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      打造產教融合、科教融匯卓越工程人才培養新生態

      發布時間:2023-12-15 作者:鄭慶華 來源:中國教育新聞網-《中國高等教育》

      [摘  要]深化產教融合是培養卓越工程師的重要突破口,核心是聚焦國家戰略需求,通過組織制度創新、培養模式創新,實現有組織科研和人才培養,這是當前高等教育改革的重大任務之一。打造卓越工程人才培養的新生態需要從培養什么樣的卓越工程師、如何培養、誰來培養、在哪培養等四個方面進行系統思考。

      [關鍵詞]卓越工程師;工程教育;產教融合;科教融匯

      卓越工程師是實施科教興國戰略、人才強國戰略和創新驅動發展戰略的重要力量。高校人才培養應遵循一體兩翼,一體是系統性構建創新人才培養模式,一翼是拔尖創新人才培養,以學術創新、基礎學科人才為主,造就學術大師、戰略科學家、創新領軍人才,一翼是卓越工程人才培養,為重大工程規劃、核心技術攻關、產品設計開發培養卓越工程人才。當前,我國工程科技領域還存在諸多“卡脖子”技術和瓶頸難題,關鍵領域高層次卓越工程科技人才供給不足,高校須應時代之急需、應企業之急用。

      卓越工程人才培養的時代使命

      工程科技是推動人類文明進步最重要的基石。19世紀中葉,以電機、化工、核能為代表的電氣化革命,使得人類社會從機械化邁入了電氣化,推動生產力大幅提高,也改變了能源的應用方式。從20世紀中葉開始,人類社會又從電氣化邁入到了自動化,整個生產過程由計算機控制主導。新時代以物聯網、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術,正在加速推動人類社會從信息化、數字化邁向智能化。

      重大工程造就杰出人才??萍碱I軍人才的培養離不開重大工程和基礎科研攻關的歷練。重大工程是推動教育、科技、人才全面整合的重要驅動力量。我國的“兩彈一星”工程,不僅破解了一系列重大工程核心技術,同時培養了一批戰略科學家、工程技術專家以及數十萬的工程技術人才。

      工程教育決定人類未來。工程科技創新可以催生一個產業,可以影響乃至改變世界。面向未來,無論是深空、深海、深藍的探索,還是當代面臨的網絡安全、能源危機、環境污染等重大挑戰,都需要工程科技才能解決。工程教育不僅使命和責任越來越重要,而且未來面臨的問題也越來越復雜。例如,人工智能技術及其應用中,面臨的社會、道德、法律、意識形態、知識產權等問題,都表現出前所未有的復雜性、交叉性,最終都需要有效的工程技術來支撐解決。

      以強人工智能為表征的第四次工業革命浪潮已然到來。第四次工業革命的特征是“人機混合、增強賦能”,機器不僅替代了大部分體力勞動,而且還正在替代過去只有人才能完成的腦力勞動,人類在邏輯推理、信息處理和智能行為領域的主導地位,可能因為人工智能而不復存在。人工智能已滲透入行業產業的方方面面。例如,在制造業領域,人工智能可以通過自動化生產線、智能機器人和供應鏈優化來提高生產效率和降低成本;在醫療領域,人工智能可以幫助診斷疾病、精準醫療;在金融領域,人工智能可以幫助金融機構進行風險評估、信用評分,欺詐檢測和投資策略優化;在教育領域,通過智能教育系統、個性化學習路徑和過程評估來提高教育質量和效率等。人工智能已經逐漸全面滲透和賦能各個領域,在此背景下,高校需要謀劃學科和專業的布局,對現有學科專業進行內涵升級和改革創新。

      工程科技讓中國走向世界。中國在高鐵、大橋、高速公路以及5G等諸多領域取得的成就舉世矚目,背后離不開工程教育。目前,我國的工程教育呈現三個1/3,即92個專業類中工科類專業有31個,占比約1/3;攻讀工科的在校生人數占全國在校生規模1/3,占全球的38%;全國共有58000多個專業點,工科布點19000多個,占比約1/3??傮w上,中國的工程教育無論是規模還是質量,均實現了跨越發展,為中國式現代化建設提供了重要的人才支撐。

      卓越工程師是影響國家高水平科技自立自強的關鍵變量,也是國家戰略人才力量的重要組成部分。探索形成中國特色、世界水平的工程師培養體系,努力建設一支愛黨報國、敬業奉獻、具有突出技術創新能力、善于解決復雜工程問題的工程師隊伍已成為新時代工程教育的使命與責任。

      一是走出一條獨立自主的工程教育引領創新驅動發展之路。我國工程教育取得了舉世矚目的成就,形成了類型多樣、層次鮮明、專業豐富的工程教育體系。但自主培養新時代卓越工程師的能力仍需突破??萍几偁幨菄H博弈的重要領域,大國競爭博弈不斷加劇,國家對高科技領域領軍人才的需求更加迫切。在高端技術和高端人才方面,走向國際低成本獲取高端人才和關鍵技術的路徑已不復存在,以往高端技術從技術引進到技術模仿再到技術創新的路線,高端人才從出國培養到歸國建設的路線,均不可持續,需要高校加快卓越工程師的自主創新和自主培養,把握和搶占未來科技革命的先機。

      二是瞄準國家急需和國際必爭領域,構建世界頂尖工程人才培養和成長的生態系統。新時代工程教育需要支撐關鍵核心技術領域突破,需要找尋關鍵領域的真問題,并解決真問題、真解決問題。因此,必須緊緊把握當代科技發展及產業變革前沿趨勢,尤其聚焦重大基礎領域、關鍵行業和核心技術“卡脖子”難題,加速科學前沿與工程創新的深度融合。

      三是建立和完善回應國家重大戰略需求的科研成果轉化體系。從產教融合到產教深度融合再到產教融合、科教融匯,體現了國家對科技重大戰略的一以貫之的重視。當前在基礎研究到成果轉化,到市場推廣應用,總體上可以分為13級,其中高校更擅長1—4級,重視基礎理論、核心技術的新發明。中間的5—7級往往是斷點和盲區,企業更擅長8—10級和11—13級。因此,高校和企業之間的有效銜接,在產教融合中實質推進人才培養、工程實踐、科技創新三者有機結合,探索科技創新和產業變革并駕齊驅,實現高質量的科研成果轉化體系,破解關鍵技術應用的“最后一公里”難題。

      卓越工程人才培養面臨的現實挑戰

      伴隨著前三次工業革命,工程教育的范式也發生了三次變革。一是側重于工程技術范式,適應第一次的機械化和第二次工業革命的電氣化階段,強調生產過程流水線的物理聯通,特征是工業生產過程流水線的“物理聯通”,相應地創建了一批像機電土化等工程學科,以滿足工業化建設對不同行業專門人才的需要,培養一線的工程師、工程人才。

      二是側重于工程科學范式,特征是信息化、自動化的“信息聯通”,主要解決系統的信息采集、共享、處理和反饋控制等問題,偏重通識基礎和學科大類基礎,創辦了計算機、電子、自動化、通信等專業,重視學生數理能力、科學素養,但工程實踐能力有所忽視。

      三是面向未來萬物互聯時代背景下的復雜系統工程,其特征是未來智能世界的“萬物聯通”。隨著工程應用的規模越來越大,系統的參數、變量越來越多、越來越復雜,數字孿生、工業互聯網以及在此基礎上建立了工業大數據、人工智能、自主智能無人系統等,未來的工程技術將更加復雜。除了強調基礎學科、工程學科、人文社科等學科的綜合集成外,還要更加重視工程自身的問題,更加強調系統思維,滿足工程技術“新業態”。

      新時代的卓越工程人才應當具備五個基本特征:一是胸懷“國之大者”,懷抱技術改變世界的信念。二是創新精神,善于站在巨人的肩膀上做創新,重大突破性成果往往需要打破固有思維模式,以有別于常規思路的見解為導向,創造新的產品、方法、路徑。三是做世界上最強的技術,當今國際競爭下科技的突破與趕超面臨各種博弈,關鍵核心技術是國之重器,是各國科技競爭的戰略制高點,決定著一個國家科技實力的真實水平。因此,需要謀劃、思考未來的前沿工程科技問題,錨定世界高科技頂尖技術,解決國內工程“卡脖子”問題,解決國際共性的工程難題。四是方法上具有自我迭代和跨界學習的方法論,對工程教育的知識和技能能夠自我更新,新技術和新領域需要有跨學科知識背景的復合型工程科技人才來開疆拓土。五是具有扎實的理論和工程實踐能力,基礎科學知識和理論是實踐創新的本源,而工程實踐能力則需要靈活應用理論解決實際工程問題,這也是知識價值的外在體現。

      新時代卓越工程人才培養也面臨著實踐難題。一是學科專業結構難以支撐科技革命。目前,高校的大部分專業、學科都是前三次工業革命的產物,真正圍繞第四次工業革命的學科專業并不太多。因此通過人工智能賦能傳統學科,是當下極為重要的任務,傳統學科也有未來技術,但是需要融入新的動能。

      二是培養模式難以造就卓越工程人才。工程人才的培養需要學術與實踐相結合,既要靠大學的教育成長,也需要靠崗位的鍛煉成才。隨著知識積累越來越多,未來培養拔尖創新人才、卓越工程人才的難度會越來越大。此外,學術性人才和工程性人才在成長、發展以及作用發揮的規律上,也存在差異性。對于學術人才而言,創新高點一般在35—40歲左右階段,而工程人才相比要推遲7年左右,大概在42—47歲,而且有一個比較平穩的高峰期。這意味著工程人才比學術人才需要更多的實踐環節鍛煉,需要參與重大工程實踐的鍛煉和歷練才能成長為卓越人才。

      三是校企合作機制難以促進成果轉化。產學研合作、協同育人的首尾“一公里”問題突出,如何優化產學研聯動機制,促進區域協同創新科學發展,構建一套科學化、高效率、可持續的高校技術轉移體系,是我國高校亟待解決的問題。

      打造卓越工程人才培養新生態

      新時代的卓越工程師不僅要具備工程實踐的勝任能力,還需具有扎實的理論知識,既要有認識世界、解釋世界的學識,也要有改造世界、創造發明的能力。以同濟大學為例,學校建立了卓越工程人才培養的國家重大科學平臺和設施,包括汽車整車的風洞實驗室、月球與深空探測精密測繪實驗室、海底科學觀測網、駕駛模擬器、高速磁浮工程試驗線、多功能振動實驗中心、自主智能無人系統科學中心、國家干細胞轉化資源庫等,為培養卓越工程人才奠定了研究平臺,也為推動校企合作提供了高度耦合的科研資源。

      培養適應、支撐和引領新一輪科技革命和產業變革的卓越工程人才,打造卓越工程人才培養的新生態不僅是實現教育強國的重大任務,也是高等教育高質量發展的重要外顯指標,需要從培養什么樣的卓越工程師、如何培養、誰來培養、在哪培養等四個方面進行系統思考。

      一是創辦政產學研用協同的卓越工程師學院。成立理事會,成員為來自高校、企業、行業/產業、科研院所、金融機構等的專家,成立專門的學位評定委員會。卓越工程師學院對接校內的專業學院和各類科研平臺,統籌各方資源,整合延伸,解決科研平臺、師資配備、國際交流等問題。對外,推動和企業的合作,共同開展招生,共同選擇論文題目,實施雙導師共同培養,推動成果的轉化,校企合作建立配套的工程師技術中心,建設類企業級別的仿真環境和工程技術實踐平臺,使工程碩博士在實戰環境中研究真問題、開展真科研、產出真成果。

      二是創新培養模式和機制,關鍵是破解導師不適應、平臺不適合、機制不適配三個難題。首先,高校導師大多擅長理論研究,缺乏工程背景和對企業需求的理解,而企業導師大多專注技術研發,對研究生成長規律缺乏了解,只有兩個導師在培養方案、論文選題、預期目標、過程管理、成果共享、論文評價等方面達成共識,融合互補,才能培養出知行合一的高質量人才;其次,高校的科研平臺大多為基礎研究型,而企業的研發平臺大多為應用型、測試型、生產型,校企單方面都無法滿足卓越工程師培養的需求,需要建立起從0到1到N的產業鏈、創新鏈、人才鏈、教育鏈的有機銜接和協作共享機制;最后,要充分認識高校和企業的不同性質,由于機制的差異和目標價值的不同,容易導致人才培養思路的分歧,出現校企合作流于形式的現象,需要從源頭上系統設計,形成合作共贏的利益共同體。

      三是改進現行工程碩博士學位論文的評價辦法,建立目標導向、問題驅動、成效為王的評價體系。從招生源頭,審核導師的招生資格,明確導師應具備的工程經歷和校企合作的背景要求;改革學位論文評審評價辦法,引入國內外產業/行業專家,以解決企業關注的技術問題為牽引,以解決復雜工程問題能力為核心,以達成課題的預期目標為依據,打破以論文為核心的學位申請機制,建立新的卓越工程師學位論文評價體系;構建基于培養過程大數據的質量監測系統,綜合評價學生的科學素養、工程能力和國際視野,實行動態管理和質量保障。

      四是建立從工程碩博士論文研究課題的立項到成果轉化的新生態。需要建立真問題、真投入和真導師的三維機制,真問題即需要從企業的實際需求中凝練成科學和技術問題,真投入需要由企業在工程碩士、工程博士的培養方面投入科研經費和獎助金配套,真導師即企業要配備一線的企業工程師指導研究生,實際參與人才培養的各個方面。在此基礎上,成果轉化方面也需要開辟產教融合知識產權綠色通道以支撐共贏“最后一公里”,研究成果需要在企業開展實證測試和應用的一整套體系和規范,構建知識產權,保護轉化、審批、孵化這樣一套新的機制,搭建政產學研金貫通的信息對接、金融支持共享系統。

      總之,新時代卓越工程人才培養需要實現四大變化:一是選拔方式變化,從過去以研究生考試的成績為錄取依據,轉變為考查學生的潛力和興趣為主;二是培養模式的轉變,從單一學科專業制磚模式轉變為多學科交叉、目標導向的個性培養模式;三是責任主體的轉變,從高校導師獨立指導轉變為校企雙導師協同育人;四是評價標準發生變化,以學術論文為核心轉變為以解決工程技術問題的能力為核心。

      【作者鄭慶華:同濟大學校長】

      原載2023年第21期《中國高等教育》

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