新工科人才必備的批判性思維與核心能力培養(yǎng)

孫剛成，楊晨美子

（延安大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000）

現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展日益形成直接聯(lián)系，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主力。作為二者有機(jī)結(jié)合的重要途徑，新工科人才培養(yǎng)與工程教育逐步成為世界教育改革浪潮中最受關(guān)注與重視的內(nèi)容。當(dāng)今，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的工程教育已經(jīng)不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人才發(fā)展的需求，各行各業(yè)呼吁工程教育要順應(yīng)趨勢、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇進(jìn)行改革創(chuàng)新。為了發(fā)揮高等工程教育在支持國家產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和提升國家科技競爭力上的重要作用，2017年，新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”達(dá)成以后，教育部發(fā)布《高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，開始進(jìn)行新工科建設(shè)。綜合教育部文件精神和國際工程教育研究熱點(diǎn)與前沿知識(shí)圖譜［1］可見，新工科具有極強(qiáng)的跨學(xué)科性、知識(shí)整合性、實(shí)踐應(yīng)用性、創(chuàng)新創(chuàng)造性、個(gè)體可持續(xù)發(fā)展性和社會(huì)適應(yīng)性，這些特點(diǎn)要求新工科人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)批判性思維品質(zhì)、跨學(xué)科整合能力、實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力等。

第一，要培養(yǎng)具有良好批判性思維品質(zhì)的新工科人才。我國傳統(tǒng)教育中存在“唯書至上、唯師至上”的弊病，這在以往的工科教育中也并不少見，其培養(yǎng)出的工科人才思維僵化、不善變通，進(jìn)而影響工程科技的創(chuàng)新發(fā)展。歷史上的每一次工業(yè)革命無一不是在人們不斷思考、探索、質(zhì)疑中進(jìn)行的，良好的批判性思維品質(zhì)能夠幫助人們發(fā)現(xiàn)新的問題、尋找新的途徑、實(shí)現(xiàn)新的突破和產(chǎn)生新的產(chǎn)品。

第二，要大力提升新工科人才的跨學(xué)科整合能力和實(shí)踐操作能力。以往工程教育存在諸如學(xué)科壁壘嚴(yán)重、為學(xué)生提供的專業(yè)實(shí)踐操作機(jī)會(huì)匱乏、教師偏重于傳授基本理論知識(shí)卻不重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力等問題，這些問題導(dǎo)致工科學(xué)生的知識(shí)面和視野狹窄，大部分學(xué)生的學(xué)科知識(shí)整合能力不足、跨學(xué)科能力較差，實(shí)踐操作能力低下，畢業(yè)以后無法適應(yīng)日新月異的產(chǎn)業(yè)升級(jí)需要。工程學(xué)是一門“橋梁學(xué)科”，它將技術(shù)及其以外的其他領(lǐng)域結(jié)合在一起，遍布于眾多工作場所，具有內(nèi)在的實(shí)踐性、互動(dòng)性和多面性；而工程師就是實(shí)踐者，對(duì)于即將成為工程師的工科畢業(yè)生來說，向?qū)嵺`工作的過度非常復(fù)雜和關(guān)鍵［2］。因此，跨學(xué)科整合能力和實(shí)踐操作能力猶如新工科人才的左膀右臂，它們共同支撐新工科人才的成長發(fā)展。

第三，要培養(yǎng)新工科人才的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。創(chuàng)新是引領(lǐng)和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ钱a(chǎn)業(yè)和行業(yè)得以發(fā)展并贏得市場競爭的保障，是產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的工程科技骨干必須具備的核心能力［3］。華南理工大學(xué)在2019年提出“新工科F計(jì)劃”，旨在培養(yǎng)“三創(chuàng)型”工科領(lǐng)軍人才，即：具備創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力的新工科人才。

如圖1所示，這三種能力并不是各自為政，而是在批判性思維指導(dǎo)下共揚(yáng)所長、互促互進(jìn)的關(guān)系，而且跨學(xué)科整合與實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)是促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)造力形成的基礎(chǔ)。所以，新工科人才必須在這四個(gè)方面協(xié)調(diào)發(fā)展，才能最終達(dá)到創(chuàng)新型工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

圖1 新工科人才必備能力

一、如何提升新工科人才的批判性思維品質(zhì)

美國學(xué)者羅伯特·恩尼斯認(rèn)為批判性思維是旨在決定人們信念與行動(dòng)的合理性的反思型思考方式［4］。求真、反思、審慎、質(zhì)疑是批判性思維的特點(diǎn)，而將其應(yīng)用于教育過程中，則是鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，尊重學(xué)生提問、討論和闡釋的權(quán)利，在課程教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生批判性思維所需要的技巧、態(tài)度和傾向，組織學(xué)生進(jìn)行以問題為核心且理據(jù)充足的辯論［5］。如圖2所示，在新工科人才培養(yǎng)中，就是以激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)為首要，通過辯論調(diào)動(dòng)學(xué)生們的思維活力并融入思維訓(xùn)練，以求有效提升工科人才的批判性思維品質(zhì)。

圖2 新工科人才批判性思維品質(zhì)培養(yǎng)策略建構(gòu)

（一）培養(yǎng)基于問題意識(shí)的批判性思維品質(zhì)

新工科教育以承擔(dān)具體任務(wù)、解決具體問題為重點(diǎn)，倡導(dǎo)在分析任務(wù)中深度挖掘問題，并考量問題的真?zhèn)?，去偽存真，最終確保獲取具有真實(shí)意義和實(shí)際價(jià)值的問題。

1.縱橫整合任務(wù)信息，多維度析出問題

問題的提出不可能是空穴來風(fēng)，它是在個(gè)體運(yùn)用批判性思維監(jiān)控自身認(rèn)知活動(dòng)的過程中，采取適當(dāng)?shù)牟呗垣@取有效信息并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估反思，然后整合加工相關(guān)信息，最終提出具有創(chuàng)造性價(jià)值的問題［6］。因此，在面對(duì)任務(wù)信息時(shí)，應(yīng)從縱橫兩個(gè)方面多維度析出問題。首先，橫向剖析任務(wù)信息，發(fā)揮知識(shí)的延展性，從不同側(cè)面或?qū)W科視角提出問題。目前的工程項(xiàng)目任務(wù)中，包含的問題極少是單一方面的，更多地是整合系統(tǒng)中的幾個(gè)部分交叉疊加而來的［7］11。這就要求學(xué)生面對(duì)具體任務(wù)時(shí)，應(yīng)該具有調(diào)動(dòng)多學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備以解析復(fù)雜任務(wù)和多元信息的能力，從各個(gè)角度提出可供探究的問題。其次，縱向?qū)Ρ热蝿?wù)信息，尋根究源，深度挖掘問題背后的本源，通過縱深挖掘認(rèn)清本質(zhì)提取規(guī)律，形成系統(tǒng)的邏輯認(rèn)識(shí)和哲學(xué)思維。

2.辨明問題真?zhèn)?，保證批判性思維的科學(xué)性

問題是科研的先導(dǎo)，其類型主要有四種：第一種是已有理論無法解釋新的事實(shí)，或是發(fā)現(xiàn)事實(shí)與已有理論發(fā)生了沖突；第二種是現(xiàn)存的不同理論之間暴露出來的矛盾或沖突；第三種是產(chǎn)品的實(shí)際性能與目標(biāo)性能之間不一致；第四種是社會(huì)對(duì)某種技術(shù)和產(chǎn)品有個(gè)性化或新的需要，但是，現(xiàn)有的技術(shù)與產(chǎn)品無法滿足此類需要等［8］。批判性思維有利于發(fā)現(xiàn)問題，也有利于解決這些問題。但是，批判性思維具有開放性，在問題提出中可能會(huì)出現(xiàn)不真實(shí)的、不符合客觀現(xiàn)實(shí)、沒有實(shí)踐探究意義和應(yīng)用價(jià)值的偽問題。為了有效解決具體任務(wù)中的問題并有效避免偽問題的干擾，人們必須保證科學(xué)研究的問題是真實(shí)可靠且有價(jià)值的。因此，要培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)在善于發(fā)現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上，不斷推敲和考量已提出的問題，對(duì)問題去偽存真，以便保證批判性思維活動(dòng)是正確和科學(xué)的，并避免陷入詭辯的泥潭。

（二）鼓勵(lì)問題中心式辯論，提升批判性表達(dá)能力

辯論是指雙方針對(duì)同一問題保持不同的意見，且用一定的證據(jù)和理由對(duì)自己的觀點(diǎn)進(jìn)行闡述，從而揭露對(duì)方矛盾的一種言語討論活動(dòng)。早在蘇格拉底時(shí)期，就存在辯論式教學(xué)。在教學(xué)方法中運(yùn)用平等對(duì)話的辯論手段，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維習(xí)慣與思維品質(zhì)［9］。

1.以充分的論據(jù)和良好的氛圍為自由表達(dá)提供保障

激發(fā)批判性思維的學(xué)術(shù)辯論必須保證表達(dá)的自由。表達(dá)自由的原則就是圍繞辯論主題進(jìn)行有理有據(jù)的發(fā)散辯論，而不是漫無方向和目的的狡辯。為此，新工科人才培養(yǎng)中的學(xué)術(shù)辯論至少要做到以下兩點(diǎn)。

首先，需要學(xué)生跳出單一學(xué)科思維定勢，廣泛收集離散型論據(jù)。在辯論活動(dòng)中，由于問題探究的結(jié)果并非唯一，需要學(xué)生擺脫學(xué)科局限，養(yǎng)成在多學(xué)科中收集充分論據(jù)支撐自己的立場和觀點(diǎn)的習(xí)慣，這樣對(duì)于學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新意識(shí)和批判性思維才有意義［10］。在論據(jù)的選擇上，學(xué)生習(xí)慣于從不同學(xué)科經(jīng)驗(yàn)中進(jìn)行提取和充分利用時(shí)，不僅可以鍛煉他們的學(xué)科融合能力，而且可以為問題的理解和解決提供不同的創(chuàng)新思路。

其次，需要組織者創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境，營造輕松有序的辯論氛圍。在辯論中可能出現(xiàn)詭辯、偏題和強(qiáng)烈的對(duì)抗性。因此，組織者要提前為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)自由舒適的辯論環(huán)境，讓參與者能夠享受思想火花迸發(fā)與碰撞的辯論愉悅感和獲得感，使辯論雙方都擁有平等陳述己方論點(diǎn)和反駁對(duì)方論點(diǎn)的機(jī)會(huì)。在辯論時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生相互尊重，針對(duì)問題發(fā)表意見，對(duì)事不對(duì)人。

2.在辯論中激發(fā)觀點(diǎn)互證互補(bǔ)的多樣性表達(dá)

在以激發(fā)思維活力為目的的辯論中，可以以小組為單位，小組內(nèi)部共享資源。在此過程中，學(xué)生需要了解的不僅是自己的論據(jù)，還需要充分了解他人搜集的論據(jù)；不僅需要熟練掌握專業(yè)知識(shí)，還需要搜羅多學(xué)科門類信息，擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)；不僅需要準(zhǔn)備好自己的發(fā)言，還需要與小組成員共同討論交流并商討辯論技術(shù)。整個(gè)辯論過程中，學(xué)生在高自由度和廣闊的知識(shí)視野保障下，才能夠更有效地批判性辨識(shí)不同的觀點(diǎn)，并在辯論的過程中，借鑒和吸收有價(jià)值的信息去完善自我。

（三）在課程與教學(xué)中常態(tài)化開展批判性思維訓(xùn)練

在許多工程專業(yè)課程中，有較多的教師尚沒有足夠的意識(shí)和較高的能力對(duì)學(xué)生開展批判性思維訓(xùn)練，更不可能常態(tài)化地在所有課程教學(xué)中呈現(xiàn)，批判性思維的養(yǎng)成主要在于學(xué)生無意識(shí)的或自覺的行為［11］。為此，一方面，高校應(yīng)為工科學(xué)生開設(shè)具有針對(duì)性的邏輯課程；另一方面，應(yīng)常態(tài)化地在工科專業(yè)課程教學(xué)中融入邏輯思維訓(xùn)練。

1.廣泛開設(shè)思維課程，為學(xué)生形成批判性思維打好基礎(chǔ)

在眾多發(fā)達(dá)國家的工科教育中，高校開設(shè)的批判性思維課程名目非常多，例如，形式化邏輯、導(dǎo)論性邏輯和論證邏輯等課程。而在我國，最初只有北京大學(xué)、中國人民大學(xué)等少數(shù)高校開設(shè)了與批判性思維相關(guān)的課程。而獨(dú)立的批判性思維課程直到2008年才出現(xiàn)在華中科技大學(xué)啟明學(xué)院的教學(xué)計(jì)劃中。從全國范圍來看，截至2013年，全國在工科人才培養(yǎng)中開設(shè)批判性思維課程的高校還不足50所。因此，我國的工科類高校應(yīng)擴(kuò)大批判性思維課程的覆蓋范圍并加大開設(shè)力度。除了在學(xué)校由專業(yè)教授進(jìn)行現(xiàn)場授課以外，在線上開展通識(shí)課程也是有效的途徑?，F(xiàn)代技術(shù)手段日新月異，通過網(wǎng)絡(luò)可以有效利用時(shí)間和課程資源，隨時(shí)隨地進(jìn)行課程教學(xué)。

2.以課程教學(xué)為載體，融入批判性思維訓(xùn)練

批判性思維既可以作為集中思維模式或技能加以培養(yǎng)，又可以作為思維訓(xùn)練模式或綜合性思維訓(xùn)練課程加以實(shí)現(xiàn)，尤其是將批判性思維訓(xùn)練常態(tài)化地融入每一門學(xué)科教學(xué)中更為重要。以豐富的學(xué)科基本知識(shí)技能為基礎(chǔ)，在課程中增加豐富的批判性思維學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法，在文學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)、科學(xué)等專業(yè)課程教學(xué)中都可以進(jìn)行批判性思維的培養(yǎng)［12］。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，美國將批判性思維教育融入各門學(xué)科教學(xué)過程之中，借助課程教學(xué)潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。多數(shù)美國高校都要求，在授課前，擔(dān)任具體學(xué)科教學(xué)任務(wù)的教師需接受系統(tǒng)的批判性思維訓(xùn)練。接受系統(tǒng)的訓(xùn)練后，他們不僅要向?qū)W生傳授書本上已有的知識(shí)，更要將獲取知識(shí)的有效途徑教給學(xué)生；他們需要鼓勵(lì)學(xué)生敢于批判、質(zhì)疑既定結(jié)論，讓學(xué)生逐步掌握運(yùn)用可靠證據(jù)修正或推翻原有結(jié)論的能力。

二、如何提升新工科人才的跨學(xué)科整合能力

新工科人才僅擁有良好的批判性思維品質(zhì)是不夠的，在思考中產(chǎn)生的想法必須要有能力予以證實(shí)和實(shí)現(xiàn)。工程教育的主要任務(wù)是，如何將科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化、法律等知識(shí)綜合運(yùn)用起來，增強(qiáng)工程專業(yè)人才在跨學(xué)科、解決綜合問題和預(yù)計(jì)結(jié)果方面的能力［1］。因此，新工科教育已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的單一模式，而是集交叉學(xué)科、交叉專業(yè)為一體的復(fù)合型工科教育（圖3）。

圖3 跨學(xué)科整合能力培養(yǎng)途徑

（一）以交叉學(xué)科探究項(xiàng)目和項(xiàng)目群為依托促進(jìn)跨學(xué)科整合

“著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，加大課程整合力度，推廣實(shí)施案例教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等研究性教學(xué)方法，注重綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練”［13］是我國對(duì)培養(yǎng)新工科人才的最新要求。因此，大量開發(fā)交叉學(xué)科探究項(xiàng)目和打造項(xiàng)目群是提升學(xué)生跨學(xué)科整合能力的重要途徑。

1.以交叉學(xué)科探究項(xiàng)目為主，拓展跨學(xué)科知識(shí)整合路徑

交叉學(xué)科是基于不同學(xué)科間的關(guān)聯(lián)程度，采取科學(xué)的方式對(duì)學(xué)科進(jìn)行整合而成的一種復(fù)合型學(xué)科，當(dāng)前表現(xiàn)為學(xué)科融合擴(kuò)展的較高水平［14］。而探究項(xiàng)目是能有效激發(fā)學(xué)生的知識(shí)融合能力和綜合應(yīng)用能力的一種教學(xué)方式。因此，構(gòu)建以交叉學(xué)科為中心的探究項(xiàng)目，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)整合能力，而且能夠化解學(xué)科交流障礙，促進(jìn)新興交叉學(xué)科的發(fā)展。首先，應(yīng)組建交叉學(xué)科探究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的人員應(yīng)該由不同學(xué)科和專業(yè)的師生合作構(gòu)成，而且需要嚴(yán)格消除學(xué)科間的壁壘。在美國加州大學(xué)戴維斯分校，交叉學(xué)科探究項(xiàng)目由不同學(xué)科的研究生組成，他們往往具備共同的研究興趣，這些學(xué)者聚集到一起完成任務(wù)，不僅體現(xiàn)了共事精神，而且學(xué)生在自由探索興趣領(lǐng)域的同時(shí)，在知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的積累上能夠達(dá)到新的高度［15］。其次，學(xué)生做為項(xiàng)目主體，教師從旁輔助。不同學(xué)科的學(xué)生們一起承擔(dān)探究項(xiàng)目，他們思維之間的碰撞和學(xué)科知識(shí)的交互會(huì)不斷產(chǎn)生創(chuàng)新的火花。

2.打造以學(xué)生發(fā)展為旨?xì)w的項(xiàng)目群，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)貫通與融合

項(xiàng)目群是將兩個(gè)以上不同門類但有所關(guān)聯(lián)的學(xué)科項(xiàng)目相結(jié)合，克服孤立項(xiàng)目分散、割裂知識(shí)聯(lián)系的缺點(diǎn)，將知識(shí)整合成一個(gè)體系并用于解決復(fù)雜工程問題的項(xiàng)目形式。例如，在機(jī)械類典型實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目群中，學(xué)生通過接受創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群的訓(xùn)練，將已有的碎片化知識(shí)關(guān)聯(lián)起來形成體系，有利于最終達(dá)到具備解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)［16］。目前，教育部已經(jīng)認(rèn)定612個(gè)項(xiàng)目為首批新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目，其中，新工科專業(yè)改革類涵蓋了包括人工智能類、大數(shù)據(jù)類、智能制造類等熱門新工科在內(nèi)的19個(gè)項(xiàng)目群。打造項(xiàng)目群首先要求項(xiàng)目方案以學(xué)生發(fā)展為旨?xì)w。項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)中必須要考慮學(xué)生的發(fā)展，將更多的機(jī)會(huì)留給學(xué)生，使學(xué)生有獨(dú)立思考、操作、學(xué)習(xí)的空間，教師在項(xiàng)目中提供最大的支持，保證學(xué)生有資源、有膽識(shí)地實(shí)施項(xiàng)目。其次，要提前向?qū)W生培訓(xùn)相關(guān)學(xué)科基本知識(shí)，但需要學(xué)生自己深度挖掘和深度融合知識(shí)。學(xué)生在接受項(xiàng)目訓(xùn)練之初還不具備跨學(xué)科整合能力，這就要求教師發(fā)揮引路人的作用，將基本的跨學(xué)科知識(shí)和整合策略傳遞給學(xué)生。

（二）充分利用線上線下交流平臺(tái)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科自由溝通

與單一學(xué)科發(fā)展路徑不同，跨學(xué)科的重點(diǎn)在于從多學(xué)科出發(fā)去獲取資源并選出更優(yōu)的資源配置途徑，盡可能消除資源分享和轉(zhuǎn)換過程中的阻礙［17］。因此，通過搭建各種類型的學(xué)科交流平臺(tái)，使不同學(xué)科能夠便捷高效地溝通，最終實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)整合和知識(shí)創(chuàng)造。

1.發(fā)掘校內(nèi)資源，加強(qiáng)跨學(xué)科交流平臺(tái)建設(shè)

校內(nèi)資源是最根本的學(xué)科發(fā)展支撐，但是，很多學(xué)校并未將自己的資源深度挖掘出來，只是一味尋求外部資源支持，喪失了自己的特色和內(nèi)在力量。因此，高校應(yīng)立足校內(nèi)學(xué)科資源，對(duì)其充分發(fā)掘和利用。首先，可以請(qǐng)具有跨學(xué)科視野的教育學(xué)專家與各學(xué)科的專家共同提出整合資源的意見。專家對(duì)本學(xué)科有著深入的了解，他們對(duì)學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r和資源需求最清楚，請(qǐng)不同學(xué)科領(lǐng)域的專家和教育學(xué)專家齊聚一堂，互相交流資源整合融通的意見，有助于構(gòu)建更為合理、有效的資源交流平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科的高效聯(lián)系。其次，為平臺(tái)的構(gòu)建予以全力支持。無論是定期舉辦跨學(xué)科研討會(huì)、學(xué)術(shù)沙龍，還是跨學(xué)科專家講座，學(xué)校都應(yīng)從經(jīng)費(fèi)、場地、人員等方面提供最大的支持。

2.借助線上交流平臺(tái)，促進(jìn)跨學(xué)科交互與整合

學(xué)習(xí)者可以通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在多元表達(dá)方式的支持下，提升自身學(xué)習(xí)質(zhì)量［18］。除了現(xiàn)實(shí)中學(xué)科之間以論壇、研討會(huì)等形式的交流以外，在信息技術(shù)發(fā)展迅猛的新時(shí)代，學(xué)科之間的交流可以突破時(shí)間和空間的限制，基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建線上交流平臺(tái)，隨時(shí)隨地進(jìn)行交流，使學(xué)科交流與跨學(xué)科知識(shí)整合的銜接度更強(qiáng)、接受度更快。首先，開通在線跨學(xué)科論壇和網(wǎng)絡(luò)社區(qū)。線上的平臺(tái)不僅省時(shí)，而且在虛擬時(shí)空的環(huán)境中，人們會(huì)相對(duì)自由和放松，這種體驗(yàn)有助于激發(fā)人們的表達(dá)欲，也有利于學(xué)科智慧的交融碰撞。其次，結(jié)合學(xué)科實(shí)際情況開發(fā)線上平臺(tái)。不同工科高校的同一學(xué)科發(fā)展情況不同，且同一高校的學(xué)科內(nèi)部也各有千秋。因此，要充分了解學(xué)科發(fā)展現(xiàn)況和發(fā)展所需，開發(fā)具有針對(duì)性的線上交流平臺(tái)。

（三）基于綜合實(shí)踐整合跨學(xué)科知識(shí)與能力

日本廣島大學(xué)的影山（Kageyama）教授指出，“整合”和“制作”作為STEAM教育的哲學(xué)觀點(diǎn)，其中，整合知識(shí)是“制作”的重要意義［19］。新工科的跨學(xué)科整合能力不僅在于知識(shí)上的整合，更在于知識(shí)整合之后的應(yīng)用。

1.以多學(xué)科知識(shí)整合夯實(shí)跨學(xué)科實(shí)踐能力形成的基礎(chǔ)

新工科是為解決未來復(fù)雜工程問題而誕生的，因此，必須要培養(yǎng)學(xué)生在多學(xué)科知識(shí)整合基礎(chǔ)上實(shí)施跨學(xué)科實(shí)踐的靈活變通能力，這方面的培養(yǎng)可以從STEAM教育理念中獲得啟示。STEAM教育以跨學(xué)科知識(shí)為依托，整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)與技能，致力于在真實(shí)的生活情境中解決復(fù)雜問題。把兩個(gè)或多個(gè)學(xué)科的知識(shí)技能與研究方法實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合或方法的有效利用就是跨學(xué)科整合，它在融合不同學(xué)科的研究方法、技術(shù)、工具、概念和理論的基礎(chǔ)上，致力于解決不同學(xué)科共同關(guān)心的復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的整體性或系統(tǒng)性認(rèn)知與產(chǎn)出［20］。因此，新工科人才要以知為基礎(chǔ)，從知生行，知行結(jié)合。任何時(shí)候，基礎(chǔ)知識(shí)的積累都不應(yīng)被忽視，陳述性知識(shí)是程序性知識(shí)的基礎(chǔ)，足夠的基礎(chǔ)知識(shí)是實(shí)踐行穩(wěn)致遠(yuǎn)的保證。因此，新工科人才需以跨學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，廣泛了解不同學(xué)科的特點(diǎn)，掌握不同的研究方法。

2.在解決實(shí)際問題的過程中驅(qū)動(dòng)跨學(xué)科整合能力發(fā)展

跨學(xué)科知識(shí)的整合有助于實(shí)際問題的解決，反之，在實(shí)際問題解決的過程中，也有助于學(xué)生積累跨學(xué)科整合經(jīng)驗(yàn)。所以，新工科人才培養(yǎng)過程中要將任務(wù)的重點(diǎn)放在實(shí)際問題上，以問題為開端，以摸索學(xué)科知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展為途徑，以剖析專業(yè)概念和原理的形成過程作為載體，搭建分析研究和解決學(xué)科面臨實(shí)際問題的平臺(tái)，在師生互動(dòng)、合作的形式下，結(jié)合基本知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐問題研究，使學(xué)生在認(rèn)知、思考和主動(dòng)探究的相互作用過程中鍛煉應(yīng)用能力和知識(shí)更新與整合能力［21］。例如，為攻克腦科學(xué)發(fā)展中存在的難題，針對(duì)較難治愈的人腦疾病尋求新的治療手段，美國提出“腦計(jì)劃”，從基因組學(xué)、發(fā)育學(xué)、功能學(xué)、人工智能等多學(xué)科、多層面出發(fā)［22］，在解決實(shí)際問題中提高學(xué)生的跨學(xué)科整合能力。

三、如何提升新工科人才的實(shí)踐操作技能

工程教育的根本屬性就是實(shí)踐性，新工科人才從批判性思維品質(zhì)到跨學(xué)科整合能力最終都要落實(shí)在實(shí)踐操作中，我國以往的工科培養(yǎng)出的人才雖然知識(shí)儲(chǔ)備豐富，但實(shí)踐操作能力比較薄弱。2016年，我國發(fā)布的《制造業(yè)人才規(guī)劃指南》中指出，制造業(yè)人才隊(duì)伍存在的突出問題之一是人才培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求脫節(jié)，產(chǎn)教融合不夠深入、工程教育實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱。以下提出三種策略來提高新工科人才的實(shí)踐操作技能（圖4）。

（一）統(tǒng)籌各方資源，探索校企合作新模式

在支持工科學(xué)生的實(shí)踐操作方面，盡管高校大幅度提高資助額，為工科學(xué)生提升實(shí)踐操作技能提供全力支持，但是，學(xué)校自身的資源畢竟薄弱，必須尋求多途徑補(bǔ)充高校資源，匯聚最大的合力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力［23］。

1.聘用企業(yè)一線優(yōu)秀技術(shù)人員兼職傳授實(shí)踐操作技能

高校中的全職教師對(duì)于理論和教學(xué)技能的掌握通常更為全面，許多學(xué)科教師也會(huì)將工作場合相關(guān)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)融入對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)中，但是，這些通常只是創(chuàng)設(shè)的問題情景和模擬的項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生并不能獲得真實(shí)情況下的操作和應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)。因此，聘用行業(yè)一線優(yōu)秀的工作人員進(jìn)入高校為學(xué)生指導(dǎo)和傳授實(shí)踐操作技能，學(xué)生可以和有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的人共同學(xué)習(xí)，從而提升實(shí)踐操作技能和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力。但是，教師身份多樣化并非是隨意的，高校在選聘教師的過程中，不僅應(yīng)關(guān)注其擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更應(yīng)該關(guān)注他們是否具有責(zé)任感和教學(xué)興趣，是否屬于自愿投入到高校教育教學(xué)的工作中來。例如，在美國的梅杰州立大學(xué)，水資源專業(yè)的教師們不僅有很強(qiáng)的責(zé)任感，而且有在學(xué)校以外的工作經(jīng)驗(yàn)，他們會(huì)將真實(shí)世界里的非學(xué)術(shù)工作經(jīng)驗(yàn)帶到課堂與學(xué)生們分享［24］。

2.鼓勵(lì)新工科學(xué)生到企業(yè)廣泛開展探究實(shí)踐式學(xué)習(xí)

現(xiàn)實(shí)中有時(shí)候會(huì)遭遇工科人才“學(xué)非所用，學(xué)非所需”的困境，學(xué)生所學(xué)技能與知識(shí)和實(shí)際相脫節(jié)。因此，要突破學(xué)校環(huán)境的資源局限，支持學(xué)生進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)實(shí)踐操作技能，教師和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)，一手抓基礎(chǔ)知識(shí)，一手抓實(shí)踐技能，兩手齊抓才能使學(xué)生“學(xué)有所用，學(xué)對(duì)所需”。學(xué)校要尋求與知名企業(yè)開展直接的科研合作機(jī)會(huì)，知名企業(yè)的設(shè)備更先進(jìn)，技術(shù)人員實(shí)踐能力更強(qiáng)，學(xué)生直接參與到企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新工作當(dāng)中，讓高校專家配合一線專家作為雙導(dǎo)師進(jìn)行師徒制指導(dǎo)，既可以幫助學(xué)生獲取一線技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，又可以在高校專家的指導(dǎo)下促進(jìn)實(shí)踐創(chuàng)新。另外，年輕的學(xué)生們對(duì)于捕捉時(shí)代最新動(dòng)態(tài)的敏銳度更高，思維更活躍，容易產(chǎn)生具有新意的理念，也可以為企業(yè)提供新的設(shè)計(jì)與發(fā)展思路。美國麻省理工學(xué)院與阿姆根和梅克等公司確立長期合作伙伴關(guān)系，這些公司為學(xué)生們提供專業(yè)技術(shù)實(shí)習(xí)崗位，甚至把高校人才教育作為自己公司的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，從而在提升學(xué)生的實(shí)踐與決策能力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了互利共贏［25］。

（二）樹立國際視野，加強(qiáng)與國外高校的合作

大學(xué)教育應(yīng)以國家重大發(fā)展戰(zhàn)略需求為出發(fā)點(diǎn)，在國際合作中，學(xué)習(xí)、吸收和利用世界前沿理念和科技，緊跟或引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展最新風(fēng)向標(biāo)，在巨人的肩膀上有所創(chuàng)新［26］。對(duì)于新工科而言，要保持先進(jìn)或創(chuàng)造一流，就要樹立國際視野，加強(qiáng)國際合作。

1.深化國際合作，將國外一流工科人才請(qǐng)進(jìn)來

我國是工科教育大國，但還不是工科教育強(qiáng)國，最主要的原因是，我國雖然工科人才數(shù)量多，但質(zhì)量尚不夠高，掌握前沿技術(shù)和新興科技理念的創(chuàng)造型人才嚴(yán)重不足。在儀器設(shè)備更新?lián)Q代迅速的時(shí)代，如果無法為學(xué)生們及時(shí)提供先進(jìn)、全面的實(shí)踐操作指導(dǎo)，就會(huì)造成知識(shí)和實(shí)踐相脫節(jié)的問題。因此，解決這一問題的有效途徑就是，直接引進(jìn)國外一流人才為學(xué)生們提供創(chuàng)新實(shí)踐操作指導(dǎo)。

首先，緊抓契機(jī)，深化國際合作，擴(kuò)大國內(nèi)外高校聯(lián)盟。2019年4月26日，新工科教育國際聯(lián)盟成立，來自歐、美、亞、澳四大洲的50多所高校加入其中。國內(nèi)外高校聯(lián)盟有助于提升世界新工科人才培養(yǎng)的力度，促進(jìn)高校之間合作互助，以先進(jìn)帶動(dòng)后進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)共贏發(fā)展。其次，在提高引進(jìn)人才待遇，實(shí)現(xiàn)待遇和事業(yè)留人的前提下，還要不斷創(chuàng)新體制機(jī)制，探索柔性引人、柔性引智，優(yōu)先追求智為我所用、智為我育才，通過外引人智實(shí)現(xiàn)內(nèi)育新工科英才的目的。

2.積極搭建橋梁，與國外一流工科院校合作研發(fā)

按照新時(shí)代的發(fā)展需求，新工科教育需要強(qiáng)化科研育人功能，推動(dòng)高校及時(shí)把最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣……支持學(xué)生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)，以高水平科學(xué)研究提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。因此，與國外一流高校的合作不能只局限于教學(xué)指導(dǎo)層面，還要深化于研發(fā)實(shí)踐層面。

首先，確定研發(fā)項(xiàng)目，廣泛吸納各學(xué)科人才，與國外高校合作組建新技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)。一支具有共同研究目標(biāo)和多樣化研究背景的高質(zhì)量研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)于創(chuàng)新創(chuàng)造具有非常重要的作用。2013年，山西大學(xué)分子科學(xué)研究所翟華金教授、李思殿教授與清華大學(xué)李雋教授、美國布朗大學(xué)Lai-Sheng Wang教授及復(fù)旦大學(xué)劉智攀教授課題組合作，經(jīng)過一年多的艱苦努力和協(xié)同創(chuàng)新，首次發(fā)現(xiàn)了全硼富勒烯B40團(tuán)簇（All-Bo?ron Fullerene），并將其命名為硼球烯（Borospherene），該研究成果在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·化學(xué)》在線發(fā)表。

其次，地方政府牽線搭橋，為國內(nèi)外高校合作創(chuàng)新研發(fā)提供機(jī)會(huì)與政策保障。安徽省在2018年印發(fā)了《支持與國內(nèi)外重點(diǎn)科研院所高校合作的若干政策》，以資金獎(jiǎng)勵(lì)和場所支持等方式，鼓勵(lì)國內(nèi)國外高校展開實(shí)踐創(chuàng)新合作，從頂層設(shè)計(jì)層面為高校之間的實(shí)踐創(chuàng)新合作提供了切實(shí)的保障。

（三）轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，鼓勵(lì)在實(shí)驗(yàn)中教學(xué)

工科實(shí)驗(yàn)室不僅是國家未來專業(yè)技術(shù)人才實(shí)踐成長的場所，而且是創(chuàng)新創(chuàng)造的孵化池。因?yàn)榻虒W(xué)不僅需要傳授學(xué)科的基本知識(shí)，而且需要學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)踐和應(yīng)用，而實(shí)驗(yàn)室能夠?yàn)閷W(xué)生的創(chuàng)作或操作提供環(huán)境支持［27］。因此，實(shí)驗(yàn)室是高校教育教學(xué)建設(shè)不可或缺的組成部分，是新工科人才提升實(shí)踐操作技能的重要場地與環(huán)境。

1.校際實(shí)驗(yàn)資源開放共享，使實(shí)踐操作條件最優(yōu)化

高校發(fā)展水平具有差異性，其所擁有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源也不相同，這會(huì)直接影響工科學(xué)生的實(shí)踐操作能力發(fā)展。建設(shè)實(shí)驗(yàn)資源開放共享平臺(tái)，將科研儀器設(shè)備資源開放共享、互通有無，對(duì)于提升高校之間資源配置的合理性、彌補(bǔ)資源匱乏的短板和提高資源利用率等，皆具有重要意義［28］。所以，首先，要建立區(qū)域性的高校儀器設(shè)備信息查詢網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，及時(shí)更新設(shè)備信息。如今，一些工科專業(yè)的學(xué)生，雖然有豐富的理論知識(shí)，但是，因所在學(xué)校缺乏相應(yīng)的操作設(shè)備，造成實(shí)踐困難，而別的高校正好擁有相應(yīng)的設(shè)備，如果建立一個(gè)基于合作共享的設(shè)備資源查詢和租借平臺(tái)，就能相互借用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享，彌補(bǔ)資源缺憾。其次，應(yīng)設(shè)置專人負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的管理。頻繁使用儀器設(shè)備，需要加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)備管理人員應(yīng)該是精通設(shè)備性能的專業(yè)人士或?qū)I(yè)學(xué)生，以便于把研究利用和日常維護(hù)有機(jī)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)更好的應(yīng)用。

2.采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合腦機(jī)交互技術(shù)，創(chuàng)設(shè)高沉浸式實(shí)驗(yàn)環(huán)境

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，融入其他技術(shù)，模擬出與真實(shí)環(huán)境高相似度的數(shù)字化環(huán)境，使用者借助特定的儀器設(shè)備，與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互，能夠在視、聽、觸等感官產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)相似的體驗(yàn)。近些年，國內(nèi)外的許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)的需求采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。例如，圣地亞哥州立大學(xué)設(shè)立的“VITAL項(xiàng)目”，提供了各種虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)和虛擬混合的沉浸式工具，將其用于虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域［29］。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的目的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此，它必須滿足把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求放在首位，按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)律去實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)［30］。加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐，首先要構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，最大限度地為學(xué)生設(shè)計(jì)出與真實(shí)操作環(huán)境近乎一致的虛擬場景，通過人機(jī)交互式的訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)行諸如工程機(jī)械操作、技能提升、機(jī)器故障處理等練習(xí)。其次，在虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中融入腦機(jī)交互技術(shù)，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效發(fā)生。腦機(jī)交互是一種不依賴于外周神經(jīng)和肌肉組織，以一定的交互方式來完成大腦與計(jì)算機(jī)之間通信的信息交換技術(shù)［31］。雖然虛擬仿真實(shí)驗(yàn)具有高效、集約的特點(diǎn)，但是，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)尚處于起步階段，和實(shí)際操作相比仍有細(xì)微的區(qū)別，暫時(shí)無法確保學(xué)生的操作技能都達(dá)到真實(shí)操作的訓(xùn)練效果。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境里，融入腦機(jī)交互技術(shù)，不僅能相對(duì)準(zhǔn)確地采集學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者的腦電波信號(hào)，還能借助認(rèn)知心理分析對(duì)這些信號(hào)做出解釋，把握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)心理過程與狀態(tài)，以此不斷改善學(xué)習(xí)環(huán)境，促使教學(xué)有效性的提升［32］。

四、如何提升新工科人才的創(chuàng)新創(chuàng)造能力

批判性思維是創(chuàng)新的源頭，跨學(xué)科整合能力和實(shí)踐操作技能是創(chuàng)新的表現(xiàn)形式，新工科的旨?xì)w就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，進(jìn)而建設(shè)創(chuàng)新型國家。因此，培養(yǎng)新工科人才就是要培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造型人才。如圖5所示，創(chuàng)新創(chuàng)造型人才必須能夠創(chuàng)新理念，突破墨守成規(guī)的套路，樂于在藝術(shù)創(chuàng)新的啟發(fā)下從不同的專業(yè)領(lǐng)域探究知識(shí)，從自己的經(jīng)驗(yàn)積累之外尋求新的突破點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)新規(guī)律，發(fā)明新產(chǎn)品，運(yùn)用新方法，解決新問題［33］。

圖5 新工科人才創(chuàng)新創(chuàng)造能力提升

（一）從理念上與時(shí)俱進(jìn)，展望時(shí)代發(fā)展趨勢

新工科要提升人才的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，就要把創(chuàng)新創(chuàng)造的理念擺在人才培養(yǎng)的首位。理念指導(dǎo)實(shí)踐，新工科建設(shè)工作的順利展開必須擁有先進(jìn)的工科教育理念［34］，以與時(shí)俱進(jìn)的目光去審視時(shí)代發(fā)展需求和展望時(shí)代發(fā)展趨勢。

1.緊貼時(shí)代需求，著眼前沿科技

任何技術(shù)的更新和新產(chǎn)品的發(fā)明，都是為了滿足人類不同階段的生存與發(fā)展需要，而人們的生存與發(fā)展需要是隨著時(shí)代的變化而變化的。在新的時(shí)代背景下，工科人才要取得最新的科技成果，占據(jù)科技發(fā)展的制高點(diǎn)，就必須緊貼時(shí)代需求，著眼時(shí)代前沿科技，把握科技發(fā)展動(dòng)態(tài)。首先，要樹立新知識(shí)觀，不斷更新自身的知識(shí)體系。高校人才的科研精神要求對(duì)真理進(jìn)行客觀認(rèn)識(shí)，要承認(rèn)真理的相對(duì)性，認(rèn)識(shí)到已有知識(shí)不是靜止和絕對(duì)的，而是動(dòng)態(tài)和發(fā)展的，只有正確認(rèn)識(shí)到知識(shí)的生成變化性，才能保證人才的創(chuàng)新創(chuàng)造潛能得以激發(fā)［35］。其次，目光聚焦前沿科技，緊跟發(fā)展走向。前沿科技具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性，是新興產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)，是實(shí)現(xiàn)科技跨越式發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此，要將目光鎖定前沿科技領(lǐng)域，在結(jié)合時(shí)代需求的條件下，探索新的科技萌芽點(diǎn)。

2.激發(fā)創(chuàng)新精神，勇于嘗試發(fā)明

創(chuàng)新精神是科學(xué)精神和科學(xué)思想的表現(xiàn)，是進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)必備的心理特征和思維活動(dòng)［36］。要提升新工科人才的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，除了要有創(chuàng)新創(chuàng)造的理念，還要激發(fā)創(chuàng)新精神，讓學(xué)生形成勇于挑戰(zhàn)新事物和敢于發(fā)明新產(chǎn)品的行為自覺。首先，要提高參與人創(chuàng)新創(chuàng)造的自我效能感。按照班杜拉的自我效能感理論，當(dāng)人的自我效能感表現(xiàn)較強(qiáng)時(shí)，他會(huì)更有信心和勇氣去接觸新的事物、接受新的挑戰(zhàn)，并且，目標(biāo)的達(dá)成度也會(huì)較好［37］。其次，善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，勇敢面對(duì)失敗。雖然，新事物很可能會(huì)戰(zhàn)勝舊事物，但是，新事物的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的，必然會(huì)充滿挫折。這就要求，新工科人才不僅要具備創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，還要具有面對(duì)失敗和困難的勇敢心態(tài)，學(xué)會(huì)從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在試誤中不斷前進(jìn)。

（二）多途徑營造氛圍，鼓勵(lì)為創(chuàng)新創(chuàng)造付諸行動(dòng)

創(chuàng)新創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)是在自由、熱烈的科研氛圍中培養(yǎng)出來的。營造濃郁的創(chuàng)新創(chuàng)造氛圍，不僅能夠激發(fā)人的動(dòng)力，還會(huì)以強(qiáng)烈的感染力帶動(dòng)其他人自覺地將創(chuàng)新創(chuàng)造作為自己學(xué)習(xí)工作的使命。

1.獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)新成果，推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化

科研產(chǎn)量和質(zhì)量與高校的科研評(píng)價(jià)、激勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)制度有極大的相關(guān)性［38］。高校要主動(dòng)對(duì)師生的科研創(chuàng)新成果予以積極評(píng)價(jià)并做出獎(jiǎng)勵(lì)，為師生的科研創(chuàng)新成果提供幫助，推動(dòng)科研成果轉(zhuǎn)化。一方面能夠維護(hù)自主創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)，另一方面能夠滿足市場需求，體現(xiàn)創(chuàng)新的實(shí)際意義。首先，高校需要采取精神獎(jiǎng)勵(lì)和物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)相結(jié)合的方式。對(duì)于優(yōu)秀的科研創(chuàng)新成果，高校應(yīng)該在全校范圍內(nèi)提出表揚(yáng)，將該科研團(tuán)隊(duì)的事跡進(jìn)行宣傳，弘揚(yáng)科研創(chuàng)新精神。物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)應(yīng)該多元化呈現(xiàn)，例如：獎(jiǎng)金、設(shè)備、場地等等。物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)要相結(jié)合，才能既鼓舞創(chuàng)新精神，又推動(dòng)科研進(jìn)一步發(fā)展。其次，高校要為師生提供資源渠道，提高科技成果轉(zhuǎn)化率。促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化、加速科技成果產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)成為世界各國科技政策的新趨勢。調(diào)查顯示，我國專利技術(shù)的轉(zhuǎn)化率約占10%，發(fā)達(dá)國家為40%，差距甚大［39］。

2.組織學(xué)科競賽，提高團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力

學(xué)科競賽不僅是理論知識(shí)的延伸平臺(tái)，也是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的發(fā)展手段，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才發(fā)揮日益重要的作用［40］。高校要積極組織并鼓勵(lì)師生參加國內(nèi)外學(xué)科競賽活動(dòng)，在活動(dòng)中激發(fā)自身的創(chuàng)新創(chuàng)造力，同時(shí)，可以學(xué)習(xí)其他競賽團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新創(chuàng)造經(jīng)驗(yàn)。為此，首先，高校要積極承辦校內(nèi)外競賽，開展跨學(xué)科、跨領(lǐng)域項(xiàng)目競賽。開展多學(xué)科交叉、共同協(xié)作參與的學(xué)科競賽有利于增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和跨學(xué)科思維形成，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，營造良好的校園學(xué)習(xí)氛圍。競賽項(xiàng)目具有推進(jìn)高校各個(gè)學(xué)科可持續(xù)發(fā)展的作用，它能夠幫助學(xué)科建設(shè)、改革，有利于學(xué)生在競賽中扭轉(zhuǎn)輕實(shí)踐的不良導(dǎo)向，改變工科人才應(yīng)用能力低、適應(yīng)能力差、知識(shí)更新速度慢的現(xiàn)象，推進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量與社會(huì)發(fā)展需求的契合。其次，注意健全競賽管理機(jī)制。競賽活動(dòng)制度的規(guī)范化能夠確保活動(dòng)的順利開展和發(fā)揮正向的作用，例如，要對(duì)指導(dǎo)競賽的教師和評(píng)委進(jìn)行培訓(xùn)，詳細(xì)制定以誘發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造為主的評(píng)分細(xì)則。

（三）融藝術(shù)于工科，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供靈感與啟發(fā)

工科教育中的藝術(shù)旨在關(guān)注學(xué)生的藝術(shù)與人文素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)以藝術(shù)與人文的角度審視、理解世界［41］。未來的“系統(tǒng)工程師”不但需要具備物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)及工程學(xué)科自身的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，還需要較好的人文藝術(shù)素養(yǎng)與一定的相關(guān)知識(shí)技能［7］6。藝術(shù)與人文能夠給工科人才提供更廣闊的視野、靈感和審美力，為創(chuàng)新創(chuàng)造提供更大的空間和更多的可能性，有利于激發(fā)工科人才的創(chuàng)新靈感，促進(jìn)他們的創(chuàng)新實(shí)踐。

1.將人文藝術(shù)與技術(shù)相聯(lián)結(jié)，開設(shè)人文藝術(shù)相關(guān)課程

人文藝術(shù)是客觀世界的反映，它能夠表達(dá)人的情感、滿足人的精神需求；融合了人文藝術(shù)的技術(shù)和產(chǎn)品是人類對(duì)美的一種創(chuàng)造，能夠更好地服務(wù)于人與社會(huì)的發(fā)展需求。而技術(shù)則是指在勞動(dòng)生產(chǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和技巧，也泛指其他操作方面的技巧。在現(xiàn)代社會(huì)里，藝術(shù)和技術(shù)是相互融合、相輔相成的關(guān)系，人文藝術(shù)所獨(dú)有的創(chuàng)造力和想象力有助于激發(fā)人的靈感，推動(dòng)創(chuàng)意發(fā)展。將人文藝術(shù)融入新工科教育中，能對(duì)個(gè)體未來職業(yè)發(fā)展所需能力起到積極作用，幫助他們?cè)谖磥砩鐣?huì)應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境［42］。從工科學(xué)生入學(xué)起，就應(yīng)向他們開設(shè)人文藝術(shù)課程，教師要將人文藝術(shù)和技術(shù)理念相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。美國的喬治亞理工學(xué)院開設(shè)了基于實(shí)驗(yàn)的人文藝術(shù)與工程課程，該課程在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，學(xué)生可以選擇人文藝術(shù)項(xiàng)目、工程項(xiàng)目或?qū)⒍呓徊嫒诤线M(jìn)行的項(xiàng)目，其主要目標(biāo)是讓學(xué)生在利用已有技能的基礎(chǔ)上，在人文藝術(shù)和工程的結(jié)合下生成創(chuàng)造性觀點(diǎn)，達(dá)到創(chuàng)造力提升的目標(biāo)［42］。

2.在學(xué)生評(píng)價(jià)中關(guān)注人文藝術(shù)素養(yǎng)，更新評(píng)價(jià)內(nèi)容

傳統(tǒng)的工科學(xué)生評(píng)價(jià)體系主要是看學(xué)生的實(shí)踐操作能力、技術(shù)熟練程度和基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，但如今，工科學(xué)生的評(píng)價(jià)應(yīng)該更注重于人才的綜合素質(zhì)、全面發(fā)展和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。其中，人文藝術(shù)素養(yǎng)非常有助于提升學(xué)生在工程技術(shù)及其他領(lǐng)域的學(xué)習(xí)動(dòng)力、參與度以及專業(yè)技能［43］。為此，首先要實(shí)現(xiàn)從只關(guān)注技術(shù)到兼顧人文藝術(shù)素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。人文藝術(shù)素養(yǎng)是指人對(duì)人文藝術(shù)的感受、體驗(yàn)、評(píng)價(jià)和能動(dòng)創(chuàng)造的能力，它隨著社會(huì)生活和人文藝術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，與人的感受力、想象力、判斷力、理解力、創(chuàng)造力等密切相關(guān)。將人文藝術(shù)素養(yǎng)納入工科學(xué)生評(píng)價(jià)體系，有助于工科從內(nèi)而外實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性蛻變。其次，在關(guān)注制作的同時(shí)，更加關(guān)注人文藝術(shù)的設(shè)計(jì)。機(jī)械制作出來的產(chǎn)品只能反映產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)用程度，很難滿足人們對(duì)于美感的心理需求，這就要求工科學(xué)生從人文藝術(shù)的角度進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中融入人文藝術(shù)元素，在對(duì)工科學(xué)生實(shí)踐操作評(píng)價(jià)的過程中，要更關(guān)注學(xué)生的人文藝術(shù)設(shè)計(jì)素養(yǎng)與能力。

總之，新工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量直接影響到新工科建設(shè)的成效，對(duì)于我國工科高校實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展和在國際高等工程教育中增強(qiáng)競爭力具有重大意義。結(jié)合我國的新工科發(fā)展實(shí)情，在批判性思維統(tǒng)領(lǐng)下，借助跨學(xué)科整合能力與實(shí)踐操作能力的發(fā)展，構(gòu)建提升新工科人才創(chuàng)新創(chuàng)造能力的人才培養(yǎng)模式，方能助力我國工科人才培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。