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新时代卓越工程人才该如何培养——我国工程教育发展现状调查

时间: 2024-04-02 来源:精密机加工

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  5月29日,习在中央政治局第五次集体学习时指出,逐步加强科学教育、工程教育,加强拔尖创新人才自主培养,为解决我国关键核心技术攻关提供人才支撑。当前,我国工程教育发展现状如何?国家教育行政学院工程教育调研组,针对工程教育发展取得的成就、面临的挑战开展调研,并就工程教育还应如何发力提出对策建议。

  近年来,一系列与工程教育密不可分的重大工程,为中国的现代化建设提供了强有力的支撑。与此同时,我国的工程教育也逐步走出了一条符合中国国情的工程教育发展道路。

  陕西科技大学现代仪器分析中心数据监测实验室,科研人员正在观测记录实验数据。陕西科技大学供图

  由于服务国家战略的及其重要的作用,新时代以来,工程教育发展思路更加清晰:从学科导向转向产业布局和未来需求导向、从服务满足产业高质量发展转向服务满足与支撑引领产业高质量发展并重,慢慢的变成了各类高校工程教育改革的共识。

  更加注重面向国家重大战略,培养堪当民族复兴大任的卓越工程师。从2001年到2021年,我国工科本科生在校人数从157.4万增长到644.0万,增幅4.1倍;工科研究生招生人数从6.3万增长到41.9万,增长了6.7倍。在数以千万计的工程科学技术人才进入各行各业的同时,自主培养了载人航天、探月工程、载人深潜、深地探测总师等大国工程领军人物,产出了大量战略高技术研究成果,为我们国家的经济社会和产业高质量发展提供坚实的人才和智力支撑。2022年,清华大学、北京航空航天大学等10所高校和中国航天科工、中国宝武钢铁等8家企业聚焦国家急需关键领域,开始试点建设国家卓越工程师学院。对此,浙江大学国家卓越工程师学院党委书记、常务副院长薄拯表示,“国家卓越工程师学院建设,融入了企业担当‘出题人’的角色,让企业与高校一起出力,为国家人才紧缺的地域和单位培养人才,例如中西部、国防军工单位、大型央企国企等,让其尽早在未来产业链中占据核心地位。”

  实施校企深层次地融合的办学方式是国家卓越工程师学院的核心特征,重庆大学国家卓越工程师学院面向智慧能源、工业母机等关键领域,与南方电网、中国电科等企业实施联合培养;聚焦到区域智能联网汽车产业,从重庆长安、赛力斯等企业挖掘实际问题和工程需求,支持所有学生进驻实验室开展跨学科研究与实践。

  面向全球科学技术创新和现代产业体系,卓越工程师培养呈现出全方位布局与特色化探索并重的特点。新工科建设以来,“天大方案”“成电方案”“哈尔滨工业大学新工科‘Π型’方案”等创新探索不断涌现;未来技术学院、现代产业学院、特色化示范性软件学院、国家卓越工程师学院等创新实践推动工程教育再深化、再出发,中国工程教育培养体系既全方位布局,又特色化探索。2019、2020年,天津大学相继发布了新工科建设“天大方案”1.0和2.0,从顶层设计到具体落实探索卓越工程师培养模式改革,“新工科毕业设计研究与实践项目是新工科人才培养的最后一环,是检验项目式教学成效的重要载体。”

  据新工科创新中心办公室主任、天津大学教务处副处长夏淑倩介绍,2023年,天津大学批准立项了32个跨学科新工科毕业设计项目群,覆盖17个学院,吸引了193名教师、314名学生参与。郑州大学聚焦国家战略和河南省关键产业发展急需,布局了集成电路、超硬材料、智能感知等特色行业学院、未来技术学院和现代产业学院,培养战略紧缺和新兴产业领域卓越工程师。面向未来前瞻布局才能从源头上破解“卡脖子”问题,目前,首批建设的12所未来技术学院已有两年的探索实践。前不久,东南大学依托未来技术学院设立了全国首个“未来机器人”本科专业,通过整合学校一流资源构建全新的、多学科交叉融合的课程体系,面向未来机器人领域培养创新领军人才。调研发现,北京航空航天大学未来空天技术学院没有设置明确的学科或专业,为了真正面向未来科学技术创新领域培养人才,学院大胆破除学科边界和学科思维,探索构建了以未来空天领域重大问题为牵引、以项目为驱动的“STEP by STEP”课程-项目双螺旋培养体系。

  从课程和项目入手,探索出交叉融合的卓越工程师培养新模式。北京航空航天大学未来空天技术学院“STEP by STEP”培养体系就是以课程和项目为人才培养基本单元,打破建立在学科基础之上的知识体系,让学生开展“新生探索-进阶探究-高阶挑战”项目的同时,选择需要修读的课程,自主建构起个性化的知识体系和能力体系。

  调研发现,课程和项目是卓越工程师培养模式改革的重心,并呈现出课程与项目互促、融合的趋势,这就破解了以往工程教育课程与项目独立、学科交叉不足,对学生能力培养支撑度不够的困境。类似的,南方科技大学系统设计与智能制造学院探索建立了“多学科融合、产教深度融合、专业化发展”的知识与能力同步培养的新模式;经过大一通识教育和达芬奇挑战营,适合新模式的学生在大二修读设计思维与工程、机械设计与制造、材料工程基础、模拟电路系统设计和快速成型技术5门课程,通过每门课程的小项目学习知识点,再通过融合5门课程的综合项目系统掌握知识;到大三,再开始做与企业对接的综合项目、选修感兴趣的专业课程。这一模式下,学生压力一般不小,但当学生洋溢着笑容向调研团队展示项目成果的时候,培养模式改革的效果也自然展现了出来,这一模式荣获了2023年“中国工程教育改革先锋案例”。

  通过体制机制创新,着力破解产教脱节的关键问题。不同高校和企业推动产教融合实践不尽相同。例如,华中科技大学国家卓越工程师学院与企业在项目制培养、校企课程建设、校企导师选聘、创新实践平台建设等方面共同发力;中国航天科工集团国家卓越工程师学院立足推动科技创新、技术发展和卓越工程师培养深度融合,服务高水平科技自立自强和企业高质量发展。调研发现,产教深度融合,不等于校企合作。破解产教脱节的关键问题,须调动校企两个积极性,推进工程实践和人才培养有机结合、建立产教融合长效机制是重中之重。为此,重庆大学、北京航空航天大学等高校国家卓越工程师学院通过组建校企导师组开展联合培养,校企共同制定培养方案、共同招生、共同选题、成果共享;华中科技大学国家卓越工程师学院则与中国信科集团等企业共建工程师技术中心,使学生在真环境中研究真问题、开展真科研、产出真成果。

  产教脱节是新时代、新发展格局下工程教育面临的最具挑战性的问题之一,具体表现在目标、内容、机制和师资等方面。

  人才培养规格不能适应新时代卓越工程师能力要求。新时代的卓越工程师应具有工程实践能力和解决工程复杂问题的能力。当前,人才培养中“理科化”倾向使学生工程实践能力培养不足,“学科逻辑”导致工程人才培养和生产实践结合不紧,缺少开展工程实践的真实育人环境,课程体系侧重理论课程教学,学生学业评价以考试成绩和研究论文为导向,对工程实践能力、系统思维的培养不足。另一方面,学生解决工程复杂问题能力和技术创新能力培养不足。多学科交叉、多技术渗透、多领域融合是未来工程实践和科技创新的趋向,但是学科专业“条块分割”,真项目、真课题“练兵场”缺乏,学科制度设计和院系组织壁垒打破有阻力,多学科交叉融合、集成创新的工程人才培养模式尚未形成。

  某大型企业教育研究院院长表示,目前学校培养的人才与企业需求有些差距,他说,“随着技术的发展,传统的专业界限越来越模糊,需要跨专业培养复合型、创新型的‘横向人才’。但是大学按照学科划分,且越分越细,工程教育在某种程度上还是偏学术性的,不适合产业对工程人才的需要。在职业素养方面,有些学生学得非常好,但是跟人沟通、合作的能力不足。”

  教学内容不能满足未来工程实践需求。未来工程实践对工程教育内容提出了新要求,但是目前工程教育的教学内容需进一步完善。当前,人才培养体系设计缺少对未来产业高质量发展方向的系统把握和关键核心技术领域“卡脖子”问题的前瞻布局,缺少面向未来新技术和新产业发展而设置的课程教学内容,无法有效支撑创新型领军人才培养目标的实现。此外,培养学生运用多学科多领域知识解决工程问题、推动技术创新的实践教学体系,和以问题为导向、以项目为驱动的人才培养模式没有真正建立起来,无法应对未来工程实践和科技创新复杂性、不确定性的特征。

  “培养‘招来就用’的工程师是一种理想的状态。”苏州某企业负责人表示。常州某机器人科技股份有限公司研发副总经理李某表示,“我们希望招到实践经验丰富现实和动手能力强的学生。但从招聘的情况来看,部分毕业生画出来的图纸天马行空,尺寸和精度不合理,不符合加工工艺,加工的师傅都看不懂。”

  培养机制不能遵循工程教育多主体协同的规律。工程教育具有跨界性,产教融合是培养工程科技人才的必由之路。调研发现:一方面,高校和企业两个主体的积极性仍未完全调动起来,企业存在“上热中温下凉”的现象,高校在制度供给方面存在不足,导师队伍在选拔、引进培育、评聘考核等方面体制机制不健全,高校教师前往企业顶岗挂职积极性不高;另一方面,产教融合的长效机制尚未建立。产教融合的相关财政金融、人事、土地和产业政策不完善,多主体参与和支持方案缺乏。薄拯表示,产教融合校企合作对高校和企业内部部门间协同提出新要求。学校的科研院、研究生院、工程师学院、地方合作处等部门应协同为企业服务;企业内部的组织人事部门、研发部门和生产部门也需要整合需求与院校对接。

  导师队伍尚未达到培养新时代卓越工程师要求。新时代卓越工程师培养需要具有多学科交叉、工程创新能力强、工程经验丰富、结构多元的“双导师”团队。但是,高校导师队伍整体在工程实践经历与技术创新、多学科视野与融会贯通、应对新技术发展开展数字化教育教学等方面仍有待提升,企业导师队伍尚未深度参与到人才培养全过程中,一流工程教育教学团队仍未形成。

  从个体来看,高校导师的工程实践能力、技术创新能力、工程科学研究能力有待提升;企业导师专业理论水平、教育教学能力有待加强;校企导师在工程实践性和创新性、理论知识前沿性上尚未形成优势互补的育人格局。某地方应用型工程类院校负责人坦言,不仅仅学生缺乏技能素质的训练,甚至部分老师也没有出过“象牙塔”。

  调研组分析认为,探究破解产教脱节关键问题,需要“跳出教育看教育”,强化对经济社会发展和产业发展需求的适应性和引领性,将工程教育作为高等教育高质量内涵式发展的抓手和重点。

  构建多元融合、开放灵活的工程人才培养体系。一是变革人才培养组织模式,推动工程教育从“学科交叉”走向“学科会聚”。大力推动未来技术学院和现代产业学院建设,打破院系组织壁垒,赋予更多自主权;深化现代书院制、学科交叉培养平台、学科专业集群建设,注重工程实践与科学基础的结合,工科内部学科专业的交叉、工科教育与人文教育的融合,培养具有社会责任感的高素质工程师。

  二是创新工程教育模式,提升未来工程师的可持续发展能力。在工程教育中融合人文精神培育。把工程哲学、工程史学、工程伦理学、工程美学等具有人文性质的学科纳入“专业”课程教学体系,优化工程教育通识课程体系;以项目教学为引领改造课堂教学形态,重点培养学生系统思维、技术创新能力与团队合作精神,培养学生既是工程“制造者”又是工程“发现者”;以课程地图和模块化课程群建设为抓手,加强课程间衔接与协同,构建课程实践、专业实践、开放性实践、毕业实习实践和毕业设计等多维度实践教学体系;优化以竞赛促教学的人才教育培训方式,将创新创业大赛、科技竞赛和技术技能大赛等大赛内容和标准引入教学,在大赛中锻炼学生工程素养和实践能力。

  优化师资队伍评价制度,加快建设“双师双导”工程教育师资团队。“双师双导”工程教育师资团队包含“既会教又会做”的“双师型”教师,也是“既有企业工程师,又有高校教师”组成的“双导师”团队。评价是改革的指挥棒,引导和鼓励高校建立以工程实践能力为导向的工程教育师资评价体系;在国家级、省部级教学名师评审中,强化教师的行业产业实践背景和工程实践经历;在高校工科教师遴选、评聘、考核与晋升中对工程实际经验提出要求;重视对技术创新和产业发展实际贡献度的考察,加大对一流工程技术人才培养成果的评价权重;完善选聘考核评价机制,推动高校教师和企业人员互聘互认。

  强化多主体协同,构建政产学研融合的工程教育生态圈。一是扩大政策与资源供给,夯实多方协同育人的制度性基础。将关于教育、科技、人力资源、社会保障、财税、土地、金融、知识产权等方面的法律法规和政策落到实处,如对深度参与产教融合的科研院所、行业企业在工程教育方面的投入视为企业研发投入,给予税前加计扣除等税收减免及政策倾斜;出台针对科技园、人才孵化基地、大学生创新创业等支持政策和奖励性政策,设立产教融合专项资金,支持重点领域产教深层次地融合;完善集聚社会资源协同育人的法规政策,如加快“大学生实习条例”的出台,立法保障实习实践实训经费与权益。

  二是构筑产学研用一体化的实践平台。吸纳各方利益主体参与工程科技人才培养,联合政府、企业、科研院所和行业组织共建工程教学、科研、实验、实习实训、创新创业等基地,引入资金、人才、技术、设备和平台深化协同合作关系。

  推动工程教育数字化转型升级,打造全生命周期的开放式工程教育范式。调研组认为,应以信息技术为抓手主动变革教学范式,遵循认知科学、学习科学、工程教育学规律,利用计算机和数据资源设计情景化、交互式的工程实践虚拟平台,推进信息技术与工程教育模式的深层次地融合与创新;积极探索基于慕课的校企协同人才教育培训模式,学生通过“修习校企联合打造慕课+企业现场项目实践”形式实现混合式工程教育;搭建国际工程教育在线平台,在深入挖掘国内高校优质工程课程的基础上,引进全球性、区域性一流高校工程教育优质资源,打造高质量的国际工程教育在线平台;加快制定线上课程的质量标准体系,相关部门及高校进行严格监管和实时跟踪反馈。

  内外结合,构建工程教育治理支持与服务体系。一是建立多方投入为主的工程教育经费分担机制。应建立政府、行业、企业、院校和科研机构在内的人才教育培训成本分担机制,明确落实主体,用好激励政策。如政府发放实习券,通过“用脚投票”的方式购买企业实习岗位;行业协会将企业所缴纳部分会费用于工程教育和职业教育专项培训经费,发放给提供工程教育的企业;对参与工程教育的企业给予贷款优惠和优先贷款,促进企业参与工程教育;中央财政可以通过奖励性或杠杆性财政手段,鼓励地方财政的投入。

  二是推动工程教育学科建设。针对工科教育占高等教育的三分之一,但研究的机构和人员相对较少,不能与当前工程教育规模相匹配的问题。未来,应在试点独立设置“工程教育学”二级学科的基础上,推动“工程教育学”学科从制度化的建制形态进一步落实到院校实际行动层面;此外,要在工科类院校增加工程教育研究机构;还应在自然科学基金、社科基金和教育科学规划课题项目中,增加工程教育课题数量和比例。

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