【聚焦“新工科”】“新工科”建設的理念內涵及模式綜述

自2017年初教育部推出“新工科”計劃以來，各級政府、高校和相關企業都在積極探索如何建設“新工科”。“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等系列文件的推出，對于指導廣大教師正確理解“新工科”的內涵及特征，明確“新工科”的建設目標及路徑選擇發揮了引領作用。但是，有些綱領性文件過于宏觀籠統，對于具體指導“新工科”建設缺乏可操作性。“新工科”建設的關鍵是對“新工科”之新的正解理解。雖然諸多學者已從不同視角對“新工科”嘗試解讀，有的解讀不乏真知灼見，但有些解讀存在內涵模糊、外延錯位、不準確、不清晰現象。綜合不同學者觀點，系統解讀“新工科”之新是開展“新工科”研究與實踐的重要內容。

一、“新工科”是一種全新的工程教育理念

教育理念是人們對于教育現象（活動）的理性認識、理想追求及其所形成的教育思想觀念和教育哲學觀點，是教育主體在教育實踐、思維活動及文化積淀和交流中所形成的教育價值取向與追求，是一種具有相對穩定性、延續性和指向性的教育認識和理想的觀念體系。教育理念是任何教育行為和活動的內在動力，人才培養活動必須以教育理念為先導。沒有教育理念的指導，教育目標必定是盲目的，教育活動的結果也必定是不理想的。“新工科”是在新的歷史環境下應“新經濟”之呼喚應運而生，建設發展“新工科”首先要樹立工程教育新理念。

（一）樹立開放、包容的工程教育理念

開放是指“新工科”必須擺脫“工科”的羈絆，向其它學科伸出橄欖枝，向“科學＋人文＋工程＋其它”方向發展，依托大類通識教育，培養綜合化、復合型人才。美國卡耐基梅隆大學（Carnegie Mellon University）從1939年起開展實施的“卡耐基計劃”，要求理工科學生至少選修1/4的人文社科課程。學校同時設立了包含機械工程、化學工程和土木工程等領域的“工程設計研究中心”。這種開放的工程教育理念值得我國借鑒。

包容是指“新工科”不能因為“新”就舍棄傳統工科，而要包容傳統工科，通過“傳統工科＋”的形式實現整體工科形態的轉變。歷史經驗表明，工業始終是我國經濟社會發展的根基，我國必須擁有門類齊全、體系完整的工業體系，這就必然要求匹配完整的“新工科”體系。因此，必須從國家層面做好總體設計，規范“新工科”的內涵和外延，以包容的理念引領“新工科”和傳統工科整體發展，嚴防新一輪“新工科”專業的盲目申報和資源爭奪

（二）樹立創新型工程教育理念

為實現我國從工程教育大國向工程教育強國轉變，應對國家重大創新驅動發展戰略之需求，“新工科”必須創新工程教育人才培養模式、專業結構和教育教學方式方法，深入推進高等工程教育改革，引導綜合性高校、工科優勢高校和地方工科院校合理定位。既要培養大國工匠，也要培養普通工程人才，但他們必須具備創新意識和創新能力。

（三）樹立綜合化工程教育理念

一是知識、能力和素質的綜合。“新工科”培養的人才既要有扎實的工程知識、還要有較強的工程實踐能力，特別是創新能力，更要具備全面的綜合素質。二是人文科學與自然科學的綜合。“新工科”人才既要有扎實的自然科學知識（數學、物理、計算機等），也有具備扎實全面的人文科學知識（政治、經濟、法律、文學、倫理、道德等）。三是專業教育與通識教育的綜合。開展“新工科”教育，必須加強專業教育，培養既掌握扎實工程專業知識，又具備專業綜合能力及素質的工程人才。

同時，必須加強通識教育，通識教育更多地強調“育”而不僅僅是“教”，和“文理教育”、“博雅教育”異曲同工，超越功利性，強調對“人”的塑造。只有通過通識教育，才能保證培養的工程人才不僅是單純的“工科男”或“工科女”，而是既懂人文、又懂工程的綜合化人才，而不是將大學生培養成學校教育的“產品”。

（四）樹立全周期工程教育理念

“新工科”按照CDIO國際工程教育理念，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱要求以綜合的培養方式使學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力等四個層面達到預定目標。

（五）樹立全面發展的工程教育理念

“新工科”必須以學生為本，圍繞培育能夠適應和駕馭未來的人才培養目標，強化育人功能，重點落實立德樹人根本任務，培育弘揚社會主義核心價值觀，通過提供體現通識教育、文理并重以及數字化特征的課程，使培養的學生不僅具有解決工程復雜問題的專業知識和技術能力，還具有全球視野、人文精神和創新能力。

二、“新工科”要構建工科新結構

新結構主要包括工科專業結構和課程結構。

（一）構建工科專業新結構

主要圍繞以下3條途徑構建專業新結構：一是圍繞新經濟發展需求，大力發展與大數據、云計算、物聯網應用、人工智能、虛擬現實、基因工程、核技術等新技術和智能制造、集成電路、空天海洋、生物醫藥、新材料等新產業相關的新興工科專業和特色專業群，按“天大行動”計劃，到2020年直接面向新經濟的新興工科專業比例達到50％以上。二是更新改造傳統學科專業，服務地礦、鋼鐵、石化、機械、輕工、紡織等產業轉型升級、向價值鏈中高端發展。三是推動現有工科交叉復合、工科與其他學科交叉融合、應用理科向工科延伸，孕育形成新興交叉學科專業。

應產業需求建專業需要注意二個問題：第一，一流大學不能被動適應產業需求，而要引領產業需求；若要考慮產業需求，則應考慮企業長遠的、潛在的需求，而非眼前的、當下的需求。第二，建立新專業應是基于自由探索氛圍下的學校自主行為，而不應是政府部門的行政推進。

（二）構建工科課程新結構

專業是人才培養的基本單元，課程是實現人才培養的基本要素。要培養多樣化、創新型工程人才，必須重建課程結構。課程新結構主要包括課程體系的構成和課程內容的設置。一要根據新興產業需求設計科學合理的專業培養目標，突出對畢業生在畢業5年后左右能夠達到的職業或專業成就的總體描述。二要按照專業培養目標細化畢業要求，明確學生畢業時應掌握的知識、獲得的能力和具備的素養，畢業要求應能支撐專業培養目標的達成。三要按照畢業要求優化課程體系，重點是課程體系的構建和每門課程的內容設置，舍棄與畢業要求無關或內容陳舊的課程，刪除不同課程之間相互重復的教學內容，科學合理的課程體系應能支撐畢業要求的達成。當然，新結構還應包括學生新的知識結構。學生新的知識結構中，應包括多學科交叉的新內容。

三、“新工科”要探索實施工程教育人才培養新模式

學界有關人才培養模式內涵的界定有多種論說。筆者認為，人才培養模式是在一定的教育理念（主要體現為教育思想和教育方針）的指導下，為了實現一定的人才培養目標而采取的培養過程的某種標準構造樣式和運行方式，其實質是為受教育者構建的相對穩定的知識、能力、素質結構以及怎樣實現這種結構的組織形式及運行機制，在實踐中形成了一定的風格或特征，具有明顯的系統性與范型性。

人才培養模式的基本構成要素主要包括教育理念、培養目標、專業設置模式、課程體系構造形態、培養途徑、培養制度和教學組織形式。探索工程教育人才培養新模式的實質是在“新工科”教育理念的指導下，積極探索“新工科”的人才培養目標、專業設置模式、課程體系構造形態、培養途徑、培養制度和教學組織形式，構建“新工科”課程體系與實踐教學緊密結合的新模式是當務之急。

四、“新工科”人才應該具備新素養

“新工科”是我國為應對以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟的快速發展，回應產業轉型升級和新舊動能轉換的強烈呼喚，助力國家系列重大戰略的實施，迎接國際高等工程教育新挑戰而開展的高等工程教育重大改革，其實質是培養能夠適應、甚至引領未來工程需求的工科人才。“新工科”人才除了具備基本的工程素養之外，還應該具備新素養。

其一，應該具備“形而上”的觀念。西方哲學家、思想家對技術本質和作用的思考表明，技術或工程依然是非常“形而上”的。“新工科”人才應該具備“形而上”的觀念，思考一些工程與技術的“形而上”問題。“形而上”有利于增強“新工科”人才的價值感與使命感，有利于他們興趣的形成，有利于他們將來能夠在更高的層次和境界進行創造性的工作。

其二，應該具備關注“超世界存在”的使命感和價值感。與某些發達國家相比，我國的創新多屬于“增量創新”，真正屬于我們自己的原始創新、顛覆性創新、引領未來某個新的技術領域的創新還是太少。為改變這種現狀，“新工科”培養的學生在關注工程中的現實需求的同時，還應該具有引領、想象、創造未來社會需求的欲求和能力，能有一種創新的閑適，能夠陶醉在想象“超自然存在”“超世界存在”的樂趣中，能在時間軸的未來點上自由馳騁，而孕育偉大的創新。

其三，應該具備大工程觀和空間感。傳統的工程教育過分拘泥于專業的細節，學生的思維容易蜷縮在狹小的專業空間。事實上，一個小小產品（如LED）也完全可能涉及多學科問題。因此，“新工科”人才需要大工程觀和空間感，應該能在大的學科空間去觀察、思考問題。空間感不僅要體現在“問題空間”的構建上，還要體現在“社會空間”中。

其四，應該具備關聯力和想象力。“新工科”應幫助學生建立專業節點或信息源的關聯，使其成為獲取知識的重要途徑。關聯力具體表現在問題空間中感知關聯的能力、物理或現實空間中感知關聯的能力、虛擬空間中感知關聯的能力和人際交往空間中感知關聯的能力等方面。想象力是創新能力的重要表現。與工程和技術有關的想象表現在想象的需求、想象的技術、想象的模式、想象的職業等很多方面。

其五，應該具備宏思維和批判性思維能力。宏思維指對超越于自身專業之外的社會、科技、工程、文化等多方面的重大問題的觀察、思考及領悟能力，從系統的角度，從時間、空間的大尺度去觀察、思考問題。批判性思維是對思維方式進行思考的藝術，批判性思維需要自由空間。沒有批判性思維就沒有馬克思主義，沒有批判性思維也很難創新。“新工科”需要培養學生自由自在、獨立思辨的宏思維和批判性思維能力。

五、“新工科”要打造具有國際競爭力的工程教育新質量

新質量的核心是人才培養質量，其基本要求是“能夠適應經濟社會發展需求，具有較強的社會責任感、創新精神和實踐能力，具備一定的國際競爭力”。

（一）加強工程人才培養質量標準體系建設

打造“新工科”人才培養“新質量”的首要工作是加強工程人才培養質量標準體系建設，結合國際標準和我國工程教育實際，建立國家、行業和學校三級質量標準體系。一要對照歐洲工程師能力標準、英國工程專業能力標準、美國ABET認證標準、德國ASIIN認證標準等國際標準以及我國工程教育認證標準，分析我國未來工程師應具備的新素養（如上文所述），明確他們在工程技術、信息技術、經濟管理、法律、文化、倫理等重點領域應具備的能力體系，制定公布工科專業類教學質量國家標準（簡稱“國標”，目前已公布）。二是充分發揮行業協會的功能，推動不同行業部門根據行業發展需求，制定行業標準（簡稱“行標”）。三是高校要根據“國標”和“行標”要求，結合自身發展定位，修訂工科專業人才培養方案，明確不同專業的培養目標和畢業要求，從而形成國家、行業和學校三級質量標準體系。

（二）建立完善中國特色、國際實質等效的工程教育專業認證制度

一要完善工程教育專業認證工作機制。由教育部牽頭、人力資源和社會保障部、中國科協、中國工程院等單位共同參與領導，不斷完善第三方專業認證機構并發揮其權威作用。二要完善認證結果的發布和使用制度。要通過各類媒體向社會介紹專業認證的意義并公布每年的專業認證結果，讓學生和家長知曉不同專業的認證情況，擴大專業認證的影響力。要引導高校將專業認證結果在招生簡章和畢業證書上正確顯現，提高認證結果的認可度。要將專業認證納入學科和專業評估體系，把專業認證作為一流本科專業建設的基礎性工程，引導高校面向經濟社會發展和行業需求，用國際實質等效的標準開展專業建設，切實提高工程人才培養質量。三要統籌規劃專業認證規模和進度。要針對不同類型、不同層次、不同區域的高校和專業有序開展專業認證。

六、“新工科”要建立完善中國特色工程教育的新體系

體系是若干有關事物或某些意識互相聯系而構成的一個整體。體系是不同系統組成的系統，不同體系有各自特定的功能。教育體系是指互相聯系的各種教育機構的整體或教育大系統中的各種教育要素的有序組合。從大教育觀的角度來分，教育體系有廣義和狹義之分。廣義的教育體系，除教育結構體系外，還包括人才預測體系、教育管理體系、師資培訓體系、課程教材體系、教育科研體系、經費籌措體系等。這些體系相對于教育結構體系，稱為服務體系。狹義的教育體系，僅指各級各類教育構成的學制，或稱教育結構體系。

本文所講“新工科”之“新體系”是教育體系的子系統，是個廣義概念，涉及結構體系、知識體系、學科體系、教學體系、教材體系、管理體系和思想政治工作體系等。以下重點論述結構體系和知識體系。

（一）完善工程教育結構體系

按照不同高校的辦學水平，可將我國工科高校分為高水平綜合性工科高校、高水平工科優勢高校、地方工科高校和工科高職院校。完善工程教育結構體系就是引導不同高校分類發展，在不同層次不同領域辦出特色、辦出水平。按照“新工科”建設“復旦共識”，高水平綜合性工科高校要加強世界一流學科建設，提升國際競爭力，要對催生新技術和孕育新產業發揮引領作用；高水平工科優勢高校要突出專業特色，要對工程科技創新和產業創新發揮主體作用；地方工科高校要加強校企合作和產教融合，對區域經濟發展和產業轉型升級發揮支撐作用；工科高職院校要突出行業特色，為行業發展培養應用型和技能型人才。

（二）重構工程人才知識體系

“新工科”旨在培養能夠適應“新經濟”、引領未來工程需求之人才。根據“新經濟”的基本特征（新技術、新產業、新業態和新模式），這些人才應該具備“形而上”的觀念、大工程觀、宏思維和批判性思維、關聯力和想象力等“新素養”（前文已述）。這些“新素養”的形成涉及到哲學、社會、文化、物理、技術、信息、科技以及工程等諸多學科領域，過去傳統意義上的工程教育顯然很難實現這樣的教育目的。這就必須重構知識體系，實現專業教育與通識教育的有機結合。中國科學院包信和院士指出：新興的工程教育肯定要重構一些核心知識，原來的老知識要升級換代了！沒有大類通識，新工科教育走不下去！復旦大學正在嘗試的“2＋X”人才培養模式，將為“新工科”人才重構知識體系提供樣板。

科學準確地定義“新工科”并非容易之事，目前尚無定論。新理念、新結構、新模式、新素養、新質量和新體系能夠比較全面地反映“新工科”的內涵和基本特征。（2019年12月 作者系蘭州交通大學教授，碩士生導師，主要研究方向為高等教育理論。）