孫峻

摘要：

“新工科”建設(shè)是中國工程教育應(yīng)對新技術(shù)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措，土木工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)更需要適應(yīng)多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)新要求。創(chuàng)新能力是新工科土木工程人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)，包括創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新視野和專業(yè)知識(shí)等。以多學(xué)科交叉融合的課程體系和教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)創(chuàng)新思維，以及開展多層次全過程的創(chuàng)新實(shí)踐以提升創(chuàng)新技能是提高新工科土木工程人才創(chuàng)新能力的根本途徑。

關(guān)鍵詞：新工科；土木工程；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G6484文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：

10052909（2018）02000505

2016年6月2日召開的國際工程聯(lián)盟大會(huì)上，中國正式加入《華盛頓協(xié)議》，有關(guān)工程教育和工程人才培養(yǎng)的討論受到越來越多的關(guān)注。當(dāng)今世界正以前所未有的速度和廣度發(fā)生著深刻變革，科技革命加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)革命，各個(gè)行業(yè)在發(fā)展模式和增長方式等方面呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。以新技術(shù)、新服務(wù)、新產(chǎn)業(yè)和新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，迫切需要大批新型工程技術(shù)人才[1]。高等院校必須面對這一新形勢，深化教育改革，培養(yǎng)滿足行業(yè)發(fā)展需求的新型工程人才。土木工程專業(yè)作為典型的傳統(tǒng)工科專業(yè)，面對快速發(fā)展變化的技術(shù)和行業(yè)需求，尤其需要改革創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，探索和實(shí)踐新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需求具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。

一、“新工科”的提出

近年來，發(fā)展新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為世界主要國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略，各國都在努力搶占未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。以互聯(lián)網(wǎng)+、工業(yè)4.0、人工智能等為代表的新技術(shù)發(fā)展日新月異，深刻改變著世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)。為了應(yīng)對新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，中國出臺(tái)了《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，發(fā)布了“中國制造2025”戰(zhàn)略，確立了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的目標(biāo)。無論哪個(gè)國家，都把人才作為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素和重要基礎(chǔ)，通過工程教育培養(yǎng)優(yōu)秀工程技術(shù)人才已經(jīng)成為各國高等教育的重要任務(wù)和目標(biāo)。目前，中國工程教育規(guī)模已居世界第一，辦學(xué)高校數(shù)量和在校學(xué)生人數(shù)在各個(gè)國家中也是

最多的。2016年，工科本科在校生525萬人，專業(yè)布點(diǎn)17 037個(gè)，工科在校生約占高等教育在校生總數(shù)的1/3[2]。從數(shù)量看，中國已經(jīng)是工程教育大國，但與發(fā)達(dá)國家的工程教育相比仍然還有明顯的差距，如畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量不高、畢業(yè)生學(xué)用脫節(jié)、人才難求是工業(yè)界面臨的最大問題[2-3]。工程教育的根本任務(wù)是為社會(huì)培養(yǎng)符合各個(gè)行業(yè)發(fā)展需求的工程技術(shù)人才。新經(jīng)濟(jì)的內(nèi)在特點(diǎn)要求工程教育必須作出相應(yīng)變革，以培養(yǎng)新型工程人才為目標(biāo)，建立新型工程技術(shù)人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、內(nèi)容和手段[2]。

為深化工程教育改革和推動(dòng)工程教育創(chuàng)新，教育部組織國內(nèi)各有關(guān)高校對新工科建設(shè)的目標(biāo)、內(nèi)容和途徑進(jìn)行了深入研討。2017年2月18日，高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)在復(fù)旦大學(xué)召開，會(huì)議達(dá)成了新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”。與會(huì)各高校一致認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)向新經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，必須推動(dòng)國家和區(qū)域人力資本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，其核心要素是主動(dòng)調(diào)整高等教育結(jié)構(gòu)、發(fā)展新興前沿學(xué)科專業(yè)。根據(jù)達(dá)成的共識(shí)，教育部高等教育司于2月20日下發(fā)了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》（教高司函[2017]6號），對研究內(nèi)容和組織安排進(jìn)行了部署，全面啟動(dòng)“新工科”建設(shè)和發(fā)展。

2017年4月8日，教育部在天津大學(xué)組織召開了新工科建設(shè)研討會(huì)，邀請國內(nèi)60多所高校代表就新工科建設(shè)具體目標(biāo)和實(shí)施途徑開展了深入和廣泛的討論。研討會(huì)最終達(dá)成了《新工科建設(shè)行動(dòng)路線》，也稱為新工科建設(shè)“天大行動(dòng)”。6 月9 日，教育部在北京組織召開了新工科研究與實(shí)踐專家組會(huì)議，會(huì)議原則通過了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，即新工科建設(shè)“北京指南”，列出了新工科建設(shè)和實(shí)踐需要解決的具體課題。從“復(fù)旦共識(shí)”到“天大行動(dòng)”，再到“北京指南”，確立了新工科建設(shè)目標(biāo)、行動(dòng)路線和具體實(shí)施內(nèi)容，新工科建設(shè)已經(jīng)成為中國工程教育改革的重要內(nèi)容。

二、“新工科”內(nèi)涵

新工科建設(shè)和發(fā)展的主要內(nèi)容如圖1所示。具體而言就是以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，樹立大工程觀、綠色工程教育、全面工程教育“新理念”，構(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的學(xué)科專業(yè)“新結(jié)構(gòu)”，探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質(zhì)量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”[2]。新工科建設(shè)面向當(dāng)前科技革命帶來的深刻變革，著眼于培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代要求的工程技術(shù)人才，將有助于推進(jìn)中國從工程教育大國變?yōu)楣こ探逃龔?qiáng)國。

新工科建設(shè)的五個(gè)主要內(nèi)容中，新理念、新模式和新質(zhì)量主要是對高等學(xué)校提出的任務(wù)。新工科是在科技革命的背景下提出的，科技革命既包括人工智能、云計(jì)算等顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，也包括利用這些技術(shù)對傳統(tǒng)行業(yè)的提升、促進(jìn)。在新工科建設(shè)中，高等學(xué)校要適應(yīng)當(dāng)前科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的需求創(chuàng)辦新興工科專業(yè)，也要著眼于利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就需要高等學(xué)校樹立工程教育新理念，構(gòu)建人才培養(yǎng)新模式，最終實(shí)現(xiàn)工程教育新質(zhì)量，以更好滿足國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的需要。對全社會(huì)而言，新工科建設(shè)意味著建立工程學(xué)科新結(jié)構(gòu)和工程教育新體系。新結(jié)構(gòu)是指工程學(xué)科設(shè)置要與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相匹配，兼顧新技術(shù)變革需求設(shè)立新興工科專業(yè)和傳統(tǒng)工科專業(yè)，以更好適應(yīng)行業(yè)發(fā)展對人才的需求。新體系是指根據(jù)中國高校特點(diǎn)和實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)高校分類發(fā)展，建立高校與行業(yè)有機(jī)結(jié)合的工程教育體系[4]。由于中國高校具體情況的差異，新工科建設(shè)將分為工科優(yōu)勢高校、綜合性高校和地方高校三種類型分別實(shí)施。

三、“新工科”土木工程人才培養(yǎng)核心目標(biāo)

企業(yè)、組織甚至國家發(fā)展和獲得競爭優(yōu)勢的根本保證是人才，而人才最核心的素質(zhì)是創(chuàng)新，創(chuàng)新能力自然成為各個(gè)層面人才培養(yǎng)體系的核心目標(biāo)。從世界范圍新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展趨勢，以及各國相繼出臺(tái)的戰(zhàn)略舉措來看，創(chuàng)新都處于絕對核心的地位。創(chuàng)新是國家發(fā)展和保持競爭能力的源泉，每個(gè)國家都將培養(yǎng)創(chuàng)新人才作為重要戰(zhàn)略目標(biāo)。高校作為人才培養(yǎng)的重要陣地，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高層次人才自然成為其核心任務(wù)之一。近年來先后實(shí)施的“卓越工程師計(jì)劃”“協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃”等都是將創(chuàng)新能力作為人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)。各高校幾乎所有的專業(yè)都會(huì)在教學(xué)計(jì)劃中將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力作為專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)之一。

從新工科建設(shè)提出的背景和內(nèi)涵要求來看，對人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)比以往任何時(shí)期都更加重視。首先，創(chuàng)新是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的永恒主題。當(dāng)前的社會(huì)遵循新的范式，創(chuàng)新的迭代速度和廣度比人類社會(huì)任何時(shí)期都更為劇烈。國家之間的競爭最終必然轉(zhuǎn)化為人才的競爭，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)的高級人才是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略目標(biāo)的根本保障[5]。其次，新工科建設(shè)的提出就是要應(yīng)對新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)。無論是傳統(tǒng)工科還是新興工科，都需要面對新形勢，適應(yīng)新環(huán)境和新要求。新工科建設(shè)的最終目標(biāo)是培養(yǎng)人才，而其中“新”字就是對人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)最好的詮釋。新工科人才必定是掌握新技術(shù)、具備創(chuàng)新能力的人才。

多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新能力是“新工科”土木工程人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)。土木工程屬于傳統(tǒng)工科，面對新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)的變革更加需要適應(yīng)新形勢，主動(dòng)“升級”。高校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)不能再拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系，也不能再忽視新技術(shù)對包括土木工程在內(nèi)的各行業(yè)帶來的深刻變革，否則培養(yǎng)出來的人才缺乏應(yīng)對快速變化的創(chuàng)新能力，高校土木工程人才就會(huì)失去專業(yè)競爭力。此外，“新工科”土木工程人才的創(chuàng)新能力是基于多學(xué)科交叉融合的，多學(xué)科交叉融合、跨界合作乃是當(dāng)前科技革命的主要特征之一。建筑3D打印、機(jī)器人、人工智能、生物混凝土技術(shù)等就體現(xiàn)了材料學(xué)科、機(jī)械學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、生命學(xué)科等與土木工程學(xué)科的交叉融合。因此，具備科學(xué)、人文、工程知識(shí)的復(fù)合型綜合人才已經(jīng)成為新工科人才培養(yǎng)的基本要求[6]。美國已經(jīng)將加大科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育列入《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》中。2016年，美國STEM教育的投入就達(dá)到30億美元[7]。可見，多學(xué)科交叉融合是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。

四、“新工科”土木工程人才創(chuàng)新能力構(gòu)成

創(chuàng)新能力是指人們在具有豐富知識(shí)和開闊視野的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新性的思維活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)新問題，提出解決問題的新思路、新途徑，并通過創(chuàng)造性的實(shí)踐活動(dòng)，產(chǎn)生新產(chǎn)品、新技術(shù)或新方法的能力[5]。具體到新工科條件下的土木工程領(lǐng)域，創(chuàng)新能力就是指土木工程人才能夠發(fā)現(xiàn)土木工程實(shí)踐的新問題，運(yùn)用新技術(shù)變革帶來新工具、新方法，提出解決問題的思路和手段，并能夠通過創(chuàng)造性的工程實(shí)踐活動(dòng)解決這些工程問題，取得創(chuàng)新性成果，實(shí)現(xiàn)新的工程目標(biāo)的能力。新工科條件下土木工程人才創(chuàng)新能力突出強(qiáng)調(diào)對新技術(shù)的吸收、借鑒和利用，在不同學(xué)科的交叉融合中取得創(chuàng)新性的成果。

創(chuàng)新能力離不開堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、寬闊的視野，創(chuàng)新的意識(shí)、思維和技能是上述要素綜合作用的結(jié)果[5]。此外，創(chuàng)新能力還受到人才所在組織創(chuàng)新氛圍和其個(gè)體創(chuàng)新素質(zhì)的影響。創(chuàng)新能力的構(gòu)成要素如圖2所示。在創(chuàng)新能力構(gòu)成諸要素中，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能（實(shí)踐）是最為關(guān)鍵的要素。

創(chuàng)新思維是指從獨(dú)特的視角發(fā)現(xiàn)新問題，用新穎的思路解決新問題，以期獲得創(chuàng)新性成果的思維活動(dòng)[5]。創(chuàng)新思維是形成創(chuàng)新能力的關(guān)鍵，沒有創(chuàng)新思維，創(chuàng)新活動(dòng)也就無從談起。創(chuàng)新性成果往往是逆向思維、發(fā)散思維等的結(jié)果。創(chuàng)新思維受到創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新視野的影響，前者體現(xiàn)為好奇心、興趣和求知欲等，后者則是認(rèn)識(shí)事物的維度，與知識(shí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新視野都建立在所掌握的知識(shí)基礎(chǔ)上，只有足夠?qū)挾群秃穸鹊闹R(shí)儲(chǔ)備才能為創(chuàng)新思維提供可能，否則只能是不切實(shí)際的空想。近年來，很多高校提倡的“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的人才培養(yǎng)模式其實(shí)也正是這一理念的體現(xiàn)。學(xué)生只有掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具有強(qiáng)烈的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，具備開闊的視野和創(chuàng)新思維，才能促使

他們開展創(chuàng)新活動(dòng)。

創(chuàng)新技能（實(shí)踐）是指能夠運(yùn)用掌握的知識(shí)和工具，在創(chuàng)新思維指導(dǎo)下將解決問題的新方法、新途徑付諸行動(dòng)，并取得創(chuàng)新性成果的能力。具體而言，創(chuàng)新技能就是實(shí)際操作和動(dòng)手的能力。沒有創(chuàng)新技能，創(chuàng)新思維只能停留在想法階段。創(chuàng)新思維主要在于發(fā)現(xiàn)新問題、設(shè)計(jì)新思路，創(chuàng)新技能則側(cè)重尋求新方法，獲得新成果。創(chuàng)新技能需要在一系列創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中獲取，因此，需要從人才培養(yǎng)的角度設(shè)計(jì)一系列的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生逐步掌握創(chuàng)新活動(dòng)所需的全部技能，具備動(dòng)手創(chuàng)新的能力。

此外，構(gòu)建組織層面良好的創(chuàng)新氛圍，如“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”等，有利于激勵(lì)人才積極投身創(chuàng)新活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)國家創(chuàng)新戰(zhàn)略。在進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)還需要具備百折不撓、屢敗屢戰(zhàn)和善于利用資源的創(chuàng)新素質(zhì)。

五、“新工科”土木工程人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)路徑

（一）以多學(xué)科交叉融合課程體系和教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)創(chuàng)新思維的形成

一是在土木工程學(xué)科傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，面對新經(jīng)濟(jì)和新技術(shù)的發(fā)展趨勢，綜合土木工程學(xué)科、信息學(xué)科、材料學(xué)科、機(jī)械學(xué)科等不同學(xué)科，設(shè)計(jì)、更新面向土木工程相關(guān)專業(yè)多學(xué)科交叉融合的課程體系和教學(xué)內(nèi)容（如圖3所示），以保障學(xué)生獲得足夠深廣的知識(shí)，具有良好的視野，具備開展創(chuàng)新活動(dòng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)等。

二是創(chuàng)新教學(xué)方法與手段，開展創(chuàng)新思維訓(xùn)練。引入先進(jìn)教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)手段，有針對性地在課堂教學(xué)等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，將創(chuàng)新思維訓(xùn)練引入課堂。

三是構(gòu)建個(gè)性化培養(yǎng)模式。以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為抓手，探索和構(gòu)建個(gè)性化培養(yǎng)制度，形成行之有效的個(gè)性化、高層次人才培養(yǎng)模式。

（二）以研究性學(xué)習(xí)和交叉融合的創(chuàng)新實(shí)踐促進(jìn)創(chuàng)新能力的提升

一是建設(shè)土木工程開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將新技術(shù)、新裝備引入土木工程專業(yè)教學(xué)，探索研究性學(xué)習(xí)的具體實(shí)施途徑和策略。在現(xiàn)有土木工程實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造多學(xué)科交叉融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境（如圖4所示），為學(xué)生提供良好的創(chuàng)新活動(dòng)條件，如建筑機(jī)器人、3D打印機(jī)、三維掃描儀等。從實(shí)驗(yàn)室硬件條件和管理體制等軟件環(huán)境上為學(xué)生開展探索性、研究性學(xué)習(xí)提供保障，為學(xué)生提供“好玩”和“高科技”的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

二是開展多學(xué)科交叉的全過程創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。如重新設(shè)計(jì)有關(guān)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程、設(shè)計(jì)不同形式的創(chuàng)新訓(xùn)練、組織學(xué)生參加各層次創(chuàng)新競賽活動(dòng)，以及引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動(dòng)等。通過全過程不間斷的創(chuàng)新實(shí)踐，提高土木工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新技能。

（三）構(gòu)建土木工程人才創(chuàng)新能力評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”的精神，確立土木工程人才創(chuàng)新能力的內(nèi)涵和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為探索新工科土木工程人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)路徑提供科學(xué)的依據(jù)。

六、結(jié)語

新技術(shù)新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對工程人才培養(yǎng)提出了新的要求，新工科建設(shè)是工程教育的重大變革。土木工程學(xué)科作為傳統(tǒng)工科的典型代表之一，更加需要與新技術(shù)的融合發(fā)展。新工科土木工程人才培養(yǎng)以創(chuàng)新能力為核心目標(biāo)，突出多學(xué)科交叉融合的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，重視開展全過程的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，這是土木工程人才獲得創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能的主要途徑。參考文獻(xiàn)：

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Abstract：

“Emerging Engineering Education”（3E） is proposed as the direction of Chinas engineering education reform， based on the new demand of national strategic development， new situation of global competition. It is very important that improve teaching based on multidisciplinary for civil engineering in order to adapt to new requirements. Innovative ability is one of core goal of civil engineers talents training， including innovative thinking， innovative skills， innovative consciousness， innovative vision and professional knowledge. There are two ways to improve civil engineers innovation ability. One is improving innovative thinking based on multidisciplinary integration of the curriculum system. The other is building the multilevel practice to enhance the innovative skills.

Keywords： Emerging Engineering Education； civil engineering； innovation ability； talents training

（編輯王宣）