多学科融合培养新工科学生的综合能力

张根耀

(延安大学 数学与计算机科学学院，陕西 延安 716000)

我国的工科教育已培养了数千万的工程科技人员，活跃在航空航天领域、汽车制造领域、桥梁制造领域、高速铁路领域、新能源领域以及船舶、电信、建筑、材料等其他工程领域，为构建独立和完善的国家工业体系、提高国家硬实力和国际竞争力发挥了重要作用[1]。面对新一轮世界科技革命和产业变革，我国工科教育必将产生质的改变[2]，中国目前正在进行着的如火如荼的“新工科运动”(Emerging Engineering Education Movement)就是顺应这一时代变革在工程教育领域提出的中国方案。

新工科建设聚焦于新经济、新产业、新业态和新技术的发展，目的是打造我国工程教育的新理念、学科专业新结构、人才培养新模式、教育教学新质量和分类发展新体系，核心使命是实现工科人才培养的跨界、交叉与融合[3]60。新工科的跨界、交叉与融合分为工科内各学科知识的融合和工科外各学科知识的融合，要求打破学科之间的“壁垒”，最终体现在学生解决复杂工程问题的能力上。

《华盛顿协议》聚焦的工科毕业生基本素质[3]58和我国《工程教育认证标准》的毕业要求[4]中，除要求学生具有较强的工程知识、问题分析能力、设计开发解决方案能力、研究能力、使用现代工具能力等专业素质外，还要求工科毕业生具有社会责任意识、环境与可持续发展意识、职业规范、沟通交流能力、项目管理能力和终身学习等非专业素质。专业素质培养在我国的传统工科教育中已经得到充分体现，并且取得了相当的成就。但在“术业有专攻”的思想指导下，传统工科教育中割裂了人文社会科学与工科的融合，淡化了对学生非专业素质的培养，至少是在专业培养方案中没有明确体现，或者体现很少，导致培养的学生很难适应日新月异的新经济、新产业、新业态对复合型、创新型人才的需求，因为人文社会科学知识能够使学生在工程规划和设计时，综合考虑经济、法律、伦理、环境等各种制约因素。在新工科教育体系中已经关注到传统工科教育存在的弊端，强调学科之间的跨界、交叉与融合。

一、培养学生社会责任意识

社会责任意识是公民的世界观、人生观、价值观在社会中的具体体现，是公民在社会实践过程中逐步形成的，其形成深受家庭、学校和社会价值取向的影响。

毋庸置疑，科学具有“双刃剑效应”[5]，基于科学的实践(即工程)在造福人类的同时会产生“负效应”，如危害公共安全、触犯国家法律法规、有悖社会伦理、破坏文化传承等。因此，在新工科教育中，要培养学生正确处理工程与社会的关系，树立社会责任意识，在未来的工程实践中趋利避害。关于工科毕业生的社会责任意识，我国《工程教育认证标准》的毕业要求第6条“工程与社会”中是这样描述的，“能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。”根据这一条要求，工科毕业生在校期间应强化以下几方面能力的训练：(1)认识和评判工程对社会核心价值产生影响的能力；(2)认识和评判工程对社会公众健康产生影响的能力；(3)认识和评判工程对国家和公众安全产生影响的能力；(4)评判工程对法律规定遵守程度的能力；(5)认识和评判工程对文化传承和道德规范产生影响的能力。

社会核心价值有其历史性和阶段性，学生应能明白社会现阶段及未来一段时期内弘扬的正能量是什么，才能自觉地在实施未来的工程时作为评判自己或组织行为的准则。我国全面步入小康社会后，国家和公民对生活质量有新的要求，污染(大气污染、水污染、土壤污染、噪声等)、辐射及食品安全成为影响生活质量和危害公众健康的主要因素。信息技术、智能技术和大数据技术在工程实践中的大量使用，会增加泄露国家机密和公民个人隐私的风险。法律意识淡薄和对法律规定不熟悉，在实施工程实践时会危及大众利益和触犯国家法律，同样也不会使用法律武器捍卫自己的合法权益。不了解文化传承和道德规范，就不能摆脱非文明和低级趣味的影响，就不能建立起对人类命运的关爱和对国家民族的深厚感情。社会是一个繁杂的组合体，社会责任意识的形成，仅靠在工科专业教育中潜移默化是不够的，必须在新工科培养体系中适当增加人文社科知识的比重。在新工科的专业培养方案中，应为学生选择社会学、社会主义核心价值观的认识及实践、法学、文学、伦理学等方面的内容，强化学生的社会责任意识。

二、培养学生环境与可持续发展意识

工程对环境和生态的影响是最直接的，对可持续发展的影响也是最长久的，在人类社会几千年文明发展历程中，良性和恶性影响的例子比比皆是，不胜枚举。

工科学生必须有这样的意识：不能就工程论工程，脱离工程实施的时间和空间维度；不能只看到眼前，而要考虑人类未来的发展；不能只看到局部利益，而要考虑全局利益。在校期间就要培养基本的环境和可持续发展思维，熟悉环境基本知识和环境保护方面的法律、法规，理解人与自然和谐共存的必要性。要使学生在将来从事工程工作时能从环境和可持续发展方面来评判工程带来的利益和危害，避免对生态造成大的破坏、资源造成大的浪费、危及人类未来的生存和发展。在培养方案中为学生选择工程伦理学、环境与可持续发展、环境与人类文明、环保法规等方面的课程。

三、培养学生沟通交流能力

在现代社会，沟通和交流能力是一个人应具备的基本素质。就工科毕业生而言，沟通交流能力应体现在能够就复杂工程问题与同行及公众进行有效沟通交流，能够撰写报告和设计文稿、陈述自己的观点和见解、对指令能够清晰表达和回应，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。沟通和交流能力主要体现在口头表达、书面表达能力以及接收、理解、反馈信息的能力，是双向互动的。

大学生在进入大学前，已经具备一定的语言学和写作方面的能力，但在准确表达和准确理解方面却差强人意，不能客观、真实地反映自己的意图和理解信息蕴涵的核心思想，这在工科学生中是一个普遍现象。因此，在新工科的培养方案中，除普遍都有的大学英语课程外，应有针对性地开设一些语言学和写作方面的其他课程，重点解决学生在准确表达和准确理解方面存在的问题。

四、培养学生项目管理能力

现代工程规模大，涉及的制约因素多，从规划、设计、实施到资源调度、成本核算、进度控制、风险管理、质量保证，都需要项目管理和经济学的相关知识来保证工程在合理的成本和时间内高质量地完成。因此，从未来所从事工作的需要来考虑，工科毕业生应掌握基本的工程管理原理，理解经济决策方法，并能应用这些原理和方法对工程项目实施高效管理和对成本、经济效益进行评价。了解工程项目中各要素和环节，明确自己在工程项目中所承担角色的职责，合理解决工程实施过程中遇到的沟通问题、进度问题、成本核算问题和质量问题，在多约束条件下解决各种冲突和平衡项目干系人各方的关切。

在新工科的培养方案中为学生选择工程管理学和经济学方面的内容，使学生在校期间能够掌握工程管理和经济学的基本知识，并通过参加一些工程项目加以实践。

五、培养学生自学以及文献检索、审美能力

面对未来从事工程工作的需要，工科毕业生还应当具备自学以及文献检索、审美能力等素养。工程项目具有独特性，尤其是复杂工程问题，涉及多方面的技术，需要建立合适的抽象模型，需要构建独特的方法，问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中，具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题，不是仅靠常用方法就可以完全解决的。因此，工科学生在校期间应加强自学能力和文献检索能力的训练，能够根据需要在众多文献资料中快速查找到自己需要的资料，通过学习，完善自己的知识体系，并能合理地应用于工程实践中。

审美能力是指感受、鉴赏、评价和创造美的能力。工科毕业生在校期间也应接受审美能力方面的训练，能凭自己的生活体验、艺术修养和审美趣味有意识地对审美对象进行鉴赏，从中获得美感；能在审美鉴赏基础上，对审美对象的性质、价值、形式和内容等进行分析，并做出评价；能在具备一定的审美感受、鉴赏和评价能力的基础上，运用某种艺术形式和表现技巧，创造美的艺术形象。具体到工程实践中，能够正确判断美与丑，使建成的工程项目与社会大众的审美情趣相一致，与社会和自然环境相协调。

在新工科的培养方案中为学生选择文献检索、艺术学、历史学等方面的课程，通过这些课程的学习，提高学生鉴别和快速检索文献的能力以及鉴赏、评价和创造美的能力。

限于专业的特殊要求及未来从事工作的需要，在新工科专业学生非专业素质的培养中，应把握人文社科知识在新工科专业培养方案中合理的度，既不能割裂工科与人文社科的交叉与融合，又不过分强调人文社科知识的重要性，削弱学生的专业能力。由于新工科专业覆盖的面很广，学生未来参与的工程工作和在工程中承担的角色多种多样，不同层次的学校、不同的工科专业应根据自己的培养目标和定位，选择适合自己的相关课程内容和确定在培养方案中的比重，不能是指令性的要求，应灵活设置。在课程内容选择上，根据专业特点，优化、整合、重构相应内容，把握深度和广度，鼓励编写适合新工科使用的相关教材。在学习方式上也应该灵活多样，课堂教学、讲座和网络MOOC等都是可选的形式，关键是看哪一种形式更能激发学生的学习兴趣，真正提高学生的综合能力。