李泽湘1.7万字阐述如何培养下一个“大疆”

2003年，香港电视台为组织亚太机器人大赛(Robocon)来学校招募学生团队。借此机会，我给学校写了份报告，希望专门开设门课程，让学生动手设计、制作和调试多台机器人。学生来自电子、机械、计算机和物理等相关专业，1 年级到 3 年级（当时采用英国的三年制）都有。前面几届不太好招人，大部分内地学生要申请去美国读研，认为花太多时间在这类课程上会影响成绩，降低美国名校录取的机会。第届和第二届的队长是汪滔和马墨，两位从内地来科大且喜欢动手的同学。为了取得好成绩，快速迭代是关键。汪滔和马墨家住深圳，利用这个便利，他们去华强北买电子零部件，深圳工厂做 PCB 和机加工。通过这门课程，他们不但学会了系统设计、制作与调试，还学会了项目管理、团队合作等技能。Robocon 的学生先后创办了大疆、云洲、逸动等多家科技公司。一个有趣的现象就是这门课的学生会主动的花很多时间在课程上，最后一个月，学生会没日没夜的扑在实验室调试机器。

2013 年，科大本科由三年改成四年。借此机会，我们系成立了一个委员会来规划和设计新的课程体系。在全面调研了 CMU， Stanford 和 MIT 等高校有益实践的基础上，我们重新设计了 ECE 的课程体系。通过提炼和简化 Robocon 这门课的内容，我们为大学年级学生开设了门以实验为主的导论课， Elec 1100 Introduction to Electro-Robot Design.

每个项目组（通常 2 个人）利用分离元器件搭建电源系统、电机驱动系统、光电传感器和控制系统等系列机器人模块，最后把这些模块集成起来，做成一个机器人小车并完成寻迹比赛。这个过程中，老师给学生讲授所需的电路、模拟电路、数字电路、电机、逻辑电路、反馈控制等基础理论知识、学生立马把这些知识应用到项目中去。动手实践、理论学习、项目讨论和高竞争性的比赛极大的调动了学生学习的积极性。重要的是学生能深刻体会和牢牢掌握所学知识。而不像以前被动学习、没多久就把所学知识还给了老师。这门课经过多位老师多年的迭代，已经成为科大的品牌课程。每年有大约 400 多学生上这门课。

图 8 展示了 ECE 新的 4 年课程体系。课程结构则如图 9 所示，总学分 117 分，课程数目不少于 31 门，其中数理基础课程占比 20%，项目课程 12%（不包括专业课程的实验部分）。

图8 港科大ECE系新的4年课程体系

图9 港科大ECE系新的4年课程结构

以上是目前些世界知名大学在工程教育领域所做的些改革探索工作，他们的共同点是均瞄准市场和产业的实际需求来进行人才培养，同时缩减精化课程体系，开设多学科交叉融合的特色课程，校企联合，注重创新实践能力的培养等，这些宝贵的实践经验为工程领域的教育改革提供了非常有价值的参考。

四、新工科教育实践：定位、措施与评估

A. 定位与人才标准

新工科教育既要服务现有产业，更要面向未来产业。新工科毕业生既要成为推动现有产业转型升级的重要力量更要成为催生新兴产业的主力军，因此准确预判现有产业的发展方向和未来产业的落地点对新工科建设至关重要。2017 年中国 GDP 大约是 12 万亿美元（美国 18.8 万亿美元），中国制造业增加值占 GDP 比例大约是 30%。如果中国经济发展能保持对美国四个百分点的优势，平均每年 6.5%左右， 十年后将迎来历史的重要转折点，中国将赶上美国成为世界第大经济体。如果作为实体经济主体的制造业能保持健康发展，十年后其占 GDP 比例还能有 25%。制造业增加值将达 6 万亿美元（超过现有 GDP的大半）。我们看到无论是美国、中国还是其他主要经济体其市值最大的十大公司在过去二十年甚至十年都发生了巨大的变化。传统的资源型、垄断型巨头不断被不起眼的新兴科技公司所取代。很多 10 年前甚至 5 年前没见过的产品，比如无人机、新能源车、水域机器人、家庭机器人等正快速成为我们的生活必需品。如果要简单概括未来产业新形态，那就是智能时代新经济。从制造业角度看，这包括智能芯片与传感器、智能装备与智能制造、大数据与人工智能、生命科学以及这些技术在各领域的应用和融合所产生的新经济（见图 10）。

图 10 智能时代的新经济领域

新工科教育就是要培养推动和引领新经济发展的领袖，包括新兴科技公司的创新创业者和推动传统产业转型升级的领导者。一个创业者（无论是科技公司创业者还是公司内部创业者，比如新产品、新部门的领导者）应该具备什么样的能力与素质才能完成其使命？新工科教育又是如何给学生赋以这样的能力？

高通公司的主席 Paul Jacobs 博士曾有段很难忘的经历。早期，该公司凭其在移动通信领域的专利垄断和众多的客户如 Nokia 和 Ericsson 等公司的专利费，躺在床上也能数钱。突然，冒出家原来与移动通信毫不相关的公司--乔布斯的苹果把高通的客户打得一塌糊涂。Jacobs 博士在美国知名的加州大学伯克利分校读完本科、研究生和博士。苹果事件后，Jacobs 博士深刻反省了大学教育，认为在“全球化的创新经济时代、以前那种只满足于教给学生单科知识的模式已经不行了。学生需要学会如何在跨学科团队工作、如何快速迭代从设计到制造的全过程、如何融合艺术与工程、如何理解全球市场不同的需求”。为改变伯克利分校的本科教育，他于 2015 年捐赠设立了 Jacobs 设计创新学院。该学院充分利用企业和伯克利丰富的学科资源，为学生开设了系列提升学生动手能力和系统设计能力的课程。学生的创业氛围也取得了空前的改善和提升。

图11 Jacobs设计创新学院

（编辑：宁波网）

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