黃英 李保國 雷菁 李為

[摘要]文章研究了新工科的內(nèi)涵及教育范式架構(gòu)，探索了工程教育新趨勢下人才培養(yǎng)的核心能力。結(jié)合工科專業(yè)特征，提出了人才培養(yǎng)的專業(yè)核心能力，探討了能力培養(yǎng)與課程體系的關(guān)系。依托國防科技大學(xué)通信工程專業(yè)，提出了新工科背景下的專業(yè)課程體系構(gòu)建的思路，為該校教育改革新形勢下培養(yǎng)方案的制訂提供依據(jù)，也可為其他高校提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]新工科;教育范式;專業(yè)核心能力;課程體系

[中圖分類號]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2095-3437（2020）05-0020-03

從2017年2月形成的“復(fù)旦共識”“天大行動”，到同年6月形成的“北京指南”，標(biāo)志著我國高等工程教育開始了新的篇章。新工科的提出也是我國全面提升學(xué)生能力教育的新起點。本文將在這樣的背景下，研究新工科的內(nèi)涵與方向，探索工科學(xué)生的專業(yè)核心能力，提煉專業(yè)核心能力與專業(yè)課程體系的關(guān)系，并以我校通信工程專業(yè)為例，構(gòu)建新工科背景下的課程體系。

一、新工科內(nèi)涵與方向研究

新工科是高等工程教育改革的一個新階段，它與之前的“卓越計劃”是什么關(guān)系？它的內(nèi)涵與研究方向是什么？

（一）與“卓越計劃”的關(guān)系

作為工程教育的重要階段，不得不提及我國2010年開始的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）。教育部啟動“卓越計劃”的目的，就是培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。為此，“卓越計劃”重視與企業(yè)的深度合作，以加強人才工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)等知名院校成為首批參與“卓越計劃”的高校。截至目前，“卓越計劃”已覆蓋全國200多所高校，其在培養(yǎng)模式改革、工科教師隊伍建設(shè)、校企合作及面向世界的工程教育等方面已取得重要的成果，引起了國際工程教育界的廣泛關(guān)注。

作為“卓越計劃”的升級版，新工科建設(shè)基于現(xiàn)有工程教育改革成果，轉(zhuǎn)變觀念，調(diào)整思路，拓展改革內(nèi)涵;從適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)未來發(fā)展與滿足產(chǎn)業(yè)需求并重，加強多學(xué)科的交叉融合;將教育改革提升到國家戰(zhàn)略的高度。目前，各高校針對新工科建設(shè)，都在進(jìn)行深度探索，勢必形成新一輪的工程教育改革新高度。

（二）內(nèi)涵分析

新工科指的是emergent or emerging engineering，其“新”則是emergent或者emerging的含義。我們可以從三個層面來探討“新”的含義，即新興、新型和新生，如表1所示。從中我們可以看到，新工科建設(shè)將以引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性等為主要的特征。

另外，針對新工科建設(shè)的研究內(nèi)容，教育部發(fā)文明確其所涉及的“五個新”：樹立工程教育“新理念”——創(chuàng)新型、綜合化、全周期;構(gòu)建學(xué)科專業(yè)“新結(jié)構(gòu)”——新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合;探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”;打造工程教育“新質(zhì)量”——具有國際競爭力;建立完善中國特色工程教育的“新體系”。這“五個新”包含了新工科的基本內(nèi)涵。

綜上所述，新工科建設(shè)和發(fā)展以新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)為背景，需要完成上述“五個新”，實現(xiàn)我國從工程教育大國走向工程教育強國。

（三）改革方向探究

新工科建設(shè)和改革的核心任務(wù)之一就是構(gòu)建新工科教育范式（工程教育新范式）。我們可以從上述五大新內(nèi)涵的分析中看出，新工科體現(xiàn)了多層面的融合，包括學(xué)科之間、校企之間、教學(xué)研以及產(chǎn)學(xué)研等;同時，現(xiàn)代工程教育改革表現(xiàn)出全方位、開放式的協(xié)同創(chuàng)新。因此，新工科教育范式的特征體現(xiàn)為“融合創(chuàng)新”，其框架如圖1所示。

新工科改革的兩大主體方向：一是新工科專業(yè)或?qū)I(yè)方向的建設(shè);二是依托工程教育新范式框架的現(xiàn)有專業(yè)的改造。本文所關(guān)注的問題是基于后者，在新工科背景（新理念）下，探索專業(yè)核心能力（新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）及課程體系（新的內(nèi)容）構(gòu)建，同時討論培養(yǎng)模式（新模式）及教學(xué)方法（新方法）的改革。

二、新工科背景下專業(yè)核心能力的探索

在新工業(yè)革命與工程發(fā)展趨勢下，結(jié)合我國工程教育的特點，探索工科學(xué)生的專業(yè)核心能力，對新工科背景下人才培養(yǎng)模式及課程體系改革均具有重要的現(xiàn)實意義和前瞻價值。

（一）新工科的能力分析

目前，業(yè)界和大學(xué)都非常重視基于能力的教育（competency-based education，CBE）。美國能力運動發(fā)起人McCleHand認(rèn)為：只有核心能力才是學(xué)生成功就業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。核心能力日益成為人力資源開發(fā)和管理的評價標(biāo)準(zhǔn)。目前，國際高等教育界極力倡導(dǎo)基于能力的教育。為確保畢業(yè)生能夠滿足企業(yè)與未來社會對高素質(zhì)人才的需求，大學(xué)教育的重點開始由“知識與技能的傳授”轉(zhuǎn)向“學(xué)生核心能力的培養(yǎng)與測評”。高等工程教育正面臨著范式轉(zhuǎn)變，其人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與培養(yǎng)模式面臨著新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。雖然社會各界對核心能力的界定各持己見，但對于新時代下工程教育將致力于提升工科學(xué)生一系列創(chuàng)造性解決問題的技能這一點是達(dá)成共識的。2012年，美國國家科學(xué)院一份研究報告總結(jié)了21世紀(jì)的技能應(yīng)由認(rèn)知、內(nèi)省和人際三類能力構(gòu)成：認(rèn)知能力——涉及推理和記憶;內(nèi)省能力——為實現(xiàn)目標(biāo)而管控自我行為和情感的能力;人際能力——包括表達(dá)思想、解釋和回應(yīng)他人信息的能力。根據(jù)新工科的內(nèi)涵與特點，可總結(jié)出該背景下學(xué)生應(yīng)具備的五大核心能力：個人效能、知識能力、技術(shù)能力、學(xué)術(shù)能力、社會能力。其中，技術(shù)能力包括數(shù)據(jù)與信息的處理分析能力、跨學(xué)科能力、設(shè)計思維及綜合應(yīng)用技能等;學(xué)術(shù)能力包括問題解決與決策能力、批判性思維、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、自我評估能力等。

文獻(xiàn)[6]提出在新工科背景下，人才培養(yǎng)要以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新要求的綜合能力素質(zhì)為目標(biāo)，工程學(xué)科與基礎(chǔ)學(xué)科結(jié)合，工科思維和人文精神交融，從而構(gòu)建多能力的架構(gòu)，包括工程思維能力、合作學(xué)習(xí)能力、跨界整合能力、融合創(chuàng)新能力、互聯(lián)網(wǎng)思維能力、倫理思維能力、全球思維能力、終身學(xué)習(xí)能力。其中，工程思維能力的培養(yǎng)是實現(xiàn)工程教育范式跨越式發(fā)展的前提;跨界整合能力是一種突破個體認(rèn)識的局限性進(jìn)行跨界資源整合的能力，培養(yǎng)新型工程人才的跨界整合能力以適應(yīng)新經(jīng)濟發(fā)展需求已成為新工科建設(shè)對人才素質(zhì)結(jié)構(gòu)規(guī)定的發(fā)展趨勢;融合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可有效提高新工科背景下學(xué)生適應(yīng)變化的能力;互聯(lián)網(wǎng)思維則是一種嵌入互聯(lián)網(wǎng)特征的新思維方式，是對整個商業(yè)生態(tài)進(jìn)行重新全面審視、系統(tǒng)化的一種思考方式。

（二）專業(yè)核心能力探索

筆者團(tuán)隊在文獻(xiàn)[7]中提出工科類學(xué)生應(yīng)具備的專業(yè)核心能力為工程實踐能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力，并形成了實踐教學(xué)模式與核心能力的關(guān)系模型。在新工科背景下，對于人才的培養(yǎng)又提出了新的要求，對其專業(yè)核心能力進(jìn)行了擴展：1.工程思維與工程實踐能力——借助工程哲學(xué)，運用理論思維全面客觀地對工程活動進(jìn)行部署、實施和維護(hù);針對工程活動中的實際問題，設(shè)計或開發(fā)解決方案的能力。2.創(chuàng)新思維與創(chuàng)新實踐能力——具有以新穎獨到的方法解決問題的思維過程，可利用反常規(guī)方法、視角去思考問題，提出有社會意義的與眾不同的解決方案;運用已有知識和技能，通過一定條件下有意識的實踐活動，形成新價值成果的能力。3.自主學(xué)習(xí)能力——以學(xué)生為主體，通過學(xué)生獨立地或以合作的方式分析、探索、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等來實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。為適應(yīng)社會發(fā)展和實現(xiàn)個體發(fā)展的需要，具有貫穿于人一生的持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。這三種能力的關(guān)系如下：自主學(xué)習(xí)能力是基礎(chǔ)，其他兩種能力是升華。創(chuàng)新思維與創(chuàng)新實踐能力側(cè)重科學(xué)研究人員的培養(yǎng)，工程思維與工程實踐能力側(cè)重工程師的培養(yǎng)。

三、新工科背景下的專業(yè)課程體系構(gòu)建

本文接下來探索專業(yè)課程與核心能力培養(yǎng)的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，依托我校通信工程專業(yè)，構(gòu)建新工科背景下的專業(yè)課程體系。

（一）專業(yè)課程與核心能力培養(yǎng)之間的關(guān)系

我們的專業(yè)課程一般分為專業(yè)理論課程、研討課程及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。不同類型的課程對于能力的培養(yǎng)要求是各有側(cè)重的。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)創(chuàng)新思維及創(chuàng)新實踐能力、工程思維及工程實踐能力都有較突出的作用，研討系列課程可側(cè)重完成創(chuàng)新思維及自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，專業(yè)理論課程則側(cè)重自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。從能力培養(yǎng)的角度看，自主學(xué)習(xí)能力主要以專業(yè)理論課程中大部分知識點的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，結(jié)合研討和實踐教學(xué)來加強;其他兩種核心能力都得以扎實的專業(yè)知識為基礎(chǔ)，同時配合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的合理設(shè)計。根據(jù)學(xué)生能力評價的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，我們可以得到課程與能力的關(guān)系矩陣，如表2所示。

從表2可以看出，自主學(xué)習(xí)能力有60%來自專業(yè)理論課程的學(xué)習(xí);實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對于其他兩種能力培養(yǎng)的作用均在40%以上，可見其重要性。從課程設(shè)置的角度來看，專業(yè)理論課程、研討課程、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課時安排比例大約為4.5：1：3。因此，我們在開展專業(yè)課程體系構(gòu)建時可以此為依據(jù)來設(shè)置課程和分配課時。

（二）課程體系構(gòu)建

新工科建設(shè)具有多學(xué)科交叉融合的內(nèi)涵和特征，這就決定著課程體系的構(gòu)建及教學(xué)內(nèi)容的改革都應(yīng)是系統(tǒng)的，而不是個體的。也就是說，我們應(yīng)當(dāng)從整個新工科專業(yè)建設(shè)的角度出發(fā)，有組織、有系統(tǒng)地進(jìn)行課程體系設(shè)計、課程設(shè)置以及教學(xué)內(nèi)容的選擇。

基于專業(yè)課程與核心能力關(guān)系矩陣的探討，我們對各類課程的課時安排有一個大概的比例分配。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重較大，除了包含專業(yè)理論課程配備的課程實驗，還有專門獨立設(shè)課的實驗課程、設(shè)計、實習(xí)等。我校歷來重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，對于理論課程，其實驗部分占總課時的10%以上。研討課時比重不大，其設(shè)置主要側(cè)重專業(yè)通識教育以及新技術(shù)教育等，對能力的提升有事半功倍的效果。專業(yè)理論課程仍占主體，包含本專業(yè)所涉及的基礎(chǔ)知識，也是專業(yè)核心能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。針對我校通信工程專業(yè)，新工科背景下的專業(yè)課程體系如圖2所示，這將為我校新課程改革環(huán)境下的人才培養(yǎng)方案制訂提供依據(jù)。

新的課程體系必須配合新的教學(xué)理念及教學(xué)方法開展教學(xué)，才能收獲較好的效果?？梢砸劳性诰€平臺，整合互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源，并借助MOOC、雨課堂等手段，開展線上線下結(jié)合的混合式教學(xué)模式。將基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、體驗式教學(xué)、探究式學(xué)習(xí)以及翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法靈活地應(yīng)用于教學(xué)中，探討信息技術(shù)基礎(chǔ)上新工科的教學(xué)設(shè)計及內(nèi)容設(shè)計。

在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合我校通信工程專業(yè)“卓越計劃”的成果，遵循“工程思維一專業(yè)感知一項目鍛煉一工程設(shè)計及實施運行”這一思路，可形成一套適應(yīng)工程教育發(fā)展趨勢、培養(yǎng)工程思維及工程實踐能力的教學(xué)環(huán)節(jié)。從大一到大四，分別設(shè)置企業(yè)認(rèn)知教育、企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、工程項目實踐及工程設(shè)計與實踐等環(huán)節(jié)，其課時可安排在專業(yè)設(shè)計、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)中。

四、結(jié)束語

本文依托工程教育改革大背景，深入研究了新工科的內(nèi)涵及教育范式構(gòu)建，探討了該背景下的核心能力;結(jié)合工科專業(yè)特征，提出了新工科的專業(yè)核心能力，即自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新實踐能力、工程思維與工程實踐能力;還探討了專業(yè)核心能力培養(yǎng)與專業(yè)課程的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了我校通信工程專業(yè)課程體系。本文的研究成果將為新工科背景下的我校新培養(yǎng)方案的制訂提供依據(jù)，其合理性與可行性需要進(jìn)一步完善和修正。