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“新工科F计划”​如何实施?高松校长这篇文章

发表时间: 2019-08-21

  摘 要:我国高等工程教育发展正面临重要战略机遇期,培养引领未来的人才成为一流大学的使命担当。华南理工大学坚持“以学生成长为中心”,提出新工科建设F计划,通过确立工科人才培养的新理念,构建工科专业的新结构,完善工科培养的新体系,探索工科人才培养的新路径,努力培养工具理性与价值理性兼备、复合知识与核心能力(学习力、思想力、行动力)兼备、家国情怀与全球视野兼备的“三创型”(创新、创造、创业)工科领军人才。

  有研究表明,在经济繁荣、思想解放、教育兴盛、政府有力支持等社会因素以及科学成果涌现时机因素的共同作用下,世界科技中心形成了动态转移趋势:最早形成于意大利,后来依次转移到英国、法国、德国;直至1920年,美国取代德国成为世界科技中心,并保持至今[1]。在当前新一轮科技革命与产业变革的孕育期和经济增长复苏期的“双重叠加”背景下,世界科技创新版图有望重新构建。我国高等工程教育要抓住这一难得的战略机遇期,既要解决好“局部数量不足”问题,又要加快提升工科人才培养质量,助力我国早日建成世界科技中心。

  一方面,我国高等工程教育的“局部数量不足”问题主要体现在,对部分关键技术领域的人才供给不足。据2016年教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部等部门共同编制的《制造业人才发展规划指南》估算,到2025年中国制造业十大重点领域的人才需求缺口较大(如表1所示)。这就要求我国高等工程教育必须前瞻性地把握新技术新产业新业态对人才的需求,针对我国关键技术领域高技能人才紧缺、应用技术和工程技术人才偏少的突出矛盾和问题,在专业布局和人才培养上进一步突出“高精尖缺”导向,加大高素质工科人才的供给。

  资料来源:2016年教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部等部门编制的《制造业人才发展规划指南》。

  另一方面,科技革命和产业变革对工科人才质量提出了更高的要求。以智能化与信息化为特征的新科技革命或将在新一代信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、智能制造技术等领域取得突破,并通过科技成果转化,促使各行各业发生裂变。正如李克强总理2017年6月22日在国务院党组理论学习中心组学习讲座上指出,“新一轮世界科技革命和产业变革孕育兴起,它具有极大的冲击力,正在给人类社会带来难以估量的作用和影响,将引发未来世界经济政治格局深刻调整,可能重塑国家竞争力在全球的位置,颠覆现有很多产业的形态、分工和组织方式,实现多领域融通,重构人们的生活、学习和思维方式,乃至改变人与世界的关系。这其中既蕴含着重大机遇,但也存在巨大的不确定性,未知远大于已知,会带来多方面挑战。”据中国工程院战略咨询中心、机械科学研究总院装备制造业发展研究中心、国家工业信息安全发展研究中心发布的《2018中国制造强国发展指数报告》显示,通过对美国、德国、日本、英国、法国、韩国、印度、巴西和中国9国2017年制造强国综合指数的比较分析,我国制造强国发展仍处在第三方阵,尤其在质量效益、持续发展等方面仍有较大提升空间(见图1)。[2]这对高等教育尤其是高等工程教育提出了新的更高要求,我们要直面现实和未来需求培养学生成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人,更加注重创造性人才的培养。

  培养引领未来的人才,已成为世界一流大学的共识。如麻省理工学院2017年8月启动新工科改革的第一轮计划(2017-2020年)(即NEET计划),NEET计划强调工程教育应从关注当前产业界发展转向面向产业界未来发展,强调工程教育要以学生为中心,通过变革学生的学习方式与学习内容,培养能够引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才。[3]帝国理工学院于2017 年6 月发布了第五个具有连续性的《帝国理工学院学习和教学战略》(Imperial Learning and Teaching Strategy),从愿景、理念、实施等方面规划了该校教学改革的框架体系,旨在构建互动性、主动性、包容性的学习环境,培养“今天和明天的全球领导者”。[4]欧林工学院尽管建校时间不长,但通过在工程教育大胆探索,已经成长为美国高等工程教育的一面旗帜,在《美国新闻与世界报道》 2018年公布的全美“最佳本科工程教育”中排名第3。欧林工学院在其办学愿景中提出,要通过引导学生工程学习经验的转变,培养下一代致力于改善世界的创新者[5]。

  培养引领未来的人才,亦是中国大学“双一流大学”建设的题中之义。党的十九大报告指出,“创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑”,“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程,必须把教育事业放在优先位置”,“人才是实现民族振兴、赢得国际竞争主动的战略资源”。大学作为国家创新体系的重要组成部分,在国民教育体系中占有举足轻重的地位,是创新人才培养的主要阵地。中国特色社会主义进入新时代,作为引领发展第一动力、民族复兴基础工程和民族振兴战略资源的重要结合点,大学在社会主义现代化建设新征程中更是责无旁贷,要扮演更重要的角色,发挥更大的作用。不同的大学有不同的历史传承,不同的学科特色,不同的精神文化,决定了他们具有不同的使命,不同的人才培养特点,肩负了不同的责任,因而具有不同的人才培养目标。教育部、财政部、国家发展改革委员会联合印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法(暂行)》中明确指出,具备一定实力的高水平大学和高水平学科要瞄准世界一流,汇聚优质资源,培养一流人才,产出一流成果,加快走向世界一流。因此,对于中国一流大学而言,就是要充分发挥自身的师资优势、学科优势、平台优势,努力培养出能够“引领未来的人”,传承文明,引领中国和世界未来发展,为国家发展和人类进步做出应有的贡献。

  面对未来世界的多样性和不确定性,引领未来的人才应该具有以下特质:首先,他具备强大的自我学习能力。未来的不确定性需要学生自己去探索,教育要帮助他能够在未来面对新问题时想要去学习的时候可以自我学习。其次,他拥有强大的思想力。思想形成判断,判断凝聚共识,共识带来确定。正是在不断地思考、探索、质疑的过程中,人们才能不断发现新问题,实现新突破,产生新创造。再次,他能够在真实世界里采取有效行动。学习和思考很重要,但最终改变世界的是人们的实践与行动。学习力、思想力和行动力,这三者不是简单的相加,而是相乘,其结果便是创造力。即,创造力=学习力×思想力×行动力。这一想法,与华南理工大学“博学慎思 明辨笃行”的校训不谋而合,都强调学问、思辨和行动三者的统一。

  华南理工大学办学源远流长,最早可溯源至1918年成立的广东省立第一甲种工业学校;海纳百川,高起点出发,学校正式组建于1952年全国高等院校调整时期,汇集了华南、中南地区理工科领域的精英,为新中国四大工学院之一,堪为中国高等工程教育的探路者。长期以来,学校秉持“建设一流大学、培养一流人才”的办学理念,为国家和社会培养了一大批科技骨干、著名企业家和领导干部,被誉为“工程师的摇篮”和“企业家的摇篮”。

  面向未来,学校始终坚持立德树人初心,牢记培养创新人才使命,紧紧抓住“双一流”建设和广州国际校区建设的重要契机,提出“新工科建设F计划”,通过确立工科人才培养的新理念、构建工科专业的新结构,完善工科培养的新体系,探索工科人才培养的新路径,努力培养工具理性与价值理性兼备、复合知识与核心能力(学习力、思想力、行动力)兼备、家国情怀与全球视野兼备的“三创型”(创新、创造、创业)工科领军人才。

  只有拥有学习力、思想力和行动力的人,才能在未来的不确定性中找到前行的方向。因此,学校将“新工科建设F计划”归纳为如下公式:

  其中:F(Future),代表未来。学校倡导“为未知而教,为未来而学”;学校努力把每个学生培养成能够引领未来的人。Pl(Power of learning),代表学习力。通过构建能够激发学生好奇心的教学体系,建设能够激发学生学术志趣的教材体系,培养学生的自主学习能力。Pt(Power of thinking),代表思想力。通过构建通识教育与专业教育深度融合的课程体系,打造专兼结合、有思想力的师资体系,培养学生的独立思考能力和批判性思维。Pa(Power of action),代表行动力。通过探索多维培养路径,构建学习与实践共同体,培养学生解决复杂问题、探索已有世界或创造未有世界的行动能力。

  一是坚持“以学生成长为中心”的教育理念。把“三个最大限度”作为人才培养质量的评价标准:最大限度激发学生学习主动性、积极性、创造性和好奇心,最大限度培养学生自主学习、分析和解决问题的高层次能力,最大限度地促进学生的个性发展与学生主体性的构建、弘扬与提升。

  二是树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。以创新理念破除束缚学校创新发展的桎梏与藩篱;以协调理念妥善处理好人才培养规模、结构、质量、效益的关系以及教学与科研的关系;以绿色理念推进发展方式由外延拓展向内涵建设转变、由多元发展向集约突破转变、由同质倾向到特色突围转变;以开放理念激发发展活力,推动跨学科和国际化培养;以共享理念拓展优质办学资源共享的深度与广度。

  三是强化“多要素联动、多主体协同、多维度融合”的培养理念。进一步创新体制机制,促进教师、课程、项目、平台多要素联动,加强学校、企业、研究所、政府多主体协同,推进校内与校外,课内与课外、境内与境外、教学与科研多维度融合,努力将资源优势转化为人才培养优势。

  四是倡导“为未知而教,为未来而学”的教学理念。教师教学的根本任务要从传授知识转变为帮助学生学会如何学习、学会如何工作、学会如何合作以及学会如何生存,以适应未来不确定性所带来的挑战。学生学习的最终目的要从应付考试转变为使自己在德、智、体、美、劳等方面得到全面、和谐、充分的主动发展。

  一是布局新工科专业。学校主动对接国家战略需求以及粤港澳大湾区战略新兴产业(核心技术)发展需求并着眼世界科技前沿,通过三条路径主动布局一批新工科专业:

  (1)“主动创新”,在广州国际校区主动布局一批新工科专业,大力发展大数据、物联网应用、人工智能、基因工程等新技术和智能制造、集成电路、生物医药、空天海洋、新材料、新能源等新兴工科,支撑粤港澳大湾区战略新兴产业(核心技术)发展所带来的重大需求。

  (2)“弥久恒新”,大力推进传统工科专业(如轻化工程、食品科学与工程、城乡规划、材料科学与工程等)转型升级,培育新的优势特色,促进学科与专业水平快速提升,以满足相关产业向价值链高端发展对工程人才的新需求。

  (3)“交叉求新”,加强理、工、医、经、管、法等多学科交叉融合,培育新的学科生长点,建设一批跨学科或学科交叉的新型本科专业。

  二是建设一批微专业。学校将瞄准重点新技术、新产业、新经济,建设若干微专业,以进一步拓宽学生辅修第二专业的路径。每个微专业建设4-5门核心课程。学生修满学分且成绩合格即可获得学校授予的微专业合格证书。鼓励学生在本科期间辅修微专业,为自身未来发展创造更多的可能性。

  学校把培养以学习力、思想力、行动力为内核的“三创型”工科领军人才作为育人目标,精心设计深度融合的课程体系、激发好奇心的教学体系、激发志趣的教材体系、激励师生投入的管理体系以及三全育人的思政体系5个子体系,并在各子体系中集成优化改革举措,形成合力,打造和完善工科人才培养新体系(见图2)。

  一是建设深度融合的课程体系。学校借鉴吸收国内外一流大学的人才培养先进经验,遵循“横向联系、纵向贯通、实践驱动、国际协同、个性发展”的原则,努力构建“通识+专业+双创”深度融合的课程体系(见图3)。

  (1)通识课程。通识教育课程由基本课程、拓展课程、开放课程3部分构成,形成“同心圆”体系(见图4)。基本课程包括科技工程伦理、批判性思维、大学生心理健康教育3门课程,6个学分;拓展课程由哲学与人生、历史与文明、文学与修养、艺术与审美、经济与管理、社会政治与法律6个模块构成。学生需要各修读任意3个模块中的一门课程,共6个学分;开放课程由书院研讨课、暑假国际课程、服务学习课程等构成,列入第二课堂学分。

  (2)专业基础课程。专业基础课程由专业类平台课、专业核心课程、新生研讨课、学科前沿导论课等课程组成。专业类平台课由高水平教授领衔建设,专业核心课程原则上要对应《教学质量国家标准》的核心课程,专业核心课程数量控制在6~8门,总学分控制在30~32个学分。各专业须在一年级开设2门新生研讨课,由学科带头人和知名教授主讲。各专业至少开设1门学科前沿导论课。鼓励进行课程整合,适当压缩课内学时。

  (3)创新创业课程。所有专业至少开设一门专业创新创业类选修课程。每个专业学生应完成“三个一”创新创业教育实践环节,其中理科类、医学专业要求学生选修一门学科前沿专题课(可与专题研讨课相结合)、完成一份创新创业调研报告、提出一项创意;工程应用类专业要求学生选修一门创业教育课(经济与管理通识课程模块)、完成一份创新创业调研报告、提交一份创业计划书;其他类专业要求学生选修一门创业教育课、完成一份创新创业调研报告、提交一份创业计划书或创意。创新创业实践课程包括“创新研究训练”“创新研究实践I”“创新研究实践Ⅱ”“创业实践”等课程。学生根据自己开展科研训练项目、学科竞赛、发表论文、获得专利和自主创业等情况申请折算为一定的选修课学分。每个学生累计申请专业选修课总学分不超过4个学分。

  二是构建激发好奇心的教学体系。学校努力引导课堂从注重“教师的教”向注重“学生的学”转变,打造一流课堂,打通从一流大学建设到一流人才培养的“最后一公里”。主要措施包括:

  (1)推行“小班-探究式”教学。专业课教学班规模原则上不超过40人,公共基础课和通识课程根据情况可采用“大班上课、小班研讨和辅导”方式。在扩大小班化的同时,鼓励教师优化教学设计,实施基于“创设情境——启发思考、自主(或小组)探究——协作交流——反思提高”流程的探究式教学,充分发挥教师教学的主导作用和学生学习的主体作用。建设一批教学内容前沿、教学方法优化、考核方式科学、学习方法有效的“四位一体”示范课堂,培养学生4C能力(Communication沟通能力、Collaboration合作能力、Critical Thinking批判性思考能力、Creativity创造力)以适应未来不确定性所带来的挑战。

  (2)倡导“翻转课堂”等混合式教学。推进信息技术与教学深度融合,倡导“翻转课堂”等混合式教学,即采用课前传授知识、课中深化知识和课后巩固知识的三步曲教学,其中在课前、课后鼓励学生开展自定步调的个性化学习,在课中,教师让带着疑问的学生通过参与讨论、探究、协作式问题解决等活动,深化知识。学生通过“四个深度”(对知识的深度挖掘、对学习环境的深度适应、与教师和同伴的深度互动、与自我的深度对话),提升其深层理解学习内容的能力、应用知识解决问题的能力、有效交流沟通能力、协助合作能力以及自我反思能力。

  (3)实施“虚拟第三学期”。“虚拟第三学期”旨在通过信息技术与教学内容的深度融合,延展学生有效学习时间。在寒、暑假期间开设“虚拟第三学期”。建立“循环开课、自主修读、统一考核”的修读模式,学生学习线上资源,参与在线活动,完成在线作业和考试,总分达到考核标准后获得学分。

  (4)改革课程考试方式。建立多元化学业考核评价模式,完善学生学习过程监测、评估与反馈机制。严格过程考核,加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重。鼓励各类课程结合本课程特点,综合应用笔试、口试、非标准化考试等多种形式,全面考核学生对知识的掌握和运用,激励学生主动学习、刻苦学习。优化课程考试成绩的构成,期末成绩占比不高于50%,课程总成绩分为ABCDE五个等级。

  三是建设激发志趣的教材体系。学校坚持“五个一流”(一流的编写团队、一流的教学理念、一流的知识集成、一流的编写资源、一流的出版媒介)的建设原则,以扎实学识和前沿研究支撑高水平教学,推动建设激发学生志趣的系列精品教材:

  (1)一流的编写团队。组建高水平、专业化、传帮带的教材编写团队,原则上由两院院士、国家级教学名师、长江学者、国家杰出青年科学基金获得者、国家教学成果奖第一完成人等在国内外有较大影响的高层次人才担任主编(著)。

  (2)一流的教学理念。教材编写聚焦于激发学生的学习动机,培养学生的自主学习能力和逻辑思维能力,提升学生对知识的探究能力和对问题的分析能力,使教材成为培养创新实践人才的有力支撑。

  (3)一流的知识集成。秉持“守正出新”的原则,教材内容既注重阐明本学科的基本原理,具有明显的学科特色;又注重借鉴国内外教材的先进成果,反映当代课程建设与学科发展新成果、新知识、新技术;同时还能反映本学科涉及的相关领域,在推进学科交叉等方面有明显创新。

  (4)一流的编写资源。以学科、专业建设为平台,整合产学研的优质资源,将优质资源有效转化为教材编写资源,既要及时从学术研究的新动态中提炼教材内容,又要借力校企合作为教材编写提供具有针对性和实用性的案例。

  (5)一流的出版媒介。以纸质教材为基础,同时鼓励数字化教材,建设立体化教材,最大限度地满足教学和学习需要。万料堂论坛

  四是提升旨在激励投入的管理体系。相关措施有许多,这里择若干重要制度介绍如下:

  (1)建立教师教学能力提升长效机制。以机制体制创新为抓手,汇集全球科学前沿人才及新兴工程科技人才,不断提升教师的全英教学能力、信息技术融入教学能力以及科研渗透教学能力。

  (2)推行“开放交流时间”(Open Office Hour)制度。各学院专任教师、各级管理干部须公开与学生交流的时间和地点,开展学生学业指导和思想交流。

  (3)举办各类“大学生学术报告会”。每年举办“大学生学术报告会”、鼓励并资助学院举办“大学生周末学术报告会”,让每名本科生在校期间有独立做一次学术报告的经历。

  五是构建三全育人的思政体系。学校推进“明道育德”课程思政教学改革,努力构建思政课程、通识课程、专业课程、实践研习系列活动“四位一体”的思政教育课程体系,将思想政治教育贯穿学校教育教学全过程,实现全员育人、全过程育人、全方位育人(见图5)。推进思想政治理论课程改革,不断提高思政课程教学的亲和力和针对性,引导学生做社会主义核心价值观的坚定信仰者、积极传播者、模范践行者。加强通识课程建设,将社会主义核心价值观融入其中,促使知识传授与价值观教育同频共振。优化专业课程教学设计,充分挖掘蕴含在专业知识中的思政元素,将价值观与品格的教育渗透、贯穿专业课程教学的全过程,助力学生的全面发展。实施“实践研习”系列活动,充分发挥实践教学的育人功能和价值引领,培养学生的家国情怀与社会责任感。

  学校人才培养坚持以“5I”为基本路径,即通过推进学科交叉融合,培养学生复合型知识结构;深化产学研合作,培养学生解决复杂实际工程问题的能力;推进国际化教育,培养学生国际视野和跨文化理解与沟通能力;实施工程深度学习,培养学生批判性思维;开展本研贯通培养,培养学生勇攀高峰的奋斗精神。

  一是推进学科交叉融合。主要举措包括:在课程建设方面,以“新生研讨课”“专题研讨课”“跨学科课程”为抓手,推进内容的交叉复合,注重培养学生批判性思维能力、跨学科思维能力、表达能力等等。在项目建设方面,依托大学生创新创业训练基地建设一批高质量的跨学科项目(如自然科学领域的跨学科教育项目或融合自然科学领域和人文社会学科领域的教育项目),帮助学生进一步巩固特定领域及学科的知识,强化批判性思考与交流能力,促进其智力发展,为专业或技能的进一步学习夯实基础。在专业建设方面,推进建设一批跨学科专业,培养复合型工程人才。在机制建设方面,在原有主辅修制度和转专业制度的基础上,逐步推进网上跨学院、跨学科选课以及线上实施学分认定操作。

  二是深化产学研合作。主要举措包括:引进国内外大型企业设备资源,共建一批校外学生实习基地、校企高端联合实验室和未来创新实验室;聘请国内外大型企业的工程技术人员,共建以“工程认知—校企模块课程—企业学习”为进阶的课程;推进产学研深度合作,实施卓越工程师教育培养计划2.0版,并在相关专业开展订单式培养;通过共建一批产业创新联盟,参与一批省部产学研结合研发基地建设,鼓励学生积极参与教师和企业联合科研课题,优先结合企业选题开展大学生创新创业训练计划项目研究等等。

  三是推进国际化教育。主要举措包括:扎根中国,融通中外,对标国际顶尖大学及知名学科,设计符合国情校情的国际化人才培养方案;积极拓展以专业学习为主体的各类长短期海外学习项目,包括学位教育、联合设计、科研实习、交换学习和短期交流(包括暑期学分项目、学术竞赛、联合工作坊、海外实习、国际会议、工程坊)等;吸纳海内外优质师资和教育资源,探索引入海外名校设立国际校区海外教学点,设立“暑期国际课程周”;加大全英课程建设力度,公共基础课、学科基础课、专业课均采用英语和高水平英文教材开展教学;加强全英专业建设,国际校区所有专业均将建成全英专业,并与国际一流大学共同开拓优质学位联合培养项目等等。

  四是实施工程深度学习。主要举措包括:开展基于设计的学习,即让学生在创造人工物的过程中,通过知行合一、行动中反思,提升自身工程实践能力和综合素质;开展基于产学研课题的学习,即让学生与企业技术人员一起开展生产技术改造课题,进入真实的工作情境去寻找问题根源直至提出技术改进方案,实现自身知识运用、共享、转化及创生的过程;开展基于工程科学研究的学习,即让学生通过与导师、师兄师姐、同伴们共同进行科学研究课题的开题、讨论、研究、检查、汇报等工作,在参与知识生产过程中逐渐提升深度学习能力;开展基于项目的学习,即让学生经历“自主探究—寻找方法—形成方案(作品)—项目答辩”的学习过程,着力提升其综合运用知识的能力、实践动手能力和团队协作精神。

  五是开展本研贯通培养。主要举措包括:优化整合本研培养计划,即根据本科阶段夯实基础、研究生阶段强化系统性科研训练的分阶段培养目标,对本科生、研究生知识结构、能力结构和素质结构的全过程培养进行纵向层次设计和横向分类设计,在课程及实践环节强化本科生教学和研究生教学的有机衔接,构建纵向贯通一体化的教学体系,为学生成长成才提供连贯性的发展通道;加强本研共享课程建设,即以提高本科生知识前瞻性和科学研究能力、完善研究生知识结构和多元化发展能力为原则,学生可在导师指导下在全校范围内自由修读本科和研究生课程;鼓励学生参加国外合作高校3+2、3+1+1、4+2等本研连读项目等等。

  新工科,创未来。加快培养一批能够引领未来的工科卓越人才,是提升我国综合国力和国际竞争力,确保我国在日趋激烈的国际竞争中立于不败之地,实现中华民族伟大复兴的必由之路。华南理工大学将加快践行“新工科建设F计划”,努力为世界高等教育贡献工科卓越人才培养的“华工模式”和“华工经验”。

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