深耕創(chuàng)新沃土 造就卓越人才

■著力推進(jìn)卓越工程師培養(yǎng)

在我國海拔最高的雅礱江兩河口水電站建設(shè)中，“無人”技術(shù)功不可沒。傳統(tǒng)碾壓機(jī)駕駛員要面對高噪聲、重灰塵等惡劣工作環(huán)境，工作強(qiáng)度大，患職業(yè)病比例也很高。天津大學(xué)研制的“無人碾壓機(jī)”卻可以不知疲倦地連續(xù)工作，工作人員只需坐在指揮室里下達(dá)指令即可，這不僅大幅度降低了工作強(qiáng)度，而且明顯提高了施工效率和工程質(zhì)量。

“以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在快速推動著工業(yè)、商業(yè)、社會等領(lǐng)域的變革，對人的知識、能力、素養(yǎng)都提出了新要求。高等教育界必須響應(yīng)時代的呼喚，培養(yǎng)更多掌握人工智能等新知識、新技術(shù)的工程人才?！碧旖虼髮W(xué)校長金東寒說。

2017年，天津大學(xué)攜手61所高校提出了“天大行動”，也就是在這一年，教育部啟動了新工科建設(shè)。自此，天津大學(xué)在新工科建設(shè)中不斷進(jìn)行改革與創(chuàng)新，積極探索新時代卓越工程師培養(yǎng)新模式，幾年時間走出一條頗具天大特色的新工科之路。

課堂變革新：

    做項(xiàng)目激發(fā)學(xué)習(xí)動力

天津大學(xué)“智能制造工程”專業(yè)2019級學(xué)生張旖至今還記得，大一第一學(xué)期學(xué)校打造的一門新工科課程——“設(shè)計(jì)與建造”令同學(xué)們腦洞大開。

第一節(jié)課，老師拿著一輛“物流循跡小車”走進(jìn)教室，告訴大家，這輛小車就是他們本學(xué)期要完成的“任務(wù)”，它必須能沿著任意設(shè)定路線快速行走，還能按要求投放包裹。整個學(xué)期，圍繞著建造這輛小車所涉及的專業(yè)內(nèi)容，先后有15位來自不同學(xué)院的教師前來授課。而這輛神奇的小車也激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情?！拔覀冏园l(fā)組成若干項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，一起討論問題，不斷嘗試，最終收獲了成功的喜悅。”張旖回憶道。

工程教育改革只有進(jìn)入到課堂層面，才算是真正進(jìn)入了深水區(qū)。如果課堂不變，教育就不會變，學(xué)生也就很難得到提升。

為此，天津大學(xué)推動多學(xué)院合作搭建起未來智能機(jī)器與系統(tǒng)、智慧流程工業(yè)與產(chǎn)品工程等十多個不同層次的人才培養(yǎng)平臺，并以項(xiàng)目為鏈條重新設(shè)計(jì)了課程，把課程內(nèi)部各模塊、知識點(diǎn)有機(jī)串聯(lián)起來，全力打造以“項(xiàng)目制”為特征的新課堂。

以“設(shè)計(jì)與建造”課為例，為了上好這門課，學(xué)校會集了來自不同學(xué)院的十多位教師，將以往十幾門課程的知識點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)與整合，教師講授、學(xué)生實(shí)踐、師生研討各占課時的三分之一。這樣的授課模式，在新工科建設(shè)之前是完全不可能的。對學(xué)生們來說，這種嶄新的學(xué)習(xí)模式也是一種巨大的挑戰(zhàn)。他們在從各專業(yè)老師那里汲取知識的同時，還要努力自學(xué)各種知識、收集數(shù)據(jù)和調(diào)研，遇到困難去請教老師。有些問題甚至老師也解決不了，就需要和老師一起去請教行業(yè)或企業(yè)的專家。在這一過程中，他們的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力都得到了飛速提升。

3年多的新工科學(xué)習(xí)讓張旖體會到了創(chuàng)新的快樂。2022年8月，她與同學(xué)們合作設(shè)計(jì)了一款仿沙蠶機(jī)器人，參加了第10屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽并獲得一等獎。如今，她已決定繼續(xù)深造，朝著卓越工程師的目標(biāo)奮進(jìn)。

思維創(chuàng)意新：

    為學(xué)生創(chuàng)新提供沃土

走進(jìn)機(jī)械等傳統(tǒng)工科的實(shí)驗(yàn)室，就能看到大量不同原理、不同應(yīng)用場景的智能機(jī)器人；走在校園里，也經(jīng)常能看到正在試驗(yàn)場進(jìn)行測試的無人駕駛車；在智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，基于數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時模擬電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，為電網(wǎng)安全運(yùn)行保駕護(hù)航……在天津大學(xué)，學(xué)校實(shí)施的“人工智能+傳統(tǒng)工科”的“天智計(jì)劃”，不僅全面推進(jìn)了校級層面的學(xué)科交叉融合，也為學(xué)生創(chuàng)新營造了良好的氛圍。

天大新校區(qū)面積大，安保和衛(wèi)生工作十分耗費(fèi)精力。為此，學(xué)校教師開展了一個新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目“海陸空智能無人系統(tǒng)安全巡查平臺”。它以建設(shè)智慧校園為出發(fā)點(diǎn)，計(jì)劃構(gòu)建一個由5輛無人駕駛?cè)匦诬嚒?條無人駕駛快艇、10架無人機(jī)組成的海陸空協(xié)同無人探測與追蹤平臺，開展全天候安全巡查與環(huán)境維護(hù)。這個項(xiàng)目的一個顯著特點(diǎn)就是通過組建跨學(xué)院、跨專業(yè)的多學(xué)科交叉團(tuán)隊(duì)，相互學(xué)習(xí)和啟發(fā)，共同完成一個工程系統(tǒng)。

該項(xiàng)目2021年作為全校首個新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目啟動，到2022年實(shí)施時，包含了27個課題，涉及7個學(xué)院、15名指導(dǎo)教師、27名本科生。在這一過程中，來自不同專業(yè)的學(xué)生取長補(bǔ)短，共同完成一個激動人心的工程系統(tǒng)，最終他們還獲得了專屬的特別稱號——“優(yōu)秀控制工程師”“優(yōu)秀項(xiàng)目經(jīng)理”“優(yōu)秀算法工程師”……學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也被激發(fā)出來，小組的每一次答辯會都成了分享會。

這幾年，天大有一項(xiàng)非常火的學(xué)生科技比賽——“未來30年”顛覆性創(chuàng)新創(chuàng)想大賽。與傳統(tǒng)賽事不同，這項(xiàng)比賽要求項(xiàng)目內(nèi)容不能與已有的科技成果或?qū)熕稣n題重合，必須原創(chuàng)。參賽學(xué)生要針對材料、信息、生物等世界科技前沿領(lǐng)域，提出某項(xiàng)科研成果或創(chuàng)意構(gòu)想。當(dāng)然，這種創(chuàng)意不是憑空想象的，而是要基于自己掌握的知識，可實(shí)現(xiàn)、可操作。

“我們舉辦這項(xiàng)賽事是希望鼓勵學(xué)生敢于想象敢于嘗試，開拓一批在未來10—30年顛覆傳統(tǒng)科技和思路，對國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展帶來革命性影響的戰(zhàn)略創(chuàng)新、技術(shù)預(yù)見及科技創(chuàng)意。”天津大學(xué)團(tuán)委書記管虹告訴記者，這項(xiàng)大賽邀請兩院院士，以及各學(xué)科或行業(yè)的領(lǐng)軍人物、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)投專家、知識產(chǎn)權(quán)專家參與指導(dǎo)和評審。

大賽至今已經(jīng)舉辦六屆，收到了近7000名師生提出的1000多個創(chuàng)新方案。很多方案充滿了奇思妙想：有的學(xué)生提出給人腦植入一種新型神經(jīng)電極，從而采集大腦活動信號，未來可以打造超感覺運(yùn)動技能的未來戰(zhàn)士，或者為失能殘疾人提供服務(wù)……在學(xué)?？磥恚荣惤Y(jié)果并不重要，重要的是把學(xué)生的創(chuàng)意真正激發(fā)出來，培養(yǎng)更多敢創(chuàng)新、會創(chuàng)新的學(xué)生，主動去面向未來、關(guān)注未來。

校企協(xié)作新：

    讓企業(yè)家參與教學(xué)

天津大學(xué)化工學(xué)院博士生李雙陽，如今還有另一個身份——天津心衢生物科技有限公司創(chuàng)始人。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的“體內(nèi)精準(zhǔn)可視化小口徑人工血管”項(xiàng)目，目前已進(jìn)行到臨床前的生物安全性能檢測與大動物實(shí)驗(yàn)階段，他的團(tuán)隊(duì)也獲得了由北洋海棠基金領(lǐng)投的數(shù)百萬天使輪融資。

校企合作是變“學(xué)校教育”為“產(chǎn)學(xué)合作教育”的有效手段。除了校企聯(lián)合培養(yǎng)的合作方式，對學(xué)生更為直接有效的教育就是把企業(yè)引入課堂?！捌髽I(yè)參與教學(xué)的過程，可以把人才需求及時傳遞到高校，促使高校的課程改革跟隨行業(yè)科技發(fā)展對人才的需求導(dǎo)向。同時，校企合作還可以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)技能的切入點(diǎn)。因此，我們也在不斷改進(jìn)課堂教學(xué)方式，讓更多企業(yè)家走上學(xué)校講臺，為學(xué)生提供最前沿最直接的教育。”天津大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院常務(wù)副院長原續(xù)波說。

天大有一門“網(wǎng)紅”選修課“創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練”，是面向全校學(xué)生開設(shè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)通識教育課程。不同于傳統(tǒng)的課桌式授課，這門課最大的特點(diǎn)就是以學(xué)生為中心，教師是助教，擁有豐富創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)家是主講。在這里，主講企業(yè)家不僅會來學(xué)校講課，還會帶領(lǐng)學(xué)生走出校園，前往不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的企業(yè)所在地，討論商業(yè)計(jì)劃、經(jīng)營理念，讓學(xué)生在商業(yè)場景中體驗(yàn)創(chuàng)業(yè)的真實(shí)過程。課程會通過路演的方式結(jié)課，還會邀請企業(yè)負(fù)責(zé)人和投資人到場，如果學(xué)生有好的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，就可以直接得到天使投資。

與企業(yè)緊密結(jié)合聯(lián)合培養(yǎng)人才，在工程碩士培養(yǎng)中表現(xiàn)更加突出。天大將工程實(shí)踐融入課程學(xué)習(xí)和論文工作，成立了由企業(yè)專家、系主任和資深教授組成的教育教學(xué)指導(dǎo)委員會，定制培養(yǎng)方案和實(shí)踐計(jì)劃，推進(jìn)課程體系改革，學(xué)生的論文課題都是企業(yè)急需的攻關(guān)項(xiàng)目。

在工程博士培養(yǎng)中，天大聚焦國家戰(zhàn)略需求和重大工程項(xiàng)目，與行業(yè)頭部企事業(yè)單位合作，以工程科研項(xiàng)目和工程需求為牽引，對學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目制培養(yǎng)以保障培養(yǎng)質(zhì)量。學(xué)校首位通過答辯的工程博士王春慧來自中國航天員科研訓(xùn)練中心，她承擔(dān)了航天員建模仿真系統(tǒng)研制工作。通過幾年的努力，她的研究成果在我國空間實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用，被認(rèn)定為“國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目重大研究成果”，為中國空間站建設(shè)和載人航天事業(yè)的高速發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。

《中國教育報(bào)》2023年02月09日第1版