新工科背景下關于創新型人才培養的探索與思考
——以過程裝備與控制工程專業為例

周水清，李曰兵，金偉婭

（1.嵊州市浙江工業大學創新研究院，浙江 嵊州 312451；2.浙江工業大學，杭州 310023）

在新一輪科技革命和產業變革深入推進的時代背景下，中國已經建立了全球規模最大、覆蓋最廣的制造業體系，但先進制造業仍存在創新能力弱、核心人才匱乏等方面的不足[1]。為支撐創新驅動發展，培養創新型卓越工程科技人才，我國提出了“新工科”建設計劃。“新工科”的立意與產業發展相匹配，既面向當前產業變革的痛點和急需點，又面向即將到來的技術革命，與制造業的發展息息相關[2]。在高等教育層面，新工科是新時期工程教育改革的新方向。過程裝備與控制工程專業（以下簡稱“過控專業”）作為傳統工科專業，需要依據新工科的要求面向現代技術進行升級改造，適應不斷發展的新經濟和新業態。

過控專業是浙江工業大學（以下簡稱“浙工大”）最早設立的三個專業之一，創辦于1953 年，自1960 年開始招本科生。該專業所在學科為浙江省重點學科，同時還是特種裝備制造與先進加工技術國家級國際聯合研究中心和國家化學原料藥合成工程技術研究中心的核心成員。多年來，浙工大過控專業為國家和浙江省的臨港石化、特種設備、核電裝備和生物制藥裝備等產業輸送知識、能力、素質協調發展的優秀工程技術人才和管理人才。在我國從工程教育大國向工程教育強國轉化的關鍵時期，如何圍繞國家戰略和產業發展趨勢，培養面向未來產業需求的復合型創新人才意義重大，為此浙工大做出了一系列探索。

一 以學科交叉為支點，探索學生綜合發展的廣度

學科的分化、變遷和人類亟需解決的問題息息相關，一方面，過控專業針對于設備開發，進行壓力容器等過程設備的設計、制造與安裝；另一方面，過控專業還面向生產一線，進行裝備的檢測、運維。在產業環境不斷更新的新形勢下，過控專業的兩個方面發展在不斷調整。

（一）適應產業數字化、智能化發展，聚焦戰略性問題

伴隨著資源品質劣化、能源結構調整等問題，過程裝備逐漸向高溫、深冷、復雜腐蝕、超大容積和超大壁厚等極端方向發展[2]。在設備開發的前沿，應屆畢業生的分析設計能力在就業市場中占據更大的價值。大學校園作為滋養科技發展的沃土，應注重給學生打好創新創造的基礎，本科生必須具有一定的有限元等分析設計軟件操作水平。同時，在發達國家企業回撤、軟件技術封鎖的困擾下，教學過程中更應注重進行與計算機科學的交叉，結合力學基礎、工程基礎、編程基礎，為國產分析軟件開發埋下第一顆種子。

與此同時，以人工智能為代表的新一輪技術革命發展迅速，新技術、新業態已經在過程行業扎根，真正的產業一線已經邁向智能化生產與設備檢維修的臺階。因此設計教學時，提前了解到這一變化形勢，注重與智能技術充分交叉融合，將信息技術知識納入相關主題或模塊中進行講授，增加學生知識架構的整體性和認識問題的全面性，有必要引入數據庫原理、過程裝備物聯網與監控技術、工業機器人編程與操作等課程。

（二）跨學科靈活交叉

放眼未來，工程領域的學科交叉融合將愈發明顯，過控專業作為過程工業中的交叉體，其未來的發展更將是四通八達。在辦學中，既要結合長三角經濟產業來建設高校的學科特色，又要思考學生的終身發展，故而設置靈活的跨學科課程選擇，可以打破傳統學科邊界，脫離學科孤島。

跨學科的課程相比傳統課程更能對學生進行橫向擴展。浙工大過控專業2022 級本科生培養方案中開設了新能源變換與控制技術、人工智能概論、精益管理三門跨專業個性化選修課，課程之外，還大力支持跨學科項目和跨學科平臺。但現在跨學科教學還處于起步、探索階段，跨學科的靈活度受制于選課模式。展望未來，更多擁有雄厚交叉學科知識的教師走進高校，可以開展更多以問題為導向的跨學科教學。

（三）注重與人文社科領域的交叉

在復雜的產業變革中，我們培養的應該是有大局意識的學生。學科交叉不僅應貫通工工、理工之間的隔膜，更應打通文工之間的交流之路。當前任何復雜工程問題都要涉及到倫理道德的博弈、不同思維的溝通探討和協調，如果脫離真實社會情景，那就削弱了教學的意義[3]。

浙江省是裝備制造強省，浙工大過控專業面向高端裝備、核電裝備和石化裝備，有大量畢業生進入石化、核電相關產業集群工作。高質量開設項目經濟管理、工程倫理等與社科人文學科相交叉的課程，增強學生對社會、安全、法律、文化及環境可持續發展的綜合認知，深刻了解其社會影響，會引導學生自覺向促進產業高效、綠色安全的方向培養興趣，同時更有利于培養學生的學科自信。

習近平總書記在黨的二十大報告中號召廣大青年“立志做有理想、敢擔當、能吃苦、肯奮斗的新時代好青年”。在新一輪產業變革與科技革命的重要交匯期，廣大工科學生擔當著解決科技事業面臨的突出問題和挑戰、突破西方經濟封鎖的時代重任。在學校培養中，專業課教學還應注重與思政教育的交叉，使學生清楚地意識到作為工科人的時代責任，用專業知識和思政覺悟武裝學生的思想，努力培養出可堪大用、能擔重任的棟梁之材[4]。如圖1 所示。

圖1 學科交叉導圖

二 以產教融合為抓手，拓寬學科創新發展的深度

工科優勢高校是培養行業急需的高素質復合型創新人才的重要陣地，而長三角地區作為我國重要的先進制造業基地，為產教融合的深化提供大量便利[5]。加強人才培養與企業生產的緊密結合是產教融合的基本內涵，本科生在工程實踐中，通過將所學理論與實際生產相結合，能進一步加強專業知識的融合、應用能力。

（一）優化專業課教學模式

高端裝備制造業是浙江省“八大萬億產業”之一，在此背景下，有機會也有必要讓本科生在培養階段與企業進行更多溝通，將目光聚焦在產業前沿。將有經驗的企業導師引入課堂，將一門專業課打造為“理論+實踐”的雙驅動形式，是校企合作成本最低、效果最好的方式。以壓力容器制造技術及應用為例，此課程共16 課時，前10 個課時由校內教師授課，后6 個課時由省特檢院和企業導師遠程授課。相比較之前由校內教師單模式授課，學生期末大作業的有限元計算部分有了更多出于工程實際的考慮，完成質量有大幅度提升。而大作業綜合報告部分內容完成更加豐富，學生論述的角度增多，思想更為發散。

堅持“勇立潮頭”的浙江精神，長三角地區需要更多創新型工程人才推動產業結構的轉型升級。持續優化專業課教學模式，在教學階段與生產實際產生更多聯動，可以真正使工程人才的培養更貼近工程需求，有效縮減畢業生從校園到企業的適應時間，達到間接加快產業變革的目的[6]。

（二）重構本科暑期實訓模式，啟發學生探索創新的興趣

實踐教學是本科生為數不多可以直接接觸生產實際、參與企業生產實踐的機會。目前，國內高校關于過控專業的實訓項目主要為零件測繪技術與實踐、工程訓練與勞動實踐。用發展的眼光來看，這種實習的目標不夠清晰。

零件測繪技術與實踐的現有模式集中在學校，針對某單一機械零件進行集體模式的測繪訓練。實習成果單一，對學生獨立思考問題能力的培養效果不明顯，且脫節于生產實際。利用校企合作將零件測繪實踐平移進工廠，帶領學生根據實際生產設備進行現場測繪。不同于校內的集中模式測繪訓練，這個過程中學生將自主的合理選擇裝配視圖表達方案，并學習相關標準，了解工程材料知識，更進一步地，學生可以對工廠的成套過程裝備、工藝流程有初步的認知。最終交出了需要“個人廣泛學習”并且沒有“統一標準范本”的實習成果。

學生在工程訓練與勞動實踐階段已經建立了基本的學科知識體系，實訓應側重于“公式”到“工程”，給予學生深入產業的機會，杜絕淺白地走馬觀花式地參觀，盡最大可能讓學生的專業知識框架變得豐富生動。一方面，應使學生跟著一線經驗豐富的職工學習最實際、最直接的一線知識，驗證所學理論；另一方面，便要學生看到產業變革的更前沿，預見產業發展的無限可能。此外，還可以從企業引進虛擬仿真實習系統，讓學生動態理解過程工業的生產和過程裝備的操作過程，直面實際生產中故障處理等問題。

產業中的實際問題沒有標準答案。因此，拋出問題而不提供標準答案，才是激發學生不斷向新點、難點探索的推動力，進而還會提升工科生在工程領域的創新能力。學生的創新能力是學科創新的反作用力，學生不竭的創新能力，會點亮學科的創新之火。如圖2 所示。

圖2 以產教融合拓寬學科創新寬度

三 以成果導向為指引，提升學生解決工程問題的高度

作為高等教育體系的重要組成部分，工程教育在助力我國經濟轉型發展、推動產業迭代升級及賦能技術創新的過程中發揮著不可取代的作用，承載著為中華民族偉大復興培養大批具備復雜工程問題解決能力的卓越工程師的歷史使命。浙工大過控專業是國家級一流專業建設點，2016 年通過中國工程教育專業認證，是我國正式加入《華盛頓協議》以來第一批獲得認證的專業[7]。

（一）要明確發展路線，進行高質量人才培養

在不久的將來，過控專業是一種將工程原理、控制理論和計算機技術應用于智能工業過程的工程學科。在過控專業培養中，成果導向可以促進學科的創新和發展，具體來說包括以下一些方面。

1）設定清晰的目標：在學科創新中，設定清晰的目標非常重要。成果導向管理可以幫助學科領域的研究人員、教師、學生確立目標，從而提高他們的研究、教學、學習的效率。

2）設計科學的評估體系：成果導向管理強調結果和效益，因此可以幫助學科領域建立科學的評估體系，從而更好地衡量和評估研究、教學、學習的成果。這可以促進學科領域的透明度、可比性、可持續性發展。

3）提供必要的培訓和發展機會：成果導向管理注重結果和效益，但也強調對員工的關注和培養。因此，在學科領域，成果導向管理可以提供必要的培訓和發展機會，以提高研究人員、教師、學生的能力和素質，從而更好地實現學科創新的目標。

4）鼓勵創新和持續改進：成果導向管理注重效益和結果，但也強調創新和持續改進。在學科創新中，成果導向管理可以鼓勵研究人員、教師、學生創新，推動學科的進步和發展。

5）與外部環境協調和互動：成果導向管理注重結果和效益，但也強調對外部環境的關注和協調。在學科領域，成果導向管理可以促進學科與社會、經濟、文化環境的協調和互動，以更好地滿足社會和人類的需求和期望。

（二）要以做帶學，培養學生的大工程觀和工程戰略思維

強調理論和實踐相結合：成果導向的培養要求學生具備良好的理論基礎和實踐能力。學校應該注重開展實踐教學和項目實踐，以幫助學生將理論知識應用到實踐中。

突出創新意識和實踐能力：成果導向要求學生具備獨立思考和創新意識。學校應該通過開展科技創新項目、實驗室研究等方式，培養學生的實踐能力和創新意識。

培養工程實踐能力：成果導向強調的是實際成果，因此學生需要具備扎實的工程實踐能力。學校應該開設相關的工程實踐課程和實驗室，讓學生了解和掌握實際工程問題的解決方法[8]。

加強實踐導向的課程設計：學校應該根據行業的需求和趨勢，設計實踐導向的課程。例如，設計一些針對實際工程問題的課程，讓學生了解行業現狀和問題，幫助學生了解行業發展的前沿技術和方法。

總之，以成果導向為方向培養過控專業的學生需要將理論與實踐相結合，注重創新和實踐能力的培養，加強實踐導向的課程設計，同時積極與企業合作，讓學生更好地掌握實際工程問題的解決方法。如圖3 所示。

圖3 新工科背景下創新型人才培養

經過十余年的努力，浙工大過控專業建設取得顯著成效。2021 年，該專業入選教育部“雙萬計劃”國家級一流本科專業建設點。在課程建設方面，材料力學、工程流體力學、熱工基礎等過控專業課，被評為浙江省一流課程；在產教融合方面，浙工大與杭州汽輪動力股份有限公司共建產教融合基地，雙方將共建汽輪機葉片智能制造實踐示范線，共建科教協同聯合研發基地，探索產教融合協同育人新范式。浙工大機械工程學院本科生畢業深造率由2012 屆的23.54%躍升至2022 屆的47.19%，過控作為學院重要的技術復合型專業，其學科建設正在穩步進行。

四 結束語

在新一輪的工程教育改革浪潮中，“新工科”建設指明了我國高等教育的發展方向，對傳統機械類專業人才培養提出了更高要求。本文對新工科背景下過控專業創新發展進行了幾點思考：把握新興科技、緊握產教融合、砌合成果導向。過控專業作為交叉學科，站在傳統工科與最新科技交叉的十字路口，正在深思熟慮學科與產業的未來發展，積極探索其創新發展道路。不局限于過控這一門專業，在高等教育現代化背景下，針對所有工科專業的思考，都是新時代的縮影，也具有典型意義。