論“新工科”背景下工科學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑

杜 靜， 楊 根

(1.西安工程大學(xué) 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2.西安工程大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，陜西 西安 710048)

一、新工科背景下工科學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必要性

黨的十九大報告指出，社會發(fā)展中存在諸多問題，其中創(chuàng)新能力不足就是其中一個問題。2016年中國加入“華盛頓協(xié)議”，這為中國工科學(xué)生走向世界提供了國際統(tǒng)一的“通行證”，給中國工程教育帶來了機遇。但是《華盛頓協(xié)議》對畢業(yè)生素質(zhì)的要求反映的是可接受的最低標(biāo)準(zhǔn)，而我國工程人才培養(yǎng)的畢業(yè)目標(biāo)缺乏明確細(xì)化，導(dǎo)致《華盛頓協(xié)議》對畢業(yè)生考察的12個方面中部分是傳統(tǒng)工科教育未能全覆蓋[1]，其中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和考核就是其中一項。當(dāng)下，我國正在實施新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，“中國制造2025”、互聯(lián)網(wǎng) 、“一帶一路”等重大政策，都需要創(chuàng)新性人才。教育部于2017年發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》，并先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”。其中“復(fù)旦共識”對高校提出三點要求，一是加快新工科建設(shè)和發(fā)展，二是積極發(fā)揮對工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的主體作用，三是發(fā)揮和引領(lǐng)對新技術(shù)的催生和對新產(chǎn)業(yè)的孕育；“天大行動”提出建立工科發(fā)展新模式、構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)、更新工程人才知識體系、創(chuàng)新工程教育方式與手段；“北京指南”提出要更加注重模式的創(chuàng)新。諸多“新”的提出，意在讓高校立足當(dāng)前國家國際發(fā)展，更新工科生培養(yǎng)理念、培養(yǎng)模式；根據(jù)新理念和新模式的要求，創(chuàng)新教育、教學(xué)的方法和手段；更新傳統(tǒng)工科課本的知識體系，制定出新的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，最終培育出高質(zhì)量的工科生。簡言之，新工科建設(shè)背景下培養(yǎng)創(chuàng)新能力是高校培養(yǎng)工科學(xué)生的核心目標(biāo)之一。創(chuàng)新能力也是中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的六大素養(yǎng)之一，主要是要求學(xué)生在日常活動、問題解決、適應(yīng)挑戰(zhàn)等方面所形成的實踐能力、 創(chuàng)新意識和行為表現(xiàn)[2]。綜上所述，不論從國際需求、國內(nèi)發(fā)展還是學(xué)生個人成長的角度考慮，實踐創(chuàng)新能力是當(dāng)下工科學(xué)生必須具備的能力。

二、傳統(tǒng)工程教育培養(yǎng)存在的問題

2016年12月，教育部、人力資源和社會保障部、工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》(教職成〔2016〕9號)指出，一是傳統(tǒng)制造業(yè)人才過剩與新工科人才短缺的問題并存；二是現(xiàn)有制造業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量與企業(yè)對人才實際需求脫節(jié)；三是企業(yè)在制造業(yè)人才培養(yǎng)中的主題作用沒有充分發(fā)揮。2016年發(fā)布的《中國工程教育質(zhì)量報告》指出，傳統(tǒng)工科在規(guī)模與結(jié)構(gòu)、質(zhì)量內(nèi)涵與支撐要素、頂層設(shè)計與動態(tài)調(diào)整等方面與新工科有一定差距，需要解決企業(yè)與畢業(yè)生供需平衡、教學(xué)、師資隊伍、學(xué)生綜合能力培養(yǎng)人才培養(yǎng)鏈與國家創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈不匹配等問題。有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計到2020年，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口將會達到750萬人，到2025年將達到950萬人。這就說明高校對工科生傳統(tǒng)教育培養(yǎng)方式需要改變、改進和改良。與新工科相比，傳統(tǒng)工科教育有以下特點：

(1)重視課本基礎(chǔ)知識的講授，忽視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前諸多高校依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法和考試模式，課堂教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié)，學(xué)生應(yīng)用死背硬記方式來應(yīng)對考核考試或者忙于應(yīng)對考核考試而占用了所有精力，無暇或不愿意參加社會實踐、科研工作和科技競賽等提升綜合創(chuàng)新能力的實踐活動。

(2)重視傳統(tǒng)課本知識的灌輸，忽視對科技發(fā)展前沿知識的講授。各高校由于人力、教學(xué)環(huán)境等諸多因素的限制，對大部分工科生依然沿用傳統(tǒng)知識體系進行培養(yǎng)，不能隨著社會科技的發(fā)展及時更新專業(yè)設(shè)置、更新知識體系、更新培養(yǎng)模式，不能將大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教師科研項目相結(jié)合，不能將前沿的科技成果貫穿于教學(xué)過程，開闊學(xué)生的視野，未能實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的“成果導(dǎo)向教育”。

(3)注重校內(nèi)封閉的教育模式，輕視了社會對工科學(xué)生的培養(yǎng)。學(xué)校從經(jīng)費、人力資源、教學(xué)場地等諸多因素考慮，在校內(nèi)對學(xué)生進行系統(tǒng)的理論知識傳授。部分高校設(shè)有校內(nèi)實踐基地，但是設(shè)備老，實踐時間短，實踐內(nèi)容少，主要實踐側(cè)重于現(xiàn)有設(shè)備的操作，對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力提升效果不顯著。對于走在科技發(fā)展前沿的企業(yè)，在校工科生參與實踐的機會較少，一是由于學(xué)校從學(xué)生安全、經(jīng)費支持、師資力量等角度考慮，二是企業(yè)從投入與產(chǎn)出角度考慮，學(xué)生進入企業(yè)實踐的機會少，對企業(yè)的需求、對社會發(fā)展前沿的技術(shù)了解的甚少，導(dǎo)致所培養(yǎng)的工科生與社會需求脫節(jié)，造成精力和資源浪費。

三、創(chuàng)新能力定義及各要素之間關(guān)系

黨的十九大報告指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，各企業(yè)甚至國家之間競爭的優(yōu)勢凸顯在人才方面，贏得創(chuàng)新人才就贏得了發(fā)展, 而創(chuàng)新人才最核心的素質(zhì)是創(chuàng)新能力[3]，創(chuàng)新能力自然成為高校培養(yǎng)人才的核心目標(biāo)。通過文獻研讀，國內(nèi)學(xué)者對創(chuàng)新能力的理解各不相同，但基本可以歸結(jié)為三種觀點，本文主要以張寶臣、李燕、張鵬等為代表提出的創(chuàng)新能力概念為基礎(chǔ)，即認(rèn)為創(chuàng)新能力是個體運用一切已知信息，包括已有的知識和經(jīng)驗等，產(chǎn)生某種獨特、新穎、有社會或個人價值的產(chǎn)品的能力。它包括創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐等幾部分，通過創(chuàng)新實踐，不斷為社會提供具有經(jīng)濟價值、社會價值、生態(tài)價值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力的人才[4]。具體到工程實踐中就是工科人才通過社會實踐能夠及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的實際問題，通過實踐創(chuàng)新活動來解決這些問題并取得創(chuàng)新性成果。創(chuàng)新能力各要素之間關(guān)系如圖1。

圖1 創(chuàng)新能力各要素之間關(guān)系圖

通過圖1可以看出，創(chuàng)新能力中關(guān)鍵的兩個因素是創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐，創(chuàng)新思維的產(chǎn)生與學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新視野和多學(xué)科融合交叉的基礎(chǔ)知識都有直接的關(guān)系。創(chuàng)新意識主要表現(xiàn)為興趣愛好、情感志趣，創(chuàng)新視野主要表現(xiàn)為對新生事物認(rèn)識的深度和廣度，多學(xué)科融合交叉知識對創(chuàng)新思維可行性提供扎實的理論基礎(chǔ)。學(xué)生只有扎實地掌握了與本專業(yè)及與本專業(yè)關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識,自身對現(xiàn)有的學(xué)科具有強烈的探索欲望和濃厚的學(xué)習(xí)興趣, 同時對本專業(yè)工科發(fā)展有廣闊的視野，才能產(chǎn)生解決新問題的創(chuàng)新思維。新工科背景下國家對創(chuàng)新人才的需求，2015年李克強總理在政府工作報告中提出的“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”理念等都為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了很好的氛圍。創(chuàng)新素質(zhì)指創(chuàng)新過程中需要的心理承受力和意志力等非智力因素。只有在濃厚的創(chuàng)新氛圍中，將好的創(chuàng)新思維和積極的創(chuàng)新素質(zhì)投身到創(chuàng)新實踐中，才能夠產(chǎn)出創(chuàng)新性成果。

四、“新工科”背景下工科學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)路徑

(一)設(shè)置多學(xué)科融合交叉的課程體系內(nèi)容，激發(fā)創(chuàng)新思維

新工科建設(shè)必須注重學(xué)科交叉與融合，而不是學(xué)科的不斷細(xì)分，專業(yè)在一定程度上固化了現(xiàn)階段人們的思維模式[5]，這對個人的發(fā)展和社會的發(fā)展都是不利的。新工科背景下面對新經(jīng)濟和新技術(shù)的發(fā)展趨勢，一是要設(shè)置適應(yīng)社會發(fā)展的新專業(yè)，例如機器人、新材料、新能源、基因工程等新技術(shù)，二是升級傳統(tǒng)工科，比如將傳統(tǒng)的機械升級為智能制造等，使傳統(tǒng)專業(yè)滿足社會需求，降低人才內(nèi)心需求同企業(yè)需求之間的矛盾。顧佩華提出新工科教育范式的優(yōu)化框架是將各種創(chuàng)新工程教育的理念、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、模式、培養(yǎng)體系、教育教學(xué)方法，以及不斷更新的教學(xué)內(nèi)容，理工和多學(xué)科融合、產(chǎn)學(xué)融合、校企融合、教研學(xué)融合等相結(jié)合。這就要求高校建立多學(xué)科融合交叉的課程體系，促進人才培養(yǎng)從學(xué)科專業(yè)單一型向相近學(xué)科通識型轉(zhuǎn)變[6]。不論是新設(shè)置專業(yè)還是傳統(tǒng)工科的升級，都要對照社會需求進行培養(yǎng)、進行課程設(shè)置，以機械電子工程專業(yè)為例，課程設(shè)置如圖2所示。

圖2 多學(xué)科融合的課程體系

從圖2可以看出，新工科背景下要滿足行業(yè)發(fā)展需求、滿足國際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，必須進行多學(xué)科融合交叉課程體系的設(shè)置，才能滿足學(xué)生對專業(yè)橫向有更遠(yuǎn)、縱向有更深的認(rèn)識，才能擴寬視野，各高校也需要改變教學(xué)方式，例如可以采用探討式、案例式、分享式等方式授課，采用論文式、調(diào)查式、作品式等方式考核。通過從教到學(xué)到考核的全程改變，落實全員育人、全程育人和全方位育人的“三全育人”模式，最終激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力，產(chǎn)出創(chuàng)新成果。同時，高校需要對每個工科生進行高質(zhì)量的職業(yè)素質(zhì)教育，只有強能力和高素質(zhì)同時具備的人才能滿足行業(yè)的需求[7-8]。

(二)以學(xué)科競賽為依托，增強工科學(xué)生創(chuàng)新意識

學(xué)科競賽能夠引導(dǎo)學(xué)生更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)專業(yè)知識，發(fā)揮創(chuàng)新思維，是將所學(xué)專業(yè)知識用于解決實際存在問題的重要實踐平臺。實踐表明以競賽為導(dǎo)引的創(chuàng)新型實踐教學(xué)模式極大地促進了參賽師生的教學(xué)理念、知識結(jié)構(gòu)等的交流，在競賽中培養(yǎng)了一批創(chuàng)新型人才[9-12]。2017年12月14日，中國高等教育學(xué)會《高校競賽評估與管理體系研究》專家工作組在杭州預(yù)發(fā)布《中國高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)暨學(xué)科競賽評估結(jié)果》，遴選了19類競賽納入評估；國家雙一流建設(shè)實施方案中也提出高校需要培養(yǎng)出能夠得到社會高度認(rèn)可的高質(zhì)量創(chuàng)新實踐人才。高校應(yīng)順應(yīng)時代發(fā)展要求，以科技競賽評估結(jié)果為依托，以雙一流大學(xué)建設(shè)為目標(biāo)，組建專業(yè)的指導(dǎo)教師團隊，建立完善的學(xué)生科技參賽考核制度，營造良好的競賽氛圍。如長春理工大學(xué)，以科技競賽為導(dǎo)向，整合課程資源，加強實驗室建設(shè)，通過實踐發(fā)現(xiàn)參加競賽的學(xué)生對前沿知識的掌握和靈活運用方面能力較強[13]。通過科技競賽，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識的興趣，加深對基礎(chǔ)理論知識的理解，提高專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力，鍛煉創(chuàng)造思維，增強創(chuàng)新意識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生團隊合作能力[14]。

(三)加強校內(nèi)外創(chuàng)新實踐平臺構(gòu)建，提高創(chuàng)新實踐能力

馬克思曾經(jīng)說過：“人的思維是否具有客觀的真理性,這并不是一個理論的問題,而是一個實踐的問題。人應(yīng)該在實踐中證明自己思維的真理性,即實踐是檢驗真理正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。新工科背景下工科學(xué)生產(chǎn)生的新思維更需要實踐才能檢驗其可行性，高校作為人才培養(yǎng)的主陣地，更需要進行實踐；同時有研究表明充分利用實驗室現(xiàn)有的科研設(shè)備對培養(yǎng)大學(xué)生科研思維、獨立思考和動手能力都有很大作用[15]。具體可以從以下三個方面踐行。

第一，加強校內(nèi)實踐平臺建設(shè)。高校應(yīng)做到所有實驗室對學(xué)生全天開放，包括各高校的工程訓(xùn)練中心，并且各臺設(shè)備應(yīng)配備專業(yè)的實驗指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師應(yīng)結(jié)合本學(xué)院專業(yè)背景和國家競賽導(dǎo)向，制定相應(yīng)的可行的競賽方案，供學(xué)生選擇，這樣學(xué)生就有足夠的實踐場地和時間。同時，各工科學(xué)院根據(jù)國際和國內(nèi)形勢、市場需求，改進實驗平臺建設(shè)，滿足學(xué)生實踐需求。

第二，實現(xiàn)本研共同培養(yǎng)模式。實踐證明，正確的引導(dǎo)本科生在科學(xué)研究中的參與度、重視研究習(xí)慣培養(yǎng)、提高團隊合作效率、多渠道積累研究背景知識、堅持文獻閱讀、科學(xué)的獎勵性激勵等多方面的手段，本科生依然可以取得優(yōu)異的科研成果，提高創(chuàng)新能力[16]。因此各高校教師應(yīng)根據(jù)自己課題研究內(nèi)容，選擇與學(xué)生能力相適應(yīng)的研究內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生在課題組的大框架下形成自己的研究思路，課題組成員根據(jù)學(xué)生個人的知識背景、學(xué)習(xí)能力和項目結(jié)題時間評估其可行性，并指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生完成項目的研究。學(xué)生通過課題項目的設(shè)計、實施和結(jié)題的全程參與，迫使學(xué)生不斷主動加快知識更新、優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、拓寬眼界和視野，不斷學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)研究方法和技能，激發(fā)創(chuàng)新思維，增強創(chuàng)新意識。

第三，高校應(yīng)重視產(chǎn)學(xué)研融合教育培養(yǎng)模式，并推進實踐。黨的十九大提出要實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，完善職業(yè)教育和培訓(xùn)體系，深化產(chǎn)教融合、校企合作。高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一是服務(wù)社會經(jīng)濟發(fā)展。目前校企協(xié)同、校社協(xié)同的基本局面已形成，但是企業(yè)“短、平、快”的商業(yè)化管理及指導(dǎo)形式未能保證育人效果、高校與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研命運共同體沒有形成等問題尚未徹底解決[17]，加之高校傳統(tǒng)的“安全”管理模式，目前高校無法實現(xiàn)人才與企業(yè)的需求無縫對接，學(xué)生不能及時把所學(xué)的理論知識用到實踐中或及時了解企業(yè)發(fā)展中存在的問題，就不能發(fā)現(xiàn)自己知識結(jié)構(gòu)的漏洞。這就要求高校重視人才培養(yǎng)對社會效益的回饋效率，同時政府也應(yīng)加強對企業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的制度化考核，要求企業(yè)必須加入到大學(xué)生培養(yǎng)的過程中，高校研究方向、研究成果必須加入到企業(yè)的發(fā)展中，不做空理論研究。這樣，學(xué)生到企業(yè)實踐可以發(fā)現(xiàn)自己短板及時完善自己，也培養(yǎng)了學(xué)生的商業(yè)和市場意識，明晰職業(yè)規(guī)劃；同時，企業(yè)把在發(fā)展過程中存在的問題反饋給高校科研組，使高?？蒲谐蔀槠髽I(yè)突破發(fā)展瓶頸的有效途徑。

五、結(jié)語

當(dāng)下技術(shù)和經(jīng)濟的高速發(fā)展對工科人才也提出了新的要求。高校作為培養(yǎng)人才的重要陣地，必須遵循“四個回歸”原則，對人才培養(yǎng)的目標(biāo)堅持正確的政治導(dǎo)向、創(chuàng)新知識體系、推動制度創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)界限，加強工科生交叉融合課程內(nèi)容設(shè)置，激發(fā)創(chuàng)新思維；依托科技競賽增強創(chuàng)新意識；依托校內(nèi)外實踐平臺提高創(chuàng)新技能。高校、社會和個人共同努力，傾力實現(xiàn)教育報國、教育強國夢。