探索教育新范式 培养卓越工程师

□ 本报记者 刘延俊

未来几十年，新一轮科技革命和产业变革对工程学科的发展和工程科技人才的培养提出了更新更高的要求。新工科建设是深化高等工程教育改革的必然路径。2016年以来，天津大学聚焦未来卓越工程师的培养需求，探索工程教育的新范式，率先提出了新工科建设“天大方案”，开拓工程教育改革的新路径，实现“新工科”由 1.0向2.0的跨越。

培养有灵魂的卓越工程师

面对新形势对高等工程人才的知识结构、能力、素养等方面提出的新要求，天大更加注重培育学生在实现终身发展、推动社会进步方面必备的品格和价值观。学校不断探索“新工科+课程思政”的模式，以工程伦理为抓手，通过课程思政来实现“有灵魂的工程教育”，引导学生坚定政治信仰，培养有思想、有灵魂的卓越工程师。

未来智能机器与系统平台学生在上课

课堂上，教师以学校的标志性科技成果作为生动案例，给学生讲述技术自主创新的重要意义，以“国之重器”科技成就案例为联结，把国家重大战略需求、世界科技发展前沿与课堂教育相结合，引导学生成长为引领未来的行业领军者和变革者，将科技史教育融入工学类专业课程，增强学生的社会担当。

“《设计与建造》课程将智能小车循迹与重走长征路相结合，让我们感受到先辈们坚定不移的革命信念。我作为新时代学子，立志要学用结合、科研攻坚，为解决国家重大‘卡脖子’问题而努力，走好新时代‘浓缩在智能路中的新长征’！”2019级未来技术学院智能机器平台学生李垚臻说。

重构课程体系 打破学科藩篱

新工科之所以“新”，就在于“学中做、做中学”的学习模式。“新工科”人才不仅需要在某一学科专业上学业精深，而且还需有“学科交叉融合”的特征；不仅能运用所掌握的知识去解决现有的问题，还有能力学习新知识、新技术去解决未来出现的问题；学生们不仅在技术上优秀，还要懂得经济、社会和管理方面知识，兼具良好的人文素养。

新工科示范课程向全校推广

近年来，学校重构了工程人才的课程体系和培养机制，整个课程体系由项目与课程形成“课程元”，各“课程元”以课程内项目、课程组项目、多学科团队项目、科研实践项目和毕业设计研发项目“三类五种项目”为主链，形成一个紧密关联的整体，更加强调“学以致用”。

学校推动多学院合作搭建起跨学院、多学科、开放办学的新工科人才培养平台，打破学院、学科、专业的壁垒，推动专业知识融合贯通，与传统的学院形成矩阵式架构，构建跨学院、多学科交叉融合的人才培养体系。

“建筑行业国际化设计人才培养平台”拥有4000余平方米的创客空间，同时面向不同专业、不同年级的几十个班级开放。该平台打开教室的围墙，打破学科的藩篱，培育了“可持续建成环境”“韧性城市”等多个研究方向，让培养卓越工程创新人才的格局更为开放。

目前，学校已着手设计建设多个多学科联合、多方参与的校级“新工科”人才培养平台，在这些平台上推进“产学-校企融合”“多学科交叉融合”“国内-国际培养融合”“教-研-学融合”，将学校科研实验室、工程中心、创客空间和创新创业孵化器形成一个整体链条，并与书院制和导师组结合，全面培养学生的品格、思维、能力和知识。

培养企业需要的创新型人才

新工科“天大方案”改革的核心就是建立以产业需求为导向的人才培养模式。

作为首批招收工程硕士和首批试点工程博士教育的高校，学校推动校企深度合作、产教深度融合，改变了高校工程教育过程缺乏企业参与的情况，让人才培养供给与需求相匹配。

学校把企业引入课堂，协同恩智浦、华为等国内外知名企业共同进行平台建设，企业全程参与人才培养方案修订、课程体系建设，形成了校企深度协同育人的新模式、新机制。

在天津大学《创业实战训练》课上，有丰富经历和实战经验的创业企业家是主讲，学生是中心，老师成为助教。学生拥有更多机会走出校园前往企业，在真实的商业场景中体验创业的实际过程。学生有好的项目甚至可以直接得到“天使投资”。天津大学“未来30年”创新创想大赛鼓励学生的奇思妙想，引导学生想大事、干大事。

2022年10月2日，天津大学未来技术学院在北洋园校区揭牌。“未来技术学院将以求是学部工程教育改革试验田为基础，由院士领衔，汇聚学校优势学科，实施本硕博一体化培养，引入企业资源，探索新时代学院建设的新工科天大范式。”学院常务副院长原续波说。

浩瀚的星空里，气象卫星正监测风云变幻；高原大坝上，无人碾压机正隆隆驶过；万里深海中，水下滑翔机“海燕”自在遨游；能源领域中，“微电网”“燃料电池发动机”正在让环境更加清洁舒适。在新工科发展的道路上，天大将成为能够引领未来科技发展和培养技术创新领军人才的教学科研新高地。

从一门课到一个国际前沿学科

□ 本报记者 赵晖

DNA存储的敦煌壁画

日前，一则《DNA存储让敦煌壁画保存千年万年》的消息登上了各大媒体重要版面，新闻的主角是天津大学合成生物学团队。而一年前天大牵头制定的《生物安全科学家行为准则天津指南》被世界卫生组织列为全球生物安全道德准则，背后的技术支撑也是依赖于天津大学合成生物学团队。经过十几年的发展，天大合成生物学从零起步走到世界科技前沿，站到了聚光灯下。而这一切的缘起是一项大学生国际比赛和一门本科生课程。

缘起一项国际比赛

2006年，天大化工学院了解到美国麻省理工学院发起的国际遗传工程机器大赛（iGEM），这项比赛让学生们做一些标准化的基因元器件，然后组装这些元器件实现一些生物功能。iGEM与天大化工合成生物课题组的科研理念不谋而合——运用工程学的方法来研究生物学，像造房子或造汽车那样，先制作出砖瓦或零件，然后再按照规则组装起来最终形成产品，实现需要的功能。此外，在这个本科生的比赛中，学生要进行头脑风暴式的交流、讨论，这也正是天大想要的教学过程。于是，从2007年起，天大化工学院开始指导学生团队正式参加iGEM大赛，并多次获得金奖。天大还在2007年举办了两次iGEM的国际研讨会，推动了中国乃至亚洲合成生物学的发展。

借助这项比赛，10多年来天大为合成生物学领域培养了大批优秀的青年人才。

“大赛给了我合成生物学技术方向的启蒙，也为我未来的科研道路指引了方向。”美国加州大学河滨分校助理教授李嫣然是首次出征iGEM大赛天大代表队的一员，目前致力于运用合成生物学的手段研究和改造植物天然产物的生物合成等。

浙江天化科技公司投资总监潘清也是因为iGEM大赛确定了她重点关注的投资方向:“经过15年的发展，合成生物学已从实验室逐渐过度到了产业端，未来一定会带来重大的生产方式的变革，解决人类能源、粮食、食品、环境、材料等诸多问题。”

开设一门前沿课程

在iGEM比赛的基础上，天大还面向本科生开设了一门合成生物学课程——《BAG（构建人工基因组）》课程。这门课在教授学生构建人工合成染色体基础知识和技能的同时，引导学生关注和熟悉合成生物学领域的诸多前沿科学问题和最新进展，也培养了学生的科研创新能力。

《科学》论文作者合影

也是在这一阶段，天大开始参与合成生物学研究的国际大计划。2010年科学家们已完成了原核生物基因组的合成，开始向真核生物基因组的合成进军。酿酒酵母基因组设计合成计划(Sc2.0)应运而生，天津大学的加入推动了Sc2.0的国际化。在这次美国、中国、英国、法国等多国研究机构共同参与的国际科研合作中，科学家们共完成了酿酒酵母5条染色体的化学合成。其中，天津大学取得重大成果，突破了基因组合成的多项关键核心技术，完成了2条酿酒酵母染色体化学合成再造。2017年3月10日，天津大学关于酵母染色体合成的工作发表了2篇《科学》论文，通讯作者都是天大元英进教授，第一作者都是天大在读博士生，另外众多署名作者在参与该项目时还是本科生。该成果入选了“中国科学十大进展”，还被收入美国约翰霍普金斯大学本科生课程和我国普通高中教科书。

建设了一个专业

通过合成生物学项目的推进，天津大学的化工、制药、生命相关领域的学科成功实现了一种全新的本硕博学生培养路径。

天津大学从一门课走到一个国际前沿学科，又在国内最早建立了合成生物学本科专业、硕士和博士学位点；最先编写了合成生物学本科教材《合成生物学导论》；2013年获批合成生物技术国家级国际合作基地；2018年获批教育部“珠峰计划”合成生物学前沿科学中心。

近年来，天大合成生物学研究进入发展快车道，2019年成为合成生物学重大设施国际联盟发起单位；2021年天大生物安全战略研究中心牵头起草的《生物安全科学家行为准则天津指南》被世卫组织列为全球生物安全道德准则。天大合成生物学科研团队汇聚了中国科学院院士、国家杰青、长江学者特聘教授等一批高水平人才，获得了国家自然科学基金委创新研究群体，培养研究生2000人左右。日前，天大承担了一批合成生物学相关国家重点研发计划项目等国家重大任务，其研究论文数量逐渐攀升到国际前列，天大的合成生物学研究已跻身世界第一方阵。

“天津大学这些年合成生物学发展的最大成果是为中国乃至世界的合成生物学发展贡献了大量高端人才，积蓄了创造未来的力量。”中科院院士元英进说。

天大医科 有多少种“新”的可能？

□ 本报通讯员 董玥欣

2022年10月，在北京展览馆“奋进新时代”主题成就展上，一枚小小的被命名为“脑语者”芯片躺在展柜里。这枚世界首款脑-机接口编解码芯片，突破了传统非侵入式脑-机接口信号采集处理的诸多瓶颈，有望引领我国脑科学和类脑智能研究变道超车。而这，正是天津大学在医工交叉领域的最新研究成果之一。

新医科实验班2022年开学典礼

从2017年到2022年，从十九大到二十大，天大医学学科扬帆起航、蓬勃发展：全国第一个智能医学本科专业，全国第一个救援医学交叉学科，天大建校120余年来第一批临床医学生、第一批医学学位博士，世界第一款脑机接口编解码芯片，第一款神经调控式机械外骨骼机器人系统，国产第一套急救转运型体外膜肺氧合设备（ECMO）……

一个又一个的“第一次”，折射的是天大医科青春奋斗的生动图景。

走医工交叉发展之路

近年来，开展医学教育已成为一流大学的共识。然而，像天津大学这样一所以工科见长的综合性大学，建设什么样的医科？如何建设？是在医学部筹建之初“天大人”最需要思考的两个问题。

走医工交叉的特色发展之路！

现代医学发展中，工程科学不仅有力推动了基础医学的进步，而且弥补了由基础医学向临床医学转化的最重要的学科支点；临床医学更是越来越依赖工程科学的支撑优势，临床医学中的新问题、新需求又极大促进了工程科学本身的发展。医学科学与工程科学的交叉融合是现代医学发展的必然。

在中国工程院院士、天大医学部主任顾晓松看来，在我国，由于医学教育和工学教育分属不同的门类，始终处于两条平行的轨道上，很难产生真正的交叉，新兴学科研究一直是我国医学科技创新链条的薄弱环节。因此，谁能够最快在医工结合中打破学科壁垒，谁就有可能抢占医学发展的制高点，谁就能在医学学科领域取得重大发展。

年轻的医学部在传统医学的基础上，确立了建设以医学与工学教育结合为核心的“新医科”思路。2018年，天津大学与天津医科大学共建全国首个智能医学工程专业，以不同的学科背景和不同的大学文化，共同致力为行业持续培养复合型高层次医学领军人才，绘制出了一幅医学与智能的交叉融合、转化创新的未来图谱。

2022年，全国百余医科专家学者在第三届全国智能医学工程教育联合体年会上共同讨论并发布了《智能医学工程专业建设共识（“天大共识”）》，将推动医学高等教育向“新医科”+“新工科”融合的方向发展写入其中。

梧桐吸得凤凰来

不断吸纳最富有理想、最充满斗志的新生力量，是医学部永葆青春的根源。

学部5年来汇聚了一大批海内外优秀学者和资深医学专家，这群青年的个人抱负构筑成旺盛的生命力，让医学部更加年轻而充满希望。2021年春节前夕，两位研究生通过自主研制的“哪吒”多脑协控智臂系统，用脑电波共同操控写“福”字的视频在社交媒体刷屏。这套系统的主要设计者是医学工程与转化研究院副院长许敏鹏，他33岁成为国家优青基金获得者，34岁获得第二届“强国青年科学家”。

2019年初，Cherie正在美国犹他大学开展博士后工作，远在大洋彼岸的她看到了天大医学部北洋青年科学家论坛的邀请。“天大医学部医工结合的特色像强磁场一样吸引了我，结合自己的研究专长，我相信在这样一个广阔的交叉平台会找到更明确的定位。”2021年，Cherie与团队凭借参赛项目“核酸即时检测技术”斩获首届全国博士后创新创业大赛金奖，并成功与意向企业签约。2022年，Cherie获得国家自然科学基金外国优秀青年学者研究基金资助。

“求仁求是 救人救世”

2022年校庆前夕，天津大学人体生命科学馆正式开馆。作为医学部建设的医学教学实践基地，这个天大首个以人体解剖标本为主要内容的展馆旨在搭建医学健康教育公共平台，带领师生以医学的视角感悟生命、理解生命。

神经工程团队自主研发的“神工-神甲”

天大医学教育在课堂上和学习生活中努力培养医学生以人类生命健康为己任，尊重生命、敬畏生命的基本素养，将专业教育与生命教育融会贯通，将思政教育之‘盐’融入医学课程之‘水’。

2022年清明节，天大医学部和瑞恒书院的50余名医学生怀着对逝者的感恩与敬意，向“无语良师”敬献白花，庄重默哀。

“这次活动带给我不同以往的心灵震撼。”2019级临床医学专业本科生吴城箭感慨道，“‘无语良师’教会我对生命的感恩和礼赞，‘除人类之病痛，助健康之完美’将会是我毕生追求的目标。”

5年来，医学部强化医学生人文素养，淬炼医德、提升医术，多维度带动学生汲取精神营养，坚守医者初心。在今天医学部主楼的报告厅，悬挂着冯骥才先生亲自题写的“求仁求是，救人救世”的医学部八字精神内核。

医学部成长的故事是天大医科为守护人民生命健康而奋斗的一个个掠影。在学部的发展日志上，每一页都浓墨书写着“苟日新、日日新、又日新”。

（学生编辑 丁怡丹）