研究型大學工程創新平臺的建設
——上海交通大學工程創新中心的改革與實踐

田 夏，付宇卓，b

（上海交通大學a.教務處；b.學生創新中心，上海 200240）

0 引言

根據《國務院關于大力推進大眾創業萬眾創新若干政策措施的意見》文件精神，為在更大范圍、更高層次、更深程度上推進大眾創業萬眾創新，加快發展新經濟、培育發展新動能、打造發展新引擎，國家戰略性建設一批雙創示范基地、扶持一批雙創支撐平臺，形成一批可復制可推廣的雙創模式和典型經驗［1］。2016年全國重點建設28家雙創示范基地，首批雙創示范基地由區域示范基地、高校和科研院所示范基地以及企業示范基地3個部分構成。雙創示范基地通過深化改革、承載產業、匯聚要素、營造氛圍，為國家經濟社會發展提供了有力支撐［2］。區域示范基地建設重點在于服務型政府建設、雙創政策措施落地、創業投資發展、創業創新生態建設、雙創文化建設5個方面；企業示范基地建設重點在于大中小型企業聯合實施雙創的制度體系等方面；高校和科研院所建設重點在于創業人才培養和流動機制、科技成果轉化、大學生創業支持體系、雙創支撐服務體系4個方面［3］。

制造業是我國國民經濟的主體，隨著新一輪科技革命、產業變革和全球化競爭帶來的格局調整，各發達國家均推出“再工業化戰略”以把握即將來臨的“第四次工業革命”：2012年美國公布《國家先進戰略制造計劃》，2013年德國發布“工業4.0”戰略，2014年日本提出“制造業競爭”策略。為抓住戰略機遇，實施從“中國制造”向“中國創造”轉變，我國于2015年發布《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略。《中國制造2025》明確了將提高國家制造業創新能力、推進信息化與工業化深度融合、大力推動重點領域突破發展等9項戰略任務作為重點。2017年教育部積極推進新工科建設，形成并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》等一系列戰略決策，全力探索領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗［4-5］。

我校作為一所工科優勢的研究型大學，肩負人才培養和科學研究的雙重使命，擁有高水平研究型師資隊伍，具備良好的辦學條件，具有培養國家急需的高層次、重實踐專業工程人才和未來工程行業領軍人才的雙重任務。結合國家創新創業戰略、新工科產業發展和學校人才培養實際，學校把綜合性“工程創新中心”建設作為國家首批雙創示范基地建設的重要載體，將國家雙創示范基地的建設與工程人才培養緊密結合。

1 國內外研究型大學工程創新平臺的建設

國外研究型大學紛紛通過“大工程創新平臺”的模式運用社會、企業、學校資源共同實施工程人才培養。美國大學遵循通才式的工程人才培養模式，以實用主義為教育方法論，倡導科學教育、通識教育、專業教育相結合，美國大學并無專門的工程實踐場所供學生進行工程創新，美國大學的工程科研訓練依托各專業實驗室，學生通過UROP（Undergraduate Research Opportunities Program）等各類創新項目進行訓練，工程學生在取得學士、碩士學位后必須到企業進行2年以上的專業技術培訓，通過認證才能成為工程師［6］。德國大學倡導科研——教學——工程訓練一體化的專業工程創新人才培養模式，基于良好的學校企業關系，學生長時間的工程創新訓練均完全利用企業資源在企業中實施。法國的高等工程教育采用精英教育模式，利用較高的入學門檻，高要求的課程設置，與企業密切結合的方式實施工程人才培養，學生在工程師學習階段必須完成至少3次企業實習，分別為專業課第1年暑期的認知實習、第2年暑期的研究實習以及畢業前為期半年至1年的畢業實習，其中研究實習和畢業實習法國學校鼓勵學生前往企業進行工程實踐［7］。

除校企一體化的“大工程創新平臺”外，國外研究型大學也通過建立專業型工程創新中心實施工程訓練和工程教育。MIT Edgerton綜合創新中心由攝影工作室、國際合作開發D-lab、學生自主科研興趣聯盟、機械制造工作室、K-12中學教育工作室、教師專業發展研討會和課程材料中心等部分構成，中心為學生提供課程教學、科學研究、工程訓練、創新實踐等全方位服務［8］。西北大學Segal設計研究院依托產學合作設立，設計研究院與BD、Nissan、Audi、Samsung、P＆G 等工業界多個企業和組織建立良好關系，鼓勵學生在各個領域開展產品創新設計活動為產業界解決工程實際問題［9］。

2 工程創新中心改革與實踐

高等工程教育是以工程和技術學科為基礎學科，以應用型研究、工程職業訓練、工程技術服務和應用為主要功能的高等教育類型［10］。不同類型的高校工程人才培養目標存在差異：研究型大學致力于工程科學研究，人才培養定位為具有豐富工程實踐經驗的寬口徑研究型工程學家和研究型工程師；教學研究型大學囿于工程人才培養資源因素，旨在培養工程師；高職高專以市場需求為導向，旨在培養技能型工程人才。

工程教育與工程實踐密不可分，工程教育“回歸工程實踐”是國際高等工程教育的大趨勢，工程創新平臺作為工程人才培養“回歸工程實踐”的重要平臺，對工程人才培養起到無可替代的作用。學校“工程創新中心”在原工程訓練中心的基礎上改建，包含工程服務中心（下設3D打印子中心、切割中心、數據計算中心、設備借出中心、模型設計中心、醫學虛擬中心6大子中心）和創新工作坊（下設工程類制造實驗室、理科實驗室、環境生命交叉實驗室），通過促進多學科交叉、以產業需求拓寬工程創新廣度、工程創新與人才培養融合等一系列改革，探索研究型大學工程創新平臺的建設模式（見圖1）［11］。

圖1 上海交通大學工程創新中心建設框架

2.1 以“大工程觀”為引導營造多學科交叉的工程創新環境

20世紀90年代美國提出回歸工程教育的“大工程觀”，“大工程觀”強調工程人才應具備多學科的背景知識，注重工程的整體性和實踐性，更關注工程實際問題［12］。工程學科旨在利用已具備的科學知識解決工程實際問題，解決實際問題的過程需要具備自然科學、社會科學等多種能力，甚至多種能力的綜合。傳統的工程創新平臺，通常以某一學科為主體，學科交叉性不強，“大工程”意識缺乏。

（1）工程制造實驗室（Fab-lab）。Fab-lab 即微觀裝配實驗室（Fabrication Laboratory），發源于美國MIT比特與原子研究中心，Fab Lab涵蓋設計、制造、測試、分析等全設計制造流程，是小型的設計制造工廠，學生可以在Fab-lab里面設計制造任何產品和工具。目前全球40多個國家已建成200余間Fab-lab，Fab-lab以用戶為中心改變了傳統的創新模式，引領全球創客浪潮［13］。工程創新中心目前建設的Fab-lab包含設計交流區、機械加工區、激光加工區、機電混合裝備區、3D打印區、電子測試區、展示區等，用于提供快速原型機械電子實現、共享先進技術開放平臺。

（2）設計類交叉實驗室。設計是工程創新教育的源頭，是工程創新教育最富有創造力的環節，是創新創業的重要源泉，由于我國處于全球制造行業鏈的下游，設計在我國工程行業的重要性并沒有充分得以體現。國外一流研究型大學十分重視設計在工程中的核心作用：成立于1985年的MIT Media Lab集中于媒體藝術和設計制造，在設計與制造領域的創意與創新走在全球前沿，Media Lab每年為學生提供各類工程設計課程、實踐活動，鼓勵打破學科的壁壘、實現學科交叉。成立于2001年的Berkley CITRIS（The Center for Information Technology Research in the Interestof Society）發明實驗室主要提供關于產品設計、設備設計和原型化的相關工程和課程服務。

聚焦設計在創新教育和工程行業的主干地位，同時密切融合設計與制造，結合自身研究優勢，在工程創新中心建立設計類交叉平臺，交叉平臺由建筑系、工業設計系、藝術設計系、風景園林系等“大設計”專業共建，打造跨學科綜合設計平臺，平臺為各設計類專業提供實踐教學支撐服務，同時也開設設計類相關課程，實現設計與工程融合，營造“大工程”氛圍。

（3）理科、生命科學交叉實驗室。理科是工程創新的內核，生命科學是工程領域的重要應用方向。理工科交叉實驗室有助于理科與工科的深度融合，可以激發工程領域的內生創新源動力。生命科學與工科的深度融合，能使得學生直面醫療、健康、農業等社會發展問題，以工程創新思維解決生命科學的瓶頸問題。理科實驗室由致遠學院（基礎科學拔尖人才培養學院）參與共建，生命環境交叉實驗室由生命、藥學、生物醫學工程、農學等專業參與聯合建設，以更好地營造理工交叉、醫工交叉的創新環境。

2.2 以“產業需求”為導向拓寬工程創新教育廣度

工程行業的發展日新月異，隨著制造行業和信息化的深度融合，工程創新教育的廣度不斷擴展，3D打印、移動互聯網、云計算、物聯網、智能裝備正引領制造方式變革，不斷拓展制造業新領域，促進各新工科領域蓬勃發展。研究型大學的工程創新教育應密切關注工程前沿技術和產業需求，將工程實踐活動與當今最前沿的技術、工藝、手段、方法結合，不斷拓寬工程創新教育的廣度，使大學的工程創新教育與時俱進，進一步探索校企多主體協同育人模式、深化校企合作形式，建立多層次、多領域的校企聯盟，深入推進協同育人、合作發展，實現合作共贏。

（1）校企合作技術領域方向確立及合作企業選擇。通過建立企業會員機制完善新工科企業群的管理，由學校各新工科領域專家對各會員企業進行評價，實施合作企業動態管理；通過“新工科專業目標企業群”在各個新工科領域遴選多家適合企業，保證校企合作的創新性延續。新工科目標企業所具備的特征包括：產業預期、行業引領、人才需求導向。

產業預期——新工科擬規劃建設的新方向，其產業一定具備相當的產業規模，且在未來3～5年內將改變社會、改變產業格局。

行業引領——新工科校企合作目標企業須具有行業引領的特征，在產業浪潮到來的時候，這些企業掌握行業標準、關鍵數據和關鍵技術。工程創新中心在企業遴選中瞄準機器人、無人機、人工智能、物聯網、信息技術等新工科行業領軍企業（如無人機領域的“大疆”、信息技術領域的“華為”等），將行業引領作為遴選企業的重要標準，在企業遴選中將企業所在產業中的地位或預期地位作為重要考量。

人才需求導向——大量的科研人員集中在高校和科研院所，新工科高新企業反映最大的問題就是人才難求，密切關注新工科企業的人才需求導向，將學校人才培養要求與企業人才需求結合，實現合作發展、互利共贏。

（2）校企合作人才培養模式研究。逐步推進校企合作的過程中，工程創新中心積極探索出“創意——創新——創業”聯通的校企合作人才培養模式。課程實踐、競賽、選修課程主要集中在創意維度，企業通過校企聯合實驗室加入學校競賽、選修課中，集中關注學科深度，提升學生對工程前沿的認知力并激發學生對工程領域的興趣，實現“創意”向“創新”維度的提升。企業與學校建立聯合實驗室、入駐學校創新中心，處于校企結合模式的“創新”維度，學生可以前往一流企業進行實習或者在校內共建實驗室進行企業工程師指導下的實習，提升專業實習質量。技術平臺、工作坊（workshop）、合作創新項目、實踐課程集中在創業維度，并實現“創新”維度向“創業”維度的提升，該類校企合作模式更關注學科廣度和產業前沿，將工程領域前沿實際問題轉化為學生創新創業項目，提升學生工程應用能力和解決工程實際問題的能力。

（3）校企深度合作體系建設。確定校企合作方向，通過與企業共擔風險的方式，細化產業領域到可落地的以體量、規模、投入的輕量級約束，確立技術平臺論證；通過以大學優勢工程專業領域、工程前沿科學家與企業正在預研的技術方向對接，展開緊密合作；以學校人才培養為準則，采用校企雙贏的模式確定校企合作方案；完善師資聘任機制，通過校企雙聘、院企雙聘、企業兼職導師等模式打通師渠道，更好實現學科交叉與產業對接；充分挖掘校友資源，加深校企合作認同，培育一批校企合作萌芽企業，實現學校企業互利共贏。

2.3 將工程創新教育與專業人才培養深度融合

工程創新教育是人才培養過程中必不可少的環節，囿于各專業人才培養計劃的差異，各專業人才培養各具特色，工程創新教育作為各專業人才培養的一個環節必須為各專業人才培養服務。傳統的工程創新教育課程通常缺乏頂層設計，與專業人才培養計劃關聯度不大，技能性訓練和課程內容孤立化現象嚴重［14］。

工程創新中心通過與各專業培養計劃整合，參照專業培養計劃全面改革課程體系，并積極承擔各專業人才培養環節的落實。針對不同的學生群體，通過課程建設、課程改革，建設一套涵蓋工科實踐、實習、實訓等各實踐環節的“工程創新教育課程體系”。“工程創新教育課程體系”包含工程實踐基礎訓練層、交叉創新探究層、創新創業教育層，通過面向全體學生的“基礎實踐訓練層”、面向高年級工科學生和工科興趣學生的“交叉創新探究層”和面向工科拔尖學生的“創新創業教育層”實現點面覆蓋，各種類型的工科學生均實現針對性培養（見圖2）。

圖2 工程創新教育課程體系［15］

3 研究型大學工程創新平臺建設經驗與面臨的問題

作為一所工科見長的研究型綜合性大學，在國家創新創業示范基地建設契機下，針對學校人才培養目標以“大工程觀”為引導、以“產業需求”為導向、以“專業培養計劃”為指導進行改革，建設高起點、重綜合、研究工程一體化的工程創新中心，較好地解決了傳統工程實踐平臺存在的工程訓練與產業界脫節、工程課程體系陳舊、工程訓練邊緣化等弊端，取得了一些建設經驗，同時也面臨一些新的挑戰。

3.1 研究型大學工程創新平臺建設經驗

（1）國家、學校、社會資源全方位整合。工程創新平臺在建設過程中需要大量的場地、資金、師資、設備等資源，學校工程創新中心在建設過程中采用全方位深度合作的模式積極調動各方面資源，在建設期取得良好效果。工程創新中心建設場地在原工程訓練中心的基礎上改建，有效解決場地需求并降低建設難度；建設所需資金由國家雙創專項經費、市政府經費、企業捐助經費綜合構成，較好地緩解建設期的經費壓力；中心師資由原工程訓練中心教師、各學院實驗技術教師、企業工程師、創業兼職導師構成，既保證中心工程教育正常運行，又一定程度在不改變基礎人事結構下提升師資水平，全方位與產業界和各學科領域對接，激發工程創新活力；設備建設資源源于各級專項經費、企業捐贈、校友捐贈、社會力量捐贈等，盡可能確保中心可持續發展。

（2）建設國際一流工程創新平臺。國內高校和國外高校人才培養環境不同，我國研究型大學工程創新平臺不能完全照搬國外大學的建設模式，而必須立足國情和學校實際情況建設。

工程訓練中心（校辦工廠）是基于我國國情的特殊工程基礎訓練載體，學生基礎工程訓練可在校內大規模完成工程基礎實踐；而國外高校普遍不具備工程訓練中心（校辦工廠）這一機構，其人才培養中的工程實習環節通常由企業承擔。相較于國外高校，國內企業對于高校工程人才培養工作支撐薄弱，教學實習工作成為國內工程人才培養的難點，新建的工程創新中心通過校企合作共建聯合實驗室、共建研究平臺、發布企業創新項目、企業講座、聘任企業導師等模式，參照行業一流企業打造校內企業實習環境，有效解決教學實習工作存在的瓶頸。同時工程創新中心將原有的工程訓練的基本操作平臺也一并納入并作為建設內容，以求立足我國國情建設具有中國特色的國際一流工程創新平臺。

3.2 工程創新平臺面臨的挑戰

（1）工程創新平臺持續性發展的長效機制略顯不足。工程創新中心作為立足于支撐人才培養的校級支持平臺，在改革過程中無可避免涉及大量的院系合作，產生大量的協調成本和溝通成本。工程產業前沿快速變化，經濟社會對于工程人才的要求不斷變化，要求工程創新中心動態調整人才培養模式；但人才培養又具有相對穩定的特點，該矛盾對工程創新中心持續發展的長效機制提出了新的要求。

（2）工程創新平臺師資結構有待持續優化。隨著工程創新中心的改革推進和跨越式發展，需要一批面向新工科前沿、具備大工程觀背景、具有良好工程經歷的教師。工程創新中心師資結構和實驗教學隊伍的考核聘任制度受學校整體人事制度制約，師資結構更新較慢，隊伍活力不高。平臺未來的發展中，計劃通過逐步建立校企聯合的人事雙聘制度和完善的師資隊伍培訓機制，以解決中心的師資瓶頸，充分調動師資隊伍活力，持續優化平臺師資結構。