【论文选刊】林健:多学科交叉融合的新生工科专业建设-百语文学网

【摘要】新生工科专业是指由不同工程学科的交叉复合，或由工程学科与其他学科的交叉融合而产生的新的工科专业,新生工科专业建设是新工科建设中一项十分复杂的核心工作,对新工科中其它类型的学科专业建设，以及高等教育其它学科专业领域的新专业建设具有重要的参考和示范作用。新生工科专业建设内容主要包括专业设置、专业培养方案制定、课程体系建设、教学内容形成、实践教育教学体系构建、创新创业教育体系构建等方面。与此同时,在新生工科专业建设时还需要重视科学研究对新生工科专业建设和人才培养的支撑作用。本文以新生工科专业建设为主题,依次对上述六方面内容进行讨论和分析,以期为相关院校开展新工科建设提供参考和借鉴。

【关键词】多学科交叉融合新生工科专业新工科建设专业设置课程体系实践教育教学创新创业教育

【作者简介】林健,清华大学教育研究院教授、公共管理学博士生导师。

一、引言

为了适应全球范围内新一轮科技革命、产业变革、新经济发展以及人类社会未来面临问题的复杂性程度的不断提高,需要现有多个不同学科、甚至过去毫无关系的学科之间的交叉融合,在此基础上产生新技术,形成新产业,培养出具有跨学科能力和创新创业能力的各种类型的高素质人才,推动和引领未来技术、产业和经济社会的发展。事实上,在高度分化基础上的现代科学和工程技术正在呈现高度综合的趋势,不同学科的知识、理论、方法、技术、手段的交叉渗透正发生在广泛的学科领域,人类社会已经步入了多学科交叉融合的时代。

多学科交叉融合是指由两门及以上的学科通过相互渗透并融合而形成的一种新的综合学科体系。这些不同学科之间的交叉融合不是简单的叠加与拼凑,也不是停留在简单的学科跨越上或者是个别理论、原理或方法的相互引用上,而是基于社会、经济、产业和技术发展的当前和未来需要,在这些学科之间出现前所未有的内在的逻辑关系,促使这些学科在知识、理论、方法、技术和手段等方面相互渗透、有机结合和相互融合,进而形成满足当前和未来需要的新的综合学科。

学科是现代高等教育的重要基础,大学是围绕学科构建起来的,在新经济背景下,多学科交叉融合教育成为全球高等教育发展的必然趋势,占高等教育主体的工程学科专业的各种形式和方式的多学科交叉融合将成为高等教育发展的引领和示范,其中最具代表性的是新工科建设中的新生工科专业。

新工科的学科专业结构由新型工科专业、新生工科专业和新兴工科专业组成,其中新生工科专业(以下简称“新生专业”)是指由不同工程学科的交叉复合或由工程学科与其他学科的交叉融合而产生的新的工科专业,旨在培养满足和引领产业当前和未来发展需要的卓越工程科技人才^[1][2]。多学科交叉融合是新生专业的最主要特征,需要将这一特征贯穿于该类专业建设和人才培养的整个过程,需要围绕这一特征而开展连续不断的工作,以保证建设的专业和培养的人才是多学科交叉融合的。

新生专业建设是一项极具挑战性、高难度、全校性的系统性工作,不仅需要打破传统的学科分类界限、突破传统的专业培养制度的阻碍、营造多学科交叉融合的氛围,还要深入研究不同学科间的关联性和相互作用,找到多学科交叉融合的契合点、着力点和支撑点,更要从未来发展的角度,面对不确定性和动态变化的未来需要,形成多学科交叉融合的放大效应。

本文以新生专业的整个建设过程为主线,以新生专业赖以产生的多学科专业之间根本性的交叉融合为追求,探索在新生专业建设的各个主要环节中如何有效地在相关学科专业间进行从基本交叉到深度融合的方式、方法和措施,以期为相关新专业的建设提供一定的参考和借鉴。

二、面向未来的新生工科专业设置

与新工科其他类专业一样,新生专业建设首先要进行的是专业设置,主要包括依次做好五方面工作:预测未来人才需求,确定待建新生专业,搭建新生专业平台,明确专业培养目标,制定专业培养标准。

(1) 预测未来人才需求。新生专业主要面向新技术、新产业以及未来技术和产业发展的需要,因此,需要从两个方面研究和预测国家和区域未来新技术和新产业的发展方向及其对各类工程科技人才的需求。一是研究国家发展战略及相关产业发展规划,如《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》、《制造业人才发展规划指南》等;二是研究和预测新技术和新产业发展的前沿领域和未来趋势。从当前的发展趋势看,新一代信息技术、网络安全、集成电路、智能制造、高端装备、机器人、人工智能、虚拟现实、生物医药、现代交通运输、高效物流、节能环保、新能源、智慧城市、智慧建筑等等为数众多的产业领域均需要多学科专业的交叉融合。

(2) 确定待建新生专业。与传统专业设置不同的是,确定待建新生专业需要高校层面打破现有的学科专业界限,统筹考虑和分析全校各种教育教学资源及其与产业行业的合作关系,在与服务面向区域内同类型高校可能设置的新生专业进行比较分析后,从中选出本校具有明显优势和特色的专业进行可行性分析论证,使最终确定的待建新生专业能够与新技术、新产业或未来技术和产业发展直接对接,既能够实质性地整合相关学科专业,又要有可持续的建设资源保障,还要有稳定的政产学研协同育人合作关系。

(3) 搭建新生专业平台。新生专业建设的平台既可以是传统的院系实体模式,也可以是由构成新生专业的相关院系和学科专业相互关联形成的多学科交叉融合、非实体的新型组织架构。^[1][2]实体模式和非实体模式各有优势和要求,究竟采取何种模式需要高校综合分析各种因素,包括学科专业交叉的数量、相关院系合作的氛围、新生专业建设的复杂性以及高校校院两级管理模式等。但无论采取何种组织机构建设新生专业,都需要机构运行机制、资源共享机制、院系合作机制以及学校管理体制上的突破和创新。

(4) 明确专业培养目标。新工科学科专业建设的主要目标可以表述为:“主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业,培养造就一批具有创新创业能力、动态适应能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才”。^[1][2]具体到新生专业的培养目标,首先必须具有多学科专业交叉融合的特征,不能是多个学科专业原有培养目标的简单叠加;其次,要符合高校的办学定位;第三,既要满足服务面向区域经济社会和产业发展的需要,又要着眼于新技术、新产业以及未来技术和产业发展的需要,做到服务满足与支撑引领产业行业发展并重。

(5) 制定专业培养标准。新生专业的人才培养标准体系应该由国家标准、产业标准和学校标准构成,其中学校标准既是国家标准和产业标准在学校层面的具体化,也是新生专业培养目标的具体落实,应能够支持新生专业培养目标的实现。具体而言,学校标准既要在国家标准的指导下,以产业标准为基础制定;又要有效地支持新生专业培养目标的实现,即一方面要清晰地体现多学科交叉融合的特征,另一方面要凸显学校人才培养定位和特色;同时还必须是可行的、可实现的和可评估检查的。

必须指出的是,新生专业设置全过程的上述五个环节不仅要有产业和行业专家的深度参与,也要有政府产业部门和研究院所的专家积极参加,多方参与的目的不仅在于准确把握新技术和新产业当前对人才的需求,而且在于清晰地掌握未来技术和产业的发展趋势。事实上,在新经济背景下高层次人才培养已经不是高校自身的事情,需要行业产业、研究院所、政府部门等利益相关各方共同参与,因此,必须也只有从专业设置开始就邀请相关各方产业参与,才能使全过程多方协同育人有良好的开端。

三、新生工科专业培养方案的制定

制定出新生专业培养标准后,就可以着手制定新生专业培养方案。制定专业培养方案的核心是将培养标准的实现落到实处,使相对宏观的培养标准能够落实到具体的课程和教学环节上。这就需要做好两方面的工作:一是将培养标准分解细化为知识能力大纲;二是通过将相应的知识能力大纲落实到具体的课程和教学环节,建立培养标准实现矩阵。每条标准需要分解细化为若干个表现知识、能力或素质的标准点,这些标准点均能够与具体的课程和教学环节相对应,成为课程和教学环节的教学目标,由此形成培养标准实现矩阵,使得培养标准的每一条要求能够通过相应的课程和教学环节的实施得以最终实现。^[3][4]

当前工科专业培养方案普遍存在的问题有:① 培养目标较为单一,培养方案过于刚性,毕业生的适应面较窄,不能够很好地适应行业产业对不同类型工程人才的需求;② 培养方案的制定和实施缺乏包括相关学科专业、行业产业、科研院所及其他用人单位等利益相关各方的有效参与,使得一方面培养方案不能很好地反映行业产业对当前和未来对人才的需要,另一方面培养方案的实施难以取得预期效果。鉴于上述问题,为了达到多学科交叉融合的目的,新生专业培养方案的制定需要做好以下三方面工作。

1. 制定柔性化的专业培养方案。

为什么要“柔性化”?构成新生专业的多学科不是一成不变的,由于新技术和新产业形成和发展的周期在不断缩短,构成专业的原有的个别学科可能被替代,新的学科需要被加入,这使得新生专业相对应的行业未来对人才的需求更加多样化、相对应的产业发展动态变化的周期更加短平快、对产业行业未来人才的培养更加强调个性化等等,这些要求新生专业的培养方案应该是柔性化的。

如何表现“柔性化”?新生专业培养方案的柔性化需要淡化专业的实体性色彩,主要表现在以下三方面:① 能够用同一方案培养出在跨学科产业链上需要的不同类型的工程师后备人才,如通过课程的组合、专业方向的选择和培养计划的制定可以培养出诸如技术工程师、企业工程师或社会工程师等后备人才;② 能够用同一方案培养出适应产业发展变化和引领未来产业发展的后备产业骨干和领军人物,包括通过课程的调整、交叉及前沿性课程的开设、创新创业能力和领导力的培养等;③ 允许学生在学业指导教师或顾问的指导下根据自己的专业兴趣和职业规划自主组合课程、自主制定培养计划、自主构建新专业,以充分发挥学生的天赋和特长,实现真正意义上的个性化人才培养。

“柔性化”需要什么?柔性化的培养方案需要具备三方面的条件。首先,丰富多样的课程和教学资源。这就要求各院系的课程最大化地对全校学生开放,学生可以根据自身的兴趣选择相关的课程。对于课程和教学资源不足的高校,可以通过校际合作,允许学生跨校选课并认定学分以解决问题。其次,各类课程的学分认定。这些课程必须超越新生专业所在学院开设的课程,甚至包括外校开设的课程,因此,培养方案要有针对各类课程的明确的学分认定规定和具体的实施细则。第三,新专业的认可机制。在满足专业总学分和不同类型课程构成比例(或称课程结构)等基本要求的情况下,注重整体性和层次性,规范性和灵活性相结合,本着“要求相当”原则,允许认定既符合学生专业兴趣又适应产业发展趋势的新专业。在现阶段,对认定后的新专业可以采取在现有专业名称之后附上新专业名称的变通方式予以确认。

2. 制定适合大类专业的培养方案。

世界一流大学本科低年纪阶段大多不分专业,在通识教育阶段实施大类培养,其作用主要有二:一是在大类通识教育过程中帮助学生培养和发现自己的学习兴趣和特长,有利于学生的个性化培养;二是启发学生从不同的角度看待客观世界、发现问题和思考问题,为专业教育打下宽阔的通识基础。

新生专业的构成具备大类专业的特点,不仅在通识教育阶段而且在专业教育阶段,即在整个培养过程,均应该实施大类培养。全过程大类培养的作用较通识教育阶段大类培养增加了两个:一是能够更好地加强通识教育和专业教育的融合,促进专业教育教学的改革;二是有利于学生在大类专业平台上选择和组合多学科课程、融会贯通多学科知识,培养学生解决复杂工程问题和未来问题的能力。

大类培养的上述作用对新生专业培养方案提出如下要求:① 通识教育需要覆盖人文和社会科学、数学、自然科学和工程技术基础等方面,要给予学生足够大的选择范围,以大幅度开阔学生学术视野,培养文化素养和科学精神,促进健全人格和价值观的形成;② 专业教育不仅要涵盖构成新生专业的各个学科专业,还要覆盖其他可能关联的学科专业,既要注重与通识教育的有效衔接,更要注重不同相关学科专业的交叉、整合和融合;③ 注重不同类型各种课程的多样性和替代性,使专业培养标准细化后的每个标准点可以在不同课程和教学环节上得到落实;④ 在选课机制上,鼓励学生选修不同学科专业中涵盖其基本知识、基本原理、基本规律和基本方法的核心课程以及问题导向和前沿性课程,以利于学生扩大思维空间、丰富解决问题思路、提高解决各种问题的能力。

3. 形成多方协同育人的培养方案。

新生专业多学科交叉融合的特征使得新生专业人才培养离不开相关学科专业、行业产业、科研院所以及可能的国际教育组织等多方密切配合和共同努力,因此,需要有融入多方携手合作、体现多方协同育人的培养方案。

相关学科专业的协同育人作用主要表现在:① 参与新生专业课程体系的建立以及教学内容的选择,主要涉及通识教育课程、跨专业课程、学科交叉课程以及实验实训教学环节等;② 提供、共享或整合实施培养方案需要的跨院系、跨学科、跨专业的课程和实践教育教学资源;③ 准备并开设培养方案规定的相关课程。

行业产业及用人单位的协同育人作用主要表现在:① 参与新生专业实践创新教育教学体系的建立,主要涉及实践性课程和教学环节的设计以及相关教学内容的确定;② 按照实施培养方案的需要与学校一道共建校外实习实训基地或工程实践教育中心;③ 准备并开展培养方案规定的实践性教育教学活动。

研究院所的协同育人作用主要表现在:① 参与新生专业前沿性课程、学科交叉课程等课程的设计以及相关教学内容的选择;② 提供实施培养方案需要的先进的实验条件和研究设备;③开展培养方案规定的前沿性课程教学和交叉学科问题研究。

国际教育组织的协同育人作用主要是提供优质的课程资源、先进的教育教学理念和手段、先进的实践创新平台以及高水平的师资等,以支持培养方案的实施。

在新生专业培养方案中要明确各方在协同育人中的上述作用,包括具体明确的责任、需要承担的任务、清晰的目标、完成的时间和相关要求等,使其成为各方协同育人的指南和行动方案。

四、新生工科专业课程体系建设和教学内容形成

课程体系是人才培养的主要载体,关系到人才培养目标的实现和专业培养标准的落实。课程教学内容关系到成为课程目标的源于培养标准细化的标准点能否真正得以达成。因此课程体系建设和各门课程教学内容的形成就成为任何一个新专业建设的重中之重,新生专业也不例外。

(一) 新生专业课程体系设计。

新生专业课程体系的设计应该围绕着相关专业培养目标和培养标准的实现而展开,整个课程体系可以由通识教育和专业教育两部分组成。通识教育包括通识基础课程群和学科专业基础课程群,专业教育包括专业核心课程和专业拓展课程群,除了专业核心课程外,其它三个课程群均由必修课和选修课构成,如图1所示。

1. 。

通识基础课程群主要为新生专业学生提供适应面广的人文社会科学、数学和计算机基础等课程,主要有人文系列和数理系列2个课程模块。人文系列课程模块主要包括人文科学、社会科学、经济管理、、外国语言、体育军事等方面的课程;数理系列课程模块主要包括高等数学、工程数学、概率统计、计算机基础等方面的课程。通识基础课程群要注重培养学生的人文素养、团队合作意识、创新意识、社会责任感、家国情怀、全球视野以及数字化思维等。

学科专业基础课程群需要从未来技术、产业和经济社会发展的角度为新生专业人才提供宽广的学科基础和专业基础,主要有学科基础系列课程模块和专业基础系列课程模块。学科基础系列课程模块要为新生专业学生的长远发展提供坚实的学科和科学基础,因此应该主要由与新生专业相关的各学科的基础的核心课程组成。专业基础系列课程模块要从新生专业未来的发展和变化两方面为学生的职业发展提供大类专业基础和专业方向基础,因此应该包括大类专业共享的基础性课程和各个可能专业方向需要的基础课程。学科专业基础课程群要注重培养学生的团队合作意识、创新意识、现代工程意识、批判性思维、跨学科和系统思维、数字化能力等,并重视工程伦理和职业道德等方面的教育。

2. 。

专业核心课程需要面向未来为新生专业学生提供在本专业领域发展不可或缺的专业理论、方法和技术,一般由少量精品课程组成,可以分为1～2个课程模块。与其它类型课程相比,专业核心课程应更具有系统性、方向性和综合性,应能够协调课程体系中的其它类型课程,密切相互联系,起到承上启下的作用。专业核心课程往往需要较大的投入进行开发,包括需要有在与课程内容相关领域方面一定的研究成果,而不能仅靠对现有相关课程进行整合和重组,但必须注重在课程中凸显本校在新生专业上独具的特色。专业核心课程要注重培养学生的复杂工程问题解决能力、非结构化解决问题的能力、多学科团队协作能力、研究和开发能力以及创新能力等。

专业拓展课程群旨在为新生专业学生的职业和个性发展提供宽阔的平台,主要由专业方向系列课程模块、专业训练系列课程模块和前沿发展课程模块组成。专业方向系列模块由新生专业未来发展的多个可能的、潜在的方向模块组成,每个专业方向的确定需要通过对新技术和未来产业发展的研究和预测,每个模块要有若干骨干课程支撑。专业训练系列模块可能包括以实践和设计为主的综合训练、以项目研究和开发为主的工程训练、以交叉学科问题和复杂性问题为研究对象的科研训练。前沿发展课程模块关注的是新生专业未来发展的前沿领域,由若干门课程组成,重点在新生专业的发展趋势、最新理论方法和前沿技术等方面内容。专业拓展课程群要注重培养学生复杂工程问题解决能力、多学科团队协作能力、创新创业能力、动态适应能力、工程领导力、全球胜任力等。

(二) 新生专业课程体系建设。

与“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)相同的是,新生专业的课程体系也应当具备四方面的价值取向:① 满足培养目标的根本价值;② 体现学科专业领域整体的继承和发展价值;③ 反映高校人才培养独有的特色价值;④ 体现学生主体发展的最终价值。^[5]与传统的学科专业不同的是,新生专业的课程体系必须在“卓越计划”课程体系四个方面价值取向的基础上进一步突出多学科交叉融合和综合化两大特征。与此同时,新生专业课程体系的建设也必须强调模块化。

1. 课程的多学科交叉融合。

新生专业课程体系中的课程基本上是需要通过对原有学科专业课程的交叉融合而形成的。课程的多学科交叉融合不是对相关学科专业现有课程的简单“拼盘”或叠加,因此既要避免将原有不同学科专业的课程简单地添加到课程体系中,也要避免通过减少单门课程课时数来增加课程门数的细分课程的现象,而是需要按照实现新生专业培养方案中确定的课程目标的需要,或者对相关课程进行交叉或融合,或者开发全新的课程。这里相关课程的交叉主要指的是对这些课程教学内容进行相互渗透、整合、重组和优化;相关课程的融合则指的是对这些课程教学内容先进行交叉,而后相互渗透,最后实质性地融合成新的课程;全新课程的开发是针对已经基本成熟的新的专业方向或领域,需要在这些方向或领域有一定的研究积累和成果,足以成为课程的核心内容,与此同时,课程内容的更新会成为这些课程的常态。

总体而言,新生专业的通识基础课程的形成需要通过对现有的一些通识课程进行交叉;而新生专业的学科专业基础课程的形成则需要对构成新生专业相关学科和专业的基础课程进行交叉或融合;新生专业的专业核心课程往往需要或者对构成新生专业相关学科专业原有的核心课程进行融合,或者开发全新的核心课程;新生专业的专业拓展课程一般是专题性和动态变化的,这些课程不强调自身的完整性,而注重内容的创新性和前沿性。

在具体开展新生专业课程建设时需要注意几点:① 一门课程的多学科交叉融合往往不可能一触而就,是需要通过多次努力、逐步逼近、经历先整合重组、再交叉渗透、最终才能实现实质性融合;② 对于具有明显学科专业界限的多门课程的整合重组或交叉融合需要有来自不同学科专业的教师组成多学科教学团队共同开发;③ 每门课程建设不是孤立的行为,既要重视通识教育课程对专业教育课程的基础和支撑作用,也要重视专业教育课程对通识教育课程的延伸和深入作用。

2.课程的综合化。

新生专业课程体系建设还需要重视课程的综合化。课程的综合化是世界一流大学课程建设和改革的重点,对提高课程教学效果和教学质量具有显著的作用。所谓课程的综合化就是将两门及以上相互关联的课程整合重组成一门新的综合性课程。综合化的课程有三个特点:① 课程学时较长,可能需要跨学期完成;② 往往不是一个教师能够完成课程教学任务;③ 有利于开展基于项目的学习和对复杂问题的探究,培养学生多方面能力。

课程的综合化对新生专业建设的重要性表现在三方面:① 从产业角度看,需要将过去多个不关联的产业环节整合成一个相互关联的综合体,以满足新产业、新业态和新模式的发展;②从课程体系建设看,构成新生专业的原有学科专业较多,需要对相互关联的课程进行合并、整合、重组和优化,以压缩课时、避免课程内容重复;③ 从教学效果看,综合化后的课程既有利于提高学生的学习效果,又有利于学生综合运用课程内容解决问题;④ 从能力培养看,综合化后的课程有利于扩大学生的思维空间,培养系统思维和整体思维以及解决复杂问题的综合能力。

3. 课程的模块化。^［5］

模块化是现代课程体系建设的基本要求,模块化课程体系是指整个课程体系是由若干个完整的课程模块构成,每一个模块又由若干门课程组成,这些课程一般分为必修课和选修课两类,也有分为必修课、限选课和任选课,少数模块可以或者只有必修课或者都是选修课。模块化课程体系的下述主要优点十分迎合新生专业课程体系建设的需要。

(1) 能够在模块内实现多门课程的交叉整合。由于每个课程模块的目标都是源于专业培养标准或毕业要求的分解,没有学科与专业的烙印,对构成模块的课程的学科、专业、性质和类型没有要求,只是要求通过模块内课程的共同作用能够实现模块目标。因此,课程模块的设计和组织十分灵活,不受学科专业领域界限的限制,不同学科专业的课程能够简单地组合在同一模块内,这就使得那些难以整合重组成一门课程的多门课程可以在一个课程模块内通过选课的组合实现在学习过程中的交叉或整合。

(2) 可以满足学生的全面发展和个性发展需要。既可以设计覆盖面广、跨越多个学科专业的通识教育系列课程模块,为学生提供广泛的选课面、打下宽广坚实的学科专业基础,以满足学生全面发展的需要;还可以设计由不同专业方向组成的专业方向系列课程模块,为学生提供多种可能的兴趣爱好和职业发展选择,以支持学生的个性化发展。这些都是面向未来培养新生专业人才所需要的。

(3) 具有很强的适应性、开放性和实用性。课程体系由若干模块组成,虽然各模块之间存在着一定的逻辑关系,但每个模块具有各自的功能,模块之间相对独立,因此,对一个或几个模块进行调整和修改,包括模块中课程内容更新和模块课时比例的增减,不会影响其它模块和各个模块之间的关系,这就能够很好地对课程体系及时进行针对性的调整、充实和更新,以适应新技术、新产业和经济社会发展的需求。

(4) 每个课程模块的目标明确、学生容易实现。这不仅有利于增强学生的学习热情和信心,提高学习的积极性,增强学习效果;也有利于学生尽可能多地选择感兴趣和需要的课程模块学习,实现课程模块选择的多样化,从更大范围和层面上通过多课程模块的交叉增强多学科专业的交叉融合。此外,这一优点也有利于进行模块实施效果的评价。

除了在课程建设上对相关课程进行交叉融合和综合化以及构建模块化的课程体系外,还可以通过提高选修课的比重以及不同课程的组合推动新生专业的多学科交叉融合。首先,通过在课程体系中减少必修课的学分要求、提高选修课的比重,如图1所示,以增加学生选修不同学科和专业课程的机会,形成更加灵活和更大范围的学科交叉和融合的平台。其次,在教师的学业和职业发展指导下,鼓励学生组合不同学科和专业的课程,甚至外院系或外校课程,实现多学科交叉融合的个性化。

(二) 新生专业教学内容形成。

一门课程教学内容的选择在当下比以往任何时候都更需要谨慎。根据统计,人类近30年来生产的信息已超过过去5000年产生信息的总和。在被誉为“知识爆炸”的今天,新理论、新材料、新工艺、新方法不断出现,新的技术信息的量每两年要翻倍,加快了知识老化的速度,这意味着对四年制本科生而言,他们第一年所学习东西的一半到第三年将过时。根据分析,今天的学生到40岁时将需要经历10-14个工作,而当前市场上最热门的工作10年前就不存在。从长远看,高等教育要为学生胜任目前不存在的工作作准备,包括运用目前还没有被开发的技术去解决人们还不知道的问题。更有甚者,多学科交叉使得新生专业可以选择的教学内容大幅度上升。上述因素使得如何在有限学时内精心选择新生专业每门课程的教学内容显得尤为重要。

1. 课程教学内容的选择。

组成新生专业每门课程的教学内容要具有有效性、稳定性^［5］、系统性和前沿性。有效性表现在学生所学知识、理论和方法在日后的职业发展和终身学习中是基本的、无可代替的和必不可少的,包括基本规律、基本原理、基本技能。稳定性是指学生所学的课程内容是不易老化的和长期有效的,能够在学生日后较长的职业生涯中发挥作用。前沿性是指课程教学内容中包含新生专业及其相关学科专业的前沿知识和最新发展,以开拓学生视野,掌握学科专业发展动向。系统性是针对整门课程的教学内容而言,要求形成每一门课程的全部教学内容是相对独立的、完整的系统,其核心内容应该包括基本原理或基本理论、基本方法或基本技术、以及最新进展等。

达到上述要求的课程教学内容的选择既要通过广泛的调研,又要有精心的比较,还要有研究成果的支持。首先,需要通过到在产业和行业领域处于领先地位的企业、研究院所和产业部门的调研,通过问卷调查以及毕业生的反馈,了解新生专业毕业生在毕业5年或更长时间必须掌握哪些基本知识、理论和方法,必须具备哪些核心能力和素质;其次,在调研的基础上对可能作为新生专业教学内容的各种知识、理论、方法和技术进行充分的比较分析,按照有效性和稳定性的要求选择并确定教学内容;第三,尽可能获取新生专业领域,尤其是相关学科交叉方面的各种研究成果,经过认真的分析和筛选,按照系统性和前沿性的要求,选择一些内容充实到教学内容,从而形成最终的课程教学内容。

2. 课程教学内容的更新。

一门课程的教学内容形成并确定后,还需要在日后的人才培养过程中及时地将相关学科专业的最新成果引入课程,使教学内容始终处于“新”的状态。教学内容的更新不能“一刀切”,应该根据最新成果的成熟度予以区别对待。首先,对于成熟的基本原理和基本理论,可以将这些成果作为课程的主要内容,要求学生系统深入地学习并掌握;其次,对于比较成熟但仍在发展的内容,可以将这些成果作为课程的前沿进展,让学生通过阅读相关资料有全面的了解,可以鼓励有兴趣的学生进行深入的学习和研究;最后,对于还处在研究的热点领域,可以选择一些专题进行重点研讨或作为学生的课程作业,以培养学生的研究和创新能力。

五、新生工科专业实践教育教学体系的构建

实践是工程的本质,实践是创新的基础,实践促进多学科交叉融合,实践教育教学体系是新生专业建设的重要组成部分,其中最核心部分是实践教育教学模块和实践教育教学平台。

1. 实践教育教学与多学科交叉融合。

实践教育教学最大的特点在于其应用性和综合性。应用性表现在应用学生所学的知识理论于具体的实践活动中,以使得这些知识理论能够得到更好的理解、深化和掌握,并在实践教育教学过程中培养和提高了学生的实践能力。综合性表现在两个方面: 一是单门学科内部知识理论的综合运用;二是不同学科跨学科知识理论的综合运用。综合性是实践教育教学活动中能够培养和提高学生综合能力的原因所在。

实践教育教学是多学科交叉融合的最有效形式。实践教育教学活动是围绕实践项目展开的,这些项目往往涉及多个学科和专业,需要综合地运用多门学科的知识、理论、方法和技术,这就为那些原本可能相对独立、互不关联的不同学科专业之间建立起联系和交叉的桥梁。学生在完成实践项目的过程中,不仅要充分地理解多门学科的基本原理和核心概念,还要掌握相关的理论和知识,更要综合地运用相关学科的方法和技术去克服困难、解决问题,进而完成实践项目。由此可见,实践项目的完成有利于学生整合多学科的知识,形成更加全面和开放的合理的知识结构,是多学科知识、理论、方法和技术实质性交叉和融合运用的过程,对新生专业人才培养具有不可替代的作用。

实践对新生专业建设和人才培养的重要性要求工程实践要贯穿于工程人才培养的全过程。一方面,在总学分一定的情况下,要压缩理论教学课时,以提高实践教学课时的比例;另一方面,尽可能在所有课程中安排课程实践实验,尤其是必修课等主要课程和教学环节。

2. 新生专业实践教育教学模块。

按照循序渐进的原则,实践内容应该由浅入深、实践覆盖面应该由窄到宽,因此可以将新生专业实践教育教学活动分为三个层次或类型,分别构成新生专业实践教育教学体系中的三个模块。

(1) 基础实践模块。

基础实践模块主要由学科专业基础课程群的课程实验和工程基础训练等基础实践教学环节组成,旨在培养学生的实际动手能力、基本操作能力、工程意识和工程素质,为学生工程实践能力的培养打下良好的基础。这个层次实践教学的内容需要注意与通识基础课程群教学内容的充分融合,为后续实践教育打下良好的基础。

(2) 专业实践模块。

专业实践模块主要由专业核心课程的实验和设计、企业生产实习、工程实践训练、毕业实习等专业实践教育环节构成,旨在培养学生解决专题问题和复杂问题的工程实践能力、设计能力和创新意识。

源于专业核心课程的课程设计是这个层次实践教学的主要内容,虽然是以相关课程教学内容为背景,但是课程设计应该在通识教育和基础实践教学的基础上,既充分考虑当前相关学科间的交叉与融合,以及与其它核心课程教学内容的交叉,又要考虑与相关产业发展趋势相关联的其它学科的交叉,从未来发展的角度提出课程设计的内容。

(3) 综合实践模块。

综合实践模块主要由专业拓展课程群的课程设计、综合性实验、研究性实验、设计性实验、工程项目研究、毕业设计等综合性的实践教育教学环节构成,旨在全面系统地培养学生的综合素质、复杂工程问题解决能力、工程创新和创业能力、动态适应能力和以团队合作为主的社会能力。

综合实践教育教学在新生专业人才培养中的地位毋庸置疑,是在专业实践教育的基础上对学生的全面、系统、综合的训练,既要在中观上做到跨学科、跨领域、跨课程的融合,又要在微观上做到来自不同方面的概念、理论、方法、工具、信息和数据的融合,还要做到课程理论与实践实验和工程实际的融合。

综合实践模块中最具代表性的是毕业设计,设计目标融合了多学科的要素,需要学生具备融合思维,在多学科相互交叉、渗透、融合过程中完成整个毕业设计任务,实现学生多种综合能力和素质的培养和提升。毕业设计选题应该有几种类型:现实问题、前沿问题、未来问题。现实问题是行业产业当前发展中的问题,源于产业领先企业以及教师的纵横向研究项目;前沿问题是新技术、新产业、新业态和新模式发展过程中的热点问题或方向性问题;未来问题涉及到新一代技术的研究和开发以及未来产业的研究和设计。

3. 新生专业实践教育教学平台的构建。

新生专业的各种实践教育教学活动需要在相应的平台上开展。一般高校在院系层面建有基础实验室和专业实验室,在学校层面建有校级工程训练中心,在企业建有“卓越计划”工程实践教育中心,这些作为构成新生专业的原有学科专业的实践教育教学资源,为新生专业实践教育教学平台的建设打下了基础,但仍需要根据新生专业多学科交叉融合的特征要求予以改造和拓展。不仅如此,还应该搭建以下三种平台,以共同形成完整的新生专业实践教育教学体系。

(1) 跨学科专业的综合实验室。

这种实验室的综合不是简单的单门课程教学内容的综合,而是跨越多个学科专业内涵的综合,因此,参与实验室建设的单位涉及到构成新生专业的原有相关学科专业以及新生专业未来发展可能关联到的学科专业。在组织上,需要高校层面协同、沟通和组织相关各方的积极参与,以达到齐心协力以及各种资源的共享和充分利用。在设计上,应该以综合性功能为导向,注重弥补已有各种实验室在“综合”上的不足,同时充分考虑并预留实验室未来拓展和发展的空间和余地。在管理上,既要做到对全体学生充分开放,又要在时间安排和制度规定上符合学生的学习特点和作息规律,使学生的受益达到最大化。

(2) “学科交叉综合训练”课程。

作为专门针对新生专业设置的实践性课程平台,“学科交叉综合训练”课程应该作为专业拓展课程群中专业训练系列课程模块中的课程来设计,并在跨学科专业的综合实验室上实施。该课程面向高年级学生,共4学分,开设时间可连续两个学期,采取项目参与为主,案例研讨和课堂讲授为辅的教学方式,课程的核心在于选择具备多学科交叉的案例和需要学生综合运用多学科知识、理论和方法进行设计的项目。根据项目的复杂性和每位学生均有任务分工的要求将选课的学生分为若干综合训练小组,每个小组指派一位专业教师负责,与相关交叉学科的教师共同指导学生的项目设计。项目的完成均要经历分工、合作、交流、研讨和指导的多次循环过程。

(3) 产学合作协同育人平台。

由于学科专业的“新”,使得实践教育教学资源不足往往成为新生专业建设过程中高校普遍面临的问题,解决的有效途径之一就是搭建产学合作协同育人平台。高校应该针对本校新生专业实践教育教学资源不足的状况和建设的需要,、企业支持的产学合作协同育人项目的申报,主动与相关企业联系,充分利用企业的资源和条件,完善校内实践教育教学条件、建设好校外新生专业实践教育基地。需要强调的是,在与企业合作过程中,高校必须遵循优势互补、成果共享、互惠共赢的原则,以与企业保证长期稳定的合作关系。

六、新生工科专业创新创业教育体系的构建

新生专业是由多学科交叉融合产生的,多学科交叉融合是创新的重要源泉,不仅能够产生新的学科专业、新的学科发展方向和增长点,而且能够产生新的研究成果、发明专利、工程产品、先进技术并推动新产业的形成,由此可见,新生专业为创新创业教育提供了得天独厚的学科和专业条件。

1. 新生专业人才培养与创新创业教育。

培养服务和引领未来新技术和新产业发展的高素质交叉复合型卓越工程科技人才是新生专业建设的主要目标,因此,创新创业能力培养在新生专业人才培养中具有异乎寻常的地位。但是目前在创新创业教育上存在的主要问题有二:一是创新创业教育被作为专业教育之外的部分,仍处于相对割裂的状态;二是接受创新创业教育的主要是有创业意向的学生,没有做的面向全体学生的创新创业能力的培养。事实上,创新创业能力不可能仅通过一门或几门课程的实施就能实现,创新创业教育必须与专业教育深度结合、融入专业培养方案;就实现新生专业人才培养目标而言,创新创业教育必须真正做到面向本学科专业全体学生。

针对创新创业教育存在的上述问题,可以尝试以下改革措施。一是在所有新生专业课程教学内容中努力发现多学科交叉融合可能隐含的创新元素,包括学科交叉点和增长点,以此为切入口,训练学生的创新意识和创新思维;二是将课程教学内容与未来市场需求和行业产业发展相结合,寻找可能的创新内容和方向,作为创新创业教育的起点;三是通过行业企业调研和研究,整理和编写各种创新创业的实际案例,作为相关课程的教学内容;四是聘请成功的企业家和创业者担任学生创新创业导师,引导学生在实践中学习创新创业。

就创新创业教育而言,要重视以跨界交叉问题、综合复杂问题和未来前沿问题等为导向,把问题意识、危机意识、创新精神、创新思维、创新创业技能和素质的培养贯穿新生专业人才培养的全过程,通过营造创新创业教育氛围,全方位推动创新创业教育深层次融入整个专业教育。就支持系统而言,要建立支持工程综合能力训练、系统性创新思维训练、创意原型产品开发和技术成果转化等三创生态系统,向学生提供全方位的创意实现服务,鼓励学生跨界学习、交叉合作、面向未来、挑战学科前沿问题,支持学生实现创意设计、形成创新产品、产业化创新成果。

新生专业的创新创业教育体系中最核心的构成是创新创业教育课程体系、创新创业实践教育活动和创新创业实践教育平台。

2. 新生专业创新创业教育课程体系。

创新创业教育课程体系是为学生创新创业能力的培养提供了理论基础、实践内容和实施方案,其主要功能在于支持学生创新意识的形成、创新思维的训练、创新创业技能的获得和创新创业素质的养成。

新生专业多学科交叉融合的特征使其与其它学科专业最显著的区别之一在于可以不开设或少开设专门的创新教育方面的课程,而是将创新教育融入整个专业的课程体系,为此需要做好4方面工作:① 扩大通识教育课程的覆盖面,精选多学科领域的核心知识;② 重视多学科的交叉融合,开设综合性的专业课程;③ 注重学生个性发展的需要,加大选修课程的比重;④ 以未来需求和发展为导向,开设研讨相关学科专业前沿发展的专题课程。^[6]在创业教育方面,需要关注新技术和新产业发展趋势和变化规律,专门开设创业基础和创业引导课程,以培养学生的创业意识、创业综合能力,为创业奠定基础。

总之,在新生专业创新创业教育课程体系建设过程中,要重视设置综合性课程、交叉学科研讨课程、问题导向课程、挑战性课程、创业引导课程和学科前沿课程等。

3. 新生专业创新创业实践教育活动。

新生专业创新创业实践教育活动可以分为创新性实验、创新创业训练项目和创新创业竞赛三种类型。

(1) 创新性实验。^［6］

创新性实验主要指开放性、探索性和研究性实验,是使学生的新想法、思路或创意得到验证或付诸实现的一类实验活动。这类实验既可以作为专业教育中课程要求的实践环节,也可以由学生自发提出和设计。作为课程要求的实验,教师要重视将新生专业相关领域在技术、产业、项目、产品、生产和经营等方面出现的新问题和新要求转化为创新性实验的主题,同时激发学生通过实验探究未知世界的兴趣爱好。作为学生自发提出的实验,要鼓励学生按照自己的兴趣和对新生专业相关的前沿问题、交叉问题和未来问题的关注,自主构思、自主设计、自主开展专业培养方案之外的实验,使学生成为主动求新求异的探索者。

事实上,多学科交叉融合的特征使得前述的新生专业综合实践教育教学活动也属于创新实践教育或创新性实验,应该重视发挥综合实践教育教学活动在培养和提升学生创新能力的作用。

(2) 创新创业训练项目。

最规范的创新创业训练项目是指国家“本科教学工程”中大学生创新创业训练计划中的创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目等,以此为参照,高校可以设计符合本校实际和满足新生专业人才培养需要的校级创新创业训练项目。为了充分发挥这类项目在学生创新创业能力培养上的作用,需要做好以下几方面:首先,在项目要求上,应该将这类项目作为选修课纳入新生专业培养方案;其次,在项目内容上,应该要求关注新生专业相关领域的创新问题,强调新颖性、创新性和探索性;第三,在经费支持上,应该有专项的支持和配套经费;第四,在指导教师上,应在双向选择的基础上,为学生配备专业导师;第五,在项目团队上,要鼓励学生自主形成创新团队,开展团队合作,完成创新任务。

(3) 创新创业竞赛。

创新创业竞赛是效果十分显著的创新创业活动,包括高校层面的学科竞赛、学校和地方政府组织的创业计划大赛、国家级的创新创业大赛等等。其中国家级赛事得到除高校之外的越来越多的政府部门、行业企业和社会团体的重视和参与。这类竞赛活动虽然不在专业培养方案之中,但应该纳入新生专业创新创业教育体系,作为专业培养方案的重要补充。高校应该通过科学合理的竞赛机制的建立,充分调动学生参加竞赛的积极性,使创新创业竞赛成为学生创新精神、创业意识、创新创业能力培养的有效载体。

虽然获奖是竞赛的一个主要追求,但参加创新创业竞赛应该强调“重在参与、注重效果”。首先,要鼓励更多的学生和教师参与各类竞赛活动,把提高创新创业能力作为主要目标;其次,要鼓励学生勇于挑战经济社会发展和人们对美好生活不断追求提出的新问题和新要求;第三,要鼓励学生运用多学科的思路、方法和手段去创造性地设计参赛项目,培养融合创新思维和跨学科整合能力;第四,要鼓励学生运用新技术、新材料和新工艺去制作和完成参赛项目,培养动态适应和创新实践能力;第五,要借助竞赛平台建立新生专业需要的更广泛、更紧密的政产学研合作关系。

4. 新生专业创新创业实践教育平台。

新生专业创新创业实践教育平台大体可以分为实训平台、实践平台和实现平台三种类型。不论何种类型的平台建设都需要强调三点:一是学生在平台上要有经验丰富导师的指导;二是学生能够近距离接触并参与产品和技术创新或者企业创办和经营的全过程,获得最直接的感受和体验。

(1) 创新创业实训平台。

创新创业实训平台主要指那些对创新创业知识和技能进行专门训练的各种类型的创新创业实验班、训练营、训练项目和训练计划等,一般在学校、企业、科技园、创业园等地方实施。主要鼓励对创新,尤其是创业有兴趣的学生在主修本专业课程和开展毕业设计的同时辅修创新创业类课程、进行创新创业训练。这类平台一般包括课程教学和实训两部分,课程主要有创业领导力、商业计划书撰写、产业市场分析等课程,往往由成功创业人士、知名校友和企业家讲授并担任创业导师;实训方面主要是对创业全过程进行模拟训练,包括参观各种类型处于初创期的企业、听创业专题报告、根据自己的兴趣和职业发展规划提出创业计划、对创业过程出现的问题进行研讨、分析和处理、以及创业计划的实施等。

(2) 创新创业实践平台。

创新创业实践平台与创新创业实训平台的主要差别在于前者没有课程教学,而只是在创新创业方面进行更加深入具体的实践活动,因此在创新创业实践平台上需要有相对具体完整的创新设计或创业计划,既可以是全新的创新或创业项目,也可以是学生在参与创新创业实践教育活动所取得成果的基础上对创新成果的改进、充实和完善或对创业计划的修改、调整和进一步实施。开展创新创业实践活动的场地主要有大学创新创业中心、由多种实践资源和社区网络组成的用于分享知识和创造新事物的创客空间(hackerspace)、与行业产业共建的创新创业基地、以及前述的新生专业实践教育教学平台等。

(3) 创新创业实现平台。

创新创业实现平台主要功能在于为学生提供创新成果转化和创业计划实现的平台。主要有与企业和科研院所共建的各种大学科技园、各种跨行业跨界的创业孵化基地、针对有市场潜力的创新项目和商业模式上有特色的创业项目的孵化器等。这些平台往往有经费的支持,帮助学生实现创新创业成果的孵化、转化、中试甚至产业化。

从弥补高校创新创业实践教育资源不足的角度,新生专业创新创业实践教育平台的建设要走出校园、走出国门。一方面应该鼓励高校与在产业行业处于领先地位、具有创新优势的企业、研究院所、国家级实验室合作共建共管创新创业园区、学科交叉特色学院、现代产业学院、未来技术学院;另一方面要支持和鼓励高校与境外高水平大学、国际著名实验室和研究机构合作共建跨国界的创新创业组织、创新创业研究机构和学科前沿研究院等。

七、科学研究支撑新生工科专业建设和人才培养

严格地说,科研是高层次的实践和创新,科学研究除了具备实践教育教学应用性和综合性的特点外,还具有发展性的特点,表现在科学研究对学生发展和促进相关学科专业建设和发展上的贡献。总体而言,科研活动对不同层次人才培养、多学科交叉融合、以及学科和专业的建设和发展等方面均具有重要的作用。与新生专业相关的研究主要聚集在其对应的学科即新生工程学科(以下简称“新生学科”)层面上,以新生学科为主要对象的科研对新生专业建设和人才培养的重要支撑作用可以从以下几方面体现。

(1) 科研能够提高师生对新生专业的认同和兴趣。在任何新专业建设和发展的初期均可能存在着认识上不足、未知因素多、前景不确定等消极因素,这些对高水平教师和优质生源的吸引和稳定有着负面影响。针对新生学科的科研将有利于教师和学生进一步了解学科专业的本质内涵、重要价值和发展前景,提高对新生专业的认同感。新生专业多学科交叉融合可能产生的在传统学科专业缺乏的创新方向、创业领域和发展趋势,容易引发教师和学生的兴趣和参与新生专业建设和发展的冲动。

(2) 科研支持新生专业课程建设。作为全新的学科专业,新生专业的骨干课程及其教学内容在专业建设初期难以迅速在短时间内达到真正意义上的多学科交叉融合,一些课程缺乏教材,课程教学内容只能是相关学科知识的初步整合。解决新生专业课程建设问题的最有效途径是加强对新生学科和专业的研究,包括学科的形成和发展规律、学科的研究领域或对象、学科的理论体系、学科知识的生产方式、专业的培养目标、专业的课程体系等,将不断产生的研究成果作为教学内容不断地充实到相关课程中。根据新生专业的特点,在开展这些研究时需要注意几点:一是要面向未来,立足于满足和引领未来新技术和新产业发展的需要;二是不仅要有校内构成新生专业相关学科和专业的跨学科教师参加,还要有行业产业的专家参与;三是要注重研究新生专业的形成和发展规律,即构成新生专业相关学科专业如何相互交叉、怎么相互渗透、怎样才能融合,以及新生专业未来发展的方向和重点等。

(3) 科研支持学生复杂工程能力的培养。与用于课堂教学的工程问题、案例和项目比较,学生参与的科研项目具有两个显著特点。① 真实性:科研任务是源于行业、产业、企业当前和未来面临的工程问题;② 复杂性:这是由新生学科的多学科交叉融合特征所决定的。通过参与这些真实复杂工程问题的研究,学生能够潜移默化地掌握工程概念和工程原理,学会用工程思维方法分析和研究复杂工程问题,掌握处理工程数据和解决复杂工程问题的技术和手段,训练复杂工程系统的设计和维护、现代工业产品开发和设计、工程项目的研发和集成以及工程技术的创新和开发等方面的能力。上述各方面的工程能力在传统的课堂教学中是难以得到全面系统的培养,正是科研这种独特的学习方式能够弥补课程教学对学生复杂工程能力培养的严重不足。

(4) 科研有利于学生社会能力的提升。科研活动的进行离不开学生之间的合作、学生与老师之间的互动、学生与校内外与项目相关人员的沟通,这为学生社会能力的培养和提升提供了真实自然的实践和训练环境。首先,在人际交往上,学生要学会善于表达自己观点、接纳不同意见、协调各方面关系,达到求同存异、兼容并包、共同完成科研任务,这就使得学生的交流、沟通和协同努力得到提升。其次,在团队合作上,学生在与同学和教师合作开展科研的过程中,会逐渐认识到团队合作在现代经济社会发展中的重要性,学会处理好分工与合作、个人与集体、局部与整体的关系,培养自己的团队意识和集体观念,这就使得学生的团队意识和团队合作能力的到培养。第三,在组织管理上,可以通过安排学生在科研团队中轮流担任不同的组织、管理、领导和参与的角色,包括任务分工、进度安排、日常管理、活动组织等使学生的组织能力得到锻炼。

(5) 科研有利于学生综合素质的养成。科研活动需要在教师指导下完成,教师对学生科研的指导以及言传身教,均能有效地促进学生综合素质的养成和提升。一方面,现代工程问题的研究无不涉及环境保护、生态平衡与可持续发展,需要综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等多方面因素,处理好区域与全局、当前与长远、经济效益与社会影响等方面的关系,这些对于培养学生的社会责任意识和职业道德具有直接的作用。另一方面,教师对工程问题认真负责的态度、对科研工作兢兢业业的精神、对研究成果不断完善的追求,将有利于学生职业道德、追求卓越的态度和爱岗敬业精神的培养。

(6) 科研提升学生的创新能力。新生学科的科研活动必然涉及到原先的多个学科,多学科交叉融合的科研活动是培养学生创新能力的重要途径。首先,科研活动能够激发学生的学习热情,促使学生渴望从课程教学中获得解决科研问题的理论和方法,尤其是前沿的和多学科交叉融合的理论和方法;其次,在分析问题过程中,科研活动能够培养学生的问题意识、系统思维、跨学科思维,以及构成创新思维的发散思维、逆向思维和批判性思维等;第三,在解决科研问题过程中,学生需要对相关学科知识理论的本质、优势和缺陷等有更深入的理解,既可能促进学生修正、充实和完善现有的理论方法体系,又可能促使学生创造性地综合运用多学科的知识、理论和方法,从而培养和提高学生的创新能力。因此,科研活动对激发学生学习多学科理论方法的热情,培养学生的创新思维和创新能力均具有显著的作用。

(7) 科研推动教师队伍建设。任何新专业建设初期,教师队伍建设均是一项十分重要而艰巨的工作,对于新生专业而言更是如此。常见的方式是从相关学科专业调整一些有意向和潜力的教师转到新生专业,但即便如此,仍然需要这些教师尽快“转型”,使自己融入新生专业之中。通过安排教师承担和从事新生学科方面的项目研究是推动新生专业教师队伍建设的快捷途径。首先,新生学科问题的研究将促使教师跨越多个学科专业领域、学习过去可能不熟悉的其它学科知识,将相关学科知识进行灵活地交叉和应用;其次,新生学科问题的解决过程是相关学科知识进一步融合的过程,往往也成为新生学科的知识体系形成的过程,在这个过程中,教师将从原本相对单一学科专业的专家逐渐成为跨学科领域直至新生学科专业领域的专家。

(8) 科研有利于学科专业组织建设。学科专业组织的建设一般是以学科专业方向为基础,以构成有利于整个学科专业发展的完整的学科专业体系为最终目标。新生专业建设初期存在着学科专业方向不清晰以及教师个人的研究领域和专业方向不明的状况,在新生专业建成后的发展时期还需要对新生专业方向进行动态的调整和更新,等等这些均需要开展针对新生学科和专业的研究,以凝聚学科方向、培养教师研究兴趣、探索学科专业发展规律,从而在新生学科专业的专业团队组建、组织机构设置、组织运行机制和管理制度建设等方面发挥积极的作用。

(9) 科研促进新生专业的发展。如上所述,新生专业的建立离不开对新生学科和专业的研究,但新生专业的发展也是如此。从学科专业发展的角度看,开展新生学科研究有三方面作用:① 充实、更新、发展和完善新生专业的学科专业知识体系,从内涵上丰富和发展了新生专业;② 通过前沿和未来问题研究或者推动新生专业在现有方向上的继续深入发展,或者开拓了新的发展方向;③ 根据对未来技术和产业发展的需要和预测,在现有学科专业构成中加入其它学科专业的元素,赋予新生专业新的内涵和发展空间。

为了充分发挥科研在新生专业建设和人才培养上的作用,建议做好以下工作。

(1) 鼓励教师教学与科研相互间紧密结合。教学与科研本应是相辅相成的,世界一流大学成功的经验是:教学推动科研,科研引领教学,教学与科研协同发展。一方面将在教学过程中发现的问题作为新生学科和专业研究的选题,通过科研予以解决,另一方面将科研成果不断地充实到新生专业课程教学内容之中,引领教学的深入进行。应该承认,新生专业教师教学水平的高低取决于其在新生学科领域研究成果水平的高低。鼓励教学与科研结合既需要学校层面调整对教师的考核评价指标和标准,也需要学校出台专门的、行之有效的激励和保障措施,以最终形成制度。

(2) 建立鼓励本科生参与科研的机制和制度。首先,实行本科生导师制,在双向选择的基础上,为每位新生专业学生配备学业导师,以便学生更好地参与导师的科研项目团队。其次,实行科研学分制,把参加新生学科方面的科研活动作为选修课对待,按照学生投入的时间和取得的成效给予学分,提高学生参与科研的积极性。需要指出的是,鼓励本科生参与新生学科相关的研究活动,主要目的在于培养和提升他们的工程实践能力、工程创新能力,加深对新生专业内涵、本质及相关知识的理解和掌握,而不必过于追求他们做出多大的科研成果。

(3) 大力推行研究性学习和挑战性学习。研究性学习和挑战性学习这两种教学方式能够有效地将科研元素融入课程教学活动中,在新生专业人才培养过程中尤其值得推崇。首先,这两种教学方式所采用的问题属于不同层次的科研问题。用于研究性学习的问题、案例和项目应该源于行业产业和企业实际或教师的纵横向科研项目,用于挑战性学习的问题往往是学科前沿领域的问题,包括看似不可能解决的问题,强调的是学业的挑战度。其次,这两种教学方式均是以学生为中心,将学生作为学习的主体,学生在整个学习过程中是积极主动的问题研究者和知识学习者;第三,这两种学习方式均是以批判性思维的方式研究问题、探索未知,通过不断的提出问题、分析问题和解决问题的循环,在研究问题的过程中加深对学科专业知识的了解,培养和提升学生多方面的能力和素质。

新生专业的建设是新工科建设中的一项十分复杂的核心工作,对新型工科专业和新兴工科专业的建设具有重要的借鉴价值,在高等教育其它学科专业领域当前和未来发展进程中具有典型性和代表性。新生专业建设的历史不长、积累有限、成果不多,期待本文的研究能够起到抛砖引玉的作用,引发参与新工科建设的高校的高度重视,产生出丰硕多样的新工科专业建设的实施成果,进而培养出一大批新经济发展需要的高素质各类交叉复合型工程科技人才。