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新工科如何布局?怎样行动?

“我们已经进入了智能制造的时代,从历史来看,工业革命都是由工程科技引起的,工程科技是推进人类进步的发动机,是产业革命、经济发展和社会进步的有力的杠杆。”电子科技大学校长曾勇在第三届中国高等工程教育峰会上说。第三届中国高等工程教育峰会10月19日在成都开幕,教育界、产业界代表共聚蓉城,以“新时代一流工程教育建设:创新与行动”为主题,召开46场学术报告、11场对话交流活动,助推我国工程教育改革发展。

高等工程教育改造升级成为时代命题

“我国高等工程教育具有百年以上的历史,改革开放以来得到超速发展,由我国高等工程教育培养的数以千万计的中国工程人员正为我国现代化建设贡献聪明才智,其中一部分也在为世界科技工程进步做出重要贡献。当然我们也看到,我国仍处于工业化进程中,工程能力与发达国家相比还有一定差距。”中国工程院教育委员会一局教育处调研员范桂梅说,我国工程能力的提升与工程科技专业人才质量息息相关,高等工程教育是工程科技人员培养的主渠道,为工程科技的发展奠定了坚实基础,深化工程教育改革,对支撑我国经济社会高质量发展意义重大。只有不断提升自主的工程能力,源源不断地培养优秀的工程人才,才能建设强大的国家,实现中华民族伟大复兴。

我国高等工程教育与国外的差距,也是不少专家呼吁大家重视的问题。

“我们的工程教育,包括国家的创新能力面临了一些重大挑战。在《2017—2018年全球竞争力报告》中,我们国家综合的竞争力是排27位,虽然我们在市场规模和宏观经济指标上表现比较突出,但是总体上来说,我们还需要持续提高技术水平,来坚持创新发展。”曾勇说。

四川省教育厅副厅长姜亚军认为,教育部在加快建设高起点本科教育,全面提升人才培养能力的意见中明确提出,到2035年,形成中国特色、世界一流的高水平本科教育。我们要用不到20年的时间,达到引领世界高等教育的高度,对我们中国高等教育是一个巨大的挑战,所以从现在开始,我们不仅要思考中国需要什么人才,我们还要思考世界需要什么人才,以人工智能、大数据、虚拟现实、生物技术为核心的全新的第四次工业革命已经拉开序幕,诸多重大创新和变革正处于临界期,在新工业革命的背景下,工程领域传统的人才培养模式需要调整,以适应时代对人才的需求和要求。

“传统工科专业如何升级改造,新兴工科专业如何布局与建设,课堂革命与教学创新将如何实现,现代产业学院与未来技术学院将怎样进行工程教育改革等,成为时代的重要命题。” 范桂梅说。

曾勇指出,去年10月份中国工程教育质量报告提出,我们的工程教育还需要进一步深化,顶层设计层面,产学研深度和广度需要进一步提高,规模和结构方面,也存在传统工科专业结构性过剩和适应新产业和制造业的人才培养有缺口的问题。质量和内涵方面,我们工程教育理念还需要进一步更新。

“当前,随着‘一带一路’倡议和创新驱动发展,‘中国制造2025’、‘互联网+’等国家重大战略实施,以新产业、新技术、新业态、新模式为代表的新经济蓬勃发展,对工程科技人才提出了新的更高的要求,迫切需要加快工程教育改革创新。面对高等教育改革的新形势、新要求、新任务,高等工程教育需要以更高的站位来把握工程教育改革发展,尤其是新工科建设的大势。”中国高等教育学会副会长、教育部高等教育司原司长张大良说。

新工科的核心是工程创新人才培养

2012年首届中国高等工程教育峰会上,首次公开提出新工科概念,现在已经得到业内认可。为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略,2017年2月以来,教育部积极推进新工科建设,先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”,并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》,全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设。

“新工科很热,都要搞新工科,但是到底新在什么地方,我们新工科的道路到底该怎么走。我们现在要建设一流的工程学科,大家的积极性很高,领导积极性很高,老师积极性很高,院长、系主任的积极性也非常高,但是到底如何建设呢?”中国工程院院士、浙江大学教授谭建荣在演讲开始,就抛出了这个问题。

“新工科最大的核心问题就是工程创新人才的培养,我们要从制造大国走向制造强国,最近中兴事件给我们泼了冷水,让我们头脑清醒。我们离发达国家、制造强国这个目标还需要走很长的道路,还需要经过长期的艰苦奋斗。换句话说,我们一流的企业还很少。企业创新能力不强,归根到底还是我们高校的问题,我们高校没有把创新能力作为人才培养的重要因素,所以这个板子应该打在高校身上。”谭建荣说。

谭建荣认为,工程科学离不开工程问题本身,工程教育是围绕工程问题讲的,我们要从工程问题里面凝练出技术问题,要从技术问题层面凝练出方法问题,要从方法认知上看问题,更主要的是我们要提出科学问题。爱因斯坦曾经讲过,提出问题要比解决问题重要,中国高等教育规模有了很大发展,已经从精英教育转向大众教育,而我们创新人才并没有涌现出很多,其中一个原因,我们的教学都是灌输知识。没有创新前提,我们提不出独特的科学问题。

“随着信息技术、生物技术的快速发展,产生了许多新兴学科、交叉学科和边缘学科以及相关的核心技术,这些科学技术对于工业界产生了巨大的贡献,许多工业领域已经或正在发生革命性变化,特别是人工智能的兴起正在悄然改变社会,如何培养适应这些变化、进而引领新的变化的工程科技人才,成为我国高等工程教育需要面临的问题。”范桂梅说。

新中国成立以来,特别是改革开放以来,我国工程教育始终以服务经济社会发展为目标,取得了巨大成就,培养了数以千万计的工程科技人才,有力地支撑了国家工业体系的建设与发展,推动我国成为世界制造大国、世界制造强国方向迈进。高等工程教育的地位作用举足轻重,无论是专业数量、在校生数量,还是学科覆盖面,都在各个学科类别当中处于第一位。2016年的统计数字表明,我国已经拥有世界上最大规模的工程教育,工科本科在校生有538万名,毕业生有123万人,专业布点有17037个,工科在校生占到了高等教育在校生总数的三分之一,我国拥有4200多万人规模的工程科技人才队伍,这是开创未来最宝贵的人才资源,对于世界高等教育来讲,我国的工程教育也举足轻重。近年来,我们每年工科本科毕业生大约占到世界总数的1/3以上。

“本科阶段的工程教育是本科教育的重要组成部分,在我国本科专业布局当中,工科大类专业占到了1/3,三分天下有其一,具有举足轻重的地位和作用。以本为本的教育理念,要求我们围绕工程教育改革的新结构、新模式、新质量、新体系,不断改进工程教育人才培养的机制、模式和方式方法,持续提高工程教育人才培养水平和质量。”张大良说。

国际上,不少新工程教育的变革,也是以推进创新人才培养为核心。2017年麻省理工学院(MIT)推出了新工程教育的变革,这个变革是适应未来的产业、未来新的机器系统、面对未来的工程,采用跨学科的方式来激发学生的参与精神,以学生为中心变革教育模式和教育方式,同时改革重点在于培养学生的思维方式养成。斯坦福大学在2013年推出了斯坦福2020计划,从知识传授第一、能力第二,变成了能力第一、知识第二,目的也是为了培养具有大胆探索创新精神的未来的领导者,培养具有使命感和时代担当的人才。

高博(Goldberg)是三欢联合公司(ThreeJoy Associates)总裁、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)名誉教授;与欧林工学院(Olin College)共同创立了欧林-UIUC合作伙伴关系,连续三年被欧林工学院授予杰出学术合作伙伴。在他看来,学习工科,不单是为了学习技术,不单是为了纯粹的教育,学习工科最关键的是信任、勇气、自主性学习,通过信任、勇气,来释放学生的自主性。工科学科有着五大支柱、六大思维,这五大支柱包括欢乐、信任、勇气、开放、互联互通,六大思维包括,分析式思维、设计思维、交往思维和语言思维、肢体思维和谨慎思维。

“新工业革命已经根本性地改变了传统的产业和劳动力市场,需要全新的人才,这也是新工科提出来的背景,我觉得新工科教育改革和范式转变是工程教育的全面改革,也是面向未来、面向产业的改革。”天津大学新工科教育中心主任,教育部“CDIO工程教育模式研究与实践课题组”组长,加拿大工程院院士,国际生产工程科学院(CIRP)设计科学与技术委员会主席顾佩华认为,新工科教育可以从理念、模式、方法、内容、质量等方面创新。

“大学教学的本质,是发现知识。我们需要一流的科研、一流的教学、一流的辐射。一流科研就是发现知识,一流教学就是传授知识,而一流辐射就是共享知识。”谭建荣说,“马克思曾说,在科学的道路上没有平坦的大路可走,只有在崎岖小路的攀登上不畏劳苦的人,才有希望到达光辉的顶点。我们只有长期艰苦奋斗,努力探索,才能把创新人才教育工作搞好,才能把我们新工科的事做好。”

新工科要服务国家战略需要

2016年我国成为华盛顿协议第18个成员,截至2017年年底,教育部高等教学评估中心和中国工程教育专业认证协会总共认证了全国198所高校的846个工程专业,通过专业认证振兴专业质量,进入了全球工程教育的第一方阵。

“高等工程教育在我国高等教育体系中占有重要的地位,深化工程教育改革,建设工程教育强国,对服务支撑我国经济转型升级,高科技企业和战略性新兴产业发展,都具有重大的力量。”张大良说。

2018年10月,教育部等六部门出台《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》,决定实施“六卓越一拔尖”计划2.0。其中之一就是教育部、工业和信息化部、中国工程院《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》。该意见明确提出,实施卓越工程师教育培养计划2.0的总体思路是:面向工业界、面向世界、面向未来,主动应对新一轮科技革命和产业变革挑战,服务制造强国等国家战略,紧密对接经济带、城市群、产业链布局,以加入国际工程教育《华盛顿协议》组织为契机,以新工科建设为重要抓手,持续深化工程教育改革,加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才,打造世界工程创新中心和人才高地,提升国家硬实力和国际竞争力。

该文件将工程教育提高到应对新一轮科技革命和产业变革挑战,服务制造强国等国家战略的高度。

“一所大学的贡献决定学校在社会的声誉。麻省理工学院的校友创办了3万多个企业,这些企业创造的价值,相当于2014年全世界第十大经济体,所以它的贡献,才可能在工程教育方面最高。”顾佩华说,以色列理工学院23%的毕业生,一生当中创办过1个企业。以色列出口公司51%以上都是这所学校的学生创办的。以色列理工学院的排名在全世界的排名不是特别高,但是他们毕业的学生绝对是一流的。

如何做好新工科建设,为国家战略服务?

张大良建议,第一,要以更高的站位把握高等工程教育改革发展大势。努力培养大批具有为国效力、甘于奉献的家国情怀,精益求精、一丝不苟的工匠精神,实事求是追求真理的科学探索,诚信守法的优秀工程人才。第二,要以更强的能量服务国家战略和经济社会发展需要。第三,要以更准的定位推进新工科建设和人才培养。“我们要大力推进新工科建设,以更高的站位,更快的视野,更准的定位,全力办好高等工程教育,培养大批创新型,复合型、应用型工科人才,为建设创新型国家,实现中华民族伟大复兴的中国梦,作出新的更大的贡献。”张大良说。

现在,许多高校已经成为开始进行新工科的建设的多样化探索。努力形成领跑全球工科教育的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设、全面提升工程科技人才培养质量,以更强的服务能力支撑国家战略和经济社会发展需要。

西南交通大学副校长冯晓云说,怎么把新工科的内涵建设好,一直是西南交通大学比较关心的问题。学校从重构工程专业的课程体系入手。新工科建设必须知道工程实践的本质是什么。工程实践的本质,应该包含设计、性能预测,包括构建以及测试功能反复迭代的过程。整个工程专业的课程体系中,一定要把工程实践的迭代过程包含进来,而且应该从一年级就开始。

浙江大学本科生院教务处处长胡吉明介绍,学校在新工科建设方面,一是建新专业,二是往老的专业或者现有专业里面填新的内容,三是采用新的方法来支撑新专业建设或者已有专业的设计改造,比如结合线下线下混合式教学改革等。

在具体实施层面,冯晓云介绍,第一,是基础教学,包括数理教学应该怎么改革。对工科学生来说,工科学生主要是要明白如何应用基础科学来解释分析改进和评价技术,在基础教学里,将真实的情景与课程学习要联合起来。第二,新工科非常重要的是把设计思维融入工程教育。我们要让学生知道我们为什么要做工程。工程成功的标准是什么?我们认为应该是看它是不是直接或者间接给社会或者人们的生活带来了幸福和美好。工程师应该更多地关注到人,关注到工程活动对人类的影响。设计思维为我们提供了一套以人为本的解决问题的方法论,学生能够更好地突破固有的思维模式,能够学会关注用户的需求。第三,在专业学习阶段开展跨学科的课程教学。第四,工程教育的通识教育也非常重要,我们现在的工程和经济、社会、政治、文化、环境、伦理等方方面面都有密切关系。应该有很好的、高质量的通识课对学生进行引导。

增强通识教育也成为不少学校工科教育的共识。重庆大学副校长廖瑞金认为,工程教育应该从专业教育向通识教育转变。第一,通识教育在立德树人方面价值是很高的。第二,从文化自信来讲,通识教育的价值也很大。第三,通过通识教育的学习,能够拓展知识结构,增加学生认知角度,拓展视野。知识面宽了,对联想思维能力,今后提升跨学科思维能力就有帮助。第四,能够提升创新思维能力,有助于发现一些方法论的问题,跳出知识看知识。

电子科技大学教务处处长黄廷祝介绍,电子科技大学的通识课里面有一门课——“人类文明”,覆盖所有一年级学生,所有班不超过35人,一半学时用于研讨。还有新生必修研讨课纳入通识课。包括专业写作与口头表达等课程。

上海交通大学副教务长、教育处处长吴静怡提出,工程教育方面,我国学生与世界一流大学学生相比,在实践上有所欠缺。上海交通大学加强实践教学,希望从大一开始培养学生的实践能力,上海交大在工程教育里面,特别是工科教育里面有一个非常有名的课程,叫工程学导论,这个课程项目是学生们从实际过程中发现的。同时,学校还加强实践基地,从2014年开始建设学生创新中心,是国家双创示范基地,最主要的目的是为了让学生有更多的实践机会,学生创新中心有四个主要部分:学生的学习方法、所有学生交叉合作、校企合作、学生的实践图书馆。

地方院校如何做好新工科建设,也是不少学校关注的问题。福建工程学院校长童昕介绍,在考虑新工科的时候,地方本科院校首先要考虑生存问题,在考虑生存的同时,新工科建设首先要牢牢抓住自己的办学定位,要有定力,不能在自己的办学定位上有所动摇,福建工程学院的办学定位就是应用型、区域性,其实就是服务地方的经济建设和行业和企业的需求,就是做这种服务的定位。在新工科建设当中,也要把握一个尺度,紧紧围绕着地方的产业转型升级和新产业新业态、新技术新模式的发展的需要,紧紧围绕这些需要来建新工科。福建工程学院的实践总结起来大概就是求新、求优、求特。

谭建荣建议,新工科建设需要关注六个方面:需要宽松的环境;要以人为本,以教师为主;新工科建设需要十年磨一剑;强调学生的动手能力;动手能力的培养主要是创新设计;反对把工程教育理科化。

“工程教育已经进入了快速和根本性的变革时期,最好的工程教育不限于世界一流的研究型大学和小而精的学校,新的竞争者将为未来优秀工程教育建立新的标准。我深信这句话。所以中国的新工科教育,如果大家共同努力,一定会给世界的工程教育建立新的标准。”顾佩华说。

思南新发现【第6期】

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