以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設路徑探索

王琢　張佳薇　劉嘉新

摘 ? ?要：隨著科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃發(fā)展，對高等教育提出了更高的要求，為了適應這種發(fā)展，我國高等教育提出“新工科”建設目標，探索新型工程教育的中國模式。文章從新工科建設的內(nèi)涵與特征出發(fā)，分析了新工科建設存在的“五個瓶頸”，并結(jié)合東北林業(yè)大學機電工程學院在大學生科技創(chuàng)新活動中的經(jīng)驗，提出以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設路徑。

關鍵詞：新工科;科技創(chuàng)新活動;路徑

中圖分類號：G640 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）011-0083-03

黨的十八大以來，習近平總書記多次指出，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃發(fā)展對我國制造業(yè)、科技、教育等多方面的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，而高等教育中的“新工科”建設正是對這一挑戰(zhàn)所做出的積極回應。

2016年“新工科”這一概念被提出以后，教育部組織全國高校進行深入研討，從“復旦共識”的形成到“天大行動”“北京指南”，教育部相繼發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力立足中國大地辦好中國教育，探索能夠領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，發(fā)展中國“教育自信”道路，助力高等教育強國建設。

一、新工科建設的內(nèi)涵與特征

清華大學林健教授在“面向未來的中國新工科建設”中詳細地分析并解讀了“新”的含義，指出“新工科”建設中的“新”包含三方面涵義，即新興、新型和新生[1-3]。

“新興”指的是全新出現(xiàn)、前所未有的新學科。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，科研手段方法得以高速發(fā)展，在傳統(tǒng)理科門類中，如：材料、生命科學、量子物理、化學等基礎學科得以取得突破性進展。以納米材料、石墨烯為代表的二維材料，以基因工程為代表的生命科學等技術的工程化應用不斷地延伸拓展新的學科，并催生以這些新技術為代表的新產(chǎn)業(yè)。

“新型”指的是對傳統(tǒng)的、現(xiàn)有的學科進行轉(zhuǎn)型、改造和升級。“工業(yè)4.0”“中國制造2025計劃”對于當代中國將是一場時代性的革命。這場技術革命對于傳統(tǒng)的工科專業(yè)，如：機械制造、自動化、電氣工程、汽車工程等與我國制造業(yè)緊密相關的學科提出了轉(zhuǎn)型升級的必然要求。充分發(fā)揮人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”在專業(yè)改造升級中的效能，實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)涵的發(fā)展、培養(yǎng)模式的創(chuàng)新等，形成符合當前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，更好地服務于國民經(jīng)濟發(fā)展，改造成為符合時代要求的新型工科。

“新生”指的是由多學科交叉復合、相互融合優(yōu)勢互補的新學科?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展中越來越多的對于復合型人才提出極大的需求，尤其是在實體經(jīng)濟、制造業(yè)發(fā)展中要求人才學科知識的復合性更高。所謂復合，既包含現(xiàn)有的不同工科專業(yè)交叉，如機械專業(yè)與計算機專業(yè)交叉，也包括工科專業(yè)與管理類專業(yè)交叉，如自動化專業(yè)與經(jīng)濟管理專業(yè)交叉。這些新生交叉學科的發(fā)展是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求，同時多科目交叉專業(yè)的形成更有利于培養(yǎng)人才的綜合能力使其適應不同階段職業(yè)發(fā)展的需要。

新工科發(fā)展是當代技術革命所帶來的變革，代表了先進生產(chǎn)力的發(fā)展方向，代表當代經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，代表了現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展需求，具有時代性、引領性、交叉性、創(chuàng)新性等顯著特征。

二、新工科建設的“五個瓶頸”

當前高等教育中新工科建設的瓶頸主要有五個方面。

（一）學科壁壘，限制了學生的知識體系

2018年我國將在大部分地區(qū)取消高考“文理分科”形式，未來將在全國范圍內(nèi)取消“文理分科”并已成為高考改革的必然趨勢。以往的文理分科高考制度，使得在高中階段學生過早接受分科教育，導致進入高等教育階段的學生知識儲備不全面，通識教育嚴重不足，過早地限制了學生的發(fā)展前景，桎梏了學生的未來可能。

（二）專業(yè)藩籬，限制了學生的專業(yè)視野

我國的高等教育專業(yè)設置，由教育部統(tǒng)一規(guī)劃設置“普通高等學校本科專業(yè)目錄”，具有較強的計劃經(jīng)濟時代的影子。專業(yè)劃分細致，課程體系結(jié)構相對固化，導致學生的知識面相對狹窄。不符合現(xiàn)代經(jīng)濟對于人才的需求、不滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)升級的要求。

2017年，教育部等五部門聯(lián)合印發(fā)了《關于深化高等教育領域簡政放權放管結(jié)合優(yōu)化服務改革的若干意見》，其中尤為重要的一條就是“落實高校專業(yè)設置自主權，引導高校結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求依法依規(guī)自主設置專業(yè)”。

（三）本研隔斷，限制了學生的學術空間

本科生和研究生的培養(yǎng)是高等院校人才培養(yǎng)體系中兩個重要的層次，具有延續(xù)性是一脈相承的人才培養(yǎng)階段。但在我國高校行政管理中本科生一般由教務處或本科生院管理，研究教育一般由研究生院或研究所管理，分別隸屬于學校不同的行政職能部門，在人才培養(yǎng)中往往容易出現(xiàn)由于頂層設計不清、溝通不暢而帶來的人才培養(yǎng)割裂問題。

（四）校企隔閡，限制了學生的發(fā)展前景

新工科建設發(fā)展的迫切要求主要來自外部，企業(yè)發(fā)展、行業(yè)進步對人才有了更高的要求。企業(yè)所需的新技術、新工藝往往還沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)的教科書中，非技術類能力如：經(jīng)濟、法律、環(huán)保、國際交流的在工科人才培養(yǎng)中也嚴重不足，部分專業(yè)的知識體系的發(fā)展滯后于產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展，行業(yè)企業(yè)還沒有真正地參與工科人才培養(yǎng)全程。

（五）師生淡漠，失去了教育的核心內(nèi)涵

落實高等教育“以學生為中心立德樹人的根本任務”的關鍵是教師。隨著我國高等教育從“精英教育”向“大眾教育”的轉(zhuǎn)變，師生關系呈現(xiàn)出一些新的特征，包含了更加復雜的社會經(jīng)濟、政治道德和微妙的情感行為。由于校園文化和社會文化兩種思想文化的交流和同化逐漸加快，在師生中形成了一種互相排斥的離心力，師生之間交流的功利意識明顯，也出現(xiàn)近利輕德的現(xiàn)象，使師生之間有效溝通難度加大。

如何突破學科壁壘、突破專業(yè)藩籬、突破本研隔斷、突破師生淡漠、突破校企隔閡這五個新工科建設中的瓶頸問題是我們當前新工科建設中亟待解決的關鍵。

三、以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設路徑

在“新工科”中，“工科”主要是指工程學科，工程學科是現(xiàn)代經(jīng)濟技術發(fā)展的主要動力之一。以東北林業(yè)大學機電工程學院為例，作為學校在校生人數(shù)第一的最大工科學院設有七個本科專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、機械電子工程、通信工程、電子信息工程、工業(yè)設計這些都屬于典型的工程類學科，因此圍繞“新工科”建設必須有所行動，必須結(jié)合“新工科”建設提升專業(yè)內(nèi)涵、提升專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量，緊跟高等教育發(fā)展的新態(tài)勢。

新工科的建設路徑和培養(yǎng)模式的探索與實踐中，重點要解決好圍繞新工科建設提出了三個問題。

1.專業(yè)人才到底是什么樣子？

2.有什么更合適的途徑來達到目標？

3.有什么更好的給學生自我認知的東西？

回答好這三個問題，結(jié)合自身實際探索一條有自身特色的新工科建設之路，是當前新工科建設中重點要解決的問題[4-5]。

在黨的十九大報告中，“創(chuàng)新”一詞出現(xiàn)了59次。如何“培養(yǎng)造就一大批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才、科技領軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團隊”。是當代中國教育與科技發(fā)展的重要命題。

結(jié)合機電工程學院本科教學工作的要點之一大學生科技創(chuàng)新活動，嘗試探索“以科技創(chuàng)新活動為牽引”的新工科建設路徑，推進“四個回歸”，把人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效果作為檢驗一切工作的根本標準。

結(jié)合“四個回歸”與新工科建設亟待突破的瓶頸，如圖1所示可以看到科技創(chuàng)新活動憑借其實踐性、綜合性、創(chuàng)新性、協(xié)作性的四個特征，可以有效地落實“四個回歸”、可以在制約新工科建設的瓶頸上有所突破。

圖1 ?科技創(chuàng)新活動的作用

科技創(chuàng)新活動的類型和組織形式多種多樣，涵蓋課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外等多種組成成分，如何開展科技創(chuàng)新活動，如何發(fā)揮科技創(chuàng)新活動在人才培養(yǎng)中的作用，在多種多樣的科技創(chuàng)新活動中如何進行選擇。

2017年12月14日，由中國高等教育學會“高校競賽評估與管理體系”專家工作組在杭州發(fā)布2012—2016年我國普通高校學科競賽排行榜，為進一步規(guī)范管理，推動和發(fā)揮學科競賽類活動在教育教學、創(chuàng)新人才培養(yǎng)等方面的重要作用，提供了規(guī)范和引導。選取其中推薦的競賽，競賽的組織、水平、質(zhì)量都有所保證，對于保證培養(yǎng)質(zhì)量會起到十分積極的作用。

以競賽排行榜中的全國機器人大賽Robomaster競賽為例，對此項科技創(chuàng)新活動在人才培養(yǎng)中的作用加以具體地分析與介紹。在全國大學生機器人大賽Robomaster競賽中需要參賽隊伍自助完成8臺機器人5種類型的機器人制作，其中有步兵機器人、英雄機器人、哨兵機器人、空中機器人、工程機器人，以其中的工程機器人為例，其主要功能需求為：

1.全方位運動;2.特定彈藥箱的夾取;3.不同型號彈丸分揀;4.臺階攀升;5.補給其他類型機器人;6.牽引救援要完成工程機器人的相關功能將會涉及到以下知識：機械設計、機械加工、自動控制、運動控制、檢測傳感、電子設計、電路制作、嵌入式系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機視覺等。

以上的工作是目前任何一個傳統(tǒng)學科、傳統(tǒng)專業(yè)的學生都不可能完成的，但卻是智能化發(fā)展趨勢中自動化機器人的一個簡單案例，也正是很多工科學生未來所面對的工程案例，其內(nèi)涵正是對新工科的要求。

在這個項目實施中，為了完成相關的功能，需要聚集一個多學科交叉、多專業(yè)門類的科技創(chuàng)新團隊，需要營造跨專業(yè)、跨學科的科研條件與氛圍。在具體執(zhí)行中東北林業(yè)大學機器人隊聚集了機械電子工程、機械設計、自動化、通信工程、計算機科學與技術等14個不同學科及專業(yè)的學生，形成了一個本研結(jié)合，學科交叉的項目團隊，具體見下圖2機器人隊隊員學科專業(yè)分布情況。

圖2 ?機器人隊隊員學科專業(yè)構成

在項目進行中以指導教師為核心，仿照企業(yè)化的組織形式形成了隊長、項目管理、宣傳經(jīng)理、技術主管的組織架構，由科技創(chuàng)新活動經(jīng)驗豐富的學生作為主要核心架構，負責協(xié)助指導教師管理整個科技創(chuàng)新團隊，形成學生“自我管理、自我激勵”的創(chuàng)新模式。

項目中研究生、本科生相互協(xié)作，電類與機械類專業(yè)互相交融，在長達一年的設計制作過程中，每名隊員發(fā)揮自身專業(yè)優(yōu)勢，吸收其他專業(yè)的知識，圍繞機器人的功能實現(xiàn)多學科交叉協(xié)作，電類的學生有機會了解機械方面的知識，機械類的學生了解更多電控方面的知識，拓展了知識的覆蓋面，充分地了解現(xiàn)代各學科技術的發(fā)展趨勢，不再拘泥于自身原有專業(yè)的限制，拓展了知識結(jié)構，豐富了能力結(jié)構，逐步形成了全局觀、工程觀的項目化工程教育思維，有效地實現(xiàn)了突破學科壁壘、突破專業(yè)藩籬、突破本研隔斷。

傳統(tǒng)課堂教學的范式中，只是教師單一方向的傳輸，學生一味地接受，僅僅通過作業(yè)、考試等傳統(tǒng)形式反映學生知識的掌握情況，交流等雙向的教學互動很少或很難推進。而在科技創(chuàng)新活動項目的進行中，技術討論、專題講座、親身示范等豐富而有針對性的教學活動是科技創(chuàng)新活動“教”的主要形式。各相關專業(yè)教師、企業(yè)工程師廣泛參與其中，介紹專業(yè)發(fā)展、專業(yè)知識、行業(yè)應用等，通過此種近距離的交流，貼近與學生間的距離，不再是高高在上的教育者，而是同學生一道解決問題、一道前進的同路人，有效突破了師生淡漠、突破校企隔閡。

通過以上的介紹，可以看到以科技創(chuàng)新活動為牽引可以有效地解決當前新工科建設的五個瓶頸。

同樣以科技創(chuàng)新活動為牽引，圍繞新工科建設，也可以有效地實現(xiàn)當前高等教育“四個回歸”的必然要求。

以科技創(chuàng)新活動項目為導向，激發(fā)學生的學習動力和專業(yè)志趣，突破學科壁壘、跨越專業(yè)藩籬，引導學生求真學問、練真本領，“回歸常識”“回歸夢想”。

以科技創(chuàng)新活動為紐帶加強學生團隊協(xié)作、加強師生交流、加強校企交流，突破本研隔離、突破師生淡漠、突破校企隔閡，引導教師熱愛教學、潛心教書育人，“回歸本分”“回歸初心”。

四、結(jié)論

新工科建設是一項涉及多產(chǎn)業(yè)、多部門、跨學科、跨院系的復雜的、全局性的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。需要通過堅持不懈的研究、實踐和不斷探索來完善。在東北林業(yè)大學機電工程學院近年來的工作中探索出一條以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設路徑，實踐證明在人才培養(yǎng)中已經(jīng)取得了較好的效果，在由中國高等教育學會舉行的2018年全國普通高校學科競賽評估結(jié)果中東北林業(yè)大學排名36，位列農(nóng)林醫(yī)學類排名第一，在人才培養(yǎng)方面取得了較為顯著的提升。

在推進科技創(chuàng)新活動的同時，仍應看到當前的科技創(chuàng)新活動受經(jīng)費、實踐條件等方面的限制惠及面仍有限，僅僅局限于工科與工科的范疇內(nèi)。工科與理科、工科與其他學科等其他學科交叉范疇內(nèi)，如何進一步擴大影響力，如何全面惠及每一名學生，是我們當前工作的重點，更需要我們不斷的完善和探索。

參考文獻：

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