未来技术学院如何引领未来

发布者:战略发展部发布时间:2021-09-01浏览次数:15

        摘 要:率先在全球范围内推动未来技术学院建设,对于中国跻身未来技术全球竞争、促进人才培养模式变革具有关键意义。本文从理论、实践两个维度对未来技术学院的概念、方法、标准等展开了讨论,对比分析了中国科学院大学和麻省理工学院的未来技术学院建设路径。研究认为,未来技术竞争的核心是未来技术人才培养所依托的高等教育体系、政策、制度的比拼,未来技术学院在学理上应归为创新研究范畴,在实践上应与技术预见紧密衔接。中国在探索形成未来技术学院建设经验过程中,应破除三个思维定势。

        关键词:未来技术学院技术预见;未来人才;新工科

        人类社会进入第四次工业革命,技术创新对于经济社会发展的引领作用呈几何倍数增长,面向未来技术竞争的后技术创新时代迅速到来。如何赢得未来技术竞争,如何提前预测未来技术发展态势、预先开展未来技术研制或预研制、提早介入未来技术产业布局、率先制定未来产业标准等,正成为全球各主要经济体新一轮大国竞争的关键所在。

        未来技术竞争的本质,是掌握未来技术人才的竞争,其背后则是未来技术人才培养所依托的高等教育体系、政策、制度的比拼。近年来,全球各主要国家纷纷启动工程教育改革,试图实现面向未来的人才培养转型。中国也通过“新工科”改革,为面向未来的技术创新人才培养夯实了基础。2020年5月,教育部印发了《未来技术学院建设指南(试行)》(以下简称《指南》),进一步明确了大力推动以未来技术学院为代表的颠覆式、创新性人才培养模式改革的目标任务,这对于中国有效应对“卡脖子”技术挑战、积极抢占全球未来技术创新制高点、迎接新一轮技术革命和全球竞争具有里程碑式意义。

        一、为什么要建设未来技术学院

        1.以未来技术学院建设参与未来技术

经过改革开放40多年来的不懈努力,中国在技术创新领域取得重大突破。绝大部分领域实现了从无到有的原始积累,部分领域形成了从进口购买到自主研发的关键转变,少部分领域实现了从追踪到跟跑、并跑乃至领跑的巨大跃升,在部分技术领域甚至已经进入无参照目标的前沿阵地,这要求中国下一阶段加强对未来技术发展的趋势研判,加大面向未来技术竞争的人才培养,“勇塑前瞻性思维、勇舍趋于成熟的技术、勇趟技术发展深水区、勇闯技术进步无人区”。

进入第四次工业革命之后,中国在大数据、人工智能、物联网、5G、量子计算等领域持续发力,《中国制造2025》等远景计划引发部分西方国家的精神焦虑,疫情爆发进一步催生了少数国家的反全球化、去中国化等思潮,美国等在30多个“卡脖子”技术领域遏制中国发展。这说明:

        一方面,技术创新正成为引领大国崛起的关键所在。进入未来技术竞争时代,一组乃至一项原始技术创新,都可能带来全产业链甚至全行业、全社会、全球的颠覆性变化。

不断加大面向未来技术的原始创新和自主创新,正成为各国寻求跨越式发展需要解决的“元问题”。对于后发国家而言,自主技术创新的同时往往还伴随有他国的技术封锁,尤其是对于存在意识形态差异的中西方之间,这类技术封锁不仅短期内难以打破,而且有不断走强态势,因此中国只有“突破常规、突破约束、突破壁垒,强化变革、强化创新、强化引领”,才可能打破封锁,真正走上独立自主的创新道路。高等教育只有面向未来提早进行人才布局,才可能赢得未来的大国竞争。

        另一方面,技术创新是中国破除“卡脖子”问题的根本。“卡脖子”技术本质上是中国“昨天”乃至“前天”技术创新落后所形成的技术发展瓶颈,要彻底摆脱“卡脖子”困境,不能仅仅面向“卡脖子”难题本身,而是应夯实“今天”的技术创新,做好“明天”的技术准备,面向未来做出准确的技术预判,抢占未来技术发展的先机,从源头上遏制新的“卡脖子”技术问题的出现。因此,“准确判断未来的技术趋势,准确定位关键核心技术领域,超前布局技术发展战略就成为当务之急”。后发国家只有加强面向未来技术的创新,才可能走出“引进—落后—再引进—再落后”的技术转移陷阱。

        当前中国在推动面向未来的技术创新过程中,已经没有现成的“作业”可抄,只有面向国家战略需求、一切从实际出发、扎根中国大地、提早进入未来技术竞争的舞台,才可能率先形成面向未来技术的研发突破、人才突破、标准突破等,才可能更平等地参与到全球的未来技术竞争,努力形成引领全球未来技术创新走势的新格局。在此过程中,以未来技术学院为代表的新的高等教育人才培养模式改革,标志着中国在全球科学技术体系中的目标、使命、分工、中心与外围关系等将可能出现重要转折,中国的未来技术竞争目标将不再是打赢“今天”的战争、更是要打赢“明天”乃至未来的战争。

        2.以未来技术学院建设促进人才培养模式变革。

        从人才培养的全局来看,未来技术学院建设是“新工科”改革的再深化、再拓展、再突破、再出发,是针对当前中国革命性、颠覆性人才培养不足的深刻反省。未来技术学院建设应以问题为导向,通过人才培养模式变革,探索形成具有中国特色的革命性、颠覆性人才培养路径。当前中国领军技术人才培养面向的主要困境至少包括:

        (1)人才培养体系面向过去而非面向未来。当前高等学校人才培养体系虽经数轮改革,但仍然过“老”过“旧”,更擅长面向过去培养人才,而无法培养出具有超越现实、持续探索、不断推进能力的未来科技创新领军人才。一些极端的观点甚至认为,中国高等教育人才培养体系一定程度上扼杀了人才发展的创造力,部分研究型大学学生学业增值有限。

        (2)学科交叉仍然不足。新工科改革推动了部分临近学科的交叉融合,但仍属于短线交叉、浅层交叉、有限交叉,真正达到理工结合、工工交叉、工文渗透、医工融合等深层次、全学科、“破坏式”(打破学科壁垒)的学科交叉仍显不足,现有的以学科为体系的人才培养模式仍然泾渭分明、条块分割、壁垒坚固,这与面向未来的科技创新人才培养规律背道而驰。

        (3)理论与实践仍存割裂。高校师资配置本身重理论而轻实践,人才培养体系设置进一步导致学生实践能力弱化,缺乏真实面向实践前沿的创新创业能力,学生接触学科前沿、开展科研实践条件仍受约束。

        (4)以学生为中心的人才培养理念仍待深层次落实。人才培养仍然面临“老三中心”和“新三中心”的激烈博弈,学生的主体性地位虽有提高但中心地位仍未落实,对学生的好奇心保护、批判性思维塑造、各类综合能力培养仍显不足,学生终身学习的能力欠缺,就业和创业后劲不足。

        本轮未来技术学院建设,应直面上述问题,突破现有的人才培养体制机制障碍,为创新人才培养各类束缚条件“松绑”,为创新性人才培养提供更好的制度保障。

        二、什么是未来技术学院

        1.什么是未来技术。

        未来技术,名为“技术”,实则是包含了科学、技术、经济、社会、环境等诸要素在内的未来全球科学技术发展与产业进步的趋势性、总括性表达。对于未来技术的系统理解,应至少从理论体系和实践体系两方面展开。

        (1)理论上如何定性未来技术。

        习近平总书记提出,高校“双一流”建设,应该在原始创新和自主创新上出更多成果,勇攀世界科技高峰。《指南》中也将“培育一批在前沿交叉科学与未来技术领域可能产生重大影响的原创性成果”作为未来发展目标之一。从这个视角看,未来技术本质上是一种原始创新、自主创新。对于未来技术的概念讨论,总体上应纳入创新研究的理论范畴。但和传统创新研究不同的是,未来技术创新兼具多类创新特性,至少具有首发性、突破性、应用性、探索性和协同性等五个基本特点(见图1)。

        首先,未来技术应具备“首发性”,即未来技术是对科学规律的首次发现,对新思想、新理论、新知识的首次提出,对新的研究方法、新技术的首次发明,对新成果的首次应用等。作为一种原始创新,未来技术的这一“首发性”不是相对于某一研究机构或企业而言的,而是至少在特定技术领域内、行业内、国家内乃至世界范围内的“首发性”。

        其次,未来技术应具有“突破性”。未来技术的突破性具体表现在两个方面。一是在当前科学技术前沿,对现有理论和最先进技术的重大突破或改进,其创新成果具有超前性,因此对未来技术的管理需要前瞻性思维。二是在现有的技术轨道之外,通过与现有技术不同的科学原理和方法,进行新技术的创造和市场化,从而实现技术跨越。换言之,作为一种突破性创新,未来技术可通过在现有技术轨道以外对其他技术轨道进行探索而实现。

        再次,未来技术应具备“应用性”。未来技术的应用性具体表现在两个方面。一是未来技术应具有重大市场应用价值。这一应用价值或者体现为提供全新的产品、流程或服务,从而创造全新的市场;或者体现为对产品、技术流程或服务的性能或特征的重大改进和提升,从而大幅消减生产成本、提供生产效率或使原有市场发生重大改变。二是未来技术应可广泛应用于各相关领域,换言之,未来技术应具有“产业共性技术”(Industrial Generic Technology)或通用目的技术(General Purpose Technology)的潜力,对一系列相关研究和生产领域应具有很强的带动性。通过对未来技术的研究和开发,会带动一大批研究人员对相关科学研究、相关理论的探索和发展,带动一批相关技术的不断发明创造,进而共同形成生产力的飞跃。

        第四,未来技术具有“探索性”。未来技术是从已知领域进入未知领域的扩展和探索,具有较高的不确定性和未知性。尽管学术界和业界已开发出形形色色探索未来技术的方法和工具(详见下文所述),但由于其探索过程本身的复杂性,某些重大科学发现和理论突破,有可能无法完全被准确预见,甚至其发现过程本身也是对公认反常现象的探索,关键突破甚至来自探索过程中的偶然或意外问题。因此,作为一种探索性创新,对未来技术的研究需要具备一定的容错性,在对未来技术的探索过程中应容许一定比例的失败。更重要的是,要建立从失败中学习和相应的纠错机制。特别是未来技术人才的培养,要善于从失败和偶然现象中发现客观规律,从而产生新思想的萌芽,并持续探索至实现技术突破。

        最后,未来技术具有“协同性”。未来技术的协同性又体现在两个方面,一是学科的交叉融合协同。当前科学技术的飞速发展,学科门类不断精细化、专门化,未来技术的发展基于学科间交叉融合所激发出的创新火花。而要实现面向未来的颠覆性技术突破则需要打破学科壁垒,实现不同学科门类之间分工协作,各取其长,互补其短的良性协同体系。协同性的另一体现是创新主体的协同。未来技术的研究和开发需要开放创新,需要多种创新主体的参与。大学、科研院所、企业、政府、乃至创新者个体等都可成为未来技术发展中的重要角色。因此,未来技术的发展需要跨学科、跨部门、跨创新主体,甚至跨行业、跨地区,乃至跨国家的交叉、融合与协作。

        (2)实践上如何预测未来技术。

        人类之所以是人类,就在于人类能够预知未来。未来技术学院所强调的自主创新、原始创新,本质上是新知识或新模式的生产过程,那么,人类社会是否有能力开展新知识或新模式预测呢?这其中涉及到一个关键概念即“技术预见”。在过去的数十年里,专门面向技术创新预测的“技术预见”研究不断成熟,为人类社会科学预测未来技术及市场等走势提供了方法论支撑。

        1983年“预见”(Foresight)一词首次被定义为“确认可能带来最大经济效益和社会效益的研究领域”,此后又出现了“技术预见”(Technology Foresight)一词,意为“试图确立开始显现战略潜力的基础研究领域的技术、机制和程序”。最原始的“技术预见”概念中,“战略性”“基础性”是关键词,而且名为“技术预见”,实际预见的外延除技术外,还包括机制和程序。经过概念的反复流转,最终经济合作与发展组织(OECD)官方对技术预见做出了定义:技术预计是对科学、技术、经济和社会的远期未来进行系统性探索的过程,其目的是选出新的、可能产生最大经济效益或社会效益的通用技术。这一概念的外延,从上述技术、机制、程序,进一步拓展到了科学、技术、经济、社会。从已有文献看,当前技术预见概念至少包含3方面特征:第一,技术预见的概念大抵指的是提前研究预判科学、技术、经济、社会、环境、机制、程序等的未来发展走向,提前遴选、预测、预研战略性新兴领域,利用通用技术创新推动经济社会转型发展。第二,技术预见包含技术预测。技术预测主要指的是开展技术的发展预测和关键技术选择等,技术预包含技术预测,是一项“长期预测科技趋势,综合选择重点方向,优化配置科技资源”的社会系统工程。第三,技术预见具有双重目标,既为了预知战略性技术创新前沿以做好未来准备,也为了规避可能的技术发展风险及技术决策失误。

        技术预见的早期方法以定性研究方法为主,核心是德尔菲专家法(以及与之配套的层次分析法等统计方法),预测的核心主体是学科和产业专家。后来技术预见的各类定性定量方法得以发展并出现分化,有的方法依赖于历史数据、数据模型或是专家经验,有的方法则依赖于大数据、预测市场平台的灵活丰富性。从文献来看,目前主要的技术预见方法至少包括:德尔菲法、情景分析法、关键技术选择法、技术路线图、趋势外推法、需求分析法、专利地图等,以及近年来使用较多的知识图谱、互联网+、大数据、人工智能、文献计量、专利计量、数据挖掘、文本挖掘、聚类分析、社会网络分析、TRIZ等方法。

        技术预见引发各国高度重视。美国自1991年起每隔两年就发布一份《国家关键技术报告》,对重点发展技术领域进行预测和选择。美国的技术预见主体也非常多样,除政府部门外,军队、科技公司、高校等也发布各类技术预见报告。比如2016年美国陆军就公布《2016—2045年新兴科技趋势———领先预测综合报告》;2019年美国信息技术与创新基金会发布了《中国在创新方面赶上美国了吗?》报告;2020年北约科技组织发布《科技趋势:2020—2040》报告。英国的技术预见活动也开始于上世纪90年代,其特点是“采用灵活的滚动项目的组织形式,每个项目都围绕一个主题开展,项目研究主要采用访谈、研讨会等方式”。日本是全球公认的在技术预见领域做的最早、最为系统规范的国家之一,从1971年就开始技术预见活动,当前已形成每5年一次的规律性的技术预见活动。同时日本的方法创新走在世界前列,其最新的第11次技术预见活动已经开始使用人工智能与专家判断相结合的最新方法。

        中国是技术预见领域的先发国家,自1992年起就开展了技术预见活动,科技部、中国科学院、上海等地先后完成《国家关键技术选择研究》《国家重点领域技术预测研究报告》《中国未来20年技术预见研究》《上海中长期科技重点领域技术预见研究》等系列性工作。中国最新一次技术预见活动是“中国工程科技2035技术预见”,由中国工程院与国家自然科学基金委员会共同组织开展,通过文献分析、专家调研等方式,课题组筛选800余项备选技术清单。经问卷调查和专家研讨,课题研究提出了未来20年我国工程科技需要发展的关键技术和重点领域。

        本轮未来技术学院建设,在确定未来技术方向的过程中,应系统借鉴技术预见的有关思想和方法,参考本国和他国的技术预见成果,根据自身办学传统特色,凝练一项或多项未来技术方向。按照《指南》目标,未来技术学院人才培养主要面向的是未来10~15年的技术发展。目前来看,从技术预见方法本身已经可以达到这一目标要求,但进入第四次工业革命之后,技术迭代和各类颠覆性创新大幅增加,精准预测未来10~15年未来技术发展仍存在一定困难。

        2.什么是未来技术学院。

        根据上述分析,可以将未来技术学院界定为:专门面向未来技术发展进行人才培养活动的专门机构。可以将未来技术人才界定为:具有前瞻性和颠覆性,能够引领未来发展的技术创新领军人才。

        对于未来技术学院的外延界定不能“望文生义”。一些教育机构名为“未来技术学院”,但并不一定完全符合未来技术学院的建设要求;一些机构虽没有冠名“未来技术学院”,但实际从事的工作可能恰恰满足未来技术学院建设的目标要求。比如,从字面上理解,中国科学院大学未来技术学院是国内第一所严格意义上的未来技术学院,但与此同时,其他高校的交叉学科研究院、前沿创新研究院、高等教育前沿创新研究院等,也都具有较强的未来技术学院特征。

        结合《指南》对未来技术学院的建设要求,本课题组认为,本轮未来技术学院机构遴选,应至少遵循面向未来培养人才、交叉融合、科教融合、以学生为中心、开放创新等基本要求,并基于此构建形成了一项指标体系(表2)。除此之外,课题组认为,未来技术学院遴选还应满足如下基本建设要求:① 主要面向本科生,或本研贯通培养的学生。要真正培养颠覆式、创新性人才,应更多从本科做起。② 主要面向拥有实体学院的教育机构。过去一些高校精英人才培养试点,往往通过校内二次遴选等方式,将优秀学生集中于某些新设学术机构,人为的将大量具体潜质的生源排除在外,而且“另起炉灶”单设学术机构,又与传统式教学科研活动相脱节,并不利于人才培养活动的展开。③ 主要面向交叉学科但也关照部分基础学科。大力推进学科交叉融合是未来技术学院建设的题中应有之意,但同时也应保留对部分基础学科甚至特定单一学科的支持,不排除重大的基础创新活动来自于传统学科和基础学科。④ 办学成果认定应坚决破除“五唯”。对未来技术学院举办成就的评价,不应是发了多少论文、申请了多少专利、获得了多少奖项、立项了多少经费,而应该是究竟培养了多少技术创新领军人才,带动引领了何种高技术产业发展,以及与西方国家的技术竞争成败。

        三、如何办好未来技术学院

        按照《指南》要求,未来技术学院建设的关键任务在于创新人才培养模式、革新教学组织形式、打造高水平教师队伍、深化国际合作、汇聚各方资源和优化管理机制等六个方面。循此思路,本文尝试对中美两种未来技术学院改革展开比较分析,为办好未来学院提供案例参考。

        1.中美未来技术改革有何差异。

        2016年,中国科学院大学未来技术学院(School of Future Technology,SFT)成立,该学院遵循“前沿交叉科学与技术学院”的初步设想,主要目标是为国家提前布局培养具有前瞻交叉思维的复合型科技创新人才。同样在2016年,美国麻省理工学院开启了该校历史上第三次工程教育改革———新工程教育改革(New Engineering Education Transformation,NEET),其目标是破解工程教育面向过去而非面向未来这一根本问题,NEET改革进一步转变了工程教育理念,人才培养从面向过去转向面向未来、学科融合从有限融合转向无限融合、课程设置从学科专业转向具体领域,尤其是创新性提出了以项目为中心、串编课程等新的理念和技术。

中美两所著名高等教育机构的改革案例,从改革时间、动机、方向等方面具有较强一致性,是适配的比较研究对象。由于本课题组前期已刊发了有关NEET 改革的相关文章,以下结合对SFT的多次访谈和素材整理,尝试从创新人才培养模式等六个方面简要对比分析两校改革的异同。


        可以发现,SFT和NEET均明确要面向未来生培养、直接打通学科之间、教学科研之间、大学市场之间、各类能力之间的界限,各创新主体均加入人才培养活动。但和SFT不同,后者以项目为中心的人才培养模式对于项目选择、课程串编、师资力量等提出极高的要求,项目本身能否代表未来技术方向、串编课程是否科学合理等存在部分改革风险。

        2.中国未来技术学院应走出几个思维定势。

        要建设好未来技术学院,除上述NEET 和SFT等经验外,还应注意走出几个思维定势。

        一是过度依赖技术预见的思维定势。当前,技术预见已成为未来技术发展态势预测的主要方法,但未来技术学院在进行未来技术遴选过程中,不应过度依赖技术预见活动。一方面,人类社会对于未来的各类预测都存在很大的不确定性。《未来简史》认为,“所有的预言都是对未来的猜想。层出不穷的预言代表着每个时代的人对于未知的最大胆推测。”但《第三次浪潮》的数据统计显示,“近现代的预言95%都破产了。”另一方面,有关未来技术的预测则不确定性更大。日本是最重视技术预见的国家,但同时也是最受害于技术预见的国家。该国历史上曾三次出现技术预见的重大失误(分别是高清电视领域技术预见的重大失败、计算机领域技术预见的重大失败、互联网领域技术预见的重大失败),大大降低了其全球技术创新竞争力,并直接导致了相关产业的落后。未来技术学院虽然瞄准的是未来10—15年的技术进步和产业发展趋势,但不确定性仍然很大。此外,技术预见的一个基本原理是“少数服从多数”,但真正的重大技术创新预测反而可能掌握在少数人甚至个别人手中,这正如加塞特所认为的,“如果我们真的需要许多科学家,那将会是一场灾难”。

        二是过度重视学科交叉的思维定势。《指南》中高度肯定了交叉学科发展、交叉人才培养对于未来技术发展的关键意义。客观而言,学科交叉确实是知识创新、技术创新最关键的手段之一,这正如纽曼所认为的,“知识的所有分支是相互联系的”“一大群学识渊博的人埋头于各自的学科,又互相竞争,通过熟悉的沟通渠道,共同调整各自钻研的学科的要求和相互之间的关系”。但与此同时,当前仍然很难确定未来技术的重大创新就一定来自于学科交叉。基础学科创新甚至单一基础学科的创新,对于未来技术的发展也可能是破坏性甚至颠覆性的。因此,未来技术学院建设进程中除重视学科交叉带来的影响之外,还应注重对来自于基础学科的底层创新的培育。而且学科交叉带来的创新往往是末梢创新、局部创新、应用创新等,在未来技术学院反而应更加注重底部创新、理论创新和长线创新,在未来技术学院的遴选和建设过程中,也应处理好交叉学科与基础学科的关系。

        三是过度注重目标导向的思维定势。布鲁贝克在《高等教育哲学》中认为高等学校存在两种教育哲学,一种以“闲逸的好奇”“精神追求知识作为目的”,另一种基于目标导向尤其是国家目标导向。未来技术学院建设,关键要注意平衡“闲逸好奇”与“目标导向”这两类办学目标。一方面,未来技术创新、未来国际竞争的关键仍在于基础研究的突破,基础学科、基础理论、基础方法等与各类技术创新活动之间,是本与末、里与表、皮与毛的关系,面向未来的人才培养应厚基础、宽视野、重通识、强交叉,应千方百计为各类创新人才“冒出来”营造“闲逸好奇”的教育场域。另一方面,来技术创新与发展,终归要落脚到实践应用领域,当前中国处于创新引领发展和大国崛起的关键阶段,不能完全不讲国家意志,完全摈弃目标导向,完全忽略办学效益,未来人才培养活动应与国家重大战略需求紧密联系起来,应平衡好基础研究突破与实践应用突破的关系、未来技术发现者与制造者培养的关系,通过未来技术学院建设助力中国跻身全球未来竞争。

(来源:《高等工程教育研究》2021年第2期第15-21  作者:北京理工大学人文学院副研究员刘金等)