基于新工科建设的创新型人才培养机制研究

2022-05-28刘江涛

中国轻工教育 2022年2期

刘江涛

(天津理工大学，天津 300384)

2017年，教育部推出了“新工科”计划，从“复旦共识”“天大行动”“北京指南”到教育部牵头开展第二批新工科研究与实践项目的行动，可以说，我国对新工科建设进行了积极且有意义的探索。在第一轮新工科计划中，教育部设立了612个新工科研究与实践项目，逐步推进“卓越工程师教育培养计划2.0”实施方案[1]。新工科建设的推动下，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，落实新工科研究与实践项目，服务于“中国制造2025”“一带一路”倡议等重大战略的实施[1]。

在第四次工业革命的浪潮下，为主动应对未来新技术变革和产业升级的挑战，服务国家战略和区域发展需求，推动新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发，探索形成具有中国特色、世界水平的工程教育体系，建设工程教育强国，本研究立足于新工科建设理念与实践的前期探索，分析、研判当前新工科建设再出发面临的关键问题，提出相应解决路径，进而构建了基于新工科建设的创新型人才培养机制。

一、新工科建设的内涵与人才培养目标

1.新工科建设的内涵

新工科建设是适应未来科技发展、满足国家重大战略需求、应对教育方针新要求而提出的工程教育改革发展战略。“新工科”的本质仍然是工科，有别于传统工科专业建设和工程人才培养，传统工科以传授既有知识体系为主，而这已无法满足当下的发展需求，新工科则是传统工科的有力补充和延伸。新工科的根本在于突破传统工科结构，构建新领域、新技术、新业态下的新兴学科，培养引领未来社会发展的卓越工程人才[2]。“新工科”之新，是相对于传统工科而言在专业组建、培养方案和知识体系重构方面的革新，是我国工程教育的“升级”。

钟登华院士[3]在《新工科建设的内涵与行动》一文中提出，新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。新工科的建设要把握好“新”，但同时又不能脱离“工科”，工科是建设新工科的一个基础。孙英浩、谢慧[4]在《新工科理念基本内涵及其特征》中指出，新工科理念的含义是就工科领域而谈，是以产业需求为导向，以培养跨学科、综合全面、创新能力强、面向未来能够适应并引领产业不断发展的新人才为目标的培养观念。开放、包容、创新、全过程、综合化及人的全面发展是“新工科”之新理念。在培养新工科人才的过程中要创新教育理念，坚持以立德树人为根本，多方协同育人，培养跨学科、多元化、全方面发展的创新型工程人才。

2.新工科对工程人才的目标要求

人才培养目标指的是依据国家的教育目标和各级各类学校的性质、任务而提出的具体培养要求。“新工科”之新在于培养目标之新，对于新工科而言，培养能够适应乃至引领未来工程需求的人才是新工科建设发展的核心目标，即培养能够解决复杂工程问题的、具有创新意识的复合型工程人才。

(1)培养能够解决复杂工程问题的人才

新工科人才培养发展目标必须面向工程发展需要，因此，工程是新工科人才培养的核心。工程人才需要有全方位应对未来的知识与能力，要做到术业有专攻，同时也需要兼具学科交叉融合；新工科下培养的工程人才不仅要能够解决现有工程问题，还要能面对未来的工程问题，并能对未来技术和产业起到引领作用[5]。工程人才要具备工程创造力，能够解决复杂工程问题；要具备工程领导力，能够参与工程实践项目，更好地支撑我国从“制造大国”走向“制造强国”。

(2)培养具有创新意识的复合型工程人才

创新驱动的本质是人才驱动，创新型人才的质量与数量是衡量一个国家核心创造力的重要标准。新工科培养的人才要能够解决未来科学技术发展的创新需求。因此，具有创新意识也是新工科建设中对工程人才提出的关键性能力要求。创新人才的培养不仅要体现在思想意识上，还要落实到工程实践中。创新人才应该具有强烈的好奇心与求知欲望，对创新领域怀有持久的兴趣与信念，具有创新思维与批判思维，同时能够将创新思维应用和服务于实践。创新型人才应学会把握时代性、规律性和创造性，培养观察问题的独特视角，分析和解决问题时敢于实践新方法、新思路。

新工科的人才培养还要突显出工程教育的复合性。新工科人才的个人能力是复合的，需具备学习能力、分析能力、批判能力、实践能力和创新创造能力等。另外，团队能力也是人才培养中的重要一环，包括表达能力、团队合作能力、管理能力和领导力等，具有创新意识也是复合型工程人才的一个必要条件。钟登华院士提出新工科建设就是要以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。新工科对人才的需求简单来讲能够被描述为“主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业，培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才”。复合、创新、工程人才是新工科培养的人才的关键词，具体而言就是培养能够解决复杂工程问题的、具有创新意识的复合型工程人才。

二、当前新工科工程人才培养现状

“新工科”概念的提出，为我国的工科人才培养模式改革提供了方向，各高校也在积极探索新工科人才培养新路径。第一批新工科研究与实践项目对学科交叉融合、工科专业更新改造、创新创业教育改革和协同育人等方面进行了研究与实践，新工科建设取得了理论上的突破与实践上的进展。但在新工科教育的转型与实践的过程中，高校人才培养仍存在着一些共性问题，主要集中在以下三个方面。

1.在课程设置上，理论与实践课程比例有待进一步均衡

高校创新型人才的培养是一项系统性工程，其中培养模式和课程体系起到了至关重要的作用。目前，高校在课程设置上仍存在重理论轻实践的问题，课时比例严重偏向理论课程，同时部分实践课程内容流于形式，虽然很多高校在工程人才培养体系中加入了建立实训基地、训练中心等校企合作项目，但实验室配套和高水平实验队伍建设不足，大多数局限于“走马观花”，缺乏与企业真正接轨的相关工程训练。在学科建设上，交叉式的课程设置是新工科创新型人才培养的重要载体，随着信息技术的发展，基于MOOC、SPOC的混合教学模式在学科建设上掀起一股热潮，但目前专业、学科的融合仍局限于对学生的填鸭式灌输，跨专业、多学科、交叉融合的教学项目相对较少，不能满足当前跨界融合的产业发展人才培养需求，多学科多视角的教师团队协作没有很好地发挥出专业融合的效果。此外，由于新工科教育正处于初始阶段，校内不同学科、专业之间彼此支撑，交叉式的课程设置还需要较长时间的摸索；学科专业调整灵活性不足，滞后于市场和产业发展需求。

2.在育人体系上，校企产学合作协同培养模式有待进一步完善

《新工科建设行动路线》中提到“优化校内协同育人组织模式，为跨院系、跨学科、跨专业交叉培养新工科人才提供组织保障。汇聚行业部门、科研院所、企业优势资源，完善科教结合、产学融合、校企合作的协同育人模式，建设教育、培训、研发一体的共享型协同育人实践平台”[6]。但新工科产学协作培养创新人才的理念没有全面树立，资源群体间的协同创新、共同育人的模式不完善，人才培养方案、课程体系交叉少；工程教育课程知识陈旧，与实践和社会需求脱节；高校普遍采用的固定化和单一化的“一生双师”制度不利于学生接触多元化的知识[7]。从宏观来看，校企产学合作协同培养模式建设是各个地方普通高等院校的薄弱环节，实现多方协同育人需要打破校企隔阂，建立校企协同、优势互补的校内外工程实践“交互式”培养模式。

3.在评价机制上，新工科人才培养的效果有待进一步体现

依据新工科人才培养理念与要求，各高校结合学校特点，对新工科人才培养进行了改革与创新，也取得了不错的成效。新工科人才培养就是要培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的交叉复合型卓越工程科技人才。但目前学校培养体系、现有培养模式的评价与反馈机制仍然不够完善，未能使学生素质、能力、知识得到均衡发展，不利于营造开拓创新的教学氛围，不利于全面评价新工科人才。只有对其专业能力、创新意识与工科素养进行公开公正的评价，他们才能为社会发展和创新战略目标的实现提供智力支持。高等工程教育的根本任务是培养伟大的工程师，技术科学知识是其学科基础，应用技术是其专业内容，工程应用是其主要服务对象[8]。但纵观高校教师队伍配置和评价管理现状，重学术研究轻实践教学的现象依然存在。要完成新工科的有效建设和健康发展，做好评价这一环是至关重要的。

三、创新型工程人才协同培育的路径探索

“新工科”建设是新时代为应对新经济挑战、服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展、推进高等教育改革的重大行动计划。“天大行动”中提到，当前的新工科人才培养要汇聚行业部门、科研院所、企业优势资源，完善科教结合、产学融合、校企合作的协同育人模式，建设集教育、培训、研发于一体的共享型协同育人实践平台。在对新工科理念的认识和实践基础上，应探索创新型工程人才培养的新路径，形成协同育人的共同载体，形成“新工科”背景下的创新型工程人才协同培育机制。

1.立足学科交叉融合，优化人才培养方案设计

学科交叉融合是新工科建设的着力点，新工科建设的过程并不是学科之间的简单叠加，而是强调学科专业间的相互渗透与融合而形成的一种新的综合性学科。推动学科交叉融合，促进学科交叉融合和跨界整合，构建多学科交叉的创新工程教育组织模式，是当前新工科研究的主流方向。只有从整体上把握不同学科知识间的交叉融合，充分发挥各类学科之间相互促进的作用，才能在新工科建设中实现优化与创新。

在学科交叉融合的背景下，工程人才的培养方案逐渐趋向于多学科共建的大类基础教育，这种多维交叉融合的专业培养方案体现了“宽基础、强核心、显复合”的总体要求，为人才培养多元化、复合型提供了保证。在课程体系设计上，可以学习借鉴天津大学在改革实践中以“强化基础、重视实践、培育创新、综合提升”构建的理论与实践有机整合的课程体系。《天津大学新工科建设方案2.0》通过一体化设计人才培养过程，构建以项目为链条的课程体系，开展灵活多样的项目式学习，实施本研贯通人才培养模式，优化了理论与实践课程比例[9]。在培养方案设计上，一是可以采用低年级大类基础教育的模式，如清华大学、北京大学、天津大学等，这种以工程教育理念为导向的培养方案，打破了学科壁垒，实现了学科之间的交叉融合，有利于培养新工科创新工程人才。二是可以构建不同的学科模块促进学科的交叉融合，如构建通识学科模块，旨在提高工程人才的人文素养，培养工科学生的辩证思维；构建专业学科模块，以社会需求为导向，对归属不同学科的某些特定专业知识，有意识地构建相关知识模块，旨在从专业融合的角度培养工科学生的专业知识和专门技能，提升工科学生运用复合型专业知识解决工程实践中具体问题的能力[10]。三是建设多学科交叉融合性师资队伍促进学科交叉融合，拓展培养跨学科复合型人才的途径。

2.立足产教深度融合，推进校企融合发展

随着高等教育改革的不断深入，校企协同构建创新人才培养是新时期高等教育改革的新方向，校企协同育人是人才培养的根本途径。新工科建设过程中需要拆除学校与社会之墙、教学与科研之墙，实施产学深度融合、多学科交叉融合、国内国际培养融合、教研学主动融合，培养满足企业需要的复合型、创新型人才。产教深度融合是以产教深度合作为依托，全方位融合人才培养供给侧和产业发展需求侧结构要素，将企业的需求与愿景、技术与产品、人力与资金、环境与平台等多元要素融入高等工程教育人才培养体系，实现人才培养供给侧和产业发展需求侧在结构、质量与水平上的高度契合。

目前来说，产教融合是新工科建设中实行力度比较大的一种方式，产教融合也是新工科的基本内涵。产业学院、基于实践基地的协同育人模式、企业导师制度，这些都是校企合作、产教融合的形式。通过深化校企产学研用合作机制，鼓励师生走进企业开展学习，并将最新科研成果应用于企业生产实践，提高学生理论与实践相结合的能力。通过“科技强国”产教聚力基地，搭建创新、创业实践平台，学生可到各专业对应的实习基地实训，同时培养学生从企业需求出发，自主选择研究课题的能力。与企业签订成果转化方案，促进科研成果的转化，实现学校与产业深度融合。校企协同育人以社会需求、企业需求为导向，实现优势互补、资源利用、育人成效的最大化，更有利于培养工程人才。

3.立足多方协同育人，实现“新”工程人才培养

培养创新型、复合型工程人才，需基于学校特色，协同行业资源，构建多方联动的协同育人平台，只有建立多主体协同育人的长效机制，强化管理育人、服务育人、环境育人，深化多元协同育人，才能全方位营造新工科人才培养育人环境。

多主体协同育人的新工科人才培养路径主要是实行学科交叉与专业融合、开展校企协作及产教融合，以此构建协同培育机制，如图1所示。其中，学科融合是基础，通过设置专业大类、学科模块，为抓住产业需求、实现产教融合打造培养载体，打牢人才培养的基础；产教融合是抓手，通过设置产业学院、实践基地、工训中心等，实现理论与实践相结合，在这个过程中以企业导师制为学生夯实基础助力，将科技成果转化为实践效果，打造产学研一条线；反馈评价是保障，通过将人才培养的效果进行有效评价与及时反馈，不断优化协同培养的路径。该机制突出学科交叉的融合以及多方协同育人的开展，只有消除学科壁垒、本研隔断、校企隔阂，才能打造工程教育的“复合体”。

图1 创新型工程人才协同培育机制

4.立足学校专业特色，创新新工科人才培养机制

以天津理工大学为例，学校为主动应对新一轮科技革命和产业变革，服务国家战略和区域发展需求，推动新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发，扎实推进新工科建设和工程教育质量提升，“以新工科理念改造升级地方高校传统工科专业的探索与实践”获批教育部第二批新工科研究与实践项目。该项目以培养提升本地区核心竞争力的工科类人才为出发点，以探索传统工科专业改造升级实施路径为主线，以产出导向(OBE)构建模块化课程体系，以项目式学习(PBL)重构课程设计/专业设计，以多学科融合理念改造综合实践平台为支撑，在技术创新、产业需求、人文素质等维度全面调整传统工科专业内涵建设，通过融合信息技术、拓展多学科交叉、加强工程伦理教育等措施，对传统工科专业进行改造升级，形成与传统产业转型升级和新兴产业发展人才需求相匹配的新型工科专业人才培养模式，主动对接国家和区域发展战略。