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范式是指特定的科学共同体从事某一类科学活动所必须遵循的公认模式，它包括共有的世界观、基本理论、范例、方法、手段、标准等与科学研究有关的各个方面。美国著名科学哲学家托马斯·库恩认为，每一个科学发展阶段都有特殊的内在结构，而体现这种结构的模型即范式。
按传统工程教育范式培养的人才服务于工业和经济社会发展，而当科技和社会进步改变了工业产业发展，导致已有工程教育范式不能满足产业对工程技术人才的需求时，工程教育界便需要开展教育教学改革，转变工程教育范式。目前的工程教育范式转变，源于多年前就开始的各种工程教育改革尝试。新工科教育改革的讨论和实践，使中国工程教育界形成共识，建立了新的工程教育范式。新工程教育范式形成一段时间后，随着科技和社会的进步，又会出现新发展、新知识和对于工程教育的新理解，将会开始新一轮工程教育范式的转变，因此，工程教育范式的转变、形成、稳定和再转变是一个动态和发展的过程。在这个过程中，适应当前发展的工程教育范式的内容会被保留和传承，不适应的部分就会消失。因此，工程教育范式是传承和渐变而来的，很少是颠覆性的推翻重来。顾佩华认为，工程教育的新理念、新模式、新方法、新内容、新质量等可以作为学校新工科建设和教育改革的基本内容，可构建新工科专业或改造现有专业，培养新经济和学校所服务产业需要的新型工程技术人才，新工科教育的范式也可以称为工程教育的新范式。
此外，吴爱华等提出“新理念、新结构、新模式、新质量、新体系”作为新工科的核心内容
，李茂国等提出“融合创新”范式作为新工科的教育范式
。
工程教育专家及工程教育利益相关者所共同遵守和接受的理念和原则、标准、教育教学方法、内容、评价体系等构成了工程教育的范式基础框架。顾佩华综合吴爱华、李茂国等学者的研究，提出创新工程教育的理念、质量标准、模式、培养体系、教育教学方法，以及不断更新教学内容，与理工和多学科融合、产学融合、校企融合、教研学融合等相结合，形成新工科教育范式的基本框架。
新工科教育要贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，全面创新新工科教育观。一要树立创新的新工科教育理念，深化工科教育改革，注重学生的工程和科技创新能力的培养、多学科和跨界领导力的培养；二要树立全面综合的新工科教育理念，消除工科专业过窄过细的弊端，加强跨学科、多学科知识和能力、人文和管理能力、运用所学知识解决真实世界复杂工程问题的综合能力的培养；三要树立全周期新工科教育理念，培养学生对产品、系统和过程全生命周期的系统工程观；四要以更加开放和广阔的视野，立足当前需求、面向未来、面向国际，以学生为中心，建设贴近业界、聚焦需求、结果导向、持续改进的新工科教育。
建立新工科教育新模式至少应该包括以下方面：一是总结中国新工科教育改革经验，借鉴符合国情的在国际上成功的新工科教育模式，创建中国特色、世界水平的人才培养新模式；二是综合国际工程专业认证要求的知识、能力和职业素质，根据科技、产业和社会发展，分析未来工程技术人才应具备的知识、能力和职业素质等；三是根据产业和现代工程师职业需求，确定人才培养目标和毕业要求，制定系统化、整体化的人才培养计划和课程体系，将创新、创造、创业能力贯穿整个人才培养过程，营造创新型工程师培养的生态系统，不断完善适应和引领工程发展的新工科教育，培养从研发、设计、建造到运行的多元化、创新型现代工程技术人才。
在新理念的指导下，根据新工科教育新模式的需求，创新新工科教育教学培养方法和手段。根据培养计划，制定详细课程内容和学习总结。根据课程内容和学习总结的要求，整合教学资源，包括互联网开放教学资源，如MOOC（慕课）、其他网络和数字化教学资源；及时采纳新的教学和人才培养经验、手段，创新教育、教学和学习方法。鼓励教师采用体验式学习（Experiential Learning）、基于项目的学习（Project-Based Learning）、基于问题的学习（Problem-Based Learning）、探究式学习（Inquiry-Based Learning）等各种主动学习方法，灵活运用案例教学、翻转课堂等方式。随着科技和社会的进步，教师与学生在学习习惯、学习方法和工具使用等方面会有差别，教师应该与时俱进，适应和使用先进的教学和学习工具、先进的教学方法，将先进工具、方法和学习内容集成起来，完善人才培养体系。从广义理解新方法，它既包括传统意义上的教学和学习方法，也包括现代的教育方法。教育、教学和学习方法将随着脑科学、认知科学和学习科学研究的不断深入而发展，更加科学的新方法将会不断出现，新工科教育应及时探索和应用这些科研成果，提高教育、教学和学习的质量和效果。
快速发展的科学与技术正不断促进知识更新和新知识产生，因此教学和学习内容特别是涉及快速发展的工程科技领域的专业内容应及时更新，体现当前科技发展的新成果和新知识。如果课程内容不及时更新，学生学到的知识比较陈旧，缺乏现代工业需要的工程技能，就无法满足当前和将来企业的需求，这样的教育也无法满足现代企业对工程技术人才的要求。为了保障学生学习的内容体现当今时代的先进水平，学校必须制度性定期修订课程计划，定期更新课程内容，将相关专业领域最新发展情况和科研成果及时介绍给学生，使他们学到的知识是当时最先进的。当学生走上工作岗位后，就会发现他们的知识、能力有用武之地。教育和教学行政管理部门要建立科学的体制机制，定期审查和改革教学内容，及时更新教学内容和教学手段。
建设新工科教育强国，新工科教育必须具有国际竞争力，代表国际最先进水平和最高质量标准。因此，需构建国家新工科教育的质量标准和质量保障体系，推动建立行业人才培养和要求的标准，包括专业培养标准。学校应根据这些标准制定工科专业的培养标准，从而形成国家、行业、学校的质量标准和质量保障体系。工程认证标准是国家和行业标准中的重要组成部分，根据国家发展的需要，工程认证标准既要满足国际等效的要求，如《华盛顿协议》的相关规定，也要体现国家对工程科技人才的高要求。为了确保新工科教育教学的高水平和高质量，学校的专业质量标准应该超过国家的教育质量和认证标准，而国家的教育质量和认证标准应该超过国际认证标准。
近年来，政府层面已相继发布了一系列新工科建设以及一流本科、一流专业、一流课程建设的相关政策文件，颁布和实施了两批新工科建设研究与实践项目，形成了新工科建设的顶层设计和政策导向。高校作为新工科建设的主体，也是研究和实践的主体。在实践中，新工科建设的成效首先被考察的是高校，而后是专业和课程，因为每所高校都必须根据自己的定位设置专业、开设课程，以及设定或修正人才培养目标和课程标准。因此，新工科建设的首要问题就是把高校作为新工科建设研究与实践的独立单位。高校作为新工科研究与实践的主体，并不否定院系或学科专业的主体地位，它们之间是不同层级主体的关系。一方面，校级主体地位的实现内含院系或学科专业主体作用的发挥，没有院系或学科专业主体作用的发挥，校级层面的新工科建设只能是悬浮化的；另一方面，院系或学科专业层面的新工科建设不是学校层面的指令性行动，而是基于专业人才培养目标的研究和实践。
新工科建设是突破传统的工程教育“路径依赖”，构建工程教育新理念、新模式、新标准、新结构、新体系的过程。因此，新工科建设是实实在在的行动研究。首先，新工科建设是涉及不同层次高校、不同学科领域、不同参与主体的系统改革工程，实践中没有统一的建设模式。新工科建设是相关工程教育实践行动者的研究，是为了行动的研究，以及在行动中进行的研究。其次，在实践中，新工科建设的行动研究以活生生的工程教育实践为对象，以新工科建设实践存在的问题为导向，是在新工科建设实践中解决问题的研究，是工程教育人才培养模式变革的行动研究。教师要根据学科专业人才培养目标的新要求，改变传统的课程教学内容体系和课堂教学模式；学校要根据新科技革命和区域产业发展需求，创新高校办学理念和办学行为，强化产学研合作，调整人才培养目标定位，统筹规划新工科建设与特色发展。
新工科建设的研究应以工程科技人才培养作为核心的教学学术研究。尽管新工科建设与工程科技研究以及高校学科建设密切相关，强调产学研合作以及科研对教学的支持作用，但新工科建设的教学学术研究强调以新工科人才培养作为学术研究对象，是对新工科人才培养模式的创新与研究。首先，对新工科建设的教学学术研究来说，关键是教师。教师是新工科课程教学、人才培养的主体，教师教学应立足于研究性教学，通过课程教学模式创新和实践，将课程教学过程与实现专业培养目标结合起来。其次，新工科建设的教学学术研究不是教师个体孤立的研究，而是教师之间结成“学术共同体”或“合作同盟”，对教学实践中存在的问题进行系统研究，并将研究结果与同行交流、接受同行评价。只有如此，才可能使新工科建设的创新性实践突破个体的限制，成为教师群体的自觉行动。最后，新工科建设是跨学科专业的教学学术研究。无论是升级改造传统工科专业，还是设置交叉学科专业和战略性新兴产业相关专业，新工科建设都具有明显的跨学科专业特征。