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摘要:随着航空航天制造业的发展,我国航空航天制造企业对高校培养研究生质量的要求越来越高,传统“导师团队带,学生做”的二化主从结构的研究生培养模式已经很难适应企业最新要求。针对航空航天制造学科拔尖人才培养的特点和行业的迫切需求,提出了高水平拔尖人才培养的固溶模式。建立了以研究生为主体,产教融合、科教互促的国际多元化教学团队,以航空航天制造重大创新成果为背景,通过高水平研究项目沉浸式体验,形成具有航空航天特色的国际化高水平拔尖人才培养的多元固溶场景。实践表明,培养模式能够有效提升研究生创新能力和培养行业拔尖人才。
关键词:研究生培养;固溶模式;航空航天;创新案例;国际化
一、研究生培养现状分析
美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学[2]。比较有代表性的有麻省理工学院,美国MIT和瑞典皇家工学院等四所大学提出了CDIO教育理念,该理念以工程项目从研发到运行的生命周期为载体,使学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,并直接参照工业界的需求,引入波音公司的素质要求制定培养方案,使培养出的学生满足航空制造行业的要求,培养的学生受到企业的欢迎。法国研究机构和工程院校组成了教育集团或学校网络,例如法国航空航天大学校集团(简称GEA),拥有法国国立民航大学、法国国立高等航空制造工程师学院、法国国立航空航天大学、法国国立航空机械与技术大学四所成员学校,共同进行航空工程人才的培养和研究,通过建立教育集团,使各成员院校在兼具原有特色的基础上,密切交流、相互借鉴、协同发展,使相近学科领域和专业间的交流合作更为自然、通畅,使成员学校在人才培养和科学研究等方面的功能与内涵得以拓展延伸。北京航空航天大学李未从拔尖创新人才成长的规律出发,提出了“拓宽基础、瞄准前沿、构建团队、自主创新”的研究生教育方针,凝炼了三类研究生拔尖创新人才培养模式,分别探索并实践了三类研究生拔尖创新人才培养模式,取得一定的工作成效[3]。西北工业大学孙瑜等人针对国家发展大飞机重大专项以及提高自主创新能力的需求,分析了国际上一些航空工业强国的航空工程师教育模式和实践,总结了北京航空航天大学、西北工业大学等高校航空工程师培养模式的改革,突出了国际化和创新性培养的探索[4]。南京航空航天大学陈旭面向国际竞争的航空航天本科专业教学改革进行了研究和探索,构建基于问题的“探究、实践”教学体系,取得了良好的改革效果。沈敏对高等教育国际化背景下航空航天人才培养模式进行了探究[5,6]。北航结合不同专业的需求采用分类培养方式,取得了比较明显的成果。西工大以航空工程师为培养目标,定位于解决生产实际中的创新工作,是航空制造人才不可或缺的部分,是创新性人才培养的基础。南航前期针对基于问题和国际化视角的研究,为航空航天制造类创新型人才培养体系构建提供了基础。但针对航空航天制造类学科基础、应用基础和工程实践结合强的特点,以上培养模式已经难以适应高水平拔尖人才培养的要求。美国和法国主要依赖大学和研究机构以工程项目为载体,结合优势企业,取长补短,协同发展,该模式探索工程项目在人才培养中的作用以及高校如何结合航空企业进行人才培养的模式,为本文研究和实施提供了局部借鉴。针对以上问题,文本提出了适应航空航天制造学科研究生拔尖人才培养的固溶模式。引入多元化的教学团队,依托国际联合实验室,以国家重大项目为载体,以航空航天特色创新成果为案例,研究并实践航空制造创新型人才培养的固溶模式,解决国内航空航天制造企业高水平创新人才匮乏的问题,提升我国航空航天制造整体水平。
二、研究生拔尖人才培养的固溶模式
研究生作为国家未来科技创新的重要领军群体,其创新能力的培养非常关键,而创新的培养尚没有一种固定成熟的模式,经过多年实践,提出了航空航天制造学科研究生拔尖人才培养的固溶模式。固溶原指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺,用于改善钢和合金的塑性韧性。人才培养的固溶模式是一种研究生培养的创新模式,是指由研究生、国内大学专业教师、国外大学知名教授、国际航空航天应用专家、航空航天制造专家组成的跨界国际多元化的教学团队(合金),以国际联合实验室为平台(固溶炉),基于航空航天制造重大创新成果(恒温保持),通过高水平研究项目沉浸式体验(溶解),使研究生(固溶体)成为具备国际化视野、高水平研究经历、创新能力的拔尖人才的培养模式(固溶过程)。
(一)国际多元化教学团队
本文作者:吴金栋、庞宁、贺国元 单位:中国民航大学
航空产业是以航空器制造为主的产业形式,被誉为“现代科技和现代工业之花”,是凸显国家科技竞争力和创新性的关键所在。[1]从国际航空产业发展的历程来看,一个地区航空产业的发展与当地航空领域人力资源规模、结构、科技创新能力有着天然的、不可分割的紧密联系。我国航空工业经过60余年的发展取得了显著的成绩,但在制造水平和创新能力方面距离航空发达国家尚有较大差距。为此,我国在航空产业实施了两条腿走路的发展策略,一是推进以国产大飞机项目为代表的自主研发之路,另一条是以空客320总装项目为代表的引进吸收再创新的道路。无论走什么样的道路,围绕航空产业的人才资源和科技创新能力都是支撑产业发展的砥柱。充分借鉴国际上航空发达国家在航空教育领域的成功经验,对于快速形成支持我国航空产业发展的能力将起到关键作用。本文将透过比较教育研究视角,对航空发达国家的航空产业与当地航空教育之间的关系进行比较研究,提出对我国航空教育有益的建议。
一、航空产业与航空教育的关系
航空产业的水平代表着制造国整体的工业技术和创新能力水平。作为典型的高技术密集型产业,具有高投入、周期长和市场相对集中的特点。[2]具体表现在研发的前期投入大,制造过程中技术要求水平高,产品后续服务保障技术专业性强。从航空发达国家开展航空制造业的历程来看,其前期投入的研发经费和人员数量是巨大的。例如空中客车A380的研发费用就高达170亿美元。同时,研发的周期和投资回报周期都很长。因此,航空产业没有国家政府的支持和投入是难以立足和发展的,而国家之所以愿意投入巨资进行航空器的研发,看重的是航空产业背后高度的产业关联性和创新拉动作用。一般一个航空项目发展十年后给当地带来的效益能达到投入产出比1∶80,技术转移比1∶16,就业带动比1∶12。[3]日本曾做过一次500余项技术扩散案例分析,发现60%的技术源于航空工业。从产业投入产出的经济效益分析来看,飞机制造业的影响力系数在全部96个主要产业中位于第三,说明飞机制造业的最终产品对整个国民经济的发展具有较强的拉动作用。[4]作为位于产业链高端的高技术密集行业,航空产业的发展更多地依赖于技术创新水平的提升,而创新离不开高素质专业化的人才。因此,从航空发达国家的成功经验来看,注重航空教育是实现航空产业持续健康发展的前提和源泉。
二、航空教育的比较研究方法
航空发达国家在航空教育方面走过了较长的发展道路,积累了丰富的经验,对于我国尚处于大型民用航空器制造起步阶段的航空教育有许多值得参照和借鉴的地方。因此,本文通过运用比较教育的研究方法,对于不同体制下航空教育特点和要求进行研究。
1.比较教育的研究方法
【摘要】本文以重庆科技学院金属材料工程专业为例,介绍了专业在过去20多年的建设过程中,通过有效途径在教学科研平台、产教融合和国际合作等方面取得的显著成效。同时,指出了未来市级一流专业建设的思路,并列举了未来持续提升专业生命力和一流品质的具体举措。
【关键词】金属材料工程;一流专业;教学科研平台;产教融合;国际化合作
金属材料与人类文明的发展和社会的进步关系密切,是国民经济、国防工业、科学技术发展、人民日常生活必不可少的基础材料[1-2]。金属材料产业是国民经济的支柱产业之一,在国家发展中具有重要战略意义[1-2]。金属材料产业的快速发展,对具有创新意识和工程实践能力的复合型金属材料工程专业人才的需求急剧增长。该专业的就业率在教育部公布的全国普通高校专业就业率排行榜中名列前茅。本校金属材料工程专业起源于1997年设立的涂装防护工艺专业,是重庆第一个专注汽车表面工程的专业,着力服务西南区域汽车表面处理业。2005年,更名为材料工程技术,以适应高校专业目录调整。2006年,更名为金属材料工程,以满足学校材料学科架构规划,并拓展新型金属材料方向,瞄准航空航天制造,全力服务汽车产业及国家航空航天事业。2019年,成功获批重庆市本科高校一流专业立项建设项目。专业紧扣“行业性、地方性、开放性、应用型”办学定位,立足重庆及西南区域,背靠汽车和航空航天行业,服务地方经济发展,校企协同培养具有国际化视野的应用型高级专门人才。
一、建设成效
(一)教学科研平台质量一流,助推制造业的“皇冠”—航空航天。基于2006年建成的航空航天功能磁性材料研制中心平台,承担中国运载火箭技术研究院项目,研制“航天三高”元件助推“嫦娥”系列、“天宫”系列、“神舟”系列完美升空,成为航空航天单位磁性材料和元件的定点研发和生产基地,联合申报国军标1项。2011年,与重庆材料研究院合作共建国家机械工业仪表功能材料产品质量监督检测中心;2013年,孵化纳微复合材料与器件市级重点实验室、都有为市级院士专家工作站;2015年,建成国家钢铁制造虚拟仿真实验教学中心、材料分析测试中心校级大型设备共享平台;2016年,获批材料科学与工程“十三五”市级重点学科;2017年,获批市级博士后科研工作站;2018年,获批国家科技部重点项目和重庆市教委重大项目。专业形成了集“冶炼及成分控制—浇注成型—热处理—加工成型—性能检测—组织分析—质量控制”于一体的新型金属材料完整制造链,打造了集教学、科研、服务“三位一体”的一流教学科研平台。(二)产教融合深度一流,服务中国最大的汽车生产基地—。重庆重庆区域90%的汽车表面处理企业中有专业毕业生担任高级技术或管理骨干,100%大型汽车企业提供专业实习实训基地。2016年,与西南地区最大的汽车涂装配套厂商重庆福泰涂装技术有限公司共建涂层新材料研发中心,22名专业学生就业该企业,专业教师1名担任高级顾问、7名中心研发骨干,共研汽车零部件高效防锈油、先进涂装挂具材料、环保前处理液并进行转化。2017年,与江苏盐城政府、江苏剑桥涂装工程股份有限公司等跨省共建具有显著“政产学研用”特征的涂装设备产业研究院,共同培育涂装设计人才、共同开发智能涂装设备,服务长安福特、北汽银翔等汽车企业。2018年,重庆表面工程学会挂靠本专业。专业创新了一套产教深度融合的新机制。(三)多层次国际化合作成效一流,拓宽师生国际化视野。金属材料工程是学校第一个全方位开拓国际合作办学的专业,与美国、韩国等国外知名高校共同拓宽学生国际视野。2008年,与韩国昌原大学互派本科生并实现学分互认,2014年开始研究生送培,联合培养学生60余人。2010年至今,引进韩国博士2人、日本博士1人,聘请巴渝海外引智计划专家4人。2018年,转化韩国有价金属先进提纯技术,与韩国昌原大学、韩国浦项钢铁、重庆潼南政府在潼南产业园协议共建资源回收利用研究院。专业形成了一套本科生互换、研究生送培、博士人才引进、高级专家引智及先进产业技术转化的多层次国际化合作办学体系及机制。
二、未来专业建设思路及举措
(一)建设思路。专业紧抓重庆打造全球最大汽车制造基地和千亿航空航天产业群契机,以“强化特色优势、促进全面发展”为指导思想,以磁性材料和表面技术教学科研平台的整合和升级为抓手,以课程和课堂的“五化”建设为驱动,以应用型本科教育为核心,持续提升专业的生命力和一流品质,促进智能磁性材料和智能涂装技术协同服务智能汽车制造和航空航天产业。(二)主要举措。1.多平台有效整合升级,保持平台一流化。(1)打造重庆市航空航天功能磁性材料及元件工程技术研究中心,探索共建航国家级平台整合校级航空航天功能磁性材料研制中心、校级材料分析测试中心大型设备共享平台、院级航空航天功能材料与元件研究制造中心,发挥航空航天单位磁性材料和元件的定点研发和生产基地优势,打造重庆市航空航天功能磁性材料及元件工程技术研究中心;并进一步依托国家机械工业仪表功能材料产品质量监督检测中心、国家钢铁制造虚拟仿真实验教学中心及纳微复合材料与器件市级重点实验室,与重庆材料研究院等探索共建国家级平台,实现磁性材料及元件的“制造链”向“智造链”转型。(2)打造重庆市表面工程技术研究中心,提升服务汽车智能制造能力整合纵湖涂装设备产业研究院、福泰涂层新材料研发中心、校级材料分析测试中心和院级防腐与表面技术研究所,发挥重庆市表面工程学会挂靠及毕业生在西南区域的影响力,打造重庆市表面工程技术研究中心,实现涂料制造-涂装工艺-涂装设备-涂装三废处理于一体的表面处理技术智能化,服务智能汽车制造。2.开展“五化”建设,打造一流课程与课堂。(1)“群化”专业课程继续推进以CDIO、项目和案例等方式实施的核心课程品牌化工程,课程群由专业核心群向专业群拓展,重点围绕“金属材料课程群”和“涂料涂装课程群”两条主线打造,注重人工智能教育理念和科学素养培育在课程群中的深度融入。(2)“网络化”课程资源借助学校网络资源平台实施所有专业课程资源网络化工程,重点打造《材料现代测试技术》、《金属腐蚀原理》等在线课程。(3)“新工科化”专业教材以专业教师联合企业教师、专业教师与海外兼职教师合作等方式,编写先进且适应专业特色的新工科教材,占课程门数的30%以上。注重将人工智能领域科技成果与资源、教学改革和科研成果融入《金属材料制备技术》、《涂装车间设计》等教材建设。(4)“信息化”教学课堂利用雨课堂、i重科、超星泛雅和智慧树等现代信息技术手段和平台开展互动教学,实施教学方式信息化工程;着力将《材料现代测试技术》、《金属学及热处理》等打造成具有高阶性、创新性、挑战度的线上线下混合式“金课”至少1~2门。(5)“多元化”课程考核通过成绩分段登录、标准化和非标准化相结合的考核方式实施考核方式多元化工程;开展所有专业课的学习过程综合考核改革,通过课堂学习讨论、作业、小测验和期终考试多个环节综合评定成绩;实施线上线下交互测试,全面考核多元评价,线上施行网上答题,线下笔试与口试相结合;设立“导学考评”,引入导师对学生课程学习和日常表现的综合考核评价。3.内培外引高层次人才,打造一流应用型师资。(1)引进国家级高层次人才采取刚柔结合的引进方式,实现“长江学者”、“千人计划”等高层次人才突破,引进在国际学术前沿与产业一线、把握领域关键技术的领军人才和创新团队。(2)培养市级中青年人才大力实施“名师造就计划”、“三百”科技领军计划、“巴渝学者”计划和“学科带头人、学术技术带头人和学术骨干造就计划”,着力培养专业急需的市级中青年骨干人才。(3)培养学科交叉复合人才注重学科背景交叉,优化队伍结构。加大互联网、大数据、人工智能、计算机科学与工程等“绿智新材”领域的复合型人才培养力度,提高师资队伍的综合素质和学科交叉融合能力。4.拓宽校企合作维度,创新“多校多企联盟”合作模式,共建一流专业。(1)拓宽校企合作维度在现有合作基础上,与企业共同制定专业发展规划、共同制定专业运行制度、共同开发产品、共同编写标准、共建研究生工作站、共同申报地方项目及人才计划,促进专业与企业在制度、业务、发展、模式等多维度的融合互动,实现资源共商、共建、共享,真正把专业建在“产业链”和“需求链”上,提升专业的生命力和品质。(2)创新“多校多企联盟”合作模式寻找共同合作点,拓展合作单位的数量及层次,加强与重庆长安汽车、重庆材料研究院、重庆大学等大中型企业、院所和高校的联盟合作;充分发挥产业需求侧的推动作用,充分提供专业的智力和技术支持,形成共同发展的合力,搭建更加广泛的“多校多企联盟”合作平台;实现师资跨校锻炼,课程资源、企业资源、产业研发项目等联盟资源共享,进一步拓展产教融合的宽度、深度和广度,驱动专业快速发展。5.巩固国际合作成果,拓展国际合作办学新渠道。(1)引进国际优秀资源巩固国际合作基础,引进国际先进的教学方法、国外师资和教学资源,对接国际工程认证的评价方法与标准,改革专业课程教学体系,将国际视野培养融入专业人才培养的全过程。(2)共建虚拟教学平台基于互联网、人工智能、大数据等技术,整合材料大类专业资源,与国外高校合作,探索共建数字化、集成化、开放化和互动化的材料类虚拟专业教学平台,服务学生培养。(3)共研国际科技合作项目支持专业教师与国外一流科研机构、著名大学、企业共同申报国际科技合作项目,开展实质性合作研发,吸引海外杰出科技人才或者优秀创新团队来校从事短期或者长期工作,推动专业发展和人才培养。
摘要:电工电子技术作为非电类专业一门必修的技术基础课,在许多非电类专业的工程教育认证标准中都被列为一个重要考察指标。根据专业认证的要求,并结合南京航空航天大学的实际,提出通识教育、特色教育、工程教育三者相结合的电工电子课程教学新体系,进一步提高该校电工电子课程的教学水平,以满足非电类专业工程教育认证的要求。
关键词:专业认证;电工电子;非电类专业;教学体系
近年来,英、美等国实行的工程教育专业认证制度作为保证高等工程教育质量、实现工程教育水平和职业资格相互认可的重要措施,受到了越来越多的关注和重视。所谓工程教育专业认证,是指由政府指定认可的认证机构或社会团体对高等学校工科专业开展的认证工作。世界上许多国家和地区为促进自身工程教育发展,纷纷推行工程教育专业认证制度,并制定了相应的认证协议,其中,签署时间最早、知名度最高、缔约方最多的工程教育国际认证协议是《华盛顿协议》[1]。我国的工程教育专业认证制度是伴随着教育评估而逐步发展起来的。2006年,参照英、美等《华盛顿协议》成员国的通用做法,我国正式成立了自己的工程教育专业认证专家委员会——中国工程教育专业认证协会。随后几年,我国的专业认证范围逐步扩大。截至2014年底,已有443个专业通过了认证[2]。2013年6月,我国还成功加入了《华盛顿协议》[3]。2015年3月,中国工程教育专业认证协会了最新的《工程教育认证工作指南(2015版)》[4]。对比新旧版工作指南不难发现,无论是认证办法、认证标准,还是规范性要求都有了较大变化。其中,与学生培养与毕业、课程设置与教学等密切相关的认证标准这一部分变化主要体现在,不仅设置了通用标准,还针对不同的专业大类设置了各自的补充标准,这就要求各个高校在制定培养目标和毕业要求、设置课程内容和教学计划等时要充分考虑不同专业的特点和专业认证的要求。然而,目前国内很多高校并未这么做或没有完全做到。电工电子课程是非电类专业一门必修的技术基础课,它在许多非电类专业的工程教育专业认证标准中都被列为一个重要考察指标。南京航空航天大学是一所具有航空航天民航特色的理工类高校,在绝大多数工科专业中都开设有电工电子课程。虽然在该课程的教学方面该校积累了很多经验,但是随着工程教育专业认证标准的不断提高,电工电子课程的现有教学体系已无法完全适应。本文就是在这样的背景下,以专业认证为契机,对该校电工电子课程教学体系进行改革,探索出一套符合时展、满足认证要求、具有鲜明特色的教学新体系。
1现有教学体系存在的问题
1.1课程内容设置不够科学,教学大纲未充分
考虑不同专业的特点电工电子课程设置基本都是电类专业电路理论、模拟电子、数字电子、电机学4门课程的简化,而且没有后续课程跟进[5]。对于非电类专业来说,这样的课程安排显然是不够科学的。另外,很多非电类专业的教学大纲都基本类似,没有充分考虑各个专业的特点。
1.2部分教学内容较陈旧、与工程实际应用联系不紧密
[摘要]在深刻挖掘创新能力内涵的基础上,针对高等院校目前在人才培养方面普遍存在的专业融合不足、基础教学与专业教学衔接不好、知识向能力转化不畅等制约学生创新能力培养的关键问题,依托学校航空航天模型实践平台,建立了多学科联合、多专业融合、多层次共享的大学生创新能力培养模式。通过这种大学生创新能力培养模式的探索实践,取得了一定的实践经验和实际效果,并且这种培养模式对各类高等院校在大学生创新能力培养方面都有一定借鉴意义。
[关键词]航空航天模型;实践平台;多专业融合;创新能力培养
一、问题的提出
当今世界,和平中潜伏危机,发展中暗藏变革,机遇与挑战时刻并存。在激烈的国际竞争中,综合国力竞争说到底是创新的竞争。因此,多次强调“创新”要摆在国家发展全局的核心位置。人才是创新的根基,是创新的核心要素。当代中国大学生是中华民族未来发展的希望和重要人力基础战略资源,如何培养和提高当代大学生创新能力是国家教育体系,特别是高等教育院校面临的亟待解决的重要问题。航空航天模型简称航模,是各种航空、航天器模型的总称。该项目是以现实航空、航天任务为背景,以缩比航空、航天器研制,试验和飞行为目标,开展的综合性科研创新实践活动。航模运动及其创新实践在世界各国航空事业的发展和科技人才的培养方面都起着十分重要的作用。航空航天模型设计与实践,是一项系统工程,具有鲜明的多学科联合、多专业融合、多任务综合的特点。富有实践性、挑战性和创造性。对于提高大学生解决复杂问题的实践能力,培养理工科大学生的创新意识和思维,具有无法比拟的优势。依托我校“航空航天科技创新基地”航模实践平台,梳理形成了研究团队探索大学生创新能力多专业融合培养模式的一些研究成果和经验总结[1]。
二、创新能力的组成架构和内涵
一般认为,主体的创新能力包括:必要和足够的相关知识积累,活跃和敏锐的创新思维与创新意识,物力和人格化的创新潜能,主客体统一多因素驱动的创新实践。知识要素的积累和准备是创新能力发展的前提和基础,创新的思维和意识是创新能力发挥作用的核心和关键,创新潜能决定和影响着创新的效果及其发挥的效用,创新实践则是创新能力向现实性转化的载体和平台。
(一)创新首先要具有足够知识的积累知识的英文为Knowledge,是从动词know“知道”“了解”演变而来。知识是人类面对自然界过程中认识和总结的经验与规律,是前人在历史长河中留下的宝贵财富。因此,知识本身不是创新,知识再多也不是创新。创新需要从已知到未知,这个过程中已知是未知的基础,没有已知未知无从谈起。因此要实现对未知世界的创新就必须具有足够的已知的知识积累作为基础。