“新工科”背景下提升青年教师工程实践能力的思考

       白红伟  

四川大学高分子科学与工程学院，四川 成都，610065

[摘  要]“新工科”行动是深化我国高等工程教育改革创新的一项重大举措，对教师的专业素质提出很高的要求，而青年教师是工程教育发展的主力军。本文针对青年教师在工程实践教学中存在的不足，探讨了提升其工程素质的措施。

[关键词]新工科；高校青年教师；工程实践能力 ；教育教学论坛

[作者简介]白红伟（1981-），男，汉族，山西交口人，四川大学副教授，工学博士。研究方向：高分子材料成型加工。

进入21世纪以来，科学技术的迅猛发展和融合应用给全球制造业转型升级和产业结构调整带来了前所未有的机遇，世界经济格局不断发生深刻变化，各国综合国力竞争愈发激烈。为引领新一轮工业革命浪潮、牢牢把握发展新机遇，美国、德国等主要发达国家相继围绕高等工程教育的改革创新推出了一系列战略规划[1]。当前虽然我国的工程教育规模已跃升至世界第一位（如2015年的工科类本科毕业生约118万人，在校生约524.7万人），但尚未发展成为工程教育强国，现有工程技术人才存在着综合实践能力弱等问题，无法支撑未来产业发展之需[1]。因此，为应对正蓄势待发的第四次科技革命与产业变革，助力“中国制造2025”、“互联网+”、“一带一路”等国家战略，推动人工智能、新材料等战略性新兴产业的颠覆性发展，教育部于2017年6月正式启动了“新工科”建设计划（即卓越工程师教育培养计划2.0版），其目标就是通过合理超前设置新兴工科专业来造就一大批新产业急需的卓越工程科技人才，提升国家硬实力和国际竞争力。“新工科”建设是一个系统性工程，包括教育理念革新、学科结构调整、专业知识体系重构、教师队伍建设、人才培养模式变革等全方位的综合改革[2]，不仅强调学生专业基础知识和创新能力的培养，而且极其注重学生工程实践能力等工程素质的提升，对推进高校工科教育从“理科化模式”回归“工程化模式”、培养真正符合中国未来产业发展需求的卓越工程科技人才具有重要作用。

一、青年教师在新工科建设中的重要地位

教育大计，教师为本。作为我国高等工程教育创新发展中的一项重大战略决策，“新工科”建设不仅需要高校建立面向新工科特色的人才培养体系和强有力的支撑平台，更加需要打造一支年富力强的高水平教师队伍[3]。影响人才培养质量最关键的因素是教师的专业素质，而“新工科”鲜明的实践性和应用性特征对教师的工程实践和教学能力都提出了相当高的要求。只有教师具备非常强的工程素质，才有可能为国家培养一大批“大国工匠”。2018年9月，教育部、工业和信息化部以及中国工程院在《关于加快建设发展新工科 实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》文件中也特别指出要强化工科教师的工程实践能力。近年来，随着我国高等教育规模的持续扩大，大量博硕士毕业生投身高等教育，高校青年教师队伍得到了快速壮大，现已成为推动高等工程教育改革与发展的主力军，是“新工科”建设的中坚力量。截止至2017年，我国普通高校的专任教师人数已达165.7万人，其中40岁以下的青年教师约占高校教师总人数的54.3%。可以说，高校青年教师的工程素质直接决定着我国下一代工程科技人才的培养质量，甚至在很大程度上会影响国家发展水平和综合国力。因此，如何提升青年教师的工程素质成为“新工科”建设过程中首先要解决的一个重要问题。

二、当前高校青年教师在工程实践教学中存在的不足和原因

目前，“新工科”建设已处于实践探索阶段，然而我国高校青年教师在工程实践教学中还普遍存在许多亟待提升的不足之处，主要集中在以下几点[4-6]。

（一）青年教师的知识面窄，知识结构有待优化

与传统工科教育相比，面向新产业需求的“新工科”通常都是由工程学科与其他学科交叉融合而产生的，更强调多学科间的深度交叉融合性和前沿技术的引领性，这就要求打破现有的学科边界和专业分工限制，构建全新的专业知识体系。然而，由于现在的工科青年教师从本科、硕士到博士阶段的学习基本都是在同一个学科门类划分很细的小专业完成的，接受的是单专业的基础教育和学术训练，参与的科研项目又以实践性不强的工程科学理论研究为主，缺乏跨学科专业学习和研究的经历，他们仅精通小专业的基础知识和相关领域的研究进展，从“新工科”的背景来看其学科视野太狭窄、掌握的知识结构存在过于专业化和碎片化等问题，不仅无法灵活运用多学科的知识来完成技术和产品的创新与创造，而且对工程设计方面的基础知识知之甚少，最终导致其“大工程观”意识不强，不利于通过言传身教来培养学生解决复杂工程问题的能力，难以胜任“新工科”的教学工作。因此，“新工科”青年教师急需根据专业培养目标着力优化知识结构，将其知识面从“专业分割型知识”向“跨学科交叉融合型知识”扩展，并强化可持续发展观、工程伦理学、职业道德等与工程教育密切相关的知识。

（二）青年教师的工程实践经历少，工程实践能力弱

在工科青年教师队伍中，大多数人接受的是传统“科学范式”和/或“技术范式”的工科教育，这种重理论轻实践的教育特点虽然使他们掌握了较为扎实的专业理论知识和较高的科研水平，但同时也使其工程实践经历极其欠缺，对工业产品的研发、设计、生产等环节都很不熟悉。即使在求学期间通过工程训练、工厂认识实习等环节经历过一些实践训练，也可能因经费、安全、硬件平台等条件所限而流于形式，几乎没有经历过扎扎实实的实训；另外，很多青年教师在参加工作后不得不将主要精力投入到繁重的学术研究工作中，大多数时间都忙于撰写项目申请书、指导学生课题、发表论文、申报专利、完成项目总结等科研事务，根本没有积极性去企业参加工程素质培训和锻炼，同时高校也缺乏强有力的青年教师工程实践能力培养机制和激励措施，很少为青年教师搭建挂职锻炼、产学研合作等高水平的工程实践平台，导致青年教师的工程实践能力弱的问题难以得到有效解决，其对专业领域相关企业的工程技术发展状况和技术需求的了解很少，无法通过理论与实践的有机结合来对学生的工程实践环节进行有效的指导。此外，“新工科”还特别注重工程实践的实用性和先进性，强调要以科技和产业发展的最新成果来保障高质量人才的培养，这对教师工程素质的水平和实践经验的更新提出了更高的要求。因此，着力提升青年教师的工程实践能力对培养以“工程为主体性”的“新工科”人才具有重要意义。

（三）青年教师的工程教育意识淡薄，教学能力需要提高

作为现代化的高等工程教育，“新工科”是以产业需求为导向、以工程实践能力培养为核心的教育，重点突出理论与实践并重。但注重实践并等于简单削减理论课程、增加实践课程，而是要在课程模块设计上由科学技术导向的课程设置转变为工程导向的课程体系，这就要求教师在“新工科”教学过程中尽可能地将工程实际背景融入到理论课程中、进而有效培养学生解决复杂工程问题的能力。然而，由于我国高校过去的工科教育普遍存在重理论分析、轻工程实践的问题，专业培养又遵循专而精的培养模式，造成很多青年教师的工程实践能力远落后于工程实际、工程素质不能满足工程教学需要，因此其工程教育意识淡薄，在教学环节很难结合工程实践问题来讲授理论基础知识，这严重影响了工程教育质量。另一方面，由于工科青年教师大多都不是从师范院校科班出身，并且在毕业后又几乎没有经过系统的教学能力培训，其教学经验欠缺、教学方法不熟练，不善于根据“新工科”专业的特点和要求实施案列式和项目式教学，工程教育能力亟需提高。

三、提升青年教师工程实践和教学能力的策略 

为了提升工科青年教师的工程实践能力，近年来很多高校陆续建立了良好的软硬件支撑平台（既从制度上推动青年教师提升工程实践能力的积极性，又从工程实践渠道拓展上建立校企合作产学研实训基地等），并初步取得了较好的成效。作者本人也曾有幸作为学院首批受训青年教师在实训基地接受了为期两个月的工程实践经历培训，经过工程现场观摩、实践性课题研究以及与企业导师一对一交流等培训环节明显提高了自己对产品设计、产品生产、品质管控以及技术开发等方面认识，熟悉了企业发现工程技术问题的途径和解决工程问题的基本方法，同时还较全面的了解了相关企业当前的应用需求、急需突破的关键技术问题以及未来发展方向等。然而，以此同时也深刻意识到：虽然利用工程实践经历培训等平台可以明显提高青年教师的工程实践能力，但这还远远无法使青年教师的工程素质达到能够胜任“新工科”教学要求的目的的。这是由于当前国内许多企业对承担教师工程实践经历培训的积极性不高，再加上企业担心技术泄密，在很多的工程实践环节都会对青年教师设置保密限制，最终导致培训效果很难达到预期。在这种情况下，青年教师的自我培养对推动其工程实践能力的持续提高就变得尤为关键。因此，在充分利用学校各类支撑平台的基础上，青年教师自己至少还需主动通过以下途径来有意识地提高其工程素质[4-7]。

（一）拓宽知识面，注重多学科知识的积累

由于“新工科”涉及的实际工程问题也往往需要整合多学科知识和思维模式才能解决的，因此青年教师必须明白不能再将自己的专业知识局限于所承担教学和科研任务的狭窄范围内，急需努力拓宽自身的知识面，不仅要掌握本工程学科领域的专业基础知识和最新发展情况，而且要特别关注与本学科专业相关的新兴交叉学科，及时了解新兴产业的兴起和发展。除了翻阅教材、专著、学术论文等文献资料外，还可以通过旁听工程教学经验丰富的“双师型”教师的教学课程、参加企业高级工程师的讲座培训、与不同学科教师间的教学研讨、加入“多学科混合式”的教学科研团队等途径来扩充知识面。此外，还必须学习可持续发展观、工程伦理学以及职业道德等培养高素质“新工科”人才所需要的基本知识。

（二）多渠道丰富工程实践经历，提升工程实践能力

青年教师要真正提升自己的工程实践能力，就必须积极主动地利用多渠道的资源来丰富工程实践经历。

1. 开展企业博士后研究工作

由于拥有博士后工作站的企业通常都是研发实力相当强的国有大型企业或其他高新技术企业，他们能提出大量科技含量高、创新性强、应用前景广阔和有利于支撑企业持续发展的前瞻性研究项目。这些博士后工作站可为青年教师提供良好的工程实践条件：首先，在没有保密限制的实际工程环境中工作，不仅可以了解项目提出的背景和应用前景，还可以掌握这类项目的特点和研究方法，提高解决复杂工程问题的能力；其次，有机会与具有丰富工程实践经验的企业高级工程师和一线技术人员接触，全方面了解产品设计和生产的各个环节，学习企业的工程技术，并掌握专业基础知识和先进技术在工程实际中的创新应用能力，进而达到丰富工程实践经历、提升工程实践能力的目的。此外，通过博士后研究工作还有利于与企业建立起长期紧密的合作关系，为今后基于挂职锻炼、项目合作等形式来持续提升自己的工程素质奠定坚实基础。

2. 与工程项目经历丰富的教师共同承担企业横向课题

企业创新是引领现代产业发展的重要驱动力，而横向课题的设置是提升企业创新能力的一条重要途径。高校青年教师通常都善于承担以理论研究和应用基础研究为代表的纵向课题，但对以解决产业发展中遇到的复杂工程技术问题为核心的企业横向课题往往很陌生。如果青年教师可以与具有丰富工程项目经验的教师来共同承担一些横向课题，不仅可增加与企业充分交流的机会，及时掌握本领域的工程实际和行业发展动态，而且可以在教师导师的指导下学习并掌握工程技术项目的研究方法，进而快速有效地积累工程经验、提升工程素质。

3. 赴国外先进工程教育机构和高新技术企业学习

在美国、德国等发达国家，教育机构和企业都非常重视工程教育，产教融合、校企合作办学机制在推进工程技术教育高质量发展中发挥了极其重要的作用。到这些机构进行考察和学习，不仅可以极大地拓展国际视野，体会先进的教育理念、课程体系、教学模式，而且可以在一定程度上提升工程实践能力，了解工程教育的前沿发展水平，寻找与国外工科教师工程素质的差距，坚定今后努力的方向。

（三）增强工程教育意识，提高教学水平

教学是“新工科”实施的重要环节，而高的工程教育水平是“新工科”教师应具备的基本素质。在拓宽知识面和丰富工程实践经历的基础上，青年教师要有意识地将专业基础知识与实际工程技术问题相结合，努力引导学生运用工程科学的思想和原理来分析和解决复杂工程问题，探索采用探究式、讨论式、启发式、案例或项目式等先进的教学理念和方法，并综合利用现代化教学技术（如仿真技术、虚拟现实技术等）来充分调动学生学习专业知识的积极性，提高教学质量；还可以结合企业的工程实际，引入设计性和综合性的实验教学内容，对学生进行严格的工程训练，从而促进其工程意识和实践能力的提高。

四、结束语 

青年教师是推动“新工科”建设的主力军，但普遍存在着知识结构不合理、工程实践能力弱、工程教育水平低等缺点，尚不能满足“新工科”发展的需要。青年教师工程素质的提升是一个系统性工程，不仅需要国家、高校和企业在管理制度和平台建设上的通力协作，也需要教师个人的努力。本文从“新工科”青年教师自我培养的角度出发，有针对性地探讨了拓展知识面、丰富工程实践经历、增强工程教育意识的方法，以期对提升青年教师的工程素质提供参考和借鉴。

参考文献 

[1] 徐飞. 办一流工程教育育卓越工科人才[J]. 高等工程教育研究, 2016，(6), 1-6. [2] 夏建国, 赵军. 新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J]. 高等工程教育研究, 2017, (3), 15-19.

[3] 叶民, 孔寒, 冰张炜. 新工科: 从理念到行动[J]. 高等工程教育研究, 2018, (3), 24-31.

[4] 靳敏, 张安富. 高校工科教师工程素质现状与发展探析[J]. 高等工程教育研究, 2014, (6), 97-104.

[5] 丁华, 刘混举, 王义亮, 常宗旭. 卓越计划下青年教师工程实践能力培养和提升研究[J]. 山西高等学校社会科学学报, 2015, 27(7), 84-87.

[6] 孙珺, 胡小平, 秦华伟. “卓越计划”视域中高校青年教师工程实践能力培养研究[J]. 长春理工大学学报, 2012, 7(11), 17-18.

[7] 刘露, 王延遐, 许英姿. 新工科模式下力学课程的教学改革[J]. 教育教学论坛, 2019, (16), 86-87.

Promotion of Young Teachers' Engineering Practical Ability on the Background of Emerging Engineering Education

BAI Hong-wei

(College of Polymer Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065, China)

  Emerging engineering education has been proposed as a significant strategic move in the reform of higher engineering education of China, which makes great demands on teachers' professional quality. At present, young teachers have became the main force in the higher engineering education. Based on the problems existing in the engineering practical teaching of Young college teachers, the strategies to improve their engineering quality are discussed.

Keywords: Emerging engineering, Young college teachers, Engineering practical ability