新工科人才培養面臨的機遇與挑戰

魏 超

（中國礦業大學徐海學院，江蘇 徐州 211008）

歷史的巨輪在不斷前行，工業革命和創新發展未曾停止過前進的步伐，人工智能時代的邁進，需要國家快速推薦新模式、新技術和新產業，在社會發展的需求下，工科教育的改革迫在眉睫。但是，我國的工科教育在長年累月的發展中，出現了一些遏制發展的瓶頸問題，例如：忽略職業素養教育、缺失院校和企業的合作機制、重理論輕實踐教育和人才素質水平參差不齊等［1］。面臨著艱難的發展瓶頸，工科教育改革箭在弦上，“新工科”教育理念順應時代而被提出，全面實施“新工科”教育可為新工業和新經濟提供強大的發展動力。在新時代的機遇下，需要明確“新工科”所能釋放的時代紅利，可為工程學科的建設添磚加瓦。此外，還要清晰進一步發展面對的困難和阻礙，并找到可行的措施突破當前壁壘，實現“新工科”的跨越式發展和改革。

一、新工科人才培養面臨的機遇

在智能制造的發展時代下，新工科改革是時代發展的必然趨勢。國家教育部門已經下發了新工科發展的一系列建設指導文件，指出新工科建設的重點方向，保證新工科建設改革逐步深化和突破。

自2017年開始，新工科建設的研討會和高等工程教育發展戰略會議等諸多活動對工科發展建設進行了深入性討論，并對“新工科”發展提出了戰略性規劃，最為顯著的是“復旦共識”“天大行動”。國家教育部門也相繼頒布了政策措施來推動“新工科”的建設，例如：《新工科研究與實踐項目指南》和《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》［2］。在此背景下，全國各高等院校在不同領域和不同層次對工科建設升級改造，注重職業素養教育、完善院校和企業的合作機制、深化理論教育和實踐教育的融合和革新教學內容和人才培養模式等。

二、新工科人才培養面臨的挑戰

（一）人才培養方案和體制機制更新滯后

在人工智能時代的潮流下，新型的智能與科學技術突飛猛進發展，高等院校也隨著時代發生轉型，設置了人工智能和智能制造工程等新的工科專業，但是目前這些專業發展仍然處于萌芽階段，專業的人才培養方案不夠系統和無法滿足新時代制造業發展的需求。傳統的學科專業制約了新工科的人才培養知識體系的發展，怎樣把新技術融入傳統的學科專業進行革新改造，需要進一步全盤性的布局與探索［3］。當前教學資源十分豐富，但是缺少在專業學科中的共享，知識體系在跨學科中難以建立和開展。共享的體制機制尚未建立，是阻滯工科人才培養的重要原因之一，新工科人才隊伍培養需要體制機制的創新發展。

（二）新工科在課程設置方面重理論輕實踐

在“新工科”背景下，高校逐漸意識到在工科人才培養中要更加注重多元化和通識教育，在人才培養的課程中增加通識性和多元化知識。但是，目前工科課程中并未達到這一點，在課程設置中出現重理論輕視實踐的問題。主要體現在兩個方面：第一，在課程中理論教學占有大量的學時，實踐課學時被壓減到少量的學時；第二，雖然在課程教學中實踐學時被大量增加教學學時，但是從教師和學生在精力投入不足和教學過程中不夠重視。這樣重理論輕實踐的課程設置，導致工科學生缺乏團隊協作、動手創新和終身學習等能力的培養，進而造成畢業大學生就業困難的現象。缺乏理論和實踐的完善課程體系，課程之間的銜接缺乏層層遞進的銜接，過渡效果不佳，使得課程整體的學習難度增加［4］。目前的課程教學中，雖然也在理論課和實踐課相結合下了一大份功夫，但是還是出現了過于重視理論教學，在實踐教學中仍然匱乏，導致出現學生在腦子里形成一套理論體系，但是動手能力差，投入社會實踐中缺乏適應性。

（三）新工科在教學方式方面忽視了學生的個性發展

教育理論和教學方法在不斷豐富和拓展，針對不同的教學內容，選取恰當的教學方法，可以使學生在學習過程中起到事半功倍的效果。工科院校的課程教學中，引入的教學理論也是日漸豐富，團體合作實踐教學、案例分析教學、分組探討剖析問題等教學方法和手段也進入了課堂，增加了課堂的趣味性。但是，傳統的理論灌輸教學還是占據一定的主流地位，注重知識的傳授和學習，卻忽略了學生的個性發展，以學生為中心的教學理念并未得到充分的體現，一定程度上團體合作實踐教學、案例分析教學、分組探討剖析問題等教學方法和手段也流于形式，沒有結合學生本身的個性去調動學生學習的主觀能動性，導致培養的學生僅具備在校的理論應試能力，學生個性發展的實踐動手能力仍然缺乏。

（四）工科師資隊伍能力素質建設亟待加強

當前，工科院校的教師人員結構存在年齡偏大的問題，工科的教師隊伍未能得到新鮮血液的青年教師的及時融入。原有的教師隊伍大部分人員長期在學校一線課堂教學，在參與社會工科實踐經驗缺乏，較少關注在人工智能時代背景下的工科技術發展，在對待新的技術問題上面突破存在一定的難度，更無法培養工科學生的解決新時代問題能力。此外，工科教師在之前傳統教育的培養下，在跨學科的知識體系和智能控制技術知識儲備不足，造成培養工科制造業和人工智能技術相結合的人才培養難度較大。

三、新工科人才培養的實現途徑

在國家的發展戰略中，“制造強國”是面對新的產業和科技革命的有效手段，這就要求高等院校要培養掌握人工智能技術的工科人才，來推動工科在時代浪潮上乘風破浪，需要從知識體系、人才培養模式、跨學科培養方式、專業師資隊伍綜合能力等方面有新突破。

（一）加快新工科學科和專業的知識體系再造

為了有效解決工科人才培養存在的問題，首先是從人才培養的全局進行規劃，即加快新工科學科和專業的知識體系再造，將人工智能技術和大數據技術等新信息技術加入新工科人才培養的方案中，保證學生從學校畢業后真正掌握在社會生存的必備技能。新工科的知識體系改造，要注重跨學科知識的融入，建立滿足工科的新要求和新的工科專業的學科融合式知識框架體系，可適應人工智能化制造業的發展特征，帶動教學組織模式的變革創新。從專業建設、課程建設、機制建設等方面，推動多學科“深度交叉融合再出新”。課程體系是實現人才培養目標的關鍵要素，通過構建跨學科的模塊化課程體系，強化學生工科思維和創造思維培養。具體包括模塊化課程設計、項目式教學，實現“通識+專業+雙創”的深度融合，培養學生創新創造、團隊合作和項目管理的綜合能力。

（二）應用建構主義的知識觀拓展產教深度融合的實踐性學習

建構主義知識觀認為“知識是基于經驗的主觀建構”，面向新工科人才培養，要在培養過程中增加新工科學生的“經驗”和“信念”的獲得，拓展在校的實踐性學習。新工科產生發展是在服務新經濟、新產業、新業態的推動下，適應新的制造產業革新。新工科建設離不開產業界的深度參與，構建“產學研用”融合的創新創業教育體系，建立“學校+企業”的協同育人機制，培養學生解決真實的復雜工科問題的能力。通過校企合作和產教融合，實現工科院校與企業的有機融合，可讓院校教師和學生了解現時代制造業的社會需求，在工科人才培養方案、課程計劃制定、課堂教學實施和實踐教學等環節做出調整，達到院校向企業輸送工科人才的“高速路”［5］。

（三）豐富新工科科技人才跨學科培養方式

為了豐富新工科科技人才跨學科培養方式，在人才培養過程中要打破專業和學科之間的界限，以工科科技人才需求為牽引，觸類旁通將工科人才需要的知識全部融合，并組建課程教學團隊，共同深入研究教學，將人工智能技術與制造業相結合的理念融入課程教學中。另外，在高層次工科人才的培養上，特別是碩士研究生、博士研究生和博士后研究生分配給一名人工智能技術專業的導師，共同探索新工科制造的發展方向。通過實施項目式教學模式，發揮好“課程教學+項目學習”結合的優勢，培養學生的問題求解能力與問題管控能力［6］。項目式教學貫穿新工科教育教學始終，大一設置新生課程內項目，大二、大三實施課程設計與創新創業項目，大四實施畢業與實習項目等，通過課堂教學與項目學習融合，培養學生的實踐能力和綜合能力。

（四）大力提升面向新工科的專業師資隊伍綜合能力

想要培養出好的人才，就要有一支能力素質過硬的教師團隊。面對“新工科”新時代人才培養要求，要重塑現有的教師體系，可以通過兩種途徑：一是引進新的人才，豐富教師人才隊伍；二是將現有教師進一步深造學習，豐富知識體系。高等工科院校要建設有助于教師研究人工智能技術的實驗室條件，建立教師人才隊伍外出深造的學習機會，在工科專業師資隊伍培養上從“硬件”和“軟件”上雙管齊下［7］。為了鼓勵教師對新工科的新技術和新領域研究，需要在教師職稱晉升考察標準、績效分配和年度崗位考核上革新，將解決工科建設問題的能力作為重要的衡量指標。在教師隊伍的人才引進方面，可以鼓勵企業優秀人才的加入，設置優越的福利待遇，優化專業師資隊伍的人才結構。