顾佩华执行校长
编者的话
2005年，加拿大工程院院士、汕头大学执行校长顾佩华教授率先在汕头大学发起并引领国内高校CDIO工程教育改革，历经十余年的OBE-CDIO教育改革，提高汕头大学工程教育水平和工程人才培养质量，获得了教育部、工程教育界广泛认可与赞赏。2017年汕头大学成为教育部“新工科”研究与实践项目地方组的牵头高校之一。
　　近日，顾佩华教授在《高等工程教育研究》杂志上撰文《新工科与新范式：概念、框架和实施》，探讨新工科教育以及新工科教育范式，根据以往工程教育改革实践经验，提出汕头大学新工科建设的技术路径、组织实施方法，以及需要关注的问题，为新工科建设提供参考。现将文章摘要如下。
一汕头大学的工程教育范式转变
2005年汕头大学在总结国内外工程教育改革的经验基础上，开展了基于CDIO工程教育改革。CDIO工程教育实质上是培养未来工程师的创新教育框架，它主要包括工程教育的愿景和核心理念，一个CDIO大纲和一套实施CDIO教育改革的标准。
　　CDIO工程教育框架、CDIO大纲和CDIO标准构成专业层面的系统改革，它为学生提供一个建立真实世界产品、过程和系统全周期培养环境，CDIO实质上回答两个问题：一是在现代产业环境下，工程师需要哪些知识、能力、态度（职业素养）；二是学校如何培养学生这些知识、能力和职业素养，这就是CDIO的框架的整体思路。
　　汕头大学在应用CDIO实现结果导向工程教育改革（OBE-CDIO）的过程中，建立一套实施路线图、模板和工具，这是汕头大学对工程教育改革的贡献。路线图是根据企业需求、认证标准和专业定位，定义专业综合培养目标（包括培养目标、毕业要求和专业特色）；根据专业综合培养目标，细分成系统培养标准；根据培养标准建立一体化的课程培养计划；从培养计划分解具体课程、教学和学习方法；根据国家、学校、和专业质量要求，建立教学质量保障系统，进行教学质量评估等。
　　汕大的工程教育范式转变尝试具有以下特征：
　　（1）以学生为中心，可适应培养。从毕业生的就业率和就业质量上看，毕业生能够满足企业的用人要求。教学方法比较先进，体现企业、产业和教育主管部门的要求。适应学生个性化学习要求（鼓励学生双学位、主辅修、跨专业选课等）。特别注意培养学生自主学习、适应新环境和新挑战的能力。
　　（2）融合通识和专业培养。学校建立了18个通才培养目标和一组专业目标（专业自定）。通才目标是通过学校层面的必修和选修课程体系、书院培养、服务学习（公益学分），配合体育、科技竞赛等方面课外活动的培养。四个工科专业采用的结果导向的一体化课程体系，保证专业知识和工程能力在4年中完成培养。
　　（3）教学和质量保障体系。除了满足工程教育认证和教育部教学质量要求外，学校借鉴欧洲工商认证和英国大学教学保障系统，建立了一套校内教学和质量保障体系。
　　汕头大学OBE-CDIO工程教育改革在新理念、新模式和新质量方面比较接近新工科教育范式的要求；在新方法方面尚有差距，特别是翻转课堂、现代化教学手段等方面要进一步提高。在学习内容更新方面特别是在高科技相关领域方面差距较大，结论和毕业生反馈的结果比较吻合，在新工科建设过程中，这些方面要下大功夫改进。
二汕头大学“新工科”建设的技术路径
基于2005-2017年教育改革的经验和教训，通过认真学习新工科文件包括“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”和高教司领导讲话，阅读和学习已经发表的文章，下面是汕头大学的新工科建设路径初步思考。
　　1.根据“天大行动”，问产业需求办专业。多数工科毕业生希望找到一个与所学专业相关的工作。了解企业、行业对人才的具体要求，包括专业知识、与企业工作相关的各种能力，创新和创业能力、工程技术人员的综合素质等，作为制定相应的培养计划的参考和依据。因此系统调查本专业所服务的产业界需求，对指导专业建设、毕业生的就业、服务和支撑产业发展都有重要意义。
　　在专业的设置方面要采用开放的态度，从Stanford2025和香港科技大学个性化专业设置的发展趋势，将来会有愈来愈多的学生带着很强的个人兴趣或者事业使命到大学学习。在满足专业培养标准和学校要求的同时，尽可能为学生提供个性化的专业学习。
　　2.调研利益相关方和比较目标基准（Benchmarking），确定专业综合培养目标体系。培养目标体系的建立至少包括三个方面：培养目标即在毕业5年后，毕业生从事本专业相关工作应该能够担当的责任，比如在一个产品制造公司工作5年后，应该达到产品开发技术部门负责人的能力和水平；毕业要求即毕业时达到的水平，比如工程教育认证的12条毕业要求或者包括其他方面的要求；专业特色即体现本专业的独特的地方，如团队管理和沟通能力强，或者工程设计和创新能力。
　　具体工作和过程包括：教师团队学习和研讨工程教育认证通用和补充标准，提取专业培养目标和12条毕业要求等重要内容；调研主要用人单位（问卷调查和访谈）、调研校友（根据需要可以调查3年、5年和10年内毕业生）等利益相关方；选择国内Benchmark学校专业和境外Benchmark学校专业，分析比较关键指标体系和数据；建立初步专业培养目标、毕业要求、专业特色；广泛征求意见，包括国内外专家和相关委员会审核通过，根据学校质量保障体系规定，最后确定专业综合培养目标体系。
　　3.根据专业综合培养目标体系，分解细化为专业培养标准（IntendedLearningOutcome–ILO），把握精准度。培养标准或ILO包括知识、能力和技能、工程师职业素质，并且按照BloomTaxonomy确定知识掌握的水平（1-6级）。比如华盛顿协议或中国工程教育认证标准中毕业要求第一条能够运将数学、自然科学工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。为了能培养学生这个能力，需要将这条要求分解成知识点和能力级，这个细化和分解过程就是建立详细的培养标准（intendedlearningoutcome）。专业知识可以参照专业要求，如电子专业可以参照中国电子专业教学指导委员会规范和标准，或者IEEE的电子专业知识要求，分解到课程体系，可以在课程和教学环节中直接培养。对于专业知识以外的能力和职业素质要求，380多条CDIO大纲应该可以覆盖。对于专业知识掌握的程度要求，可以参考使用Bloom认知分类法（Remembering,Understanding,Applying,Analyzing,Evaluating,Creating）。关于能力和技能分类要按照职业的要求分级，无论是知识还是能力都是在毕业时掌握的，所以要将4年的知识、能力和技能、职业素质要求的成长轨迹和课程培养计划设计好，保证毕业时的知识、能力和技能、职业素质都达到要求。因此，精准度的培养计划和考核培养结果非常重要。
　　学生培养的一个重要部分是人格和三观的塑造，这是人才培养的重要核心。因此不可能用一门课程完成，应该作为工程师职业素质部分或工程人才培养的特别要求，贯穿在整个培养计划中，包括课外活动。
　　4.建立课程体系和培养计划。课程体系和培养计划是一个整体，根据学科的相关知识与能力的培养联系性，将课程分成课程群，如机械设计制造及自动化专业中的产品设计与制造、流体-传热-热力学、控制与自动化等课程群。根据培养标准（ILC）和Bloom及能力的分级，每个课程群都要列出核心知识、能力和技能要求，以及如何保证和展示这些核心知识和能力已经达到了。对课程群中每门课程，确定课程目标、学习内容和结果，根据学习内容和掌握程度，确定学习结果的评价方法。
　　为了更好实现核心知识、能力和技能以及专业素质的培养，对一个专业整体希望通过一个或多个实际工程项目的实施，培养和展示学生的整体专业能力和水平、综合工程设计和创新能力以及工程实践能力。每个课程群都要有一个项目，也可以是综合课程设计项目，通过做课程群的项目，培养学生的课程群的核心知识、能力和技能。对于每门课，特别是核心课程，鼓励有一个课程层面的项目作为载体，通过这个项目培养学生这门课的核心知识、能力和技能。
　　除了课堂学习外，学校的其他教育和培养环节如课外科技创新竞赛、工程扶贫项目、体育户外拓展项目、朋辈互助学习等等，都应与专业培养标准对照，形成全面立体化的人才培养体系，实现立德树人的整体培养目标。
　　5.课程和课件。所有知识的学习、能力和技能的培养都要通过课程和具体的教学活动完成，每门课的课程内容、ILO（知识、能力、技能等）、每节课的计划和课件、试验、ILO的测验和考试等。将每门课程的ILO组合在一起，就是整个专业的培养结果（Outcome）。
　　问技术发展改造教学内容，问学生的志趣来改变培养方法。新工科教育范式包括新方法和新内容，这两项与课堂教学直接相关。先进的教学方法会激发学生的学习兴趣，促进学生主动学习和自主学习，因此选择的教学方法和辅助工具对于课程学习效果有直接的影响。为了提高学生主动学习的能力和动力以及学习效率，鼓励使用翻转课堂、基于问题、基于项目、探究式学习和体验式学习等主动学习方法，使学生养成主动学习的习惯。为学生提供各种学习工具、参考课件与资料有助于学生自主学习和时间管理的能力培养，提高学习的兴趣和能力。
　　课程教学内容的先进性至关重要，特别是专业课程内容更要及时更新，至少体现当前的科技进步和发展。这就要求教师不但要将自己和其他科研成果及时介绍给学生，也需要系统更新教学内容，更新自己的知识和提高水平。对于快速发展的行业，企业可能掌握当时的先进技术和知识，从企业聘用经验丰富和专业水平高的实践型教师，邀请企业界的工程师或技术人员给学生开讲座，也可以弥补课程内容更新周期带来的知识滞后问题。总之，教学内容的先进性，应该反映当前和将来的发展。
　　为了教学内容和质量的连续性和持续改进，每一门课程都要有完整的教学档案。汕头大学的工学院教学档案包括：教学大纲;课堂教案和课堂PPT；作业题目、小测验题目、考试题目、概念口试题目及评分标准与说明；学生的学习成果包括：作业、小测验答题、考试答题、实验档案、项目设计档案等，一般存档两份最好、两份中等、两份较差的样件等；访谈题目，访谈结果分析（视不同课程而定）；调查题目，调查结果分析（视不同课程而定）；课程学习目标的评估及分析；教师反思报告等。这些档案不但能够作为工程专业认证的重要支撑材料和证据，当改变课程授课教师的情况下，不会因换人而影响教学质量。
　　6.教学质量保障体系。工程教育的教学质量保障体系至少包括三个方面：国家教育主管部门的教学质量评估和保障制度；工程教育专业认证；学校教学质量保障体系包括专业教学质量保障制度。
　　作为一个原则，建议学校内工程专业的质量要求高于学校层面教学质量要求和国家工程教育认证的要求，学校的要求超过国家教育质量的标准，国家的教育质量要求包括专业认证标准应该超过国际工程教育专业认证标准。用这样的理念指导建设专业教育教学质量标准和保障体系，保证每个教学环节、每门课程、整体培养质量持续改进和提高。
　　为了建立和实现高标准专业的质量要求，以问国际前沿立标准的态度，研究国际工程教育发展的前沿包括新知识、新能力、新政策和新标准，在此基础上制定符合国情并且更高的质量要求。专业的质量保障要落实到日常的教学活动和管理中，全面规范教学和培养活动，不断完善培养过程质量监控系统，使得教师和教学行政服务人员自觉执行质量保障措施，建立详细的教学过程数据档案，以现代化的数据分析和过程控制手段持续改进教学质量，保证专业的教育教学的质量标准高于工程教育专业认证标准的要求。
　　三“新工科”建设的组织实施建议
根据汕头大学OBE-CDIO工程教育改革的经验，当技术路线确定后，组织实施是工程教育改革成功的关键。与科研工作的性质不同，教师教学的兴趣需要培养和鼓励。教育改革实质上是需要教师给自己确定更高的教学标准，在教学和学生培养方面，付出更多的时间和精力，以便达到自己设计的更高考核标准，这是一个比较有挑战的命题。因此新工科教育改革的组织者要清醒认识到这个挑战，及时出台相关政策，鼓励教师自愿投入新工科教学改革，这是保证顺利实施的关键因素之一。
　　1.学校的承诺和支持是新工科建设的保障。学校领导要承诺支持新工科建设，整合校内外资源，打造新工科教育改革的新生态。新工科专业需要产学研合作、校企合作、跨学科、跨专业和跨学院培养，为学生提供一个全面、丰富和现代化、多元化的培养环境。学校不但要提供资金的支持，还要制定相关政策包括教师考核等方面都要考虑建设新工科的特殊性。与普通教学任务相比，新工科建设需要更多的时间和精力的投入和克服各种挑战。成立学校层面包括学院领导参加的领导小组，协调学校相关部门、出台相关政策和配套资源，推动新工科专业建设和用新工科教育范式改造现有专业的工作。
　　2.根据所设立新工科专业或改造现有专业，建立一个工业指导委员会（IndustrialAdvisoryCouncil/Committee，以下简称IAC）协助和指导新工科建设。工业界的直接参与不但加强了学校和工业界的联系，工业专家的知识和经验也是新工科教育教学改革重要的资源。
　　在IAC指导和帮助下，根据学校毕业生的去向和所在地区的工业发展情况，较详细调研产业当前和将来的科技、产品和服务发展的需求，包括对人才的知识、能力和专业素质的要求等，有了这些和其他数据，对推动建设工作非常重要。
　　3.根据需要建立一个新工科教育指导委员会（EmergingEngineeringEducationAdvisoryCommittee）,指导新工科教育改革过程。委员会的专家可以主要由校外专家参加或组成，根据情况包括工科教育高水平大学/专业或同类大学的专家、工业界、科技界、和国外专家组成。委员会可以协助学校新工科建设，包括听汇报、提建议、审核建设方案、参与教育质量和水平评估等工作。委员会也能起到与外界的沟通与交流作用。
　　4.学院、系和专业组织实施计划。无论建设新工科专业或专业方向，还是改造现有专业，新工科教育改革是整体专业的全面系统改革，需要院长的支持和系主任亲自领导，院长和系主任都是第一责任人。专业培养涉及4个方面：本系负责的专业相关课程、通识课程、基础课程（数学、物理、化学、生物等）、和课外活动包括科技创新活动。本专业的课程，按照课程群组织教研小组（Subject/AreaCommittee），负责课程群内的课程改革。对于专业外的课程和培养，需要学校领导小组和教学主管部门的协调和帮助。
　　5.成立以系主任为组长、专业负责人、教研小组负责人和教学骨干为主要成员的新工科专业建设（改造）工作组。工作组负责实施新工科建设的具体工作，参考新工科建设技术路线，设计实施方案、制定建设和实施的行动计划、确定所需要的资源、协调校内外的工作等等。整个专业教育改革的关键是整体化和系统的思维，制定较全面的计划，调动全专业所有教师参与。与新工科建设技术路线不同的是，新工科的实施过程不能简单认为就是按照技术路线的时间顺序的线性过程，而是立体交叉的复杂的组织路线图。比如在制定新工科建设计划过程中，组织几个骨干教师，选择他们负责的课程作为试点课，尝试新教学方法和更新教学和学习内容，从而取得经验，为后续的整体改革过程打基础，在选择和进行试点课程时，其他新工科改革还要同步进行。
　　6.教师发展、教学评估、质量保证组织。在新工科建设过程中，教师的发展和提高非常重要。教师发展包括提高教学能力和水平、学习新的教学方法、更新教师自己的知识，参与企业调研和实践，提高工程实践能力，以便更新教学内容和提高教学质量。学校的教师发展中心、教学质量评估单位应该积极地为教师提供必要的支持和帮助。在试点过程中，教学评估方面及时参与课程改革工作，为试点课程提供教学质量保障，确保教师能够成功的完成试点课程，总结课程改革的成功经验，用于后续的改革实践。
　　根据汕头大学工程教育改革的经验，为了有效实施上述技术路线，有两个方面的工作非常关键：
　　（1）学校各级领导的决心和承诺。新工科教育改革是学校全方位的改革，涉及到每位参与的教师和员工，触及的利益也是多方面的，有成功的案例作为参考，但是没有捷径可走。本科教学与教师科研工作有本质的区别，办好本科教育要靠大多数教师和员工的积极性，至少是多数任课教师的积极参与。学校主要领导的决心和承诺是改革成功的关键因素之一；学院院长和系主任的全力推动是新工科教育改革成功的关键因素之二，本科教学改革涉及到学院和系里每一位教师，院系领导的日常推动是必要条件；骨干教师和多数教师的积极参与是成功的关键因素之三，骨干教师虽然没有行政职务，他们的带头作用非常重要。院系领导鼓励教学和学术骨干积极参与新工科教学改革，成功完成试点课程，对全面推动新工科建设提供成功的基础。
　　（2）在实施新工科改革的技术路线的过程中把握精准度。工程师在日常工程工作中清楚的知道，精准和精确是工程的生命线。对工程教育而言，精准度也是关键。从确定专业综合培养目标、分解和确定培养标准（ILO）、课程计划和培养体系、每门课程教学方法和课程内容，到教学质量保证系统和评估等每一步的准确程度决定了最终的培养质量和水平。将新模式、新模式、新质量、新方法、新内容扎扎实实和尽量精准地落实到位，就一定能够培养出新一代创新型工程技术人才。
　　汕头大学在过去的OBE-CDIO基础上，将按照新工科教育的范式基本框架，以新理念为指导、尝试工程人才培养新模式、建立专业教育教学质量的新标准、探索和使用先进的教学方法、手段和工具，激发学生主动学习的兴趣，提高学生自主学习能力，保证学习效率和效果，及时更新和建设课程教学的新内容，采用创新的方法为学生提供本专业和跨学科的新知识，使学生掌握专业和学科领域的前沿。进一步支撑和聚焦汕头大学特色的国际化、精细化、个性化、多元化的现代新工科教育。（内容选摘，文有删节）