工程領域緊缺人才培養與新工科專業建設

劉思遠， 馬廷奇

（天津大學教育學院， 天津 300350）

一、問題的提出

人才是知識經濟時代的第一資源。人才的短缺、斷層、流失必然引發產業發展困境，阻礙社會經濟可持續高質量發展。尤其是在我國產業轉型升級、新舊動能轉換的關鍵時期，工程領域人才短缺或將成為制約產業創新發展的瓶頸。在此背景下，如何加快緊缺人才供給，填補產業人才缺口，如何優化緊缺人才培養模式，適應并引領工程創新發展的需求，是擺在政府與高校面前亟待解決的重要課題，也是工程教育改革與新工科建設的重點任務之一。工程領域緊缺人才培養是一項聚焦國家重大戰略需求、涉及多元利益主體、介于學科系統與社會環境系統之間的復雜工程。與常規工程人才培養相比，緊缺人才培養的現實性、緊迫性和變動性更加顯著，這就對工程教育人才培養的方向、效率和質量提出了更高要求。對此，2021年國家發改委、教育部、財政部共同發布《關于加強經濟社會發展重點領域急需學科專業建設和人才培養的指導意見》，提出要結合“雙一流”建設，圍繞急需領域，對集成電路、人工智能、高端裝備、生物技術等相關學科專業進行重點支持[1]，“加強專業建設”也因此成為政府與高校解決工程領域人才緊缺問題的著力點。

從學理層面講，緊缺人才培養與專業結構調整的耦合關系是一個普遍共識，加快工程領域緊缺人才培養，終究要落實到工科專業建設層面才能實現?；仡欉@一主題的學術發展歷程，發現已有研究主要集中在歷史變遷研究、影響因素研究、變革路徑研究和案例研究4 個方面。其中，歷史變遷研究主要涉及緊缺人才范疇演變與專業目錄修訂、專業結構與布局調整。大部分研究認為，緊缺人才是一個相對的、動態的、發展的政策概念或時代命題[2]。朱高峰[3]從數量、結構、質量（知識、能力、素質）維度論述人才需求變化，王章豹[4]圍繞工業人才需求的演變總結了我國7 次大規模的工科專業結構調整。在影響因素研究中，國際國內形勢、國家戰略、技術與產業變革等因素直接關系到工科緊缺人才的培養目標和專業定位。2001年以來，國家多次發文要求高校主動服務國家戰略、區域經濟社會和產業發展需要，調整專業設置。在變革路徑研究中，多數研究認為重點領域緊缺人才培養需要教育部門和行業部門協同推進，如引導學生學習國家急需緊缺專業，將重點緊缺領域或專業作為優先支持對象等；同時需轉變專業教學模式，深化校企合作。也有研究指出，工程領域緊缺人才培養要創新人才培養機制，健全緊缺人才培養的質量保障體系。案例研究是指面向智能制造、自動化、生物工程等重點領域，以學?；蚓唧w專業為單位開展專業改革案例分析。

現有研究雖然在優化工科專業結構、深化工程領域緊缺人才培養方面做出了大量探索，但圍繞工程領域緊缺人才培養的專業建設研究仍不充分?，F有研究或是重點論述緊缺人才培養，專業結構調整僅作為基本對策之一；或是從整體上研究工科專業改革與建設模式創新，忽視緊缺人才的緊迫性和特殊性，尤其缺乏從緊缺人才特性出發開展的新工科專業建設的模式創新研究。面對“高精尖缺”領域人才短板和國家緊缺人才發展戰略，本研究將從工程領域緊缺人才培養的專業建設困境出發，一方面基于實踐經驗分析，找出新工科緊缺專業建設中存在的問題，反思專業建設困境背后的深層邏輯；另一方面，立足“大專業”理論視角，針對緊缺人才特性，創新工科專業建設模式，打造多元協同的工科專業建設保障機制。

二、面向工程領域緊缺人才培養的新工科專業建設的實踐困境及反思

近年來，為有效應對科技革命、產業變革與工程技術人才短缺的困境，政府與高校積極推進新工科專業建設。實踐中，面向緊缺人才培養的新工科專業建設已形成傳統專業轉型升級、設置新專業和多學科專業交叉融合3 種模式，新增一大批新興專業。但新工科專業建設與緊缺人才培養絕非一日之功，實踐中仍然存在專業質量不高、布局不合理、改革不徹底等問題。因此，有必要系統分析工科緊缺專業建設的現實困境，反思困境背后的深層邏輯。

1. 面向工程領域緊缺人才培養的新工科專業建設的實踐困境

審視我國新工科專業建設與緊缺人才培養實踐，不難發現，專業建設大多表現為粗放型規模擴張，沒有形成合理且成熟的發展模式。第一，緊缺專業建設呈現“碎片化”“救火式”“粗放式”特征，多是對產業緊缺人才需求的被動式響應。受需求緊迫和急功近利心態的影響，多數高校工科緊缺專業建設僅僅停留在實用性層面，即緊缺專業建設僅僅是對當前社會需求的簡單應對，而不是著眼未來的戰略性規劃和系統性變革。尤其是在技術更迭速度加快、產業生命周期縮短的背景下，工程領域緊缺人才波動性較大，缺乏對專業設置的規劃和前瞻性論證。在這種粗放型發展模式下，新興工科專業通常存在培養方案不完善、知識體系不健全、師資水平跟不上等問題，專業建設質量參差不齊，緊缺人才培養效果大打折扣。第二，高校扎堆設置緊缺、熱門專業，專業建設存在同質化、低水平重復等問題。以人工智能專業為例，自2018年首次設立人工智能專業，至2023年6 月已有497 所大學開設該專業[5]。然而，同一專業在不同高校的條件保障和人才培養質量大相徑庭，“有的學校能將其建成國家級特色專業，而有的學校卻令它奄奄一息”[6]。在盲目跟風建設熱門專業背后，不少高校出現“設置快、停招快”的尷尬局面，甚至有些高校新設專業尚未有學生畢業即已停招[7]。第三，新工科專業建設模式滯后、保障機制不健全。傳統學科范式與學科制度慣性束縛了人才培養體系創新發展的空間與活力，實踐中，政府與高校雖大力推進工程教育改革，新工科專業建設形成了傳統專業轉型升級、設置新專業和多學科專業交叉融合3 種模式，但無論是新型或新興專業還是由學科交叉融合生成的新專業，專業建設都未能脫離傳統學科范疇和以學科為本的專業建設邏輯。這導致學校與社會、理論與實踐之間存在制度性隔閡，難以滿足工程領域緊缺人才培養的制度性訴求。另外，學科之間、學院之間、產學研之間合作不深入，資源配置、溝通協調等運行機制也不健全。

2. 面向工程領域緊缺人才培養的新工科專業建設的實踐反思

事實上，我國新工科緊缺專業建設的困境，是高校對緊缺人才本質認識模糊的反映。實踐中，不少高校將緊缺人才的內涵狹隘化，僅把緊缺人才當作熱門行業中需求旺盛且供應不足的人才，故而在緊缺專業建設時緊跟時代風口，一味跟風開設熱門專業。這是對緊缺人才認識不科學、不全面、不深刻的表現。一方面，工程領域緊缺人才不一定是當下社會需求量最大的人才，例如數學、物理、生物等基礎學科領域的拔尖創新人才。另一方面，緊缺人才不一定能在短期內培養出來的人才。從產業需求上說，緊缺人才的緊迫性、時效性和波動性顯著，期待立竿見影的培養成效。但就教育規律而言，專業建設與人才培養具有長周期性和穩定性特征。新工科緊缺專業建設是一項復雜工程，涵蓋人才培養方案、課程體系建設、調配教學資源、組織結構變革等環節，并非一日之功。清華大學王志華教授甚至直接指出，“中國集成電路人才荒問題短期無解”[8]。當前，在第4 次工業革命推動產業變革的關鍵當口，數字化、復合型、高層次緊缺人才儲備與培養不足是世界性難題，如何培養跨界人才至今沒有成熟的范式和規律可循[9]?？傊鹿た茖I建設面臨的最大挑戰，是尚未形成公認的、契合緊缺人才特征的、面向未來技術發展的專業建設模式。

面對這一挑戰，新工科專業建設的出路在于，要深刻認識工程領域緊缺人才的內涵，并以系統論視角把握專業建設要素，創新專業建設模式。第一，新工科專業建設應正確看待緊缺人才培養的數量與質量問題。實踐中，智能技術擴張造成的巨大人才缺口固然需要高度重視，但工程領域人才結構不完善、高質量工程人才不足等問題更為關鍵。以人工智能領域為例，領英（Linkedin）發布的《全球AI 領域人才報告》顯示，到2017年一季度，全球人工智能領域專業技術人才數量超過190 萬，其中美國的人工智能人才總數已超過85萬，而我國的人工智能人才僅有5 萬多人，且頂尖人才主要依靠海外引進，本土高層次人工智能人才極其短缺。因此，新工科專業建設不僅要關注數量，擴大專業規模，還要以質量為核心，優化新工科專業人才培養模式。第二，新工科專業建設應正確處理緊缺人才培養的短期效益與長遠效應之間的關系。就緊缺人才培養的迫切性而言，以職業需求為導向的專業人才培養目標更具針對性，能快速滿足產業發展的短期需求。但從社會與產業可持續發展的視角考慮，新工科專業建設不能一味跟著社會需求跑。產業界過快的職業變更，可能引發部分工作崗位的“虛假繁榮”，實際上很可能出現“大學入學時火熱的工作崗位，到畢業時就已過時”的窘境。因此，新工科專業建設要適應緊缺人才社會需求的波動性規律，既要及時響應社會人才市場需求，還要敢于“炒冷飯”，立足高遠，打破現有學科專業壁壘，拓展緊缺人才的知識基礎，真正實現國家戰略與社會需求的有機融合。第三，新工科專業建設應有效平衡培養數字技能人才與復合型工程人才之間的關系。作為當前工程領域的急需人才，數字技能人才培養需要依托高階、精深的專業教育，強調人才培養的專門性和專業知識的高深度；而復合型工程人才培養則以解決復雜工程問題為目標，強調掌握數字化技術、管理科學以及人文社科知識，具有跨界、跨學科綜合能力。兩者在培養目標、課程體系與教學內容、培養方式上的差異，要求新工科專業建設打破專業教育與通識教育，理論教育與實踐訓練的二元對立結構，創建通專融合、跨學科乃至超學科的綜合型專業人才培養平臺。

三、面向工程領域緊缺人才培養的新工科專業建設模式創新

在人工智能時代，各種顛覆性技術不斷涌現，新興產業層出不窮，加劇了工業發展的不確定性，技能需求的不穩定性和緊缺人才培養的復雜性。實踐中，緊缺人才培養越來越難歸置到某一專業領域內。這意味著，我國自20 世紀50年代以來，形成的專業結構以及專業設置標準，已經無法適應智能時代緊缺人才培養的訴求。尤其在工業領域提倡“大制造”“大信息”“大能源”的時代背景下，突破傳統專業壁壘的專業建設理念和實踐探索悄然興起。中國科學院院士黃維圍繞電子技術，提出了以光電技術為核心，將物理學、化學、材料與工程等學科高度交叉融合的柔性電子技術學，認為“柔性”模式能突破經典電子學的局限，實現技術顛覆式創新[10]；林健[11]提出未來技術領軍人才培養，要樹立柔性化/個性化的專業設置理念；呂建[12]指出，細粒度的“小專業”指導模式不斷遭受挑戰與沖擊，為適應國家戰略發展與社會需求，有必要從“大專業”視角構建全新的學科專業結構。“大專業”并不等同于當前流行的大類培養，也不是普遍意義上的學科交叉，而是指為滿足社會人才需求，超越學科界限、虛實界限、理論與實踐界限而形成的一種課程組合?！按髮I”建設模式強調淡化實體專業的界限，加強課程建設，即優化課程內容、課程體系和教育教學活動。實踐中，“大專業”建設模式具有多元化、融合性、柔性化等優勢，對解決緊缺人才培養的數量與質量，以及短期效益與長遠效應的矛盾，培養高層次、復合型、智能化工程人才具有重要意義。

1.突破學科與學校藩籬，構建跨界融合、創新性、前沿性專業知識體系

在人工智能時代，技術和知識的增長速度超乎想象，工程人才的專業知識時刻面臨著過時和被顛覆的風險。尤其是在人工智能、生物技術、量子通信等新興產業領域，產業發展的智能化、集群化、精細化特征，對工程領域緊缺人才的知識儲備度、知識融合度以及對新知識的敏感度提出了更高要求，但同時也對單一的、條塊分割的專業知識體系提出了挑戰。一方面，高校要從學科交叉融合入手，推進傳統工科專業與智能技術、生物技術、大數據等新興技術領域的交叉融合，實現知識體系的升級創新；推進工科專業與管理學、社會學、法學、醫學等學科的交叉融合，實現跨學科知識體系的融合創新。同時，新工科專業建設還要敢于進入科學探索“無人區”，以國家重大戰略和產業實際需求為導向，破解關鍵核心技術和“卡脖子”技術為目標，打造具有世界一流水平的新知識高地。另一方面，要從高校外部的知識生產組織入手，將新興技術、知識圖譜、教育資源納入工程教育緊缺人才培養的知識體系。當前，科技型企業、國家重點實驗室以及許多非政府性咨詢機構、研發機構已成為專業知識生產的主要力量，并呈現出知識創新速度更快、與產業需求聯系更密切等優勢。因此，為創新緊缺人才培養的專業知識體系，高校要以更加開放的姿態，通過與政府、企業建立密切的合作關系，推動知識、信息、技術、人員、資源在各類知識生產組織間的自由流動，特別是納入海量優質的數據和算力資源，為緊缺人才培養奠定堅實的知識基礎。

2.轉變課程建設理念，構建開放式、精準化、柔性化的專業課程體系

從本質上說，專業是一系列課程的集合，課程內容與課程體系設計直接影響著專業教育的范圍、水平和成效。實踐中，面向工程領域緊缺人才培養的專業課程體系建設主要有兩種模式：第一，根據工程教育專業認證和畢業要求分解可考核的指標點，確立模塊化課程結構，自上而下設計緊缺人才培養的課程體系[13]；第二，從產業變革對緊缺人才的實際需求出發，圍繞知識增長與技術創新，增設新課程，自下而上調節專業課程結構。兩種模式各有優勢，但也存在明顯的問題：一是從畢業要求出發，自上而下設計課程體系固然能保證人才培養的系統性，但存在耗時長、形式僵化、機動性不夠等問題，難以適應工程領域緊缺人才培養的靈活性要求；二是從實際需求出發增設新課程的方式固然便捷，但伴隨著新技術和新知識向教育系統的大量涌入，工程教育可能面臨著知識過載、課程臃腫、人才培養顧此失彼等問題。在此背景下，高校一方面要轉變課程體系設計理念，認識到在產業結構升級及產業技術迭代加速的時代，課程已無法為緊缺人才培養提供穩定且完整的知識結構。課程體系建設要打破為特定學科專業領域服務的理念，以新興產業發展為導向，建立半結構化的“大專業”課程組織模式。如麻省理工學院推出了自主機器、數字城市、氣候與可持續發展、生命機器4 類串聯課程，鼓勵學生通過真實并具有創造性的學習體驗提出改變世界的創意。真正實現以學生為中心、以社會需求為導向的專業建設模式，為學生提供前沿性、開放式、多學科的優質課程資源，允許師生以課程模塊或知識資源包的形式，有針對性選擇專業課程知識，打造柔性化、精準化、個性化的專業課程結構[14]。

3. 拓展人才培養空間，構建產學一體、國際化、虛實結合的專業教學平臺

人才培養平臺建構旨在形成由多元主體協同合作，致力于實現教育資源共享、互聯互通、互利共贏的教學生態系統?？梢哉f，作為一種現實或虛擬空間，這種專業教學平臺模式在處理復雜的利益關系，快速解決現實問題和達成緊缺人才培養目標方面有著得天獨厚的優勢。第一，有利于打破校內外界限，匯聚多方育人資源，打造以工程實踐項目為載體、集研究開發應用于一體的教學平臺。自新工科建設以來，學科交叉型平臺、新型實踐教學平臺、創新創業教育平臺大量涌現，如天津大學打造的“未來智能機器與系統平臺”，重慶大學聯合長安汽車推出的“智能網聯”人才聯合培養計劃等，對于推進工程領域緊缺人才培養具有重要意義。實踐中，緊缺人才培養平臺既要圍繞關鍵共性技術打造重點人才培養項目，又要立足科技發展前沿，加強與科技型企業或行業的交流合作，增強學生的專業知識與實踐能力。第二，有利于打破國內外界限，加強國際合作，打造聚焦世界頂尖科技，國際國內相互貫通的教學平臺。工程領域緊缺人才常常要進入科學研究“無人區”，自主探索世界領先水平的前沿科技。這就要求工程領域緊缺人才培養體現國際前沿視野，在把握世界前沿技術發展趨勢的基礎上創新教學內容、教學模式和教學方法。擴大國際開放水平，推動高校與世界頂尖科技機構、龍頭企業的深度合作，始終保持與主流技術路線的良好互動。關注人類命運共同體建設，把全球共同面臨的社會、經濟、環境問題列為工程領域緊缺人才培養項目。第三，有利于打破物理與數字空間界限，推行數字孿生技術，打造虛實結合、人機協同的智慧教學平臺。隨著數字化與智能化的發展，逐步消解了物理、數字與生物之間的界限，使得工業生產充分介入虛擬與實體交融的兩維空間。實踐中，新工科專業建設一方面要加強硬件建設，引入數字孿生技術，搭建基于數字技術的虛擬工業生產平臺，為緊缺人才培養提供智慧空間；另一方面要改進教學內容和工程實踐活動，提供與數字孿生技術相適應的引導性資源和規范性資源，引導學生形成虛實結合、人機共融的思維模式[15]。

四、面向工程領域緊缺人才培養的新工科專業建設保障機制

當前，我國工程教育改革進入“深水區”。為有效推進新工科“大專業”建設，推動落實緊缺人才培養方案，高校必須建立相應的緊缺人才專業建設保障機制。從本質上說，新工科專業建設保障機制建設就是對人才培養的組織規則、組織結構以及多元主體關系的優化與重塑。實踐中，面向緊缺人才培養的新工科專業建設面臨著復雜的發展環境，既要考慮國家戰略需求，又要及時響應社會和產業發展需要；既要實現多學科交叉與教育資源多元化，又要保證教育教學活動的系統性、針對性和時代性；既要充分發揮政府、企業在人才培養中的功能，又要保障高校內部人才培養體系的順暢運行。

1. 優化政府治理方式，充分發揮政府在新工科專業建設中的保障功能

新工科專業建設與常規工程人才培養不同，工程領域緊缺人才培養及其專業建設不是高校的自適應性調整，而是政府引導的以服務重大需求為突出導向的戰略性舉措[16]。在“以超常規方式加快緊缺人才培養”的目標導向下，政府需要進一步優化治理方式，形成適應工程領域緊缺人才特征的治理結構，為加快緊缺人才培養和實現系統化專業布局提供制度支撐。第一，加強政府部門協同合作，建立教育行政部門引領，多個行業主管部門共同參與的治理機制。工程領域緊缺人才培養的迫切性、變動性和復雜性特征，要求政府橫向打破部門壁壘，基于重點行業領域人才需求強化跨部門協作育人；鼓勵行業主管部門開展緊缺人才需求預測，持續提供資源供給并參與緊缺專業建設全過程。第二，重構府學關系，建立與緊缺人才培養相匹配的良性制度環境。實踐中，政府要有效平衡政府治理與高校自主辦學之間的關系，強化統籌協調和服務功能，優化緊缺學科專業治理機制，避免調控失靈或干預過度現象的發生，做好高校與社會之間供求關系的“中間人”。第三，政府相關部門著眼于新興產業整體布局，敢啃“硬骨頭”，對關鍵核心技術或“卡脖子”技術的緊缺專業給予政策上的傾斜性支持。對于國家急需但發展緩慢的專業，如芯片制造專業，政府要進一步加強政策、資源和平臺支持，通過打造國家或區域性研發平臺，提供高質量課程資源，建立新興產業服務委員會等措施，為工程領域專業緊缺人才培養提供切實有效的制度保障。

2. 重塑企業角色和行為模式，強化企業新工科專業建設的主體責任

校企合作和產教融合是工程教育“大專業”建設與緊缺人才培養的主要途徑。近年來，國家多次強調加強企業在科技創新、辦學育人等方面的主體作用與地位。工程教育改革也在推進校企合作，發揮企業在課程設置、實踐教學和實習實訓中的作用方面進行了諸多探索。但實踐中企業參與性不強，實習實訓流于形式等問題依然突出。這種產教“合而不融”的組織模式，難以滿足緊缺人才培養對前沿科技、真實生產場景和復雜工程項目的需求。實踐中，為推進新工科“大專業”建設，創造良好的緊缺人才培養生態，高校應主動對接產業需求，在充分考量企業戰略定位和發展規劃的基礎上，重塑企業在新工科專業建設中的角色與行為模式。首先，面向國家急需緊缺產業領域，以產教協同創新為動力，以實踐項目為載體，吸引行業企業參與專業建設。高校要從新興產業“卡脖子”技術入手，與行業龍頭企業組建高層次創新聯合體或科技研發中心，既充分利用龍頭企業的科技資源與平臺優勢，拓展相關專業的教學資源，同時圍繞企業面臨的關鍵技術問題，產出高水平科技創新成果，并在培養學生專業技能的同時引導學生探索未來技術領域。與新興高科技企業組建數字化眾創平臺，既要針對企業技術特色，將企業面臨的實際問題轉化為教學項目，又要加強專業實踐教學與科技成果孵化，在緊缺人才培養中積極推進科研成果落地[17]，使企業真正從“局外人”變成新工科專業建設的主體。其次，直面工業生產對數字化、復合型技能人才的需求，高校聯合企業打造多層次技能提升項目，推動人才與資源在校企之間自由流動。工程領域高層次緊缺人才的培養，如戰略科學家、卓越工程師，是一個貫穿理論與實踐的螺旋式上升過程。而人才緊缺在一定程度上等同于技能短缺，因此工程領域緊缺人才的培養過程就是不斷補足核心技能，挖掘工程人才發展潛能的過程。實踐中，新工科“大專業”建設要敢于打破學歷教育按部就班式的“單向”培養模式，創新校企合作關系與合作模式，并在校企之間形成技能習得（學校教育）—實踐歷練（企業工作）—技能再提升（校企共同定制緊缺技能提升項目）的螺旋式人才培養體系，滿足高層次緊缺人才的成長需求。

3. 完善高校人才培養治理體系，創新緊缺人才專業建設體制機制

工程領域緊缺人才培養的關鍵在于“緊”，即供應緊張、需求緊急、事態緊迫，這對工程教育系統的應對速度和高校人才培養體制機制提出了更高要求。首先，高校應加強新工科專業建設頂層設計，以柔性化的治理理念適應并推動工程領域緊缺人才培養體制建設。實踐中，面向工程領域緊缺人才需求的新工科專業建設，就是把傳統專業或知識從原有院系、學科中解構出來，再按照特定人才培養需求“重混”的過程[18]，這既需要高校改革人才培養的組織結構在緊缺人才需求的目標導向下，實現學科、專業、知識的自由組合，提高緊缺人才培養的精準度；又需要把柔性化的治理理念落實到人才培養制度安排之中，形成動態化治理模式，及時解決緊缺專業建設中面臨的“特事特辦”事項。其次，深化高校評價體系改革，構建符合緊缺人才教育規律的評價指標、評價方式和評價機制。緊缺人才培養往往是以跨學科專業的方式進行，評價體系也要體現跨界、跨專業特征。因此，高校應突破慣常的學科專業評議標準的束縛，探索建立緊缺人才專業建設的評價指標，平衡與協調跨學科專業的價值沖突與利益訴求之間的矛盾；構建多元評價主體共同參與的治理格局，形成行業評價、社會評價與高校自我評價相結合的評價機制，鼓勵行業企業積極參與緊缺人才專業建設[19]。再次，擴大高校院系專業建設自主權，增強基層院系緊缺人才培養活力。院系是工科緊缺專業建設的責任主體，可以靈敏感知工程領域緊缺人才的社會需求。關鍵是要通過完善高校內部治理結構和治理機制，推動高校管理模式由“校辦院”向“院辦校”轉變[20]，進一步推動基層院系新工科專業建設自主性，提升院系工程領域緊缺人才專業建設能力。