在世界新一輪科技革命和產業變革中，第四次工業革命的發展給高校工程實踐教育帶來了新的挑戰。但工科教育想要跳出傳統教學模式窠臼，還存在若干問題。面對工科人才培養困局，高校管理者和教師也在不斷尋求解題思路，在探索的過程中發現問題，解決問題。

　　習近平總書記指出，要培養大批卓越工程師，努力建設一支愛黨報國、敬業奉獻、具有突出技術創新能力、善於解決復雜工程問題的工程師隊伍。

　　為此，中青報·中青網記者採訪了多位與工科教育相關的教育工作者，共同探討如何實現這一目標。

　　學生：解決實際問題的能力必須增強

　　自2017年教育部推進新工科建設以來，“復旦共識”“天大行動”“北京指南”……各種各樣的解題思路都在被探索著。首先聚焦的點，就是如何培養學生發現與解決工程問題的能力。

　　“對工科教育而言，僅僅靠理論課培養不出拔尖創新人才和卓越工程師，一定要重視工程訓練。”華中科技大學工程實踐創新中心書記李昕對中青報·中青網記者說。

　　從卓越工程師能力培養的角度上看，傳統以理論為主導的工程教育重理論輕實踐，導致畢業生的工程創新能力缺乏。

　　李昕認為，解決工程技術問題，需要綜合運用多種專業知識。工程教育絕不能滿足於專門知識和具體經驗的縱向累積，必須有意識地將各類知識融會貫通，構成有機的知識網絡。

　　另外，學校還要面向工程實際，保障耗材投入，“以真刀實槍磨煉人”。

　　“考核一所高校重不重視實踐環節，要看它真正用在學生身上的實踐耗材是多少。要看學校財務報表，每年學生實踐耗材究竟花了多少錢。”李昕說，“堅持生均耗材經費投入是衡量實踐教學是否得到保障的重要指標，要讓大學生有足夠的工程訓練機會。”

　　在西安交通大學，未來技術學院為破解工科人才培養困局，探索出了一條創新路徑：讓企業的研究中心扎根在校園，企業來命題，讓工程技術人才和教師、學生共同解題，推動理論化和工程化結合。

　　西安交通大學未來技術學院執行院長王小華對中青報·中青網記者說：“要在‘槍炮聲’中研究真問題，開展真科研，產出真成果，通過有組織科研，用‘科學家+工程師’聯合模式在科技創新實踐中培養創新人才。”

　　王小華認為，產教融合是一個國家性命題，一部分企業家有情懷、有意願，那麼學校要想辦法引進企業，引入投資，讓企業人員、教師、學生能夠形成合力，促進前沿科學問題取得突破。

　　如何培養工科學生解決實際問題的能力？四川大學教務處一位教師告訴記者，四川大學做過系列探索，比如創建產業特區計劃，讓企業提供“命題作業”，由老師進行問題拆解，讓本科生組建團隊用現有的知識去解決，在破題之中理解前沿產業的需求。此外，圍繞卓越工程師培養計劃，學校會定期安排學生去往長三角等經濟發達地區實習，感知產業最前沿的發展情況。

　　南方科技大學系統設計與智能制造學院副院長、講席教授周利民同樣在思考，創建什麼樣模式，或者是什麼樣新的體系，可以不同於傳統工科的培養模式，有效培養學生解決實際問題的能力。他向中青報·中青網記者介紹了南科大在工程教育改革方面進行的實踐。

　　據周利民介紹，南科大系統設計與智能制造學院於2018年底成立，在設定整個培養方案時，立足教育的根本規律，融入工程的本質屬性，將“在多學科融合中實現工程知識與綜合能力的同步培養”的人才培養理念貫徹到課程建設、教師教學、學生評價的每一個環節﹔為復合型領軍人才的培養創造一個設計與工程深度融合、理論與實踐交替進行、知能與價值融會貫通的物理與心理環境。

　　該學院的項目引導式教學頗有特色：每門專業課，都要求教師用項目或產品當中的結構、功能，與這門課主要知識點連接起來，教師要花時間設計項目。但這種模式並非一個項目一門課，項目有課程項目，也有綜合項目，后者即幾門課合起來做一個項目。

　　周利民給記者展示的項目范例中，包括輪椅、專門為女性設計的自行車、自動喂養牛犢的機器人等等。在他看來，新的工業革命催生多學科交叉融合，這些交叉融合又促使一些新的技術，以AI為代表，顛覆性地“對工程教育產生了的影響”。在這種情況下，學生入學時選擇了感興趣的方向，畢業的時候，這個方向可能就已經不再是其感興趣的。

　　“通過多學科融合、產教深度融合、專業化，三階段培養工業設計的人才。”周利民說。

　　教師：傳統的教學模式必須改變

　　天津大學化工學院教授、新工科教育中心辦公室主任夏淑倩提到了一種情況：有的學生寧願選擇有固定答案的、更容易得高分的考試方式，也不願意進競爭性平台。

　　“應試教育模式下成長起來的學生，也以考試的評價為准，所以有些學生高考也許考得還不錯，但是你把他放到多學科交叉融合、項目式教學的平台上，他也未必適應。還有的學生覺得，自己付出很大的努力，到最后也許學到真本事了，但是拿不到保研資格，他也會很糾結。這是我們做項目式教學以來，很多學生，甚至是高分入選的學生，存在的一些困惑。”夏淑倩對中青報·中青網記者說。

　　在新工科改革的這5年中，夏淑倩發現，一些學生希望要標准答案，希望奔著這個標准答案去努力學，可以得高分，得了高分以后就可以保研，然后一路順暢地走下去。

　　對於這個問題，天津大學化工學院的“解題思路”是，設立新工科本研貫通領軍班，取消過去按照百分比給予保研指標的方式，改為“絕對分”模式。學生所學課程最終平均分達到某個值，即可獲得保研資格，“鼓勵學生之間互相合作，養成團隊合作的習慣，而不是互相拆台”。兩屆學生的試點效果顯示，這幾個班的學風“非常好”，一起參加競賽，一起完成項目。

　　但夏淑倩坦承，之所以能夠在化工學院進行試點本研貫通班，是因為天大化工本身就是優勢學科，師資力量較強，本身體量也比較大，有底氣拿保研指標進行資源上的傾斜。

　　“所以現在還隻能算是試點，有各種各樣的限制，還正在進行制度等方面的探索。”她說。

　　工程實踐教育在發展的道路上，不斷遇到新問題，這些問題也不斷被想方設法解決著。在這個過程中，每個人都像是在摸著石頭過河。比如，項目報告是否能徹底取代畢業論文？新工科背景下的專業認証標准，也還沒能完全達成共識。

　　在考核方式方面，南科大系統設計與智能制造學院也進行了“大膽”且“比較徹底”的改革，即取消期末考試，“用過程式的考核方式，代替了總結形式的考試”。

　　據周利民介紹，教師團隊組成是多學科背景的，其中專任教師負責授課，項目工程師團隊輔導學生的項目實踐，上課過程中有學生擔任助教，高年級學生或者研究生會跟著低年級學生做項目，同時也對學生進行考核。

　　新工科的學生每隔一到兩周會進行一次考核，評估主體是教授、項目工程師、助教與學生互評﹔評估內容包括知識獲取、思維技巧、學習動機、動手能力、態度責任、溝通能力、項目執行等7個部分﹔評估工具包括隨堂測試、項目匯報、項目視頻，課堂作業、課堂表現，以及讀書筆記。

　　每次考核都會給學生反饋成績雷達圖與教師評語，告知每位學生學業表現，並有針對性地給出建議。

　　“老師怎麼教是一個很重要的問題。”周利民認為，新工科改革后，老師在課程教學中更多是要幫助學生形成創造性思維、擴展視野，在項目式教學中關聯知識，而不是聚焦在繁瑣的知識點灌輸上。

　　原始的講課方式在改變，教師的角色也在慢慢轉變為“教練”甚至“導游”，給學生指出方向，鼓勵學生自學。

　　“每年做項目匯報時，當我們看到學生做的產品有一些結構是課程沒有教過他們的，但他們自學然后用到了，我們就會特別高興。”在第58·59屆中國高等教育博覽會上，周利民感慨，“項目式教學的場景和環境，給學生提供了鍛煉能力的機會，所以我們要做的就是給他們創造這樣的環境。”

　　在這種老師和學生“零距離接觸”的實踐教學模式中，老師需要全程陪伴，因材施教，頻繁反饋，周利民也承認，這需要老師們“花非常多的時間”。

　　在天津大學，項目式教學的結業成果也包括項目報告，每個人的貢獻都要在其中呈現。在夏淑倩看來，整個過程中誰投入多，誰貢獻大，需要老師去“實時關注”。

　　“老師的投入就非常重要了，”她說，“在項目式教學這種人才培養過程中，老師的工作量是巨大的，和傳統的帶著一個課本去上課，上完課就出一張閉卷的考試卷子這種模式，投入是明顯不一樣的。”

　　在這種情況下，如何量化老師的工作量，怎樣正確評價老師的投入，也成為“非常關鍵”的問題。

　　“如果工科老師只是追求發表論文，帶著研究生去發表論文，要簡單得多，因為這樣老師隻需要和幾個研究生去攻克一個問題就可以了。然而工科老師要投入教學，復雜程度就要大得多，影響因素更多。”

　　一方面，學校需要鼓勵老師投入教學，另一方面，學校也需要面臨“工科老師到底具不具有自己解決復雜工程問題的能力”，用夏淑倩的話來說，即“能不能教好的問題”。

　　夏淑倩提到，事實上，不同學校都用不同的方法在嘗試解決這個問題，許多學校都設置了專門投入工程教育改革的老師，設計了新的工作量化方案。但在夏淑倩看來，目前這些解決方案，都隻能算是改革過程中的“一點舉措而已”，暫時還都不具備大面積推廣的普適性。

　　“隻能算是試點，還需要更多的管理制度和體制機制的改革。”她說。

　　學校：管理模式必須重新進行頂層設計

　　用李昕的話說，既不能用昨天的知識培養明天的建設者，也不能用一成不變的教學方案教育全校不同專業的學生。

　　據介紹，目前華中科技大學工程實踐創新中心有4個實驗室21個車間。面向全校各專業一、二年級本科生開設的“工程訓練”課程是通識性實踐教學，也是工程實踐教育必修課程，其課程結構由工藝基礎訓練和綜合集成訓練兩類教學環節組成。其中，工藝基礎訓練設有36個實踐項目，佔課程總學時的三分之二，綜合集成訓練則包括25個實踐項目，3到5個學生組團自選不同項目。

　　教學實施方案按院系專業定制，不同院系不同專業的“工程訓練”課程大綱各有不同﹔各專業可在規劃學時總數內選擇個性化的工藝訓練單元組合，學生可在限定項目類型中分組自選工程訓練綜合項目。

　　最終，“一院一方案，一生一課表”。

　　在前不久召開的第58·59屆中國高等教育博覽會上，天津大學黨委常委、副校長馬新賓以未來智能機器與系統平台和智慧流程工業和產品工程兩個校級新工科培養為例，分享了一些經驗。

　　如今，天津大學的工科新生從入學開始就要接受項目式教學，先“解決自主學習轉變”的問題，然后“培養在工程上的嚴謹態度”，提升其分析、決策能力以及團隊協作能力。到了大四，則是把科研和畢業項目結合，讓學生學會如何解決復雜工程，綜合培養他們的創新能力。而在進行這些改革之前，學生在大一大二的階段，都是按部就班學習基礎課程，等到大三大四才會接觸一些項目。

　　“目前我們新工科建設項目的課程體系已經覆蓋了學校70％的課程，我們希望進一步深度融合，讓每個學生能夠享受新工科改革的成果。”馬新賓說。

　　馬新賓提到，天津大學未來智能機器與系統平台有一門“設計與建造”課程，正是為落實天大新工科建設方案而開設的。這門課程在天津大學新工科教育中心主任顧佩華院士的指導下，由機械控制管理等學科的老師組成授課團隊，面向大一上半學期的新生，是一門項目式課程。

　　“老師要進行集體備課，學生在實踐中鍛煉團隊協作溝通。當然，在考核過程中我們也用了新的方法，比如設計方案的陳述、過程的報告、產品的展示，都有不同比例來體現。”馬新賓介紹說。

　　馬新賓還介紹了“天大方案”實施以來的另一個成功范例，即“海陸空智能無人系統的安全巡查平台”。

　　天津大學海陸空智能無人系統安全巡查平台新工科畢業設計項目，是天大跨學院、跨學科、跨專業團隊開展的一次畢業設計項目。在教務處統一要求和管理下，由新工科教育中心牽頭，這一項目依托天津大學無人駕駛交叉中心，由多個學院的教師和管理人員共同參與。

　　5輛無人駕駛全地形車、5條無人駕駛快艇、10架無人機，共同組成了這個海陸空協同無人探測與追蹤平台。在經歷了將近5年滾動建設后，它能夠對天大新校區全域全天候進行安全和環衛方面的監控與快速響應。整個項目設6個研究方向，每個方向設3到5個研究任務，共24個研究任務。

　　不過，新工科的“天大方案”實施以來也遇到了一些問題。夏淑倩告訴中青報·中青網記者，目前，多學科交叉融合在實踐中仍然存在一定困難。學校的傳統管理模式以院系為單位，在全校范圍內大規模推廣學科交叉的話，需要對管理模式重新進行頂層設計。“人事考核、組織模式等等，各方面都需要考慮。”她說。

　　“過去我們學生學一個專業，或者學一個技術，可以吃一輩子，將來這個可能是做不到的。”周利民認為，未來社會對人才的需求是動態的，大學教育應當做到的是，能夠幫助年輕一代在未來激蕩的產業革命時代不沮喪，不迷茫。

　　（記者 張渺 見習記者 楊潔）

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