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“新工科”未来已来

学工科的大学新生第一学期就要自己设计出一辆物流车,还要学习手绘,你能想到吗?而这将成为天津大学首个新工科人才培养校级平台——未来智能机器与系统平台的学习日常。

在9月24日天津大学新课程说明发布会上,主持老师向新生介绍:“《设计与建造》这门课程,是本学期专为未来智能机器与系统平台的同学开设的一门新课。这门课程的实践项目是物流寻迹小车,由机械学院的14位老师组成教学团队为大家授课,此外还有建筑学院的一位老师,教大家手绘。”话音未落,就引起学生们兴奋的惊呼。

今年4月,在前期实践的基础上天津大学正式发布新工科建设“天大方案”(CCII),设计了多学科联合、多方参与的开放式人才培养平台,如未来智能机器与系统平台、未来健康医疗平台、未来智慧化工与绿色能源平台、未来建成环境与建筑等,依靠人工智能、大数据等技术实现工科专业的转型升级。

随着本学期未来智能机器与系统平台第一批112名新生开学,全国首个新工科建设方案落地,正式进入实施阶段。

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新工科的小班授课 赵习钧摄

千人选出百名新生,授课模式都是新的

天津大学未来智能机器与系统平台实施新生入校后二次选拔。2019级新生颜畅的原始志愿是电气信息类,在接到录取通知书后不久,她在新生微信群里得知新工科选拔的消息,“对人工智能、自动化和精密仪器这些前沿学科很感兴趣,所以第一时间就报名了”,最终颜畅如愿以偿。

天津大学求是学部副主任于倩介绍说,新工科的考核标准除了成绩外,最重要的就是学生们的志趣。新工科面向除文史、建筑外的各专业敞开大门,有1047名学生报名,通过考察英语、数学、设计、建造、志趣、综合能力、未来规划及应变能力等,初选出187名学生参加面试。面试环节设置了“你发现学校有哪些人工智能的应用?”“目前ATM机有什么需要改进的方面?”等问题。最后选出了112名对人工智能感兴趣,并且有能力应对学习挑战的学生,进行定向培养。

由于课程设置和授课模式完全是颠覆式的创新,因此学校在每门课程开课前,都会面向学生召开一场“新课程说明发布会”。组织授课教师团队与学生们见面,为学生介绍课程设置、实现途径、课程内容、授课方式、未来学习重点等,以及发布课程需完成的项目。

据了解,“未来智能机器与系统”平台汇集天津大学机械学院、精仪学院、自动化学院、微电子学院、智能与计算学部、数学学院、宣怀学院等优势资源,和恩智浦、华为、塔塔信息技术等国内外知名企业,以天津大学求是学部为平台进行实体建设。平台建设由天津大学新工科教育中心主任、加拿大工程院院士、教育部长江学者、原加拿大卡尔加里大学机械与制造工程系主任、自然科学与工程研究基金委讲席教授顾佩华亲自挂帅组建。

让教学跟上企业发展,引领产业发展

不少大学都面临教学跟不上企业和产业的难题,“新工科”建设正是着眼于解决这一问题。天津大学教务处副处长原续波表示,以机械、自动化领域为例,企业大量引入新技术之后,高校教学内容没有及时进行更新,加之教学投入普遍不足,就出现了教学内容和实验设备落后于企业的状况。

尽管非常缺人,企业更明显感受到大学培养出来的学生需要进行深度再培训。恩智浦半导体公司系统工程部经理邵鹏说:“我们公司是做人工智能芯片和物联网芯片的,软件应用开发等领域人才缺口非常大。这个行业更新非常快,可以说是日新月异。与我们公司对口的专业主要是电子、自动化、计算机和精仪专业,但是本科毕业生完全不能直接上手做项目。”

原续波分析,“新工科”建设有两个关键词:面向未来、面向产业界。每一个新专业的规划,以及对传统专业的改造,需要调研未来10-20年产业发展趋势,课程体系、实验设计随之改变,不仅要跟得上企业发展,甚至要引领产业发展。

“天大方案”理念设计的是学科交叉、开放式人才培养平台,特别要对产业对企业开放,让企业参与人才培养目标的制定、课程体系和授课内容、基础理论和企业应用交叉授课,也需要企业提供实践资源和开放项目。据介绍,新工科体系下的学生们一年级就可以去企业实习,企业向他们开放工厂和实验室,每年寒暑假都可以去企业实习,跟随企业参观高水平的创新大赛。

邵鹏说:“大学教授理论水平很高,但是他们不清楚企业需要的重点,怎么把理论用起来。比如高数的学习,本科生要学线性代数、概率统计等,以前学生只知道解题,不知道应用到人工智能的算法,需要哪些高数知识。而我们工程师参与课程,就是要给他们讲,一些实际应用对应到高数里是哪一章哪一节。这种结合让他们学完就能用,原本的死知识也就变活了。”

新工科将带来深刻改变和挑战

去年4月8日,教育部在天津大学发布《“新工科”建设行动路线》。这个被称为“天大行动”的方案提出了三个阶段性目标:从现在到2020年,探索形成新工科建设模式,主动适应新技术、新产业、新经济发展;到2030年,要形成中国特色、世界一流工程教育体系,有力支撑国家创新发展;到2050年,形成领跑全球工程教育的中国模式,建成工程教育强国,成为世界工程创新中心和人才高地,为实现中华民族伟大复兴的中国梦奠定坚实基础。

为实现这一目标和方向,明年,天津大学新工科其他四个平台也将落地,同时每个工科类学院都要建设院级平台。全新的课程设置、互动讨论式的教学模式,项目实践,都给教师提出了不小的挑战。

机械学院副院长孙涛教授是未来智能机器与系统新课程的设计者之一。他介绍说,新工科平台上的每一门课程都是重新设计架构的,把陈旧的知识剔除,加入一些新的知识,把不同研究背景的老师加入进来,从知识层面、趋势发展、需求层面把各种知识模块集成起来,不是单一课程,而是课程模块和课程模块组,其出口最终都是产品。比如未来智能机器与系统平台的《设计与建造》这门课程由15名来自设计、制造、机电、绘图等专业的老师共同承担完成,涉及到四个一级学科。最终项目出口是寻迹物流小车。目前按照这种模式,已经梳理出四门课程《工科数学分析》《思维与创新》《设计与建造》《智能电子创客设计与实践》四门新课。

新工科平台的授课方式把老师授课和学生参与实践讨论的课程比例调整为1:5,小班教学,每个班再分若干个小组,配备一两名老师,参与学生的讨论和实践。据了解,新工科平台的学生们将在学校新建的智能教室上课,这种教室除了更多地使用多媒体教学外,最大的转变是不再是一个老师面对一排排的学生,而是学生们分组围坐在小圆桌前,老师走下讲台和大家一起互动讨论,拉近了师生之间的“距离感”。这样的上课方式受到了学生们的普遍欢迎。2019级新生颜畅说:“相比那种灌输式的老师授课模式,我更喜欢这种项目实践和讨论式的学习,能使我们的思维更加活跃。”

教材也将随着新的技术引进,摆脱传统书本教材,更多采用电子教材,或者慕课形式的线上线下相结合的教学,使教材更新更快,以适应产业快速发展的需要。

顾佩华寄语首批新工科大学生时表示,新工科平台不仅要培养学生学习知识的能力,更希望学生们能有一种情怀,在国家转型的新时期,有社会使命感,成为未来国家科技创新的主力军和领军人物。未来已来。面对席卷而来的未来浪潮,只有以变革的姿态迎接未来,决胜未来。

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