新工科人才培養的“結構之變”

王蓓蓓 高雪梅

(河海大學公共管理學院，江蘇 南京 211100)

目前，隨著新一輪產業革命如火如荼地開展，我國教育界也作出相應支持，“新工科”概念應運而生。教育部高教司通過頒布“天大行動”等文件，為新工科人才培養提供支持。但是，新工科背景下工科人才具體培養方案及策略仍無法明確。本文通過對新工科背景下人才培養“結構之變”進行探析，了解工科人才培養結構在“新工科”建設背景下的前后變化之處，有利于各方有針對性地培養新型的卓越工科人才。

1 新工科的特質

作為一種順應時代發展的高等教育改革，新工科建設必須按照新工科的特質、規律來進行，以培養面向戰略新興產業與引領行業發展的卓越人才。因此，在新工科人才培養方案規劃前，必須清楚新工科的特質?？傮w上，新工科有引領性、融合性、創新性、實踐性、發展性等幾個特質[1]。

引領性。新工科概念的提出本身便是服務于目前的產業革命，其不應僅為現有的產業、經濟而存在，更應為引領未來的產業轉型升級和行業的創新發展做貢獻。

融合性。融合性是新工科的學科特征。新型的戰略性產業往往是由已有的產業鏈滲透融合而成，新工科更應是由幾個學科交叉、滲透、融合和拓展形成，從而能強化工科人才“類”能力的培養，而不是僅限于專業知識的學習和能力培養。

創新性。新工科的產生與建設均為服務于新技術、新產業、新業態和新模式，因此創新性是新工科的價值所在，不論是產業發展所需的技術創新、產業創新、模式創新以及創新型人才的培養，都是新工科建設的任務和目標。

實踐性。無論是新工科還是老工科，動手能力及其他實踐能力的培養是工科人才培養永恒的主題。新工科建設的初衷便是服務與制造業的產業升級轉型，工科人才實踐能力培養的重要性可見一斑。

發展性。目前我國還處于新工科建設的初期，學者們對新工科建設的研究還處于探索階段，高校的教育改革也采用試點的方式進行而未大規模展開，新工科建設需要在開展過程中不斷發展、進步與完善。

2 學科專業結構之變

在新一輪科技、產業革命蓬勃發展形勢下，為與時俱進，工科教育必須與行業領域人才進行對接，建設發展一批新興學科才能適應戰略性新興產業的發展。

2.1 產業結構

我國要想抓住這次產業發展改革的契機，在世界高等工程教育中占有一席之地，就必須立足于“中國制造2025”“互聯網+”“一帶一路”等重大戰略，建設好“新工科”，以彌補我國新產業、新行業的人才缺口。依據我國在新產業革命中的現實發展需要，我國相關部門發布了我國未來10年制造業10大重點領域的人才需求預測(見表1)。

從表1中可知，工科人才的需求專業領域集中在電子信息類、機械類、材料類、海洋工程類、生物工程類、航空航天類等，產業、行業的信息化、智能化的新特點表露無疑。因此，新工科建設過程中，為實現高等工科教育與產業、行業的對接，工科類高等教育的專業設置等也應該向相關專業傾斜。

表1 制造業10大重點領域人才需求預測 (單位/萬人)

數據來源： 教育部、人力資源社會保障部、工業和信息化部印發《制造業人才發展規劃指南》(http://www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_953/201702/t20170214_296162.html)

2.2 專業結構

伴隨著新經濟的快速發展，產業轉型升級，國家對工科人才需求類型的轉變，也使得新工科專業設置及其人才培養領域進行動態調整。里瑟琦智庫高等教育委員會2015年梳理出本科專業審批結果中的新工科專業分布情況[2](見表2)。

從表2可知，在2015年本科專業備案與審批結果的新工科專業中，新增新工科專業最多的便是物聯網工程、網絡與新媒體、數字媒體技術、網絡工程等專業，專業設置與表1中未來制造業人才需求的相關領域基本吻合，也反映出高校在運用新興技術建設新工科，改造升級傳統工科中的重要作用。

3 知識結構之變

基于產業的轉型升級，新工科教育人才培養目標不同，工科人才的知識結構也有所改變，這里的改變并不是知識結構所包含的基本要素有所改變，而是知識結構的要素側重點不同。

在傳統工科人才的知識結構中，要素主要由 “基礎知識——專業知識——跨學科知識”3部分構成?！盎A理論”不論是何種類型人才的知識結構中，都起著基礎性作用。只有在具備扎實的理論基礎，擁有完善的基礎理論體系和較強基礎學習能力的基礎上，才能進行專業知識和跨學科知識的學習。“專業知識” 不僅是對基礎理論知識的補充，更是學生重點鉆研學習的內容，在學習的過程中有意識地動態跟蹤并積累自己感興趣的、具有實用研究價值的、和實踐發展前沿的特定學科領域知識，直接決定著學生的知識主體內容、專業類型甚至未來的行業方向?！翱鐚W科知識”的學習目的是讓學生運用比較的方法看待不同學科、不同領域的理論知識，通過對比的方式，從更全面的角度看待事物和解釋問題。但是，在實際工科人才培養過程中，過早地專門化、過分地專門化，不僅影響著學生對“基礎知識”的學習態度，也使學生所學的知識廣度僅限于單一的學科領域之中，嚴重窄化了工科人才的知識體系。同時，學科專業的調整不可能與產業的轉型完全匹配，總滯后于產業、市場的發展需求，因此，過分關注于“專業知識”的學習是欠理性的，新工科教育對工科人才的知識結構也作出了新的要求。

表2 2015年本科專業備案與審批結果中的新工科專業

數據來源： http://blog.sciencenet.cn/blog-2903646-1034565.html

3.1 “基礎知識”與“專業知識”的聯結

在以往的工科人才培養過程中，由于“專業知識”本身的特殊性，“基礎知識”的學習雖被強調其重要性，仍不可避免地被壓課時，學科知識的系統性無法保證，導致“基礎知識”學習效果一直未能達到理想狀態。大學物理作為工科人才的必修基礎課程，重要性不言而喻，以其為例不甚合適。大學物理作為工科專業知識的學習基礎，但不能達到預期學習效果的原因主要有兩個方面：一是教學內容的缺陷。在已有的物理教材學習中，除了主要教材內容與高中物理教材有重復部分、主要模塊內容關系不緊密外，教材內容還過于理論化、固態化，未及時更新現代新技術、新內容。二是由于學生認為大學物理作為基礎知識，與專業知識相比，實用性較低，故而對其不重視[3]。

因此，必須加強基礎知識與專業知識的聯結，學校和學生都需認識到這一點。此處以大學物理這門基礎必修課程為例。一方面，要加強基礎知識的模塊化學習，提高學生學習的重視度。將大學物理知識體系模塊化，分為模塊A、模塊B、模塊C，分別適用于對電類物理知識要求較高的自

動化、機電工程等電類專業，對非電類、力學等模塊要求較高的土木與交通、環境工程等專業，以及對物理知識要求較低，只需簡要學習物理美學等知識的數字媒體等專業[3]。在教學階段，學校按專業分班上課，有利于學生在學習過程中有側重點高效地學習與本專業相關的基礎課程知識，也可提高學生的學習興趣。同理，在英語課程學習過程中，也可按專業分班上課學習專業英語等。因此，提高“基礎知識”的學習效果，加強其與“專業知識”的聯結，不失為一種有效方法。

3.2 “專業知識”與“跨學科知識”的整合

新工科教育對工科人才的跨學科知識的掌握提出了更高的要求，教育部門也意識到專業劃分過細的問題，在專業調整中也有所體現(表3)。

從表3中可以看出，教育部門通過對高等教育本科專業目錄進行調整，將原來的相似專業進行整合，從而幫助學生“類” 知識的學習，有利于學生跨學科知識的學習，以應對專業劃分過細的問題。在新工科建設的今天，新興產業與新興學科的發展更賴于工科人才跨學科知識的學習。高校在此背景下也作出相應變革，清華大學首先作出表率作用，2017年，清華大學本科招生按“類”進行，將原有的專業合并為16個大類，包括數理類，人文與社會類，機械、航空與動力類，化生類，計算機類，環境、化工與新材料類，經濟、金融與管理類等。考生在填報志愿時按照以上16大類填寫，入學后1～2年內不分專業，統一進行大學物理、高等數學等公共基礎課程的學習，在大二或大三時再按照學生的特長、興趣或相關標準選擇專業、實行分流培養，讓學生的基礎知識學習更加全面扎實，跨學科知識掌握更加扎實，知識面更廣，充盈工科人才知識體系。

表3 本科專業目錄新舊專業對照表(部分)

數據來源： http://old.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3882/201210/143152.html

4 課程結構之變

工科人才的課程結構與知識結構是并聯而生，又有所不同。目前，各高校工科人才的總體課程結構為“基礎課程+專業課程+實踐課程”?；A課程主要指思想政治類課程、英語課、物理類等公共必修課和以自然科學類、人文社科類等為主通識選修課。實踐課程主要由實驗、實習和畢業設計3部分構成。鑒于產業革命對工科人才的需求，新工科建設在課程結構的建構方面也應作出以下幾點的改變。

4.1 導論類課程

新工科建設下的課程中要體現學科前沿和技術進步。高校應該根據不同學科的基礎、特點，針對性地增設相關學科前沿的專業導論類課程，但是，其不僅僅是停留在新生入學時專業前景的簡單介紹或是貫穿于理論教學中的只言片語，而應是專門設立的獨立課程，系統全面地對專業時代前沿等進行介紹，以引發學生的學習興趣和熱情[4]。

4.2 基礎通識課程

“新工科”建設中對工科人才課程結構的改變，除增加導論類課程之外，對基礎通識課程的改革也是燃眉之急。一方面，正如上文所述，要加強各課程間的連接，如基礎課程與專業課程，教學過程應該以課程模塊、專業類別進行，充分發揮通識課程的基礎性作用；同時，加強學科前沿知識、時政熱點在通識課程中的引用，以吸引學生的學習興趣，最大程度提高基礎通識課程的學習效果。另一方面，要結合專業特點，對基礎通識課程有針對性地重點學習。例如，工科人才要深化對數學課程以及物理課程的學習，以便為專業課程的學習與實踐作準備。

4.3 實踐課程

工程實踐能力自始至終都是工科人才能力培養的重中之重。鑒于中國目前“中國制造2025”戰略的實施進程，實踐課程在新工科人才培養過程中有著舉足輕重的地位?，F階段，各高校的實踐課程主要由實驗室實驗、基地實習以及畢業設計3方面構成。其中，高校普遍將基地實習安排在本科教學最后一個階段，即大四階段，且為期6～7個月。可是，在實際開展過程中，由于高校將理論學習和實踐學習階段完全分開，學生很難將理論知識與實踐知識適時結合，直接導致的結果便是在實習階段，只是完成學校或是實習基地的任務，而未進行知識的自我整合和工程思維能力的鍛煉與培養。浙江大學作為新工科建設的帶頭高校，其構建了“126”教育模式，工科學生的實習貫穿于整個學習生活。其中，大一暑期為認知實習，為期1個月，大二暑期為生產實習，為期2個月，大三大四進行畢業設計，為期6個月或者更久，從而穩步開展實踐教學活動，將階段性所學知識在實踐中及時應用、反思，有利于進一步提高高校工科教育實踐質量。

5 能力結構之變

新工科建設背景下，不可質疑的便是工科人才的能力要求也發生改變。2017年教育部頒布的“天大行動”中明確指出：“要促進工科學生的全面發展，把握好新工科人才的核心能力素養，強化工科學生的家國情懷、全球視野、法治意識和生態意識，培養學生設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，提升創新創業、跨學科交叉融合、自主終身學習、溝通協商能力和工程領導力?！彪m然目前學者們對新工科人才的核心能力還沒有明確界定，但是在任何時代，人才的能力要求都只求多但嫌少，因此，新工科建設對工科人才的能力要求，也并不是能力結構的徹底改變，而是個別能力的重點培養。

5.1 創新創業能力

在新的工業革命開展時，產業和技術的快速發展，離不開工科人才創新創業能力的培養。“天大行動”明確提出，新工科的建設需要完善工科人才的“創意-創新-創業”教育體系，著重培養新工科人才的創新創業能力，從而推動“產-學-研-用”的緊密結合和科技成果的成功轉化應用。因此，創新創業能力的培養不僅需要政府健全創新創業教育資源，以完備的制度提升工科人才培養效果，還要推動多元協同和營造孵化環境，以校企、校校合作開展人才培養活動，以科技創業基地實習等途徑提升人才培養質量。

5.2 工程實踐能力

工程實踐能力的培養，一直是工科教育的重點，也是難點。《制造業人才發展規劃指南》中明確要求，改變原來高校工科培養過程中“重論文、輕實踐”的問題傾向，不斷完善工科生實習制度，強化工科生工程實踐能力的培養。同時，工科人才的培養除了依托高校、科研機構、行業企業進行職業標準和崗位規范的對接培養外，還應支持企業、研發中心將學生的科技研發成果產業化，以鼓勵學生工程實踐能力的培養。

6 師資結構之變

近幾十年來，高校教師的數量增長迅速，且新進教師以剛畢業的年輕博士為主，擁有從事工程實踐的經歷有限。迫于學術競爭的壓力，這些教師的教學手段還是從書本到書本，實驗也是從模型到仿真階段，與實際工程實踐嚴重脫節。在德國的應用科技大學，課程實行教授負責制，且應聘條件非常嚴格，除高校畢業、擁有博士學位等通用條件外，最大的特殊點在于該教師在其科研、教學領域有至少5年以上的職業實踐經驗，其中至少在高校以外的行業領域工作3年[5]。目前，我國高等工程教育規模擴大，讓每個教師擁有高校外領域工作經驗并不實際，但是逐步擴大擁有校外實踐工作經驗教師的數量，控制有無實踐經驗教師的數量比例卻是可行的。同時，對于校內基礎通識課程類教師，如英語、思政、物理類教師，加強其學科教學現代化進程，不僅在教學內容上要緊跟時代發展，在教學方法上也要現代化，如：靈活運用同伴教學、群組教學等教學方式，提高學生的學習興趣和熱情[6]。這樣在平時的教學活動中，學生也可直接從教師處習得有實際工程實踐相關的知識和學科前沿知識，而非僅從最后一學年的校外實習獲得。

7 結語

提出“新工科”的初衷，便是促進工程教育與產業轉變的融合發展。高校學科專業結構的設置需要隨著產業發展進行重置，工科人才的知識結構需要隨著產業需求轉變，課程結構隨著知識結構的改變進行動態調整，能力結構隨著新產業對人才核心能力的需求側重不同有所偏移，特殊背景下工科人才工程實踐能力的特質性重新對教師結構作出了要求。對新工科建設下工科人才培養結構改變的認識只是初步認識，具體建設需要進一步的研究與實踐。