养计划等，对于推进工程领域紧缺人才培养具有重要意义。实践中，紧缺人才培养平台既要围绕关键共性技术打造重点人才培养项目，又要立足科技发展前沿，加强与科技型企业或行业的交流合作，增强学生的专业知识与实践能力。第二，有利于打破国内外界限，加强国际合作，打造聚焦世界顶尖科技，国际国内相互贯通的教学平台。工程领域紧缺人才常常要进入科学研究“无人区”，自主探索世界领先水平的前沿科技。这就要求工程领域紧缺人才培养体现国际前沿视野，在把握世界前沿技术发展趋势的基础上创新教学内容、教学模式和教学方法。扩大国际开放水平，推动高校与世界顶尖科技机构、龙头企业的深度合作，始终保持与主流技术路线的良好互动。关注人类命运共同体建设，把全球共同面临的社会、经济、环境问题列为工程领域紧缺人才培养项目。第三，有利于打破物理与数字空间界限，推行数字孪生技术，打造虚实结合、人机协同的智慧教学平台。随着数字化与智能化的发展，逐步消解了物理、数字与生物之间的界限，使得工业生产充分介入虚拟与实体交融的两维空间。实践中，新工科专业建设一方面要加强硬件建设，引入数字孪生技术，搭建基于数字技术的虚拟工业生产平台，为紧缺人才培养提供智慧空间；另一方面要改进教学内容和工程实践活动，提供与数字孪生技术相适应的引导性资源和规范性资源，引导学生形成虚实结合、人机共融的思维模式[15]。

四、面向工程领域紧缺人才培养的新工科专业建设保障机制

当前，我国工程教育改革进入“深水区”。为有效推进新工科“大专业”建设，推动落实紧缺人才培养方案，高校必须建立相应的紧缺人才专业建设保障机制。从本质上说，新工科专业建设保障机制建设就是对人才培养的组织规则、组织结构以及多元主体关系的优化与重塑。实践中，面向紧缺人才培养的新工科专业建设面临着复杂的发展环境，既要考虑国家战略需求，又要及时响应社会和产业发展需要；既要实现多学科交叉与教育资源多元化，又要保证教育教学活动的系统性、针对性和时代性；既要充分发挥政府、企业在人才培养中的功能，又要保障高校内部人才培养体系的顺畅运行。

1. 优化政府治理方式，充分发挥政府在新工科专业建设中的保障功能

新工科专业建设与常规工程人才培养不同，工程领域紧缺人才培养及其专业建设不是高校的自适应性调整，而是政府引导的以服务重大需求为突出导向的战略性举措[16]。在“以超常规方式加快紧缺人才培养”的目标导向下，政府需要进一步优化治理方式，形成适应工程领域紧缺人才特征的治理结构，为加快紧缺人才培养和实现系统化专业布局提供制度支撑。第一，加强政府部门协同合作，建立教育行政部门引领，多个行业主管部门共同参与的治理机制。工程领域紧缺人才培养的迫切性、变动性和复杂性特征，要求政府横向打破部门壁垒，基于重点行业领域人才需求强化跨部门协作育人；鼓励行业主管部门开展紧缺人才需求预测，持续提供资源供给并参与紧缺专业建设全过程。第二，重构府学关系，建立与紧缺人才培养相匹配的良性制度环境。实践中，政府要有效平衡政府治理与高校自主办学之间的关系，强化统筹协调和服务功能，优化紧缺学科专业治理机制，避免调控失灵或干预过度现象的发生，做好高校与社会之间供求关系的“中间人”。第三，政府相关部门着眼于新兴产业整体布局，敢啃“硬骨头”，对关键核心技术或“卡脖子”技术的紧缺专业给予政策上的倾斜性支持。对于国家急需但发展缓慢的专业，如芯片制造专业，政府要进一步加强政策、资源和平台支持，通过打造国家或区域性研发平台，提供高质量课程资源，建立新兴产业服务委员会等措施，为工程领域专业紧缺人才培养提供切实有效的制度保障。

2. 重塑企业角色和行为模式，强化企业新工科专业建设的主体责任

校企合作和产教融合是工程教育“大专业”建设与紧缺人才培养的主要途径。近年来，国家多次强调加强企业在科技创新、办学育人等方面的主体作用与地位。工程教育改革也在推进校企合作，发挥企业在课程设置、实践教学和实习实训中的作用方面进行了诸多探索。但实践中企业参与性不强，实习实训流于形式等问题依然突出。这种产教“合而不融”的组织模式，难以满足紧缺人才培养对前沿科技、真实生产场景和复杂工程项目的需求。实践中，为推进新工科“大专业”建设，创造良好的紧缺人才培养生态，高校应主动对接产业需求，在充分考量企业战略定位和发展规划的基础上，重塑企业在新工科专业建设中的角色与行为模式。首先，面向国家急需紧缺产业领域，以产教协同创新为动力，以实践项目为载体，吸引行业企业参与专业建设。高校要从新兴产业“卡脖子”技术入手，与行业龙头企业组建高层次创新联合体或科技研发中心，既充分利用龙头企业的科技资源与平台优势，拓展相关专业的教学资源，同时围绕企业面临的关键技术问题，产出高水平科技创新成果，并在培养学生专业技能的同时引导学生探索未来技术领域。与新兴高科技企业组建数字化众创平台，既要针对企业技术特色，将企业面临的实际问题转化为教学项目，又要加强专业实践教学与科技成果孵化，在紧缺人才培养中积极推进科研成果落地[17]，使企业真正从“局外人”变成新工科专业建设的主体。其次，直面工业生产对数字化、复合型技能人才的需求，高校联合企业打造多层次技能提升项目，推动人才与资源在校企之间自由流动。工程领域高层次紧缺人才的培养，如战略科学家、卓越工程师，是一个贯穿理论与实践的螺旋式上升过程。而人才紧缺在一定程度上等同于技能短缺，因此工程领域紧缺人才的培养过程就是不断补足核心技能，挖掘工程人才发展潜能的过程。实践中，新工科“大专业”建设要敢于打破学历教育按部就班式的“单向”培养模式，创新校企合作关系与合作模式，并在校企之间形成技能习得（学校教育）—实践历练（企业工作）—技能再提升（校企共同定制紧缺技能提升项目）的螺旋式人才培养体系，满足高层次紧缺人才的成长需求。

3. 完善高校人才培养治理体系，创新紧缺人才专业建设体制机制

工程领域紧缺人才培养的关键在于“紧”，即供应紧张、需求紧急、事态紧迫，这对工程教育系统的应对速度和高校人才培养体制机制提出了更高要求。首先，高校应加强新工科专业建设顶层设计，以柔性化的治理理念适应并推动工程领域紧缺人才培养体制建设。实践中，面向工程领域紧缺人才需求的新工科专业建设，就是把传统专业或知识从原有院系、学科中解构出来，再按照特定人才培养需求“重混”的过程[18]，这既需要高校改革人才培养的组织结构在紧缺人才需求的目标导向下，实现学科、专业、知识的自由组合，提高紧缺人才培养的精准度；又需要把柔性化的治理理念落实到人才培养制度安排之中，形成动态化治理模式，及时解决紧缺专业建设中面临的“特事特办”事项。其次，深化高校评价体系改革，构建符合紧缺人才教育规律的评价指标、评价方式和评价机制。紧缺人才培养往往是以跨学科专业的方式进行，评价体系也要体现跨界、跨专业特征。因此，高校应突破惯常的学科专业评议标准的束缚，探索建立紧缺人才专业建设的评价指标，平衡与协调跨学科专业的价值冲突与利益诉求之间的矛盾；构建多元评价主体共同参与的治理格局，形成行业评价、社会评价与高校自我评价相结合的评价机制，鼓励行业企业积极参与紧缺人才专业建设[19]。再次，扩大高校院系专业建设自主权，增强基层院系紧缺人才培养活力。院系是工科紧缺专业建设的责任主体，可以灵敏感知工程领域紧缺人才的社会需求。关键是要通过完善高校内部治理结构和治理机制，推动高校管理模式由“校办院”向“院办校”转变[20]，进一步推动基层院系新工科专业建设自主性，提升院系工程领域紧缺人才专业建设能力。