工業(yè)4.0數(shù)智時代的高等工科教育變革，既是技術驅(qū)動的必然選擇，亦是全球競爭力的核心抓手。通過新工科建設與傳統(tǒng)工科升級的雙軌并行，高等工科教育正逐步構(gòu)建起適應工業(yè)4.0的創(chuàng)新生態(tài)，中國正構(gòu)建起“理論—實踐—倫理”三位一體的新工科教育體系。

一、工業(yè)4.0催生高等工科教育變革

物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)、AI、云計算等工業(yè)4.0典型數(shù)智技術，實現(xiàn)了物理系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)深度融合，不僅推動效率提升，更催生了工業(yè)生產(chǎn)模式新范式，如智能制造、服務化制造、柔性生產(chǎn)等。誰搶先實現(xiàn)工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變，誰將在全球經(jīng)濟競爭中獲得主導權(quán)。德國首先于2013年發(fā)布了《工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》，明確通過數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化重塑制造業(yè);美國于2014年成立了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”，強調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動的設備互聯(lián)；中國于2015年發(fā)布了《中國制造2025》戰(zhàn)略，聚焦智能制造、綠色制造和服務型制造。2021年之后，工業(yè)4.0浪潮開始全球化滲透。

工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)變革亟需大量具有創(chuàng)新與協(xié)作精神的復合型人才，這首先對高等工科教育帶來了深刻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)工科教育以機械、電氣、自動化等學科為核心，注重理論知識和單一技能培養(yǎng)，但這種模式已難以滿足工業(yè)4.0時代企業(yè)對復合型、創(chuàng)新型領軍人才的需求。各國適時提出適合本國的工科教育改革方案，旨在培養(yǎng)工業(yè)4.0數(shù)智時代領軍人才，如美國麻省理工學院（MIT）開設\"智能制造系統(tǒng)工程\"微碩士項目，德國的\"雙元制教育2.0”，我國的\"新工科建設\"等。

二、新工科教育的創(chuàng)新路徑探索

在工業(yè)4.0全球產(chǎn)業(yè)格局深度重構(gòu)背景下，新工科建設作為支撐“中國制造2025\"戰(zhàn)略的核心教育工程，已被納入教育強國戰(zhàn)略體系。其核心目標在于培養(yǎng)具有數(shù)智化轉(zhuǎn)型領導力、復雜系統(tǒng)建構(gòu)能力和全球技術治理視野的復合型工程領軍人才。此類人才不僅能主導AI技術，亦可協(xié)同人機共融制造系統(tǒng)，更兼具科技倫理素養(yǎng)與可持續(xù)發(fā)展訴求。調(diào)研總結(jié)當前國內(nèi)新工科教育發(fā)展情況發(fā)現(xiàn)，我國已初步構(gòu)建起“理論一實踐一倫理”三位一體的新路徑。

1.學科架構(gòu)重構(gòu)：新工科教育的核心與首要任務是打破傳統(tǒng)學科壁壘，構(gòu)建多學科協(xié)同的學科體系，推動以數(shù)智技術為主體的多學科交叉融合。為此，亟須新建一批“智能 + \"“綠色 +^; 等新工科專業(yè)，構(gòu)建交叉融合的知識圖譜。自2017年提出新工科建設以來，教育部積極推動成立“人工智能 + ”專業(yè)，例如，同濟大學融合BIM（建筑信息建模）機器人施工與大數(shù)據(jù)管理成立“智能建造\"專業(yè)；天津大學融合機械工程、工業(yè)設計、物聯(lián)網(wǎng)與AI成立“智能制造工程\"專業(yè)。截至2023年，中國已有127所高校開設\"人工智能 + ”專業(yè)。

2.培養(yǎng)模式革新：新工科教育著力通過項目式教學方法，強化校企合作，整合國際資源，培育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，構(gòu)建多元開放的\"產(chǎn)學研用創(chuàng)\"五位一體教育模式，培養(yǎng)學生國際化視野，提升學科交叉能力以及解決復雜問題的綜合能力。例如，清華大學“智能車輛設計”課程，學生團隊在一年內(nèi)完成車輛的軟硬件開發(fā)，并參與全國大學生智能車競賽，成果顯著；華為公司聯(lián)合高校及產(chǎn)業(yè)伙伴共同推出華為“智能基座\"產(chǎn)教融合項目，通過“智能基座\"系列教材及課程學習理論，通過參與企業(yè)研發(fā)項目獲得實踐；同濟大學與德國TU9高校合作開展“中德雙學位項目”，培養(yǎng)新能源汽車領域人才。

3.價值導向升級：在AI與物聯(lián)網(wǎng)技術加持下，如何保障社會平穩(wěn)運行與可持續(xù)發(fā)展，涉及人類與地球存亡。因此，新工科教育必須健全價值導向教育，將科技倫理、社會責任與可持續(xù)發(fā)展理念深度嵌人課程體系，塑造兼具科技硬實力與人文軟實力的未來工程師。例如，北京理工大學將“人工智能倫理\"納入必修課；浙江大學設立“AI倫理實驗室”，要求學生針對自動駕駛算法中的道德困境提出解決方案。

三、傳統(tǒng)工科重構(gòu)教學模式策略

應對工業(yè)4.0，傳統(tǒng)工科教育改革也勢在必行。行之有效的方法是從“傳承與革新\"的雙重視角重構(gòu)教學模式。

1.重構(gòu)知識體系：傳統(tǒng)內(nèi)核 + 前沿外延，給傳統(tǒng)課程煥發(fā)新活力。重構(gòu)傳統(tǒng)工科教學知識體系，找到傳統(tǒng)工科基礎理論與新工科技術的互補點，應用新工科技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)工科技術，提升解決問題的效率。例如，針對傳統(tǒng)機械設計課程，保留經(jīng)典力學分析與機構(gòu)設計理論等核心理論內(nèi)容，在技術實現(xiàn)層面新增數(shù)字化設計或數(shù)字孿生技術等知識模塊

2.教學組織創(chuàng)新：模塊化 + 項目式教學，創(chuàng)造活力課堂，激發(fā)學習積極性。項目式教學作為一種開放式教學方式，教師由“講授者\"變?yōu)椤耙龑д摺薄W生在參與項目規(guī)劃、執(zhí)行和評估過程中主動學習和應用知識，激發(fā)學習主動性及自我管理與溝通等能力。例如，針對傳統(tǒng)機械設計課程，設置基礎模塊和交叉項目模塊。在交叉項目模塊可針對中等復雜程度的實際產(chǎn)品以小組合作形式開展設計。

3.評價體系革新：過程性 + 多元性，雙維立體評價，全面考查學生素質(zhì)。過程性評價注重從開始到結(jié)束整個學習過程中的各方面表現(xiàn)，不僅是評估學生的知識和技能，還包括學習態(tài)度、團隊精神以及其他專業(yè)和人格素質(zhì)，評價更具全面性。在過程性評價的每個節(jié)點實施多元化評價，例如，評價主體可為教師評價、同伴互評及自我評價，評價方法可為組合試卷、報告、答辯、日志及課上表現(xiàn)等多元評價。

（責任編輯：張若信）