2022-07-19
几个世纪以来，产业的变革一直深刻地影响着高等教育发展，作为推动人类文明进步的重要力量，工程教育一直备受瞩目。时值新工科建设深化之际，天津大学副校长巩金龙为我们梳理了新工科提出的逻辑背景。他带我们回溯了高等教育与工业发展之间紧密而复杂的嵌合状态，以及现代大学在社会发展中越来越重要的人才储备与科技创新职能。新一轮工业革命星火已燃，在百年未有之大变局背景下，工程教育如何走出更强的变量？新工科建设的“天大方案”或许能给我们带来更多启发。
元问题：厘清新工科的底层逻辑
从中世纪博洛尼亚大学的古典雏形，到工业革命后以英国、德国为特色的现代大学范式，再到美国以市场机制为代表的高等教育体系，高等教育的演变是社会发展的一个缩影。巩金龙指出，“工业革命与高等教育之间虽然不是完全对应的关系，但基本体现了一种良性互动和正相关性。当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，正在重塑我们所从事的高等教育”。
工业4.0被普遍认为是以氢能、太阳能等清洁能源以及人工智能、虚拟现实等为突破口的新一代技术革命。相比前三次工业革命，工业4.0的发展并没有像蒸汽时代、电力时代、信息时代那样明显。“中国错过了前几次工业革命，在如今的时代浪潮下，一定要超前识变、积极应变、主动求变，”巩金龙谈道，“这是我们突破中等收入国家陷阱一个重要的现实逻辑。”国家提出立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，推进高质量发展，正是要求高校从人才培养、科技创新等方面发挥更重要的作用。
“大学有自己独特的定位、使命和愿景。立德树人是其根本任务，而为未来培养人才是其核心。”巩金龙进一步指出，在整个教育链、人才链、创新链、产业链的循环发展过程中，高校应突出作为。中国大学的科研职能实际上要比发达国家的任务更重、要求更高，需求也更加迫切。巩金龙表示，如果从Technology Readiness Levels（技术就绪水平：根据科研项目的研发规律，把发现基本原理到实现产业化应用的研发过程划分为9个标准化等级）的角度来看，通常欧美大学是0-3，企业研究院是4-6，企业生产端是7-9，而中国的大学则涵盖了0-6。这就决定了中国的大学更要将教育链与其他几链融合。
巩金龙提到，在大学的主要职能中，人才培养是核心，高质量的科研是支撑人才培养的重要因素；服务社会、服务国家、改造世界是培养人才的主要目的；国际合作是让师生认识世界、参与全球治理的有力抓手，文化是大学人才培养、科学研究、社会服务、国际交流的丰厚土壤，所以文化传承处于根基地位，也是大学的追求。他谈道，“把大学职能的逻辑关系进行梳理之后，我们会发现中国大学中学科和专业的复杂关系，早年我们的专业设置效仿苏联‘钉子式’的细口径，改革开放以来，又学习借鉴了部分发达国家的宽口径，形成了经典的‘T’字形。新工科建设一定要思考学科专业一体化建设以及学科深度交叉融合的问题。”
随着新兴产业的崛起，专业设置也应跟上需求，新专业衍生出的知识体系，同时也会反哺未来产业的发展。巩金龙表示，“譬如计算机领域的教材更新速度通常较快，其编写者不仅有大学教授，还有顶尖企业的资深工程师和科学家。而像化工、机械、材料、建工等传统工科领域，知识体系相对迭代得慢。如果把AI技术融入所有的制造业里面，那么可能也会面临其知识体系更新得非常快的问题，我们又怎么去应对？”
“相比之下，发达国家的产教融合做得比较深入，比如它有‘旋转门’模式，企业资深科学家、工程师可以来大学当教授。但即便如此，他们也面临着新的产业与人才培养需求对接不畅的问题，而我们国家这方面也面临产教深度融合、工程化师资缺乏等挑战。”巩金龙介绍，面向21世纪的重大挑战，许多高校推出教育改革计划，重新思考教育方法，提倡开放办学，超越对学科知识的学习，进行全人培养。比如麻省理工学院的“NEET计划”（新工程教育转型）、斯坦福大学的“Stanford2025”、欧林工学院实施项目式教学等典型做法都属于广义上的新工科范畴，在内涵上与新工科是一致和同源的。
巩金龙认为，“新工科就是要通过人才培养的新模式，激发学生积极学习的热情，有针对性地解决响应产业变革速度慢、专业结构调整速度慢、知识体系更新速度慢，以及学生视野窄，宽学科、跨学科解决复杂工程问题能力低等一系列问题。”2016年，教育部在研讨工程教育改革时首次提出新工科的概念，经过广泛深入研讨，目前理论界、企业界形成了对新工科概念和内涵比较一致的认知，认为新工科以“应对变化，塑造未来”为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。
强变量：新工科人才培养模式持续创新
巩金龙进一步指出，“培养方案是人才培养重要的要素，从知识图谱、课程体系、教学方法等角度出发，更要加强通专融合、理论与实践的贯通。回过头来看市场上的（智能化）电子产品等，很多原型机是在项目式教学过程中产生的。这就要求我们重构知识图谱，打造实践和理论更加融合的项目式课程。”基于新工科教育的历史方位与国际坐标，2019年4月，天津大学提出了新工科建设“天大方案”。“天大方案”的核心路径是构建以项目为链的模块化课程体系，培养解决复杂工程问题的能力。
“天大方案”聚焦未来科技与产业，构建产学—校企融合，多学科交叉融合，国内—国际培养融合，教—研—学融合的开放式、国际化新工科人才培养平台。目前，学校已构建了开放式的未来智能机器与系统平台，由多个学院的多个专业共同参与，新文理教育与工程专业教育相融合，同时为学生提供各级各类的实习实践条件，培养学生的创新创业能力，平台已经进入迭代升级阶段。
平台内有非常健全的流入和再选拔机制，项目式教学贯穿学生整个学业生涯，设计有不同种类的项目：大一主要是课程内项目，通过培养学生的认知、兴趣和素质，解决向自主学习转变的关键问题。大二、大三主要是课程群项目和多学科团队项目，引导学生以严谨的工程态度，提升分析和决策能力、设计和建造能力，初步形成解决复杂工程问题的能力、工程创造和创新能力；大四到毕业这段时间主要安排科研和毕业项目，培养学生解决复杂工程问题的能力、工程创造和创新能力；学生毕业后可选择继续深造、创新创业。
巩金龙表示，在项目式教学中，要尽量拆除学校和社会之间的墙，进行产学的深度融合。“像恩智浦、腾讯等企业，他们派高级工程师深度参与我们的实践教学和课程研制，提供样机作为实践教学的基本原材料。另外，还要加强教学和科研之间的互证，学生学完知识后，他们很容易通过一个验证，通过协作做出来一个新的产品，在不断地螺旋式上升中得到更多乐趣和成就感。在新工科人才培养过程中，我们还要进一步发挥各类国家重点实验室、工程中心、创客空间的功能。”
当下，新冠肺炎疫情对人才和劳动力需求产生了深刻影响，某调查组织面向800名企业高管对后疫情时代劳动力改变情况的调查结果显示，产业界已经开始加速发展数字化和自动化，85%的企业已经加速数字化建设，67%的企业加速自动化和人工智能发展。巩金龙强调，“工程教育有它自身的发展规律，其改革是慢变量，但同时也是强变量。”新工科建设的深化拓展和迭代创新，势必在新一轮的科技革命中，为产业发展提供更多智识支撑和变革力量。
来源 | 本文刊于《教育家》2022年5月刊第4期，原标题《为未来培养卓越工程师——天津大学新工科建设的深化与拓展》文 | 邓晓婷
光明社教育家：https://mp.weixin.qq.com/s/mPAhw157LdvchEvRer0PZg
（编辑 张君驰）