新工科人才培養(yǎng)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

魏 超

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇 徐州 211008）

歷史的巨輪在不斷前行，工業(yè)革命和創(chuàng)新發(fā)展未曾停止過(guò)前進(jìn)的步伐，人工智能時(shí)代的邁進(jìn)，需要國(guó)家快速推薦新模式、新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)，在社會(huì)發(fā)展的需求下，工科教育的改革迫在眉睫。但是，我國(guó)的工科教育在長(zhǎng)年累月的發(fā)展中，出現(xiàn)了一些遏制發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，例如：忽略職業(yè)素養(yǎng)教育、缺失院校和企業(yè)的合作機(jī)制、重理論輕實(shí)踐教育和人才素質(zhì)水平參差不齊等［1］。面臨著艱難的發(fā)展瓶頸，工科教育改革箭在弦上，“新工科”教育理念順應(yīng)時(shí)代而被提出，全面實(shí)施“新工科”教育可為新工業(yè)和新經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)大的發(fā)展動(dòng)力。在新時(shí)代的機(jī)遇下，需要明確“新工科”所能釋放的時(shí)代紅利，可為工程學(xué)科的建設(shè)添磚加瓦。此外，還要清晰進(jìn)一步發(fā)展面對(duì)的困難和阻礙，并找到可行的措施突破當(dāng)前壁壘，實(shí)現(xiàn)“新工科”的跨越式發(fā)展和改革。

一、新工科人才培養(yǎng)面臨的機(jī)遇

在智能制造的發(fā)展時(shí)代下，新工科改革是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)家教育部門(mén)已經(jīng)下發(fā)了新工科發(fā)展的一系列建設(shè)指導(dǎo)文件，指出新工科建設(shè)的重點(diǎn)方向，保證新工科建設(shè)改革逐步深化和突破。

自2017年開(kāi)始，新工科建設(shè)的研討會(huì)和高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略會(huì)議等諸多活動(dòng)對(duì)工科發(fā)展建設(shè)進(jìn)行了深入性討論，并對(duì)“新工科”發(fā)展提出了戰(zhàn)略性規(guī)劃，最為顯著的是“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”。國(guó)家教育部門(mén)也相繼頒布了政策措施來(lái)推動(dòng)“新工科”的建設(shè)，例如：《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》和《教育部高等教育司關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》［2］。在此背景下，全國(guó)各高等院校在不同領(lǐng)域和不同層次對(duì)工科建設(shè)升級(jí)改造，注重職業(yè)素養(yǎng)教育、完善院校和企業(yè)的合作機(jī)制、深化理論教育和實(shí)踐教育的融合和革新教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)模式等。

二、新工科人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

（一）人才培養(yǎng)方案和體制機(jī)制更新滯后

在人工智能時(shí)代的潮流下，新型的智能與科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，高等院校也隨著時(shí)代發(fā)生轉(zhuǎn)型，設(shè)置了人工智能和智能制造工程等新的工科專業(yè)，但是目前這些專業(yè)發(fā)展仍然處于萌芽階段，專業(yè)的人才培養(yǎng)方案不夠系統(tǒng)和無(wú)法滿足新時(shí)代制造業(yè)發(fā)展的需求。傳統(tǒng)的學(xué)科專業(yè)制約了新工科的人才培養(yǎng)知識(shí)體系的發(fā)展，怎樣把新技術(shù)融入傳統(tǒng)的學(xué)科專業(yè)進(jìn)行革新改造，需要進(jìn)一步全盤(pán)性的布局與探索［3］。當(dāng)前教學(xué)資源十分豐富，但是缺少在專業(yè)學(xué)科中的共享，知識(shí)體系在跨學(xué)科中難以建立和開(kāi)展。共享的體制機(jī)制尚未建立，是阻滯工科人才培養(yǎng)的重要原因之一，新工科人才隊(duì)伍培養(yǎng)需要體制機(jī)制的創(chuàng)新發(fā)展。

（二）新工科在課程設(shè)置方面重理論輕實(shí)踐

在“新工科”背景下，高校逐漸意識(shí)到在工科人才培養(yǎng)中要更加注重多元化和通識(shí)教育，在人才培養(yǎng)的課程中增加通識(shí)性和多元化知識(shí)。但是，目前工科課程中并未達(dá)到這一點(diǎn)，在課程設(shè)置中出現(xiàn)重理論輕視實(shí)踐的問(wèn)題。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，在課程中理論教學(xué)占有大量的學(xué)時(shí)，實(shí)踐課學(xué)時(shí)被壓減到少量的學(xué)時(shí)；第二，雖然在課程教學(xué)中實(shí)踐學(xué)時(shí)被大量增加教學(xué)學(xué)時(shí)，但是從教師和學(xué)生在精力投入不足和教學(xué)過(guò)程中不夠重視。這樣重理論輕實(shí)踐的課程設(shè)置，導(dǎo)致工科學(xué)生缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作、動(dòng)手創(chuàng)新和終身學(xué)習(xí)等能力的培養(yǎng)，進(jìn)而造成畢業(yè)大學(xué)生就業(yè)困難的現(xiàn)象。缺乏理論和實(shí)踐的完善課程體系，課程之間的銜接缺乏層層遞進(jìn)的銜接，過(guò)渡效果不佳，使得課程整體的學(xué)習(xí)難度增加［4］。目前的課程教學(xué)中，雖然也在理論課和實(shí)踐課相結(jié)合下了一大份功夫，但是還是出現(xiàn)了過(guò)于重視理論教學(xué)，在實(shí)踐教學(xué)中仍然匱乏，導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生在腦子里形成一套理論體系，但是動(dòng)手能力差，投入社會(huì)實(shí)踐中缺乏適應(yīng)性。

（三）新工科在教學(xué)方式方面忽視了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展

教育理論和教學(xué)方法在不斷豐富和拓展，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，選取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中起到事半功倍的效果。工科院校的課程教學(xué)中，引入的教學(xué)理論也是日漸豐富，團(tuán)體合作實(shí)踐教學(xué)、案例分析教學(xué)、分組探討剖析問(wèn)題等教學(xué)方法和手段也進(jìn)入了課堂，增加了課堂的趣味性。但是，傳統(tǒng)的理論灌輸教學(xué)還是占據(jù)一定的主流地位，注重知識(shí)的傳授和學(xué)習(xí)，卻忽略了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念并未得到充分的體現(xiàn)，一定程度上團(tuán)體合作實(shí)踐教學(xué)、案例分析教學(xué)、分組探討剖析問(wèn)題等教學(xué)方法和手段也流于形式，沒(méi)有結(jié)合學(xué)生本身的個(gè)性去調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生僅具備在校的理論應(yīng)試能力，學(xué)生個(gè)性發(fā)展的實(shí)踐動(dòng)手能力仍然缺乏。

（四）工科師資隊(duì)伍能力素質(zhì)建設(shè)亟待加強(qiáng)

當(dāng)前，工科院校的教師人員結(jié)構(gòu)存在年齡偏大的問(wèn)題，工科的教師隊(duì)伍未能得到新鮮血液的青年教師的及時(shí)融入。原有的教師隊(duì)伍大部分人員長(zhǎng)期在學(xué)校一線課堂教學(xué)，在參與社會(huì)工科實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，較少關(guān)注在人工智能時(shí)代背景下的工科技術(shù)發(fā)展，在對(duì)待新的技術(shù)問(wèn)題上面突破存在一定的難度，更無(wú)法培養(yǎng)工科學(xué)生的解決新時(shí)代問(wèn)題能力。此外，工科教師在之前傳統(tǒng)教育的培養(yǎng)下，在跨學(xué)科的知識(shí)體系和智能控制技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備不足，造成培養(yǎng)工科制造業(yè)和人工智能技術(shù)相結(jié)合的人才培養(yǎng)難度較大。

三、新工科人才培養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)途徑

在國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略中，“制造強(qiáng)國(guó)”是面對(duì)新的產(chǎn)業(yè)和科技革命的有效手段，這就要求高等院校要培養(yǎng)掌握人工智能技術(shù)的工科人才，來(lái)推動(dòng)工科在時(shí)代浪潮上乘風(fēng)破浪，需要從知識(shí)體系、人才培養(yǎng)模式、跨學(xué)科培養(yǎng)方式、專業(yè)師資隊(duì)伍綜合能力等方面有新突破。

（一）加快新工科學(xué)科和專業(yè)的知識(shí)體系再造

為了有效解決工科人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題，首先是從人才培養(yǎng)的全局進(jìn)行規(guī)劃，即加快新工科學(xué)科和專業(yè)的知識(shí)體系再造，將人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等新信息技術(shù)加入新工科人才培養(yǎng)的方案中，保證學(xué)生從學(xué)校畢業(yè)后真正掌握在社會(huì)生存的必備技能。新工科的知識(shí)體系改造，要注重跨學(xué)科知識(shí)的融入，建立滿足工科的新要求和新的工科專業(yè)的學(xué)科融合式知識(shí)框架體系，可適應(yīng)人工智能化制造業(yè)的發(fā)展特征，帶動(dòng)教學(xué)組織模式的變革創(chuàng)新。從專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)、機(jī)制建設(shè)等方面，推動(dòng)多學(xué)科“深度交叉融合再出新”。課程體系是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵要素，通過(guò)構(gòu)建跨學(xué)科的模塊化課程體系，強(qiáng)化學(xué)生工科思維和創(chuàng)造思維培養(yǎng)。具體包括模塊化課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“通識(shí)+專業(yè)+雙創(chuàng)”的深度融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造、團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目管理的綜合能力。

（二）應(yīng)用建構(gòu)主義的知識(shí)觀拓展產(chǎn)教深度融合的實(shí)踐性學(xué)習(xí)

建構(gòu)主義知識(shí)觀認(rèn)為“知識(shí)是基于經(jīng)驗(yàn)的主觀建構(gòu)”，面向新工科人才培養(yǎng)，要在培養(yǎng)過(guò)程中增加新工科學(xué)生的“經(jīng)驗(yàn)”和“信念”的獲得，拓展在校的實(shí)踐性學(xué)習(xí)。新工科產(chǎn)生發(fā)展是在服務(wù)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)的推動(dòng)下，適應(yīng)新的制造產(chǎn)業(yè)革新。新工科建設(shè)離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)界的深度參與，構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研用”融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，建立“學(xué)校+企業(yè)”的協(xié)同育人機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)的復(fù)雜工科問(wèn)題的能力。通過(guò)校企合作和產(chǎn)教融合，實(shí)現(xiàn)工科院校與企業(yè)的有機(jī)融合，可讓院校教師和學(xué)生了解現(xiàn)時(shí)代制造業(yè)的社會(huì)需求，在工科人才培養(yǎng)方案、課程計(jì)劃制定、課堂教學(xué)實(shí)施和實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)做出調(diào)整，達(dá)到院校向企業(yè)輸送工科人才的“高速路”［5］。

（三）豐富新工科科技人才跨學(xué)科培養(yǎng)方式

為了豐富新工科科技人才跨學(xué)科培養(yǎng)方式，在人才培養(yǎng)過(guò)程中要打破專業(yè)和學(xué)科之間的界限，以工科科技人才需求為牽引，觸類旁通將工科人才需要的知識(shí)全部融合，并組建課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，共同深入研究教學(xué)，將人工智能技術(shù)與制造業(yè)相結(jié)合的理念融入課程教學(xué)中。另外，在高層次工科人才的培養(yǎng)上，特別是碩士研究生、博士研究生和博士后研究生分配給一名人工智能技術(shù)專業(yè)的導(dǎo)師，共同探索新工科制造的發(fā)展方向。通過(guò)實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)模式，發(fā)揮好“課程教學(xué)+項(xiàng)目學(xué)習(xí)”結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題求解能力與問(wèn)題管控能力［6］。項(xiàng)目式教學(xué)貫穿新工科教育教學(xué)始終，大一設(shè)置新生課程內(nèi)項(xiàng)目，大二、大三實(shí)施課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，大四實(shí)施畢業(yè)與實(shí)習(xí)項(xiàng)目等，通過(guò)課堂教學(xué)與項(xiàng)目學(xué)習(xí)融合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合能力。

（四）大力提升面向新工科的專業(yè)師資隊(duì)伍綜合能力

想要培養(yǎng)出好的人才，就要有一支能力素質(zhì)過(guò)硬的教師團(tuán)隊(duì)。面對(duì)“新工科”新時(shí)代人才培養(yǎng)要求，要重塑現(xiàn)有的教師體系，可以通過(guò)兩種途徑：一是引進(jìn)新的人才，豐富教師人才隊(duì)伍；二是將現(xiàn)有教師進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)，豐富知識(shí)體系。高等工科院校要建設(shè)有助于教師研究人工智能技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室條件，建立教師人才隊(duì)伍外出深造的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，在工科專業(yè)師資隊(duì)伍培養(yǎng)上從“硬件”和“軟件”上雙管齊下［7］。為了鼓勵(lì)教師對(duì)新工科的新技術(shù)和新領(lǐng)域研究，需要在教師職稱晉升考察標(biāo)準(zhǔn)、績(jī)效分配和年度崗位考核上革新，將解決工科建設(shè)問(wèn)題的能力作為重要的衡量指標(biāo)。在教師隊(duì)伍的人才引進(jìn)方面，可以鼓勵(lì)企業(yè)優(yōu)秀人才的加入，設(shè)置優(yōu)越的福利待遇，優(yōu)化專業(yè)師資隊(duì)伍的人才結(jié)構(gòu)。