新质 实效 贡献 赋能未来
国家卓越工程师学院建设:培养造就国家重大战略急需的卓越工程师
时间 2024-08-23 作者 阅读 161 次

摘要:卓越工程师是国家战略人才力量,国家卓越工程师学院建设是“卓越工程师教育培养计划”的继续深入推进,其主要目标是培养造就一批国家重大战略急需的高层次卓越工程师。本文聚焦国家卓越工程师学院建设,依次从学院定位、建设目标、培养标准、培养模式、培养方案、课程体系、质量评价等方面进行讨论,旨在为相关高校和央企开展国家卓越工程师学院建设提供参考和借鉴,为推动建设中国特色、世界水平的工程师培养体系提出建议。

工程科技深刻影响着国家前途、民族命运和人民安危,是国家发展直面全球挑战、赢得战略主动的关键要素,是社会进步和经济发展的推动力量,是国家富强、民族复兴、人民福祉的坚实支撑。中国式现代化强国建设,实现中华民族伟大复兴中国梦,维护人类和平和发展,构建人类命运共同体,都需要工程科技为经济社会创新发展提供不竭的动力,需要培养大批支撑我国高水平科技自立自强和制造业高质量发展的卓越工程师。

党的二十大报告指出,“加快建设国家战略人才力量,努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才”,“卓越工程师”被置于国家战略人才力量的重要位置。习近平总书记在中央人才工作会议上指出:“要探索形成中国特色、世界水平的工程师培养体系,努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍。”2022年9月27日首批18所国家卓越工程师学院正式挂牌,建设单位包括清华大学等10所“双一流”建设高校和中国航天科工集团等8家大型央企,标志着我国“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)在继续稳步深入地推进,是继2010年启动“卓越计划1.0”和2017年开启“卓越计划2.0”之后,针对国家重大战略急需高端工程人才培养,提出更高和明确的要求,对于更好地贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记的重要讲话精神,发挥我国一流工科院校在高层次卓越工程人才培养上的优势,更有效地发挥我国工业发展核心领域大型央企在工程实践教育上的作用,培养工业核心及关键领域的卓越工程师,探索形成中国特色、世界一流的工程师培养体系等具有十分重要的意义。

作为一种新型人才培养组织架构,国家卓越工程师学院既与“卓越计划”(2.0)提出的现代产业学院和未来技术学院的目标定位不同,也遇到在高层次卓越工程师培养上前所未有的系统性的新问题,有必要对其进行深入的探讨、分析和研究。本文聚焦国家卓越工程师学院建设,依次从学院定位、建设目标、培养标准、培养模式、培养方案、课程体系、质量评价等方面进行讨论,旨在为相关高校和央企开展国家卓越工程师学院建设提供参考和借鉴,为推动建设中国特色、世界水平的工程师培养体系提出建议。

一、学院定位

首批10所国家卓越工程师学院建设高校均是“双一流”建设高校,在我国工程教育领域极具优势且享誉盛名,不仅具有高水平的涵盖本硕博各层次的工程教育体系,而且工程学科齐全、重点突出、各具特色,在博士层次工程人才培养上有丰富的积累,代表着我国工程教育的最高水平。首批8家国家卓越工程师学院建设企业不仅基本上是世界500强企业,而且均是在制造强国建设中担负重要使命的央企,覆盖了我国工业发展的核心领域,在本领域与高校合作培养高端卓越工程师上具有独特优势。

从完善卓越工程师教育培养的整体布局考虑,国家卓越工程师学院与“卓越计划1.0”和“卓越计划2.0”共同构成完整的卓越工程师教育培养体系。首先,“卓越计划1.0”吸引了包括全国30个省区市的208所高校的1257个本科专业点的20余万本科生和514个研究生专业点的近4万研究生参与,以本科层次卓越工程师教育培养为主;其次,“卓越计划2.0”是在“卓越计划1.0”的基础上,以“研究与实践项目”的方式推动卓越工程师教育培养行动“研行一致”,吸引了包括综合性大学在内的几乎所有开设工科专业的高校的参与,基本覆盖所有工程学科专业,在本科层次基础上,强调本研贯通培养;第三,国家卓越工程师学院是针对国家重大战略急需高端工程人才,将其作为国家战略人才力量,注重的是硕博层次尤其是博士层次的卓越工程师教育培养,需要与相关领域龙头企业密切合作。

基于以上分析,国家卓越工程师学院的定位可以从以下四方面明确。

服务面向定位:服务国家重大战略需求,面向急需关键核心领域而不是传统的学科专业,涉及集成电路、智能制造、航天航空、航空发动机、船舶海洋、机器人、高端数控机床、量子信息、人工智能、核能核技术、新材料、医药医疗、网络安全等关系到国家重大战略实施、制造业核心竞争力提升和工程技术前沿领域,以满足制造业高质量发展的需要和制造强国建设对人才的需求。

培养目标定位:以培养硕博层次尤其是博士层次卓越工程师为目标,以服务面向行业龙头企业对未来工程人才要求为培养标准,不仅要具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,更要具备复杂工程技术问题尤其是“卡脖子”问题解决能力和工程技术创新能力,还要具备崇高的理想信念、家国情怀、工程伦理等综合素质,学生在毕业若干年后能够成为所在行业领域的领军人物。

组织架构定位:国家卓越工程师学院在组织架构上打破了人才培养学科化、院系制的传统组织模式,即不同于高校现有的二级教学学院,既没有专职教师编制,也没有固定不变的学科专业,只有教学管理人员和学院负责人,是一个介于“实体”和“虚体”之间的组织,在校内作为多学科交叉的教育培养组织平台,整合各实体院系相关学科教育教学资源,在校外作为联系沟通相关行业企业的平台,协调与这些行业企业的协同育人行为。

运行机制定位:国家卓越工程师学院运行机制是以培养高层次卓越工程师为目标形成的校内外各方参与教育培养过程的功能责任、基本准则、相应制度和合作关系,包括校内相关学院的协调运行及校企之间的协同运行。其中的核心是高校与企业全过程深度合作关系和方式,涉及校企双方从招生、培养到毕业全过程各个环节各项教育教学活动的协调、灵活和高效的运行。

总之,国家卓越工程师学院要扎根中国大地,校企全程合作、双向奔赴,校内目标一致、通力合作,担当起为国家重大战略急需工程技术领域培养高层次卓越工程师的重任,着力打造具有中国特色、世界水平的卓越工程师教育培养体系,努力为世界重要人才中心和创新高地建设作出实质性贡献,在世界工程教育界发出中国声音、贡献中国方案。

二、建设目标

在中国式现代化建设中,党和国家赋予高等教育和高等学校新使命,高校必须责无旁贷地担当加快建设教育强国、科技强国和人才强国的时代责任,全面提升人才自主培养质量,全面提升科技自主创新能力,为现代化建设提供强大人才支撑,为世界重要人才中心和创新高地建设作出实质性的贡献。将党和国家对高等教育和高等学校的要求具体落实到国家卓越工程师学院层面,其建设目标应该包括三方面内涵,即工程学科建设、卓越工程师培养、教育培养体系建设三个方面。

(一)工程学科建设目标:主动布局、设置和建设在关键核心领域服务国家重大战略急需、引领产业发展、满足未来需求的工程学科

工程学科是卓越工程师教育培养的载体,在开展卓越工程师教育培养之前,必须有相应的工程学科为基础。国家卓越工程师学院培养的卓越工程师不同于“卓越计划1.0”和“卓越计划2.0”所培养的卓越工程师,前者必须聚焦在有限的关键核心领域,这些领域不仅要主动对接国家战略布局,服务国家重大战略急需,还要能引领产业发展,同时要满足未来发展需求。“关键核心领域”包含但不限于上述“服务面向定位”所列举的领域。“服务国家战略”指的是主动服务国家一系列重大战略实施,包括党的二十大提出的“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”和“加快建设教育强国、科技强国、人才强国”战略实施等。“引领产业发展”指的是培养出的卓越工程师不仅能够引领当前产业做大做强,夯实大国经济根基,而且能够引领新产业的形成和发展。“满足未来需求”指的是满足国家未来在关键核心领域对卓越工程师的需求。

国家卓越工程师学院培养卓越工程师所依托的工程学科应该是前沿学科、交叉学科和未来学科,需要国家卓越工程师学院组织相关院系,联合合作行业企业主动布局、设置和建设。虽然伴随着我国经济发展方式转变、新旧动能转换、产业结构转型升级,我国高校近年来及时地进行了学科结构调整、学科专业转型和新学科专业的建设,但均不能完全满足卓越工程师培养对工程学科的要求,需要高校主动做好两方面工作。一是工程学科的确定、设置和建设:按照“服务国家战略急需、引领产业发展、满足未来需求”的要求,确定能够充分体现本校工程学科优势和特色的若干个学科,这些学科既可能是现成的,也可能是需要加强的,还可能是需要新建的;二是工程学科的动态调整和持续完善:学科建设不是一蹴而就的,学科方向的调整、学科内涵的完善、学科的转型升级、新学科尤其是交叉学科的建设等,均需要动态、及时、超前、有计划地进行。

(二)卓越工程师培养目标:面向国家重大战略急需关键核心领域,培养在相关工程领域掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,具备全球战略视野、突出工程技术创新能力、动态适应能力,善于解决复杂工程技术问题和“卡脖子”问题的高素质、高层次、交叉复合型卓越工程师

培养高素质、高层次、交叉复合型卓越工程师是国家卓越工程师学院建设的主要目标。其中“高素质”指的是卓越工程师在本领域工程能力之外所必须拥有的高水准的社会能力、职业素养和伦理道德等素养。“高层次”指的是拥有硕士或博士学位。“交叉复合型”指的是卓越工程师应掌握多学科交叉融合的知识、理论和方法,具备解决交叉复合问题的工程能力和综合素养。具体到培养标准上,这一主要目标与“卓越计划2.0”提出的主要目标的区别集中表现在作为国家重大战略急需的高层次卓越工程师所必须具备的关键能力和综合素质上,包括具有全球战略视野、突出工程技术创新能力、动态适应能力,善于解决复杂工程技术问题和“卡脖子”问题等,其中工程技术创新能力和解决问题能力是重点。总之,国家卓越工程师学院培养的是在国家战略性和前沿性等关键核心领域能够作出重大贡献的卓越工程师。

需要专门指出的是,从严格意义上界定,上述培养目标中定义的“卓越工程师”只能是“卓越工程师后备人才”,这是由于除了高校的教育培养外,名副其实的卓越工程师是需要在经历了各种复杂的工程实践,尤其是被实践证明“善于解决复杂工程技术问题和‘卡脖子’问题”和具有“突出工程技术创新能力”后,才能够名正言顺地称之为“卓越工程师”。

(三)教育培养体系建设目标:推动中国特色、世界水平工程师教育培养体系建设

推动中国特色、世界水平工程师教育培养体系(简称“培养体系”)建设是国家卓越工程师学院在建设和运行过程中逐渐实现的目标。严格地说,培养体系建设应该体现在国家层面,涵盖中国式现代化建设需要的各行各业、各种层次、各种类型卓越工程师的教育培养,需要全国各类高校共同付出努力来建设完成。而国家层面的培养体系是由众多高校的卓越工程师教育培养体系构成的,是高校培养体系的集成或集合。国家卓越工程师学院在卓越工程师教育培养过程中应该结合本校实际,密切与产学研用的合作,建立持久稳定的校企深度融合协调育人的体制机制,充分发挥自身优势和形成高层次人才教育培养特色,不断完善本校的卓越工程师教育培养体系,为推动国家层面中国特色世界水平工程师培养体系建设提供经验和贡献方案。

培养体系建设重点包括突出中国特色和具有世界水平。“中国特色”主要体现在:(1)国家战略需求导向的工程教育发展;(2)以校企合作为主的多方协同育人模式;(3)国家引导推动式的工程教育改革;(4)联盟形式的工程教育合作交流。“世界水平”应该具有的标志是:(1)工程师培养模式得到世界工程教育界的认可;(2)毕业生就业竞争力不低于国际同类高水平大学毕业生;(3)工程教育成果得到境外高校的学习和借鉴。

三、培养标准

国家卓越工程师学院培养的卓越工程师肩负着民族复兴的重任,不仅要有过硬的专业能力、创新创造力和组织领导力,更要心系民族复兴、爱党报国、德才兼备、敬业奉献。国家卓越工程师学院的卓越工程师培养标准可以在“卓越计划1.0”通用标准中工程硕博士人才培养通用标准及针对新工科人才培养提出的通用标准的基础上结合培养目标要求进行拓展和提升。针对博士层次的卓越工程师培养标准主要包括以下内容。

基本知识方面:掌握本工程领域坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,掌握解决复杂工程技术问题所需的工程技术、人文社科、经济管理和多学科交叉复合知识;熟悉相关工程领域的最新发展状况和趋势。

职业素质方面:爱党报国,具有家国情怀、全球战略视野、人文社科素养、批判性思维、跨学科和系统思维、追求卓越的态度、敬业奉献和艰苦奋斗精神。

复杂工程技术问题解决方面:善于解决复杂工程技术问题和“卡脖子”问题,包括能够综合运用应用数学、自然科学、工程科学和相关学科的基本原理,分析复杂工程技术问题和“卡脖子”问题,得出被证实的结论;能够通过文献研究、实验设计、数据分析和解释以及信息综合等研究方法,开展对复杂工程技术问题和“卡脖子”问题的研究,得到有效的结论;能够设计复杂工程技术问题和“卡脖子”问题的解决方案以及设计和开发满足特定需求的系统、部件或工艺流程。

工程技术创新能力方面:具有突出工程技术创新能力,包括具有丰富的知识和开阔的视野,持之以恒追求革新追求卓越的创新意识,以独特的视角发现新问题和用新颖的思维解决新问题的创新思维,协调各方关系、调动多方积极因素、集中各种优势资源的创新素质,运用知识经验通过反复实践将创新思维成果转化为创新成果的创新技能等,从而能够进行工程技术创新、规划和组织实施工程技术研发并取得创新性成果。

工程责任和伦理方面:能够理解和评价针对复杂工程技术问题和“卡脖子”问题的解决方案对社会、健康、安全、法律、文化、环境和可持续发展的影响及产生的责任;具有工程伦理意识、社会责任感,能够在工程活动中遵守职业道德和规范,平衡各方利益并承担工程的自然及社会责任。

沟通与团队协作方面:主要包括沟通交流、团队工作和全球胜任力,即能够在复杂工程活动中与工程界和全社会进行有效的交流沟通,能够在不同团队和多学科环境中有效地发挥个体、成员和领导角色的作用,能够在跨文化环境下进行交流、竞争和合作。

工程领导力方面:能够负责大型复杂工程项目的组织、管理和实施,参与或负责重大工程决策以及危机与突发事件的处理。

动态适应能力方面:能够主动更新和拓展学科知识、调整学科方向,主动适应国际环境变化、技术更新迭代,迎接新的复杂工程技术问题和新挑战的出现。

上述培养标准中要着重强调以下几条关键能力和素质。

“全球战略视野”。这是对高层次卓越工程师站位、胸怀、格局和视野的要求,即在解决各种复杂工程技术问题和“卡脖子”问题时不局限于当下和局部,要充分把握本行业领域国际发展趋势,要面向未来和长远,要有全球发展眼光和开阔的眼界,要站在国家战略的高度。

“善于解决复杂工程技术问题和‘卡脖子’问题”。善于解决复杂工程技术问题是卓越工程师的基本能力要求,“卡脖子”问题是我国在强国建设和民族复兴道路上需要较长时期面对的核心问题,这类问题没有解决好就谈不上科技强国,民族复兴进程就会受到影响,因此,这条能力要求就成为国家卓越工程师学院培养的卓越工程师的核心能力要求。

“突出工程技术创新能力”。是对国家卓越工程师学院培养的卓越工程师的首要能力要求。要求有突出的能力,在本行业领域实现一些关键核心工程技术的创新和突破,能够在诸如集成电路、载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、量子信息、核电技术、新能源技术、大飞机制造、生物医药等领域取得重要成果。

“动态适应能力”。是卓越工程师面对未来国际竞争需要、国家重大战略调整、行业产业转型升级所必须具备的适应能力。要求卓越工程师能够主动更新和拓展学科知识、调整学科方向,主动适应国际环境变化、技术更新迭代,迎接新的复杂工程技术问题和新挑战的出现。

需要着重指出的是,高校国家卓越工程师学院的卓越工程师教育培养标准的制定不能是高校闭门造车、自圆其说,需要邀请产学研用各方,包括合作企业、潜在用人单位、行业部门、科研院所、政府部委等与卓越工程师教育培养存在密切关系的组织机构参加,在明确培养目标的基础上,共同研讨、达成共识并制定完成,只有这样才能使得培养出来的卓越工程师“适销对路”,能够堪当大任、承担重责。

四、培养模式

国家卓越工程师学院所培养的卓越工程师授予的是工程类硕士或博士专业学位,可采用全日制和非全日制两种学习方式。全日制面向全国招生、接收达到入学要求的本校及其他高校的免试推荐,硕士、博士研究生基本修业年限分别为2~3年和3~4年,硕博连读研究生的基本修业年限为5年;非全日制面向重点行业、特定区域、相关领域高新技术企业招生,基本修业年限较全日制而言可以适当延长。

国家卓越工程师学院的卓越工程师培养采取以校企合作为主多方协同的育人方式,同时要注重校内多院系的合作,需要建立好校企共同深度参与及校内相关院系积极参与教育培养全过程的运行机制。在校企之间,国家卓越工程师学院要在已有工程硕博士专业学位研究生培养校企合作模式的基础上,根据卓越工程师培养目标和培养标准的要求,建立与企业协同和运行的有效机制,高效整合相关合作企业的教育教学资源,积极推进有组织的校企深度合作,形成高层次卓越工程师有组织联合培养的新模式。在校内,与以往工程硕博士专业学位研究生培养局限在单一学科专业不同的是,国家卓越工程师学院的卓越工程师培养要突出工程学科间的深度交叉融合,要与校内相关工科院系共同探讨高层次工程专业学位人才培养的新范式,在资源整合、课程教学、质量评价等方面形成有效的协调和运行机制。

国家卓越工程师学院的卓越工程师培养采取校企导师组的方式进行,导师组以复杂工程技术问题及“卡脖子”问题解决能力和工程技术创新能力培养为导向,由来自培养单位具有较高学术水平和丰富指导经验的教师,以及来自企业(行业)具有丰富工程实践经验的专家作为导师组成。

国家卓越工程师学院人才培养模式可以多种多样,如“学工交替”模式、“基于项目”模式、“订单式”模式等等。其中最基本的是“学工交替”模式,即学校学习和企业工作交替循环进行的合作教育模式。这种教育模式既符合人们对客观事物的认识规律,又符合人才培养的教育规律,具有以下三方面的主要优势。

首先,通过合理地设计和安排每次交替中的学校学习内容时间和企业工作内容时间,学生一方面能够将学校学习的理论知识及时地在企业工作中得到运用和检验,提高学习成效;另一方面也增强了学生学习的目的性、选择性、积极性和主动性。其次,学生在企业是以正式员工的身份开展工作,这就要求学生必须遵守企业的规章制度、严格要求自己、承担相应的责任以及适应企业的工作环境,这种以“正式身份”在真实环境下的工作不仅有利于培养学生的敬业精神、职业道德、以及工程师责任和伦理,也给学生带来在企业深入学习的机会。最后,学生在校期间作为学生和在企业作为员工的双重身份,使其成为高校与企业沟通和合作的重要纽带,学生的这种作用以及企业对学生毕业后的期待将有利于调动企业主动与高校开展合作教育的积极性,促进企业全过程参与卓越工程师培养。

学工交替模式能否在卓越工程师教育培养上充分发挥作用取决于能否做好以下两方面工作。一是学校学习内容与企业工作内容的有效衔接,即学校学习的理论要能够在企业工作中得到及时应用和检验,这就需要校企双方在培养方案和学生个体培养计划中的合作和共同制定。二是注重学工交替模式实施过程中的个性化和灵活性,即在学工交替模式总体框架下,学生个体的背景、兴趣和特征,学科的属性特征及企业的实际情况等能够灵活地在学校学习内容和企业工作内容得到体现。

学工交替模式尤其适合非全日制硕博士层次卓越工程师的培养。这是由于非全日制硕博研究生是企业在职员工,学校学习期间的学生身份以及企业工作的员工身份,使得学工交替合作模式在实施运行和学生管理上有独特的优势。

通过对“学”“工”内涵的拓展,学工交替模式也可以灵活地运用到全日制硕博层次卓越工程师培养。其中“学”与“工”之间侧重不同,学校学习以理论学习为主,包括一定的实践学习,如参与工程技术方面的研究项目等;企业工作以工程实践创新为主,包括一定的在岗学习,如先进工程技术的学习等。

以全日制博士层次卓越工程师的培养为例,可以采用“1+(0.5~1)+(0.5~1)+1”的学校学习和企业工作交替进行的方式完成学业,即学生入学后先用1年时间在校内集中完成学位课程的学习,然后花0.5~1年时间在企业工作及学习、着手博士论文的选题和准备博士资格考试,之后回到学校用0.5~1年时间针对博士论文选题进行文献综述、通过博资考和博士论文开题,而后再回到企业工作1年左右时间完成博士论文的研究。这样学生可以用3~4年的时间,其中学校学习和企业工作时间各半,来完成博士层次卓越工程师培养。

全日制学生采用学工交替模式有两方面的问题需要注意。一是学生在企业工作期间双重身份的管理,作为准企业员工,学生必须接受企业与其他员工一样的管理,但其学生身份使得高校对其在企业工作期间发生的问题要承担责任,因此高校、企业和学生本人三方需要签立具有法律效力的协议,就学生在企业工作期间的责任和义务予以明确界定;二是学工交替的性质使得企业往往只能将学生安排在灵活的岗位上工作,以至于学生在返回学校学习期间,企业的正常运行不受太大的影响,这样的工作安排要求将会给目前强调岗位绩效和团队合作的企业增加一定的难度,从而影响企业接受这种校企合作教育模式。

五、培养方案

国家卓越工程师学院的培养方案是对卓越工程师培养提出的系统完整的具体要求和实施措施,包括培养目标、培养标准(基本要求)、培养方式、课程设置、实现培养目标和达到培养标准所必须完成的教学环节、学位论文与创新成果要求、质量保障等。

由于国家卓越工程师学院是面向国家重大战略急需关键核心技术领域培养卓越工程师,因而培养方案的制定要避免以下问题的出现:一是简单沿用以往工程类硕士、博士专业学位研究生培养方案作为培养方案;二是在传统学科专业培养方案上进行简单的修订而成;三是缺乏关键核心技术领域相关专业院系、合作企业、行业院所、用人单位的共同参与。

制定培养方案的核心就是将基于培养目标的培养标准细化落实到具体的课程教学、企业实践、科学研究和学位论文等环节中,使细化后的标准(也称“标准点”)均能够成为这些教育教学环节的教学目标,从而使每一条培养标准的要求均能够通过相应的教育教学活动的开展得以最终实现。

针对工程学科特点和专业学位要求,卓越工程师教育培养的主要教育教学环节应该由课程学习、工程实践、科研训练和学位论文等四个方面构成,并给予各环节每项教育教学活动相应的学分。以博士层次培养方案为例,各环节的内容要求说明如下。

课程学习主要包括公共学位课、公共选修课、专业学位课、专业选修课等,主要在学校完成;工程实践主要包括参与由简单到复杂的工程实践活动,掌握基本工程技能和先进工业技术,掌握设计/开发复杂工程技术问题和“卡脖子”问题解决方案的基本方法和技术,主要在企业完成;科研训练包括参与由校企双方导师主持的源于国家层面的在本工程学科领域的重大重点项目、源于行业企业实际的大型复杂工程项目或工程技术创新项目,旨在培养和提升学生复杂工程技术问题和“卡脖子”问题解决能力以及工程技术创新能力,既可在学校也可在企业开展;课程学习、工程实践及科研训练应该是交替进行,三者的共同推进过程就是相关培养标准的逐渐实现过程;工程实践和科研训练中各项活动应该按照由易到难顺序进行安排,这两个环节的参与应该予以学生结合自身工程实践经历进行自主选择的权利,以最大限度地因材施学。

学位论文是硕博士层次卓越工程师教育培养中重要的综合环节,包括从选题到完成学位论文,均需在导师组的指导下完成。博士学位论文的选题应源于国家重大战略关键核心领域的重大复杂工程技术问题、“卡脖子”问题或重大工程技术创新问题,往往出自大型高新技术企业和大型央企的重大工程项目以及学校承担的国家重大工程技术项目,包括工程新技术研究、重大工程研发和设计、核心关键领域新产品或新装置研制等,能够达到制造业发展和工程技术发展的最新进展和先进水平,能够综合有效地提升学生复杂工程技术问题和“卡脖子”问题解决能力以及工程技术创新能力,具有重要的现实意义和应用价值。

图1给出了培养方案主要要素之间的关系及其与核心能力培养的关系。需要说明的是:核心能力的培养,主要包括复杂工程技术问题和“卡脖子”问题解决能力以及工程技术创新能力的培养,需要贯穿于卓越工程师教育培养全过程,而不是仅靠一项教育教学活动或一个环节就能够完成,需要从学生入学开始直至通过学位论文答辩,经过各个环节的积累,才能使得这些能力得到逐渐培养和不断提升。为此,应该在各项教育教学活动之间建立起符合能力培养和提升螺旋上升的相互衔接的逻辑顺序。

国家卓越工程师学院的培养方案必须具备柔性化的特点并满足多方协同育人尤其是校企合作的需要。

柔性化培养方案。多元化的未来人才需求、动态变化的产业发展以及个性化的人才培养等要求国家卓越工程师学院的培养方案必须是柔性化的,即能够用同一培养方案,通过诸如不同课程组合、新工程学科方向选择和个性化培养计划制定等,培养出不同类型的卓越工程师。柔性化的培养方案需要具备三个条件:一是丰富多样的课程和教学资源,包括允许学生跨校选课并认定学分;二是新工程学科方向的认可机制,即允许认定既满足国家重大战略关键核心领域发展趋势又符合学生学科和职业发展兴趣的新工程学科方向;三是胜任的指导教师组,能够指导学生在新工程学科方向的学位论文。

多方协同育人培养方案。卓越工程师教育培养离不开相关学科专业、行业产业、科研院所以及可能的国际教育组织等多方密切配合和共同努力,因此,需要有融入多方携手合作、体现多方协同育人的培养方案。多方协同育人培养方案的实质是体现多方共同参与培养方案的制定和实施,主要体现在:一是参与卓越工程师教育培养各方共同制定培养目标、培养标准和培养方案,共同建设课程体系;二是能够共享行业企业、科研院所的教育教学资源,包括聘请校外导师并充分发挥他们的作用;三是校外各方能够全程参与培养方案的实施,包括卓越工程师教育培养质量的评价等。因此,培养方案是开放的、多方参与的。

企业培养方案。由于校企合作协同育人是国家卓越工程师学院培养卓越工程师的主要方式,企业是与学校同等重要的教育培养场所,为了企业教育教学活动有章可循及更好开展,明确企业的责任和义务,以保障在企业开展教育教学活动的质量,应该将培养方案中学生在企业开展和完成的各项教育教学活动及其考核评价等形成企业培养方案(或称“企业培养计划”),主要包括相关教育教学活动、企业工程教育条件、企业导师配备、质量评价标准等。与整个培养方案的制定要求一样,企业培养方案的制定更需要合作企业的主动参与和高度认可。

六、课程体系

国家卓越工程师学院用于教育培养卓越工程师的课程体系不能简单沿用以往工程类硕博士专业学位研究生课程体系,必须按照卓越工程师培养目标和培养标准要求专门建设。针对上述培养方案中提出的课程学习、工程实践和科研训练三个教育教学环节,卓越工程师培养的课程体系应该由相应的三个主要课程模块构成:理论课程模块、实践课程模块、项目课程模块,即理论课程模块包括在课堂教学的各种理论性课程,实践课程模块包括在企业现场及实验室开展的各种工程实践活动,项目课程模块包括学生参与的基于各种重大科研项目的科研训练活动。这样构成的课程体系既反映出高层次卓越工程人才培养的特征,又体现了与本科层次卓越工程人才课程体系的主要区别。

上述三大课程模块中均有核心课程,核心课程在人才培养中承担着专业能力培养和综合素质养成的重任,是课程体系的核心所在,直接关系到卓越工程师培养目标实现和培养标准的达成。核心课程要有源于培养标准的清晰的课程目标,要有企业导师深度参与建设。针对当前存在的主要问题,核心课程建设要着力做到四点。

一是课程的交融性。课程内容是通过交叉融合多学科专业的知识、原理和方法等而形成的,这是由当前和未来各类工程专业共同具有的多学科交叉属性所决定的,对国家卓越工程师学院培养卓越工程师所依托的工程学科更是如此。课程的交融性不是对相关学科现有课程的简单“拼盘”或叠加,而是需要按照实现课程目标的需要,或者对相关课程内容进行交叉或融合,或者开发全新的课程。相关课程的交叉主要指的是对这些课程教学内容进行相互渗透、整合、重组和优化;相关课程的融合则指的是对这些课程教学内容先进行交叉,而后相互渗透,最后实质性地融合成新的课程;全新课程的开发是针对已经基本成熟的新的学科方向或领域,需要在这些方向或领域有一定的研究积累和成果,足以成为课程的核心内容。

二是课程的综合化。将解决一类工程问题所需的各方面的知识、方法和技术等内容整合成为一门综合性课程,包括:(1)将原有课程内容相互关联的两门及以上课程通过相互渗透融合后整合重组成一门新的综合性课程;(2)按照实现培养标准的需要建设覆盖面较广的全新的综合化课程,包括工程学科与人文社会科学的融合贯通等。

综合化的课程有三个特点:(1)课程内容不存在人为割裂的现象,有利于学生系统完整地学习解决复杂工程问题所需要的理论、方法和技术;(2)能够更好地将课堂理论学习与课外实践运用相结合,有利于培养学生复杂工程问题解决能力;(3)支持实施研究性学习等参与式教学方法,在教学过程中探究复杂工程问题、分析实际工程案例以及开展基于项目的学习,有利于培养学生多方面能力。

课程综合化的另一种形式是理论课程与实践课程或项目课程的结合,即将上述理论课程模块中的课程与实践课程模块或项目课程模块中相应的实践课程或项目课程相结合形成一门综合性课程,从而提高理论课程学习效果,提升学生的工程实践能力或工程创新能力。

三是课程的项目化。工程教育的目的是培养学生解决复杂工程技术问题的能力以及设计和创造未来世界的创新创造能力。项目是当前和未来各种复杂工程技术问题的集合体,以解决项目问题为目标任务,在完成项目的过程中培养学生的工程能力和综合素质,是践行“做中学”教育理念,培养卓越工程师的最有效的方式之一,也是克服当前课程教学与能力培养和素质提升脱钩的有效方式之一。

课程的项目化指的是课程是以项目为基础或中心进行建设和组织实施的,以利于学生解决问题能力和综合素质的提升。课程项目化的关键在于项目的选择:一是项目必须源于工程实践或企业实际,只有这样才能使学生在解决真实的项目问题中得到培养和提高;二是项目必须是综合性复杂工程问题,涉及多学科交叉,需要综合运用多学科知识才能解决;三是项目任务的完成能够保证课程目标的实现。

课程的项目化既可以是上述项目课程模块中的课程,也可以是理论课程模块和实践课程模块中的课程。项目课程模块中的课程是将参与科研活动和科研项目等科研训练组成课程,从而搭建学生核心能力培养和综合素质提升的平台,这类课程往往在课外完成,不占用课时,但应给予适当学分;理论课程模块中的课程可以打破原有的理论教学大纲,改而围绕项目研究或问题解决来重新组织理论知识的学习和应用,将有效地提高理论课程学习效果;实践课程模块中的课程可以按照项目的方式组织各种工程实践活动,使其成为目标清晰、功能明确、能够有效地支持理论课程学习并提高后者学习效果的课程。

四是课程的挑战性。通过提升课程的挑战度,激发学生的学习兴趣、挑战问题和困难的勇气,提高学习效果,培养学生自主学习和终身学习能力、培养学生综合运用多学科知识解决复杂工程问题的能力、培养学生的创新能力和合作能力等。

提高课程的挑战性可以通过增加以下四方面课程内容着手:一是前沿性内容,包括工程学科前沿问题、行业领域前沿发展问题、工业企业未来发展需求等;二是综合性内容,包括跨学科问题、综合性问题、依靠单一学科知识不能解决的问题、当前行业企业发展中的热点和难点问题等;三是研究性内容,包括需要运用工程科学和技术的原理、理论和方法等予以分析、研究才能解决的问题;四是开放性问题,即问题和结果均是开放的,旨在最大限度地允许和鼓励学生不受限制地去探究和发现未知领域。

七、质量评价

卓越工程师培养目标是通过培养标准的达成来实现的,而评价培养质量是否达到培养标准的要求可以从两方面的质量评价来进行:课程教学质量评价及学位论文质量评价。

课程教学质量评价。课程体系中的每一门课程均有来自培养标准分解后得到的课程教学目标,评价课程教学质量的关键是所采用的考核评价方式必须能够准确地衡量课程教学效果是否达到课程教学目标的要求。例如,核心专业课程一般是以培养学生某方面的专业能力为课程教学目标,对这类课程教学质量的考核评价就不能简单地采用卷面考试,而应该通过学生解决工程问题的方案、完成工程任务的综合性作业、工程设计或研发等方面的作品、参与科研项目所取得的成果以及学生在集体项目研究中的表现和贡献等来评价。对于博士研究生的课程教学质量评价,应该突出学生在其作业、作品、成果和贡献的创新性。

学位论文质量评价。博士学位论文的评价着重在创新性成果,即要求学生在攻读学位期间取得与博士学位论文相关的创新性成果。创新性主要体现在:复杂工程技术问题或“卡脖子”问题解决方案的创新、核心工程技术研发的创新、重大工程项目设计方案的创新等并取得良好的社会经济效益;成果形式包括学术论文、发明专利、科技奖励、设计方案等;创新性成果评价的主要参考有:以第一作者身份在业界公认的国际顶级学术刊物(如EI期刊)上发表学术论文或在国际顶级学术会议上作大会学术报告;以第一完成人完成国家发明专利或国际发明专利并有良好的应用证明;作为主要完成人获得国家技术发明奖或国家科学技术进步奖(排名前5)或省部级科学技术奖一二等奖(排名前2);完成获得应用及同行认可的重大工程项目的设计方案及其论证报告等。博士学位论文评价目的在于体现出学位申请人掌握本工程领域坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,能够独立从事工程研究工作,善于解决复杂工程技术问题和“卡脖子”问题,具有突出的工程技术创新能力,具备作为卓越工程师的综合素质。

硕士学位论文的评价强调成果具有一定的创新性,即要求学生在复杂工程技术问题的解决和工程技术的创新上作出一定的贡献。将学生在攻读学位期间完成与硕士学位论文相关的学术期刊论文、学术会议报告、发明专利、科技奖励等作为评价学位论文创新性的主要参考,以体现学位申请人在本工程领域具有较好的基础理论和专门知识,以及独立担负工程专业工作的能力。

必须指出,校企深度融合全程培养卓越工程师是国家卓越工程师学院建设的一项核心任务,涉及诸多方面,关系到卓越工程师教育培养的成败,限于篇幅,作者将另文专题予以讨论。

作者:林健,清华大学教育研究院