新工科背景下产学研思想指导的人才培养与山西地区的协同发展

2023-11-12李慧君武庭毅赵振新章海霞王晓敏

科技风 2023年29期

李慧君武庭毅赵振新章海霞王晓敏

太原理工大学材料科学与工程学院山西太原 030024

1 概述

为主动应对新一轮科技革命与产业变革,服务国家战略发展变革。为实现“两个一百年”奋斗目标,协同推动“五位一体”“四个全面”战略布局,贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,实施“创新驱动发展”“中国制造2025”“互联网+”等策略。积极推动创新、创业,加速服务产业转型、升级和经济发展转换机制,适应以“新技术、新产品、新业态和新模式”为特点的新经济。在此背景下,深化高等工程教育改革尤为必要,积极做好高等工程教育在人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新、国际交流合作中的使命工作,增强责任担当及使命感。另一方面,新工科的强化建设可以增强国际竞争,其根本是人才和教育的竞争。其中的全球性难题,如能源紧张、资源短缺、气候变化、环境污染、人口老龄化等问题,对人类生存及可持续发展都具有严峻挑战性。新一轮科技、产业革命蓄势待发,促使学科交叉融合加速。新兴学科的涌现,颠覆性技术更新迭代,涌现出产业重大变革和新兴产业发展,创新驱动是其中的核心战略。随之带来的结果促使人类的思维、生产、生活和学习方式也不断改变,那么人才培养和争夺成为关键。在激烈的国际竞争,加快工程教育改革、创新工程人才培养是未来时代的重要战略选择。

“新工科”这一概念提出于2016年,在综合考虑新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革后,新工科作为重大战略选择而被提出,是今后我国工程教育发展的新思维、新方式。“新工科”和新兴产业并不是一种断裂式的出现,它不仅包括以互联网和工业智能为核心的大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等,还包括对传统行业的延续,这也是升级意义的所在。

2018年12月7日,山西省高等学校新工科建设联盟成立大会在太原理工大学举行。山西省高等学校新工科建设联盟,加强对山西省工程教育的统筹规划,是进一步优化我省工程教育的规模、结构、质量和效益,提高全省工程教育改革的协同度以及工程教育与我省综改转型发展契合度的重要举措。以新工科建设联盟的成立为契机,加强领导、聚合力量、实现突破,全面推动山西高等教育内涵式发展。在新工科建设中,精准掌握内涵,统筹考虑“新的工科专业、工科的新要求”;坚持质量优先,打造系统完整、科学有效的教学质量保障体系;打造新工科建设示范区,通过新工科建设联盟探索山西高等教育人才培养工作改革创新的新路径,推进一流本科、一流专业、一流人才建设,助力山西经济转型发展,为建设工程教育强国做出山西贡献。

2 山西省目前的产业现状

山西省全面贯彻党的二十大精神、习近平总书记考察调研山西重要讲话重要指示精神,以及省委全方位推动高质量发展和同步推进产业转型和数字转型“两个转型”的战略部署,全省经济总体延续了稳定恢复的良好态势,传统产业转型加速,新兴产业稳步壮大,数字经济蓬勃发展。“煤”作为山西省传统优势产业是稳定经济的压舱石。山西作为全国重要的能源基地,承担保障国家能源的重大使命。2022年,山西煤炭产量占全国产量近1/3,圆满完成年度增产保供任务。在做好能源保供的同时,山西省除传统行业外,还致力于产业破除对资源型经济的依赖,把“两个转型”作为加快推动经济高质量转型发展的主攻方向,培育壮大新兴产业。山西重要煤炭型企业在减掉煤炭产能的同时,开始着力于向锚定高强度碳纤维、高性能钠离子电池产业链、储氢等新材料转型产业。

为了积极响应碳达峰、碳中和目标,加快能源结构,目前山西省着力发展煤层气,光伏发电、钠离子电池、燃料电池和风力发电等新能源产业,特别是光伏发电行业的发展特别迅速。然而,因储能与并网技术滞后的发展状况,目前光伏发电利用率较为低下。要加快储能技术的研发进程,将清洁性能源等诸多高新技术应用于发电行业当中,提高清洁能源在总能源消耗中的总占比。

3 新工科人才培养现存的问题

首先,高校对于课程体系的设计没有与时俱进,实践性欠缺,且课程内容与该领域所存在的现实问题几乎没有关联性。一直以来,课程体系失衡是地方高校在人才培养方案上存在的普遍问题。主要体现在:一是理论导向的课程比例过重;二是工程实践课程不足;三是基础学科课程内容老旧,与经济社会的实际联系紧密性不强,与地方工程科技的发展相比显得较为滞后;四是工程实践教学手段相对落后,与现实相脱节,效果不尽如人意。

其次,人才供给与需求脱节,难以匹配社会经济需要。各地的经济发展模式存在相当大的差异,而地方高校是培养服务区域经济建设的高素质工程应用型人才的主阵地,随着改革的不断深化,地方高校已经无法为快速增长的市场提供相匹配的高质量应用型人才。通过宽口径、基础化的专业教育所培养的人才已经不足以满足地方经济的需求,导致地方高校对区域经济社会发展的影响受到限制。此外,校、企没有形成有合理的机联合体,多数企业对学生进厂实习积极性不高,生产实习流于形式,学生并不能从中掌握对于知识实际应用的能力;同样的,高校也没有足够重视地方企业对于与学校相互联合攻克技术难关的诉求。从而使人才的培养基本脱离社会,既不具备完善且富有逻辑的知识体系,也不具备解决该领域存在的实际问题的能力。

4 实施方案

4.1 深入贯彻“新工科”教育理念

对于传统的工科专业,例如机械、电气、材料、化工等专业,应当遵循“应对变化,塑造未来”的新理念,需求即为导向,理念是发展方向和思路的集中体现,新工科建设的有效策略:应以理念的率先变革带动工程教育的创新发展,从而顺应社会发展。传统工科专业依旧处于制造行业的前端,但对所需要掌握的技能提出了更新更高的要求,也需要对课程体系进行相关改进。一是基础理论的学习。各大类专业通识课程的学习为学生之后的专业知识做出铺垫,构建健全的知识体系。二是专业技能的精进。专业技能不仅包括成熟的理论知识,还应该囊括专业知识在现代的应用前沿以及实际操作课程等,可以让学生认识宏观的、现代的设计与制造思想及发展动向,了解现代制造业的一些基本概念和工程知识。培养学生设计制造的能力、较强的实践能力和解决实际问题能力。三是创新性知识模块的有效构筑。创新是工程教育发展的不竭动力,基于经济社会发展需求,在新工科建设过程中人才培养的每个环节都应该着重考虑。围绕产业链、创新链布局,从建设过程中的理念、目标、任务、举措等方面进行重大的创新性变革,重塑工程教育,避免旧范式下细枝末节的修补。现代的生产制造更趋向于学科之间的交叉应用,更多的创新思路也应运而生。课程的设计应该引导学生将多学科知识交叉融合并综合运用,训练针对实际需求的创新思维。

此外,还需要以设备先进、功能齐全的开放实验室、校外实习基地和省级工程实践教育中心为依托,本着服务山西地区传统新兴行业,以课程体系改革为核心,系统地培养德、智、体全面发展并且能够从事相关领域内的科技开发、应用、设计制造、运行管理和经营销售等方面工作,并具有较强的创新精神和实践能力的高级工程技术应用型人才。

4.2 大力推动“产”“学”“研”相辅相成的校、企合作模式

在明确新工科理念与内涵的基础上,完善“产教融合、校企合作”落地机制。探索建立社会用人单位接收高校学生实习实训的制度,搭建产学研合作对接平台,拓展实习实践资源。认定一批省级工程实践教育基地,立项建设一批基于深度合作的产学合作实践教学平台,构建省校两级协同育人实施体系,使工科学生的实习实训质量得到进一步提升。除此之外,对于教学生产活动的安排不应该只局限于生产实习中,在其中学习的操作较为基础单一,新工科的教育还强调继承与创新、交叉与融合、协调与共享。在一定程度上新工科把握未来工程教育的形态,属于紧跟时代潮流的创新型工程教育方案。新工科的培养还应该立足在能解决地方实际技术需求上。在此就强调需要校企合作,企业为学生的培养提供设备更加齐全,平台更加广阔,现场情况更加复杂的实习环境,以确保生产实习质量的飞跃,而相应作为回报,企业在生产实习中所遇到的问题可以与高校内理论经验更加丰富的教授或科研团队进行集中攻坚。在解决问题的过程中,学生也能切实体会到专业知识在工程科技上的灵活应用,培养今后在生产过程中攻坚克难的能力。工程问题得以解决后,又可以正向反馈给企业的生产效率和生产总额,达到互利双赢的局面。

产教融合的模式就可以基本衍生出“产学研”培养模式所需要的背景条件。不仅需要企业与学校之间的对接,更需要地区政府对于地区、高校、企业三者关系的协调。地方政府能在数据层面精准把握经济发展趋势,掌握经济发展和企业生产制造核心问题,将其呈现在企业和高校前,通过将实际问题转化为各类诸如机器人大赛、机械创新设计大赛、“挑战杯”课外科技作品大赛、“西门子”智能制造挑战赛等来激发学生对于生产过程的研究思考能力,学生亲自设计加工以及测试调试直至参赛作品的完成,并将成果进一步凝练,发表论文、申请专利,从而达到“产学研”协调发展模式,同时造福于地方经济、高校和企业三方的发展。

4.3 人才培养模式服务于山西地区的协同发展

2014年山西启动低碳创新行动,推动黑色煤炭绿色发展,如今山西转型更多集中在煤炭的清洁高效低碳综合利用方向上,在此过程中,诸如煤炭清洁利用技术,煤矿智能开采技术,化学工程等相关专业可以为改善煤炭利用方式入手,把“废料变成原料、废品变成产品、产品变成精品”,同时可以为采煤过程中产生的大量伴生矿产、煤层气等丰富资源的后续开发利用提供动力。重构人才知识体系,对产业链、创新链进行积极科学布局,前瞻性动态调整专业设置,建设高校服务现代化产业的新兴科学产业集群。目前,山西省随着经济转型的深入,吸引更多新兴产业落户,包括钠离子电池及其相关产业链、光伏产业、氢能源汽车等。相比于企业开展业务的时间,高校对这些方向的研究更加充分,对企业的生产具有指导作用。地方高校作为新工科教育的先行者,已经在许多新兴领域储备了足够的专业知识,将其落实于山西地区的产业协同发展可以加速地方的经济转型,同时地方通过对企业和高校的协调,为校内科研团队提供更有意义的课题,实现“产学研”思路的闭环。