摘要：新工科建設(shè)是我國推動工程教育改革的重大戰(zhàn)略決策部署。本文分析了其對傳統(tǒng)工科專業(yè)在更新教育教學(xué)理念、改進教學(xué)內(nèi)容方法、推廣國際化實踐教學(xué)、強化政策人才保障等理念上的新要求，從供給側(cè)角度出發(fā)提出了傳統(tǒng)工科專業(yè)落實新理念過程中亟需構(gòu)建的“學(xué)?！彝ァ髽I(yè)—政府—社會”多維協(xié)同體系，進一步就在專業(yè)培養(yǎng)中引入課程思政、虛擬仿真技術(shù)與人工智能大模型技術(shù)的重要意義與形式方法進行了系統(tǒng)闡述，以實現(xiàn)新工科建設(shè)理念、資源、范式與技術(shù)的有機融合。

關(guān)鍵詞：新工科；多維協(xié)同；課程思政；虛擬仿真；人工智能

引言

2018年，教育部提出加快新工科建設(shè)，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，探索建立工程教育新理念、新標準、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化。在新工科建設(shè)的大背景下，傳統(tǒng)工科專業(yè)的人才培養(yǎng)工作正在以新工科研究與實踐為基本方法論，匯聚工程教育教學(xué)新理念，挖掘不同來源的多維育人資源，逐步引入包括課程思政、虛擬仿真技術(shù)、人工智能大模型等在內(nèi)的新范式與技術(shù)，實現(xiàn)三全育人理念在傳統(tǒng)工科專業(yè)中的再創(chuàng)新。本文分析了新工科建設(shè)對傳統(tǒng)工科專業(yè)提出的新要求，提出了傳統(tǒng)工科專業(yè)在人才培養(yǎng)過程中亟需構(gòu)建的多維協(xié)同培養(yǎng)體系，對專業(yè)培養(yǎng)中采用創(chuàng)新手段的重要意義與形式方法進行了闡述，將為今后傳統(tǒng)工科專業(yè)升級改造提供參考。

一、適應(yīng)新工科建設(shè)的傳統(tǒng)工科專業(yè)培養(yǎng)新理念

新工科建設(shè)是我國為滿足新時代經(jīng)濟社會發(fā)展需求，推動工程教育改革而做出的重大戰(zhàn)略和決策部署。參考國內(nèi)外經(jīng)驗[1-2]，傳統(tǒng)工科專業(yè)亟需融入具有時代性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)理念，主要包含7方面：

（一）加快知識體系更新拓展

傳統(tǒng)工科專業(yè)理論知識和實踐技術(shù)的更新頻率不斷提升，需要強化跨學(xué)科的交叉融合，引入信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等，并與傳統(tǒng)工科最新的科技成果有機結(jié)合，能夠顯著助力學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）加強以能力導(dǎo)向的培養(yǎng)

傳統(tǒng)工科專業(yè)需要從單純的知識傳授轉(zhuǎn)向綜合能力培養(yǎng)，加強學(xué)生在工程設(shè)計、實驗操作、項目管理、多學(xué)科融合等方面實踐能力的訓(xùn)練，同時注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的創(chuàng)新能力以及團隊合作和領(lǐng)導(dǎo)能力。

（三）推動教學(xué)內(nèi)容方法變革

傳統(tǒng)工科專業(yè)教學(xué)方法需要從傳統(tǒng)的教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)榛邮?、體驗式的師生共同參與課堂，鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)、參與討論和實踐。主動利用現(xiàn)代信息技術(shù)豐富教學(xué)手段和資源，如多媒體技術(shù)、在線課程、虛擬仿真實驗室等。

（四）探索產(chǎn)教融合深化模式

傳統(tǒng)工科專業(yè)應(yīng)當(dāng)深入實施校企產(chǎn)學(xué)研用合作，培養(yǎng)過程要緊密貼合企業(yè)生產(chǎn)實際需求，共同設(shè)計課程內(nèi)容，開展實習(xí)實訓(xùn)，使學(xué)生能夠直接接觸行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最前沿的技術(shù)和先進的管理理念，提高人才培養(yǎng)針對性和實效性。

（五）拓寬國際化的培養(yǎng)視野

傳統(tǒng)工科專業(yè)要順應(yīng)國際化的發(fā)展趨勢，主動加強國際交流與合作，通過引進國際先進的教育資源、實施國際聯(lián)合培養(yǎng)項目、組織學(xué)生參加國際競賽和交流等，培養(yǎng)國際視野和跨文化溝通能力，提升學(xué)生的全球競爭力。

（六）建立教育質(zhì)保評價體系

新工科建設(shè)理念的內(nèi)涵之一便是建立科學(xué)的質(zhì)量保障和動態(tài)評價體系，因此，傳統(tǒng)工科專業(yè)需要完善內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控機制，建立面向?qū)W生和企業(yè)的人才培養(yǎng)成效全流程評價平臺，接受外部對培養(yǎng)質(zhì)量的評估和認證，確保符合國際標準和社會需求。

（七）建設(shè)優(yōu)秀專業(yè)教師隊伍

新時代的傳統(tǒng)工科專業(yè)教師不僅要有深厚的專業(yè)理論儲備，還要具備較強的實踐能力和創(chuàng)新精神，主動接觸和吸納先進的技術(shù)成果進入課堂。因此，教師的長期發(fā)展變得尤為重要，需要通過大量培訓(xùn)、學(xué)術(shù)交流等不斷提升教學(xué)和科研能力。

二、適應(yīng)新工科建設(shè)的傳統(tǒng)工科專業(yè)多維教育資源協(xié)同體系

在上述傳統(tǒng)工科專業(yè)培養(yǎng)的新理念中，不論是實現(xiàn)知識體系更新、綜合能力提升與教育方法變革，還是推廣產(chǎn)教融合、國際化培養(yǎng)與強化政策保障，均非僅依賴高校自身的培養(yǎng)模式能夠完成。充足且多樣的教育資源一旦缺位，再先進的培養(yǎng)理念也難以取得良好的實施效果。因此，從供給側(cè)改革的角度來講，應(yīng)盡快建立充分體現(xiàn)新理念的傳統(tǒng)工科專業(yè)“高?！彝ァ髽I(yè)—政府—社會”多維教育資源協(xié)同體系，以服務(wù)新工科建設(shè)。

高校始終是高等教育的育人主體，是完成高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的第一責(zé)任人。高校內(nèi)部本身就存在眾多育人資源，除了傳統(tǒng)的教師外，還包括輔導(dǎo)員、研究員、實驗員、朋輩學(xué)生榜樣、行政管理人員、后勤服務(wù)人員等。應(yīng)加強頂層設(shè)計，充分激發(fā)全員育人動力，確保全體教職員工結(jié)合自身崗位和工作特點，將校內(nèi)育人環(huán)節(jié)相互串聯(lián)，貫穿學(xué)生在校全過程。

家庭是學(xué)生三觀形成的重要源頭之一。傳統(tǒng)工科教育中往往忽視家庭的作用，事實上，家庭成員的性格與行事風(fēng)格、成員間的人際關(guān)系和生活氛圍對學(xué)生有著潛移默化且深刻持久的影響。應(yīng)將家庭納入培養(yǎng)體系內(nèi)，一方面構(gòu)建家校常態(tài)化溝通與反饋渠道，使在校與假期不同階段培養(yǎng)資源有效銜接；另一方面鼓勵學(xué)生家長走入校園和就業(yè)單位，了解學(xué)生所學(xué)專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景，使三觀培育與職業(yè)規(guī)劃內(nèi)容能夠與家庭教育資源有機融合。

企業(yè)是大多數(shù)高校畢業(yè)生的就業(yè)選擇，也是工程技術(shù)人才終身學(xué)習(xí)與價值實現(xiàn)的場所，其在實踐育人和產(chǎn)教融合的過程中，掌握著較為豐富的教育資源。為進一步全面提升畢業(yè)生的綜合素養(yǎng)，企業(yè)應(yīng)盡早切入其培養(yǎng)各環(huán)節(jié)，將未來工作中所需的職業(yè)技能體現(xiàn)在傳統(tǒng)工科的培養(yǎng)大綱與課程目標中。采取校企聯(lián)合培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研深度合作、實踐基地培育、企業(yè)專家進課堂等多樣形式，豐富傳道筑基的第一課堂，拓展走入社會的第二課堂，讓學(xué)生獲得更為真實、具體的實踐體驗，實現(xiàn)學(xué)生到職場人轉(zhuǎn)變節(jié)點的前移。

政府在人才培養(yǎng)的過程中扮演著制度完善與執(zhí)行監(jiān)督的角色。我國各級教育部門已經(jīng)圍繞新時代高校育人工作制定出臺了大量針對性政策。然而，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展與時代背景的不斷變化，國家和社會對人才的要求也日漸多元，需要政府通過動態(tài)調(diào)節(jié)實現(xiàn)不同類型教育資源的匯聚，并有組織地投入到具體的育人過程中。尤其應(yīng)制定政策提供專門的政策獎補，以少量政府投入撬動大量社會資本，有效解決人才培養(yǎng)過程中長期存在的資源不足問題。

社會在塑造專業(yè)認同、營造重視人才氛圍方面具有重要的作用。傳統(tǒng)工科專業(yè)在與智能化、信息化融合并升級為新質(zhì)生產(chǎn)力的過程中，需要逐漸培養(yǎng)和積累充足的新鮮血液。這需要全社會客觀評價傳統(tǒng)工科專業(yè)在國家和社會發(fā)展中的地位和作用，積極看待與支持新質(zhì)生產(chǎn)力及其配套專門人才隊伍的塑造過程，發(fā)揮各行各業(yè)人力與技術(shù)資源的支持作用，實現(xiàn)跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨地域的提質(zhì)增效。

在實際的育人過程中，上述五大類教育資源必須在體制機制、育人行為等方面實現(xiàn)多維協(xié)同，即育人主體高校在政府的指導(dǎo)下牽頭開展具體工作，家庭、企業(yè)在政府支持下針對具體育人環(huán)節(jié)匯聚合力，社會在政府引導(dǎo)下提供穩(wěn)定且積極的環(huán)境，最終實現(xiàn)一切教育資源的同向同行，提升高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的速度與規(guī)模。

三、適應(yīng)新工科建設(shè)的傳統(tǒng)工科專業(yè)教育創(chuàng)新范式與技術(shù)

在吸納了先進培養(yǎng)理念、匯聚了豐富教育資源的前提下，高校應(yīng)當(dāng)發(fā)揮主觀能動性，從校內(nèi)培養(yǎng)環(huán)節(jié)出發(fā)，探討新理念和多維資源的融合路徑，在傳統(tǒng)工科專業(yè)教育教學(xué)范式與技術(shù)等方面開展積極探索與革新。目前，理念和技術(shù)較為成熟、需要進一步推廣應(yīng)用的主要包括課程思政、虛擬仿真、人工智能等。

（一）實施課程思政改革，全面塑造學(xué)生價值觀

課程思政旨在將思想政治教育融入各門專業(yè)課程的教學(xué)過程中，在傳統(tǒng)工科專業(yè)教學(xué)中具有極其重要的意義[3]。首先是全面塑造價值觀和社會責(zé)任感。傳統(tǒng)工科專業(yè)教學(xué)通常注重理論和技術(shù)的學(xué)習(xí)，而課程思政能夠在此基礎(chǔ)上強化社會主義核心價值觀的培育，深刻理解工程技術(shù)與社會發(fā)展的密切關(guān)系，激發(fā)其為社會進步和國家發(fā)展貢獻力量的責(zé)任感；其次是顯著提升綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。課程思政有助于學(xué)生增強法律意識、倫理道德、文化素養(yǎng)等，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程中發(fā)展批判性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和解決問題的能力，從而全面提升個人綜合素養(yǎng)；最后是樹立寬廣的國際視野與民族自信。結(jié)合傳統(tǒng)工科專業(yè)技術(shù)不斷突破、國家科技實力日益提升的大背景，課程思政能夠拓寬學(xué)生的國際視野，增強民族自信心和自豪感，培養(yǎng)具有國際競爭力的工程技術(shù)人才。

在實施形式上，傳統(tǒng)工科專業(yè)的課程思政具有靈活多變、效率高、效果好的特點。通過利用好企業(yè)、政府等教育資源，引入大量工程領(lǐng)域國之重器的實際案例，通過講述技術(shù)攻關(guān)、工程實施等事跡，自然融入思政元素。創(chuàng)設(shè)開放性的課堂氛圍，通過分析其中的道德、法律、文化等問題，引導(dǎo)學(xué)生分組互動討論，實現(xiàn)專業(yè)知識與思政教育的結(jié)合。在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中，引入社會責(zé)任和倫理道德的要求，鼓勵學(xué)生就相關(guān)話題進行思考與分析，使學(xué)生在實踐中體會課程思政的內(nèi)涵。開設(shè)工科與管理和人文學(xué)科的跨學(xué)科課程，如工程倫理、工程師社會責(zé)任等，邀請校外專家指導(dǎo)實驗、實習(xí)、社會實踐，讓學(xué)生在特定情境中體會如何將正確的價值觀融入專業(yè)技術(shù)工作。

（二）推廣虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建體驗式教育場景

在傳統(tǒng)工科領(lǐng)域，實際操作往往伴隨著一定的風(fēng)險。虛擬仿真技術(shù)可以創(chuàng)建一個無風(fēng)險的模擬環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進行實驗和操作，提供無限次的實踐機會[4]，減少了真實材料和設(shè)備的消耗，使教學(xué)過程更加直觀和互動，從而提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性。隨著情景模擬算法和三維可視化技術(shù)的不斷迭代，虛擬仿真技術(shù)能夠創(chuàng)建完整的工程項目模擬，如橋梁建設(shè)、建筑設(shè)計等，精確模擬復(fù)雜的工程問題和操作過程，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗整個項目的實施過程，幫助其更直觀地理解抽象概念和復(fù)雜原理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力。此外，通過建立遠程協(xié)作平臺，也能夠引入企業(yè)、政府和社會資源，實現(xiàn)學(xué)生與校外技術(shù)人員在不同地點共同完成項目的目的，培養(yǎng)團隊合作能力。

因此，在傳統(tǒng)工科專業(yè)的課程設(shè)計中，需要進一步整合虛擬仿真技術(shù)，將模擬實驗和操作作為課程的一部分。利用好校外教育資源掌握的大量代表性的工程案例，構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)資源庫，通過模擬教學(xué)，讓學(xué)生在分析和解決問題的過程中學(xué)習(xí)和實踐專業(yè)知識。建立虛擬仿真教學(xué)資源共享平臺，面向?qū)W校、企業(yè)開展專業(yè)技能訓(xùn)練，如焊接、機械加工等，提高學(xué)生與技術(shù)人員的操作技能。此外，需要設(shè)置反饋和評估機制，讓學(xué)生及時了解自己的學(xué)習(xí)進度和存在問題，設(shè)置教師與校外企業(yè)技術(shù)人員作為雙重指導(dǎo)，幫助其不斷改進。

（三）探索大模型技術(shù)應(yīng)用，以人工智能賦能教育教學(xué)

人工智能大模型是擁有超大規(guī)模參數(shù)和復(fù)雜計算結(jié)構(gòu)的機器學(xué)習(xí)模型，通過訓(xùn)練海量數(shù)據(jù)來提高預(yù)測性能和處理更復(fù)雜任務(wù)的能力，在自然語言處理、計算機視覺、語音識別等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，十分契合工科專業(yè)培養(yǎng)的實施場景。一方面，人工智能大模型可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和進度優(yōu)化教學(xué)資源的分配，提供個性化的教學(xué)內(nèi)容和路徑，自動批改作業(yè)和評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，幫助每個學(xué)生更高效地掌握專業(yè)知識，確保優(yōu)質(zhì)資源得到最合理利用；另一方面，大模型也能夠模擬真實的工程問題，提供豐富的實驗和探索環(huán)境，讓學(xué)生在解決問題的過程中進行互動和合作，有助于未來在工作崗位上完成更為復(fù)雜的生產(chǎn)賦能任務(wù)。

具體而言，高校應(yīng)與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)這一教育資源進行深度合作，以專業(yè)、班級和課程為基礎(chǔ)將學(xué)生進行劃分，建立基于人工智能大模型的智能教學(xué)平臺，開發(fā)在線協(xié)作工具，創(chuàng)建虛擬助教和工程實驗環(huán)境，智能調(diào)整課程內(nèi)容和難度。開發(fā)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)習(xí)進度和掌握程度，動態(tài)調(diào)整每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時向教師給出反饋和建議，便于在教學(xué)組織中合理分配重難點知識的授課時間。同時，利用大模型實時分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，完成教學(xué)成效動態(tài)智能評價，將學(xué)情分析貫穿于課程設(shè)計、實施與考核的全過程，基于雨課堂測驗、日常作業(yè)、階段考試等了解學(xué)生對前序和正教授知識的掌握程度。在此過程中，需要調(diào)動企業(yè)和社會的教育資源，為高校教師提供針對人工智能大模型技術(shù)的使用培訓(xùn)和長期支持，幫助其更好地利用這些新興技術(shù)開展教育教學(xué)工作。

結(jié)語

新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)工科專業(yè)需更新教育教學(xué)理念、改進教學(xué)內(nèi)容方法、推廣國際化實踐教學(xué)、強化政策人才保障，培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。為優(yōu)化供給側(cè)最為核心的教育資源體系，教育的視角應(yīng)由單一的高校拓展為“高?！彝ァ髽I(yè)—社會—政府”的多維架構(gòu)，激發(fā)一切資源的內(nèi)在驅(qū)動力，以服務(wù)新工科建設(shè)。依托充分撬動的校外教育資源，課程思政、虛擬仿真技術(shù)、人工智能大模型技術(shù)等可引入傳統(tǒng)工科專業(yè)培養(yǎng)工作中開展革新，實現(xiàn)新工科建設(shè)理念、資源、范式與技術(shù)的有機融合。

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（作者單位：北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院）

（責(zé)任編輯：宋宇靜）