Hi 新工科 迭代升级！
天大把新工科建设推向3.0
□ 文/赵晖
一流的企业做标准，一流的平台做标准。天津大学正在从要素、师资、课程、实践等方面全方位构建新工科相关的标准体系。天津大学作为新工科建设的组长单位，要引领中国成为世界高等工程教育领军者，引领AI时代国际工程教育范式的转型与发展。
作为全国新工科建设工作组组长单位，天津大学领航全国新工科建设，正式发布《天津大学未来卓越人才培养计划（新工科建设方案3.0）》与《国际工程教育合作天津倡议》，为中国工程教育迈向全球引领者行列吹响号角，奋力提升我国工程教育国际影响力、竞争力和话语权。
工程教育不仅是推动科技创新的引擎，更是培养未来卓越工程师、支撑全球产业繁荣、应对人类共同挑战的战略力量。站在数字时代迈向数智时代的关键拐点，围绕服务国家战略，战略领军人才应该怎么教、怎么学？天津大学给出了方案。
新工科是天大的事
新工科“新”在哪？新工科组长单位为什么是天大？
我国拥有世界上最大规模的工程教育，但我国工科毕业生供给结构性过剩与短缺并存，供给不能完全满足企业和行业需求，人才培养链与国家创新链、产业链对接有待进一步增强。新工科人才，不仅需要在某一学科专业上学业精深，还应体现出“学科交叉融合”的鲜明特征；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、新技术去解决未来发展出现的问题，对未来技术和产业起到引领作用；他们不仅在技术上优秀，还应理解经济、社会与管理，兼具良好的人文素养。
看历史，天津大学是我国工科教育的“长子”。
天津大学的前身——北洋大学是我国第一所现代大学，北洋大学的工新利18网址登录
究所为孱弱的国家培养了首批3名工科硕士。“穷学理，振科工；重实验，薄雕虫。”校歌传唱了90年。针对水患问题的中国第一水工试验所落成，开创了“产学研”结合的模式；在一架德国飞机的基础上，机械系著名教授邓曰谟成功试制出中国第一台飞机发动机；曾经的校长、土木工程学家茅以升，主持修建了钱塘江大桥，改变了外国人垄断中国大桥建造的历史。
看当下，天津大学是新工科建设的发起者。
早在2010年6月教育部在天大启动卓越工程师教育培养计划1.0，天大就是首批实施高校，为新工科建设筑牢工程教育改革根基。2017年4月，教育部在天大召开研讨会，发布新工科建设行动路线，天大成为新工科建设核心牵头高校之一。2019年4月29日，教育部依托天大成立全国新工科教育创新中心，发布天大方案1.0，时任天津大学党委书记的李家俊任全国新工科建设工作组首任组长。“天大方案”，被称为新工科建设落实到人才培养工作中的“施工图”。从1.0到3.0，对于新工科教育改革，天大一直在探索。
“高等工程教育必须做出变革和调整，真正面向未来培养人才。人类社会10年以后、20年以后是什么样的面貌，取决于我们现在培养的人才。当前工程教育改革的初衷就在于我们现在的教育培养不了适应未来的人才。”李家俊认为，新工科的“新”，只是一个相对概念，随着技术的发展，现在的“新”一段时间之后就变成了“旧”，所以，工程教育培养人才的模式应该是开放的、不断发展的。
于是天津大学开始了新工科建设的探索与实践。新工科建设“天大方案”从1.0到3.0，是由“点题破局”到“由点到面”，再到“由面到体”的跃升。
“天大方案”1.0时期主要任务为“点题破局”。2017年，教育部首次提出“建设和发展新工科”，开启国内工程教育系统性变革。学校启动新工科建设，以跨学科交叉为特点，试点探索未来新工科培养的“天大行动”。以未来智能机器与系统平台为试验田，整合多学院资源开展跨学科培养，探索平台运行机制，平台试点开展“融合新文理教育、多学科交叉工程教育和个性化的专业教育”的新工科教育。“天大方案”2.0时期主要任务为“由点到面”，以“六卓越一拔尖”计划2.0实施为契机，在引导性平台实践基础上构建“三类五种项目式课程体系”，形成系统完备的“天大方案”。强调打破学科壁垒，推动“多学院联合培养”并提出“突出卓越导向”“强化工程创新”的总体要求，解决新工科教育教学人才培养模式的大规模适用性难题。形成“校-院”两级平台网络，建成4个校级平台和10个院级平台，覆盖全校76.5%理工类学院。“天大方案3.0”主要任务为“由面到体”，着力探索应对工程标准化、教育全球化、知识体系化、学科交叉化和产业智能化的五大挑战的新路径。“天大方案3.0”基于当前数字时代迈向数智时代的关键科技拐点，进一步聚焦贯通培养与数智化赋能，推动工程教育从“融合创新”向“体系重塑”，“能力导向”向“创新导向”，“定制教育”向“个性培养”转变。
“从1.0的点题破局，到2.0的由点到面，再到3.0的立体重构，天大新工科建设的每一步都紧扣时代脉搏。”天津大学校长、中国工程院院士柴立元在解读3.0方案时指出，面对工程教育标准化、全球化、学科交叉化、产业智能化的五大挑战，新工科3.0以“从未来到未来”为核心理念，构建起数字智能与智慧时代的工程教育新范式。
新工科3.0 从“融合创新”到“体系重塑”
将来的大学课堂，不仅可以利用三维实景技术增强控制和实时交互，还可以支持宽视角巨幅画面多人同时上课以及学生同步课堂跨校互动；企业导师与新利18网址登录
导师将带着在研的课题与项目来到课堂，来到创新工场，学生有机会真题真做，参与到“攻关”中，把设想变成蓝图，变成产品；我们和企业一起把智能化的创新工程移植到学校，构建产教嵌合的实践模式、实践平台……柴立元为大家呈现出一幅幅生动的未来学习模式图景，这也是天津大学“未来学习中心”“未来人才培养创新工场”的建设蓝图。
“天大方案3.0”践行“从未来到未来”的人才培养理念，将实现四个转变——培养目标从“解决已知”到“开拓未知”，教学关系从“教师主导”到“师-生-AI共生”，教学范式从“传统课堂”到“智能融合”，教育边界从“校企携手”到“全球互联”。
方案首次明确构建人类智能（HI）与人工智能（AI）协作创新生态，提出构建“HI-AI协作育人生态”；在若干个重点领域纵向推行超常规培养；建设未来学习中心与智能化学习空间，实施“师-生-AI 共生”教学改革；启动实施“天大智创”行动，建设10个未来智能创新工场。此外，方案首次系统性构建新工科教育标准化体系，实现标准化建设从“单一维度”向“系统架构”升级。同时，打造国际化教育合作新平台，打造“全球虚拟教研室与线上学分课”。
“天大方案3.0”的发布，其系统性、创新性的探索将为我国新工科建设提供可复制、可推广的实践经验，为培养面向未来的卓越工程人才、服务全球可持续发展注入强劲动能。
为全球工程教育提供“中国智慧”
《国际工程教育合作天津倡议》正式发布。此举旨在回应世界百年未有之大变局和人工智能等技术革命给教育带来的深刻挑战，共同规划面向未来的工程教育新体系。
《天津倡议》指出，工程教育是科技创新人才培养的强大引擎和战略要素。面对时代变革，必须构建“教育培养人才—人才支撑产业—产业反哺教育”的闭环协同演进体系。倡议坚信，未来的工程教育必须以创新为引擎、以责任为基石、以协作为路径、以人类可持续发展为目标，致力于培养具备全球胜任力的卓越工程人才。
为实现这一共同愿景，《天津倡议》提出了七大关键发展战略与行动倡议：
1.创建产业牵引的全球产教融合创新共同体，推动校企深度共育人才。
2.构建科技前沿驱动的跨域融合新范式，促进工程学科与基础科学、人文社科的深度交叉融合。
3.重塑数字智能赋能的工程教育新生态，将人工智能等颠覆性技术深度融入课程与实践，推进系统性AI教育。
4.探索以学生素质为核心的工程教育新变革，推广基于项目/问题的学习等主动学习模式。
5.建立保障工程师持续专业发展的新机制，推动将终身学习纳入工程师认证及注册制度的强制性框架。
6.形成注重工程师全球责任与伦理担当的新标准，将工程伦理、可持续发展目标等作为人才培养关键要素。
7.开辟工程教育国际合作与协同治理的新格局，深化多边与双边工程教育合作网络。
中国工程教育正以更加开放的姿态融入全球工程教育体系。2025年9月，来自全球五大洲90余所高校的院士专家、师生代表、企业界及行业协会、学会代表近千人齐聚天大，参加2025国际工程教育发展会议，作为2025国际工程教育发展会议的重要成果之一，《天津倡议》是经过与会专家代表共同审议的成果，凝聚了国际工程教育界的广泛共识，对推动构建开放包容、协同共赢的全球工程教育生态，培养堪当建设未来世界重任的卓越工程师，以及为构建人类命运共同体贡献智慧与力量具有深远意义。
为有效落实倡议，会议号召全球高校、产业界和国际工程教育组织等利益相关方积极行动，并倡议设立“全球工程教育合作平台”（GEEPI），以汇聚全球力量，协调行动，追踪进展。
场景一
共赴星辰 培养行星工程师
“应对全球变化，不能只做被动观察者，更要做主动调控者。”中国科学院院士、天津大学地球系统工程方向负责人刘丛强从全球变化的系统认知讲述地球系统走进“人类世”，地球系统工程面向未来培养的人才是“行星工程师”。
“地球系统工程是一门旨在主动塑造地球系统可持续未来的战略性新兴交叉学科，是实现从地球系统科学走向地球系统工程时代的必然。地球系统科学人才应具备新认知框架、知识结构和价值担当，既有气候建模、生态设计等领域的专业深度，又能跨技术、生态、经济、社会、政治领域，进行系统设计和权衡。这需要我们以‘重大项目挑战’为主线，将知识学习模块化嵌入问题解决过程，构建连接校园与真实世界的‘行星实验室’网络，把课堂和野外问题联系在一起，建立由跨学科专家组成的‘导师组制度’，将科技伦理、环境正义等价值为主线嵌入所有的学习环节。”刘丛强说。
刘院士展示的教学案例，典型地反映了地球系统工程专业的实践教学模式。在这一区域生态协同发展试验区中，“碳中和与生态民生协同”项目并非孤立的研究课题，而是一个贯穿多学科知识整合与系统思维训练的真实载体。教学安排上，学生以小组形式切入不同维度：一部分负责构建碳循环数字模型，融合遥感数据与地面监测信息，学习多源数据的协同反演与系统建模；另一部分聚焦生态修复环节，基于当地生境筛选并优化乡土植物配置方案；同时，有团队深入村落开展社会调查，将民生需求转化为工程约束；还有小组进行成本—效益—风险综合评估，体现工程管理的现实维度。
导师配置上，采用“跨学科导师组”协同指导机制：学术导师引导学生把握地球系统科学框架与核心机理；行业导师协助衔接技术标准与实施路径；人文社科导师则嵌入伦理、政策与社会适应性评估，使方案兼顾科学性与社会可行性。
“我们通过‘课程重构—平台共享—管理破界’三重创新，实现地球系统工程学科与天大工科优势的深度融合，培养具备全球视野、系统思维、工程能力的新工科人才。在教学模式方面，构建研究、教学和评价三位一体的模式，以地球系统工程为牵引，通过研—学—评闭环实现项目可交付、数字可沉淀、评估可反馈的持续迭代升级。”
“在人才培养方面，针对本科生、硕士生和博士生及其职业出口的不同，我们会采取不同的培养模式，培养兼具系统思维、技术集成、行星理论、全球治理四维能力人才。”在刘院士的愿景中，地球系统工程培养的是“管理地球”的行星工程师。
场景二
AI赋能改写生命密码
生命科学进入到“合成生命、设计生命” 精准调控阶段。 “合成生物”作为战略科技力量，被写入国家发展目标纲要，且合成生物被列为未来产业，具有战略性、引领性和颠覆性。2025年7月，天津大学合成生物技术全国重点实验室发布了Mb（百万碱基对）尺度人类基因组的从头合成组装、跨物种转移与功能重塑的最新成果。近年来，该实验室在基因组设计合成、人工细胞构建、DNA数字信息存储等前沿领域不断取得突破。
如果说，基因组测序是“读懂”基因，基因组合成就是“编写”基因。中国科学院院士、合成生物学方向负责人元英进介绍，从开启基因组重排这一全新研究领域，到发现不同尺度人工基因组重排的杂合性缺失现象；从电能细胞设计构建到创新DNA存储方案——近年来，天津大学合成生物学领域得到长足发展。天津大学于2025年获批了合成生物学领域第一个国家自然科学基金委员会重大仪器研制项目“长片段DNA高精度合成系统”，天大在合成生物学高端新利18网址登录
仪器国产化方面又迈出关键一步。
“过去设计一个生物元件需要数月，现在借助AI只需几天。合成生物学已进入“合成生物+AI+自动化”的新时代，我们要培养能用AI重构生命设计逻辑的新时代创新型拔尖科学家。”元英进介绍，天大合成生物专业联合智算学部，把人工智能核心理论框架直接嵌入本博贯通培养体系。学生不仅要掌握合成生物学的实践技能，也要系统学习AI技术，实现AI+合成生物的复合能力集成。AI+合成生物学是以人工智能为认知框架和研究手段，系统揭示生命系统的涌现规律与生物智慧逻辑的一门交叉学科，需要培养具备“设计-构建-测试-学习”循环思维的新型人才。体现了新工科3.0规划提出的“建立数字智能与智慧时代工程教育新范式，引领国际工程教育转型与发展”。
在合成生物学技术全国重点实验室，自动化合成平台24小时运转，学生设计的生物元件序列可通过系统自动完成DNA合成、细胞转化与功能测试，AI大模型根据测试结果迭代优化方案，形成“设计-构建-测试-学习”的循环闭环。
强化AI赋能的同时，合成生物与生物制造学院汇聚校内外、国外内、学术和产业的顶尖人才，构建“战略科学家-领军人才-青年拔尖-企业专家”多元协同的师资队伍。在新工科3.0的框架下，构建本博、科教、校企、国际“四贯通”的天大合成生物学人才培养的新范式。
场景三
锻造能源变革尖兵
“储能是万亿级产业，更是新型电力系统的核心枢纽。”中国工程院院士、新型储能方向负责人王成山的发言，彰显了这一国家战略领域的人才需求紧迫性。自2021年获批本科专业以来，天大储能专业快速构建起本硕博完整培养体系，软科排名全国第一，成为新工科交叉融合的典范。
“3+1+N本研贯通培养路径是天大新型储能方向的核心特色。本科前三年夯实化工、材料、电气、能源动力等多学科基础，第四年进入本硕交叠课程；硕士阶段聚焦细分方向；博士阶段深耕前沿攻关，较传统模式缩短培养周期三年。60人的小班规模让‘一生一策’成为可能，学院导师与学生共同制定培养方案，弹性学制与学分管理打破了学科束缚。”王成山对学科培养特色做了详细解读。
“天大储能人才培养依托天津大学国家储能技术产教融合创新平台，这是全国首批的三个平台之一，聚焦国家能源战略布局，整合高校和产业优质资源，推动储能技术领域的人才培养与科技创新。研究方向涵盖了电化学储能、燃料储能与应用、储能装备与系统、储能安全与运维以及储能经济与政策研究。”王成山介绍说。
AI赋能让培养更具科技含量。数字孪生仿真平台上，学生可模拟不同条件下储能系统的运行状态，通过AI算法优化调度方案。产教融合则让实践直指产业痛点，华为、国家电网等企业深度参与课程修订，校企专家同堂授课。“我们实现了三个百分之百：百分之百带薪企业实习、百分之百配备双导师、百分之百大二进入新利18网址登录
实验室。”王成山介绍，学生在企业实习并非参观观摩，而是深度参与储能电站安全运维、调度算法优化等实际工作，不少本科阶段的新利18网址登录
成果已转化为企业技术方案。
“我们共建了七个校企联合研究机构，六个产教融合示范基地，20个实践教学基地。从课堂的多学科知识到实验室的技术攻关，再到企业的工程实践，我们培养的是能驾驭复杂能源系统的‘未来家’。”王成山说。
场景四
脑洞大开的颠覆性技术
机接口承载着人类千百年心想事成的梦想，是面向未来，塑造未来的颠覆性技术。二十届四中全会将脑机接口列为六大未来产业，脑机接口已经从前沿的探索升为国家的战略。天津大学作为新工科组长单位，为以脑机接口为代表的新质生产力提供了人才培养的天大范式。
“神经信号织成网，意念欲把小球掌。”20名大一学生各自的“意念”穿过电路，让风洞中的小球稳定悬浮……这是天津大学未来技术学院的脑控实验室里，脑机接口专业方向的首门项目式课程课堂上的一幕。
课堂上，每位同学都需要自主设计搭建一个完整的闭环控制系统：脑电信号采集和放大、将模拟信号变成数字流、运行滤波和专注度算法、控制风扇吹起小球、超声波传感器实时反馈小球高度，大家则是“脑洞大开”，每位同学都完成了自己的技术“进化”，设计出来的系统也是各有所长——刘同学设计的系统能通过外置OLED屏实时显示脑电波的FFT频谱；段同学的脑电采集系统拥有逼近理想仿真结果的带通滤波和陷波性能；蒋同学的控制模块可以让风洞小球在±2mm的超低误差内悬浮……
“学生在天大，接受的不仅仅是课堂书本的知识的传递。从一年级开始就是以项目作为牵引，完成知识体系的重塑，构建面对问题解决问题的学习能力。”脑机接口方向负责人、天津大学副校长明东介绍，依托未来技术学院的跨学科平台，天大脑机接口专业方向联合医学院、自动化学院、智算学部、机械学院、微电子学院等的师资开展项目式课程，将神经科学、工程设计、电子电路、信号处理等传统知识模块重组为“脑机接口全技术链条”知识和技能体系。
“在培养体系方面，我们还建立了培养联动、平台联动和管理联动的三联动的保障机制。我们邀请了世界上最顶级的科学家来中国给我们的脑机接口本科专业学生上课，学生一年级就有机会走进各类国家级研发基地，感受到国家重大工程对于脑机接口未来发展的需求。我们还依托全国重点实验室、海河实验室等重大医工交叉平台，以及天大多家高水平附属医院，龙头骨干企业，为学生提供资源丰富的实践场所。天大设立了脑机接口开源软件平台MetaBCI和脑机求是开发者社区BCIyes，目前已成为本领域国内最大的软件生态平台，学生能在这个平台和社区中随时随地选择方案、适配软件进行自主的学习。” 明东介绍说。
