一
引言
以科技革命和產業變革為主要特徵的新一輪工業革命，正在對社會生產和生活方式產生深刻影響，也必將對高等教育產生質的影響。美國工程教育協會在美國國家科學基金會的支持下，啟動了《本科工程教育轉型項目》，通過四階段、跨年度的系列會議，研究工程教育的改革與實施。研究發現，在技術改變已經改變我們生活的今天，工程教育的內容、模式、文化仍保持相對靜止不變，即使有一些變化，但最常見的工程教育課堂仍是被動講座式。工程教育改革與創新迫在眉睫。
從全球範圍來看，「世界正在變化，教育也必須改變」，MIT發布的《全球一流工程教育現狀》報告指出：工程教育進入了快速和根本性變革時期。可以預期，面向第四次工業革命的新工程教育在更大程度融合基礎學科、工程學科、人文學科的基礎上，將更加注重工程的實踐本質，更加注重人才培養的交叉跨界與集成創新。
二
「New E3」新工科建設方案的設計與實踐
習總書記在十九大報告中指出：創新是引領發展的第一動力。面向新科技革命和產業變革，高等工程教育如何創新發展，如何支撐社會經濟、產業發展是其面臨的重要任務。
對此，我國提出了全面實施「新工科」建設行動計劃。新工科堅持「立足當下、瞄準未來、主動變革」的建設理念，從「復旦共識」「天大行動」到「北京指南」「復旦論壇：新工科再深化」，逐步解決認識問題、方法論問題、政策支持問題、理念再深化問題，深刻體現了高等工程教育對國家重大戰略要求的積極響應，對未來社會經濟發展、未來工程的積極謀劃，體現了工程教育「中國經驗」「中國模式」的探索實踐：培養能夠適應、甚至引領未來工程需求的人才，解決國家、產業與科技的重大需求問題，突破核心關鍵技術，構築先發優勢；推動高等教育整體創新變革，在未來戰略必爭領域做好人才儲備，佔領制高點，掌握主動權,實現從「跟跑」「並跑」向「領跑」的跨越；提高國家未來競爭力，贏得全球市場競爭。
電子科技大學作為國家「985工程」「世界一流大學」A類建設高校，主動服務國家戰略需求，緊抓立德樹人根本任務和教育教學主陣地，構建從新生項目課程開始的3維6核多層次全體系「NewE3」新工科建設方案，全面系統推進「新工科」建設與改革。
作為通往未來工程教育的改革計劃，「NewE3」建設方案首先構建了創新引領人才核心素養模型（圖1）。該模型以「好奇心與學習力」「全球視野與領導力」為核心，「知識結構」建構與「創新思維」訓練並重，「軟實力」與「硬實力」融合，「價值塑造、啟迪思想、喚起好奇、探究知識、激發潛能、個性發展」六位一體，培養堪當民族復興大任的創新引領人才。
圖1 創新引領人才核心素養
具體而言，學校在科學、技術、工程、數學的知識結構基礎上，充分融入「Arts+Business」，激發學生的想像力和創造力，培養商業與企業意識和商業價值的發掘能力。正如Sochacka等學者所言：藝術教育是創意的關鍵；創意是創新的重要組成部分；創新在未來創造新的行業；新興行業作為學生的工作，是我們未來經濟福祉的基礎。在創意—創新—創造驅動下，面向未來的「並跑」「領跑」，突出跨學科方法，強調喚起好奇與自我激勵的潛能，強調創新思維與創意培養，重視社會責任感和領導力培養是學校實現從「跟蹤式人才」培養向「創新引領人才」培養轉變，從「單一技術的工程師」培養向「知識融合、能力集成的領軍人才」培養轉變的應有之意。
基於此，「NewE3」新工科建設方案以「喚起好奇，激發潛能」為主旋律，搭建從新生項目課開始的、逐級挑戰的新工科項目課程體系、跨界融合的人才培養生態、優勢集聚的人才培養環境等3維度人才培養大平臺，重點突破6項核心改革，形成貫通融合，迭代升級的新工科教育創新體系（圖2），全面系統推進新工科建設與改革。
圖2 「NewE3」新工科建設「成電方案」
1.喚起好奇、激發潛能：構建逐級挑戰的新工科項目課程體系。
課堂是教育教學的主戰場、人才培養的主渠道；課程體系是課程的組織架構，是實現人才培養目標的關鍵。電子科技大學逐級挑戰的新科項目課程體系是對傳統工程教育的深刻反思和系統改革，強調「面向未來、問題導向、縱向遞進、橫向交叉」，以項目學習為核心，從新生項目課到高峰項目課、挑戰性跨學科項目課、「科研育人」逐級通關項目課、榮譽課程、榮譽學位等，逐步增大項目學習比重，打破學科與專業的邊界，跨越高水平科研與本科教育「第一課堂」的鴻溝，貫通人才培養全過程（圖3）。
圖3 UESTC新工科項目課程體系
電子科技大學自2016年開始全面開展挑戰性研究型教學改革，以喚起好奇、激發潛能、提升學業挑戰度為著力點，經過兩年多的努力，建設了762門優質挑戰性、研究型課程，對教學內容、教學方式、考核方式等進行改革，鼓勵教師研究性地教，重在改變學生學習方式，引導學生研究性地學、挑戰性地學，從而創新性地做。為保證挑戰性研究型課程有效、可持續和高質量實施，學校全面啟動檢查落實挑戰性課程建設質量工作及校院兩級挑戰性示範課認定、教學方法與考核方法改革示範課認定工作、杜絕「水課」督查工作，雙管齊下，切實保障課程質量，提升學生的學習體驗與學習感受。
專業的核心是具有邏輯結構的課程體系。隨著「課堂革命」的縱深推進，進一步加強新工科教育項目課程體系設計與實踐，就顯得尤為必要。基於此，學校以新工科「一攬子專項計劃」為抓手，進一步突出項目學習，進一步喚起好奇，激發潛能。
（1）實施「新生項目課程」專項建設計劃，並完全納入本科人才培養方案。從新生開始引入基於項目的學習，突出能力軸翻轉，讓學生從新生開始就了解構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）的內涵與思想，通過嘗試解決有價值的（工程）問題，喚起好奇心與學習力，讓學生對自己正在做的事感到興奮，引導新生養成設計、創新、創造的習慣和能力，鍛鍊學生的思辨表達與團隊協作能力；同時，通過大一新生基於項目的課程學習，經歷「真實世界」的（工程）體驗，了解自然科學和專業課程內涵，了解產品與課程的關係，在開始專業學習之前就能對後續課程增強必要的感性認識。例如，學校光電科學與工程學院以「3D顯示及實現」設置了9門新生項目課程，覆蓋學院每位學生。
（2）實施「新工程教育體系設計與實踐」專項計劃。通過系統化的設計與改革，開發和建設具有系統性、逐級遞升、挑戰性、跨學科的基於項目的研究型課程體系。例如，學校光電科學與工程學院以「專業興趣與認知」「項目構思與設計能力」「項目設計與實現能力」「項目實現與運行能力」及「綜合集成能力」為階段性培養重點，在大一設置9門新生項目課程的基礎上，在大二和大三上學期設置基於構思、設計的專業能力提升項目課程，在大三下期設置基於設計、實現的綜合設計項目課程，在大四設置基於實現、運作的多學科集成挑戰性課程，形成了「基於項目新生課—基於項目設計課—基於項目挑戰課—基於項目高峰課」的逐級挑戰、跨學科項目課程體系，實現項目學習全程全覆蓋。航空航天學院以基於項目的主動學習、跨學科學習為培養模式，設計了「基於4D設計的專業和跨學科項目課程體系」和「面向核心工程能力的項目課程體系」，從而構成其知識與能力培養的「雙線」培養方案，形成學用一體、學創一體的教學體系，構築學生工程能力培養知識融合競爭力持續提升的人才培養體系，實現從參與設計與製作的學習向以設計為基礎的主動學習轉變，探索實踐了工程教育從「回歸工程」到「融合創新」的新範式。
（3）實施高水平優勢科研團隊「『科研育人』新工程教育改革」專項計劃。由高水平優勢科研團隊開發實施系列化、挑戰性項目核心課程，實現科研育人在「第一課堂」真正落地。如，學校信息與通信學院依託信息與通信工程A+優勢學科，由兩項國家技術發明獎獲得者、電子學會會士、國務院學科評議組成員、教育部工程研究中心主任楊建宇教授牽頭並帶領一批科研出色的青年教師，以一流學科的站位高度，服務國家戰略和關鍵領域的使命感、責任感，全力打造新工科精英人才培養的「卓越成長計劃」。該計劃以「項目」引領「課程」，構建「卓越核心課程」與「卓越通關項目」銜接的「雙螺旋」教學體系，重構「初級—中級—高級—創新」貫通全過程的項目化教學架構和教學內容，以核心課程案例化教學、科研實踐通關式挑戰，將高水平科研實踐真正從第二課堂推進到第一課堂。電子科學與工程學院依託電子科學與技術A+優勢學科、電子薄膜與集成器件國家重點實驗室，面向關鍵核心技術、國之重器，打造「以傳感晶片為核心的創新人才培養」科研育人項目。該項目以具有多功能集成特徵的傳感晶片為載體，從團隊承擔的傳感晶片國家重點研發計劃等項目成果中抽取基礎科學和典型技術問題，構建核心課程體系和集趣味性、挑戰性、展示性於一體的研究項目，實施由外及裡、從易到難的逐級遞進、步步深入的教學模式，形成基於傳感晶片研發及應用示範的「軟體—電路—晶片—系統演示」的全鏈條科研育人架構，實現課堂教學與科研實踐的融合互動。
基於項目的學習是喚起好奇，激發興趣與潛能，培養學生解決複雜工程問題、溝通交流、團隊協作與工程領導力，訓練系統性思維、設計思維、創造性思維的一種有效途徑。學校「一攬子專項計劃」融入培養方案，使項目學習「進課程」「進課堂」，融入四年培養過程，形成工程教育改革的新理念、新方法、新模式、新質量。
2.建構生態：搭建跨界融合的人才培養新生態。
學科專業和人才培養類型結構問題是工程教育改革的核心問題。跨界融合的人才培養新生態以「新的工科專業+工科的新要求」為核心，構建「智能+」新專業體系，設計「通識教育與領導力培養體系」，創新「拔尖人才培養」「交叉複合人才培養」模式。
（1）構建「智能+」新專業體系。面向未來，積極把握新科技革命和產業變革的新動向新技術、社會發展的新需求、學科交叉融合的新趨勢,緊密對接創新鏈、產業鏈，圍繞「智能+」，大力發展國家戰略發展、社會建設以及公共服務領域民生改善急需的新興專業、交叉複合專業，布局建設人工智慧、機器人工程、無人駕駛航空器系統工程、新能源材料與器件、智能電網信息工程、智能製造、網際網路金融、數據科學與大數據技術、物聯網工程、數字媒體技術等新工科專業，重構人才培養體系與課程體系，推進工程教育專業認證和專業評估，升級改造傳統與優勢專業，構建新工科專業體系。
（2）打造成電通識教育與領導力培養體系（圖4）。構建由核心通識課程體系與通識資源拓展體系相輔相成的通識教育體系，包括六模塊114門核心通識課程、新生研討課（必修課）、校外優質通識類MOOC、「成電講壇」「成電舞臺」「經典60」閱讀等優勢資源。重點打造《人類文明經典賞析》核心通識系列課程，通過「閱讀經典+深度討論」「線上線下互動+課內課外互補」「悅讀薈+MOOC群+成電銀杏葉」等系列舉措，實現學生「智識教育」全覆蓋。每個專業開設「專業寫作與口頭表達」必修課，將思辨與表達能力培養貫穿四年教學過程。實施「成電棟梁工程」，成立學生領導力教育研究所、學生領導力VR測評中心，建構「創新驅動型領導力發展模型」，分層設計和實施「卓越」（100%學生）、「菁英」（30%學生）和「領軍」（10%學生）三層次培養計劃；同時，充分利用第二課堂，打造閱享成電、leader說、成電辯壇等精品活動，共建青年領袖實驗室、全球青年大會、馬裡蘭大學領導力訓練營等特色項目，實現全覆蓋、全過程、分層次、進階式學生領導力培養。
圖4 UESTC通識教育與領導力培養體系
（3）構建新工科人才培養模式新體系（圖5）。實施「成電英才計劃」校級拔尖創新人才特殊培養計劃和「壹系壹班」「林為幹班」「雄鷹班」等18個院級拔尖創新人才特殊培養計劃，從本碩博貫通培養機制、個性化培養方案制定、高水平導師團隊組建、學生國際交流與學習平臺搭建等方面深化改革，培養拔尖創新人才。推進多學科交叉融合人才培養模式改革，實施面向「智能+行業產業」「電子信息+行業產業」的「網際網路+」複合實驗班、智能製造實驗班、機器人特色實驗班、電動汽車創新創業複合實驗班等特色計劃；面向「電子信息+經濟管理」的管理—電子工程複合培養實驗班；面向「電子信息+生命科學」的生物—信息複合培養實驗班；面向「AI+外語」的外語—計算機複合實驗班；以「電子信息+實驗藝術」實現「新工科+新藝術」的交互新媒體藝術輔修專業，構建複合型人才成長生態圈。全面實施「大類招生、大類培養」，以工科試驗班、電子信息大類、計算機類、數學類、示範性卓越工程師類等方式進行招生和培養；同時，為學生提供兩次轉專業機會，轉出不設門檻，打破學科專業邊界，充分滿足學生個性化學習需求。
圖5 UESTC新工科人才培養模式體系
3.厚植沃土：打造優勢集聚的人才培養新環境。
高等教育進入大眾化階段以來，已從社會邊緣進入中心，與利益相關者建立合作夥伴關係是高校聚集辦學資源的必然選擇。學校「問內外資源創條件」，以「優勢集聚、資源共享、互惠共贏」為原則，統籌實踐教學、科研訓練、科創競賽、社會實踐、雙創項目等育人活動，建設聯合研究實驗室、合作研究中心、創新創業實踐平臺、科創競賽實訓平臺、校外教學實習基地、課外科技創新活動基地等育人平臺，成立創新創業學院、實施「一校一帶」戰略（一校：電子科技大學，一帶：成都高新區高校成果轉化產業帶，「一校一帶」融合發展，打造創新創業示範區——「中國矽谷」）等戰略措施，拓展協同育人空間，構建「產教學研用」融合的創新創業教育體系，打造集教育、研發、創業於一體的新工科人才培養共同體。例如，學校示範性微電子學院以企業交流、成電芯論壇、新生研討課等多場景對大一學生開展工程認知教育；以「集成電路先進設計—先進位造—先進封測」的企業課程體系，涵蓋物理、器件、工藝、設計、封測、系統集成與應用等完整知識鏈的「一條龍IC綜合實驗」，科創競賽等多途徑對大二大三學生開展工程訓練教育；以企業+學校雙導師制、校外實習實訓、工程實戰訓練等多維度對大三大四學生開展工程研究教育，形成產學合作協同育人長效機制。信息與軟體工程學院以企業虛擬班、企業合作課等10種校企合作模式，與300餘家企業建立校企協同育人機制，實現貫穿4年、累積1年、全鏈條遞進式「企業參觀—企業實訓—企業實習—企業畢設」覆蓋學院所有學生。
以教學環境為支撐，創設82間小班探究式智慧教室，包含多屏手機互動教室、虛擬桌面翻轉課堂教室、多視窗系統教室等多種類型，配套互動教學系統、電子班牌、書寫牆等輔助設施，輕鬆實現人臉識別/刷卡/手機籤到、課前/課中/課後師生互動、教學狀態數據採集分析等，實現信息技術與物理空間的結合、以教師為中心向以學生為中心轉變以及教與學的智慧互動。
以教師為主體，完善榮譽與獎勵體系，設立立德樹人成就獎、教學改革創新示範獎、教學競賽獎、教書育人優秀團隊等4大類教學榮譽，加大教學獎勵；推進教授為本科生上課制度、傑出學術人才為本科生上課制度，實施「教授開放日」制度、本科教學關鍵崗位制度，開展「一流本科教育大家談」「教學改革與創新論壇」等系列活動，充分調動教師傾心教學，研究教學的主動性，回歸育人本分，營造新工科教育教學改革文化。
三
結語
面向新工科建設，電子科技大學因時而動，返本開新，主動作為，構建多層次全體系，真正可以落地實施，可以解決工程教育現存問題的「NewE3」成電方案。面向未來，我們需要更加深刻的思考、研判產業和社會變革的趨勢，不斷積累的經驗和成功做法，為形成「中國方案」，建設工程教育強國，向世界輸出中國模式和中國智慧作出貢獻。
作者簡介：曾勇，電子科技大學校長、教授、博士生導師；黃豔，電子科技大學高等教育研究與發展中心副主任；向桂君，電子科技大學高等教育研究與發展中心研究室副主任；黃廷祝，電子科技大學教務處處長、英才實驗學院院長、高等教育研究與發展中心主任，教授，博士生導師，國家級教學名師。
信息來源：《高等工程教育研究》