王琢　張佳薇　劉嘉新

摘 ? ?要：隨著科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃發(fā)展，對高等教育提出了更高的要求，為了適應(yīng)這種發(fā)展，我國高等教育提出“新工科”建設(shè)目標(biāo)，探索新型工程教育的中國模式。文章從新工科建設(shè)的內(nèi)涵與特征出發(fā)，分析了新工科建設(shè)存在的“五個瓶頸”，并結(jié)合東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中的經(jīng)驗(yàn)，提出以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設(shè)路徑。

關(guān)鍵詞：新工科;科技創(chuàng)新活動;路徑

中圖分類號：G640 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）011-0083-03

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次指出，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃發(fā)展對我國制造業(yè)、科技、教育等多方面的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，而高等教育中的“新工科”建設(shè)正是對這一挑戰(zhàn)所做出的積極回應(yīng)。

2016年“新工科”這一概念被提出以后，教育部組織全國高校進(jìn)行深入研討，從“復(fù)旦共識”的形成到“天大行動”“北京指南”，教育部相繼發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力立足中國大地辦好中國教育，探索能夠領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展中國“教育自信”道路，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。

一、新工科建設(shè)的內(nèi)涵與特征

清華大學(xué)林健教授在“面向未來的中國新工科建設(shè)”中詳細(xì)地分析并解讀了“新”的含義，指出“新工科”建設(shè)中的“新”包含三方面涵義，即新興、新型和新生[1-3]。

“新興”指的是全新出現(xiàn)、前所未有的新學(xué)科。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科研手段方法得以高速發(fā)展，在傳統(tǒng)理科門類中，如：材料、生命科學(xué)、量子物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科得以取得突破性進(jìn)展。以納米材料、石墨烯為代表的二維材料，以基因工程為代表的生命科學(xué)等技術(shù)的工程化應(yīng)用不斷地延伸拓展新的學(xué)科，并催生以這些新技術(shù)為代表的新產(chǎn)業(yè)。

“新型”指的是對傳統(tǒng)的、現(xiàn)有的學(xué)科進(jìn)行轉(zhuǎn)型、改造和升級。“工業(yè)4.0”“中國制造2025計(jì)劃”對于當(dāng)代中國將是一場時代性的革命。這場技術(shù)革命對于傳統(tǒng)的工科專業(yè)，如：機(jī)械制造、自動化、電氣工程、汽車工程等與我國制造業(yè)緊密相關(guān)的學(xué)科提出了轉(zhuǎn)型升級的必然要求。充分發(fā)揮人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”在專業(yè)改造升級中的效能，實(shí)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)涵的發(fā)展、培養(yǎng)模式的創(chuàng)新等，形成符合當(dāng)前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改造成為符合時代要求的新型工科。

“新生”指的是由多學(xué)科交叉復(fù)合、相互融合優(yōu)勢互補(bǔ)的新學(xué)科?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展中越來越多的對于復(fù)合型人才提出極大的需求，尤其是在實(shí)體經(jīng)濟(jì)、制造業(yè)發(fā)展中要求人才學(xué)科知識的復(fù)合性更高。所謂復(fù)合，既包含現(xiàn)有的不同工科專業(yè)交叉，如機(jī)械專業(yè)與計(jì)算機(jī)專業(yè)交叉，也包括工科專業(yè)與管理類專業(yè)交叉，如自動化專業(yè)與經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)交叉。這些新生交叉學(xué)科的發(fā)展是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，同時多科目交叉專業(yè)的形成更有利于培養(yǎng)人才的綜合能力使其適應(yīng)不同階段職業(yè)發(fā)展的需要。

新工科發(fā)展是當(dāng)代技術(shù)革命所帶來的變革，代表了先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，代表當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢，代表了現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展需求，具有時代性、引領(lǐng)性、交叉性、創(chuàng)新性等顯著特征。

二、新工科建設(shè)的“五個瓶頸”

當(dāng)前高等教育中新工科建設(shè)的瓶頸主要有五個方面。

（一）學(xué)科壁壘，限制了學(xué)生的知識體系

2018年我國將在大部分地區(qū)取消高考“文理分科”形式，未來將在全國范圍內(nèi)取消“文理分科”并已成為高考改革的必然趨勢。以往的文理分科高考制度，使得在高中階段學(xué)生過早接受分科教育，導(dǎo)致進(jìn)入高等教育階段的學(xué)生知識儲備不全面，通識教育嚴(yán)重不足，過早地限制了學(xué)生的發(fā)展前景，桎梏了學(xué)生的未來可能。

（二）專業(yè)藩籬，限制了學(xué)生的專業(yè)視野

我國的高等教育專業(yè)設(shè)置，由教育部統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置“普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄”，具有較強(qiáng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時代的影子。專業(yè)劃分細(xì)致，課程體系結(jié)構(gòu)相對固化，導(dǎo)致學(xué)生的知識面相對狹窄。不符合現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)對于人才的需求、不滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)升級的要求。

2017年，教育部等五部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于深化高等教育領(lǐng)域簡政放權(quán)放管結(jié)合優(yōu)化服務(wù)改革的若干意見》，其中尤為重要的一條就是“落實(shí)高校專業(yè)設(shè)置自主權(quán)，引導(dǎo)高校結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求依法依規(guī)自主設(shè)置專業(yè)”。

（三）本研隔斷，限制了學(xué)生的學(xué)術(shù)空間

本科生和研究生的培養(yǎng)是高等院校人才培養(yǎng)體系中兩個重要的層次，具有延續(xù)性是一脈相承的人才培養(yǎng)階段。但在我國高校行政管理中本科生一般由教務(wù)處或本科生院管理，研究教育一般由研究生院或研究所管理，分別隸屬于學(xué)校不同的行政職能部門，在人才培養(yǎng)中往往容易出現(xiàn)由于頂層設(shè)計(jì)不清、溝通不暢而帶來的人才培養(yǎng)割裂問題。

（四）校企隔閡，限制了學(xué)生的發(fā)展前景

新工科建設(shè)發(fā)展的迫切要求主要來自外部，企業(yè)發(fā)展、行業(yè)進(jìn)步對人才有了更高的要求。企業(yè)所需的新技術(shù)、新工藝往往還沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)的教科書中，非技術(shù)類能力如：經(jīng)濟(jì)、法律、環(huán)保、國際交流的在工科人才培養(yǎng)中也嚴(yán)重不足，部分專業(yè)的知識體系的發(fā)展滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)企業(yè)還沒有真正地參與工科人才培養(yǎng)全程。

（五）師生淡漠，失去了教育的核心內(nèi)涵

落實(shí)高等教育“以學(xué)生為中心立德樹人的根本任務(wù)”的關(guān)鍵是教師。隨著我國高等教育從“精英教育”向“大眾教育”的轉(zhuǎn)變，師生關(guān)系呈現(xiàn)出一些新的特征，包含了更加復(fù)雜的社會經(jīng)濟(jì)、政治道德和微妙的情感行為。由于校園文化和社會文化兩種思想文化的交流和同化逐漸加快，在師生中形成了一種互相排斥的離心力，師生之間交流的功利意識明顯，也出現(xiàn)近利輕德的現(xiàn)象，使師生之間有效溝通難度加大。

如何突破學(xué)科壁壘、突破專業(yè)藩籬、突破本研隔斷、突破師生淡漠、突破校企隔閡這五個新工科建設(shè)中的瓶頸問題是我們當(dāng)前新工科建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵。

三、以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設(shè)路徑

在“新工科”中，“工科”主要是指工程學(xué)科，工程學(xué)科是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的主要動力之一。以東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院為例，作為學(xué)校在校生人數(shù)第一的最大工科學(xué)院設(shè)有七個本科專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化、機(jī)械電子工程、通信工程、電子信息工程、工業(yè)設(shè)計(jì)這些都屬于典型的工程類學(xué)科，因此圍繞“新工科”建設(shè)必須有所行動，必須結(jié)合“新工科”建設(shè)提升專業(yè)內(nèi)涵、提升專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量，緊跟高等教育發(fā)展的新態(tài)勢。

新工科的建設(shè)路徑和培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐中，重點(diǎn)要解決好圍繞新工科建設(shè)提出了三個問題。

1.專業(yè)人才到底是什么樣子？

2.有什么更合適的途徑來達(dá)到目標(biāo)？

3.有什么更好的給學(xué)生自我認(rèn)知的東西？

回答好這三個問題，結(jié)合自身實(shí)際探索一條有自身特色的新工科建設(shè)之路，是當(dāng)前新工科建設(shè)中重點(diǎn)要解決的問題[4-5]。

在黨的十九大報(bào)告中，“創(chuàng)新”一詞出現(xiàn)了59次。如何“培養(yǎng)造就一大批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才、科技領(lǐng)軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。是當(dāng)代中國教育與科技發(fā)展的重要命題。

結(jié)合機(jī)電工程學(xué)院本科教學(xué)工作的要點(diǎn)之一大學(xué)生科技創(chuàng)新活動，嘗試探索“以科技創(chuàng)新活動為牽引”的新工科建設(shè)路徑，推進(jìn)“四個回歸”，把人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效果作為檢驗(yàn)一切工作的根本標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合“四個回歸”與新工科建設(shè)亟待突破的瓶頸，如圖1所示可以看到科技創(chuàng)新活動憑借其實(shí)踐性、綜合性、創(chuàng)新性、協(xié)作性的四個特征，可以有效地落實(shí)“四個回歸”、可以在制約新工科建設(shè)的瓶頸上有所突破。

圖1 ?科技創(chuàng)新活動的作用

科技創(chuàng)新活動的類型和組織形式多種多樣，涵蓋課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外等多種組成成分，如何開展科技創(chuàng)新活動，如何發(fā)揮科技創(chuàng)新活動在人才培養(yǎng)中的作用，在多種多樣的科技創(chuàng)新活動中如何進(jìn)行選擇。

2017年12月14日，由中國高等教育學(xué)會“高校競賽評估與管理體系”專家工作組在杭州發(fā)布2012—2016年我國普通高校學(xué)科競賽排行榜，為進(jìn)一步規(guī)范管理，推動和發(fā)揮學(xué)科競賽類活動在教育教學(xué)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)等方面的重要作用，提供了規(guī)范和引導(dǎo)。選取其中推薦的競賽，競賽的組織、水平、質(zhì)量都有所保證，對于保證培養(yǎng)質(zhì)量會起到十分積極的作用。

以競賽排行榜中的全國機(jī)器人大賽Robomaster競賽為例，對此項(xiàng)科技創(chuàng)新活動在人才培養(yǎng)中的作用加以具體地分析與介紹。在全國大學(xué)生機(jī)器人大賽Robomaster競賽中需要參賽隊(duì)伍自助完成8臺機(jī)器人5種類型的機(jī)器人制作，其中有步兵機(jī)器人、英雄機(jī)器人、哨兵機(jī)器人、空中機(jī)器人、工程機(jī)器人，以其中的工程機(jī)器人為例，其主要功能需求為：

1.全方位運(yùn)動;2.特定彈藥箱的夾取;3.不同型號彈丸分揀;4.臺階攀升;5.補(bǔ)給其他類型機(jī)器人;6.牽引救援要完成工程機(jī)器人的相關(guān)功能將會涉及到以下知識：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、自動控制、運(yùn)動控制、檢測傳感、電子設(shè)計(jì)、電路制作、嵌入式系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺等。

以上的工作是目前任何一個傳統(tǒng)學(xué)科、傳統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生都不可能完成的，但卻是智能化發(fā)展趨勢中自動化機(jī)器人的一個簡單案例，也正是很多工科學(xué)生未來所面對的工程案例，其內(nèi)涵正是對新工科的要求。

在這個項(xiàng)目實(shí)施中，為了完成相關(guān)的功能，需要聚集一個多學(xué)科交叉、多專業(yè)門類的科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，需要營造跨專業(yè)、跨學(xué)科的科研條件與氛圍。在具體執(zhí)行中東北林業(yè)大學(xué)機(jī)器人隊(duì)聚集了機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動化、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等14個不同學(xué)科及專業(yè)的學(xué)生，形成了一個本研結(jié)合，學(xué)科交叉的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，具體見下圖2機(jī)器人隊(duì)隊(duì)員學(xué)科專業(yè)分布情況。

圖2 ?機(jī)器人隊(duì)隊(duì)員學(xué)科專業(yè)構(gòu)成

在項(xiàng)目進(jìn)行中以指導(dǎo)教師為核心，仿照企業(yè)化的組織形式形成了隊(duì)長、項(xiàng)目管理、宣傳經(jīng)理、技術(shù)主管的組織架構(gòu)，由科技創(chuàng)新活動經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)生作為主要核心架構(gòu)，負(fù)責(zé)協(xié)助指導(dǎo)教師管理整個科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，形成學(xué)生“自我管理、自我激勵”的創(chuàng)新模式。

項(xiàng)目中研究生、本科生相互協(xié)作，電類與機(jī)械類專業(yè)互相交融，在長達(dá)一年的設(shè)計(jì)制作過程中，每名隊(duì)員發(fā)揮自身專業(yè)優(yōu)勢，吸收其他專業(yè)的知識，圍繞機(jī)器人的功能實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉協(xié)作，電類的學(xué)生有機(jī)會了解機(jī)械方面的知識，機(jī)械類的學(xué)生了解更多電控方面的知識，拓展了知識的覆蓋面，充分地了解現(xiàn)代各學(xué)科技術(shù)的發(fā)展趨勢，不再拘泥于自身原有專業(yè)的限制，拓展了知識結(jié)構(gòu)，豐富了能力結(jié)構(gòu)，逐步形成了全局觀、工程觀的項(xiàng)目化工程教育思維，有效地實(shí)現(xiàn)了突破學(xué)科壁壘、突破專業(yè)藩籬、突破本研隔斷。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)的范式中，只是教師單一方向的傳輸，學(xué)生一味地接受，僅僅通過作業(yè)、考試等傳統(tǒng)形式反映學(xué)生知識的掌握情況，交流等雙向的教學(xué)互動很少或很難推進(jìn)。而在科技創(chuàng)新活動項(xiàng)目的進(jìn)行中，技術(shù)討論、專題講座、親身示范等豐富而有針對性的教學(xué)活動是科技創(chuàng)新活動“教”的主要形式。各相關(guān)專業(yè)教師、企業(yè)工程師廣泛參與其中，介紹專業(yè)發(fā)展、專業(yè)知識、行業(yè)應(yīng)用等，通過此種近距離的交流，貼近與學(xué)生間的距離，不再是高高在上的教育者，而是同學(xué)生一道解決問題、一道前進(jìn)的同路人，有效突破了師生淡漠、突破校企隔閡。

通過以上的介紹，可以看到以科技創(chuàng)新活動為牽引可以有效地解決當(dāng)前新工科建設(shè)的五個瓶頸。

同樣以科技創(chuàng)新活動為牽引，圍繞新工科建設(shè)，也可以有效地實(shí)現(xiàn)當(dāng)前高等教育“四個回歸”的必然要求。

以科技創(chuàng)新活動項(xiàng)目為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和專業(yè)志趣，突破學(xué)科壁壘、跨越專業(yè)藩籬，引導(dǎo)學(xué)生求真學(xué)問、練真本領(lǐng)，“回歸常識”“回歸夢想”。

以科技創(chuàng)新活動為紐帶加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、加強(qiáng)師生交流、加強(qiáng)校企交流，突破本研隔離、突破師生淡漠、突破校企隔閡，引導(dǎo)教師熱愛教學(xué)、潛心教書育人，“回歸本分”“回歸初心”。

四、結(jié)論

新工科建設(shè)是一項(xiàng)涉及多產(chǎn)業(yè)、多部門、跨學(xué)科、跨院系的復(fù)雜的、全局性的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。需要通過堅(jiān)持不懈的研究、實(shí)踐和不斷探索來完善。在東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院近年來的工作中探索出一條以科技創(chuàng)新活動為牽引的新工科建設(shè)路徑，實(shí)踐證明在人才培養(yǎng)中已經(jīng)取得了較好的效果，在由中國高等教育學(xué)會舉行的2018年全國普通高校學(xué)科競賽評估結(jié)果中東北林業(yè)大學(xué)排名36，位列農(nóng)林醫(yī)學(xué)類排名第一，在人才培養(yǎng)方面取得了較為顯著的提升。

在推進(jìn)科技創(chuàng)新活動的同時，仍應(yīng)看到當(dāng)前的科技創(chuàng)新活動受經(jīng)費(fèi)、實(shí)踐條件等方面的限制惠及面仍有限，僅僅局限于工科與工科的范疇內(nèi)。工科與理科、工科與其他學(xué)科等其他學(xué)科交叉范疇內(nèi)，如何進(jìn)一步擴(kuò)大影響力，如何全面惠及每一名學(xué)生，是我們當(dāng)前工作的重點(diǎn)，更需要我們不斷的完善和探索。

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