工业4.0时代中国特色教育新视角

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2019-06-21 23:00
来源:互联网

吴景深

吴景深

  本文作者为南方科技大学系统设计与智能制造学院(SDIM)讲席教授、院长,工程材料与可靠性研究专家,国家高层次人才吴景深教授。

  我们正处于一个充满动荡与变数的历史时期,以互联网为核心的新技术、新产品、和新业态在不断交织出时代发展的新格局[1]。而第四次工业革命的浪潮在推动各大高校进行传统教育改革的过程中,优秀的工程人才将为中国经济升级和转型发挥积极和驱动作用[2]。反观传统的教育模式,因其“重知识而轻方法”、“重应试而轻应用”、“重记忆而轻创新”等局限性,现已无法满足新时代产业发展的需求,因此,“新工科“教育应势而生,教育部早在2017年《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》就已提出了这一概念,给高等工程教育的改革和探索提供了一个全新的视角。目的正是为了加快培养和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才,提升国家硬实力和竞争力。

  纵观过去,当我们思考为什么会有“新工科”诞生的时候,其实每一次工业革命都在给我们一些提示。比如回顾第一次工业革命,机械工程正是在机器代替手工劳动的大环境下诞生;第二次工业革命,蒸汽机的使用催化了电气工程专业的形成;而第三次信息革命,计算机工程的诞生,正是那个时代的“新工科”。而当下,工业4.0环境所孕育的“新工科”教育,一方面指的是正是对传统工科进行的调整升级,旨在发展一批新兴工科专业,如人工智能、智能制造、机器人、云计算、物联网、新能源等以新经济、新产业为背景的专业;另一方面是对人才质量的标准进行了全面的提高,更加强调学科的实用性、交叉性与综合性,尤其是新技术与传统工业技术的紧密结合。其实我们可以很明显的看到,传统分隔的某个学科已无法颠覆我们的生活,只有多学科交叉融合形成的系统,才有可能颠覆和改变生活中的方方面面。以智能手机为例,我们无法将它归为某一学科的产物,而随着技术的发展,会出现越来越多颠覆我们生活的产品,可以是一个智能页面,也可以是一个机器人,甚至是很多未知的智能型产物,而“新工科”都将伴随市场的需求而不断完善。但唯一不变的规律是:人类所形成的认知、所接受的知识,永远都在变化。

  对此,年轻的一代需要具备怎样的素养,才能跟得上这个时代的高速发展?中国工程院院士钟登华曾在《新工科建设的内涵与行动》研究中,综合了国际化人才发展趋势和我国战略部署规划提出:“未来的工程人才培养标准应该强调:家国情怀、创新创业、跨学科交叉融合、批判性思维、全球视野、自主终身学习、沟通与协商、工程领导力、环境和可持续发展、数字素养。”[3] 简单的来说,同学们在离开大学后,依旧能够保持终身学习的习惯、学习的热情,能够同时具备解决复杂问题的系统性思维和与社会相适应的创新型实践能力,两者缺一不可。

工业4.0时代中国特色教育新视角

  那么这样的能力,应该如何培养?这里我们以RoboMaster机器人主题假期营(以下简称RM假期营)为例,RM假期营是大疆面向全球顶尖高中生机器人爱好者打造的顶尖科研实践型学习平台。与传统的教学授课模式不同,RM假期营建立了以项目研发为主线,导师、助教为引导,结合机器人竞赛、技术答辩等内容,依据需要掌握的知识点设计项目,引导学生建立多学科交叉融合的知识体系,并让他们在项目制作过程中学习掌握并熟练运用理论知识,并在实践中去发现并解决问题,培养创新意识。比如,在2019年冬令营活动,营员需要制作一台半自动和一台全自动机器人,完成迷宫解密任务,这其中涉及到了计算机科学与技术、机械工程、产品设计等多方面的领域,除了营期大疆工程师设置的技术课程外,营员还需要主动利用互联网工具或者请教营期内的导师、助教,利用身边的一切资源,主动学习去掌握这些领域的相关知识,并在解决问题的过程中就能够将知识运用起来,以此来培养他们终身学习的认知,并逐渐掌握获取知识的系统方法。简单来说,RM假期营就是采用了先进的新工科教育模式,以学生为中心,进行项目引导式、产出导向式、持续改进式的学习。

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