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张轮:新工科,重塑高等教育人才培养体系

来源:文汇报  发表时间:05/05/2017 阅读次数:689

  张轮
  对机器人情有独钟的青少年,大学该读机械还是电子,抑或设计专业? 一个十几岁的“车迷”,日后是就读机械范畴下的车辆工程,还是去追逐依靠互联网和信息技术支撑的自动驾驶技术?想做一名医生,会不会面对纷繁复杂的各类人体传感器和各类大数据而手足无措……
  最近,“新工科”不断出现在人们的视野中。“工科”,顾名思义,主要是用来解决社会发展中的工程实际的理论支撑和技术途径问题。工科源于人们对传统学科分类的认知,主要是依托于发展了上百年的传统的机械、电子、土木、材料等相关学科,以及近半个世纪涌现出来的计算机和网络技术。
  但是,大数据、人工智能、互联网的出现,以及社会治理、组织模式、产业以及商业体系框架的变革,对传统的工程问题的解决提出了挑战,工科不得不被重新审视。新工科,便应运而生,呼之而出。
  “新工科”,简单地描述,就是教育工作者们对于新形势、新环境、新需求下,如何培养新型的工科学生达成的初步共识,是对于工科学科建设的优化再造和内容升级,以及对于未来工科学生培养目标、培养方式、培养内容的探索。
  新生事物的出现难于突破人们对于工科的概念性理解以及社会认知的惯性。技术壁垒可以打破,思维隔阂却要从工科教育入手,“新工科”是思考,更是实践。
  毋庸置疑,工科的诞生是文明进步和社会发展进程中,人们对于工程技术问题的求解和对宇宙的探索追求而休戚相关的,“与时俱进”是工科发展,尤其是工科门类细分的一个根本原则。
  由于近代工匠式的技术和工程组织框架以及技术条件的制约,“分工”使得每一个技术工种更加专业和精准,而且便于“学徒式”的技术传承和延续,于是,有了分门别类的技术表现形式和工程技术人员的培养体系,以及支撑这个体系的理论和技术基础,也因此,大多数人对各种工科门类也有一个范式化的认知。一提到机械工程,就是在特定的力学原理框架内的各种运动以及动力的传递;一提到土木工程,就是各种改造地球和围绕克服地球引力的理论和行动,与造桥修路、建房筑坝相提并论。
  还有一种有别于特定工种的分类,就是“行业”背景催生的工科思维模式和人才培养体系。这在我国现阶段的高等教育培养体系中占据了半壁江山,纺织、交通、食品、电力等都出现了相对独立的学科分类,我国的高等教育也在此分类框架下进行技术探究和人才培养。
  但是,随着全球的经济转型和产业组织方式的网络化、扁平化,公众认知的“框定效应”无法对一些新生事物给出完美解释。例如自动驾驶技术,该归于传统的海陆空运输体系,还是嫁接在传统的机械制造行业的变革之上? 如果按照既有的管理模式进行理论探索和人才培养,又牵涉到法律、金融、机械、电子的“广泛认知”。又如电力行业,是聚焦于传统的发电供电,还是和环保、材料、生物、大数据、互联网等各个相关工种相互联系的工程网络? 大科学工程概念的提出,更加难界定某一门类的工科划分所决定的技术归属,如登月工程、海洋工程等。
  技术之间的壁垒,可以通过跨学科、跨工种的技术合作加以缓解或者消除,但是,社会认知的习惯性思维,是横亘在人们心目中的一道障碍。林林总总,这些都需要社会各界和高等教育的实践者们对工科的创新有所思考。
  我国的工科高等教育在特定的历史时期和一定的地域范围内,对于我国的产业发展和经济腾飞起到了积极的作用,但是,既有的培养体系和组织架构的学科分类边界难免在新的技术变革和产业转型中日渐模糊。
  我国近百年的工科教育历史,尤其是改革开放以后高等教育的迅猛发展,对于经济和技术的推动令全世界刮目相看,我们的工程师制造的机器可以“上九天揽月,下五洋捉鳖”,也可以通过双手让大跨度桥梁“一桥飞架南北,天堑变通途”,还可以绘制出由高铁带来的“千里江陵一日还”美景。我们的工科教育培养出了不计其数的国家建设的中流砥柱和优秀的工程管理人才,令人啧啧称赞。
  从工科教育和人才培养角度来说,工科既是工程建设的基础,也是受益者,其自身也因此而不断发展和提升。
  众所周知,我国工科教育的发展在特定的历史时期内,经历了特定的发展历程,也经历过数次的变革,包括院系调整,以及针对本科生培养目录进行了四次大幅度的改良,从最初我们拥有行业分类十分细致的各类“丝绸学院”、“食品学院”、“测绘学院”、“公路学院”,到如今专业类的“大口径”招生,我们的工科教育和工程师培养体系一直在不断“进化”。
  面临新的历史形势和层出不穷的新技术,以及学科交叉的“混血儿”的不断涌现,传统工科分类之间的壁垒和差异将变得模糊,我们遇到的实际问题是:传统的学科分类框架下的一些工科门类,在新的产业升级和经济转型的过程中,会面临消失的“窘境”。而且,传统的工科人才培养体系中,高校里的院系行政设置是依附于学科门类的,在新形势下寻求工科人才和工程技术人员新模式培养,是否会在因学科而缔造的具有行政管理和学科建设双重职能的院系之间遭遇到组织体系的障碍。
  更关键的是,传承了多年的以课堂教学为主的、近乎填鸭式的传统授课模式,对于新形势下实践性要求极强的工科人才的培养,已经遭遇瓶颈。
  一些教育改革的先行者们已经试水,包括前些年出现的“卓越工程师”培养计划、各种“试验班”、创新创业教育第二课堂的蓬勃开展等等,但是,对于新环境下工科人才的需求,满足于传统的学科基础知识和基本技能的训练已经远远不够。
  网络技术和人工智能等塑造的新产业、新的生产制造模式将会取代传统“流水线”式的制造模式和这种模式下依附的生产组织模式,强调创新驱动的“中国制造2025”、在控制领域出现的数据驱动和人工智能,将逼迫人才从对于“技能”的掌握而逐步延伸为对于流程再造的理解和对于制造环境的改良,一些行业将因此而泛化。
  自动驾驶的车辆已经不再是传统交通行业内的工具概念,而是经济活动和信息交互的一个终端;交通行业也不仅仅局限于解决车辆和行人的组织管理问题,而将会拓展到信息技术的增值空间和社会生产、经济生活的组织方式的架构之中。
  学科之间的合作和院校行政院系之间,强调共性将远远多于突出个性,培养方案的设置也需要强调创新思维、实践能力、沟通技巧、人文素养和技术技能训练并驾齐驱;工匠精神的内涵也将有新的诠释。墨守成规、固步自封必将死路一条。
  新工科的精准定义需要实事求是、在实践中摸索,但是培养人才追求创新的思维禀赋、持续学习能力和领导力,以及宽厚的人文素质,是核心和内涵。
  现代已经向传统提出了挑战,大数据、人工智能、物联网等事物只是新事物的冰山一角,面向未来的知识和技术的更替必将变得越来越快。我们现在的工科教育面临的现状是相对陈旧的教材和课程内容、极为现实的社会需求以及面向未来的工程技术三者之间的严重脱节。
  这些矛盾反映出来的事实就是,大学生毕业觅职艰难,企业或者用人单位亟需人才但是又“一才难求”。创新驱动的企业举步维艰,创新型人才极度匮乏。
  我们面临的现实是残酷的,人才培养的周期跟不上技术进步和更替的步伐,一些以前认为根本不可能的事物将会出现。因此,唯有改革才有出路,教育工作者们对于工科建设的创新意识和忧患意识孕育了“新工科”。
  除了目前达成的对于加强工科学生课外实习、社会实践的共识之外,笔者认为,首先,要让创新思维的传授变成知识和技能授受双方的一种信念,要渗透到教学每一个环节,当然,前提是要在整个培养体系中塑造创新的氛围和文化,现阶段开展得如火如荼的创新创业教育固然有过很多可取之处,但更应关注如何让学生结合社会实际,也就是对于创新的质量和价值的追求,而不是鼓励学生漫无边际地胡思乱想,或者闭门造车。
  其次,工科学生的培养还是应鼓励宽口径的基础教育,这种宽口径,不仅局限于基础课程的数量增加,而是相关基础知识和基础理论在传授过程中的有机融合。
  但是,改良教材和教学内容,并非简单地增设力学、电学、运筹学课程,而是要将工科学生所需要的基础知识充分融合。这将对教师的能力以及教学组织水平带来巨大挑战。
  而且,要大力推广通识教育,通识教育更多地强调“育”而不仅仅是“教”,和“文理教育”、“博雅教育”异曲同工,超越功利性,强调对“人”的塑造和因材施教,而不是将大学生培养成学校教育的“产品”。
  其中,人文素养和综合素质显得相对重要。工科学生的未来使命不完全是伏案绘图或者编写代码等单一技能,还需要诸如管理学、经济学、社会学,深得人文、艺术的熏陶,也许有一天,欣赏音乐会和画展将会是必修的学分。
  更重要的是,要培养学生持续学习的能力和习惯,学生在大学期间的学习时间是有限的,但是新技术、新问题的出现一定会伴随着人的一生。因此,教育使命的一部分,是要让每一个学生养成持续学习的能力和习惯,新工科旗帜下的人才培养是全周期的。
  至于合作能力、沟通能力、领导力等能力的培养更是必须贯穿于教学的全过程。
  新工科的建设,不单单是狭义的教学事务,而是高等学校的全员追求,是植根于一所大学的工科教育文化。
  新工科的建设,从某种程度上来说,不仅仅是一场教学改革,而是学生的全周期、多方位的培养格局的尝试,是对于人才培养新理念的实践。
  对于培养工科人才的大学来说,新工科的建设不是单一学科门类之下的科研成果或者实验设备的比拼,而是学校综合实力的彰显,学科综合、跨界培养、人文社科、理念创新、学校治理、校园文化等方方面面都将发挥重要的作用。
  (作者为同济大学教授)

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