為未來培養(yǎng)卓越工程師

鄧曉婷

幾個(gè)世紀(jì)以來，產(chǎn)業(yè)的變革一直深刻地影響著高等教育發(fā)展，作為推動(dòng)人類文明進(jìn)步的重要力量，工程教育一直備受矚目。時(shí)值新工科建設(shè)深化之際，天津大學(xué)副校長(zhǎng)鞏金龍為我們梳理了新工科提出的邏輯背景。他帶我們回溯了高等教育與工業(yè)發(fā)展之間緊密而復(fù)雜的嵌合狀態(tài)，以及現(xiàn)代大學(xué)在社會(huì)發(fā)展中越來越重要的人才儲(chǔ)備與科技創(chuàng)新職能。新一輪工業(yè)革命星火已燃，在百年未有之大變局背景下，工程教育如何走出更強(qiáng)的變量？新工科建設(shè)的“天大方案”或許能給我們帶來更多啟發(fā)。

元問題：厘清新工科的底層邏輯

從中世紀(jì)博洛尼亞大學(xué)的古典雛形，到工業(yè)革命后以英國(guó)、德國(guó)為特色的現(xiàn)代大學(xué)范式，再到美國(guó)以市場(chǎng)機(jī)制為代表的高等教育體系，高等教育的演變是社會(huì)發(fā)展的一個(gè)縮影。鞏金龍指出，“工業(yè)革命與高等教育之間雖然不是完全對(duì)應(yīng)的關(guān)系，但基本體現(xiàn)了一種良性互動(dòng)和正相關(guān)性。當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，正在重塑我們所從事的高等教育”。

工業(yè)4.0被普遍認(rèn)為是以氫能、太陽(yáng)能等清潔能源以及人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等為突破口的新一代技術(shù)革命。相比前三次工業(yè)革命，工業(yè)4.0的發(fā)展并沒有像蒸汽時(shí)代、電力時(shí)代、信息時(shí)代那樣明顯。“中國(guó)錯(cuò)過了前幾次工業(yè)革命，在如今的時(shí)代浪潮下，一定要超前識(shí)變、積極應(yīng)變、主動(dòng)求變，”鞏金龍談道，“這是我們突破中等收入國(guó)家陷阱一個(gè)重要的現(xiàn)實(shí)邏輯?！眹?guó)家提出立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，正是要求高校從人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新等方面發(fā)揮更重要的作用。

“大學(xué)有自己獨(dú)特的定位、使命和愿景。立德樹人是其根本任務(wù)，而為未來培養(yǎng)人才是其核心?！膘柦瘕堖M(jìn)一步指出，在整個(gè)教育鏈、人才鏈、創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)發(fā)展過程中，高校應(yīng)突出作為。中國(guó)大學(xué)的科研職能實(shí)際上要比發(fā)達(dá)國(guó)家的任務(wù)更重、要求更高，需求也更加迫切。鞏金龍表示，如果從Technology Readiness Levels（技術(shù)就緒水平：根據(jù)科研項(xiàng)目的研發(fā)規(guī)律，把發(fā)現(xiàn)基本原理到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的研發(fā)過程劃分為 9 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)）的角度來看，通常歐美大學(xué)是0-3，企業(yè)研究院是4-6，企業(yè)生產(chǎn)端是7-9，而中國(guó)的大學(xué)則涵蓋了0-6。這就決定了中國(guó)的大學(xué)更要將教育鏈與其他幾鏈融合。

鞏金龍?zhí)岬?，在大學(xué)的主要職能中，人才培養(yǎng)是核心，高質(zhì)量的科研是支撐人才培養(yǎng)的重要因素;服務(wù)社會(huì)、服務(wù)國(guó)家、改造世界是培養(yǎng)人才的主要目的;國(guó)際合作是讓師生認(rèn)識(shí)世界、參與全球治理的有力抓手，文化是大學(xué)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)、國(guó)際交流的豐厚土壤，所以文化傳承處于根基地位，也是大學(xué)的追求。他談道，“把大學(xué)職能的邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理之后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)中國(guó)大學(xué)中學(xué)科和專業(yè)的復(fù)雜關(guān)系，早年我們的專業(yè)設(shè)置效仿蘇聯(lián)‘釘子式的細(xì)口徑，改革開放以來，又學(xué)習(xí)借鑒了部分發(fā)達(dá)國(guó)家的寬口徑，形成了經(jīng)典的‘T字形。新工科建設(shè)一定要思考學(xué)科專業(yè)一體化建設(shè)以及學(xué)科深度交叉融合的問題?！?/p>

隨著新興產(chǎn)業(yè)的崛起，專業(yè)設(shè)置也應(yīng)跟上需求，新專業(yè)衍生出的知識(shí)體系，同時(shí)也會(huì)反哺未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鞏金龍表示，“譬如計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的教材更新速度通常較快，其編寫者不僅有大學(xué)教授，還有頂尖企業(yè)的資深工程師和科學(xué)家。而像化工、機(jī)械、材料、建工等傳統(tǒng)工科領(lǐng)域，知識(shí)體系相對(duì)迭代得慢。如果把AI技術(shù)融入所有的制造業(yè)里面，那么可能也會(huì)面臨其知識(shí)體系更新得非?？斓膯栴}，我們又怎么去應(yīng)對(duì)？”

“相比之下，發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)教融合做得比較深入，比如它有‘旋轉(zhuǎn)門模式，企業(yè)資深科學(xué)家、工程師可以來大學(xué)當(dāng)教授。但即便如此，他們也面臨著新的產(chǎn)業(yè)與人才培養(yǎng)需求對(duì)接不暢的問題，而我們國(guó)家這方面也面臨產(chǎn)教深度融合、工程化師資缺乏等挑戰(zhàn)。 ”鞏金龍介紹，面向21世紀(jì)的重大挑戰(zhàn)，許多高校推出教育改革計(jì)劃，重新思考教育方法，提倡開放辦學(xué)，超越對(duì)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，進(jìn)行全人培養(yǎng)。比如麻省理工學(xué)院的“NEET計(jì)劃”（新工程教育轉(zhuǎn)型）、斯坦福大學(xué)的“Stanford 2025”、歐林工學(xué)院實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)等典型做法都屬于廣義上的新工科范疇，在內(nèi)涵上與新工科是一致和同源的。

鞏金龍認(rèn)為，“新工科就是要通過人才培養(yǎng)的新模式，激發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的熱情，有針對(duì)性地解決響應(yīng)產(chǎn)業(yè)變革速度慢、專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整速度慢、知識(shí)體系更新速度慢，以及學(xué)生視野窄，寬學(xué)科、跨學(xué)科解決復(fù)雜工程問題能力低等一系列問題?！?016年，教育部在研討工程教育改革時(shí)首次提出新工科的概念，經(jīng)過廣泛深入研討，目前理論界、企業(yè)界形成了對(duì)新工科概念和內(nèi)涵比較一致的認(rèn)知，認(rèn)為新工科以“應(yīng)對(duì)變化，塑造未來”為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。

強(qiáng)變量：新工科人才培養(yǎng)模式持續(xù)創(chuàng)新

鞏金龍進(jìn)一步指出，“培養(yǎng)方案是人才培養(yǎng)重要的要素，從知識(shí)圖譜、課程體系、教學(xué)方法等角度出發(fā)，更要加強(qiáng)通專融合、理論與實(shí)踐的貫通?；剡^頭來看市場(chǎng)上的（智能化）電子產(chǎn)品等，很多原型機(jī)是在項(xiàng)目式教學(xué)過程中產(chǎn)生的。這就要求我們重構(gòu)知識(shí)圖譜，打造實(shí)踐和理論更加融合的項(xiàng)目式課程。”基于新工科教育的歷史方位與國(guó)際坐標(biāo)，2019年4月，天津大學(xué)提出了新工科建設(shè)“天大方案”?！疤齑蠓桨浮钡暮诵穆窂绞菢?gòu)建以項(xiàng)目為鏈的模塊化課程體系，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。

“天大方案”聚焦未來科技與產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)—校企融合，多學(xué)科交叉融合，國(guó)內(nèi)—國(guó)際培養(yǎng)融合，教—研—學(xué)融合的開放式、國(guó)際化新工科人才培養(yǎng)平臺(tái)。目前，學(xué)校已構(gòu)建了開放式的未來智能機(jī)器與系統(tǒng)平臺(tái)，由多個(gè)學(xué)院的多個(gè)專業(yè)共同參與，新文理教育與工程專業(yè)教育相融合，同時(shí)為學(xué)生提供各級(jí)各類的實(shí)習(xí)實(shí)踐條件，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，平臺(tái)已經(jīng)進(jìn)入迭代升級(jí)階段。

平臺(tái)內(nèi)有非常健全的流入和再選拔機(jī)制，項(xiàng)目式教學(xué)貫穿學(xué)生整個(gè)學(xué)業(yè)生涯，設(shè)計(jì)有不同種類的項(xiàng)目：大一主要是課程內(nèi)項(xiàng)目，通過培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知、興趣和素質(zhì)，解決向自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵問題。大二、大三主要是課程群項(xiàng)目和多學(xué)科團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度，提升分析和決策能力、設(shè)計(jì)和建造能力，初步形成解決復(fù)雜工程問題的能力、工程創(chuàng)造和創(chuàng)新能力;大四到畢業(yè)這段時(shí)間主要安排科研和畢業(yè)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力、工程創(chuàng)造和創(chuàng)新能力;學(xué)生畢業(yè)后可選擇繼續(xù)深造、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

鞏金龍表示，在項(xiàng)目式教學(xué)中，要盡量拆除學(xué)校和社會(huì)之間的墻，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)的深度融合?！跋穸髦瞧帧Ⅱv訊等企業(yè)，他們派高級(jí)工程師深度參與我們的實(shí)踐教學(xué)和課程研制，提供樣機(jī)作為實(shí)踐教學(xué)的基本原材料。另外，還要加強(qiáng)教學(xué)和科研之間的互證，學(xué)生學(xué)完知識(shí)后，他們很容易通過一個(gè)驗(yàn)證，通過協(xié)作做出來一個(gè)新的產(chǎn)品，在不斷地螺旋式上升中得到更多樂趣和成就感。在新工科人才培養(yǎng)過程中，我們還要進(jìn)一步發(fā)揮各類國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程中心、創(chuàng)客空間的功能?！?/p>

當(dāng)下，新冠肺炎疫情對(duì)人才和勞動(dòng)力需求產(chǎn)生了深刻影響，某調(diào)查組織面向800名企業(yè)高管對(duì)后疫情時(shí)代勞動(dòng)力改變情況的調(diào)查結(jié)果顯示，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開始加速發(fā)展數(shù)字化和自動(dòng)化，85%的企業(yè)已經(jīng)加速數(shù)字化建設(shè)，67%的企業(yè)加速自動(dòng)化和人工智能發(fā)展。鞏金龍強(qiáng)調(diào)，“工程教育有它自身的發(fā)展規(guī)律，其改革是慢變量，但同時(shí)也是強(qiáng)變量?！毙鹿た平ㄔO(shè)的深化拓展和迭代創(chuàng)新，勢(shì)必在新一輪的科技革命中，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多智識(shí)支撐和變革力量。EC3C82F8-48C9-4D7B-9D19-AFB0F191DD94