工业和产业的变革推动着人类文明和社会经济的进步与发展。目前全球正处于新一轮产业变革期，以信息技术与工业深度融合为特点的国家产业升级战略，已经在世界上各主要工业大国分别实施，如德国的工业4.0、美国的先进制造和中国的“互联网＋”战略，将深刻影响未来的世界经济格局和水平。工程教育为产业升级提供有力人才保障，由此应对未来新技术和新产业国际竞争的挑战，“新工科”应运而生。“新工科”的提出是中国高等工程教育实践探索的新历程，也是国际工程教育改革进程中本土化的必然趋势。中国的“新工科”要主动引领卓越工程人才培养，强化工程教育支撑产业经济的能力，为未来的人才竞争和工业竞争储备工程人才。
一、“新工科”建设的认知
当前我国科学技术发展迅速，大量新技术涌现，为新经济发展奠定了客观基础。互联网＋、智能制造、物联网、移动医疗、云计算、新能源、新材料等新兴产业兴起，并成为引领未来新经济、新产业的风向标。
1.“新工科”产生的历史背景
我国的工业发展经历了３个历史阶段：中华人民共和国成立之前，我国工业处于向西方学习的起步阶段，初步建成弱小的民族工业体系，实现了我国近代工业从无到有的起步；从中华人民共和国成立到1978年党的十一届三中全会，在此期间围绕国家经济建设，初步建成了比较完整的工业体系，开创并实现了我国工业快速追赶和跟随局面；改革开放至今，我国基本建成与世界先进水平可比较的工业体系。至此，我国工业技术体系成功完成从追赶到跟随并跑阶段的跨越，为我国的强国战略打下坚实基础。尽管我国工业发展水平总体跻身世界先进之列，但目前掌握的工业技术中具有复制成熟关键技术多、原创战略性新技术少的特质。战略产业和关键领域的核心技术和标准，相当部分仍由西方国家主导。
中华人民共和国成立以来，根据工业建设和发展需求，我国加强对工科人才培养，向社会输送了大批工程人才。2017年《中国工程教育质量报告》指出，“十二五”期间中国普通高校工科专业招生数、在校生数和毕业生数稳居世界首位，数量比紧随其后的俄罗斯、美国等国高出3～5倍。新一轮科技和经济竞争对工程人才的培养提出了新的要求，由此，我国工程教育界提出“新工科”建设的目标和思路，以适应和满足未来的社会需求。
2.“新工科”的内涵与本质
工程是围绕科学前沿和先进技术展开的。我国现代工程教育的第一出发点是要把工程教育与解决国家经济发展重大工程技术需求，特别是战略性新技术问题紧密结合起来。中国工程教育的突出问题是如何为我国建设世界领先的工业体系提供高质量工程人才，这也是实现国家战略“超越”的关键所在。
所谓“新工科”，是指有别于传统工科专业建设和工程人才培养的新体系、新模式、新动能，是传统工科的有力补充和延伸。传统工科以传授既有知识体系为主。新工科面向科技前沿，以探索式、融合式教学模式组织教学；新工科的根本在于突破传统工科结构，构建新领域、新技术、新业态的新兴学科，培养引领未来社会需求的卓越工程人才。“新工科”的本质仍然是工科，其关键内涵是高等工程教育与产业升级、国家重大战略需求、未来科技前沿的紧密结合。
从我国工业关键领域实现超越的角度来看，目前我国工程人才培养处于关键转型期。在国家发展战略层面，培养高精尖人才的任务越来越迫切。“新工科”建设应紧密围绕产业需求和国家竞争需要，特别要将人才培养对标国家重大产业发展战略和重大科技发展计划要求，形成培养高精尖工科人才的培养路径。
“新工科”之新，是相对于传统工科而言在专业组建、培养方案和知识体系重构方面的革新，是我国工程教育的“升级”。“新工科”建设需持开放而谨慎的态度，防止各层次、各类型学校在毫无准备情况之下开展“新工科”建设，避免专业建设和人才培养出现大面积趋同现象。“新工科”专业的组建，应发挥学校优势，面向未来产业需求，打破现有专业间的壁垒，用可持续发展的视角来进行新兴专业的建设；“新工科”的培养方案，要符合工程人才培养的规律，同时突出交叉学科和引领未来行业的特色，在课程和实践环节的设计组织上改进创新，同时加入体验式学习、小组合作学习等形式，着重提升学生的研究能力和实践水平；就知识体系而言，既要注重学科知识的融合，又要兼顾跨学科学习的认知规律。
二、“新工科”人才培养的挑战与机遇
我国高等教育实现了跨越式发展，“硬指标”成倍增长，“软实力”显著增强，正由高等教育“大国”向“强国”迈进。但我国高校人才培养质量内涵方面仍存在学科专业设置欠优化、创新力度不够等问题，人才培养链与国家创新链、产业链对接有待进一步增强。
1.“新工科”人才培养面临的挑战
传统的工科教育在人才培养方面取得丰硕成果，但也存在一些不足，主要体现在以下两个方面：一方面，是学科建设体系僵化，学科设置同质化；另一方面，是工科人才培养呈现知识面狭窄、科学实践欠缺以及培养目标定位与国家重大战略需求脱节。这也是“新工科”人才培养面临的挑战。
（1）学科设置灵活性不足
学科建设体系僵化。在我国，受苏联学科设立模式的影响，长期以来传统的单学科观和学科分类体制占主导地位，学科目录发展变化缓慢。即使产生新的交叉学科，因其跨专业性，在相对固化的学科体系中难以找到合适的位置，也难以被所涉及的学科广泛认可。对于跨学科的“新工科”建设来说，如果受单学科观的学科目录影响，寻求在夹缝中发展，很难在师资队伍建设和人才培养平台建设等方面发展壮大。
传统工科发展难以打破纵向学科群和横向联结学科域。随着科学和技术的发展，人们在解释世界和改造世界的活动中达成了共识，科学研究不要仅限于单一学科，而要跨学科的交汇融合，催生新学科的发展。传统工科发展模式中，条块清晰，泾渭分明，在一定程度上阻碍了学科之间的联结和互动。我们所说的学科间横向联结，不是单纯的知识累加，更加注重跨场景的创新性互动。要以学科间融合的广度和专业知识的深度为逻辑起点，采用发展的视角看待新工科的跨学科性，在学科目录中为新工科的建立与发展提前留出空间。“新工科”的建设要坚持“创新灵活性”和“科学规范性”相统一。
（２）人才培养体系不能与时俱进
在培养方案制定方面，首先要解决好专业教育口径过窄问题。我国高校工程教育基本沿袭苏联教育模式，其特点是专业面比较狭窄，专业化特点突出，在建立初期符合我国历史国情。尽管近20年间高等教育不断进行改革和调整，人才培养规格不断提高，国际知名院校不断涌现，仍没有很好地解决工程教育和人才培养适应产业发展和满足国家重大需求的问题。究其原因，是现代工业的组织和发展模式已经发生根本性变化。一方面，现代科学技术的特征是系统性技术而非单一性技术，人才要具有多学科的系统分析能力，过专过窄的工程教育会产生局限性。另一方面，现代典型的工业产品，其共性关键技术具有动态、随机性和非线性特征，而非传统的静态、确定性和线性特征。传统工程教育从科学角度讲，其主要研究对象静态、确定性、线性居多。
在培养过程环节方面，需着力培养好学生实践动手能力。实验和动手能力是培养工科学生的关键途径。从中华人民共和国成立到改革开放初期，我国曾很好地建立实验实践培养途径，当时高校的实验实践技术环境普遍优于企业的整体水平。近年来高校实验实践条件落后于企业和科研院所的问题越来越突出。高校实验室建设经费普遍投入不足，导致实验室配套和高水平实验队伍建设不足，学生参与的实验原始创新动力不足，学生在动手能力培养方面自信不足。尽管很多高校开设了创新创业有关课程，但从学生参与度和提升动手能力的效果来看，还有待提高。
在培养目标定位上，要突出国家战略和国家重大需求对人才培养目标的导向性作用。中华人民共和国成立初期，为适应国家发展战略，根据以“培养工业建设和师资为重点，发展专门学院”的方针，进行了一次大规模的院系调整，如其中具有代表性的是成立了“北京学院路八大学院”，涵盖交通、邮电、地质、航空、材料、矿业等国家紧缺或重点建设的领域。这些专业设置和人才培养对于解决当时的高层次人才需求缺口起到关键作用。随着我国科学技术进步和经济社会发展，特别是工程教育学历分层次、学校分类型培养机制的逐步建立，国家科技发展战略和国家重大需求在本科教育阶段变得模糊起来。从整个培养规格看，本科阶段与后续研究生教育阶段培养目标定位的衔接，培养目标与国家战略重大需求的关联，都有待进一步明确。
2.“新工科”人才培养的机遇
目前我国工科人才培养处于关键转型期，新工科的建设面临重要的机遇。
（１）“新工科”人才培养要以探索科学问题和工程实践相结合为切入点
“新工科”建设首要面临的是如何组建新兴专业的问题，这不是简单的工科与理科、管理与工程等学科专业之间的交叉融合，而是要以探索科学问题能力和工程实践相结合为切入点，培养具备凝练科学问题和创新能力的拔尖工程人才。以往的工程人才培养通常传授比较固定的知识链和成熟的技术体系，而“新工科”建设需传达的信息除已知的知识体系外，还需要对未知进行尝试和探索。“新工科”培养的人才不能仅限于迎合产业需要，更要有系统观和发展观，能够引领未来的产业发展。
（２）“新工科”人才培养需以国家战略需求为突破口，实现关键领域超越创新
建设工业和科技强国是我国作为世界第二大经济体客观要求，更是实现中华民族伟大复兴的需要。“新工科”建设要围绕建设世界工业和科技强国的宏伟目标，顺应新一轮科技升级和产业变革的趋势，实现关键领域关键技术的超越创新。“新工科”建设要以国家战略需求为突破口，在智能制造、大数据分析、新能源、医工结合、航空航天等关键领域培养一批具有领军潜质的“新工科”人才。
三、“新工科”人才培养的对策建议
“明者因时而变，知者随事而制。”习近平总书记在世界经济论坛2017年年会上指出：“我们必须在创新中寻找出路。只有敢于创新、勇于变革，才能突破世界经济增长和发展的瓶颈。”工程改变世界，改革呼唤创新，“新工科”建设势在必行。面对这一重大课题，国家组织专家成立跨学科和专业新工科学科和专业建设委员会，逐个专业学科研讨和试点，重点解决如下问题：选定若干关键超越领域；重新设定培养目标、方案和模式。从对标国家战略、超越国外领先技术来看，“新工科”建设要重点关注以下3个方面。
1.“新工科”人才培养要走中国特色的工科道路
（１）“新工科”人才培养要符合中国国情习近平总书记指出，我国高等教育发展方向要同我国发展的现实目标和未来方向紧密联系在一起，为人民服务，为中国共产党治国理政服务，为巩固和发展中国特色社会主义制度服务，为改革开放和社会主义现代化建设服务。建设世界一流大学，要扎根中国大地。同样地，我国的“新工科”人才培养，也需要根植中国，反哺中国。“新工科”人才培养要为发展“一带一路”倡议、促进我国中西部发展、振兴东北老工业基地、繁荣沿海经济带提供智库服务和人才输送，促进地方产业升级，带动区域经济发展。
（２）“新工科”人才培养应注重顶层设计规划，形成产学研联动机制
工科人才培养应注重顶层设计规划，与战略新技术和重大产业核心研究部门紧密结合，深入开展新工科理论研究与实践，争取在机制体制、教学内容和实践环节组织上突破创新。俄罗斯的工程教育突出优势是把“教学、生产、科研一体化”作为人才培养的重要策略，将与生产关联、企业对接作为工程人才实践的重要环节，形成教产研联合体。在教产研一体化方面，俄罗斯的做法值得借鉴参考。
我国工科人才培养历史证明，我们能够培养支撑国家发展的高层次合格人才。我国“新工科”建设要从宏观层面给予政策支持，使产学研精准对接，从而实现工业和工科发展相得益彰。中国要建设有中国特色的新工科，在文化交流、师资队伍建设、与顶尖高校研究与合作方面给予政策支持，尽可能地创造条件，增加“新工科”建设的灵活性和自主性。
2.“新工科”人才培养要突出现代产业和新技术发展特征
（1）“新工科”人才培养要以战略性产业的核心共性技术体系组织新型工科专业和学科方向
新工科的建设方向应具备以下基本特点：第一，突出战略新兴产业和重大专项对教育和人才培养质量的引领作用；第二，突出新技术共性的基础知识学习，包括数据技术、系统、优化、统计与随机和并行计算、现代科学相关理论和方法；第三，打破传统专业和学科的界限壁垒，强化交叉综合和理工融合。麻省理工学院（MIT）是全球高等工程教育的典范，其超前的研究、多学科融合的模式以及全球化的视野使其成就了很多领域的突破和创新，对我国“新工科”建设推进具有极大的借鉴价值。以MIT工学院航空系为例，该系的人才培养采用倒推方式，瞄准10～15年后学术前沿及高新技术确定未来研究方向，由此回溯至本科生和研究生的专业设置和培养方案并进行动态调整。我国的“新工科”建设亦需突出新经济和新技术的时代特点，由需求出发，采用继承与创新、交叉与融合、协调与共享的方式逐步实现杰出工程人才培养。
（2）破除传统专业、学科分类与现代前沿科技实际情况之间的根本矛盾
现代科学技术既高度分化又高度综合，传统的学科和专业分类已不能适应科学技术的发展步伐，多学科的交叉融合己成为大势所趋。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》（简称“中长期发展规划纲要”）围绕国家目标，筛选出若干重大战略产品、关键共性技术和重大工程作为重大专项，努力实现以科技发展的局部跃升带动生产力的跨越发展，并填补国家战略空白。中长期发展规划纲要主要聚焦在核心电子器件、新一代宽带无线移动通信、高档数控机床与基础制造技术、大型油气田及煤层气开发、水体污染控制与治理、重大新药创制、大型飞机、载人航天与探月工程等16个重大专项，涉及信息、生物等战略产业领域，能源资源环境和人民健康等重大紧迫问题，以及军民两用技术和国防技术。很多重大项目是多学科集成的系统工程，不能依靠单一传统学科和单一专业，学科间融合交叉是“新工科”建设的重要驱动力。
美国哈佛大学的学术研究主要围绕教授的科研兴趣展开，通过出台鼓励政策和设立跨部门合作基金的方式，支持学科间的教学和科研活动。“新工科”建设不仅仅是技术层面的交叉，更是专业、技术、社会、管理等多层面的融合，更符合通识教育的理念与本质。面向未来的“新工科”建设，鼓励建立本硕博一体化教育体系，以期解决本科培养目标和培养质量的标准问题。
3.“新工科”人才培养要聚焦国家产业发展和重大专项的关键技术领域
（1）“新工科”人才培养要聚焦国家重大专项中若干关键领域和关键技术，争创全球科技领先的地位国家科技重大专项设立主要集中在国民经济社会发展的重大需求、提升产业竞争力的关键技术、生命科学以及高精尖端生产制造等关键领域。“新工科”人才培养聚焦重大专项的关键领域，能够使高校科学研究和服务社会的定位更加突显。同时，高校作为科技人才汇集地，从事关键领域研究具有得天独厚的优势。以国家战略为导向，以重大专项为切入点，有助于营造高端的学术研究环境，形成科技创新与工科人才培养的互动机制。科技部发布的国家科技重大专项与“科技创新2030——重大项目”列表中，在信息、先进制造、能源、生物、太空、海洋等领域，打破了原有的专业和学科的边界，增强了学科间融合的黏性，打破了高精尖端和关键领域的技术壁垒，这同时也是“新工科”建设的重要契机。国家科技重大专项是引领科技发展，也是引领高等教育深化改革的重要方向，是影响我国产业格局和自主创新的核心领域。解决好面向国家科技创新2030重大项目的顶尖优秀人才的培养问题是新工科建设成功的重要标志。
（2）“新工科”人才培养可从重大专项相关领域进行布局试点
国家重大专项关键技术突破与新工科人才培养是相辅相成的，建议鼓励条件成熟的高校在重大专项相关领域进行“新工科”人才培养。对于科研力量雄厚、科技成果显著、学科特色突出的高校，可以设立“新工科”人才培养试点基地。把握“新工科”人才培养的机遇，可以为国家重大专项研究赢得先机，实现资源优化配置，最终形成新科学知识和新技术一并涌现的良好态势。例如，加州大学伯克利分校大力发展生物原子工程，这既是新兴交叉学科，又是国家战略部署。学校安排每个系的研究都尽量与生物原子相关联，如机械系、化工系、电机系等都要从不同角度配合生物原子的研究。经过数年的合作研究，终于促成劳伦斯发明了加速器。我国新工科建设也要围绕国家重大专项，实现其快速发展。我国高等教育事业实现历史性跨越，取得了长足进步，同时也存在一些现实问题，面临诸多挑战。建立并完善中国特色工程教育的新体系是实现我国从工程教育大国走向工程教育强国的必经之路。为加快“新工科”建设的步伐，未来应注重专业和产业对接、学科交叉、创新创业育人体系的探索与实践，最终实现工程教育回归工程本质。（2019年9月 马坤，北京航空航天大学博士研究生，主要从事教育经济与管理、高等工程教育研究；郭炳晖，北京航空航天大学讲师，主要从事计算复杂性、动力系统、人工智能研究；郑志明，北京航空航天大学教授，主要从事信息科学与计算复杂性理论、软件可信性与信息安全研究。）
