新工科建设路线图

新工科建设路线图EmergingEngineeringEducationRoadmap（3ERoadmap）天津大学钟登华2017年4月8日提纲（Outline）一、为什么要建设新工科——形势与任务Why:TrendsandCommitment二、什么是新工科——内涵与特征What:ConceptandCharacteristics三、如何建设新工科——路线图How:Roadmap为什么要建设新工科——形势与任务一、1.主要成就2.现实问题3.未来挑战Why:TrendsandCommitment7212132131491241009978744942383733310.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0中国俄罗斯美国巴西印尼韩国墨西哥德国土耳其哥伦比亚西班牙法国波兰意大利英国3827252525242422212020201818180510152025303540中国韩国奥地利墨西哥德国俄罗斯芬兰希腊瑞典斯洛文尼亚葡萄牙西班牙智利法国爱沙尼亚1.为什么要建设新工科——主要成就1.1规模第一2014年部分国家工科在校生数比较2014年部分国家工科毕业生数占该国普通高校毕业生总数的比例（%）2014年，工科本科在校生721万人，规模达世界第一。176517661783178017581038105210771110112635138238439741116817418622022002004006008001000120014001600180020002011年2012年2013年2014年2015年（所）开设工科专科专业的普通高校数开设工科本科专业的普通高校数开设工科硕士点的普通高校数开设工科博士点的普通高校数“十二五”期间我国开设工科专业的高校数变化情况“十二五”期间各层次工科学生在校生数增长率比较15.7%16.6%16.8%6.1%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%招生21.3%16.4%22.7%8.5%在校生5.8%38.0%33.5%-1.7%毕业生工科博士工科硕士工科本科工科专科15.7%16.6%16.8%6.1%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%招生21.3%16.4%22.7%8.5%在校生5.8%38.0%33.5%-1.7%毕业生工科博士工科硕士工科本科工科专科博士硕士本科专科1.为什么要建设新工科——主要成就1.2层次完备学位授予和人才培养学科目录（2011年）普通高等学校本科专业目录（2012年）力学土木工程核科学与技术力学类纺织类生物医学工程类机械工程水利工程农业工程机械类轻工类食品科学与工程类光学工程测绘科学与技术林业工程仪器类交通运输类生物工程类仪器科学与技术化学工程与技术环境科学与工程材料类海洋工程类安全科学与工程类材料科学与工程地质资源与地质工程生物医学工程电气类兵器类公共技术类冶金工程矿业工程食品科学与工程电子信息类水利类动力工程及工程物理石油与天然气工程城乡规划学自动化类核工程类航空航天类电气工程纺织科学与工程风景园林学计算机类电子科学与技术轻工技术与工程软件工程建筑类农业工程类地质类信息与通信工程交通运输工程生物工程土木类控制科学与工程船舶与海洋工程安全科学与工程测绘类林业工程类矿业类计算机科学与技术航空宇航科学与技术公安技术化工与制药类环境科学与工程类能源动力类建筑学兵器科学与技术合计：38合计：31研究生工学门类一级学科本科工学专业本科生工学专业类1.为什么要建设新工科——主要成就1.3专业齐全32211763831169020406080100120140160180200调整前后工学学科、专业变化新科技革命信息技术生物技术制造技术新材料技术新能源技术新工业革命制造业新挑战大而不强大而不优大而不新新经济经济新常态速度变化结构优化动力转化全球化2.为什么要建设新工科——现实问题2.1建设理念不适应技术范式50年代模仿苏联模式科学范式80年代模仿欧美国家范式工程范式90年代回归工程新工科范式新工科时代新工科理念专业知识不仅要精深、扎实，而且要“新”合理的知识结构8050103050100人类的知识量翻一番所需时间（单位：年）当今，科技信息每两年翻一番进入20世纪80年代，人类的知识量每3年就可以翻一番20世纪末，人类文明发展的前4900年所积累的文献资料，还没有现在1年的文献资料多进入21世纪，学科间的界限不断突破，渗透和融合不断进行，边缘学科和交叉学科不断涌现，目前仅自然科学的类别已超过2000门每三秒钟就有一项新产品问世，几乎每十秒钟就有一项科学成果被发明2.为什么要建设新工科——现实问题2.2知识体系不合理第一次工业革命17-18世纪蒸汽机的使用蒸汽机时代第二次工业革命19-20世纪初电力的广泛应用电气时代第三次工业革命20世纪40年代-20世纪末原子能、计算机、空间技术、生物工程信息技术时代第四次工业革命21世纪以来3D打印，物联网、新能源、互联网智能制造时代？√生产工程师√生产工程师√服务工程师√生产工程师√服务工程师√设计工程师√生产工程师√服务工程师√设计工程师√研发工程师2.为什么要建设新工科——现实问题2.3人才结构不合理城镇化资源短缺中产阶层增加创新全球化人口迁移气候变化未来六大变化趋势资源短缺能源紧张人口老龄化经济危机环境污染气候变化疾病流行贫困3.为什么要建设新工科——未来挑战3.1人类共同面临的问题美国：《2016-2045新兴科技趋势》学科交叉融合加速，新兴学科不断涌现以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命传统意义上的基础研究、应用研究、技术开发和产业化的边界日趋模糊科技创新链条更加灵巧，技术更新和成果转化更加快捷，产业更新换代加快科技创新活动不断突破地域、组织、技术的界限，演化为创新体系的竞争•SmartCity•RoboticsandAutonomousSystemsBlendedReality•Cyber•AdditiveManufacturingAnalytics•InternetofThings•TechnologyforClimateChangeAdvancedMaterials•FoodandWaterTechnology•HumanAugmentationNovelWeaponry•QuantumComputing•Mobile&CloudComputingSpace•SocialEmpowerment•MedicalAdvancesSyntheticBiology•AdvancedDigital•Energy习近平主席在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话3.为什么要建设新工科——未来挑战3.2未来的科学与技术面向2030的工程师核心素质标准1家国情怀2创新创业3跨学科交叉融合4批判性思维5全球视野6自主终身学习7沟通与协商8工程领导力9环境和可持续发展10数字化能力3.为什么要建设新工科——未来挑战3.3未来的卓越工程人才什么是新工科——内涵与特征二、1.新工科的提出2.新工科的探索与实践3.新工科的内涵与特征What：Conceptandcharacteristics2.新工科的提出2017年2月18日，综合性高校工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开，提出“复旦共识”。2017年4月8日，工科优势高校研讨“新工科建设路线图”。《“十二五”战略性新兴产业发展规划》七大重点领域2.新工科的探索与实践2010年后新设战略性新兴产业相关工科本科专业布点汇总表专业名称布点数专业名称布点数新能源科学与工程87智能电网信息工程20新能源材料与器件52水声工程3能源化学工程51海洋工程与技术5资源循环科学与工程31建筑环境与能源应用工程200环保设备工程10海洋资源开发技术10辐射防护与核安全8生物制药70功能材料35数据科学与大数据技术3纳米材料与技术10机器人工程1微电子科学与工程94光电信息科学与工程241物联网工程466飞行器控制与信息工程2地理空间信息工程1材料设计科学与工程1专业布点数合计14012.1更加注重专业和产业对接节能环保产业新一代信息技术产业生物产业高端装备制造产业新能源产业新材料产业新能源汽车产业信息网络领域核技术领域空天海洋领域生物技术领域“十三五”新增了超前布局战略性产业创办之时（1895）工程学矿务学机器学律例学1945年起理工结合时期土木、水利、采矿、冶金、电机、航空、机械、化学工程学系八系，后增设建筑工程学系和纺织工程学系1920年起专办工科时期矿冶、土木、机械、电机共四个系全国院系调整后多科性工业大学格局机械工程系、电力工程系、电信工程系、土木建筑工程系、化学工程系、纺织工程系、水利工程系综合性、研究型、开放式、国际化现代化大学已初具规模构建学科交叉研究平台海洋技术交叉平台化学化工协同创新中心分子化学与材料集成光电子器件大型建设工程安全能源互联网生态环境纳米颗粒与纳米系统技术创新与创业20世纪80年代2.新工科的探索与实践2.2更加注重学科交叉麻省理工学院（MIT）跨越传统学科、学院界限，建立了形式多样的研究机构15个跨系实体研究机构两种模式：由单独行政或研究部门负责的国家级研究组织；由某个学院或系为主的校级研究机构招收大量研究生33个跨系相对稳定的研究中心两种模式：由国家科学基金会资助的工程研究中心；挂靠学院或由学院主管的研究中心依托科研需求成立，兼顾跨学科教育14个跨学科非实体组织计划集中MIT在某个学科领域方面的资源优势，进行大跨度合作的计划，跨学科计划一般分属几个学院或系2.新工科的探索与实践2.2更加注重学科交叉机械工程海洋技术信息技术能源技术……医学生物工程精密仪器计算机科学……海燕水下滑翔机突破了国外技术的封锁，有力推进了我国水下滑翔机的实用化进程；创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录。开发了航天员脑-机接口测试技术及装置，为“天宫二号”空间实验任务提供了关键的在轨人因试验平台，成功开展了人类历史上首次太空脑机交互实验。2.新工科的探索与实践2.2更加注重学科交叉天津大学“航天员脑-机接口测试技术及装置”项目天津大学“混合驱动水下航行器关键技术与应用”项目新水利：水利工程、地质工程、信息技术、智能技术、卫星技术的结合2.新工科的探索与实践2.2更加注重学科交叉基于工程全寿命周期的理念，构建“智慧大坝”技术体系，为大坝长期安全运行提供了基础平台数字大坝智慧大坝2.新工科的探索与实践2.2更加注重学科交叉机械工程航空技术大数据人工智能……环境工程精密仪器计算机科学大数据……麻省理工CSAIL研究团队：“蜂群”无人机协同作战。分布式避障控制：像蜂群一样，集群中每个武器都有初级智能，通过掌握自身周围环境和临近武器的部分信息，协同计算编队飞行控制指令。气象和环保检测大数据分析中科院大气环境模拟系统研究计划准确预测了2016年12月和2017年1月的两次重雾霾天气2.新工科的探索与实践智能无人机集群控制雾霾预测和治理2.2更加注重学科交叉2.新工科的探索与实践2.3更加注重创新创业育人体系建设打造完整创新链条的全过程人才培养模式：“创意-创新-创业”上游“激发学生创意”中游“创新实践计划”下游“服务学生创业”IT创新创业基地长荣健豪创客空间黎明创新创业实验室创新创业体验平台8544m2面积创新创业团队94支建设众创空间设基金建基地兴基业三基工程天津大学中科招商宣怀学院中科创业学院创业教育平台学院愿景：成为推动技术创新和创业在中国的理解、认知、实践的榜样与领导者。学院使命：致力于通过创新的教学模式、跨学科的教育和创业生态的构建，培养具有技术创新能力和创新意识、富有企业家精神、勇于投身实践的卓越人才。工程教育通识课程体系以学生为中心的教育模式创新人才选拔ABC计划2.新工科的探索与实践2.4更加注重以学生为中心天津大学