“新工科”的內涵、主要特征與發(fā)展思路

張海生

(重慶文理學院 期刊編輯部，重慶 永川 402160)

一、問題的提出

在國家正在實施創(chuàng)新驅動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網+”“網絡強國”“一帶一路”等重大戰(zhàn)略和倡議的新形勢下，在新興科學技術和產業(yè)革命的背景下，以新技術、新業(yè)態(tài)、新產業(yè)、新模式為特點的新經濟發(fā)展迫切需要更多具有跨界整合能力的高素質復合型人才。[1]可以預見，在未來的世界里，誰能掌握并突破關鍵核心技術，誰就能在激烈的國際競爭中立于不敗之地。然而，要想在未來的國際競爭中構筑先發(fā)優(yōu)勢，搶占未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的制高點，就迫切需要培養(yǎng)大批新興工程技術人才。盡管我國擁有世界上最大規(guī)模的工程教育，但限于傳統(tǒng)工程教育存在的各種問題和弊端，所培養(yǎng)的大量工程技術人才往往創(chuàng)新驅動能力和應用實踐能力差，不能很好地適應新經濟形態(tài)的快速發(fā)展。[2]我國高等工程教育改革迫在眉睫，急需用新理念、新結構、新模式、新質量構筑新型高等工程教育體系，大力建設和發(fā)展新型工科。

值得一提的是，“復旦共識”“天大行動”“北京指南”的相繼形成，為我國高等工程教育改革指明了方向，由此也為高等教育學界帶來一個全新的專有名詞新型工科，簡稱“新工科”。在接下來的很長一段時間內，“新工科”將成為學界研究的熱點和焦點。盡管不同的學者已經對“新工科”的內涵特征以及發(fā)展路徑進行了討論，并得出了一些共識性的觀點，但“新工科”畢竟是“新生兒”，其內涵、特征、規(guī)律和發(fā)展趨勢均有待進一步深入探討和研究。

二、“新工科”的內涵與外延

(一)關于“新工科”的現(xiàn)有闡釋

自“復旦共識”誕生以來，“新工科”就成為學界關注的熱點和焦點，很多學者就其內涵進行了闡釋。張大良認為，新興工科的建設包括兩個方面：一方面要設置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面要推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改選和升級。馬陸亭認為，相對于“老工科”而言，“新工科”更加凸顯學科之間的交叉與綜合。[3]余東升認為，“新工科”建設需要我們從高等工程教育理念、學科專業(yè)和人才培養(yǎng)模式、相關政策研究等方面協(xié)同推進。[4]同時“新工科”的提出也是對國際工程教育改革發(fā)展做出的中國本土化的回應。包信和認為，科技發(fā)展孕育了新趨勢，在新的信息技術革命背景下，新的創(chuàng)新業(yè)態(tài)如信息化、智能化、腦認知、芯片、精準醫(yī)療、大數(shù)據(jù)等催生大學教育轉型，因而“新工科”需要重構一些核心知識，特別是交叉知識和倫理考慮，*交叉知識主要是指科學、人文、工程等領域知識的交叉融合；倫理考慮主要指目前很多新技術存在很多倫理問題，比如轉基因、納米等，如果教育不涉及倫理考量，不能引發(fā)學生思考新技術的使用到底是造福人類，還是造成災難，這樣的新工科教育是殘缺的。需要綜合性大學通過大類通識教育加以實現(xiàn)，包括復合型、綜合性人才的培養(yǎng)，強調學生需要具備整合能力，具有全球視野、領導能力和實踐能力，要成為一個人文科學和工程領域的領袖人物。[5]

(二)“新工科”的內涵與外延

盡管不同學者對“新工科”內涵的界定不一，但從中也能得出比較一致性的觀點：即“新工科”是指在新一輪科技和產業(yè)革命、以及知識生產模式轉型背景下，面向當前新經濟的現(xiàn)實急需和未來發(fā)展，運用新興技術建設和發(fā)展一批新興工科形態(tài)，或者改造和升級一批傳統(tǒng)工科和理科，構筑具有跨界整合、創(chuàng)新驅動、應用實踐等特征的中國本土化的新型工科。具體來看，可以從“老工科”與“新工科”的區(qū)別來進一步理解“新工科”的內涵與外延。

表1　“老工科”與“新工科”的區(qū)別

第一，從時間上來看，“新工科”是相對“老工科”而言的，“老工科”處于工業(yè)1.0、工業(yè)2.0和工業(yè)3.0階段，改變了傳統(tǒng)的制造業(yè)和工業(yè)的生產和管理模式，即實現(xiàn)了從人工操作向半自動化再向自動化的轉變，實現(xiàn)了機械制造業(yè)全部生產系統(tǒng)和內部管理業(yè)務的綜合自動化和高效化，加快了第二產業(yè)經濟效益的持續(xù)穩(wěn)步增長。而“新工科”則是新一輪科技革命和產業(yè)革命的產物，處于工業(yè)4.0階段，即新工業(yè)革命階段，強調移動互聯(lián)網、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術與傳統(tǒng)工業(yè)、制造業(yè)的深度融合發(fā)展，主要應對的是新經濟的現(xiàn)實急需和未來發(fā)展，主要強調運用新興技術與第二產業(yè)、服務業(yè)等領域實現(xiàn)融合發(fā)展，強調跨行業(yè)性和跨領域性。

第二，從知識生產模式上來看，“老工科”是知識生產模式Ⅰ的產物，更加強調學科原理知識，知識生產的基礎性、學術性、專業(yè)性特征濃郁，知識的應用性和實踐性特征較弱?！靶鹿た啤眲t是知識生產模式Ⅱ和模式III的產物，更加強調知識的轉化能力、應用能力和實踐能力，知識生產的應用性特征和適用情境凸顯，注重運用新興技術增強傳統(tǒng)理科和工科的實際應用能力，用新技術創(chuàng)生新的經濟形態(tài)，實現(xiàn)多主體間的良好互動、協(xié)同育人。

第三，從技術手段上來看，“老工科”是傳統(tǒng)科技革命的產物，其技術手段往往是單一學科領域的，主要依靠的技術手段是“自動化”“機械化”“綜合化”等?！靶鹿た啤眲t是應對新一輪科技和產業(yè)革命(即新經濟形態(tài))而形成的具有跨學科、跨領域、跨行業(yè)特性的產物，其實現(xiàn)了信息化和工業(yè)化的深度融合，主要依靠的技術是“互聯(lián)網+”“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網”“數(shù)字化”“智能化”等。

第四，從人才培養(yǎng)的側重點來看，“老工科”主要側重于專業(yè)工程教育，注重學科專業(yè)設置與工程領域的具體職業(yè)崗位對接，人才培養(yǎng)方案以工程專業(yè)課程和工程專業(yè)方向課程為主，使用的是傳統(tǒng)的工程教育理念，即“小工程觀”。相反，“新工科”則主要側重于跨界整合能力的培養(yǎng)，注重學科專業(yè)設置的跨學科性、跨領域性、跨行業(yè)性，強調學科專業(yè)之間的交叉融合，注重科學、人文、歷史、經濟、管理、工程、技術等知識的深度融合，人才培養(yǎng)方案強調通識教育與專業(yè)教育相結合，且更加注重在大類通識教育基礎上再施以專業(yè)教育，培養(yǎng)的是具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的復合型工程科技人才，采用的是新型工程教育理念，即“大工程觀”。[6]

三、“新工科”的主要特征

結合“新工科”的豐富內涵與外延，從“新工科”與“老工科”的區(qū)別來看，筆者認為，“新工科”至少包括跨界整合性、超前性與衍生性、創(chuàng)新驅動性、應用實踐性等典型特征。

(一)跨界整合性

面對新經濟跨領域、跨行業(yè)的典型特征，發(fā)展和建設“新工科”、改造和升級“老工科”必須更加強調跨界整合。這種跨界整合性一方面要注重工程教育學科專業(yè)設置的多科學性、跨學科性和跨行業(yè)性，推動現(xiàn)有工科的交叉復合、工科與其他學科的交叉融合，不能僅僅只局限在傳統(tǒng)理科和工科專業(yè)設置的高精專方向，而是要加強新興技術與傳統(tǒng)工程教育之間的深度融合發(fā)展，實現(xiàn)工程與其他學科或專業(yè)領域(如科學、藝術、人文、歷史、經濟、管理、環(huán)境等)之間的交叉融合，使傳統(tǒng)單一的工程教育帶有更多的人文色彩。另一方面要培養(yǎng)學生運用多學科的視角解決復雜現(xiàn)實問題的能力，強調培養(yǎng)學生具有在多元文化環(huán)境中工作的能力和創(chuàng)新能力，理解工程中的商業(yè)環(huán)境，擁有跨學科技能、溝通技能、領導能力和環(huán)境適應能力。[7]

(二)超前性與衍生性

從服務面向來看，“新工科”是根據(jù)新經濟形態(tài)而興起的新型工科，是面向現(xiàn)實急需和未來經濟發(fā)展需要的，具有一定的超前性和前瞻性。新興技術并不是一成不變的，新技術也只是在特定時期內具有“新”的特征。隨著現(xiàn)代技術的不斷革新，會有更多新形態(tài)的未來技術誕生，而且這種新的未來技術會帶有很強的顛覆性特征，因而由此帶來的新經濟形態(tài)也是難以預測和估計的。因此，從這個層面上來看，“新工科”會隨著科學技術和產業(yè)革命的不斷更新而創(chuàng)生出更多面向未來的新形態(tài)，具有強大的生命力和衍生性。

(三)創(chuàng)新驅動性

新興技術的不斷革新，迫切需要大量具有創(chuàng)新能力的工程科技人才。“新工科”的產生從根源上來說，是創(chuàng)新驅動的，只有掌握并不斷突破核心技術，才能搶占全球科技創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的制高點，創(chuàng)生更多的新經濟形態(tài)，形成更多面向未來的新型工科領域。然而，這種創(chuàng)新并不是傳統(tǒng)意義上對技術的二次創(chuàng)新和應用創(chuàng)新，而是更加強調在技術原始創(chuàng)新的基礎上，實現(xiàn)技術的轉化與應用，提升技術的實際應用范圍，擴大技術的服務面向，實現(xiàn)新技術適應引領新經濟發(fā)展的終極目標。

(四)應用實踐性

“新工科”的應用實踐性主要基于知識生產模式Ⅱ和模式Ⅲ而言的。傳統(tǒng)以興趣為主導、以學科為基礎、“為知識而知識”的知識生產模式Ⅰ已經不能完全滿足當代知識生產的內在復雜性，[8]因時代發(fā)展需要，知識生產轉變?yōu)橐匝芯繛榛A的應用模式Ⅱ和以強調“知識集群(knowledge cluster)”“創(chuàng)新網絡(innovation network)”和“分形研究、教育與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)(fractal research， education and innovation ecosystem)”為核心要件的知識生產模式Ⅲ。[9][10][11]在知識生產模式Ⅱ中，知識處理是在一種應用情境中進行的，跨學科傾向越來越顯著，其承擔了更多的社會責任，更加具有反思性，涵蓋了更為混雜的從業(yè)者，而且他們在一些由特定的、本土的語境所定義的問題上進行合作。[12]而知識生產模式Ⅲ則以“四重螺旋創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”為適應性情境，它充分展現(xiàn)了大學—產業(yè)—政府—基于媒體和文化的公眾之間在協(xié)同創(chuàng)新中的互動關系。[13]以“創(chuàng)意經濟(creativity economy)”為新的知識經濟形態(tài)，且創(chuàng)新驅動的知識經濟社會發(fā)展越成熟、越高級，其所需的創(chuàng)意水平就越高、越強。正如伊戈爾·杜比納等學者所言：“知識經濟(創(chuàng)意經濟)和知識社會(創(chuàng)意社會)發(fā)展越成熟越高級，其對知識、創(chuàng)新和創(chuàng)意的吸納能力就越強；創(chuàng)意經濟能夠創(chuàng)造性地將技術創(chuàng)新與社會創(chuàng)新融為一體?！盵14]可見，在知識生產模式Ⅱ和模式Ⅲ下，要求“新工科”發(fā)展和建設在規(guī)定的應用情境下，發(fā)揮其與行業(yè)產業(yè)緊密聯(lián)系的優(yōu)勢，積極引領新經濟發(fā)展和多主體協(xié)同育人。

此外，“新工科”還具有多樣性與個性化相統(tǒng)一的特征，多樣性一方面取決于新經濟形態(tài)的多樣性，一方面取決于個體發(fā)展需求的多樣性。個性化則主要體現(xiàn)在個體發(fā)展需求的差異上，面對形形色色、類型各樣的個體，“新工科”的建設與發(fā)展理應滿足個體的差異性需求，促進個體的個性化發(fā)展。當然，“新工科”不應只局限在高等教育階段，還應努力銜接基礎教育和繼續(xù)教育，樹立起“大工程觀”，為學生的終身學習奠定基礎。

四、“新工科”的發(fā)展思路

(一)建設與發(fā)展“新工科”的現(xiàn)實基礎

相關資料顯示，我國2016年工科本科在校生521萬人，約占高等教育在校生總數(shù)的1/3，畢業(yè)生119萬人，專業(yè)布點17037個。[15]其中，2016年新設與戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關的工科本科專業(yè)累計布點1401個，加上目前高校設置的與IT產業(yè)相關的工科專業(yè)布點5675個，不重復計算合計6271個專業(yè)點，占工科本科專業(yè)點數(shù)的36.81%。此外，部分工科優(yōu)勢高校積極組織開展了關于“新工科”建設發(fā)展的研究與探索。例如，天津大學機械學院通過建立試驗特區(qū)、專業(yè)深度融合、創(chuàng)新活動全覆蓋、吸收新元素、國際環(huán)境培養(yǎng)等方式加強新工科建設。材料學院從“大學科”背景教學體系入手，提出了面向“未來”的材料類工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革思路。求是學部將培養(yǎng)未來科學家和工程領軍人才作為“新工科”人才培養(yǎng)的目標。微電子學院通過建設實踐實訓基地、構建交叉學科平臺等方式培養(yǎng)復合型領軍人才。[16]工程教育所取得的成就和部分高校的改革探索經驗，為當前積極建設和發(fā)展“新工科”奠定了良好的基礎。

(二)建設和發(fā)展“新工科”的總體思路

1.加強理論研究，構筑具有中國本土化的新型工科理論體系

思想是先導，沒有理論指導的實踐往往難以取得較為滿意的效果?！靶鹿た啤弊鳛樾律挛?，需要得到更多專家學者的深入研究與探討，可以通過座談會、討論會、實地調研、出國考察等途徑，增強對“新工科”的內涵、特征、規(guī)律、發(fā)展趨勢、建設路徑等方面認識和理解，從而逐漸構建具有中國本土化的新型工科理論體系。新理論體系應至少包括：全面理解新形勢、新經濟、新技術背景下“大工程觀”教育理念的實質和精神內涵，實現(xiàn)信息化與工業(yè)化的深度融合發(fā)展。加強“通識教育+專業(yè)教育”人才培養(yǎng)新模式的探索與實踐，實現(xiàn)產教融合、校企合作、多主體協(xié)同育人，培養(yǎng)綜合性、復合型的工程科技人才。構建具有鮮明跨界性、超前性與衍生性、跨學科性和跨領域性特征的工科學科專業(yè)新結構。構筑具有中國特色、國際實質等效的工程教育專業(yè)認證制度，多維度、多層面、全方位完善教育教學質量保障新體系。構筑銜接高等工程教育與基礎教育和繼續(xù)教育的橋梁，全員樹立終身學習的意識等。只有對“新工科”有了更為全面的認識，才能更好地指引“新工科”建設和發(fā)展實踐。

2.加強實踐探索，建立具有中國特色的工程教育改革新典范

鑒于成熟的“新工科”實踐探索經驗比較少，國家應積極鼓勵并支持相關高校的積極探索與實踐，并對不同類型、不同層次高校進行分類指導。具有工科優(yōu)勢的高校應積極擔負起工程教育改革的重大使命，主動發(fā)揮自身與行業(yè)產業(yè)緊密聯(lián)系的優(yōu)勢，大膽探索與嘗試，積極推動現(xiàn)有工科專業(yè)的交叉融合，推進工程與科學、藝術、經濟、管理等其他學科專業(yè)之間的融合發(fā)展，在實踐中不斷積累有益經驗，在適應和引領新經濟發(fā)展方面發(fā)揮其應有的貢獻。具有學科綜合優(yōu)勢的綜合性大學，應加強工科與理科的交叉融合發(fā)展，面向未來新經濟形態(tài)，加強傳統(tǒng)理科的應用實踐性，推動應用理科向工科延伸的能力，促進學科間的跨界整合發(fā)展。擁有區(qū)域資源優(yōu)勢的地方高校，應對接地方經濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新要求，在產教融合、校企合作、多主體協(xié)同育人等方面協(xié)同推進傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造和升級，以適應和引領地方經濟社會發(fā)展的現(xiàn)實需求和未來發(fā)展。[17]如此方能建立具有中國特色的工程教育改革新典范，在國際工程教育體系中占有一席之地。

(三)建設和發(fā)展“新工科”的具體建議

1.以大工程觀統(tǒng)籌工程教育改革

大工程觀是以整合、系統(tǒng)、應變、再循環(huán)的視角看待大規(guī)模復雜系統(tǒng)的思想，其目的是將工程與科學、藝術、經濟、管理、文化、環(huán)境、實踐融為一體，具有系統(tǒng)性、應用實踐性、跨界整合性、創(chuàng)新驅動性的教育理念體系。[18][19]因此，在建設和發(fā)展“新工科”的過程中，一方面要加強全員對大工程觀的認識和理解，摒棄傳統(tǒng)的單向度的工程教育改革范式影響，重點強調工程專業(yè)能力的養(yǎng)成，注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、工程實踐能力、多學科融合能力、社會責任感等方面的熏陶。[20]另一方面要以大工程觀統(tǒng)籌課程改革和教學改革全過程。工程作為一個完整的系統(tǒng)，必然會涉及政治、經濟、文化等諸多領域，這就要求在工程教育課程設置和教學改革的過程中，要充分體現(xiàn)學科間的交叉與融合，打破學科間的壁壘和間隙，在大類通識教育課程的基礎上施以工程專業(yè)基礎課程和方向課程，使課程設置能夠給予學生以綜合性的知識，培養(yǎng)學生能夠在嘈雜的外部環(huán)境中解決復雜工程實際問題的能力。同時，還要增加工程實踐課程的比例，加強學生工程實踐能力的培養(yǎng)，回歸工程的原本價值取向。[21]

2.以新興技術引領工程教育改革

“新工科”的“新”特征的充分體現(xiàn)，關鍵在創(chuàng)新驅動，而創(chuàng)新驅動的關鍵在技術的創(chuàng)新與突破。在新時期的工程教育改革中，尤其要注重新興技術的開發(fā)與整合，以新興技術引領工程教育改革。一方面，加快新興技術與現(xiàn)實急需新興戰(zhàn)略產業(yè)的融合發(fā)展進程，主動采用先進技術創(chuàng)生更多新的經濟形態(tài)，培養(yǎng)現(xiàn)實急需的新型工程科技人才，奮力追趕，并集中力量在一些產業(yè)和關鍵技術領域實現(xiàn)重點或核心突破。另一方面，根據(jù)現(xiàn)實急需的新興戰(zhàn)略產業(yè)發(fā)展態(tài)勢，預測未來技術和未來產業(yè)發(fā)展的方向和走勢，提前謀劃人才培養(yǎng)的質量規(guī)格與方向，主動新增一批具有前瞻性和衍生性的新專業(yè)，確保在技術與產業(yè)領域始終處于領跑地位。

3.以創(chuàng)新驅動推進工程教育改革

在知識生產模式轉向應用情境和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的背景下，復合型工程科技人才培養(yǎng)的關鍵在于創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。在大工程的整體觀念下，高等工程教育尤其要注重學生個性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。一要加大跨學科課程資源的開發(fā)與整合，擴大通識教育課程的可選擇性，為學生提供更多滿足個性發(fā)展需要的課程選擇機會。二要加強對學生工程專業(yè)基礎課程與方向課程的整合，關注學生智力因素挖掘和非智力因素的引導，使學生能夠在自己興趣與個性特征的基礎上構建自己整體的工程知識結構和體系，發(fā)展創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。三要積極為學生提供進行主動思考的實驗研究小組(可以借鑒MIT的模式)和工程多樣性研究項目(可以借鑒斯坦福大學的模式)，以充分發(fā)揮學生的個性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性和自主性。只有將通識課程、學科課程和項目課程三者相結合，才能回歸工程，增強學生的現(xiàn)實創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)新內驅力。

4.以協(xié)同育人助力工程教育改革

在新產業(yè)革命創(chuàng)生新經濟形態(tài)的背景下，知識的應用性特征日益凸顯，傳統(tǒng)的理科特別是應用理科逐漸向工科延伸。在知識生產模式Ⅲ的影響下，大學、產業(yè)、政府、基于媒體和文化的公眾之間能夠實現(xiàn)良好的協(xié)同育人的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。[22]該創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，有效地將大學、商業(yè)企業(yè)、學術企業(yè)(academic firm)*“學術企業(yè)”代表了知識生產模式Ⅲ下大學的根本屬性，具有以下特征：支持大學與經濟之間互動；維持基礎研究、應用研究和試驗開發(fā)三者的平衡；鼓勵雇員對知識進行邏輯編碼；支持科研協(xié)同創(chuàng)新和科研網絡；企業(yè)研發(fā)有限科學化。等組織行為主體相聚合，為實現(xiàn)產教融合和校企合作提供了一種新的有效途徑，增強了多主體合作育人的效果。

“新工科”是新型科技和產業(yè)革命催生的新事物，作為新事物，不可否認，目前還存在諸多理論和實踐問題需要學界進一步研究與探索。所幸的是，國際高等工程教育改革的有益經驗和發(fā)展動向以及國內工程教育改革的實踐探索，均能為“新工科”的持續(xù)推進提供良好的基礎。筆者通過與“老工科”相比較，對“新工科”的內涵與外延進行了界定，并總結了“新工科”的幾大典型特征，提出了關于“新工科”的幾點發(fā)展思路，觀點尚不成熟，以求教于方家！

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