世界一流工程學科建設經驗與啟示——以佐治亞理工學院為例

向美來，詹云峰，易偉松

世界一流工程學科建設經驗與啟示——以佐治亞理工學院為例

向美來1，詹云峰2，易偉松3

（1. 武漢工程大學 管理學院，湖北 武漢 430205；2. 湖北工業大學 電氣與電子工程學院，湖北 武漢 430068；3. 華中農業大學 理學院，湖北 武漢 430070）

以佐治亞理工學院工程學科為對象，從工程研究、師資隊伍、人才培養和產學研合作四個方面介紹其世界一流工程學科特點，總結其建設經驗，研究結果啟示我們，工程教育需要回歸工程實踐；工程教育需要培養高素質創新工程科技人才；工程學科研究需要“頂天立地”；工程學科建設需要一流師資隊伍；工程學科發展需要加強產學研合作。

一流大學和一流學科；佐治亞理工學院；工程學科；體驗式學習；產學研合作

2015年，黨中央、國務院做出建設世界“一流大學和一流學科”（簡稱“雙一流”）重大決策。2017年，教育部等三部委提出“雙一流”建設目標：到本世紀中葉，我國一流大學和一流學科的數量和實力進入世界前列。同年9月，公布“雙一流”建設名單，一流大學建設高校42所和一流學科建設高校95所，共計465個學科。工程學科是入選“雙一流”建設最多的學科，是“雙一流”建設的核心領域。

工程學科也是我國高等教育的優勢學科。根據2019年QS學科排名，大陸高校共有22個學科進入世界前20名，其中45％對應我國工程學科。截至2019年３月，內地高校共有109個學科進入ESI前1‰，其中48％對應工程學科。基于目前我國各高校學科實力，我國工程學科最有潛力沖擊世界一流學科前列。[1]

他山之石，可以攻玉。佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）是世界一流大學，與麻省理工學院、加州理工學院并稱為美國三大理工學院，以工程學科最為著名。佐治亞理工學院及其工程學科在國際三大排行榜中都位居前100名。研究佐治亞理工學院工程學科建設經驗，可以為我國高等工程教育改革、“雙一流”建設提供參考。

一、佐治亞理工學院工程學科概況

筆者依據文獻對工程學科的評價指標體系，從工程研究、師資隊伍、人才培養和產學研合作四個方面研究佐治亞理工學院工程學科的建設情況。[2]

（一）工程研究

1．學科定位

佐治亞理工學院秉承“科技改善生活”教育理念，履行“為佐治亞州提供具備基本科技知識和技術革新能力的勞動力，打造穩定繁榮的未來和公民高品質的生活”使命。工程學院作為學校成立最早、規模最大的學院在貫徹教育理念和履行使命方面具有舉足輕重的地位。工程學科不斷通過領先世界的科學研究和發明創造，為社會現實問題提供解決方案，不斷通過跨學科的合作研究突破工程創新的界限。工程學科以未來工程師為培養目標，培養了大批高素質工程師，服務于工程需求、經濟發展和社會進步，對學生、學校、社會和經濟發展產生廣泛且深遠的影響。

其工程學科涉及面廣，每個學科方向設有相關工程專業，不同方向形成學科群，不同學科和專業之間緊密結合，相互促進，協調發展，共同進步。按照學科方向不同工程學院下設8個二級院系，每個院系都設有幾個本科和研究生工程專業，共計11個本科專業，全部獲得美國工程技術評審委員會（ABET）認證，所有本科專業在US News排名前5。28個研究生專業，所有研究生專業排名前10。工業和系統工程是佐治亞理工學院工程學科王牌專業，本科專業連續25年在全美排名第1，研究生專業連續29年排名第1。[3]

2．核心研究領域

工程學科核心研究領域聚焦在人類面臨重大工程挑戰，尤其在生物工程、網絡安全、太空探索、先進材料和機械制造等領域引領世界研究潮流。工程學科與美國政府機構（包括能源部和國防部）簽訂許多研究合同，為實際問題提供解決方案。從實驗室到現實世界，工程學院將繼續在轉化研究領域保持領先地位。工程學院現有75個工程研究中心和150個跨學科研究中心，2個大型跨學科資助計劃，科研用房使用面積達到200萬平方英尺，為工程科學研究和人才培養提供條件保障。[4]

此外，工程學院鼓勵跨學科的合作，打破學校、學院和不同學科研究組織之間的障礙，不斷擴展工程學科研究領域，取得了很好效果。

（二）師資隊伍

工程學院師資力量雄厚，一流人才云集。工程學院現有教員540名，其中美國工程院院士28人。工程學院全體教員聚焦核心研究領域，不斷交叉融合拓展工程學院研究范圍。因為杰出科學研究和教學成就，工程學院教師榮獲得多種獎項，包括：“阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎”“美國國家科學基金會的職業獎”“貝克曼青年科學家獎”“帕卡德科學與工程獎學金”“斯隆研究獎學金”等。2018年，工程學院研究者申請200多項發明，獲得30多項發明專利，共獲得1249個研究項目，經費合計高達2.07億美元。[5]

師資力量是各個大學和學科排名系統重要指標。在US News 2019年全美最佳師資學院排名中，工程學院本科專業師資綜合排名第4，所有本科工程專業師資排名均居前5，且工業和制造工程專業師資位居榜首。研究生工程學科師資綜合排名第7，所有研究生工程專業師資排名均居前10。由此可見工程學院師資力量雄厚。

（三）人才培養

工程學院作為喬治亞理工學院規模最大的學院，2018年在冊學生共計13299人，占全校60%以上，是全美最大的工程學院之一。

1. 重視生源多樣化

喬治亞理工學院雖然是州立公辦大學，且位于相對保守的南部城市，但是也吸引了全美和世界各地的優秀學生。工程學院以包容的政策歡迎來自所有不同文化、信仰和性別的人們，保持學院性別多樣性、種族多樣性和國際多樣性，是美國最多樣化的工程學院，以女性（30%）和少數族裔工程師比例高而聞名。工程學院成立多樣性和包容委員會，設立“工程教育與多樣性中心”，致力于培養各種工程師。工程學院還積極招收國際學生，本科生國際學生比例為12%，研究生國際學生比例高達44%，分別是中國、印度等五國。[6]

2．強調體驗式學習

體驗式學習是指通過實踐和體驗來學習知識和技能。佐治亞理工學院體驗式學習形式包括合作教育、參與科學研究和工程項目等。合作教育使學生有機會將課堂上學到的理論與其專業相關的有償實踐經驗相結合。與其他工程學院必修合作教育項目不同，佐治亞理工學院合作教育是選修項目。工程學院本科生可以選擇參加這項為期5年的學術計劃，學校學習學期和企業工作學期交替進行。至少交替參加3個工作學期，而且兩個必須在秋季或春季學期中。每周必須全職工作40個小時，夏季至少要工作8周，秋季或春季要至少工作14周。滿足合作教育要求的學生從佐治亞理工大學畢業時，將獲得有合作教育標記的畢業文憑。據統計，參加過合作教育的學生，就業率更高，薪資水平也更高。[7]

工程學院鼓勵所有學生參與工程研究和工程實踐，超過33％的工程專業本科生參與研究，學生可以因研究工作而獲得學分或薪水。工程學院本科生可以參加垂直整合項目、榮譽論文項目、校長本科生研究獎項目及和各院系研究項目。垂直整合項目旨在克服工程教育碎片化問題，為本科生提供解決工程領域重大問題和跨學科挑戰的機會。由于在跨學科和創新能力培養等方面的突出貢獻，垂直整合項目被美國工程院選為“將真實世界融入工程教育及本科生工程技術教育”的成功案例之一。[8]

3．拓展國際視野

隨著國際化發展，雇主傾向于招聘不僅在各自領域有才華，而且還可以在不同的團隊中工作，迅速適應新文化并為全球擴張做出貢獻的畢業生。在佐治亞理工學院，超過54％的學生在畢業之前已經有國際經驗；而工程學院更加重視培養未來工程師全面而廣闊的視野，62％的工程專業學生具有在國外學習經歷。出國留學為學生提供了獲得重要國際經驗、語言能力和跨文化能力的機會，使學生成為當今全球經濟中競爭職位的理想人選。工程學院每個專業都提供短期出國留學機會，包括學期出國留學和大學交流項目。而長期出國留學項目——國際學位計劃，不同于短期出國留學，時間更長，要求更高，與專業學位結合，國際學位計劃將在成績單和文憑中注明。工程學院的科研和教學具有廣泛國際影響力，學院在世界多地設有校區并與其他各種機構建立合作關系。這些合作為學生提供了在外國機構學習、工作、研究和獲得完整學位的機會。

4．鼓勵創新創業

佐治亞理工學院鼓勵師生創新與創業，強調以科學研究為基礎的創新創業實踐。學院通過創新創業研究所將學生、研究者、創業公司、孵化器、商業伙伴等緊密結合起來，形成一個完善的創新創業生態系統，支撐佐治亞理工學院創新創業教育與實踐，為創新創業人才培養和科技改善生活提供保障。工程學院是創新創業教育和實踐的主體部分，在大學創新創業教育生態系統中扮演非常重要角色。以創新創業教育和實踐基地——Create-X為例，2017年共招收1132名學生，其中來自工程學院學生達到69%；指導教師76名，45名教師來自工程學院，占比59%。[9]工程學院還結合自身領先世界的研究、卓越師資隊伍和設備條件，設立創新創業平臺——創客空間（Maker Spaces），包括花卉發明工作室、航空工程制造空間、生物醫學工程設計店、材料創新和學習實驗室、跨學科設計共享空間。以花卉發明工作室為例，該工作室由學生管理和組織，對所有學生和教職員工開放，無論是學術目的還是個人目的，所有工具設備都免費使用。在創客空間，學生可以將創意變為現實，提高創新創業實踐能力。

（四）產學研合作

產學研合作是指企業、大學和科研院所之間的合作，是工程教育回歸工程實踐的重要體現。[10]工程學院努力完善創新創業生態系統，以獨特的方式將教育、研究、政府和行業聚集在一起，以解決污染、清潔水、能源、交通、基礎設施和安全等全球性問題。

1．促進人才培養

通過產學研合作可以增加學生受教育機會。工程學院與克拉克基金會合作，設立“克拉克學者”項目，每年資助10名學生學習工程專業，主要根據申請者的財務狀況、學術成就、從事工程和領導潛力。通過這種合作關系，幫助學生接受工程教育。工程學院還為校外的學生提供研究指導，包括從幼兒園到12年級學生，開展STEM教育，以培養下一代工程師。“工程教育與多樣性中心”也為高中生提供夏季工程課程。ENGAGES項目是佐治亞理工學院與亞特蘭大市的六所為少數民族服務的公立中學合作開發的一項高中科學教育計劃，主要通過工程和科學吸引優秀新生。

2. 促進創新創業

基于科學研究進行創新創業，既可以體現創新研究的商業價值，又可以提高社會影響力，促進區域經濟社會發展，改善人類生存狀況。工程學院鼓勵研究者將創新研究、發明創造和先進技術進行商業化。2018年，工程學院研究者共啟動43家初創公司。創新中心是產學研合作的重要平臺和協作空間。十幾家跨國公司已經在佐治亞理工學院建立了創新中心，以充分利用大學研究、創新和企業資源。學生、教職員工、研究人員和初創公司通過創新中心共同合作，以實現研究突破并探索新技術。

3. 促進經濟發展

佐治亞理工學院設有政府和社區關系辦公室，致力于發展大學與聯邦政府、州、當地管理部門和社區之間良好互動關系。工程學院致力于服務于地方和國家需求，并對整個社會產生重大影響。以佐治亞技術研究院為例，該研究院是1934年就設立的研究實體，一直致力于服務佐治亞州，為該州提供如下支持：農業技術研究、環境職業安全與健康和強風暴研究。在過去兩年中使用外部資金雇用了300名員工；與超過25家佐治亞州的公司合作，每年產生5億美元經濟效益。[11]

目前，水生態保護修復的應用基礎薄弱、關鍵技術缺乏，科技支撐能力不足，需加大投入，重點開展水工程生態學效應的基礎理論研究，重要棲息地保護與修復、珍稀特有魚類人工繁育與增殖放流、過魚設施、生態流量保障與生態調度等關鍵技術的科技攻關，為長江大保護提供強有力的科技支撐。

4. 密切聯系校友

在美國大學里，校友是大學寶貴資源和財富。工程學科校友絕大多數成為工程行業、工程院校、工程研究機構骨干和精英。工程學院還通過為校友頒發獎項來表彰所取得的成就或感謝其所做貢獻。“工程校友名人堂”獎勵在職業生涯中做出了杰出的工程和（或）管理貢獻的校友。“杰出工程學院校友獎”旨在表彰為專業、領域、學院或整個社會做出杰出貢獻的校友。“杰出青年工程校友會獎”旨在表彰那些通過專業實踐和（或）為研究所、專業或整個社會服務而杰出的校友，還因其早期專業成就而得到認可，被認為是該行業的未來領導者。“院長影響力獎”旨在表彰那些致力于開發與全球相關、本地可持續發展的設計和創新，以應對世界各地的社會挑戰。“院長贊賞獎”旨在表彰那些為工程學院和佐治亞理工學院發展做出杰出貢獻的校友。

二、建設經驗與啟示

一流工程學科意味著一流科學研究、一流人才培養以及一流師資隊伍。[12]佐治亞理工學院工程學科選聘一流師資隊伍，開展一流工程科學研究，為學生提供一流工程教育，培養一流工程科技人才，其工程學科成功經驗如下。

（一）工程教育需要回歸工程實踐

佐治亞理工學院工程教育面向工程實踐，培養未來工程師和明日領導，利用先進科技改善生活。然而，在工程教育科學化影響下，我國工程教育大而不強，理工院校過于強調理論水平，理論研究較多，然而領先世界的原創性研究較少；[13]工程研究應用性不夠，無法很好解決實際問題。科學發現解釋現存世界，工程創造改變未來世界。工程的實踐性、應用性、創新性決定了工程實踐是工程教育的基石。[10]在國際工程教育回歸工程的背景下，我國工程教育也要及時更新教育理念，回歸工程實踐是基于現代工程活動的本質特性和內在規律，基于工程教育現狀與社會需求提出的工程教育理念，是超越技術范式和科學范式的現代工程教育觀。我國工程教育要積極應對科技革命和產業變革的機遇與挑戰，主動服務國家創新驅動發展和支撐“中國制造2025”戰略實施，為新經濟發展做出科學研究、技術開發和人才培養等應有的貢獻。“新工科”建設是“雙一流”建設的重中之重，高校應將“新工科”研究與實踐項目納入“雙一流”建設總體方案，通過實施“新工科”計劃，努力建設世界一流工程學科，進而建成世界一流大學。

（二）工程教育需培養高素質工程科技人才

培養一流工程科技人才，是世界一流工程教育的最根本任務。[14]佐治亞理工學院工程教育以有教無類為己任，強調理論聯系實際，注重體驗式學習，鼓勵創新創業，積極推進國際交流合作，培養了大批高素質工程科技人才。佐治亞理工學院雖為州立公辦大學，但其工程教育強調包容性和多樣性，女性、少數族裔和國際學生所占比例位居全美工程學院前列。

中國工程教育質量報告顯示：畢業生在專業知識、邏輯思維、工具使用、研究能力、職業道德等方面表現較好，在前沿知識、創新能力、外語交流能力、分析解決工程問題能力、行業法律法規意識等方面表現較差。[15]質量報告反映了我國工程教育的傳統優勢，也折射出工程教育與產業需求脫節。究其原因：一是培養目標與產業需求不匹配；人才培養模式改革滯后于產業變革的需要；二是人才培養過程缺乏工業界的深度參與；三是師資工程實踐經歷欠缺，以教為主的傳統教學模式依然普遍存在；四是工程實踐平臺缺乏，學生工程實踐機會稀少。[10]

如果用國際實質等效標準檢驗工程教育，我國工科畢業生12項能力達到國際水準，但“交流溝通能力”短板急需提高。僅63%的專業畢業生具備較好的溝通能力，反映在國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力方面存在明顯不足。[15]隨著工程項目大型化和經濟全球化，工程實踐愈發復雜化和國際化，高校要大力鼓勵工程跨學科交叉融合，不斷突破工程創新的邊界；還要積極開展國際交流與合作，努力培養學生國際化交流與國際工程實踐能力。

我國工程教育需要認識到理論和實踐都很重要，切實增加學生工程實踐經驗。為了充分利用學校資源和企業資源共同培養工程科技人才，合作教育是一種很好的教育模式，它是一種將學生的課堂學習與其學術或職業目標相關領域的有益工作經驗學習結合起來的結構式教育策略，在合作教育中，學校、企業和學生三者均從中受益。對學校而言，合作教育促進了教育與產業結合，加強了科研人員與產業聯系，大學能夠從產業界獲得更多科研經費，同時幫助企業解決實際問題，對企業而言，培養企業所需人才，降低了用工和招聘成本；對學生而言，有機會接觸到真實的工作環境，應用課堂所學理論知識，有助于學生職業發展、溝通能力和團隊精神培養。高校攜手企業參與工科人才培養、提升工程教育質量應該形成共識并付諸行動。

（三）工程學科研究需要“頂天立地”

佐治亞理工學院工程學科研究既瞄準21世紀人類面臨的重大工程挑戰，尤其在生物工程、網絡安全、太空探索、先進材料和機械制造等領域發揮了重要作用，努力創造未來科技，稱之為“頂天”；其工程科學研究也致力于通過先進的科技解決現實世界問題，服務于國家、地方和產業需求，改善人們生存狀況，謂之為“立地”。此外，佐治亞理工學院工程學科擅長通過跨學科的合作研究來突破工程創新的界限。

我國建設“雙一流”重點大學的工程學科研究既要“頂天”，探索人類面臨重大工程問題，[16]面向未來，領先于世界；也要“立地”，立足于應用性研究，[17]要著眼于我國工程實際，解決現實世界問題。我國工程學科要集中力量瞄準“中國制造2025”戰略實施十大重點領域。當前伴隨新一輪科技革命和產業變革帶來的全球重大、復雜、多學科問題的不斷涌現，跨學科研究日益成為工程學科研究的創新之路，要積極開展學科之間的交叉融合。

佐治亞理工學院大力提倡創新研究和先進科技的商業價值和社會影響力。近代以來，工程科技直接把科學發現同產業發展聯系在一起，成為經濟社會發展的主要驅動力，工程科技改變世界。[18]對于創新研究成果和先進科技，要積極進行商業化操作，既可以體現創新研究的商業價值，又可以提高社會影響力，促進區域經濟社會發展，改善人類生存狀況。總之，工程學科研究既要“頂天”，又要“立地”，還要交叉融合，造福人類。

（四）工程學科建設需要一流師資隊伍

一流人才培養和一流科學研究都離不開一流師資隊伍，包括杰出管理者和一流研究者。首先，一流師資隊伍需要具有卓越領導力的學科領軍人物。[19]其次，需要一批工程學科的帶頭人，從事不同工程學科方向前沿研究和實踐。最后，需要大批有潛力的青年學者，從事具體工程研究和工程實踐。[20]我國工程教育師資整體水平有了很大提高，主要問題在于工程學科領軍人物和杰出管理者欠缺，以及研究人員工程實踐能力和經歷缺乏。為加快世界一流大學和一流學科建設，可以海內外公開招聘領軍人物和杰出管理者，接受社會監督和選拔。

受工程教育科學化影響，我國高等工程教育具有高級職稱專任教師占比近百分之七十，具有博士學位的教師已經超百分之七十，職稱水平和學歷層次均有較大提升。[15]在師資隊伍構建過程中，工程實踐能力和經驗應該作為重點考察內容，因為工程實踐能力較弱是我國工程教育短板。此外，我國大學與產業界的交流與合作機制并不健全。因此，國家倡導教育與產業融合發展，鼓勵教育界與產業界人員雙向交流，支持企業技術和管理人才到學校任教，鼓勵大學選派專業技術人員到企業掛職或者參與項目合作，以此提高工程教育教師實踐能力，培養學生工程實踐能力。

（五）工程學科發展需要加強產學研合作

一流學科建設還需要一流條件支持。佐治亞理工學院工程學科通過產學研合作，助力工程學科領先世界。通過產學研合作促進人才培養、經濟發展和創新創業。通過產學研合作學生接觸到真實的工作環境，應用課堂所學理論知識，有助于學生職業發展。通過產學研合作企業可以招募和招聘頂尖學生，獲得許可發明專利和技術，投資創業公司，設立創新研究中心，接觸最新研究進展。通過產學研合作大學能夠從產業界獲得更多科研經費，同時幫助企業解決生產問題。

產學研合作是工程教育回歸工程實踐的標志。截至2014年，共有21個行業部門、7個行業協會和6155家企業參與“卓越工程師教育培養計劃”，覆蓋全國208所高校1257個本科專業點、514個研究生層次專業點，約13萬學生受益。“卓越工程師教育培養計劃”高校聯合626家企事業單位共建國家級工程實踐教育中心，派往企業掛職學習的高校教師達到4972人。但目前企業參與校企合作仍以提供實習條件、共建實習基地等傳統形式為主，占比分別達到70%和47%。[15]企業在培養目標制定、課程體系修訂等工程科技人才培養核心環節的參與比例不超過30%。總體而言，我國產學研合作趨向緊密，但制度保障仍需加強，還需要政府出臺政策法律法規，給予財稅優惠措施，促進合作深入發展。

工程教育需要回歸工程實踐、培養高素質工程科技人才，工程學科研究需要“頂天立地”、建設需要一流師資隊伍、加強產學研合作。我國高校要以“雙一流”建設和“新工科”建設為契機，持續深化工程教育改革，抓緊建設世界一流工程學科，早日實現兩個“百年夢想”。

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［2］ 楊昭, 潘衛. 世界一流學科評價指標結構分析及啟示[J]. 黑龍江高教研究, 2019(6): 57-60.

［3］ Schools of Engineering[EB/OL]. (2020-04-10) https://coe.gatech.edu/schools- college -engineering.

［4］ College of Engineering[EB/OL]. (2020-04-10) https://coe.gatech.edu/about.

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［7］ Academic Advising Session for Undeclared Engineering Students[EB/OL]. (2020-04-10) https://coe. gatech.edu/ future -engineers/future-undergraduates.

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Insight of World First-class Engineering Discipline Construction: A Case Study of Georgia Institute of Technology

XIANG Mei-lai1, ZHAN Yun-feng2, YI Wei-song3

（1. School of Management, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China; 2. College of Electrical and Electronic Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China; 3. College of Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China）

Building the first-class university and discipline is an important historical mission of China’s higher education. This paper studied the case of Georgia Institute of Technology, one of the top three polytechnics in the United States for its world-class engineering disciplines in terms of engineering research, first-class faculty, talent cultivation and industry-university-research cooperation. Its findings implied that the first-class engineering education needs an integration of engineering practice, high-quality innovative engineering and scientific talents training, top-notch engineering research, first-class staff and industry-university-institute cooperation. It is expected to provide implications for China’s double first-class construction and new engineering construction.

first-class university and discipline; Georgia Institute of Technology; engineering; experiential learning; industry-university-research cooperation

G513

A

1008-0627（2021）04-0102-07

國家自然基金項目“大學生創業認知能力的影響因素及其作用機制研究”(71911540484)；中國高校創新創業教育研究基金項目“加拿大高校創新創業教育生態系統構建：經驗與啟示”（2020CCJG001）；湖北省人文社會科學重點研究基地“湖北人才發展研究中心”開放基金（2019RCY007）

向美來（1980-），女，湖北枝江人，講師，研究方向：工科教育與創新創業教育。E-mail：xiangmeilai@163.com

（責任編輯 趙 蔚）