新工科背景下理科人才培养的思考
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摘要：新工科建设是我国现阶段工程教育改革的重大战略。本文讨论了在新工科建设的大背景下，高等院校在理科人才特别是应用理科人才的培养上应该如何适应新工科教育改革的新要求，从应用理科与新工科的密切联系出发，分析了当今理科人才培养的现状，阐释了建设与新工科相适应的“新理科”的必要性。在界定新理科的内涵与特征这一核心概念的基础上，对面向未来的新理科建设提出了参考建议。
关键词：新工科；理科教育；人才培养
中图分类号：G645 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）25-0230-02
“新工科”这一概念自2016年提出以来，在教育部的积极推动下，各高校通过广泛的讨论，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”。新工科建设是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育发展的新思维、新方式。与传统的工科教育相比，新工科的“新”主要体现在三个方面：新兴学科、新型学科和新生学科，其目的是要培养未来多元化、创新型的卓越工程人才[1]。
在我国的教育体制中，理科与工科在中等教育阶段并没有什么区分。进入高等教育阶段，虽然分成了不同的学科门类，但是工程技术以基础科学为支撑，理科与工科的人才培养仍然存在密切联系。在理科人才培养中，建立工程技术的应用背景可以帮助学生明确学习目的，增加学习兴趣。在工科人才培养中，打牢理科基础可以提高学生对工程实践的认识，促进工程技术创新。因此，在新工科教育的改革浪潮中，理科教学要不断适应改革的需求，而理科人才培养，特别是应用理科人才的培养，亟需做出调整，因此建设与新工科相适应的“新理科”是必要而紧迫的[2，3]。
一、从应用理科到新工科
高等教育中理科与工科的重叠部分，既可以看成是应用理科，也可以看成是新工科。自然科学的任务是要认识和改造客观世界，可以分为基础科学、技术科学和工程技术三个层次。基础科学偏重于认识世界本质联系和运动变化的客观规律，创造的是知识理论的精神文化；工程技术偏重于改造客观世界，创造的是应用产品的物质实体。应用理科介于理科与工科之间，是从知识到应用，从原理到工程之间的桥梁。应用理科包含基础理科的应用类型，新兴边缘学科、交叉、复合学科。它处在基础科学与工程技术的中间地位，钱学森先生对这样的技术科学定位为“对于基础科学它是应用，对于工程技术它又是理论”[4]。
在当前高等教育新工科建设的讨论中，从应用理科延伸出的新工科被认为是一种可行的方案[5]。新工科建设要满足迎接“中国制造2025”、“互联网+”以及由数字信息技术、人工智能、生命科学等带动的“工业4.0”等潮流带来的科技与工程内涵，适应新时代新经济所蕴含的“四新”（新产业、新技术、新业态、新模式）要求，因此在新工科中既涵盖了传统工科中工程的要素，也包含着融合交叉的意义。
二、理科与应用理科的发展现状
高等教育中的理科是指基础学科，综合性大学中的基础理科以培养基础科学研究和教学人才为主。在中华人民共和国初期，我国在高等院校建設中学习苏联体制，其理科与工科的教育体系差别较大。在理科人才培养中，过分强调基础学科的定位导致理工分家、基础与应用脱节的情况日益严重，阻碍了高校学科体系建设和社会经济发展。随着“科教兴国”成为国策，将理论与实际、纯粹与应用紧密结合且互相促进成为了发展的重要方向。在这样的历史条件下，“应用理科”应运而生。改革开放后，综合性大学中基础理科衍生出来的计算机科学、空间科学、微电子学等新兴应用科学被称之为应用理科，而后在工科院校中演变成为工科专业。为了与综合性大学理科相区分，工科院校的理科称之为“应用理科”，以显示“理工结合”的特点。1990年“兰州会议”确定了高等理科教育的地位和作用，根据不同的培养目标采取“加强基础、重视应用、分流培养”的原则，从而将我国高等理科教育明确划分为基础理科和应用理科两大类。
进入21世纪以来，随着互联网等高新技术的迅猛发展，高等教育进入了新的时代。高等教育总规模和入学率得到了快速提升，综合性大学数量大幅增加，社会对研究生学历人员需求扩大。与此同时，高等理科教育也面临了很多新的挑战。其中最为突出的是理科本科毕业生就业压力大。据有关调查显示，理科本科毕业生就业率低于其他学科门类，而应用理科的就业率远大于基础理科。在五种工作能力（理解与交流能力、科学思维能力、管理能力、应用分析能力和动手能力）中，理科毕业生除了在以积极学历为代表的理解与交流能力和科学思维能力上的满足度较高外，其余三种能力均较为欠缺，这表明高等理科教育中学生的实践和创新能力培养不足。这一方面反映了当今社会对理科，特别是基础理科的毕业生需求有限；另一方面也反映了当今高等理科教育体制培养的理科人才较难得到社会的认同。因此，在新的历史条件下，高等理科教育需要进一步改革和发展。
三、新工科建设背景下的“新理科”
面对当今理科人才培养面临的问题，为了打通从应用理科到新工科的转变道路，“新理科”建设迫在眉睫。北京大学王义遒教授提出的“应用理科”改革的基本原则是“夯实基础，加强实践”，这一原则也适用于当代新理科建设。很多已经发展成熟的工科，例如光电科学、空天科学等都是由应用理科衍生而来的。与此同时，许多前沿交叉的学科不仅是新兴的，而且有实际应用需要，具有较大的发展空间，如人工智能、量子信息等领域都与应用理科有着非常密切的联系，需要对理科有着较深功底的人才来投身其学科建设。人才的融合不仅在于浅表的学科知识，更在于技能手段和思维方式。正是不同思维方式的碰撞才体现出交叉学科的潜力和魅力。培养这种交叉融合人才，正是“新理科”建设中人才培养的目的。
在提高基础的同时，新理科人才培养中工程实践必不可少。前沿交叉学科往往依托于成熟的工程技术和科学实验平台，如人工智能依托于无人技术、量子信息依托于激光操控技术等。交叉融合型人才不能完全按照传统的理科人才模式培养，应该从“以理论课程教学为主、实践教学为辅的传统教学方式”过渡为“理论与实践并重的新理科教学方式”。在打好学科专业基础的同时，全面提升工程实践能力。在获得工程知识的基础上，反过来应用到理科研究中去。
四、面向未来的新理科建设
新理科建设是一项复杂、长期、全局的系统工程，需要政府、高校通力合作。在新理科建设的过程中，不能急功近利、盲目求成，也不能讳疾忌医、文过饰非。通过正确地认识现在高等理科人才培养中出现的问题，结合新工科建设的时代背景，构建新理科平台，进行新理科培养模式改革和专业教育教学质量评价，经过不断的研究和实践，新理科建设将强有力地推动中国理科教育的发展和进步，与新工科建设同步，为我国高等教育改革提供引领示范，为国际理科教育的改革发展提供宝贵的经验。
参考文献：
[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].高等工程教育研究，2017，（3）.
[2]孙康宁，等.赋予实践教学新使命 避免工科教育理科化[J].中国大学教学，2014，（6）.
[3]李旭光，等.大学物理课程改革如何适应“新工科”建设[J].创新与创业教育，2018，9（3）.
[4]王义遒，等.关于“应用理科”的几点思考[J].高等理科教育，2015，（1）.
[5]王义遒.从应用理科到“新工科”[J].高等工程教育研究，2018，（2）.
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