新工科背景下交叉學科專業建設研究

□劉曉輝 靖彩玲 周 軍

(1.河北交通職業技術學院，河北 石家莊 050056;2.石家莊鐵道大學，河北 石家莊 050000)

科技賦能產業，數字點亮未來，加快推進新工科建設，是中國應對國際工程科技環境、國家社會資源經濟發展、培養對象自我實現以及高等“新工科”教育質量內涵持續發展的凝聚共識；我國高校培養工科大學生數量可觀，但單一知識型的工科畢業生難以適應新經濟發展需要，新工科交叉學科專業建設對于人才培養廣度、深度以及融合度的要求已成為迫切焦點問題。

一、“新工科”人才及交叉學科概念

“新工科”是相對于傳統工科而言的，“新工科”之所以為“新”，在于它對應的是新興產業與新型智能經濟形態，是一個動態的過程，而且是學科交叉而形成的新學科。新興、新型和新生產業需要培養具有工程家國觀、系統觀、創新意識、實踐能力強、多學科知識解決現代復雜工程問題綜合性“領軍潛質”人才；以立德樹人為引領，以應對時代變革、勇于創新、精益求精為建設理念，以交叉與融合、傳承與創新、協同與共享為主要途徑，培養未來創新創業型、德才兼備工程人才。

“兩種或兩種以上學科間或同一學科內發生的概念移植、理論滲透或方法借用等跨學科活動，最終形成獨立并超越單一學科性的交叉學科群[1]”。學科交叉理解為多門學科之間的相互作用而導致新學科產生或知識的交叉融合，體現在多學科思維交叉融合、跨專業能力融合、多學科項目實踐融合、學科理論與產業技術融合；多學科交叉融合是工程教育發展的必然趨勢，建立起交叉的新工科課堂知識和實踐教學緊密結合的工程科技人才培養課程體系，是培養優秀新工科創新創業人才的有效途徑。

二、新工科交叉學科專業建設的問題及原因

2021年9月，以新工科交叉學科專業建設為主題，對京津冀8所工科院校包括本科及高職院校的工科教師和大學生進行走訪調查研究，經過實地調研，發現目前新工科交叉學科專業建設出現的問題有：

(一)理念滯后的課程體系結構

現有的工程科技教育缺乏前瞻性，還停留在“重知識、輕實踐”“重分數、輕創新”的傳統教育中，造成工程科技教育長期處于自我封閉循環的發展環境，交叉學科特色不明顯；有些為了“趕上時代步伐”設置或轉型而來新工科專業，缺乏科學深入教研和規劃。

(二)學科壁壘、專業藩籬森嚴

傳統單科教育體制加深了學科專業之間的藩籬與壁壘，工程科技教育辦學模式剛性固化，資源整合嚴重不足，難以適應宏觀系統工程科技對多學科融合的需求；知識結構先進性有差距，專業內容與新型態脫節，各個課程之間銜接性不足，跨學科建設還未實現真正融合。

(三)教師交叉學科教學能力還有待提高

隨著高等教育招生數量的逐年增加，高校專業教師的數量不足與學生數量產生矛盾，造成整體授課質量不高；現有工程科技教師整體缺乏跨學科背景，師資結構單一化，工程科技教育教學內容沒有隨著行業發展及時更新，知識儲備和綜合素質都難以培養出多元化、創新型卓越工程人才。

三、新工科交叉學科專業制度保障與建設路徑

近十年以來，中國在先進技術上取得了重大突破，在光伏、高鐵、導航技術、手機操作系統和移動服務框架、半導體材料、指令集、EDA軟件、光刻機、硅片、模擬芯片、射頻芯片等領域全面開花；2021年7月，“2021新型智慧城市建設發展峰會”在江蘇無錫召開，評選出了“智慧城市十大樣板工程”，數字化正在全國城市快速推進；但是從2018年中美貿易戰以來，華為、中興事件，以及貿易博弈警醒國人，關鍵核心技術、產品是買不來的，只有加快發展科技，補齊先進制造業的短板，才能不受制于人；2021年6月，美國國會參議院通過了《2021年美國創新和競爭法案》，把中國單列為科技競賽和產業競爭對手[2]。新經濟形態的發展需要培養綜合應用人才，工程科技創造性生產的復雜性決定了探索交叉學科和以市場需求為導向的人才培養模式必要性。

新一輪科技革命和產業革命的交匯，是高等教育新工科發展的新階段，新工科工程師需要有對科學通識、相鄰學科的理解以及多學科視角創造性，重視知識多樣性，才能提出創新的解決方案。2021年1月，教育部將“交叉學科”正式新增為第14個學科門類[3]，高校必須“從學科導向轉向產業需求導向、從專業分割轉向跨界交叉融合，向學科交叉方向發展”[3]，培養出能夠快速適應新一輪科技革命和產業變革“新工科生力軍”是高校的重要使命。

構建現有專業的深度交叉課程體系，如理工結合、“能工”結合、文理滲透、“管工”貫通等；推行學分制、輔修專業、雙學位等機制，使學生在滿足專業培養要求前提下有更大的學習學業選擇余地。例如，機器人工程專業面向機器人技術及產業需求，要實現計算機、網絡運行維護管理、機械電子工程、機械設計與制造、自動控制及自動化等學科交叉融合；智能電動車工程專業面向新型汽車及產業需求，強調車輛工程、機械工程、電氣工程、電子信息工程、自動控制及自動化、計算機等學科交叉深度融合；網絡空間安全專業面向網絡信息安全領域需求，需要網絡傳輸性能和存儲資源評估配置、通信工程、密碼學與數學等學科交叉融合等。通過加速學科之間的交叉融合，才可以有效促進新工科教育教學資源之間產生協同效應，達到新經濟發展對人才質量培養要求。

通過新工科課程內容動態調整機制推進深度融合，探索學科之間的內在聯系，可以將多個學科有效地融合在一起，不是原來課程的“升級版”，而是交叉滲透聯動知識帶來的“新型課程”；依托新的技術，培育新的工科領域，形成新的資源形態，如智能科技、數據科學、新能源、新材料等，不斷提升交叉學科廣度，完善新工科交叉競爭優勢的學科布局，不斷改進新工科人才的培養目標、培養方案、課程體系和教學要求，注重學生的創新思維和系統性思維的培養，形成與新產業相關的新興工科專業和特色交叉學科集群。

交叉學科專業融合作為新工科建設中復雜程度高、難度大、耗時長的關鍵性、主體性工作，需掌握區域和行業的發展新需求，洞悉傳統專業轉型升級動向，緊跟時代發展潮流，基礎學科向應用型工科拓展；開設科研創新訓練課程，教會學生文獻閱讀、查找翻譯、市場調研、產品設計、數據處理、實證研究、流程實踐、綜述撰寫等獲得科研素養以及信息獲取與應用的能力的學習體驗，培養提升學生的眼界與創造實踐能力和從事科學研究的基本技能。

為保障新工科教師自身的素養與工程經驗滿足新經濟下新工科教育的需求，高校新工科專業團隊應樹立“超前學習”意識，積極構建新工科教師跨界發展的新機制，加強派送專業帶頭人和骨干教師到企業繼續教育，組織新工科教師定期參加專業技能培訓,提高他們在工程領域的實踐水平，跟蹤新工科前沿技術發展動態，把最新理論知識與實際工程問題相結合，提升新工科教師的專業層次與創造實踐能力。

當地科技工程企業在研發中的課題可以交給高校師生做，促進新工科教師與產業研發同步，使得課堂教學和課題研究都與產業需求無縫對接，加強對原創性、系統性、引領性研究的支持，主動求變，創新發展，則能更有利于培養出有實踐能力的人才；組建新工科大學生科技項目攻關團隊，在項目過程中提供工程創新創造力多維度的指導和評價，加強學科之間的協同創新，指導和激勵學生，在解決問題過程中實現新工科大學生跨學科知識的學習和能力的掌握，既讓企業培養了后備人才，等他們畢業以后直接到公司工作，可以接著做技術研發。

新工科人才培養要充分認識到先進企業對于高校新工科建設重要互補與支撐作用，推進產教融合共建合作制度，通過聘請知名企業的骨干成員作為產業導師，與企業聯合創辦實驗室、建設虛擬仿真實驗教學平臺，實訓基地等探討創新育人模式，例如“國家示范性微電子學院產學研融合發展聯盟”的成立，“集成電路產學研融合協同育人實踐平臺”的建設，正是在國家層面統籌優勢資源，構筑集成電力電子人才培養生態的重要舉措[4]。

對于任何一所高校“新工科”來說，聚焦目前面臨的一系列“卡脖子”相關新興產業瓶頸，尋求產業突破，投入資金支持，與企業及園區等搭建教學、科研、產業化一體化平臺，唯有如此，才能完善新興產業生態與構建產業研發鏈，形成新興產業的高端人才集聚區、創新引領區、科研成果轉化區、資源融匯區和技術應用輻射帶動區。