航空航天制造學科拔尖人才培養的固溶模式

李迎光 郝小忠 劉長青 許可

摘? 要：隨著航空航天制造業的發展，我國航空航天制造企業對高校培養研究生質量的要求越來越高，傳統“導師團隊帶，學生做”的二化主從結構的研究生培養模式已經很難適應企業最新要求。針對航空航天制造學科拔尖人才培養的特點和行業的迫切需求，提出了高水平拔尖人才培養的固溶模式。建立了以研究生為主體，產教融合、科教互促的國際多元化教學團隊，以航空航天制造重大創新成果為背景，通過高水平研究項目沉浸式體驗，形成具有航空航天特色的國際化高水平拔尖人才培養的多元固溶場景。實踐表明，培養模式能夠有效提升研究生創新能力和培養行業拔尖人才。

關鍵詞：研究生培養;固溶模式;航空航天;創新案例;國際化

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）10-0006-04

Abstract： With the development of aerospace manufacturing industry， Chinese aerospace manufacturing enterprises have higher and higher requirements for the quality of graduate students in colleges and universities. The traditional "mentor tutoring， students do" dualistic master-subordinate structure of graduate training model has been difficult to adapt to the latest requirements of enterprises. In view of the characteristics of the top talents training in aerospace manufacturing discipline and the urgent need of the industry， a fusion model for training the top talents at a high level is put forward. With the graduate student as the main body， the international diversified teaching team with the integration of production， teaching and science and education is established. Under the background of the major innovative achievements of aerospace manufacturing， through the immersive experience of high level research projects， the multi-level fusion scene with the characteristics of aviation and aerospace is formed for the cultivation of high-level and top-notch talents with the characteristics of aviation and aerospace. Practice shows that the training model can effectively enhance graduate students' innovation ability and train the top talents in the industry.

Keywords： postgraduate cultivation; fusion mode; aerospace; innovation case; internationalization

近年來，為了應對我國民用客機C919、軍用飛機等的密集研制和生產，航空航天制造企業對高層次人才的需求越來越迫切，同時對高層次人才所具備的素質也提出了更高的要求[1]。航空航天制造工程學科屬于典型的有著重大工程需求的應用基礎研究學科，培養拔尖人才除了具備本領域的基礎和應用基礎理論外，同時應具備重大或重點工程項目研究能力，為了應對時代對創新型拔尖人才的要求，還應具備國際化視野的領域內領軍人才。傳統“導師或導師團隊帶，學生做”的二化主從結構的培養模式已經很難適應新的要求，在南京航空航天大學這類行業特色鮮明的研究型大學中，如何培養航空航天制造類學科拔尖人才面臨嚴峻挑戰。

一、研究生培養現狀分析

美國是世界上航空航天類研究最發達、人才培養最成功的國家，其人才培養主要依賴其國內的大學[2]。比較有代表性的有麻省理工學院，美國MIT和瑞典皇家工學院等四所大學提出了CDIO教育理念，該理念以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，使學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，并直接參照工業界的需求，引入波音公司的素質要求制定培養方案，使培養出的學生滿足航空制造行業的要求，培養的學生受到企業的歡迎。

法國研究機構和工程院校組成了教育集團或學校網絡，例如法國航空航天大學校集團（簡稱GEA），擁有法國國立民航大學、法國國立高等航空制造工程師學院、法國國立航空航天大學、法國國立航空機械與技術大學四所成員學校，共同進行航空工程人才的培養和研究，通過建立教育集團，使各成員院校在兼具原有特色的基礎上，密切交流、相互借鑒、協同發展，使相近學科領域和專業間的交流合作更為自然、通暢，使成員學校在人才培養和科學研究等方面的功能與內涵得以拓展延伸。

北京航空航天大學李未從拔尖創新人才成長的規律出發，提出了“拓寬基礎、瞄準前沿、構建團隊、自主創新”的研究生教育方針，凝煉了三類研究生拔尖創新人才培養模式，分別探索并實踐了三類研究生拔尖創新人才培養模式，取得一定的工作成效[3]。

西北工業大學孫瑜等人針對國家發展大飛機重大專項以及提高自主創新能力的需求，分析了國際上一些航空工業強國的航空工程師教育模式和實踐，總結了北京航空航天大學、西北工業大學等高校航空工程師培養模式的改革，突出了國際化和創新性培養的探索[4]。

南京航空航天大學陳旭面向國際競爭的航空航天本科專業教學改革進行了研究和探索，構建基于問題的“探究、實踐”教學體系，取得了良好的改革效果。沈敏對高等教育國際化背景下航空航天人才培養模式進行了探究[5，6]。

北航結合不同專業的需求采用分類培養方式，取得了比較明顯的成果。西工大以航空工程師為培養目標，定位于解決生產實際中的創新工作，是航空制造人才不可或缺的部分，是創新性人才培養的基礎。南航前期針對基于問題和國際化視角的研究，為航空航天制造類創新型人才培養體系構建提供了基礎。但針對航空航天制造類學科基礎、應用基礎和工程實踐結合強的特點，以上培養模式已經難以適應高水平拔尖人才培養的要求。美國和法國主要依賴大學和研究機構以工程項目為載體，結合優勢企業，取長補短，協同發展，該模式探索工程項目在人才培養中的作用以及高校如何結合航空企業進行人才培養的模式，為本文研究和實施提供了局部借鑒。

針對以上問題，文本提出了適應航空航天制造學科研究生拔尖人才培養的固溶模式。引入多元化的教學團隊，依托國際聯合實驗室，以國家重大項目為載體，以航空航天特色創新成果為案例，研究并實踐航空制造創新型人才培養的固溶模式，解決國內航空航天制造企業高水平創新人才匱乏的問題，提升我國航空航天制造整體水平。

二、研究生拔尖人才培養的固溶模式

研究生作為國家未來科技創新的重要領軍群體，其創新能力的培養非常關鍵，而創新的培養尚沒有一種固定成熟的模式，經過多年實踐，提出了航空航天制造學科研究生拔尖人才培養的固溶模式。固溶原指將合金加熱到高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝，用于改善鋼和合金的塑性韌性。

人才培養的固溶模式是一種研究生培養的創新模式，如圖1所示，是指由研究生、國內大學專業教師、國外大學知名教授、國際航空航天應用專家、航空航天制造專家組成的跨界國際多元化的教學團隊（合金），以國際聯合實驗室為平臺（固溶爐），基于航空航天制造重大創新成果（恒溫保持），通過高水平研究項目沉浸式體驗（溶解），使研究生（固溶體）成為具備國際化視野、高水平研究經歷、創新能力的拔尖人才的培養模式（固溶過程）。

（一）國際多元化教學團隊

教學團隊多元化不是簡單的成員多元的組合，根據航空航天高層次人才培養所具備的素質及所需的資源，充分發揮行業和專家的作用。教學團隊以南航本地教師為主導，選擇在航空航天業內有較強影響力的技術專家，為平臺帶來最新的重大需求和創新元素及其親身經歷的重大創新過程或事件，并為合作申報重大工程項目提供重要的外部支持，體現產教的深度融合。

邀請國外大學知名教授加入教學團隊，對國際知名度高有較多國際合作資源的教授，以學校名義聘為學校長期客座教授，推動雙方合作培養研究生，引進國外教授團隊的優秀研究生加入南航教學團隊與本地研究生共同開展研究，在研究中吸收國外先進的研究方法和理念，同時定期派出南航研究生到國外大學合作教授開展研究，通過多種途徑采用沉浸式體驗，使培養的研究生具備國際化視野和能力。

（二）國際聯合實驗室

利用教學團隊成員的資源，由南京航空航天大學牽頭，英國阿斯頓大學、貝爾法斯特皇后大學等國外大學，德國西門子有限公司，中航工業成飛、中航工業洪都、上海航天設備制造總廠等航空航天制造企業聯合成立的國際聯合實驗室，實驗室以“瞄準國際前沿，扎根航空航天，構建創新平臺”為特色，以“培養航空航天制造類拔尖創新人才”為宗旨，提升我國在航空航天制造領域的國際競爭力。

（三）重大項目研究與高層次人才培養深度融合

南航國際聯合實驗室前期與國外大學和國內航空航天企業進行了良好的合作，積累了一批契合重大需求的高水平科研項目，以這批高水平項目作為平臺促進高層次人才的培養，并通過研究生的成才在項目中承擔更為重要的工作，是項目高水平完成的基礎，研究生尤其是博士生能獨立負責重大項目的前期論證，促進新的重大項目的培育，如圖2所示。

國際聯合實驗室前期重大項目主要有中英國際合作項目、國家科技重大專項（高檔數控機床、兩機專項）、國家自然科學基金航天聯合基金等重點項目以及與航空航天企業合作的重大工程型號項目等，讓研究生全程參與項目申報、項目立項、項目研究、項目管理、項目結題等環節，讓優秀的研究生負責項目的子課題的任務，讓他們在重大工程項目中發揮重要的作用，并產生強烈的使命感和負責感。

通過重大項目的歷練，使研究生，特別是博士生對研究產生濃厚的興趣，具備獨立從科研項目和實際需求中發新問題，并凝煉科學問題和技術方向，同時具備撰寫高質量的學術論文的能力，并把研究的成果轉化為實際工程項目解決方案的能力，使科研成果有效地轉化生產力。

研究生具備一定能力后，會對新的項目的申報發揮積極的作用，促進新的研究項目和研究方向，形成一種良性的局面，促進了高水平研究項目與高層次人才培養的融合，這種融合將在研究生培養中發揮重要的作用。

（四）基于航空航天重大創新成果及其過程的教學實踐

教學團隊通過多年實踐積累了一定數量的航空制造原始創新素材和創新方法，形成創新案例并用于教學實踐[7]。同時通過創新發明人現身說法，來挖掘創新的一般方法和規律，引導學生進行相似的創新活動，進而掌握創新的基本規律和方法。方法如圖3所示。

國際標準草稿是由航空工業成飛提出的解決航空結構件五軸聯動加工中數控機床檢測精度的國際標準草案，教學團隊負責人李迎光教授一直參與國際標準制定的工作，教學團隊成員牟文平研究員，是該國際標準草案的撰寫人。制定國際標準是一項系統性的創新工程，國際標準制定是各國在某領域最高技術成果的體現。

航空結構件測試模型是由南京航空航天大學在國內各大飛機制造主機充分調研的基礎上，總結歸納了飛機結構件的幾何特點和工藝特點發明的一項通用測試模型，該模型與測試方法已獲國家發明專利授權，南航具有完全自主知識產權，在國內各飛機主機廠都將該模型作為飛機制造工藝設計測試應用的模型，具有較高的創新性和工程指導價值。

鏡像銑工藝是一種新型薄壁零件加工的新工藝，該工藝打破傳統的化學銑和普通機械銑的局限，采用銑像加工裝置，在刀具加工的同時工件反面設計隨刀具銑像移動的輔助支撐裝置，并在加工過程中實現測量工件厚度，實時對測量結果進行反饋動態修改加工路徑，實現了薄壁弱剛性零件高效高精度加工，是一種創新性極高的制造新工藝。

教學團隊以航空航天制造領域最新的前沿重大科研創新為素材，選擇中國機床金屬切削領域首個國際標準、航空結構件測試模型、航天鏡像銑工藝等中的科學問題，使學生沉浸式體驗創新過程。

三、培養模式實施機制及效果

新的培養模式需要配套的實施機制，才能更好地體現培養模式的優勢。教學團隊從科研助理、科研與教學的相互促進和產教深度融合等三方面進行了有益的嘗試。

（一）科研助理制度

團隊發起的科研助理制度由團隊負責其運行，指定專人負責其實施，按照科研助理管理辦法、科研助理崗位職責、科研助理選聘辦法、科研助理實施、評價與資助辦法等規章制度運行，通過高水平科研項目的高強度歷練，使大學生具備科研創新的能力。在實施過程與學生建立良性的互動，發現優秀的科研人才，吸納到團隊作為拔尖人才培養的對象。

（二）科研與教學的相互促進

高水平科研促進高質量教學需要有效的載體，教學團隊先后開展本學科前沿的專題大討論，以數字化制造方向為例，圍繞航空座椅、未來工廠、大數據、3D打印等話題展開研究討論。以航空先進復合材料制造方向為例，圍繞復合材料概念、復合材料制造原理與技術、微波壓力固化技術等研究成果及學科前沿進行大量的互動交流，實現了科研與教學的相互促進，保證培養模式的長效機制的形成。

（三）產教深度融合

教學團隊以國際聯合實驗室為平臺，與德國西門子公司、航空工業成飛、洪都和西飛等單位合作，建立校外實踐基地，為研究生理論研究成果提供試驗機會。同時邀請一線生產技術專家來校開設講座，為研究生帶來企業最新的重大需求，協助研究生制定研究方向，將研究生的研究成果更好地應用于生產一線。

基于固溶模式的人才培養效果顯著，培養了一大批高層次拔尖人才。近3年，培養的研究生獲國家技術發明二等獎4人次，省部級科技獎10人次，洪堡學者1人次，江蘇省優博1人次，第四屆中國互聯網+創新創業大賽金獎1項。培養模式得到了校內外的廣泛認可，教學團隊獲江蘇高校青藍工程優秀教學團隊。

四、結論

（一）提出了適合航空航天制造學科研究生拔尖人才培養的“固溶”模式

改變了傳統研究生教育一般為“導師或導師團隊帶，學生做”的“二元主從式結構”，針對航空航天制造人才的需求，提出了“多元固溶”的理念，改變了傳統的教育場景和教育模式，研究生從被動的受教育者變為教育過程的主動參與者和貢獻者。以多元化教學團隊、國際聯合實驗室、重大項目、創新案例形成了多元固熔場景，使培養的拔尖人才除了具備本領域的基礎和應用基礎理論外，同時具備重大或重點工程項目的研究能力和國際化視野。

（二）構建了以航空航天制造重大實際需求為背景的國際化創新人才培養平臺

突破了傳統的教育資源和教育體系范疇，將團隊牽頭成立的國際聯合實驗室及其國內外資源有效納入研究生培養體系，以聯合實驗室為載體，組成了以研究生為主體的五類教學成員，每類成員在固溶過程中發揮自身資源優勢，實現資源的協同。在重大項目和創新案例的活動的實施過程中，提供研究生沉浸式體驗，培養航空航天制造行業所需的具備“國際化視野、高水平研究經歷、創新能力”的拔尖人才。

參考文獻：

[1]姜麗萍.C919的制造技術熱點及最新研制進展[J].航空制造技術，2013（22）：26-31.

[2]何兵，劉剛，劉志強，等.歐美航空航天專業人才培養模式研究[J].學理論，2015（30）：145-146.

[3]李未.突出特色鼓勵創新培養拔尖人才——理工科研究生拔尖創新人才培養模式的探索與實踐[J].北京航空航天大學學報（社會科學版），2009（z1）：1-4，20.

[4]孫瑜，訾芳，李華星.通用航空工程師培養模式與途徑研究[J].航空工程進展，2012（4）：505-510.

[5]陳旭.面向國際競爭的航空航天專業教學改革研究與探索[J].南京航空航天大學學報（社會科學版），2005（1）：72-75，83.

[6]沈敏.高等教育國際化背景下航空航天人才培養模式的探究[J].中國科教創新導刊，2013（7）：19.

[7]劉長青，李迎光，郝小忠.飛行器制造工程專業航空特色教學案例設計[J].高教學刊，2016（20）：60-61，64.