新工科背景下理科人才培養(yǎng)的思考

劉金磊 趙晶

摘要：新工科建設(shè)是我國(guó)現(xiàn)階段工程教育改革的重大戰(zhàn)略。本文討論了在新工科建設(shè)的大背景下，高等院校在理科人才特別是應(yīng)用理科人才的培養(yǎng)上應(yīng)該如何適應(yīng)新工科教育改革的新要求，從應(yīng)用理科與新工科的密切聯(lián)系出發(fā)，分析了當(dāng)今理科人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，闡釋了建設(shè)與新工科相適應(yīng)的“新理科”的必要性。在界定新理科的內(nèi)涵與特征這一核心概念的基礎(chǔ)上，對(duì)面向未來(lái)的新理科建設(shè)提出了參考建議。

關(guān)鍵詞：新工科；理科教育；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G645 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）25-0230-02

“新工科”這一概念自2016年提出以來(lái)，在教育部的積極推動(dòng)下，各高校通過(guò)廣泛的討論，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”。新工科建設(shè)是在新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟(jì)背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略選擇，是今后我國(guó)工程教育發(fā)展的新思維、新方式。與傳統(tǒng)的工科教育相比，新工科的“新”主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：新興學(xué)科、新型學(xué)科和新生學(xué)科，其目的是要培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型的卓越工程人才[1]。

在我國(guó)的教育體制中，理科與工科在中等教育階段并沒(méi)有什么區(qū)分。進(jìn)入高等教育階段，雖然分成了不同的學(xué)科門類，但是工程技術(shù)以基礎(chǔ)科學(xué)為支撐，理科與工科的人才培養(yǎng)仍然存在密切聯(lián)系。在理科人才培養(yǎng)中，建立工程技術(shù)的應(yīng)用背景可以幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，增加學(xué)習(xí)興趣。在工科人才培養(yǎng)中，打牢理科基礎(chǔ)可以提高學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)工程技術(shù)創(chuàng)新。因此，在新工科教育的改革浪潮中，理科教學(xué)要不斷適應(yīng)改革的需求，而理科人才培養(yǎng)，特別是應(yīng)用理科人才的培養(yǎng)，亟需做出調(diào)整，因此建設(shè)與新工科相適應(yīng)的“新理科”是必要而緊迫的[2，3]。

一、從應(yīng)用理科到新工科

高等教育中理科與工科的重疊部分，既可以看成是應(yīng)用理科，也可以看成是新工科。自然科學(xué)的任務(wù)是要認(rèn)識(shí)和改造客觀世界，可以分為基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)三個(gè)層次?；A(chǔ)科學(xué)偏重于認(rèn)識(shí)世界本質(zhì)聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)變化的客觀規(guī)律，創(chuàng)造的是知識(shí)理論的精神文化；工程技術(shù)偏重于改造客觀世界，創(chuàng)造的是應(yīng)用產(chǎn)品的物質(zhì)實(shí)體。應(yīng)用理科介于理科與工科之間，是從知識(shí)到應(yīng)用，從原理到工程之間的橋梁。應(yīng)用理科包含基礎(chǔ)理科的應(yīng)用類型，新興邊緣學(xué)科、交叉、復(fù)合學(xué)科。它處在基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)的中間地位，錢學(xué)森先生對(duì)這樣的技術(shù)科學(xué)定位為“對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)它是應(yīng)用，對(duì)于工程技術(shù)它又是理論”[4]。

在當(dāng)前高等教育新工科建設(shè)的討論中，從應(yīng)用理科延伸出的新工科被認(rèn)為是一種可行的方案[5]。新工科建設(shè)要滿足迎接“中國(guó)制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”以及由數(shù)字信息技術(shù)、人工智能、生命科學(xué)等帶動(dòng)的“工業(yè)4.0”等潮流帶來(lái)的科技與工程內(nèi)涵，適應(yīng)新時(shí)代新經(jīng)濟(jì)所蘊(yùn)含的“四新”（新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式）要求，因此在新工科中既涵蓋了傳統(tǒng)工科中工程的要素，也包含著融合交叉的意義。

二、理科與應(yīng)用理科的發(fā)展現(xiàn)狀

高等教育中的理科是指基礎(chǔ)學(xué)科，綜合性大學(xué)中的基礎(chǔ)理科以培養(yǎng)基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才為主。在中華人民共和國(guó)初期，我國(guó)在高等院校建設(shè)中學(xué)習(xí)蘇聯(lián)體制，其理科與工科的教育體系差別較大。在理科人才培養(yǎng)中，過(guò)分強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)學(xué)科的定位導(dǎo)致理工分家、基礎(chǔ)與應(yīng)用脫節(jié)的情況日益嚴(yán)重，阻礙了高校學(xué)科體系建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著“科教興國(guó)”成為國(guó)策，將理論與實(shí)際、純粹與應(yīng)用緊密結(jié)合且互相促進(jìn)成為了發(fā)展的重要方向。在這樣的歷史條件下，“應(yīng)用理科”應(yīng)運(yùn)而生。改革開放后，綜合性大學(xué)中基礎(chǔ)理科衍生出來(lái)的計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、微電子學(xué)等新興應(yīng)用科學(xué)被稱之為應(yīng)用理科，而后在工科院校中演變成為工科專業(yè)。為了與綜合性大學(xué)理科相區(qū)分，工科院校的理科稱之為“應(yīng)用理科”，以顯示“理工結(jié)合”的特點(diǎn)。1990年“蘭州會(huì)議”確定了高等理科教育的地位和作用，根據(jù)不同的培養(yǎng)目標(biāo)采取“加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視應(yīng)用、分流培養(yǎng)”的原則，從而將我國(guó)高等理科教育明確劃分為基礎(chǔ)理科和應(yīng)用理科兩大類。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，高等教育進(jìn)入了新的時(shí)代。高等教育總規(guī)模和入學(xué)率得到了快速提升，綜合性大學(xué)數(shù)量大幅增加，社會(huì)對(duì)研究生學(xué)歷人員需求擴(kuò)大。與此同時(shí)，高等理科教育也面臨了很多新的挑戰(zhàn)。其中最為突出的是理科本科畢業(yè)生就業(yè)壓力大。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，理科本科畢業(yè)生就業(yè)率低于其他學(xué)科門類，而應(yīng)用理科的就業(yè)率遠(yuǎn)大于基礎(chǔ)理科。在五種工作能力（理解與交流能力、科學(xué)思維能力、管理能力、應(yīng)用分析能力和動(dòng)手能力）中，理科畢業(yè)生除了在以積極學(xué)歷為代表的理解與交流能力和科學(xué)思維能力上的滿足度較高外，其余三種能力均較為欠缺，這表明高等理科教育中學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。這一方面反映了當(dāng)今社會(huì)對(duì)理科，特別是基礎(chǔ)理科的畢業(yè)生需求有限；另一方面也反映了當(dāng)今高等理科教育體制培養(yǎng)的理科人才較難得到社會(huì)的認(rèn)同。因此，在新的歷史條件下，高等理科教育需要進(jìn)一步改革和發(fā)展。

三、新工科建設(shè)背景下的“新理科”

面對(duì)當(dāng)今理科人才培養(yǎng)面臨的問(wèn)題，為了打通從應(yīng)用理科到新工科的轉(zhuǎn)變道路，“新理科”建設(shè)迫在眉睫。北京大學(xué)王義遒教授提出的“應(yīng)用理科”改革的基本原則是“夯實(shí)基礎(chǔ)，加強(qiáng)實(shí)踐”，這一原則也適用于當(dāng)代新理科建設(shè)。很多已經(jīng)發(fā)展成熟的工科，例如光電科學(xué)、空天科學(xué)等都是由應(yīng)用理科衍生而來(lái)的。與此同時(shí)，許多前沿交叉的學(xué)科不僅是新興的，而且有實(shí)際應(yīng)用需要，具有較大的發(fā)展空間，如人工智能、量子信息等領(lǐng)域都與應(yīng)用理科有著非常密切的聯(lián)系，需要對(duì)理科有著較深功底的人才來(lái)投身其學(xué)科建設(shè)。人才的融合不僅在于淺表的學(xué)科知識(shí)，更在于技能手段和思維方式。正是不同思維方式的碰撞才體現(xiàn)出交叉學(xué)科的潛力和魅力。培養(yǎng)這種交叉融合人才，正是“新理科”建設(shè)中人才培養(yǎng)的目的。

在提高基礎(chǔ)的同時(shí)，新理科人才培養(yǎng)中工程實(shí)踐必不可少。前沿交叉學(xué)科往往依托于成熟的工程技術(shù)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如人工智能依托于無(wú)人技術(shù)、量子信息依托于激光操控技術(shù)等。交叉融合型人才不能完全按照傳統(tǒng)的理科人才模式培養(yǎng)，應(yīng)該從“以理論課程教學(xué)為主、實(shí)踐教學(xué)為輔的傳統(tǒng)教學(xué)方式”過(guò)渡為“理論與實(shí)踐并重的新理科教學(xué)方式”。在打好學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)，全面提升工程實(shí)踐能力。在獲得工程知識(shí)的基礎(chǔ)上，反過(guò)來(lái)應(yīng)用到理科研究中去。

四、面向未來(lái)的新理科建設(shè)

新理科建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜、長(zhǎng)期、全局的系統(tǒng)工程，需要政府、高校通力合作。在新理科建設(shè)的過(guò)程中，不能急功近利、盲目求成，也不能諱疾忌醫(yī)、文過(guò)飾非。通過(guò)正確地認(rèn)識(shí)現(xiàn)在高等理科人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合新工科建設(shè)的時(shí)代背景，構(gòu)建新理科平臺(tái)，進(jìn)行新理科培養(yǎng)模式改革和專業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)踐，新理科建設(shè)將強(qiáng)有力地推動(dòng)中國(guó)理科教育的發(fā)展和進(jìn)步，與新工科建設(shè)同步，為我國(guó)高等教育改革提供引領(lǐng)示范，為國(guó)際理科教育的改革發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健.面向未來(lái)的中國(guó)新工科建設(shè)[J].高等工程教育研究，2017，（3）.

[2]孫康寧，等.賦予實(shí)踐教學(xué)新使命 避免工科教育理科化[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014，（6）.

[3]李旭光，等.大學(xué)物理課程改革如何適應(yīng)“新工科”建設(shè)[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2018，9（3）.

[4]王義遒，等.關(guān)于“應(yīng)用理科”的幾點(diǎn)思考[J].高等理科教育，2015，（1）.

[5]王義遒.從應(yīng)用理科到“新工科”[J].高等工程教育研究，2018，（2）.