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后疫情时代的新工科教育:挑战、机遇与应对

时间:2020-09-04 浏览量:10
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一、后疫情时代新工科教育的挑战、机遇与应对

新冠肺炎疫情对全球经济发展带来全面冲击引发一系列剧烈连锁反应。疫情蔓延打乱了经济、产业与科技发展体系,加剧了我国工业经济发展压力。后疫情时代,以“两新一重”为代表的我国新基建、新产业、新科技和新经济发展势必对工程科技人才培养提出新的要求。在此背景下,探讨疫情对新工科教育带来的机遇与挑战,提出新工科人才培养方案具有重要意义。

疫情对新工科教育改革提出了新要求。教育部高等教育司理工处高东锋处长总结了自2017年以来我国新工科建设的“三个探索”,并为后疫情时代的新工科建设提出了三个建议。新工科建设“三个探索”,一是探索了三路大军特色发展的良好格局。即工科优势高校、综合性高校、地方高校结合自身特色有序推进新工科建设;二是探索了新工科专业布局的优化机制。对接国家重大需求,增设了“储能科学与工程”“区块链”等战略性紧缺专业;三是探索了新工科人才培养的典型模式。形成了如天津大学“天大方案”、华南理工大学“新工科F计划”、哈尔滨工业大学“8Π模型”等可复制可推广的典型人才培养模式。新科技革命和产业变革、中美战略博弈以及新冠肺炎疫情影响“三局叠加”的战略变局,改变了教育的形态。在工程教育领域,须强化改革意识、加快变革步伐,发挥领跑作用,全面推进“四新”建设统筹、协调、融合发展。首先,需要深化研究实践、推动多元化发展。深入实施第二批新工科研究与实践项目,推动高校与企业多元探索、大胆实践。第二,要创新组织模式,完善多层次布局。在科研实力强、学科综合优势明显的高校建立未来技术学院;在行业特色型大学建设新兴专业学院;在与产业联系紧密的高校建立现代产业学院等。第三,要强化协同育人,实现多样化保障。汇聚多方优质资源,为卓越工程人才培养优化条件保障。

天津大学党委书记、全国新工科建设工作组组长李家俊教授基于天津大学多年办学经验,对后疫情时代新工科教育的发展提出了新思路与新对策。天津大学作为工科优势高校,率先启动新工科建设,先后推动发布“新工科建设路线图”、“天大行动”等,在实践层面设计实施新工科建设“天大方案-CCII”,并持续迭代创新,发布“天大方案”2.0,推动新工科教育落实推进和质量提升。新冠肺炎疫情改变了现代产业发展的结构和布局,同时也改变了高等教育特别是高等工程教育。后疫情时代,面临国家创新驱动和“两新一重”战略布局、新兴产业机遇与挑战并存的局势,新工科教育要超前识变、积极应变、主动求变、迭代创新新工科教育的深入推进,需要建设未来技术学院、现代产业学院、示范性软件学院以及对第二批新工科研究与实践项目的实施等提供指导,推动新工科教育再深化、再拓展、再突破、再出发

电子科技大学校长曾勇教授基于突发疫情引起的变化,从危中求机、准确识变、科学应变三个方面指出了后疫情时代新工科教育发展的方向。虽然疫情打乱了习惯的生活和工作方式,但也提供了面对危机思考新工科教育发展的机会,催生了科技与工程教育发展的新机遇。比如,“新基建”催生人工智能、大数据、区块链等新技术加速落地应用与快速发展,多学科多领域的交叉融合将进一步深化,“新工科+新医科”将迎来更广阔的发展前景,疫情“大考”使教学方式发生了重大转换。同时,疫情导致科技创新与安全面临更高挑战,如关键核心技术突破与人才培养“滞后”的矛盾更加突出,工程教育与创新链、产业链的有效衔接亟需加强,公共卫生安全、科技安全需求更加紧迫。推动我国新工科教育发展,一要以更高站位,找准新工科教育改革发力点,从科技创新、人才培养体系、工程教育改革三方面重点发力二要以更大格局,塑造工程科技人才的科学家精神、企业家精神和工匠精神三要以更长远的视野,布局未来技术攻关和公共安全体系四要以更有效的机制,推动新工科教育产教深度融合五要更加注重教学方式方法创新,注重学生学习能力培养。后疫情时代,电子科技大学将在医工交叉方面探索新医科,开展智能金融与区块链金融的科研与人才培养,通过新实践推进新工科教育深化发展。

全国新工科建设工作组成员、哈尔滨工业大学副校长徐晓飞教授在《后疫情时代新常态下新工科教育挑战与对策》报告中以哈工大推行的“8Π模型”实践方案以及敏捷教学体系为案例,提出培养创新人才和复合领军人才的工程教育模式。后疫情时代新工科将面临教育理念、教育方式、教育关系、协同育人、教育参与者各方面的挑战。为应对挑战,哈工大从培养目标、培养方案、师资队伍、教学目标、校企合作、国际合作、通专合作八个维度构建新工科人才培养体系,形成“8Π模型”实践方案。为应对时代教学目标多元化和人才需求个性化的特征,哈工大提出“敏捷教学”体系,该体系以学生发展为中心,通过理论技术实践教学的快速重构,跨界教育资源的高效协同,实现知识学习能力提升多轮迭代,形成具有高度灵活性和动态适应性的教学体系

疫情改变了高校教学状态,在线教学成为新常态。同济大学工业4.0学习工厂主任陈明教授在《后疫情时代新工科教育教学的新常态:挑战与应对策略》报告中,以同济大学网上教学为切入点,指出网上教学缺乏实践环节等问题,探索了数字孪生和CPS虚拟融合的实验教学模式。疫情后工科教学以网上教学为主,但会出现教师难以适应直播教学、无法吸引学生注意力、不了解学生听课状态、无法与学生进行互动讨论以及最重要的无法进行实践、实验教学等问题。依托基于模型的系统工程、基于数字孪生的虚拟实验室和信息物理系统可以搭建多学科融合、多场景融合的智能制造实验实训平台,学生在远程通过虚拟世界进行生产规划而后在物理世界实现,再反馈到虚拟世界进行优化,从而克服原来在远程不能进行实验的弊端。随着信息技术及信息融合系统的发展,数字孪生技术将取代大部分原本只能线下进行的实训,解决后疫情时代工程实验实训瓶颈,成为新工科教育教学新常态

二、后疫情时代亟需工程教育范式变革

随着数字化、网络化、智能化的迅猛发展,后疫情时代将掀起新一轮的产业革命,迫切要求高等工程教育进行系统性、全局性的范式变革,在思想、观念、价值观等各个方面实现转变,适应新技术、新产业、新经济发展的需要,推动工程教育创新发展。

新工科教育不同于传统工科教育,应有明确的定位。南方科技大学李泽湘教授认为,尽管新工科教育与传统工科教育都为产业培养人才,但是二者的侧重点不同。传统的工科教育是知识经济下的教育,为技术驱动提供人才;新工科教育是创新经济下的工程教育,应该提供有特色的产品。新工科教育不是传统工科教育的一个迭代或者一个改进,而是一个全新的模式。改进传统工科教育,必须理解客户有什么痛点和需求,这是把新工科教育做好的最重要依据。以制造业为例,我国制造业有两大痛点,一个是制造业产业结构不合理,另一个是创新不足。为此,新工科教育的定位应是调整制造业结构,增强产业的创新力尤其是新创初创企业的创新力。因为年轻人更适合C(Customer)端,我国有得天独厚的供应链体系打造C端品牌,所以制造业结构优化可以选择C端作为切入点,以此拉动芯片、材料、核心部件、装备、工厂发展。提高创新力需要增强年轻人的内在驱动力、创新思维、设计思维,鼓励年轻人去理解行业、理解用户,然后去识别机会定义产品,融合各种技术从而找到解决方案。

做好新工科教育,不仅要理解客户,还应该对工程教育自身有深入的认识。浙江大学科教发展战略研究中心王沛民教授从外部和内部两个维度梳理了时代大变局下工程教育面临的大挑战。外部挑战可以概括为“14111”,“14”是指美国工程院识别的14项挑战,涉及到能源与环境、健康、安全、学习与计算四个方面。另外三个“1”,分别是工程外包的挑战、瘟疫和自然灾害的挑战、军事工程和国防安全的挑战。内部挑战包括三点:一是中国还没有形成自觉主体意识,二是尚未确立自己明确的目标,三是从未系统设计过自己的蓝图。

工程教育的范式变革涉及工程教育各个系统,需要回归工程本身。为应对变局与挑战,转危为机,王沛民教授提出两大策略,一是“转变范式,回归工程”二是“专业为基,计算赋能”策略一旨在解决主体意识欠缺、目标不明确的问题。强调转变范式,即由之前的技术范式和科学范式转换到工程范式;回归工程是指回归工程本体,回归工程实践的本源,回归工程综合的本源,回归工程创造的本源。他认为,工程即综合,综合即创造,工程即创造。策略二旨在解决主体意识欠缺和设计蓝图零碎的问题。专业为基是指要以专业为出发点和归属,借助新的专业教育计划为工程专业实践造就新型工程专业人才计算赋能是指新的工程教育要依靠覆盖大数据、信息加工与处理、云计算、建模、仿真与可视化等等在内的计算科学,确保新型工程专业人才在数字时代得心应手。全国新工科建设工作组成员、《高等工程教育研究》常务副主编余东升教授也认为工程教育改革要回归到工程本体,一方面要看到变化,另外还要看到不变,以不变应变。

三、后疫情时代行业对人才的新需求

行业人才需求是新工科教育的逻辑起点,企业是新工科人才培养的关键一极。为寻求新工科人才培养的新机制,大会邀请了众多行业专家、企业家从需求侧的角度提出对新工科教育的需求与建议。

行业发展急需高素质、数字化、复合型技术人才。中国电子科技集团二所总工程师、首席专家郎鹏认为以云计算、大数据、移动互联网为代表的智能文明时代迫切需要产品数字化研发平台的复合型人才、装备智能化设计技术人才、智能制造系统集成技术人才加入到高端装备制造业。立邦投资有限公司副董事长、生产供应链高级副总裁刑荣华指出立邦经历了从传统生产模式向立邦中国智能制造生产4.0和物流4.0模式过渡的转变,急需技能型、数字化人才。上海振华重工副总工程师兼标准化与信息化管理部总经理朱建国从产学研与企业人才需求的角度提出产业发展需要与人才培养滞后的矛盾,指出在数字化建设过程中,企业最大的困难之一是缺乏数字化相关专业人才,而标准化人才比数字化人才更稀缺,虽然传统工科学生是管理变革的生力军,但创新意识不强。

为应对行业对人才的新需求,新工科教育应进行变革。郎鹏提出新工科教育应该建立战略规划体系、加大资金投入力度、创新专业课程设置、加强产学研合作。产学研合作要充分依托高校和科研资源,联合国内外领军人才联合育人,不断提高教育教学的水平,尽快培养实践创新能力强、具备国际竞争力的高素质人才。朱建国从产学研与企业人才需求的角度指出高校改革要优化学科专业设置,开设相关课程,加强创意思维;做好知识传递的桥梁,加强与企业科技信息的合作;加强校企联合办学,为企业输送高素质的人才。中国航天科技集团软件研发中心副主任、载人航天工程软件专家组副组长程胜认为要从以下几个方面考虑新工科人才培养:新模式、新行业人才培养需要多学科融合;新工科教育应对在岗工程师实施不定期培训;新工科教育需要理论联系实践,更加注重工程实践教育,校企协同培养新工科人才;新工科教育内容需增加信息技术内容;新工科教育师资应该具备最新的产业实践经验。另外,为解决校企协同育人问题,需要学校、企业、学生三方的利益诉求达成一致,落实学生进企业实习实践的全过程,包括对学生学习实践进行跟踪和管理。

产学研合作是提高教学质量,实现校企双赢的有效措施。工业和信息化部中小企业局创业创新服务处处长廉莉通过对企业在产学研合作和用人需求方面的问卷调研发现,多数企业希望进行产学合作,并愿意为新工科教育提供教学资源和见习实习岗位。在用人需求方面,大多数企业愿意招聘理工科应届毕业生,但受疫情影响,出现用工成本增加、订单减少、对口人才缺乏等问题。企业地理位置、优惠政策、培养成本的周期长短,均会影响企业对就业生的吸纳。因此,新工科教育需进一步从供给侧和需求侧协同育人,加强新工科教育的工序对接,构建国内国际双循环新格局。全国新工科建设工作组成员、天津大学新工科教育中心主任顾佩华教授强调一定要认真思考高校和企业是否有很好的衔接,通过专业调整、案例教学等方式促进校企合作深度融合。中国核动力研究设计院党委书记周定文表示企业研发、设计、制造、安装、运行一体化要求越来越高,需要产学研密切合作,协同创新。

闭幕式上,天津大学副校长巩金龙教授对本次会议进行了总结。他指出,本次会议由高教司理工处组织协调,得到政产学研各界的关注,从后疫情时代新工科教育的新挑战、新方向和新战略,新时代的新人才需求召唤工程教育变革创新,后疫情时代新工科教育教学新常态,新制造与新工科的关系等方面进行了深入研讨,为之后新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发提供了理论和实践两个层面的指导。他还分享了天津大学新工科教育最新进展,表示下一步将依托广大专家的建议,进一步对本次研讨会取得的共识进行整理、归纳、总结,切实指导新工科建设走向扎扎实实的推进落实和质量提升,推动高等教育“质量革命”走向深入。

(资料来源:《高等工程教育研究》2020年第5期;作者:李晔馨,袁东恒等;有删减)