高等教育研究所
 首页  部门概况  通知公告  学术观点  政策法规  立项课题  管理规程  常用下载  学校主页 
最新消息: · 关于开展南京工程学院高等教育研究课题结题验收的通知         · 关于开展2020年度南京工程学院高等教育研究课题中期检查的通知         · 关于公布2021年度南京工程学院高等教育研究立项课题的通知         · 江苏省教育科学“十四五”规划2021年度课题申报推荐结果公示         · 2021年度南京工程学院高等教育研究课题拟立项结果公示         · 关于做好江苏省教育科学“十四五”规划2021年度课题申报的通知         · 江苏省高等教育学会“大学生劳动教育”“基础课课程群”专项课题申报推荐结果公示         · 关于做好2021年度南京工程学院高等教育研究课题申报工作的通知   
通知公告
常用下载
· 南京工程学院高等教育研究课...
· 南京工程学院高等教育研究课...
· 南京工程学院高等教育研究课...
· 南京工程学院高等教育研究课...
· 南京工程学院高等教育研究课...
· 南京工程学院高等教育研究课...
文章内容页 当前位置: 首页 >> 工程教育园地 >> 正文

林建华:“新工科”与“工程科学”
2021-10-20 10:17  

   最近,人们提出“新工科”的概念,希望以新的观念推进工程教育改革,真正培养出更具创新能力、面向未来的优秀工程技术人才。但是,“新工科”的内涵是什么,如何改革我们的工科教育体系?适应未来的需要?这些都是需要我们认真思考和研究的问题。

工科与理科教育

20世纪50年代初的院系调整中,我们借鉴苏联模式,把大学分成文理科学校和工科学校。过去十多年,中国教育变化很大,国家投入增加,办学规模扩大,国际影响力提升,很多学校也实现了从专科型学校向综合性大学的转变。

但是,我们的理工科教育模式变化不大,仍然以传统的专业教育为主,这显然与国家未来发展的需要并不适应。建设创新型国家,应对人类面临的巨大挑战,实现国家的可持续发展,需要一批具有问题意识、掌握科学思维方法的创新型人才,这恐怕就是提出“新工科”概念的初衷。

我哥哥曾是一位汽车设计工程师,现在已经退休了。他认为,在大学学到的工程技术的知识和原理,基本可以满足实际设计需要。当然,每次做新车设计时,都会遇到一些新问题,也需要学习和了解最新的进展,但作为工程师,他们没有能力或没有愿望去做根本性的或原理性的创新,只是在原来的框架内进行设计。一般地说,工程师需要有问题意识和目标意识,要能够熟练地运用最成熟或最新的技术,尽快地解决问题。这与理科学者的思维方式大相径庭。

理科的研究常常是兴趣主导的,探索未知世界,喜欢标新立异,而对应用考虑不多。我在美国学习时,系里有一位著名学者,在新化合物的合成方面做了很多工作。他在办公室的门上挂了一个渔夫的漫画,并常把自己的研究比作钓鱼,意思是说他的兴趣只是寻找新的化合物。还有人用射箭方式比喻理科和工科的差别,认为工科用的是老弓箭,还想要“指到哪里打到哪里”,而理科总是在发明新弓箭,但只是想证明弓箭能用,“打到哪里都没关系”。

钱学森的工程科学思想

基础研究与技术应用分离并非中国大学独有的现象,钱学森先生很早就注意到这个问题。二战期间,盟国将很多新的科学发现迅速转变为应用技术,作为武器应用到战争中,他由此预感到基础科学与工程技术紧密结合的重要性。

1947年,钱学森先生回国结婚,曾到浙江大学等几所学校做过讲演。讲演中提出发展“工程科学”的建议,认为“工程科学最重要的本质——将基础科学中的真理,转化为人类福利的实际方法的技能,实际上超越了现在工业的范畴”,并提出“纯科学家与从事实用工作的工程师之间密切合作的需要,产生了一个新的职业——工程研究者或工程科学家。他们形成纯科学与工程之间的桥梁。他们是将基础科学知识应用于工程问题的那些人”。

钱学森先生还对工程科学家的教育和培训,提出了很多建议。他认为工程科学家应当具有坚实的工程学和理学基础,还需要有解决实际问题的能力。要达到这一标准,工程科学家应当经过严格的学习和培训,这也应当包括研究生教育阶段。考虑到当时科学技术的发展状况,钱学森先生的观点是很有前瞻性的。

新思维的工程科学家

今天,世界已经发生了很大的变化。全球化、知识经济、信息技术使各种生产要素在世界范围内迅速流动,知识和科学技术已成为最重要的生产要素,成为国家竞争力的核心。中国的发展更加需要科学技术的支撑,更加需要卓越人才的支撑。

正如习总书记讲到的:“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切,对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈。”而且,科学与技术的快速发展,特别是信息技术的快速发展,使科学发现到技术应用的距离大大缩短。

人类面临很多新的严峻挑战和问题,已经不能仅靠传统的工程技术来解决,需要通过揭示实际问题背后的科学原理,用新的思维、新的方法才能真正解决。与此同时,科学研究的方式也在改变,学者的兴趣不再是科学研究的唯一推动力,人类面临的实际问题和重大挑战背后,都包含了深刻的科学问题,这也要求科学家要了解和参与到实际问题的研究中。

因此,国家和社会发展不仅需要传统意义上的工程师和科学家,更需要一批像“工程科学家”这样的复合型人才。

有一位朋友是学理科的,一直在综合性大学工作,后转入了一所工科大学。他曾谈起两个学校文化上的差别。这所工科学校的学生很优秀,也很专注,但每当给学生课题的时候,学生都会问这个项目有什么实际用处。对于一个纯科学家来讲,这是个令人尴尬的问题。科学家提出问题主要基于对科学前沿的理解,更关心的是新原理和新发现,潜在的应用并不是首要考虑的问题。工科学校的学生提出这样的问题很正常,这是学校文化和学科背景决定的。

实际上,学生提出的问题,对理科背景的教师是很好的,会督促教师更加关注研究的实际应用背景,促进人们思考科研成果的转化和应用。当初,我们建设北大工学院的一个初衷,就是希望在北大注入关注实际的文化元素。当然,文化的转变还是需要假以时日的。

北大的工程科学

我们现在讲的“新工科”,与钱学森先生70年前提出的“工程科学”的基本理念是相通的,本质上都是面向国家、面向未来,提高学生发现问题、解决问题的综合能力。但是,由于每个学校都有各自的人才培养定位,而且学科布局和学术文化的特点也不同,“新工科”的人才培养也要根据各自的特点,发挥各自的长处,采取不同模式。

20世纪50年代末,北大开始重建应用科学类的专业,但主要集中在计算机、电子学和核科学技术等国家急需的领域。2005年建立了学科比较全的工学院,明确了发展工程科学的基本方针。在人才培养中,工学院提出了“工之道,实为本,新为上”的基本原则。一方面,本科生教育仍然保持了注重理学基础的特点,关注学生的思维能力和想象力,养成揭示事物发展规律的思维习惯,另一方面,关注问题意识和实践能力的培养,养成勤于动手解决问题的习惯。

北大是一所以文、理、医为主的综合性大学,崇尚自由发挥和兴趣导向,北大的学生在校园中天天都会受到这种文化的熏陶,因而,北大工学院的人才培养要更加注重工程训练和实践,培养学生解决实际问题的能力。对于工科文化比较强的学校,应当加强学生“新工科”与“工程科学”182创新意识的培养和训练,不能让固有的思维模式束缚学生的思想。

总体看,北大工学院的人才培养方案仍具有较强的理科特点,还不能称之为真正的“工科”。最近,工学院参考国外一些工学院的人才培养方案,对生物医学工程等专业的本科培养方案进行了修订。国外大学在理科基础、工程基础和生物医学等方面更加均衡合理一些,医学和工程实践也很有特色,这些都很值得我们学习和借鉴。

新工科的人才培养

一些人认为“新工科”主要应当拓展一些新的工科领域,从而改造传统的工科教育。我觉得这种看法过于局限,并没有抓到“新工科”的本质。“新工科”的核心是要建立工科人才培养的新理念和新方法,培养兼具工程师和科学家素养的人才。我们应当把工科教育中注重实践实际、注重标准规范的特点,与理科教育中注重原始创新、倡导别出心裁的特点,很好地融合到“新工科”人才培养方案中,增强学生对社会需求的观察、分析和实践、发现问题和找到发展机会的能力,跳出固有观念,开拓新方法去解决问题。

“新工科”的人才培养也要特别关注人文素养的培养。表面看,人文素养是培养人们对文化、历史、艺术的理解,这对所有人都是重要的。但对于工科教育而言,人文素养更加重要,因为它可以帮助我们发现新需求,用更加合理的方式解决实际问题。随着社会的发展进步,人们的需求越来越多样化,我们不仅要用更好的方式去满足人们的需求,还应当去发现和创造新的机会,引导人们的新需求。

北大曾有几位学生,他们看到校园中有大量的“僵尸”自行车,既浪费资源,又挤占了校园空间。于是他们提出共享单车的概念,先是把“僵尸”自行车回收修整,提供给同学共享使用,后来逐步发展成为世界最大的共享单车企业,上千万辆共享单车已经遍布世界各大城市。大多数人都不会关注这些生活中司空见惯的现象,但恰恰是这些“司空见惯”存在新的商机。

最近,人们提出“新工科”的概念,希望以新的观念推进工程教育改革,真正培养出更具创新能力、面向未来的优秀工程技术人才。但是,“新工科”的内涵是什么,如何改革我们的工科教育体系?适应未来的需要?这些都是需要我们认真思考和研究的问题。

工科与理科教育

20世纪50年代初的院系调整中,我们借鉴苏联模式,把大学分成文理科学校和工科学校。过去十多年,中国教育变化很大,国家投入增加,办学规模扩大,国际影响力提升,很多学校也实现了从专科型学校向综合性大学的转变。

但是,我们的理工科教育模式变化不大,仍然以传统的专业教育为主,这显然与国家未来发展的需要并不适应。建设创新型国家,应对人类面临的巨大挑战,实现国家的可持续发展,需要一批具有问题意识、掌握科学思维方法的创新型人才,这恐怕就是提出“新工科”概念的初衷。

我哥哥曾是一位汽车设计工程师,现在已经退休了。他认为,在大学学到的工程技术的知识和原理,基本可以满足实际设计需要。当然,每次做新车设计时,都会遇到一些新问题,也需要学习和了解最新的进展,但作为工程师,他们没有能力或没有愿望去做根本性的或原理性的创新,只是在原来的框架内进行设计。一般地说,工程师需要有问题意识和目标意识,要能够熟练地运用最成熟或最新的技术,尽快地解决问题。这与理科学者的思维方式大相径庭。

理科的研究常常是兴趣主导的,探索未知世界,喜欢标新立异,而对应用考虑不多。我在美国学习时,系里有一位著名学者,在新化合物的合成方面做了很多工作。他在办公室的门上挂了一个渔夫的漫画,并常把自己的研究比作钓鱼,意思是说他的兴趣只是寻找新的化合物。还有人用射箭方式比喻理科和工科的差别,认为工科用的是老弓箭,还想要“指到哪里打到哪里”,而理科总是在发明新弓箭,但只是想证明弓箭能用,“打到哪里都没关系”。

钱学森的工程科学思想

基础研究与技术应用分离并非中国大学独有的现象,钱学森先生很早就注意到这个问题。二战期间,盟国将很多新的科学发现迅速转变为应用技术,作为武器应用到战争中,他由此预感到基础科学与工程技术紧密结合的重要性。

1947年,钱学森先生回国结婚,曾到浙江大学等几所学校做过讲演。讲演中提出发展“工程科学”的建议,认为“工程科学最重要的本质——将基础科学中的真理,转化为人类福利的实际方法的技能,实际上超越了现在工业的范畴”,并提出“纯科学家与从事实用工作的工程师之间密切合作的需要,产生了一个新的职业——工程研究者或工程科学家。他们形成纯科学与工程之间的桥梁。他们是将基础科学知识应用于工程问题的那些人”。

钱学森先生还对工程科学家的教育和培训,提出了很多建议。他认为工程科学家应当具有坚实的工程学和理学基础,还需要有解决实际问题的能力。要达到这一标准,工程科学家应当经过严格的学习和培训,这也应当包括研究生教育阶段。考虑到当时科学技术的发展状况,钱学森先生的观点是很有前瞻性的。

新思维的工程科学家

今天,世界已经发生了很大的变化。全球化、知识经济、信息技术使各种生产要素在世界范围内迅速流动,知识和科学技术已成为最重要的生产要素,成为国家竞争力的核心。中国的发展更加需要科学技术的支撑,更加需要卓越人才的支撑。

正如习总书记讲到的:“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切,对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈。”而且,科学与技术的快速发展,特别是信息技术的快速发展,使科学发现到技术应用的距离大大缩短。

人类面临很多新的严峻挑战和问题,已经不能仅靠传统的工程技术来解决,需要通过揭示实际问题背后的科学原理,用新的思维、新的方法才能真正解决。与此同时,科学研究的方式也在改变,学者的兴趣不再是科学研究的唯一推动力,人类面临的实际问题和重大挑战背后,都包含了深刻的科学问题,这也要求科学家要了解和参与到实际问题的研究中。

因此,国家和社会发展不仅需要传统意义上的工程师和科学家,更需要一批像“工程科学家”这样的复合型人才。

有一位朋友是学理科的,一直在综合性大学工作,后转入了一所工科大学。他曾谈起两个学校文化上的差别。这所工科学校的学生很优秀,也很专注,但每当给学生课题的时候,学生都会问这个项目有什么实际用处。对于一个纯科学家来讲,这是个令人尴尬的问题。科学家提出问题主要基于对科学前沿的理解,更关心的是新原理和新发现,潜在的应用并不是首要考虑的问题。工科学校的学生提出这样的问题很正常,这是学校文化和学科背景决定的。

实际上,学生提出的问题,对理科背景的教师是很好的,会督促教师更加关注研究的实际应用背景,促进人们思考科研成果的转化和应用。当初,我们建设北大工学院的一个初衷,就是希望在北大注入关注实际的文化元素。当然,文化的转变还是需要假以时日的。

北大的工程科学

我们现在讲的“新工科”,与钱学森先生70年前提出的“工程科学”的基本理念是相通的,本质上都是面向国家、面向未来,提高学生发现问题、解决问题的综合能力。但是,由于每个学校都有各自的人才培养定位,而且学科布局和学术文化的特点也不同,“新工科”的人才培养也要根据各自的特点,发挥各自的长处,采取不同模式。

20世纪50年代末,北大开始重建应用科学类的专业,但主要集中在计算机、电子学和核科学技术等国家急需的领域。2005年建立了学科比较全的工学院,明确了发展工程科学的基本方针。在人才培养中,工学院提出了“工之道,实为本,新为上”的基本原则。一方面,本科生教育仍然保持了注重理学基础的特点,关注学生的思维能力和想象力,养成揭示事物发展规律的思维习惯,另一方面,关注问题意识和实践能力的培养,养成勤于动手解决问题的习惯。

北大是一所以文、理、医为主的综合性大学,崇尚自由发挥和兴趣导向,北大的学生在校园中天天都会受到这种文化的熏陶,因而,北大工学院的人才培养要更加注重工程训练和实践,培养学生解决实际问题的能力。对于工科文化比较强的学校,应当加强学生“新工科”与“工程科学”182创新意识的培养和训练,不能让固有的思维模式束缚学生的思想。

总体看,北大工学院的人才培养方案仍具有较强的理科特点,还不能称之为真正的“工科”。最近,工学院参考国外一些工学院的人才培养方案,对生物医学工程等专业的本科培养方案进行了修订。国外大学在理科基础、工程基础和生物医学等方面更加均衡合理一些,医学和工程实践也很有特色,这些都很值得我们学习和借鉴。

新工科的人才培养

一些人认为“新工科”主要应当拓展一些新的工科领域,从而改造传统的工科教育。我觉得这种看法过于局限,并没有抓到“新工科”的本质。“新工科”的核心是要建立工科人才培养的新理念和新方法,培养兼具工程师和科学家素养的人才。我们应当把工科教育中注重实践实际、注重标准规范的特点,与理科教育中注重原始创新、倡导别出心裁的特点,很好地融合到“新工科”人才培养方案中,增强学生对社会需求的观察、分析和实践、发现问题和找到发展机会的能力,跳出固有观念,开拓新方法去解决问题。

“新工科”的人才培养也要特别关注人文素养的培养。表面看,人文素养是培养人们对文化、历史、艺术的理解,这对所有人都是重要的。但对于工科教育而言,人文素养更加重要,因为它可以帮助我们发现新需求,用更加合理的方式解决实际问题。随着社会的发展进步,人们的需求越来越多样化,我们不仅要用更好的方式去满足人们的需求,还应当去发现和创造新的机会,引导人们的新需求。

北大曾有几位学生,他们看到校园中有大量的“僵尸”自行车,既浪费资源,又挤占了校园空间。于是他们提出共享单车的概念,先是把“僵尸”自行车回收修整,提供给同学共享使用,后来逐步发展成为世界最大的共享单车企业,上千万辆共享单车已经遍布世界各大城市。大多数人都不会关注这些生活中司空见惯的现象,但恰恰是这些“司空见惯”存在新的商机。

良好的科学素养、发自内心的人文关怀、勤于思考和创新的思维习惯,以及勇于实践、不怕失败、细心谋划的工科思维,这些可能就是我们的“新工科”希望培养出来的人才特质。


关闭窗口

 

学校地址:江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号 邮编:211167

版权所有:高等教育研究所 苏ICP备05007116号-1 苏公网安备 32011502010453号