作者简介：丁烈云，中国工程院院士，华中科技大学原校长。

基金项目：第二批新工科研究与实践项目“虚拟仿真教学提升工程管理专业人才核心能力路径与实践”（E-GKRWJC20202909）；中国工程院咨询研究项目“新时代工程科技人才培养研究”（2019-XY-39）；华中科技大学教改项目“面向建造强国的土木类工科学生课程思政建设路径研究”（2021078）

原文即将刊载于《高等工程教育研究》2022年第六期。

摘  要：数字经济是以数据资源为关键要素的新经济形态。产业数字化转型迫切需要高水平复合型人才。本文分析了数字经济对工程科技人才提出的新要求，重点探讨了新工科复合型人才培养体系：促进学科交叉融合，打牢工程科学新基础；把握工程范式变革，培养数据驱动工程新能力；创新非线性学习模式，构建“网状”知识新结构；强化工程社会责任，打造新工科课程思政。试图为进一步深化新工科建设提供有益借鉴。

关键词：新工科  数字经济  复合型人才  数据驱动工程  非线性学习

随着新一轮科技革命和产业变革不断深入，数字经济成为实现高质量发展的主要动力。我国正全面推进“数字产业化、产业数字化”，加快引导数字技术和实体经济深度融合。数字技术将从生产方式、产品形态、经营理念、商业模式等多方面推动各个行业发生深刻变革[1]，迫切需要大量具备扎实专业基础、又能适应数字经济发展要求的复合型工程科技人才。本文在分析数字经济对工程科技人才提出新要求的基础上，重点探讨复合型人才培养路径。

一、数字技术赋能垂直行业，数字经济提出人才新要求

数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态，是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态。[2] 数字经济发展速度快、辐射范围广、影响程度深，正推动生产方式、生活方式和治理方式深刻变革，成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。我国数字经济规模连续多年稳居世界第二位，从2012年的11万亿元增长到2021年的45.5万亿元，占GDP比重由21.6%提升到39.8%。[3]

发展数字经济包括两个方面，数字产业化和产业数字化。数字产业化可以理解为数字经济的核心产业部分，是指提供数字技术、产品、服务、基础设施和解决方案，以及完全依赖于数字技术、数据要素的各类经济活动[4]，也即通常意义的信息通信产业（ICT），主要包括计算机通信和其他电子设备制造业、电信广播电视和卫星传输服务、互联网和相关服务、软件和信息技术服务业等，是数字经济发展的基础。产业数字化是指应用数字技术和数据资源为传统产业带来的产出增加和效率提升，是数字技术与实体经济的融合[5]，是传统产业转型升级的必由之路。

数字产业化和产业数字化是垂直赋能关系，由此形成数字经济的新形态。信息通信产业为传统产业（如制造业、建筑业）提供数字技术、产品和服务等，传统产业则为信息通信产业提供应用场景。相对于信息通信产业，传统产业则被称为垂直行业，如图1所示。现代信息技术赋能垂直行业催生新业态，例如建筑业与信息通信产业融合产生智能建造新建造方式，并产生智能健康建筑、智慧城市等新业态；制造业与信息通讯产业融合产生智能制造、制造服务化新业态；医疗卫生行业与信息通信产业融合产生智慧医疗新业态。还有移动支付、网络直播等，也是信息通信产业和金融、零售业等产业垂直赋能产生的新业态。

图 1  数字经济催生新的人才需求

垂直行业利用数字技术实现价值增值，促进产业发生深刻变革，催生新业态，并涌现出新职业和新岗位，必然对人才提出了新的要求。2019年以来，人力资源社会保障部已经正式公布了四批共56个新职业。其中至少有30个与数字技术有关，如大数据工程技术人员、数字化管理师、建筑信息模型技术员等。[6] 数字经济条件下，专业人才需要适应以数据资源为关键要素的产业数字化转型要求，具体而言就是不仅应具备解决某一专业领域具体问题的能力，更要具备“数据驱动”解决问题的能力。这也体现了教育部积极推进实施的新工科建设精神，即以“新的工科专业，工科的新要求”为建设内涵，探索应对未来科技革命和产业变革下的新型工程人才培养模式。[7]

数字经济对工程科技人才提出的新要求，本质上是培养复合型工程科技人才。这意味着需要进一步深化教育教学改革，打牢工程科学新基础、培养数据驱动工程新能力、构建“网状”知识新结构，以及强化工程社会责任意识。

二、促进学科交叉融合，打牢工程科学新基础

新工科建设将培养复合型人才作为根本目标，多学科“交叉融合”已经成为新工科建设的重要特征。然而，培养复合型人才不是简单地在原有专业知识结构上增加几门其他专业课程，其重点是提炼不变的知识，培养学生具备扎实的工程科学基础。工程科学基础除数理化等公共基础课外，还有从物理学中发展而来的专业基础课，如理论力学、材料力学、结构力学等力学基础课，电路理论、电子技术等电学基础课。来自数学突出优化理论与算法的运筹学不仅是管理学科专业的基础，也应该成为一些工科专业的基础，本科阶段开不了可以放在研究生阶段开设。这是因为现代工科的技术与管理密不可分，如云计算既涉及计算机和通讯网络软硬件技术，也涉及计算资源的调度优化问题；机械工程CAPP（计算机辅助工艺规划或设计）的工艺技术与决策优化需要同时考虑；土木工程施工技术与施工组织优化的密切联系更是如此。

我国大多数工科的基础课设置不够全，可以说“基础不全”比“基础不牢”的问题更为突出。我国

1952-1953年院系大调整是以培养工业建设人才和师资为重点，以发展专门学院为方针进行的，强调以行业部门来划分高校学科专业门类 。[8-10] 这一改革适应了当时计划经济体制的要求，为国家工业化建设培养了大批专业急需人才。从工程科学基础来看，工科专业大致分为两类：以力学为基础的工科，如土木工程、机械工程、冶金工程等；以电学为基础的工科，如电气工程、计算机科学与技术、电子信息工程等。以力学为基础的工科专业很少开设电学课程，以电学为基础的工科专业很少开设力学课程，这种“跛腿基础”不利于复合型人才成长。

复合型人才需要构建多学科交叉融合的“T”型知识体系[1]，即在掌握原有专业核心知识基础上，增加学科交叉知识，并能融会贯通。在操作层面上，制定复合型人才培养方案面临的问题是：为了给学生留出自我发展的空间，所增加的课程如何不突破总学时和总学分约束。

针对这一问题，可以采取以下措施来解决，如图2所示。一是“腾空间”，减去陈旧过时、一看就懂的内容，为引入新知识提供空间。二是“增内容”，一方面增加交叉学科基础课程，弥补力学与电学单一基础不足，打牢工程科学新基础，构建新工科专业“元知识”；另一方面融合新知识，将前沿新方法、新工具等融入原有专业知识。三是“提难度”，以综合应用为导向，全面提升课程学习难度，提高学习考核标准。

图 2  构建新工科“T”型知识体系

三、把握工程范式变革，培养数据驱动工程新能力

在数字经济背景下，数据作为生产要素参与收益分配，使大数据成为推动经济高质量发展的新动能。数据的价值除了数据资源本身，更多在于数据与具体业务和流程相结合而产生的驱动效应。

“数据驱动工程”已经成为现代工程发展的重要特征，工程设计、制（建）造、运维都离不开数据、模型的支持。如建筑产品通过算法和软件来定义，借助“数字孪生”技术，实物产品与数字产品有机融合，形成“实物+数字”复合产品形态。类似于工业产品制造过程中的“虚拟样机”，数字建筑技术为工程技术人员在计算机虚拟空间里对建筑性能、施工过程等进行模拟、仿真、优化和反复试错，通过“先试后建”获得高品质的建筑产品。施工阶段围绕人机料法环各个工程要数、各个建造环节，实现对工地数据的实时、动态和全面采集、监控、分析与处理等，建立智慧工地，实现项目全程高效管控。显然，现代工程从产品形态、生产过程等方面都要求人才应当具备“数据驱动工程”的能力。

面向数字经济的复合型人才培养要把握行业需求特征，以“数据驱动工程”来优化人才能力结构。如工程管理专业是特征鲜明的复合型人才专业，工程建造技术与管理并重，需要突出两方面能力，一是数据驱动机器人完成建造任务，培养学生“掌握算法、驱动设备、解决工程问题”的能力，实现建造过程从“人工建造”向“机器人建造”转变。针对工程建造范式从“降维设计-按图施工”向“模型驱动-工厂制造-现场装配”变革，专业人才应当能够整合工程数据-经验-知识，使用各类软件、硬件、平台等数字技术和装备，完成工程建造任务。二是数据赋能工程建造管理，培养学生“采集数据、建模分析、服务工程决策”的能力，实现管理活动从“经验逻辑”向“科学逻辑”转变。强化学生工程数据采集能力、大数据建模分析能力，培养学生掌握利用数据进行管理决策的方法和技术。

四、创新非线性学习模式，构建“网状”知识新结构

面向数字经济培养复合型工程科技人才，不仅要打牢工程科学新基础、培养数据驱动工程新能力，还要创新培养模式，即以“非线性学习”为路径完善人才培养模式。

传统的课程设置一般按照基础课、专业基础课、专业课次序，学生的知识增长是线性的，而运用各门课程解决复杂问题的综合训练往往安排在最后的毕业设计阶段。由于培养学生运用不同课程知识解决复杂问题的训练不够，其知识结构是“树状”的，解决实际问题的能力较弱。

“非线性学习”是通过综合性、探索性、开放性的学习，强调学生对不同课程知识的融会贯通，针对工程问题综合运用各种知识，探索解决方法。不仅巩固已学知识，还要自主学习增量知识，甚至探索创造新知识，从而形成“网状”知识结构。通过“非线性学习”，强化不同知识间的连接，提升学生发现问题、提出问题、解决问题的能力，以及针对问题自主学习、综合应用的能力。

构建“非线性学习”的人才培养模式可以采取以下措施，如图3所示。一是构建多层连贯的综合性训练体系，突出对知识融会贯通、综合应用的要求，如从大一到大四毕业设计，分别设置不同要求、逐步提高难度的综合训练，强化对知识的综合运用，做到综合训练不断线，不要等到在毕业设计阶段才进行。二是建立研教转化的探索性学习机制和教学内容更新机制，将高水平科研资源转化为教学资源，不断提升研究性学习的深度和广度。三是打造自主多样的开放性创新环境，激发学生学习兴趣，增强自主学习能力和动手能力，如参加学科创新竞赛、校企合作的工程实训、国际合作交流等，引导学生多样化发展。

图 3  “非线性学习”的培养模式

五、强化工程社会责任，打造新工科课程思政

工程属性不仅体现其技术性，更有其社会性。工程的社会属性通常在更大范围、更深层次上影响和制约工程。新工科课程思政旨在引导学生关注工程的社会属性，强调在专业元素中挖掘与思政相关的素材，促进学生正确理解工程的社会结构与关系、社会冲突与协调、社会问题与责任、社会公平与正义等，培养学生工程社会意识与社会责任。以多种方式强化工程社会意识的养成，包括工程责任意识、工程伦理意识、工程环保意识、以人为本意识、可持续发展意识等，实现从知识传授和能力培养到价值塑造的延伸，培养技术精进、兼具人文情怀和社会关怀的卓越人才，如图4所示。

图 4  新工科课程思政教育理念

坚持立德树人任务，以工程社会责任为核心打造新工科课程思政。深挖专业知识体系中蕴含的思想价值和精神内涵，从工程外部性特征出发，最大限度降低外部成本，增加外部效益。挖掘工程建设的决策、设计、建造、运维各阶段，专业元素所涉工程历史与文化、工程成就与卓越人物、国家战略、社会发展、行业需求、技术挑战等，全面梳理基础课、专业课和实践课等各类课程在育人中承担的任务，整合设计并分类分层落实。融合人文社科元素，设置相应课程模块，实现课程思政、工程育人。推动工程教育从单纯强调工程技术的工具理性向价值理性并重方向转移提升。

六、结语

新工科建设面向数字经济机遇与挑战，着眼于行业转型升级和未来竞争需要，培养大批高水平复合型工程科技人才具有重要意义。深入理解数字经济的内涵特征和发展规律，积极探索新工科专业人才培养体系，这是新工科人才培养面临的共性问题。同时，由于各高校定位不同、学科优势也不同，要突出其新工科人才培养的个性，因校制宜，结合自身优势在不同层次不同领域办出特色，培养满足国家战略和行业发展需求的高水平复合型、创新型人才，为实现高质量发展提供坚实的人才支撑。

参考文献

[1]丁烈云. 智能建造创新型工程科技人才培养的思考[J].高等工程教育研究，2019(5):1-4+29.

[2]国务院. “十四五”数字经济发展规划[EB/OL].[2021-12-12].http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-01/12/content_5667817.htm.

[3]靳玉军，于涛. 挖掘数字经济创新潜能[N].经济日报，2022-09-17(5).

[4]国家统计局. 数字经济及其核心产业统计分类(2021)[EB/OL].[2022-06-03].http://www.stats.gov.cn/tjsj/tjbz/202106/t20210603_1818134.html.

[5]人力资源和社会保障部. 人社部公示一批数字新职业[EB/OL].[2022-06-15].https://www.163.com/dy/article/H9U2QJKD0511A72B.html.

[6]裴钰鑫，汪惠芬，李强. 新工科背景下跨学科人才培养的探索与实践[J].高等工程教育研究，2021(2):62-68+98.

[7]陈磊. 新中国成立初期高等教育模式形成研究[D].西安:陕西师范大学，2017.

[8]罗家枝. 1949-1966年工学学科划分与设置制度变迁研究[D].杭州:浙江师范大学，2020.

[9]胡娟娟. 建国后高等教育学习苏联模式的回顾和历史教训[J].改革与开放，2009(12):192+194.

[10]刘茗，王鑫. 建国初期高等教育学习苏联的历史回顾与思考[J].辽宁教育研究，2003(11):55-57.

【先睹为快】丁烈云：《智能建造创新型工程科技人才培养的思考》

转自微信公众号：高等工程教育研究