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新工科建设的“天大行动”

作者: 来源: 时间:2019-05-03

■落实全教会 奋进迎华诞1+1 ④走进天津

剥葡萄皮,精准放下、拿起……两只机械手臂像人的双手一样,自由扭动旋转,精准定位。走进天津大学机械工程学院实验室,记者看到,一台机器人正在开展各种精细化操作,它就是天津大学机械工程学院开发的“妙手”医疗手术机器人,已顺利完成多台临床手术,达到了国际领先水平。

当前,世界科技革命和产业浪潮奔腾而至,迎接新技术、新业态、新模式、新产业,工科建设必须全面提质增效。然而,路径在哪儿?

“妙手”项目的成功,不仅仅是一个学院、一所学校、一个单位的功劳。作为医工结合的重要成果,“妙手”集结了校内精密仪器与光电子工程学院、智能与计算学部等院系,校外北京航空航天大学等5所高校以及湘雅三医院等4家医院,是一个真正的跨学科、跨院校、跨平台项目。

这也从侧面反映出天津大学进行工科建设的新尝试。

专业建设:

推动“老”生“新”

“不久前,天津大学发布了《新工科教育教学改革项目2018年度项目指南》,围绕新工科理论研究、建设路径、专业升级改造、人才培养标准等12项内容建设教育教学改革项目,全面推进新工科建设。”天津大学党委书记李家俊介绍。

未来的科技革命和产业发展具有很多不确定性,或许很小的一个触点就会引发新的产业变革。在天津大学教务处副处长原续波看来,解决未来不可预测的问题,专业建设是重要一环,怎么做好新老专业协调,专业建设跟上国家战略需求,是新工科建设的重要内容。

天津大学精准把握“新的工科专业和工科的新要求”,改造升级传统工科专业,增设新专业,构建了面向未来的新工科专业培养体系。

原续波介绍,相较于传统医学专业,天津大学依托强大的工科背景,医工结合,以“医学牵引、工程支撑、转化创新、临床示范”为理念,整合优势资源建设“医—教—研”一体化平台,涌现出“妙手”微创手术机器人系统、“神工”人工神经康复机器人系统等一批标志性成果。

除了升级原有专业,天津大学还积极打造新专业。2018年4月,天津大学获批创办全国首个智能方向的医学类本科专业——智能医学工程,9月首批来自全国17个省市的30名00后新生报到,他们将接受天津大学、天津医科大学的联合培养,学习先进的脑认知、大数据、云计算、机器学习等人工智能及相关领域工程技术,研究人机协同的智能化诊疗方法和临床应用新兴领域。

在这一理念的引领下,更多的传统学科在新工科建设背景下焕发新的生机——引入人工智能后,与机械工程学院开展智能驾驶、智能机器人研究,与控制学科开展智能无人机研究,与电力系统开展智能电网研究,与建筑工程学院合作研究智能大坝……

化工是天津大学的传统优势学科,近年来该校依托化工学科在合成生物学这一世界前沿领域取得了突破性成果,也为创新人才培养提供了重要支撑。“发挥传统学科优势,瞄准前沿交叉领域,以新方向、新问题带动优势学科人才培养升级,是发展新工科的一个重要路径。”天津大学化学工程与技术学院院长马新宾说。

人才培养:

实施“产”联“学”

聚焦国家重大需求和关键技术,产学融合协同育人是提高人才培养质量的关键一招。近年来天津大学探索开设了新工科实验班,打造产学合作协同育人平台。

“实验班实施学校—企业双导师制,校企联合授课,共同为学生开设职业生涯规划、领导力、企业管理等通识课程,培养学生综合素质。”原续波说,相关举措包括与恩智浦、腾讯、华为等企业合作办新工科实验班,企业全程参与人才培养方案修订、课程体系建设,形成校企深度合作育人的新模式,助力专业建设和人才培养。

原续波介绍,在专业建设方面,今年4月天津大学与百度公司签署深度合作协议,双方将通过新工科百度实验班、天津大学百度联合实验室、AI实训基地、新工科项目研发创新营等方式,针对实际需求研发未来技术,共同搭建研发平台,探索新工科人才培养体系,推动AI专业及学科建设、师资及课程建设,面向未来培养人才,树立国家AI教育的示范样本。

“人才培养方面效果也十分突出。”原续波说,天大师生可以走进企业,真题真做,在解决问题中提升能力。

让优秀的科研成果转化为实实在在的生产力和丰富的教学资源,也是天津大学打造新工科,提升人才培养质量的重要途径。

在天津大学北洋园校区的西南角,投资达16亿元的“十三五”国家重大科技基础设施建设项目“大型地震工程模拟研究设施”正在紧锣密鼓地规划建设中。

“我国处在两大地震带交汇处,做好防震减灾工作至关重要。当前我们已建、在建或将要建设一大批重大水利、土木和海洋工程,建设规模居世界之首。而现有设施实验平台数量少、规模小,无法同时模拟地震差动效应和水动力耦合效应。对此,天津大学承担了这一与‘天眼’同级别的国家重大科技基础设施。”天津大学建筑工程学院院长韩庆华说。在他看来,该工程聚焦世界科技前沿,对培养具有全球视野、适应未来产业发展的工程领军人才意义重大。

平台打造:

推进“跨”中“融”

直行、转弯、原地掉头……天津大学无人驾驶汽车“北洋龙”在机械工程学院大楼前的行车道上平稳行驶。

2016年启动“北洋龙”研发,2018年5月参加“第二届世界智能驾驶挑战赛”时,“北洋龙”便荣获了无人驾驶组越野赛优秀奖、城市街区场景赛优秀奖、最佳乡村道路通行奖、虚拟场景组领先奖等数个奖项。

“‘北洋龙’的研发是由多个学院的8个学科,180多名研究生和20多名教授、副教授共同完成的。”天津大学无人驾驶汽车交叉研究中心负责人谢辉说。

他介绍,无人驾驶汽车交叉研究中心以机械、精仪、自动化、计算机、数学等学院的8个相关学科为基础,由车辆动力、仪器工程、图像处理、机器学习、自动控制、数学优化和非线性系统等多个研究方向研究人员构成了多学科交叉科研团队,建设了无人驾驶虚拟仿真平台、无人驾驶样车平台、校内试验场测试平台,共同打造了“北洋龙”。

“融合实现了双赢。”谢辉说,一方面,单一传统学科在引入其他学科后获得了新元素,也加深了我们对传统学科自身的理解。而加入平台也促进了其他学科研究方向的拓展。在人才培养方面,180多名研究生分成22个小组,在讨论、交流、完成项目的过程中,夯实了学科基础、拓展了知识边界,提升了人才培养质量。

“新工科建设不仅要‘跨’,而且要‘融’。”原续波说,天津大学打破专业壁垒,改变单一学科办专业的模式,建设跨学科融合、多学院建设、多平台共享的新型专业建设模式,构建新工科教育人才培养共同体。

怎么融、怎么跨?天津大学机械工程学院先行先试,进行了探索。

“我们以复合型、创新型卓越工程人才培养为目标,提出了‘融合、共享、创新’的改革理念。”机械工程学院院长王天友说,经过10多年的探索,学院构建了“专业融合、资源融合、教师融合”的保障体系,探索出了“团队为体、科研为源、创新为本、创业为用”的培养模式,为新工科建设提供了经验。

今年4月,天津大学发布新工科“天大方案”后,机械工程学院在原来学科交叉、专业融合的基础上,进一步拓展培养平台,从院内跨学科、专业培养,延伸到跨学院、多学科平台培养。

面向未来,从跟跑、并跑到领跑,从对标国际到引领未来,天津大学一方面打造国际工程师学院,培养国际领军工程人才,另一方面组织成立新工科国际联盟,邀请全球60所大学和一批知名企业汇集天大,商议推进世界新工科人才培养战略合作,促进高校间、高校与企业间开展多元合作、多边合作,使我国工程教育和认证工作国际影响力显著提升。

《中国教育报》2019年05月02日第1版 

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