面向新工科的高校创新型人才培养路径探究

2019-09-10张望白英梁丽芳

高教学刊 2019年7期

张望白英梁丽芳

摘要：“中国制造2025”、“一带一路”等重大战略的实施对工程人才提出了更高要求，因此迫切需要各高校加快新工科的建设与发展。面向新工科的高校创新型人才能力培养，关键在于解决传统工科向新工科过渡所涉及的诸多问题。在实施过程中应当以创新型工程科技人才培养为宗旨，以认知能力、实践能力、创新能力提升为核心，根据未来技术和经济发展的新要求，构建具有本校特色和区域特点的人才培养模式和教学体系。

关键词：新工科;人才培养;路径探究;培养模式;教学体系

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）07-0004-04

Abstract： The implementation of major strategies such as "Made in China 2025" and "the Belt and Road" has put forward higher requirements for engineering talents， which increases the urgency for colleges and universities to speed up the development of the new engineering disciplines. With regard to the cultivation of innovative talents in colleges and universities， it is crucial that the various problems involving the transition from the conventional engineering to the new engineering cultivation system should be tackled. In order to achieve this aim， the cultivation of innovative engineering science and technology talents should be taken as the goal， and the improvement of their abilities in terms of cognition， practice， and innovation as the core. In addition， the characteristics of specific colleges and universities， as well as the regional features should be taken into account in accordance with the new requirements of technological and economic development， in order to develop the corresponding talent cultivation mode and teaching system.

Keywords： new engineering; talent cultivation; path exploration; cultivation mode; teaching system

引言

我国正处于新一轮科技革命和产业变革的重要历史交汇期，对多元化创新型工程人才的培养提出了更高要求。各高校正紧抓契机加快传统工科的改造升级，主动布局面向新工科的专业建设，服务于“中国制造2025”、“一带一路”等重大战略的实施[1]。新工科需要培养拥有扎实理论基础和丰富实践技能的复合型人才，不但应具备解决实际工程难题的能力，还应具备学习新知识、创造新方法、开辟新领域的能力。因此在新工科建设中要引进全新的教育理念，结合新经济的特点和专业特色开展人才培养工作，重视强调科学与人文、个性与社会之间的和谐统一。根据创新型工科人才对工程素质的新要求，构建以工程创新能力为核心的培养模式。实现注入式教学向任务和项目驱动式教学的转变，形成理论课程教学和工程实验实践结合的人才培养方案。根据工程素质培养对知识和技能的新需求，完善以工程创新能力为核心的教学体系。实现专业教学体系与实验实践教学体系的紧密结合，强化理论知识指导下的技术创新应用。

一、高校创新型工程人才培养存在的问题

目前我国的新工科教育正处于起步阶段，面临着从传统工科向新工科过渡的关键问题。回顾我国综合性高校教育的发展历程，工科教育先后经历了三个主要历史阶段，并逐渐形成了目前急需深化改革的困境。在新中国建立初期，参照前苏联的办学模式而形成的工科院校和文理综合性院校两种办学模式[2]。这是为了工业与军事建设的双重需要，造成了文理与工科分家的局面。随着改革开放的进行，工程教育开始重现于综合性高校，理工分家的局面逐渐在大规模的综合性高校获得突破。进入21世纪以后，经济发展的新需要促进着工程教育向工程实践回归。但我国工程教育在人才培养理念上的认识仍旧没有得到根本性的逆转，过分地看重理论传授而使教学呈现“理科化”倾向，轻视实践训练而使学生解决工程实际问题的能力较为欠缺。因为混淆工科人才与理科人才的培养规律，导致工科大学多以培养学术型、理论型人才的模式来培养工程师，造成了大量高校毕业生“就业难”和行业企业“技术技能型人才用工荒”并存的困境[1]。

高校创新型人才培养目标的实现是一项系统性工程，工科大学不仅需要在师资队伍建设上转变其对人才培养理念的认识，更需要在现有办学条件下深化培养模式和课程体系方面的改革。我国工科教师大多是从高校学习阶段直接过渡到高校工作阶段，本身缺乏工程师职业经历和工程技术开发经验，教学研究和改革成果多局限于理论研究层面。传统教育理念的桎梏导致了培养模式的相对滞后，教师在教学中的仍然扮演师傅的角色，通过课堂讲授传播学习专业知识和技能。而实验实践环节也多依附于理论课程存在，或在有限的时间内集中进行工程训练，而忽略了工程实践应有的周期性和多样性。实验实践内容上也多是研究传统的典型案例，缺乏与新工科发展相适应的新理念、新领域、新技术的解析[3]。此外，按着学科进行划分和设计的工科课程体系也导致理论知识间缺乏關联和交叉融合，实验实践环节缺乏系统性、专业化的指导。如此种种使得学生无法参与教师的科研项目，难以通过实践过程将所学知识转化为工程能力的提升。甚至是在实验实践环节中忙于完成各种报告，不但直接影响工程实训的预期效果。而当学生毕业走向社会时，就会暴露空有理论无有技能的短板，难以快速地将所学专业知识转化为实际生产力[4]。

二、树立以工程创新能力为核心的人才培养理念

树立正确理念是解决创新型工程人才培养中故有问题的前提。伴随着以新兴技术和新兴产业的迅猛发展为标志的第四次工业革命的到来，我国从人才战略的大局出发启动了新工科发展研究工作，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”。从《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》和《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》到《关于开展新工科研究与实践的通知》和《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，指明了高校创新创业教育改革的新方向，提出了培养创新型、应用型、复合型人才的新需要。新工科的着眼点在于新兴产业的蓬勃发展，应围绕关键基础材料、先进基础工艺、核心零部件加工、智能装备制造、产业技术建设等领域进行专业工程技术人才的培养。新工科更加强调学科的交叉性、综合性和实用性，特别是通过融合软件设计、电子控制、信息通讯等新兴技术，来实现传统工业技术的发展与革新[5]。因此对人才的认知能力、实践能力、创新能力提出了更高的要求，急待完成传统工科教育向新工科教育的全面变革。

新工科教育并不意味着对传统工科教育的完全摒弃，而应是在传统工科基础上结合未来技术和经济发展的新要求，构建具有本校特色和区域特点的人才培养模式和教学体系。新工科所培养的应是复合型人才，既需要知识体系的复合也需要知识和技能的复合。不仅能够掌握某一领域的多项专业知识，还要能够利用信息学、管理学、统计学等知识进行分析思考。不仅能够明晰某一领域的多项基础理论，还要能够利用理论指导实验实践技能的提升。新工科所培养的应是创新型人才，既要具有创新精神也要具有创新能力。创新精神是推动工业技术发展的重要动力，创新能力则是将创新想法落到实处的重要保障。创新精神的培养要强调科学与人文、个性与社会之间的和谐统一，通过创新类活动强化学生的观察力和想象力，提高发现问题、分析问题、解决问题的主观能动性。创新能力的培养要强调学生的主体地位，通过实践类活动强化学生对知识的综合运用能力，提高新知识、新理念、新模式转化为新成果的效率[6]。此外，在新工科教育中还应特别强调人才思想素质和道德水平的同步提高。随着科技进步和社会发展，各种新事物、新理念层出不穷，因此新工科培养的创新型人才必须具备终身学习的素质。只有在未来的工作中不断地汲取新知识，才能不断提高自身的创新创造能力。作为建设中国特色社会主义事业的接班人，高素质的创新型人才需要德学兼修、德才兼备。

三、构建以工程创新能力为核心的培养模式

构建先进性的培养模式是实现创新型工程人才培养的关键路径，应实现注入式教学向任务和项目驱动式教学的转变，形成理论课程教学和工程实验实践结合的人才培养方案。新工科人才培养应当以创新型工程科技人才培养为宗旨，以工程创新能力培养为核心，需要从大局出发转变传统工科固有的人才培养模式[7]。传统工科的人才培养模式通常以学科为向导，课程设置一般局限于本学科内，缺少跨专业交叉融合的培养方案。多存在注重专业教育而轻视学生工程素质培养，对理论知识要求较多而对实践训练要求较少的问题。新工科人才培养模式则应借鉴“国际工程教育”理念，根据新技术、新产业发展对创新人才知识、能力、素质的需求进行设计。因此新工科人才培养方案要突出学生工程实践能力提升的本位，建立理论课程教学和工程实验实践结合的人才培养体系，借助产学研融合平台开阔学生视野、拓展学习空间、锻炼学生能力。在注入式教学向任务和项目驱动式教学的转变中，将学生课堂上习得的理论知识与工业技术和生产实践相结合，着重提升学生实践能力和工程创新能力。通过请进来和走出去的方式贯彻落实国家工程认证标准，促进专业特点和区域社会经济需要的结合。从而准确定位专业人才培养的具体目标，凝练专业人才培养的规格和标准，建立支撑创新型人才培养的课程体系。

新工科人才培养过程中，教师作为创新意识的启发者和培养方案的实施者起着重要作用。学生的创新意识并不是与生俱来的，而是需要教师的反复的启发和引导才能逐渐形成[8]。因此不仅要求教师具备较多的知识储备、较高的专业素养以及较强的科研能力，还要求教师能够把科研成果和工程实践经验渗透到理论教学之中，通过工程案例和虚拟仿真激励学生发现问题、分析问题、解决问题。国外一些大学在聘请教师时甚至要求其在工程实践上具有一定的工作经历，在相关工程领域具有广泛的社会联系。而我国教师多是在本科、硕士、博士毕业后就直接从事教学工作，普遍存在理论教学水平较高而工程实践水平较低的问题。解决这一问题的有效途径是采取请进来和走出去相结合的方法，实现前沿技术理念与企业工程实践的对接。一方面聘请企业中具有丰富经验的工程师走进高校，通过交流合作的方式共同指导学生的工程实践，甚至直接作为学生实验实践课程的导师。另一方面则鼓励教师定期或不定期地参加企业培训，参与企业项目工程的具体实践过程，特别是通过具体的校企合作项目提高自身的工程创新意识。通过这种方式既可以让学生切身感触到社会对新型工程人才的具体要求，也有利于教师将科研成果转化为服务地方经济的力量，从而实现校企合作的双赢。

新工科人才培养过程中，教学模式的转变是提高学生综合素质和创新能力的主要途径。首先要改变传统的注入式教学方式，推行以问题为导向的启发式教学，注重理论知识在解决实际工程问题时的作用，将学生理论知识与工程实践和科学研究紧密地结合起来。对于理论性较强的课程，不应过分强调结构化理论知识的记忆与运算，而应注重引导学生寻找理论知识与工程实践之间的契合点。对于实践性较强的课程，不应只强调实际操作技能的熟练掌握，而应关注学生理解理论知识与具体技术方案之间的内在联系。其次要培养学生在探索中进行自主学习的习惯，可借助于实践型课题、探索型课题和创新型课题逐步深入，在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐渐形成探索与创新的精神。其中实践型课题提供完整的解决方案，要求学生能够运用相关课程的专业知识解决具体问题。探索型课题提供主要的技术路线，要求学生能够参考相关资料探索切实可行的解决方案。创新型课题仅提供指导性的建议，要求学生通过自主学习、分组讨论、团队合作等多种途径实现创新与突破[9]。此外還要引导学生突破原有的思维模式，形成广泛的兴趣爱好和多元化的思维方式。广泛的兴趣爱好能够促进学生对周围事物和前沿科技的关注，多元化的思维方式有利于促进学生从不同角度思考问题。从而将所学的理论知识与具体的实际问题建立广泛联系，进而通过分析和研究并最终完成工程实践成果，逐渐提升对创新行为的积极性和自信心。

在构建面向新工科的人才培养教学模式时，也要注重文理知识的互相渗透和学科之间的交叉融合。大学生要在更广泛的专业交叉融合中学习，特别是对于创新型工科人才而言，既要学习工程知识又要了解哲学、政治、历史及日新月异的现代社会。要具备知识、实践、领导等综合能力以及全球视野，才能在学习和工作中更容易地实现知识的融会贯通，成为卓越工程师、项目负责人和团队领导者。因此一方面应在学科之间开设更多的跨专业必修课和选修课，使得理工科学生能够在学习科学技术的基础上领略到当代社会文化的风采，也使得文科学生在学习经济文化的基础上了解到当代前沿科技的进展。另一方面应在学科内部贯穿文理渗透的教学内容，将理工科的研究方法与文科的思维方式结合起来，促进复合型创新人才在不同领域的多元化发展。此外也可利用第二课堂活动组织学生参加跨学科知识交流和培训，尤其是通过社会实践环节培养理工科学生的团队协作精神。

在构建面向新工科的人才培养教学模式时，还要通过调整质量评估机制形成激励创新人才培养的外在动力。对于新工科教育质量评估这个复杂的问题，工程教育专业认证在学校层面上提供了多维度的综合评价体系。在高校内部也可借鉴相应的评价方法，树立“以学生为中心、重视过程管理、强调持续改进”的人才质量观[10]。将传统的一次性卷面考试方式转变为学习过程中的阶段性评价，重点考查学生的自主学习能力、实验实践能力和创新应用能力。并将评价结果反馈至人才培养过程中形成闭环调节，从而实现新工科人才培养质量的持续提升。

四、完善以工程创新能力为核心的教学体系

完善立体化的教学体系是实现创新型工程人才培养的重要保障，应实现专业教学体系与实验实践教学体系的紧密结合，强化理论知识指导下的技术创新应用。专业教学体系需要在创新理念的指导下调整布局，既要强化专业基础又要注重应用技术，既要紧跟前沿科技发展又要转化自身特色优势。专业基础课程作为夯实学生专业基础知识的主要途径必须得到重视，同时应建设专业应用课程群来强化理论知识与应用技术的联系，还应建设专业拓展课程群来促进学生创新创业基础知识的累积和基本能力的提升。专业应用型课程群主要涉及学科内相关的先进理念和前沿技术，关注理论知识在工程技术上的实现过程以及工程技术对理论发展的推动作用。专业拓展课程群主要涉及不同学科间的交叉知识，关注创新创业思想在应用技术转化为实际生产力时的导向作用。专业拓展课程不再是专业基础课和专业应用课的补充，其在拓展学生视野上的积极作用决定了其在专业教学体系中的重要地位。专业拓展课程群既要涵盖不同学科的基础课程和专业课程，也要涵盖服务于激发学生创新意识的各种特色课程。此类庞杂的课程群也不能局限于常规的授课方式，需要将信息技术与教育教学深度融合。通过搭建线下和线上共享的课程平台，利用慕课、微课等资源扩展人才培养维度，为学生自主学习提供获取知识的广泛渠道[11]。

实验实践教学体系作为立体化教学体系另一重要组成部分，为学生的工程实践和创新能力培养提供着有力支撑。面向新工科的实验实践教学体系应涵盖基本技能类课程、专项技能类课程、综合技能类课程和创新创业技能类课程，构建多层次、循序渐进的实验实践训练系统。基本技能类课程主要是实现专业领域中基本理论与技能的融合，通过理论转化的过程来提升学生的基本实验能力。专项技能类课程主要是实现专业领域中特定技术与方法的融合，通过技术实现的过程来提升学生的专业实践能力。综合技能类课程主要是实现多种技术的综合应用，通过分析与解决实际问题的过程来提升学生的工程应用能力。创新创业技能类课程主要是实现创新思维与创新方法的突破，通过创新行为来提升学生的创新创业能力[12]。构建实验实践教学体系时还应特别注意配套实验实践平台的建设，实验实践教学的顺利实施需要借助配套实验实践平台来实现。在原有基础实验平台的基础上，还需特别加强工程训练实践平台和创新创业实践平台的建设。基础实验平台更适合于承担基本技能类和专项技能类课程，工程训练实践平台为综合技能类课程提供了演练场景，创新创业实践平台则为创新创业技能类课程和竞赛提供了实训环境。

此外，校企协同育人也应纳入到立体化教学体系的考虑范畴，建立高校与高校之间、高校与政府之间、高校与行业之间的联合培养体系。国内知名综合性高校开展创新型人才能力培养试点相对较早，可对地方院校的教学体系改革起到积极的带动作用，地方院校的优势专业和实践平台也可与综合性高校实现共享，实现课程群的优势互补。高校建设离不开地方政府的大力支持，政府部门设立的各种创新创业竞赛丰富了大学生的实践课程，政府部门设立的各类孵化基地提供了大学生创新创业项目与社会需求的对接平台。高校建设与地方行业的发展紧密联系，行业是新理念、新技术发展趋势的代言者，高校是行业所需创新型工程人才的提供者[11]。因此高校在优化课程体系时应吸纳整合行业资源的优势，特别是与地方行业共建实践类课程群、校内实践平台和校外实习基地，邀请行业技术领军人物走进高校、课堂、实验室为学生提供实验实践指导。也使学生有机会参与企业的产品研发和生产，实现面向行业的工程创新训练。

五、结束语

面向新工科的高校创新型人才培养是一项系统性工程，特别需要解决从传统工科向新工科过渡的关键问题。新工科教育并不意味着对传统工科教育的完全摒弃，而应是在其基础上构建符合未来技术和经济发展需要的人才培养模式和教学体系。培养模式改革重在实现注入式教学向任务和项目驱动式教学的转变，以创新型工程科技人才培养为宗旨，以工程创新能力培养为核心。教学体系建设重在实现专业教学体系与实验实践教学体系的紧密结合，既要强化专业基础又要注重应用技术，既要紧跟前沿科技发展又要转化自身特色优势。此外，还应联合政府、行业力量共建实践平台和实习基地，促使面向新工科培养的创新型人才能够快速地将所学专业知识和技能转化为实际生产力。

参考文献：

[1]费翔.新工科建设背景下高校工程人才培养刍论[J].教育评论， 2017（12）：17-22.

[2]朱定見.地方高校新工科人才培养模式改革研究与实践[J].机械管理开发，2018（5）：78-80.

[3]苑帅民，许，万青.基于“大创”项目的新工科创新型人才培养[J].科学管理研究，2018，36（03）：95-97+101.

[4]张红英.“新工科”背景下应用型本科院校人才培养模式探索[J]. 科技风，2018（27）：254.

[5]吴春英，谷风，白鹭，等.新工科创新人才培养的几点建议[J].吉林化工学院学报，2018（2）：13-15.

[6]张业华，刘锦鑫，朱颖，等.论大学生创新精神的培养路径[J].当代教育实践与教学研究，2018（10）：153-154.

[7]唐强，潘玲玲.新工科复合型创新人才培养的思考与建议[J].教育观察，2017，6（23）：55-56.

[8]史静，朱虹，任东峰.新工科背景下创新型人才培养模式探究[J]. 科技视界，2018（17）：59-60.

[9]吴福忠，沈红卫，白忠喜，等.地方本科院校应用型新工科人才培养模式探索[J].教育教学论坛，2018（32）：186-188.

[10]王斌，高江波，陈晨.面向“新工科”大学人才培养的思考[J].教育探索，2018（01）：52-55.

[11]刘亮军.新工科：地方本科院校人才培养的新路径[J].黑龙江高教研究，2018，36（09）：32-35.