“新工科”建設(shè)與工程實踐能力培養(yǎng)的探索與實踐

黃乘順 趙乘麟 何海浪

[摘 要] 在“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略背景下，“新工科”建設(shè)已成為我國產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的必然要求，也是我國高校工程教育改革的一項創(chuàng)新舉措。介紹了“新工科”的內(nèi)涵、任務(wù)與目標，提出了基于能力的教育及能力模型，介紹了新工科學(xué)生的五大核心能力。重點介紹了邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院新工科建設(shè)及采取的舉措，旨在為同類高校的新工科建設(shè)提供參考。

[關(guān) 鍵 詞] 新工科；工程實踐；核心能力；國際視野

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）28-0090-02

一、引言

我國正大力實施“互聯(lián)網(wǎng)+”及“中國制造2025”等一系列重大計劃，新經(jīng)濟、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)對工程科技人員提出了更高的要求。在此趨勢下，建設(shè)與發(fā)展“新工科”（Emerging Engineering Education，3E） 已成為我國產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的必然要求，并于2017年2月18日形成了“復(fù)旦共識”[1]。它是深化我國高校工程教育改革的一項創(chuàng)新舉措，是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。

以通信工程專業(yè)為例，傳統(tǒng)的課程教學(xué)方法及實驗手段已不能滿足新工科建設(shè)的需要。如何按照“新工科”的理念，對當(dāng)前的課程體系、實驗教學(xué)模式進行改革，如何以新經(jīng)濟為導(dǎo)向著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力及開闊國際視野，已成為新工科建設(shè)的重要內(nèi)容。

二、新工科的內(nèi)涵與任務(wù)

（一）新工科的內(nèi)涵與特征

1.新工科的內(nèi)涵

新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、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[2]。

新工科的內(nèi)涵包含三個方面：（1）理念新，新工科建設(shè)強調(diào)主動應(yīng)對變化以塑造未來，應(yīng)以理念的率先變革帶動工程教育的創(chuàng)新發(fā)展。（2）要求新，指培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，包括人才結(jié)構(gòu)新及人才的質(zhì)量標準新。（3）途徑新，指新工科建設(shè)包含繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享等內(nèi)容。

2.新工科的特征

新工科具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式的特征。因為新工科建設(shè)是一個系統(tǒng)性的工程，是更高層次的開放式工程教育，能促進改革開放及國際交流合作，能促進創(chuàng)新性人才培養(yǎng)，因此，對促進高校新型人才培養(yǎng)、促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有重要的戰(zhàn)略意義。

（二）新工科建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)

新工科建設(shè)是一個系統(tǒng)性的工程，不可急于求成，應(yīng)有周密部署并分階段推進，應(yīng)重點把握“教與學(xué)、實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國際化”三個關(guān)鍵任務(wù)。

1.教與學(xué)

首先應(yīng)圍繞“中國制造2025”等一系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及前瞻布局，調(diào)整課程體系，重構(gòu)人才知識體系；制訂適合學(xué)生終身發(fā)展及社會需求的新的人才評價體系，重塑人才培養(yǎng)質(zhì)量觀；增強現(xiàn)實與虛擬、人工智能等信息技術(shù)為支撐的探究式、討論式、參與式教學(xué)和混合式學(xué)習(xí)等教與學(xué)的方式，以創(chuàng)新教學(xué)方法與技術(shù)。

2.實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

首先，強化課程實驗、實習(xí)實訓(xùn)、課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的改革與創(chuàng)新，并通過創(chuàng)客模式、3D打印等新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力；其次，通過產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人、師生科研項目及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)，以完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式；最后，通過產(chǎn)教融合與科教融合，促進技術(shù)轉(zhuǎn)讓與成果轉(zhuǎn)化。

3.本土化與國際化

新工科建設(shè)應(yīng)立足于國情、立足于當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展實際及學(xué)校的定位，應(yīng)秉承“興學(xué)強國”的責(zé)任和使命，服務(wù)于國家發(fā)展戰(zhàn)略及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑和舉措，解決學(xué)科發(fā)展及人才培養(yǎng)中存在的問題。

新工科建設(shè)應(yīng)具有全球視野，大力推進國際交流與合作。圍繞國家總體對外開放戰(zhàn)略，積極推進工程教育國際化，吸收和整合優(yōu)質(zhì)國際高等工程教育資源，加強國際學(xué)術(shù)和人才交流，加強國際工程科技合作，提高我國工程教育面向未來的國際競爭力和影響力。

三、新工科建設(shè)的目標及學(xué)生的核心能力

（一）新工科建設(shè)的目標

“新工科”的建設(shè)目標就是培養(yǎng)面向未來的多元化、復(fù)合型工程科技創(chuàng)新人才或產(chǎn)業(yè)人才。

或是說，“新工科”就是指在新一輪工業(yè)革命背景下，面向當(dāng)前新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)的現(xiàn)實急需和發(fā)展，融合“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能”“大數(shù)據(jù)”等新興技術(shù)，建設(shè)具有中國本土特色的工科新形態(tài)，其核心點就是培養(yǎng)學(xué)生面向未來的工程實踐能力及國際視野。

（二）CBE與能力模型

基于能力的教育（Competency-based Education，CBE）越來越受到業(yè)界和大學(xué)的重視。美國能力運動發(fā)起人 McClelland 研究認為，只用知識和技能的考試成績，不能預(yù)測學(xué)生的未來工作是否優(yōu)秀、個人生活是否成功，只有核心能力才是學(xué)生未來就業(yè)和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。因此，核心能力目前已成為人力資源開發(fā)和管理的評價標準。

2005年，美國勞工部就業(yè)培訓(xùn)局（Employment and Training Administration，ETA） 提出了一個通用能力模型，ETA 的通用能力模型是一個 9 層的金字塔結(jié)構(gòu)，從底層到高層（即第1層到第9層）依次是：個人效能、學(xué)術(shù)能力、職場能力、整個行業(yè)的技術(shù)能力、具體行業(yè)的技術(shù)能力、特定職業(yè)知識、特定職業(yè)技能、特定職業(yè)要求、管理能力。其中第1到第3層是底層行業(yè)通用能力，第4層到第5層是中層行業(yè)相關(guān)能力，第6層到第9層是高層職業(yè)相關(guān)能力。

（三）新工科學(xué)生的核心能力

盡管對核心能力的劃分存在分歧，但在工業(yè)4.0的背景下，著力提升工科學(xué)生的工程實踐及創(chuàng)新能力是一個共識。

2015年，Lars Gehrke 和 Arno T. Kühn 根據(jù)“派生任務(wù)分析方法”提出新工科學(xué)生核心能力矩陣結(jié)構(gòu)，并將能力定義為個人的卓越品質(zhì)與表現(xiàn)，他們能夠?qū)⒅R、技能、行為和個性成功用于完成重要的工作和任務(wù)。其中，個性包括心理、智力、認知、身體和精神等個人特性。

借鑒能力需求分析方法，新工科學(xué)生核心能力可分為5類；即個人效能、知識能力、學(xué)術(shù)能力、技術(shù)能力和社會能力[3]。可見，工科學(xué)生的工程應(yīng)用能力、實踐創(chuàng)新能力，是其五大核心能力的關(guān)鍵部分。以下介紹我校通信工程專業(yè)相關(guān)課程工程實踐能力培養(yǎng)的實踐與探索。

四、我校新工科建設(shè)與工程實踐能力培養(yǎng)與探索

（一）新專業(yè)的設(shè)置

我校的新工科建設(shè)還處于研究探索的起步階段，對照新工科建設(shè)的要求及兄弟院校的做法，也做了些研究與探索。今年5月，分別邀請了中科院計算所的陳教授及湘潭大學(xué)信息工程學(xué)院的歐陽教授來我校講學(xué)，介紹了他們在云計算、大數(shù)據(jù)方面的最新研究成果及其在新工科建設(shè)方面的方法、經(jīng)驗及取得的良好成績，對我校的新工科建設(shè)大有裨益。

我校信息工程學(xué)院與中科院計算所有長期的合作關(guān)系，計算所的多位教授專家還被聘請為我校的兼職教授，為我校的新工科建設(shè)提高了技術(shù)支持及服務(wù)指導(dǎo)。在新專業(yè)設(shè)置方面，我們正在申報“計算與信息科學(xué)”專業(yè)，主要培養(yǎng)云計算、大數(shù)據(jù)方向的人才。

（二）原有專業(yè)建設(shè)的新方法

所謂新工科專業(yè)也是相對的，現(xiàn)在的新專業(yè)，過幾年可能就不是新專業(yè)了。我校信息工程學(xué)院現(xiàn)有通信工程、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、網(wǎng)絡(luò)工程、計算機科學(xué)與技術(shù)等6個專業(yè)。這6個專業(yè)中，通信工程（專業(yè)代碼080703）、電子信息工程（080701）、電子科學(xué)與技術(shù)（080702）、網(wǎng)絡(luò)工程（080903）、物聯(lián)網(wǎng)工程（080905）在2012年就屬于新工科專業(yè)，見2012年教育部《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》新專業(yè)設(shè)置情況表。在教育部2015年度本科專業(yè)備案與審批結(jié)果中的“新工科”專業(yè)包括：通信工程、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、電子信息工程，沒有了“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)。也就是說，專業(yè)設(shè)置不要一味追求新，更重要的是對原有專業(yè)建設(shè)不斷補充新的內(nèi)容與方法，使專業(yè)建設(shè)辦出特色、辦出水平，使之符合新形勢、新業(yè)態(tài)條件下對人才的需求。

以通信工程專業(yè)為例，重點介紹對學(xué)生工程實踐能力及國際視野的培養(yǎng)，這也是前述新工科建設(shè)及學(xué)生核心能力培養(yǎng)的最主要內(nèi)容。

1.修訂課程大綱，增加實驗課時

目前，我校通信工程專業(yè)與英國Anglia Ruskin University （簡稱ARU大學(xué)）實行中外合作辦學(xué)，與中興通訊公司實行校企合作，成功申請了教育部ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地項目，與西南民族大學(xué)建立了聯(lián)合實驗室——4G移動通信綜合實驗室。基于此，該專業(yè)重新修訂了課程大綱，增加了部分課程的實驗課時，增設(shè)了獨立實驗課（如移動通信工程系統(tǒng)），加大對學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)力度。

2.改進實驗手段，實行網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)

實驗室購置了云實驗平臺及服務(wù)器，通過云實驗平臺，實驗指導(dǎo)教師可將實驗過程輔導(dǎo)、實驗資料、實驗結(jié)果檢查、實驗報告批閱，全部在網(wǎng)絡(luò)上完成。學(xué)生可在宿舍遞交實驗報告，并可通過網(wǎng)絡(luò)與教師在線溝通。學(xué)生還可與企業(yè)指導(dǎo)教師、國外指導(dǎo)教師進行在線交流，極大拓展了學(xué)生與教師交流的時間與空間。

3.設(shè)立全天候開放性實驗室

我校通信與信息處理實驗室設(shè)立了兩個開放性實驗室，該開放性實驗室能為學(xué)生提供全天候的開放時間。通過報名與考核，實驗室有償招聘了2個學(xué)生助理，作為開放性實驗室的管理員，他們負責(zé)開放性實驗的全部工作，無論節(jié)假日或白天、晚上，實驗室都為學(xué)生開放。這既減輕了教師的工作強度，也鍛煉了學(xué)生的管理能力。

學(xué)生在開放性實驗室可以從事課程內(nèi)的實驗、課程設(shè)計等工作，也可以從事他們感興趣的課外實驗及創(chuàng)新項目的研究與制作，為學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)提供了很好的條件。

4.加強國際合作，培養(yǎng)學(xué)生的國際視野

前已述及，我校通信工程專業(yè)通過與ARU大學(xué)的國際合作，借鑒了國外大學(xué)的課程體系、教學(xué)方法、評價體系及實驗手段等。部分課程，如，Analogue Electronics，Digital Signal Processing，PIC Processors，Circuit Principles都是全外語授課，英國教師及我校教師共同授課，教材、課件及考試試卷都是英文。學(xué)生身在國內(nèi)，就能體驗國外大學(xué)的學(xué)習(xí)要求與氣氛。既開闊了學(xué)生的國際視野，也為他們3年后交換到英國ARU大學(xué)學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

新工科建設(shè)的模式是多元化的，應(yīng)根據(jù)學(xué)校的實際情況進行建設(shè)。地方本科院校應(yīng)注重“協(xié)同創(chuàng)新”、國際化發(fā)展及精細化培養(yǎng)[4]。我校正是根據(jù)國際合作辦學(xué)及與企業(yè)的產(chǎn)教融合開展新工科建設(shè)。

新工科建設(shè)關(guān)鍵任務(wù)就是教與學(xué)、實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國際化，因此，我們不斷改進教學(xué)方法，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，設(shè)立全天候開放性實驗室，著力培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力及國際視野，學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽及國外深造方面都取得可喜的成績。

參考文獻：

[1]“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

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[3]陳萬通，馮青，王續(xù)喬.新工科理念下移動通信實驗教學(xué)模式探索[J].教育教學(xué)論壇，2018（7）.

[4]張海生.新工科建設(shè)的背景、價值向度與預(yù)期效果[J]. 湖北社會科學(xué)，2017（9）.