“新工科”背景下的“機械設計制造及其自動化”專業建設及改革實踐
——以上海理工大學為例

陳光勝

（上海理工大學機械工程學院 上海 200093）

0 引言

2017年，教育部高教司正式推出“新工科”計劃，并迅速形成了“復旦共識”、“天大行動”、“北京指南”等指導性文件①②③。當前，互聯網、物聯網、大數據、人工智能、新材料、新能源等高新科技正在迅速改變著商業模式、現代工業的格局，甚至改變著未來人們的生活、就業等模式。同時，國家正在推動實施“一帶一路”倡議，創新驅動發展、“中國制造2025”、“互聯網＋”等一系列重大戰略，為中國的創新發展提供了新機遇、注入了新動力。為了支撐快速發展的新經濟，培養新型工程創新人才，高等工程教育必須進行全面、深刻的改革和創新。“新工科”教育理念和教育改革就是在這樣的背景下提出的，“新工科”建設需要新思維、新體制機制、全面創新工程教育，培養創新人才，支撐和引領新經濟。

1 新工科的內涵及實施路徑

什么是新工科，新工科的內涵是什么？鐘登華認為新工科的內涵是：以立德樹人為引領，以應對變化?塑造未來為建設理念，以繼承與創新？交叉與融合？協調與共享為主要途徑，培養未來多元化？創新型卓越工程人才?新工科，“工科”是本質，“新”是取向，要把握好這個“新”字，但又不能脫離“工科”，其內涵可以理解為：理念新：應對變化，塑造未來；要求新：培養未來多元化、創新型卓越工程人才；途徑新：繼承與創新、交叉與融合、協調與共享。李正良認為，新工科專業的產生，本質上是由于社會不斷發展而催生了新產業、新業態（包括傳統產業升級而形成的新型產業）進而形成新職業，同時科技不斷進步引發產生新技術、新經濟。新技術和新經濟以學科交叉為特征，新產業和新業態以跨界融合為特征。新職業與學科交叉（或交叉學科）的再次交匯即形成新工科專業，并提出基于學科交叉的本碩貫通培養和彈性學制、大類招生，大類培養、本科跨界培養、產學研深度融合和創新實踐實驗平臺等5大新工科人才的主要培養路徑。吳愛華等提出：我國工程教育要以提高人才培養質量為核心，樹立創新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業，新結構，探索實施工程教育人才培養的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，加快推進我國從工程教育大國走向工程教育強國。

雖然目前不同學者對“新工科”的概念，內涵和路徑闡述不盡相同，但對新工科的特征的表述基本達成一致：學科專業的新結構、教育教學的新質量、工程教育的新理念、分類發展的新體系和人才培養的新模式。新工科專業是以智能制造、云計算、人工智能、機器人等用于傳統工科專業的升級改造，相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。“新工科”對應的是新興產業，也包括傳統工科專業的升級改造，實現更新的理念、更好的模式、更高的教育質量。

2 “新工科”理念指導下的“機械設計制造及其自動化”專業建設

從“新工科”建設范疇來看，新工科建設對象不僅要面向新興產業的“新專業”，對于“老專業”的新工科化改造也是重要任務。“機械設計制造及其自動化”專業是典型的傳統工科專業，歷史悠久，實現該專業的“新工科”化改造，將“新工科”理念引入到專業建設，能更好的服務于產業，是各工科院校面臨的重要任務。

上海理工大學的機械制造學科源溯百年，立足上海，輻射“長三角”，在國內的工科高等教育史上具有重要影響力，該校“機械設計制造及其自動化”專業依托學校“先進制造及裝備技術學科群”、上海市“機械工程”一流重點學科和上海市教委重點學科“機械制造及其自動化”的學科優勢和機械工業的行業優勢，以強化學生實踐能力、培養創新精神為重點，不斷優化專業結構，不斷提高人才的培養質量，深化改革，加快發展。2019年入選教育部“雙萬計劃”國家級一流本科專業建設，形成了一系列的教學成果走在了全國同類專業的前列。在新的歷史時期，為適應當前“新工科”建設，從2018年開始，專業進行新的嘗試和探索，主要從以下幾個方面著手：

2.1 更新改造教學內容，改革辦學模式，服務最新產業需求

“服務國家戰略”，“滿足產業需求”，是“新工科”的建設需求，專業緊密跟蹤機械行業發展動態，針對不同的需求采取不同的應對策略：一方面，對于制造業提出的“機器人”和“人工智能”技術需求強烈問題，在原有專業框架內難以通過改造解決，則在學科交叉，專業融合上下功夫，積極探索新工科新專業試點建設，與信息工程等相關專業共同籌辦“機器人”新專業。另一方面，針對行業提出的強調實踐創新型人才培養和產學研用深度融合需求，專業則提出學校與產業共同開辦“產業技術學院”，探索行業深度參與，走學校共同培養實踐型創新的“產、學、研、用”融合的新型辦學模式。2018年7月，由上海理工大學機械工程學院主導，由上海機床廠有限公司、上海振華重工集團有限公司等多家機械領域高端企業組成的“產業技術學院”成立，“1+N”模式的新型人才培養一體化創新實踐教學平臺初步建成。與上海機床廠合作嘗試開辦機械專業“機床方向”，在該方向上，改造當前課程體系，加大機床方向實踐學分，開設“機床性能測試綜合實驗”、“零件加工與測量實驗”等5門與生產結合緊密課程，教學任務由機床廠高級工程師承擔，試圖縮短學校與就業崗位距離，加大實踐型人才培養力度。“產業技術學院”的成立，使學生提前融入工作環境，拉近課堂知識與生產的距離，對于提升學生的工程實踐能力，提高本學科人才的培養質量具有重要意義。目前機器人專業培養計劃已經制訂并報中華人民共和國教育部備案并獲批，進入招生階段。

2.2 強化基礎，分層教育，開展榮譽學位教育

新工科人才既要求“高素質”又要“交叉復合”，所謂的高素質指的是新工科培養的卓越工程科技人才在專業能力之外所必須擁有的高水準的社會能力、職業素養和倫理道德等素質。交叉復合型指的是工程科技人才應具有多學科交叉的知識、理論和專業基礎，具備解決交叉復合問題的專業能力和綜合素質。這就要求新工科人才在扎實的專業知識之外接受厚重的通識教育。上海理工大學所有專業按照大類招生，大類培養，實施彈性化的課程體系，突出能力建設和學科交叉，采用寬口徑、厚基礎的人才培養模式。優化課程結構，注重教學內容的基礎性、系統性、學科的交叉性，低年級課程重點增強學生對于基礎學科和大學通識課程的認知度，促進學生的跨學科學習。同時，為培養拔尖創新人才，改革人才培養體系，在根據學生認知程度開展分層教育，嘗試開展榮譽學位教育。2018年1月，以“榮譽課程”為核心的機械設計制造及其自動化本科專業“榮譽學位”培養體系改革工作啟動，在學校層面的項目課程設置體系、修讀流程和修讀管理規范等政策配套基本完成，遴選了“高等熱工基礎及液體力學”和“工程創新能力培養”等6門榮譽課程。接受榮譽課程教育的學生以自主報名，學校擇優方式組成班級，全部采用小班化教學、優選學科著名教授擔任教師，遵循基礎深厚、教法先進、知識交叉復合辦學導向，以培養國際化、專寬交的未來精英人才為目標。期望培養學生寬厚的基礎知識、高度的邏輯思維能力，激發學生探究知識的興趣、價值判斷與獨立思考能力，強化學生的基礎知識和創造力以及運用科學方法解決復雜問題的能力。通過以榮譽課程為核心的創新人才培養改革，形成機械工程學科新型的拔尖創新人才培養體系。

2.3 創新能力培養

創新創業能力是對新工科培養的工程科技人才的首要能力要求。創業能力是新產業形成和發展的基礎，是產業和行業主導者必須具備的基本能力。創新是引領和驅動產業和經濟發展的主要動力，是產業和行業得以發展并贏得市場競爭的保障，是產業和行業的工程科技骨干必須具備的核心能力。從2018年，上海理工大學的所有工科專業將創新創業教育融入專業培養方案，組織開展大學生創新創業活動。在教學計劃中專門設置2學分的創新學分，與上海市大學創新項目結合，設立大學生創新基金，市級項目可獲得1萬元資助，校級項目可獲得5000元資助，未獲市、校資助項目由學院給予充足經費保障。以交叉跨界問題、綜合復雜問題和未來前沿問題等為導向，把危機意識、創新精神、創新思維、創新創業能力的培養貫穿工程教育的全過程，通過廣泛搭建各種跨行業、跨界的創業孵化基地、創業實習基地、創客空間等創新創業平臺，組織形式多樣的科技創新活動、創新創業競賽等，全過程營造創新創業教育氛圍，全方位推動創新創業教育深層次融入整個專業教育。

2.4 建立OBE理念為核心的質量保證體系

教學質量保證體系是“新工科”建設的保障，改革教育評價體系，讓工程教育回歸工程，是對老工科進行“新工科”改造的前提。上海理工大學機械專業以“工程型、創新性、國際化”為人才培養特色定位，2014年，專業通過國際工程教育認證的德國ASIIN認證，2017年通過了中國工程教育認證。經過認證后，將OBE（成果導向）教育理念引入到學生培養的全過程，構建新的課程體系，理清學生能力結構，進一步建立學生能力結構與課程體系結構的確定映射關系，并保證能力結構中的每一種能力要有明確的課程來支撐。通過幾年的閉環持續改進，專業基本完成了學科導向向目標導向轉變、以教師中心向學生中心轉變和以質量監控向持續改進轉變。

3 結語

“新工科”教育理念和教育改革是工程教育適應當前新技術快速進步，推動國家實施“一帶一路”倡議，創新驅動發展、“中國制造2025”、“互聯網＋”等一系列重大戰略，全面創新工程教育，培養創新人才，支撐和引領新經濟的必然需求。以上海理工大學傳統專業“機械設計制造及其自動化”為例，從教學內容改造和改革辦學模式以服務最新產業需求、開展榮譽學位教育加強基礎和拔尖人才培養、創新能力培養、建立OBE理念為核心的質量保證體系等四個方面闡述“老專業”的“新工科”改造的成功做法，為新工科背景下的傳統工科專業建設改革提供經驗。

注釋

① http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe-745/201702/t20170223-297122.html.

② http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe-745/201704/t20170412-302427.html.

③ http://moe.gov.cn/jyb-xwfb/gzdt-gzdt/moe-1485/201706/t20170610-06699.html.