高校新工科建設(shè)路徑研究

漆玲玲 董甲慶

摘 要面臨工程教育的新革命，高校作為工程人才培養(yǎng)的主力軍，應(yīng)該明確為什么要建設(shè)新工科、什么是新工科和如何建設(shè)新工科等問題，主動探索和推進(jìn)“新工科”建設(shè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 新工科 新理念 新質(zhì)量 新模式

中圖分類號：G640 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.12.001

Abstract Facing the new revolution of engineering education， universities， as the main force of engineering personnel training， should make clear why to build new engineering， what is new engineering and how to build new engineering， and actively explore and promote the construction and development of "new engineering ".

Keywords new engineering; new concept; new quality; new mode

傳統(tǒng)的工程教育模式在新時(shí)代背景下面臨了重大挑戰(zhàn)，為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，新工科孕育而生。面臨工程教育的新革命，高校作為工程人才培養(yǎng)的主力軍，應(yīng)該明確為什么要建設(shè)新工科、什么是新工科和如何建設(shè)新工科等問題，主動探索和推進(jìn)“新工科”建設(shè)發(fā)展。

1 新工科提出的背景

關(guān)于“新工科”的概念最早在2016年被提出，教育部針對新工科如何建設(shè)的主題，組織高校展開了深入探索和研討，形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，奏響了新工科建設(shè)的序曲，開拓了工程教育改革的新路徑，指明了工科人才培養(yǎng)的新方向。

現(xiàn)如今，高等工程教育在國內(nèi)發(fā)展正處于如火如荼階段，取得的成就有目共睹，逐漸形成規(guī)模強(qiáng)大、層次完善的工程教育體系。2016年6月，我國成為第18個(gè)《華盛頓協(xié)議》正式成員，更標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量得到國際認(rèn)可，工程教育國際化邁出重要步伐。[1]然而，從我國工程教育發(fā)展的整體情況而言，依然存在一些問題，主要有以下幾個(gè)方面：

第一，理念落實(shí)不到位。目前，工程教育所出現(xiàn)的不足與其存在的理念滯后有關(guān)。時(shí)代在發(fā)展，未來的需求在變化，然而工程教育理念并未與之完全相適應(yīng)。譬如，工程教育認(rèn)證理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，但在人才培養(yǎng)過程中理念貫徹落實(shí)尚未完全落到實(shí)處，跨學(xué)科交叉和融合的觀念也仍需進(jìn)一步提升。

第二，人才培養(yǎng)存在結(jié)構(gòu)缺陷。從人才力量角度而言，工程界的頂尖人才存在非常大的缺失，高新技術(shù)領(lǐng)域人才嚴(yán)重不足。工程技術(shù)力量的缺失導(dǎo)致制造業(yè)轉(zhuǎn)型以及升級受到嚴(yán)重的影響。另外，在傳統(tǒng)工程從業(yè)的人才非常多，使得行業(yè)狀態(tài)出現(xiàn)了人才過剩情況發(fā)生。

第三，知識體系亟須更新。隨著社會的發(fā)展，新知識層出不窮，前沿學(xué)科以及交叉學(xué)科等相繼出現(xiàn)，知識成果整體的轉(zhuǎn)化時(shí)間不斷縮短。但從目前工程教育來看，課程知識以傳統(tǒng)內(nèi)容為主，未能根據(jù)社會變化及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容;學(xué)科專業(yè)劃分過細(xì)，設(shè)置調(diào)整缺乏靈活性，未完全適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。

第四，培養(yǎng)模式欠缺合理性。由于互聯(lián)網(wǎng)信息化時(shí)代的來臨，不論是學(xué)習(xí)環(huán)境還是教育方式等均發(fā)生了非常大的轉(zhuǎn)變。然而，滯后的培養(yǎng)模式造成教育中的需求與結(jié)構(gòu)存在不對稱性。另外，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和雇主的需求發(fā)生變化，這也要求工程教育必須回歸實(shí)踐，能不斷解決發(fā)現(xiàn)的社會新問題。[2]

2 什么是新工科

“新工科”，從其本質(zhì)上而言，仍然是“工科”，“新”體現(xiàn)在工科教育的新理念、新質(zhì)量與新模式上。具體而言，可從三方面來分析“新工科”的含義。

2.1 新理念

教育理念為教育行動提供支撐，有著一定的先導(dǎo)性。新工科教育理念是新工科教育范式建立的起點(diǎn)，為工科教育的發(fā)展指明方向。第一，新工科教育理念著眼于工科教育必須以積極的態(tài)度面對將來社會發(fā)展及變化。創(chuàng)新既是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，又是適應(yīng)時(shí)代變化和挑戰(zhàn)的有效對策。新工科強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)新來探索工科教育的新理念，推動工科教育新模式與新行動的發(fā)展，培養(yǎng)更適應(yīng)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會需求的工科人才。第二，新工科不僅注重要適應(yīng)時(shí)代變化，更強(qiáng)調(diào)要主動塑造未來。工科教育將科技與產(chǎn)業(yè)密切結(jié)合起來，成為改造世界的重大驅(qū)動力。新工科要踴躍承擔(dān)起創(chuàng)新改變世界、塑造未來的責(zé)任和使命，為國家經(jīng)濟(jì)以及社會發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

2.2 新質(zhì)量

新工科對人才培養(yǎng)質(zhì)量提出了新的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格。主要體現(xiàn)在：首先，在新工科背景下，人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)出多元化。伴隨工業(yè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型以及升級，時(shí)代對于工科人才提出了更高的要求及標(biāo)準(zhǔn)，除專業(yè)知識外，更需具備“全產(chǎn)業(yè)鏈”知識。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的要求，工科教育不論是培養(yǎng)目標(biāo)，還是培養(yǎng)規(guī)模，均需根據(jù)質(zhì)量要求進(jìn)行重新構(gòu)架。其次，新工科蘊(yùn)含著面向未來發(fā)展的工科人才質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)。盡管目前對未來工科人才的質(zhì)量要求尚沒有明晰的界定，但可以預(yù)測的是，跨學(xué)科知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新意識與能力、批判性精神等，都將成為新工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 新模式

新工科是一種新的工科教育形態(tài)，必須根據(jù)時(shí)代發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)。首先，新工科是對傳統(tǒng)工科教育的繼承與創(chuàng)新。既要吸收傳統(tǒng)工科教育的有益經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)勢，又要不斷更新教育理念，推動工科教育模式、教育方法等的改革，面向未來解決人類社會重大問題和適應(yīng)國家重大戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才。其次，新工科強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉和融合。通過跨學(xué)科合作、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同建立起的“硅谷模式”“科技園區(qū)”等創(chuàng)新型工科人才培養(yǎng)模式，為新工科建設(shè)提供了很好的借鑒。[3]第三，新工科強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)與共享的育人機(jī)制。人才培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要多方參與，工程教育中政府、高校、行業(yè)、企業(yè)都是協(xié)同育人機(jī)制中的主體要素，通過協(xié)調(diào)多元利益相關(guān)主體，形成“高校主體、政府主導(dǎo)、行業(yè)指導(dǎo)、企業(yè)參與”的協(xié)同育人新模式。[4]

3 武漢大學(xué)新工科建設(shè)探索

武漢大學(xué)充分利用綜合性大學(xué)多學(xué)科優(yōu)勢，積極探索新工科建設(shè)改革，通過調(diào)整工科專業(yè)結(jié)構(gòu)、建設(shè)一批工科新課程、加強(qiáng)新工科教學(xué)研究及整合相關(guān)資源成立專門服務(wù)于新工科的創(chuàng)新實(shí)踐平臺等，推出系列新工科建設(shè)舉措，取得了明顯成效。

3.1 調(diào)整工科專業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)行跨學(xué)科、跨專業(yè)大類招生和培養(yǎng)

（1）所有工科專業(yè)以學(xué)院為單位實(shí)行大類招生培養(yǎng)。武漢大學(xué)致力于夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬口徑，培養(yǎng)學(xué)生的長期自我發(fā)展能力。2018年起全面推行“大類招生、大類培養(yǎng)”，我校40個(gè)工科專業(yè)全部按照11個(gè)學(xué)院為單位的大類招生，經(jīng)過1-2學(xué)年的大類培養(yǎng)后，進(jìn)行大類內(nèi)部專業(yè)分流，按專業(yè)方向繼續(xù)培養(yǎng)。

（2）成立跨學(xué)科院系的新工科試驗(yàn)班，并歸口于學(xué)校專門負(fù)責(zé)拔尖人才培養(yǎng)工作的弘毅學(xué)堂管理。工科試驗(yàn)班按工科的工業(yè)制造、建筑工程、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)三個(gè)大的類別，設(shè)立計(jì)算機(jī)信息類、先進(jìn)制造、國際工程三個(gè)方向。工科試驗(yàn)班按1+3大類培養(yǎng)模式，即第一年按大類模式統(tǒng)一學(xué)習(xí)通識博雅課程和數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)大類平臺課程，后三年學(xué)生自愿選擇在上述三個(gè)方向進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)。

（3）成立工學(xué)部“工科試驗(yàn)班”，并實(shí)施大類招生培養(yǎng)。工學(xué)部動力與機(jī)械學(xué)院、電氣與自動化學(xué)院、土木建筑工程學(xué)院、水利水電學(xué)院4個(gè)學(xué)院以工科試驗(yàn)班（一流學(xué)科群）進(jìn)行招生培養(yǎng)，實(shí)行1+3模式。第一年實(shí)行集中培養(yǎng)，特別加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理等教育教學(xué)，一年級末根據(jù)學(xué)生愿望和實(shí)際情況分流至4個(gè)學(xué)院的15個(gè)專業(yè)進(jìn)行專業(yè)教育。

（4）新增新工科相關(guān)專業(yè)。2018年學(xué)校新設(shè)立“網(wǎng)絡(luò)空間安全”專業(yè)，2019年學(xué)校整合相關(guān)資源，設(shè)立“人工智能”和“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”兩個(gè)新興工科專業(yè)。

3.2 修訂培養(yǎng)方案，建設(shè)一批適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的新課程

（1）修訂培養(yǎng)方案。武漢大學(xué)在新工科建設(shè)啟動之機(jī)，開啟了新一輪本科人才培養(yǎng)方案的修訂工作，歷經(jīng)2年的廣泛論證、調(diào)研和逐級審核，2018年新版本科人才培養(yǎng)方案開始實(shí)施。新版培養(yǎng)方案要求各學(xué)院（系）打破學(xué)科壁壘，積極推進(jìn)大類培養(yǎng)，其中工科方向一個(gè)大類制定并實(shí)施一個(gè)人才培養(yǎng)方案，并特別強(qiáng)調(diào)融入新工科有關(guān)要求。要求優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)，重點(diǎn)建設(shè)8門左右大類平臺課程，并在公共課和大類平臺課程中加強(qiáng)數(shù)理化基礎(chǔ)，提升其難度級別、增加課程學(xué)分。

（2）積極開展新工科方向課程建設(shè)。計(jì)算機(jī)方向開設(shè)的“人工智能引論”“虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化”“智能計(jì)算”“機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別”“云計(jì)算技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)空間安全”“大數(shù)據(jù)分析與處理”等課程;信息安全方向開設(shè)的“網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)”“安全創(chuàng)客實(shí)踐”“網(wǎng)絡(luò)對抗演練”等課程;電子信息學(xué)院開設(shè)“機(jī)器人設(shè)計(jì)訓(xùn)練”“人工智能導(dǎo)論”“智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐”“機(jī)器人運(yùn)動與控制”“移動終端應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐”等課程;遙感信息工程學(xué)院開設(shè)“計(jì)算機(jī)視覺與模式識別”“數(shù)字?jǐn)z影測量”“人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)”“3D 技術(shù)與應(yīng)用”“無人機(jī)遙感”等課程。

（3）組織對原有課程進(jìn)行改造升級。2017至2018年，新工科方向“傳感器技術(shù)”“精密機(jī)械設(shè)計(jì)”“電磁場與電磁波”“圖像復(fù)制原理”“軟件安全之惡意代碼機(jī)理與防護(hù)”“數(shù)字圖像處理”“軟件安全”等7門課程獲批國家精品在線開放課程。2019年“空間信息工程技術(shù)”“信息組織原理與利用”等課程已申報(bào)國家精品在線開放課程。

3.3開展新工科教學(xué)研究，加強(qiáng)工科學(xué)生通識博雅教育

（1）加強(qiáng)通識博雅教育。為貫徹落實(shí)“成人”教育理念，學(xué)校依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)重構(gòu)通識課程，形成“4-2-660”通識課程新體系，即設(shè)立中華文化與世界文明、科學(xué)精神與生命關(guān)懷、社會科學(xué)與現(xiàn)代社會、藝術(shù)體驗(yàn)與審美鑒賞4大領(lǐng)域，逐步建成2門基礎(chǔ)通識課程（“人文社科經(jīng)典導(dǎo)引”和“自然科學(xué)經(jīng)典導(dǎo)引”）、60門核心通識課程和600門一般通識課程。[5]學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)“人文社科經(jīng)典導(dǎo)引”和“自然科學(xué)經(jīng)典導(dǎo)引”兩門基礎(chǔ)通識課程作為全校必修課程，以啟迪思想、涵育精神、養(yǎng)成學(xué)生人格。同時(shí)，在“科學(xué)精神與生命關(guān)懷”領(lǐng)域中打造了一批工科課程，如“大數(shù)據(jù)與信息社會”“宇宙新概念”“能源與可持續(xù)發(fā)展”“走進(jìn)遙感世界——遙感技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)”“互聯(lián)網(wǎng)思維”“數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)方法”“數(shù)字媒體技術(shù)基礎(chǔ)”等推動跨學(xué)科合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)不同學(xué)科師生之間溝通交流、思維碰撞，提升通識課程對學(xué)生學(xué)科知識及人文素養(yǎng)方面的作用，培養(yǎng)面向復(fù)雜工程問題的新工科人才。

（2）積極開展新工科教學(xué)研究。2018年，武漢大學(xué)獲批兩項(xiàng)教育部綜合性高校新工科建設(shè)項(xiàng)目，分別是《面向跨界深度融合新業(yè)態(tài)的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐》和《面向新工科的遙感信息工程實(shí)踐教育體系與實(shí)踐平臺構(gòu)建》。另外，《測繪行業(yè)領(lǐng)軍人才“四維協(xié)同”培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實(shí)踐》獲國家教學(xué)成果二等獎，《能源類專業(yè)國際化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐》等10個(gè)工科人才培養(yǎng)項(xiàng)目獲批湖北省一等獎，另外5個(gè)工科方向項(xiàng)目也分別獲二、三等獎。出版了《工程訓(xùn)練》《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》和《訓(xùn)創(chuàng)中心建設(shè)探索與研究》等多部教材。

立項(xiàng)建設(shè)了“綜合性研究型大學(xué)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新實(shí)踐中心教學(xué)合體系研究與實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)”“蘋果IOS俱樂部與創(chuàng)新實(shí)踐平臺建設(shè)”“新工科背景下能動類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)研究”“面向工程教育改革的工程訓(xùn)練教學(xué)模式研究”、《新工科背景下“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”2.0版本創(chuàng)新與實(shí)踐》等新工科教學(xué)改革校級及校企合作項(xiàng)目37項(xiàng)。

3.4 整合相關(guān)資源，成立專門服務(wù)于新工科的創(chuàng)新實(shí)踐平臺

為適應(yīng)新工科建設(shè)，提高工科學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，提升學(xué)生“創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”能力，打造工程訓(xùn)練與工程素質(zhì)教育平臺，武漢大學(xué)組建了大學(xué)生工程訓(xùn)練與創(chuàng)新實(shí)踐中心。主要承擔(dān)學(xué)校本科生工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)、工程認(rèn)知展示體驗(yàn)、課外科學(xué)研究、創(chuàng)新發(fā)明、學(xué)科競賽等任務(wù)，是學(xué)校以工程實(shí)踐教學(xué)為主的公共教學(xué)平臺，也是國家級“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”示范基地的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺。經(jīng)過近三年的建設(shè)，目前，基礎(chǔ)制造實(shí)習(xí)中心、先進(jìn)制造訓(xùn)練中心、電工電子實(shí)驗(yàn)中心已建成，認(rèn)知展示中心、智能制造實(shí)訓(xùn)中心、大學(xué)生科技活動中心等初具規(guī)模。已經(jīng)形成了集工科學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、相關(guān)學(xué)科競賽及教師學(xué)生科研訓(xùn)練于一體的實(shí)踐教學(xué)和科研實(shí)訓(xùn)平臺，以及41間大學(xué)生“雙創(chuàng)”DIY工作坊。

總之，新工科建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是長期探索和實(shí)踐的過程，需要全校上下的通力合作。在未來，要進(jìn)一步增強(qiáng)服務(wù)國家戰(zhàn)略和區(qū)域發(fā)展的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，主動優(yōu)化學(xué)科專業(yè)布局，不斷創(chuàng)新工科人才培養(yǎng)模式，大力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，加快推進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國。

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