新工科人才培養(yǎng)的“結(jié)構(gòu)之變”

王蓓蓓 高雪梅

(河海大學公共管理學院，江蘇 南京 211100)

目前，隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命如火如荼地開展，我國教育界也作出相應支持，“新工科”概念應運而生。教育部高教司通過頒布“天大行動”等文件，為新工科人才培養(yǎng)提供支持。但是，新工科背景下工科人才具體培養(yǎng)方案及策略仍無法明確。本文通過對新工科背景下人才培養(yǎng)“結(jié)構(gòu)之變”進行探析，了解工科人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)在“新工科”建設背景下的前后變化之處，有利于各方有針對性地培養(yǎng)新型的卓越工科人才。

1 新工科的特質(zhì)

作為一種順應時代發(fā)展的高等教育改革，新工科建設必須按照新工科的特質(zhì)、規(guī)律來進行，以培養(yǎng)面向戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)與引領行業(yè)發(fā)展的卓越人才。因此，在新工科人才培養(yǎng)方案規(guī)劃前，必須清楚新工科的特質(zhì)?？傮w上，新工科有引領性、融合性、創(chuàng)新性、實踐性、發(fā)展性等幾個特質(zhì)[1]。

引領性。新工科概念的提出本身便是服務于目前的產(chǎn)業(yè)革命，其不應僅為現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟而存在，更應為引領未來的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展做貢獻。

融合性。融合性是新工科的學科特征。新型的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)往往是由已有的產(chǎn)業(yè)鏈滲透融合而成，新工科更應是由幾個學科交叉、滲透、融合和拓展形成，從而能強化工科人才“類”能力的培養(yǎng)，而不是僅限于專業(yè)知識的學習和能力培養(yǎng)。

創(chuàng)新性。新工科的產(chǎn)生與建設均為服務于新技術、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式，因此創(chuàng)新性是新工科的價值所在，不論是產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新以及創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，都是新工科建設的任務和目標。

實踐性。無論是新工科還是老工科，動手能力及其他實踐能力的培養(yǎng)是工科人才培養(yǎng)永恒的主題。新工科建設的初衷便是服務與制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，工科人才實踐能力培養(yǎng)的重要性可見一斑。

發(fā)展性。目前我國還處于新工科建設的初期，學者們對新工科建設的研究還處于探索階段，高校的教育改革也采用試點的方式進行而未大規(guī)模展開，新工科建設需要在開展過程中不斷發(fā)展、進步與完善。

2 學科專業(yè)結(jié)構(gòu)之變

在新一輪科技、產(chǎn)業(yè)革命蓬勃發(fā)展形勢下，為與時俱進，工科教育必須與行業(yè)領域人才進行對接，建設發(fā)展一批新興學科才能適應戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

我國要想抓住這次產(chǎn)業(yè)發(fā)展改革的契機，在世界高等工程教育中占有一席之地，就必須立足于“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等重大戰(zhàn)略，建設好“新工科”，以彌補我國新產(chǎn)業(yè)、新行業(yè)的人才缺口。依據(jù)我國在新產(chǎn)業(yè)革命中的現(xiàn)實發(fā)展需要，我國相關部門發(fā)布了我國未來10年制造業(yè)10大重點領域的人才需求預測(見表1)。

從表1中可知，工科人才的需求專業(yè)領域集中在電子信息類、機械類、材料類、海洋工程類、生物工程類、航空航天類等，產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的信息化、智能化的新特點表露無疑。因此，新工科建設過程中，為實現(xiàn)高等工科教育與產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的對接，工科類高等教育的專業(yè)設置等也應該向相關專業(yè)傾斜。

表1 制造業(yè)10大重點領域人才需求預測 (單位/萬人)

數(shù)據(jù)來源： 教育部、人力資源社會保障部、工業(yè)和信息化部印發(fā)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》(http://www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_953/201702/t20170214_296162.html)

2.2 專業(yè)結(jié)構(gòu)

伴隨著新經(jīng)濟的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，國家對工科人才需求類型的轉(zhuǎn)變，也使得新工科專業(yè)設置及其人才培養(yǎng)領域進行動態(tài)調(diào)整。里瑟琦智庫高等教育委員會2015年梳理出本科專業(yè)審批結(jié)果中的新工科專業(yè)分布情況[2](見表2)。

從表2可知，在2015年本科專業(yè)備案與審批結(jié)果的新工科專業(yè)中，新增新工科專業(yè)最多的便是物聯(lián)網(wǎng)工程、網(wǎng)絡與新媒體、數(shù)字媒體技術、網(wǎng)絡工程等專業(yè)，專業(yè)設置與表1中未來制造業(yè)人才需求的相關領域基本吻合，也反映出高校在運用新興技術建設新工科，改造升級傳統(tǒng)工科中的重要作用。

3 知識結(jié)構(gòu)之變

基于產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，新工科教育人才培養(yǎng)目標不同，工科人才的知識結(jié)構(gòu)也有所改變，這里的改變并不是知識結(jié)構(gòu)所包含的基本要素有所改變，而是知識結(jié)構(gòu)的要素側(cè)重點不同。

在傳統(tǒng)工科人才的知識結(jié)構(gòu)中，要素主要由 “基礎知識——專業(yè)知識——跨學科知識”3部分構(gòu)成?！盎A理論”不論是何種類型人才的知識結(jié)構(gòu)中，都起著基礎性作用。只有在具備扎實的理論基礎，擁有完善的基礎理論體系和較強基礎學習能力的基礎上，才能進行專業(yè)知識和跨學科知識的學習?！皩I(yè)知識” 不僅是對基礎理論知識的補充，更是學生重點鉆研學習的內(nèi)容，在學習的過程中有意識地動態(tài)跟蹤并積累自己感興趣的、具有實用研究價值的、和實踐發(fā)展前沿的特定學科領域知識，直接決定著學生的知識主體內(nèi)容、專業(yè)類型甚至未來的行業(yè)方向?！翱鐚W科知識”的學習目的是讓學生運用比較的方法看待不同學科、不同領域的理論知識，通過對比的方式，從更全面的角度看待事物和解釋問題。但是，在實際工科人才培養(yǎng)過程中，過早地專門化、過分地專門化，不僅影響著學生對“基礎知識”的學習態(tài)度，也使學生所學的知識廣度僅限于單一的學科領域之中，嚴重窄化了工科人才的知識體系。同時，學科專業(yè)的調(diào)整不可能與產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型完全匹配，總滯后于產(chǎn)業(yè)、市場的發(fā)展需求，因此，過分關注于“專業(yè)知識”的學習是欠理性的，新工科教育對工科人才的知識結(jié)構(gòu)也作出了新的要求。

表2 2015年本科專業(yè)備案與審批結(jié)果中的新工科專業(yè)

數(shù)據(jù)來源： http://blog.sciencenet.cn/blog-2903646-1034565.html

3.1 “基礎知識”與“專業(yè)知識”的聯(lián)結(jié)

在以往的工科人才培養(yǎng)過程中，由于“專業(yè)知識”本身的特殊性，“基礎知識”的學習雖被強調(diào)其重要性，仍不可避免地被壓課時，學科知識的系統(tǒng)性無法保證，導致“基礎知識”學習效果一直未能達到理想狀態(tài)。大學物理作為工科人才的必修基礎課程，重要性不言而喻，以其為例不甚合適。大學物理作為工科專業(yè)知識的學習基礎，但不能達到預期學習效果的原因主要有兩個方面：一是教學內(nèi)容的缺陷。在已有的物理教材學習中，除了主要教材內(nèi)容與高中物理教材有重復部分、主要模塊內(nèi)容關系不緊密外，教材內(nèi)容還過于理論化、固態(tài)化，未及時更新現(xiàn)代新技術、新內(nèi)容。二是由于學生認為大學物理作為基礎知識，與專業(yè)知識相比，實用性較低，故而對其不重視[3]。

因此，必須加強基礎知識與專業(yè)知識的聯(lián)結(jié)，學校和學生都需認識到這一點。此處以大學物理這門基礎必修課程為例。一方面，要加強基礎知識的模塊化學習，提高學生學習的重視度。將大學物理知識體系模塊化，分為模塊A、模塊B、模塊C，分別適用于對電類物理知識要求較高的自

動化、機電工程等電類專業(yè)，對非電類、力學等模塊要求較高的土木與交通、環(huán)境工程等專業(yè)，以及對物理知識要求較低，只需簡要學習物理美學等知識的數(shù)字媒體等專業(yè)[3]。在教學階段，學校按專業(yè)分班上課，有利于學生在學習過程中有側(cè)重點高效地學習與本專業(yè)相關的基礎課程知識，也可提高學生的學習興趣。同理，在英語課程學習過程中，也可按專業(yè)分班上課學習專業(yè)英語等。因此，提高“基礎知識”的學習效果，加強其與“專業(yè)知識”的聯(lián)結(jié)，不失為一種有效方法。

3.2 “專業(yè)知識”與“跨學科知識”的整合

新工科教育對工科人才的跨學科知識的掌握提出了更高的要求，教育部門也意識到專業(yè)劃分過細的問題，在專業(yè)調(diào)整中也有所體現(xiàn)(表3)。

從表3中可以看出，教育部門通過對高等教育本科專業(yè)目錄進行調(diào)整，將原來的相似專業(yè)進行整合，從而幫助學生“類” 知識的學習，有利于學生跨學科知識的學習，以應對專業(yè)劃分過細的問題。在新工科建設的今天，新興產(chǎn)業(yè)與新興學科的發(fā)展更賴于工科人才跨學科知識的學習。高校在此背景下也作出相應變革，清華大學首先作出表率作用，2017年，清華大學本科招生按“類”進行，將原有的專業(yè)合并為16個大類，包括數(shù)理類，人文與社會類，機械、航空與動力類，化生類，計算機類，環(huán)境、化工與新材料類，經(jīng)濟、金融與管理類等。考生在填報志愿時按照以上16大類填寫，入學后1～2年內(nèi)不分專業(yè)，統(tǒng)一進行大學物理、高等數(shù)學等公共基礎課程的學習，在大二或大三時再按照學生的特長、興趣或相關標準選擇專業(yè)、實行分流培養(yǎng)，讓學生的基礎知識學習更加全面扎實，跨學科知識掌握更加扎實，知識面更廣，充盈工科人才知識體系。

表3 本科專業(yè)目錄新舊專業(yè)對照表(部分)

數(shù)據(jù)來源： http://old.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3882/201210/143152.html

4 課程結(jié)構(gòu)之變

工科人才的課程結(jié)構(gòu)與知識結(jié)構(gòu)是并聯(lián)而生，又有所不同。目前，各高校工科人才的總體課程結(jié)構(gòu)為“基礎課程+專業(yè)課程+實踐課程”?；A課程主要指思想政治類課程、英語課、物理類等公共必修課和以自然科學類、人文社科類等為主通識選修課。實踐課程主要由實驗、實習和畢業(yè)設計3部分構(gòu)成。鑒于產(chǎn)業(yè)革命對工科人才的需求，新工科建設在課程結(jié)構(gòu)的建構(gòu)方面也應作出以下幾點的改變。

4.1 導論類課程

新工科建設下的課程中要體現(xiàn)學科前沿和技術進步。高校應該根據(jù)不同學科的基礎、特點，針對性地增設相關學科前沿的專業(yè)導論類課程，但是，其不僅僅是停留在新生入學時專業(yè)前景的簡單介紹或是貫穿于理論教學中的只言片語，而應是專門設立的獨立課程，系統(tǒng)全面地對專業(yè)時代前沿等進行介紹，以引發(fā)學生的學習興趣和熱情[4]。

4.2 基礎通識課程

“新工科”建設中對工科人才課程結(jié)構(gòu)的改變，除增加導論類課程之外，對基礎通識課程的改革也是燃眉之急。一方面，正如上文所述，要加強各課程間的連接，如基礎課程與專業(yè)課程，教學過程應該以課程模塊、專業(yè)類別進行，充分發(fā)揮通識課程的基礎性作用；同時，加強學科前沿知識、時政熱點在通識課程中的引用，以吸引學生的學習興趣，最大程度提高基礎通識課程的學習效果。另一方面，要結(jié)合專業(yè)特點，對基礎通識課程有針對性地重點學習。例如，工科人才要深化對數(shù)學課程以及物理課程的學習，以便為專業(yè)課程的學習與實踐作準備。

4.3 實踐課程

工程實踐能力自始至終都是工科人才能力培養(yǎng)的重中之重。鑒于中國目前“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施進程，實踐課程在新工科人才培養(yǎng)過程中有著舉足輕重的地位?，F(xiàn)階段，各高校的實踐課程主要由實驗室實驗、基地實習以及畢業(yè)設計3方面構(gòu)成。其中，高校普遍將基地實習安排在本科教學最后一個階段，即大四階段，且為期6～7個月?？墒牵趯嶋H開展過程中，由于高校將理論學習和實踐學習階段完全分開，學生很難將理論知識與實踐知識適時結(jié)合，直接導致的結(jié)果便是在實習階段，只是完成學?；蚴菍嵙暬氐娜蝿眨催M行知識的自我整合和工程思維能力的鍛煉與培養(yǎng)。浙江大學作為新工科建設的帶頭高校，其構(gòu)建了“126”教育模式，工科學生的實習貫穿于整個學習生活。其中，大一暑期為認知實習，為期1個月，大二暑期為生產(chǎn)實習，為期2個月，大三大四進行畢業(yè)設計，為期6個月或者更久，從而穩(wěn)步開展實踐教學活動，將階段性所學知識在實踐中及時應用、反思，有利于進一步提高高校工科教育實踐質(zhì)量。

5 能力結(jié)構(gòu)之變

新工科建設背景下，不可質(zhì)疑的便是工科人才的能力要求也發(fā)生改變。2017年教育部頒布的“天大行動”中明確指出：“要促進工科學生的全面發(fā)展，把握好新工科人才的核心能力素養(yǎng)，強化工科學生的家國情懷、全球視野、法治意識和生態(tài)意識，培養(yǎng)學生設計思維、工程思維、批判性思維和數(shù)字化思維，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨學科交叉融合、自主終身學習、溝通協(xié)商能力和工程領導力?！彪m然目前學者們對新工科人才的核心能力還沒有明確界定，但是在任何時代，人才的能力要求都只求多但嫌少，因此，新工科建設對工科人才的能力要求，也并不是能力結(jié)構(gòu)的徹底改變，而是個別能力的重點培養(yǎng)。

5.1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

在新的工業(yè)革命開展時，產(chǎn)業(yè)和技術的快速發(fā)展，離不開工科人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)?！疤齑笮袆印泵鞔_提出，新工科的建設需要完善工科人才的“創(chuàng)意-創(chuàng)新-創(chuàng)業(yè)”教育體系，著重培養(yǎng)新工科人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，從而推動“產(chǎn)-學-研-用”的緊密結(jié)合和科技成果的成功轉(zhuǎn)化應用。因此，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)不僅需要政府健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，以完備的制度提升工科人才培養(yǎng)效果，還要推動多元協(xié)同和營造孵化環(huán)境，以校企、校校合作開展人才培養(yǎng)活動，以科技創(chuàng)業(yè)基地實習等途徑提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5.2 工程實踐能力

工程實踐能力的培養(yǎng)，一直是工科教育的重點，也是難點?！吨圃鞓I(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》中明確要求，改變原來高校工科培養(yǎng)過程中“重論文、輕實踐”的問題傾向，不斷完善工科生實習制度，強化工科生工程實踐能力的培養(yǎng)。同時，工科人才的培養(yǎng)除了依托高校、科研機構(gòu)、行業(yè)企業(yè)進行職業(yè)標準和崗位規(guī)范的對接培養(yǎng)外，還應支持企業(yè)、研發(fā)中心將學生的科技研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化，以鼓勵學生工程實踐能力的培養(yǎng)。

6 師資結(jié)構(gòu)之變

近幾十年來，高校教師的數(shù)量增長迅速，且新進教師以剛畢業(yè)的年輕博士為主，擁有從事工程實踐的經(jīng)歷有限。迫于學術競爭的壓力，這些教師的教學手段還是從書本到書本，實驗也是從模型到仿真階段，與實際工程實踐嚴重脫節(jié)。在德國的應用科技大學，課程實行教授負責制，且應聘條件非常嚴格，除高校畢業(yè)、擁有博士學位等通用條件外，最大的特殊點在于該教師在其科研、教學領域有至少5年以上的職業(yè)實踐經(jīng)驗，其中至少在高校以外的行業(yè)領域工作3年[5]。目前，我國高等工程教育規(guī)模擴大，讓每個教師擁有高校外領域工作經(jīng)驗并不實際，但是逐步擴大擁有校外實踐工作經(jīng)驗教師的數(shù)量，控制有無實踐經(jīng)驗教師的數(shù)量比例卻是可行的。同時，對于校內(nèi)基礎通識課程類教師，如英語、思政、物理類教師，加強其學科教學現(xiàn)代化進程，不僅在教學內(nèi)容上要緊跟時代發(fā)展，在教學方法上也要現(xiàn)代化，如：靈活運用同伴教學、群組教學等教學方式，提高學生的學習興趣和熱情[6]。這樣在平時的教學活動中，學生也可直接從教師處習得有實際工程實踐相關的知識和學科前沿知識，而非僅從最后一學年的校外實習獲得。

7 結(jié)語

提出“新工科”的初衷，便是促進工程教育與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的融合發(fā)展。高校學科專業(yè)結(jié)構(gòu)的設置需要隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行重置，工科人才的知識結(jié)構(gòu)需要隨著產(chǎn)業(yè)需求轉(zhuǎn)變，課程結(jié)構(gòu)隨著知識結(jié)構(gòu)的改變進行動態(tài)調(diào)整，能力結(jié)構(gòu)隨著新產(chǎn)業(yè)對人才核心能力的需求側(cè)重不同有所偏移，特殊背景下工科人才工程實踐能力的特質(zhì)性重新對教師結(jié)構(gòu)作出了要求。對新工科建設下工科人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)改變的認識只是初步認識，具體建設需要進一步的研究與實踐。