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【聚焦“新工科”】地方应用型大学新工科教育体系建设与实践
作者:吴仁华 张积林 来源:中国大学教学 发布时间:2021-01-08 阅读次数:

站在中国经济高质量发展的时代之交,理念落实难、办学基础弱、发展高度同质化等问题成为掣肘地方新建本科院校发展的重大障碍。“新建本科院校”“新工科建设”具备时间上的交汇性和本质内涵的交融性,两者在地方应用型大学建设的教育实践中实现价值统一,多数新建本科院校正朝着建设特色应用型大学的目标大步迈进。然而,新工科建设具有极强的开创性和创新性,是一项极其复杂的系统性工程,国内尚未形成可供参考的统一范式。在此背景下,本文将以福建工程学院新工科教育体系构建为例,探讨跨学科多专业融合的新工科教育体系建设,以期为地方新建本科院校的新工科建设提供借鉴。

一、跨学科多专业融合的新工科教育体系概述

跨学科多专业融合的新工科教育体系是指我国高校尤其是以工程教育为主的高校,立足现代工程价值追求的全面工程教育观,从全行业视野、全产业思维的整体性视域出发,对教育理念、组织制度、师资队伍、课程体系、教学方式、实践平台等工程教育要素进行战略性系统重构所形成的工程人才新型培养框架和实施体系。其核心是通过跨学科和多专业合作加厚工程学科的知识基础,将跨学科多专业融合的感性认识和理性实践,全面融入工程人才培养的教育思维、教育过程,顺应未来工程实践活动绿色化、信息化、智能化和复杂化的发展趋势。

(一)立足现代工程的全面工程教育观

从哲学视角来看,人民生活品质多元化的主观需求、经济高质量发展的客观要求与落后的工程实践活动之间的矛盾,是推动现代工程不断发展、演进到生成新模式的动力源泉。不同于以往传统工程项目的设计和施工,现代工程更加注重经济社会、科学技术与生态环境的融合发展,强调人与自然和谐共处,重视人类生存空间和活动领域的拓展,工程伦理问题受到工程界和工程教育界的普遍关注,其绿色化、信息化、智能化和复杂化的时代特征更为鲜明。

全面工程教育观是建立在现代工程价值追求上的教育理念,体现跨学科多专业交叉融合的本地方应用型大学新工科教育体系建设与实践质要求:一方面工程实践活动不再局限于满足特定功能的工程需要,也要满足政治经济、人文艺术、生态环境等综合需求,另一方面人才培养定位正在加速由培养“单一技术工程师”向以解决新产业复杂问题为重点的“行业工程实践领军者”转变。

(二)遵循全产业思维的教育体系设计

地方应用型大学的突出特征是地域性和行业性。地域性体现在大学与区域经济、生产要素、产业结构等关键内容的循环联动上;而行业性特征则要求大学通过深化产教融合和校企合作,提升对行业前沿技术与产业新型业态的识别与分析能力,逐步使学校具备“全行业视野,全产业思维”。新工科教育体系的落脚点是面向未来的工程人才培养,关键在于围绕工科专业价值提升的全要素重构,无论是传统工科专业的内涵重塑,还是新兴工科专业的设置发展,其服务面向始终都是区域产业布局和结构优化。因此,地方应用型大学在进行新工科教育体系设计时,要集中优势资源,不搞零敲碎打,从学校顶层设计的战略层面推进转型发展和系统改革,坚持紧扣区域产业经济发展实际,既在产业链上精准布局新工科专业,又注意产业边界模糊交融形成的对工程人才素质结构新要求,创新专业建设模式。

(三)基于课程体系的师生角色转变

课程体系及其课程是人才培养的主要载体和基本单元,关系到人才培养目标的实现和专业建设标准的落实。新工科专业的课程体系要通过交叉融合多学科专业的知识、原理和方法而形成,一门课程的价值重塑、交叉渗透需要不同学科专业背景的师生共同参与。未来工程实践活动的复杂性、多样性,课程体系的项目化和实践性,使师生从原先的教与学关系转变为基于工程项目设计和实践的合作学习者。师生对产业发展趋势、前沿工程技术认识由被动适应、静态认识向持续关注、主动适应转变。教师不再仅仅是知识的传授者,更应该是一名经验丰富的项目工程师,在真实情境下与学生共同解决实际工程问题,在工程实践中完整地学习解决复杂工程问题所需的理论、方法和技术。

二、新工科教育体系探索与实践

长期以来,福建工程学院紧扣福建省经济社会发展和产业结构调整需求,坚持“以工为主、区域性、应用型”办学定位,深度融入区域经济发展和产业转型升级。近年来,学校进一步瞄准地方应用型大学转型带来的发展空间,力推新工科教育体系建设,按照“理念层—概念层—执行层”层层推进的实施步骤,推动工程教育要素的跨学科多专业交叉融合,初步构建了“两点突破,三链紧扣,五位一体”的新工科教育体系,探寻与高水平大学人才培养模式的差异策略和错位发展道路,丰富了我国应用型大学的发展模式。

(一)理念层:以两点突破为目标,推动新工科理念全融入和机制大优化

新工科建设的全面推进需要在教育体系上进行要素重构,在人才培养过程上优化教学环节,这些都离不开顶层设计、制度安排和全校师生的全面参与。基于发展历史与现状,学校形成了“指南—支撑—主线—牵引”的新工科理念全融入模式。在理念层以“两点突破”作为阶段性重点目标:一方面,努力突破思想制约。以政策文件为指南,将新工科建设写入学校“十三五”发展规划(修订稿)和年度计划,力促形成树立“理念引领示范,理念创新工作,理念贯穿培养,理念深入师生”的工作机制。同时以人才培养全过程为主线,把握工程学科演进规律和工程教育教学规律,将新技术、新产业、新业态、新模式为内容的“四新”转化为人才培养新要求,推动“进方案、进课程、进教材、进课堂、进实践、进考核”为主旨的“六进”,实现回归工程实践,渗透人才培养全过程。另一方面,努力突破机制束缚。强化政策导向,以部署落实为支撑,将新工科价值追求渗透进教研室业务研讨、新进教师培训等环节,以突破专业分割壁垒、推进学科专业交叉融合人才培养机制形成目标重构或完善专业人才培养方案;以强化教师深入产业、提升服务能力为重点,促进教师从服务社会向服务社会与反哺教学并重转变;以研究项目为牵引,鼓励校内教师、教学团队、教研室以专项形式开展新工科研究。

(二)概念层:以三链紧扣为桥梁,桥接新工科由认识论到价值论的转移

进一步理顺学校与社会、专业与产业、教师与学生三组关系,以学校—社会关系链、专业—产业联动链、教师—学生互动链为桥梁,加快由新工科认识论到价值论的转移,搭建从新工科认识理性到实践理性的桥梁。通过解析三链内涵,力促三链环环相扣。首先是更新学校—社会关系链,推动学校将人才培养与区域产业的新发展和新产业的发展紧密对接,将人才培养主功能延伸至前沿新技术转化、应用与服务,关注5G技术、大数据、人工智能对教育技术以及教学理念、学习思维的深刻影响,注重人文社会、生态环境等要素的融合发展,推动利益单主体向多元共同体转变。其次是打通专业—产业联动链,推动专业布局精准定位产业链空间,企业角色从人才选聘转变为直接参与人才培养全过程,推动学校作为以工为主的新建本科高校的人才培养从“价值微笑曲线”底端的生产制造向研发设计中低端、销售服务中高端的两侧延伸,延长新工科专业链条与区域产业链交叉融合长度和耦合深度。最后是优化教师—学生互动链,将绿色化、信息化、智能化和复杂化的工程理念贯穿人才培养环节,师生围绕真实情境下的复杂工程问题进行交互学习,建立教师教学与学生学习新型关系,使师生成为工程项目设计和实践的合作学习者,师生价值取向和行动准则得到重塑。

(三)执行层:以五位一体为支撑,构筑新工科教育实践动态协同系统

1.通过体制机制创新将新工科理念全面融入学校事业发展。多策并举,不断完善治理体系,进一步落实教师服务学生机制、“四新”融入教育教学全过程机制、产业转型升级促使教育教学改革机制等改革攻坚任务。一是建立教师服务学生机制。强化政策导向,引导教师将关注点落在学生成长成才,以生为本理念渗透在职称评聘、岗位聘任、绩效考核等评价环节,实行分类管理、分级考核,教师年度绩效考核中至少完成10分服务学生工作量,教师主动服务学生成长成为常态,有效推动教师人人关注学生思想政治素养、创新能力培养和工程实践能力提升。2019年教师教学发展指数位列同类院校全国第五、全省第一。二是建立“四新”融入人才培养全过程机制。以教学改革为抓手,引导教师对人才培养模式开展研究。多数教师能够主动将以新产业、新业态、新技术和新模式为特征的新经济要素融入教育教学全过程,学校也先后出台OBE、非技术能力及解决复杂工程问题能力等多个实施办法,为新工科人才培养指明方向。三是创新面向未来的教学组织形态。创新以人才培养为主要任务的新型教学组织形态,探索在服务区域经济发展的关键产业链上布局4个现代产业学院,在优势专业集群的基础上试点实施4个行业工程师实验班,连续实施三届基于BIM前沿最新技术的跨学科融合土建类联合毕业设计,构建更为全面、更为深入的科教结合、产教融合、校企合作系统,在校内外形成一定的引领示范效应。

2.通过抓龙头专业带动构建服务区域产业的专业体系。准确分析学校在福建省高等工程教育体系中的生态位,明确学校专业结构所服务的区域产业链条,推动专业体系与区域产业转型升级相耦合,围绕福建省三大主导产业中的装备制造产业、电子信息产业布局专业体系,有计划地系统推动以龙头专业为主体支撑的新工科链条建设。在审计学、知识产权、产品设计等文管类专业中融入工程元素,比如在以机械设计制造及其自动化、车辆工程、汽车服务工程等专业为主干的装备制造专业链条上,衔接知识产权、工业设计、产品设计等相关专业,在知识产权专业的课程体系中增设机械类课程,使新工科专业链条尽可能覆盖产业链的各个基础环节。发挥“大土木、大机电”的学科专业优势,基本完成面向福建省建筑行业的土建类专业布局。增设高分子材料与工程、机械电子工程、数据科学与大数据技术、物联网工程、历史建筑保护工程、网络空间安全、智能科学与技术等新兴专业,对20个专业方向进行新工科改造,融入现代技术、智能技术、绿色技术要素,如材料成型及控制工程增设“数字化成型与智能制造”方向、建筑学增加“建筑技术设计”方向等。多个新工科专业链条纵向交互、横向协同,形成城市建设与管理类、建筑类、装备制造类等八大专业集群网络,突出多学科专业交叉融合,发挥专业集群辐射效应,推动专业群内课程模块共享。成立装备制造类等8个专业群教学团队、智能制造等20个课程模块团队,发挥专业集群交互效应与集群整体带动优势。

3.通过培养目标转化为培养标准构建新工科人才培养体系。新工科人才培养体系的关键是明确人才培养目标,而培养目标的实现必须通过培养标准来实现,有赖于课程体系和课程基本单元的具体贡献。学校采用“自顶而下、层层深入”的方式,将新技术、新产业、新业态和新模式全方位落实到人才培养目标,转化为培养标准,贯穿于以课程体系为核心的培养全过程,形成“四新六进六融入”的新工科人才培养体系。①融入人才培养方案。对标国际国内专业建设标准,全面建立新工科专业课程与12项毕业要求通行标准的关联矩阵,实施首版“新工科”本科专业人才培养方案,突出回归工程实践能力、知识应用和创新能力培养。②融入课程体系。实施一流课程“十百千”计划,协同技术要素、非技术要素融入课程体系,开设跨领域专业课程,如土木工程专业面向建筑现代化增开“计算机绘图及BIM建模”“装配式结构”等课程,打造工程防灾减灾等一系列课程群,建成国家精品资源共享课程2门、省级一流课程66门、各类校级课程建设立项230多门。③融入教材体系。提升工科类专业教学资源与职业标准、教学与生产过程适切性,立项54项新工科教学案例库建设项目,建设30本高水平工程教育教材,回应区域产业对教学内容的本土化需求。④融入课堂教学过程。实施课堂革命,更新教学内容,改进教学方法,融入物联网技术、互联网思维等现代信息技术,利用智慧教室进行翻转课堂教学,探索线上和线下混合式教学。⑤融入实践教学环节。建设6个工程实践中心等国家级平台、30个省级教学平台,260个校外实习基地遍布全省各地、覆盖各行各业,工科类专业工程模块课程学分不低于30%,实践模块课程学分不低于20%,实践学时占比达39%。⑥融入学生考核评价。注重考查学生动手实践能力和创新创业能力,综合应用笔试、口试、非标准答案考试等多种形式的过程性考核不低于50%,综合能力测试和过程性考核比原来增加30%,每年90%以上毕业设计(论文)在实验实习、工程实践等社会实践中完成。

4.按照专业认证标准实现新工科专业评估制度与建设标准相统一。人才培养回归工程实践,通过PDCA(计划、实施、检查评价、改进提升)不断循环,将工程教育专业认证、普通高等学校本科专业类教学质量国家标准以及行业标准相互融合并渗透各个教学环节,推进教学质量多元化评估认证,建立从反馈到整改再到提升的持续改进机制。成立工程实践与素质教育中心、教学质量管理办公室、工程教育研究中心,推动质量评价从校内教学质量评价转向“校内评价、校友评价、社会评价、第三方评价”的多元评价方式,设计教学质量决策、质量目标、信息采集分析、质量评价、信息反馈及执行改进“六位一体”的教学保障体系,建立一套行之有效的质量管理与控制体系。同时,以点连线,以线带面,嵌入跨学科多专业建设思维以及“全行业视野,全产业思维”的现代工程观,实现校内工科专业评估全覆盖,推动20个专业遵循工程教育认证标准、6个参照住建部土建类专业评估标准、其他尚未被覆盖的工科专业按照参照标准参加校内评估,每个设有工科专业的学院至少1个龙头专业重点筹备,提升新工科专业整体建设水平,车辆工程等6个专业通过中国工程教育专业认证,土木工程等6个专业通过住建部专业评估,通过总数并列全国省属高校第五、位居省内新建本科高校首位。机械设计制造及其自动化、土木工程4个专业入选首批国家级一流专业,入选数量位居福建省属高校第四、全国同类高校前列,城乡规划等12个专业入选省级一流专业。逐步建立专业认证评估与日常教学质量监控紧密结合、专业认证评估制度与专业建设制度相互衔接、专业认证评估与整体评估有效融合的评估模式。

5.通过深化产教融合加快从服务区域经济向支撑引领并重转变。学校围绕地方经济转型升级,深度融入区域创新体系,推动社教、产教和科教三融合,强化工程人才供给侧改革,建立开放式社会化办学模式,构建多主体参与、多平台支撑的产教融合体系。一是主动寻求与具有区域行业影响力的龙头企业开展技术合作,与福耀集团等全省500多家企业建立合作、联合技术攻关,获省级科技进步奖33项,这些高水平科研成果带动技术转化、促进科教互补、带动学科专业建设,转化为200多个教学案例、实验项目,师生联合申请专利100多项。二是沿着福建省新一代信息技术、智能装备制造、新能源等支柱产业方向先后布局建筑现代化、智能制造、福耀及智慧水务等4个新工科产业学院,不断破除学科专业壁垒,试点实施4个行业工程师实验班,带动上下游工科类关联专业形成“多方参与、价值多元、模式多样”的人才培养模式改革先行示范区。例如建筑行业工程师实验班依托工程管理专业,将装配式建筑、绿色技术、数字建造和BIM技术作为切入点,在课程体系中融入信息技术、会计、法律、环境科学等要素及复合知识,着力培养懂技术、善管理、会经营、通法规的建筑行业高层次复合人才。三是多渠道引入企业资源参与人才培养,所有专业均成立企业成员不少于1/3的产学研合作教育指导委员会,校企双方共同设计培养目标、共同制订培养方案、共同建设专业课程、共同进行师资培养、共同建设实践基地,促进行业标准与专业建设标准、人才培养标准相结合。毕业生就业率连续7年超过96%,82.84%的2019届毕业生在闽就业,75.38%从事基层和生产一线工作,岗位与专业相关度达到75%,就业单位总体满意度99%,对受聘者行业相关知识满意度90%。

三、实践认识与启示

地方新建本科院校开展新工科建设,一开始就把握住跨学科多专业融合这一基本特征至为关键,同时在持续深化落实中还需要关注以下三个问题。

一是重视新工科教育体系与区域经济产业的耦合度。多学科交叉融合是基于社会、经济、产业和技术发展的当前和未来需要。新工科建设是适应高等工程教育内外部环境变化,尤其是时代发生深刻变革的大背景下,主动探索专业建设新路径、新模式的重要尝试,与多学科交叉融合的内在价值和生成逻辑是高度契合、深度耦合的。在实践中,要紧扣新经济与新技术革命的时代要求和价值内涵,立足全面工程教育价值观,从全产业思维视角设计教育体系,围绕区域主导产业、优势产业、传统产业整合学科资源,统筹学科水平、专业结构、行业空白和产业需求,尊重学科专业发展和演化规律,避免多门学科的简单叠加和多个专业的勉强拼接,推动学校—社会关系链、专业—产业联动链、教师—学生互动链从简单的线性耦合向螺旋式的深度融合演化发展。

二是关注多元主体在新工科供给侧结构性改革中的联动作用。大学从社会边缘逐步走向舞台中央的过程,就是产业与大学由初步合作向深度融合的演进过程。大学在经济社会发展中扮演的角色不再是单一的知识创造和人才供给,它已经直接成为社会大生产中的重要一环。新工科建设也不是大学的独角戏,而是企业、政府、市场等多元主体多向度的社会大联动和总动员。特别是要充分认识企业作为当代技术知识生产主体,已不再仅仅是大学知识输送的对象,而是知识生产的共同体。新工科建设的内涵不局限在人才培养价值提升,而是应该主动回应经济社会和行业企业需求,强化面向现代工程的知识创新、技术供给及工程服务的结构性改革,将合作领域延伸到科学研究、技术应用和社会服务等更广阔范围,建立“大学—政府—产业”三螺旋模式的资源大循环,形成科研与教学双向互动、递进迭代的长效路径,有效推动工程学科从简单交叉融合向大交叉、大融合的更高水平演化发展。

三是将人才培养目标落实到以课程体系为主的教育载体。新工科人才培养涉及逻辑思维、知识结构、综合能力及专业素养等多个评价维度,这就要求大学在立足区域产业结构布局和人才需求设计教育体系时,应将人才培养目标精准转化为培养标准,有效推动新工科价值理念和跨学科多专业思维全方位融入培养方案、课程体系、教材体系、课堂教学过程、实践教学环节以及学生考核评价等人才培养过程,尤其要关注到课程体系在实现人才培养中所充当的关键角色。新工科课程体系构建是一个涉及课程设置、资源开发、内容设计、课堂讲授等多个方面的系统性动态工程,在课程体系设计时要鼓励多样化课程与工程实践项目相互补充、深度结合,系统融入行业领域前沿知识、技术应用真实案例,注重学生知识、能力和素质的综合协调发展,实现学生跨学科知识与思维的交叉整合。2020年第12期 吴仁华,福建工程学院党委书记,工程教育研究中心教授;张积林,福建工程学院教务处处长,计算机与数学学院教授。

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