新工科背景下理科人才培養的思考

劉金磊 趙晶

摘要：新工科建設是我國現階段工程教育改革的重大戰略。本文討論了在新工科建設的大背景下，高等院校在理科人才特別是應用理科人才的培養上應該如何適應新工科教育改革的新要求，從應用理科與新工科的密切聯系出發，分析了當今理科人才培養的現狀，闡釋了建設與新工科相適應的“新理科”的必要性。在界定新理科的內涵與特征這一核心概念的基礎上，對面向未來的新理科建設提出了參考建議。

關鍵詞：新工科；理科教育；人才培養

中圖分類號：G645 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0230-02

“新工科”這一概念自2016年提出以來，在教育部的積極推動下，各高校通過廣泛的討論，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”。新工科建設是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇，是今后我國工程教育發展的新思維、新方式。與傳統的工科教育相比，新工科的“新”主要體現在三個方面：新興學科、新型學科和新生學科，其目的是要培養未來多元化、創新型的卓越工程人才[1]。

在我國的教育體制中，理科與工科在中等教育階段并沒有什么區分。進入高等教育階段，雖然分成了不同的學科門類，但是工程技術以基礎科學為支撐，理科與工科的人才培養仍然存在密切聯系。在理科人才培養中，建立工程技術的應用背景可以幫助學生明確學習目的，增加學習興趣。在工科人才培養中，打牢理科基礎可以提高學生對工程實踐的認識，促進工程技術創新。因此，在新工科教育的改革浪潮中，理科教學要不斷適應改革的需求，而理科人才培養，特別是應用理科人才的培養，亟需做出調整，因此建設與新工科相適應的“新理科”是必要而緊迫的[2，3]。

一、從應用理科到新工科

高等教育中理科與工科的重疊部分，既可以看成是應用理科，也可以看成是新工科。自然科學的任務是要認識和改造客觀世界，可以分為基礎科學、技術科學和工程技術三個層次?；A科學偏重于認識世界本質聯系和運動變化的客觀規律，創造的是知識理論的精神文化；工程技術偏重于改造客觀世界，創造的是應用產品的物質實體。應用理科介于理科與工科之間，是從知識到應用，從原理到工程之間的橋梁。應用理科包含基礎理科的應用類型，新興邊緣學科、交叉、復合學科。它處在基礎科學與工程技術的中間地位，錢學森先生對這樣的技術科學定位為“對于基礎科學它是應用，對于工程技術它又是理論”[4]。

在當前高等教育新工科建設的討論中，從應用理科延伸出的新工科被認為是一種可行的方案[5]。新工科建設要滿足迎接“中國制造2025”、“互聯網+”以及由數字信息技術、人工智能、生命科學等帶動的“工業4.0”等潮流帶來的科技與工程內涵，適應新時代新經濟所蘊含的“四新”（新產業、新技術、新業態、新模式）要求，因此在新工科中既涵蓋了傳統工科中工程的要素，也包含著融合交叉的意義。

二、理科與應用理科的發展現狀

高等教育中的理科是指基礎學科，綜合性大學中的基礎理科以培養基礎科學研究和教學人才為主。在中華人民共和國初期，我國在高等院校建設中學習蘇聯體制，其理科與工科的教育體系差別較大。在理科人才培養中，過分強調基礎學科的定位導致理工分家、基礎與應用脫節的情況日益嚴重，阻礙了高校學科體系建設和社會經濟發展。隨著“科教興國”成為國策，將理論與實際、純粹與應用緊密結合且互相促進成為了發展的重要方向。在這樣的歷史條件下，“應用理科”應運而生。改革開放后，綜合性大學中基礎理科衍生出來的計算機科學、空間科學、微電子學等新興應用科學被稱之為應用理科，而后在工科院校中演變成為工科專業。為了與綜合性大學理科相區分，工科院校的理科稱之為“應用理科”，以顯示“理工結合”的特點。1990年“蘭州會議”確定了高等理科教育的地位和作用，根據不同的培養目標采取“加強基礎、重視應用、分流培養”的原則，從而將我國高等理科教育明確劃分為基礎理科和應用理科兩大類。

進入21世紀以來，隨著互聯網等高新技術的迅猛發展，高等教育進入了新的時代。高等教育總規模和入學率得到了快速提升，綜合性大學數量大幅增加，社會對研究生學歷人員需求擴大。與此同時，高等理科教育也面臨了很多新的挑戰。其中最為突出的是理科本科畢業生就業壓力大。據有關調查顯示，理科本科畢業生就業率低于其他學科門類，而應用理科的就業率遠大于基礎理科。在五種工作能力（理解與交流能力、科學思維能力、管理能力、應用分析能力和動手能力）中，理科畢業生除了在以積極學歷為代表的理解與交流能力和科學思維能力上的滿足度較高外，其余三種能力均較為欠缺，這表明高等理科教育中學生的實踐和創新能力培養不足。這一方面反映了當今社會對理科，特別是基礎理科的畢業生需求有限；另一方面也反映了當今高等理科教育體制培養的理科人才較難得到社會的認同。因此，在新的歷史條件下，高等理科教育需要進一步改革和發展。

三、新工科建設背景下的“新理科”

面對當今理科人才培養面臨的問題，為了打通從應用理科到新工科的轉變道路，“新理科”建設迫在眉睫。北京大學王義遒教授提出的“應用理科”改革的基本原則是“夯實基礎，加強實踐”，這一原則也適用于當代新理科建設。很多已經發展成熟的工科，例如光電科學、空天科學等都是由應用理科衍生而來的。與此同時，許多前沿交叉的學科不僅是新興的，而且有實際應用需要，具有較大的發展空間，如人工智能、量子信息等領域都與應用理科有著非常密切的聯系，需要對理科有著較深功底的人才來投身其學科建設。人才的融合不僅在于淺表的學科知識，更在于技能手段和思維方式。正是不同思維方式的碰撞才體現出交叉學科的潛力和魅力。培養這種交叉融合人才，正是“新理科”建設中人才培養的目的。

在提高基礎的同時，新理科人才培養中工程實踐必不可少。前沿交叉學科往往依托于成熟的工程技術和科學實驗平臺，如人工智能依托于無人技術、量子信息依托于激光操控技術等。交叉融合型人才不能完全按照傳統的理科人才模式培養，應該從“以理論課程教學為主、實踐教學為輔的傳統教學方式”過渡為“理論與實踐并重的新理科教學方式”。在打好學科專業基礎的同時，全面提升工程實踐能力。在獲得工程知識的基礎上，反過來應用到理科研究中去。

四、面向未來的新理科建設

新理科建設是一項復雜、長期、全局的系統工程，需要政府、高校通力合作。在新理科建設的過程中，不能急功近利、盲目求成，也不能諱疾忌醫、文過飾非。通過正確地認識現在高等理科人才培養中出現的問題，結合新工科建設的時代背景，構建新理科平臺，進行新理科培養模式改革和專業教育教學質量評價，經過不斷的研究和實踐，新理科建設將強有力地推動中國理科教育的發展和進步，與新工科建設同步，為我國高等教育改革提供引領示范，為國際理科教育的改革發展提供寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]林健.面向未來的中國新工科建設[J].高等工程教育研究，2017，（3）.

[2]孫康寧，等.賦予實踐教學新使命 避免工科教育理科化[J].中國大學教學，2014，（6）.

[3]李旭光，等.大學物理課程改革如何適應“新工科”建設[J].創新與創業教育，2018，9（3）.

[4]王義遒，等.關于“應用理科”的幾點思考[J].高等理科教育，2015，（1）.

[5]王義遒.從應用理科到“新工科”[J].高等工程教育研究，2018，（2）.