中、美、英航空航天人才本科培養體系比較與思考
——以北京航空航天大學、麻省理工大學及帝國理工大學為例

高 靜，王耀坤，李玉華

（北京航空航天大學，北京 100191）

航空航天工程的水平是一個國家科學技術水平的體現，也是國家綜合國力的體現。人才建設是航空航天事業發展的基礎，各國已日益重視對航空航天人才的培養。2017 年教育部積極推進新工科建設，探索工程教育的中國模式，目前已建成了世界最大規模的工程教育體系，在學總人數占所有本科生的34%、全球工程教育總規模的35%。中國工程院教育委員會辦公室主任王振海認為，我國已經踏上了從高等工程教育大國邁向高等工程教育強國的新征程[1]。航空航天作為新工科學科中重要的學科領域，加強航空航天學科建設無疑具有重要的意義。中國、美國、英國在航空航天領域的發展均位于世界前列，其航空航天人才培養模式具有各自的特點。本文選取中國北京航空航天大學、美國麻省理工大學和英國帝國理工大學這三所高校進行比較研究，對比三所學校本科航空航天人才培養模式中培養目標、專業教育能力要求、課程體系和教學模式等方面的差異，分析我國航空航天專業人才培養過程中存在的優勢和不足，為我國航空航天人才培養模式的完善和創新提供一定的借鑒。通過對中、美、英三國航空航天學科的人才培養模式進行分析，進一步探索世界航空航天人才培養具體實施路徑。

一、中、美、英航空航天專業工程（本科）人才培養模式分析與比較

高校人才培養模式是指在現代大學培養理念和理論指導下建立起來的比較穩定的大學培養活動的結構框架和活動程序。人才培養模式是課程、教學和評價等教育要素的結合，不是一個呆板的組織樣式，而是一個動態的、強調運行過程的結構[2]。這其中涉及到培養目標、專業設置、課程體系和教育評價等多個要素及制定目標、培養過程實施、評價和改進培養等多個環節。人才培養過程中，為實現既定的目標而不斷改進并最后形成一定的運行方式及標準樣式，完成理論與實踐兩者之間的銜接。

人才培養必須解決七個問題：一是教育理念的提出；二是人才培養目標的確定；三是人才培養對象的選擇；四是人才培養主體的開發；五是人才培養途徑的利用；六是人才培養過程的優化；七是人才培養的制度保障。人才培養模式第一層次是主導整個高等教育系統的模式；第二層次是各高校倡導、踐行的培養模式；第三層次是某專業獨特的培養模式。本文圍繞中、美、英三所高校關于航空航天人才培養模式的比較分析，主要探討的是第二層次即高校層次的人才培養模式。

（一）培養目標比較

人才培養目標是高校本科教育的工作方針，是對大學的“人才培養類型、規格、層次和所要達到標準的總體設計和規劃”。人才培養目標的設定實際上解決的是“培養什么樣人才”的問題。培養目標是人才培養模式中的首要環節，具有明確的指向性、先導性作用。培養目標中包含了培養主體對客體的本質特征、目標價值等的理性認識[3]。在表1 列出的麻省理工大學（MIT）、帝國理工大學和北京航空航天大學航空航天專業的培養目標中，可以看出：（1）中、美、英三國都注重培養理論與實踐結合，不僅要求學生掌握知識技能，而且重視工程實踐能力，鼓勵學生解決工程實踐的現實問題[4]。（2）中、美、英三國都注重培養學生的團隊合作精神，強調國際間不同國家間的交流與協作。（3）中國是以對接全球化及工業化的實際需要為導向，注重應用性，美國是以面向未來的科學研究為導向，注重創新性；英國是以服務現代科學為導向，注重概念性。（4）中國較注重培養學生綜合素質中的思想素質，要求學生具備“使命意識”“健全人格”和“良好道德品質”；美、英兩國較為注重人才綜合素質中專業素養與人文素養的培養，在專業素養上力求具有“創新精神”“創造能力”和“全球意識”的綜合性人才，力求務實合作。

表1 航空航天專業培養目標對比表

（二）具體能力要求比較

綜合素養是人才核心競爭力的體現，是人才發展的核心要義，是構造完整個體思維形態的基礎，亦是人才培養目標的價值起點與基本定位。綜合素質以思想素質、專業素質和人文素養為主構成素養集合。在思想素質方面（表2），北京航空航天大學較為注重學生的思想品德教育，開設本科生思政課程作為必修課程之一，強調培養正確的世界觀、人生觀和價值觀，以及服務社會的意識。在專業素養方面，三所院校都十分重視學生的飛行器設計理論和科學研究能力培養，強調學生的設計研發能力、概念創新能力等。帝國理工大學還側重提升學生參與項目運營和專業判斷能力，在課程設置上也有相應的體現[6]。在人文素養方面，三所院校都將學生的團隊合作能力、跨文化交流能力納入具體能力要求中，北京航空航天大學還特別強調提升學生領導能力。此外，有研究提出未來社會需要10 種技能：意義建構、社交智慧、新穎和適應性思維、跨文化能力、計算思維、新媒體素養、跨專業能力、設計思維、認知負荷管理及虛擬協作[7]。這些技能對航空航天人才的培養具有借鑒意義。

表2 具體能力要求的對比表

（三）課程體系比較

在2018 年“軟科世界一流學科排名”中，北京航空航天大學的航空航天工程學科為世界第一。北京航空航天大學航空航天工程專業本科課程中，大一學年以基礎課為主，包括基礎課程與通識課程，覆蓋數學與自然科學類、工程基礎類、外語類、思政類、軍理類、體育類、核心通識類和博雅類等課程，要求學生全面發展，注重基礎，掌握飛行器設計的基本理論、基本知識、飛行器總體和結構設計的分析方法等。大二學年與大一學年類似，增加少量專業課程，仍以基礎課程為主，包括數學類，工程基礎類、思政類、體育類、核心通識類、一般通識類和博雅類等，讓學生熟悉航空航天飛行器設計的方針、政策和法規、飛行器設計的理論前沿、應用前景和發展動態，使學生們具備創新意識。大三學年加入大量的專業課程，包括核心的專業必修課和專業選修課。其中專業必修課包含兩個方面，工程實踐類和不同專業方向推薦類課程，讓學生掌握飛行器設計的基本理論、基本知識、文獻檢索和資料查詢的基本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。大四學年以畢業設計和專業選修課為主，具體課程設置見表3。

表3 北京航空航天大學飛行器設計與工程專業課程設置及要求

美國麻省理工大學在工程學、自然科學和社會學科等學科享有盛名，其中航空航天專業在美國大學的專業排名中位居前列，憑借完善的人才培養理念和獨具特我的課程設置培養出了一大批優秀的航空航天人才[8]。MIT 的航空航天系主要分為航空信息科學工程專業和航空與航天科學工程專業。MIT 的學生必須完成校級課程要求（表4[9]），包括物理、數學、化學、生物、人文、藝術和社會科學等17個科目的課程[10]。此外，本科課程還包括以下3 個主要部分：（1）核心課程。主要包括動力學、計算機、系統分析和微分方程等科目，讓學生系統掌握航空航天工程基礎知識。（2）專業課程。學生必須從課程16 個專業領域科目中學習4 門科目，選擇的課程至少包括3 個學科。學生可從學位表所指定科目組中選36 個學分來完成航空信息科技課程。航空信息科學工程專業的學生課程主要包含航空工程計算法則、結構力學、空氣動力學和推進系統引論等科目，側重學習航空類信息收集及處理，注重多學科的融合；航空與航天科學工程專業的學生課程包含交互系統工程、人為因素工程、實時系統與軟件、數字系統實驗室介紹、自主決策原理和航天系統評估與控制等科目，注重系統控制能力的培養。（3）實踐課程。通過試驗工作和項目，整合工程學科知識，將所學理論知識應用到核心技術和專業領域中。這些科目有助于整合各個學科，讓學生圍繞構思—設計—實施—操作進行全方位、多層次和跨學科的實踐[11]。

表4 麻省理工大學航空與航天工程專業本科生課程計劃[9]

帝國理工大學是一所世界頂尖公立研究型大學，在國際學術界有著極高聲望，是世界最具創新力大學之一。在帝國理工大學，第一學年本科生進入專業后需要修讀統一的航空工程課程，在三大支柱學科：空氣動力學、結構力學及飛行力學和控制方面打下良好的基礎，對與航空工程問題分析有關的數學、統計和計算原理、方法和模型，航空工程領域及與之相關的歷史、當前和發展中的（未來）技術和工藝有全面的了解和理解，并且能夠認識到航空工程過程的商業、經濟和社會背景，對工程管理技術中的專業和道德行為的需求及可持續發展的要求有所了解。第二學年，學生們學習包括機電一體化、飛行機械、推進和渦輪機械等專業課程，并有參加國家飛行實驗室中心飛行測試的機會。本學年設置的專業課程主要是基于試驗課程，通過設計、制作和測試練習，以培養設計和分析能力，讓學生識別、應用和整合所學知識，使用適當的分析、定量和計算方法及建模技術，識別并嚴格分析航空工程過程的系統和組件，以便針對航空航天及相關學科中跨學科的開放性問題提出創新性解決方案，有效地應對不確定性。第三學年和第四學年，學院根據學生的興趣定制課程，從一系列有關專業主題的可選模塊中進行選擇，讓學生能夠專注于最感興趣的航空工程領域，并提供機會參與該領域國際知名專家正在進行的尖端研究活動，包括先進的推進技術、湍流和湍流建模及先進的飛行力學等。此外，由學院和工業主管統一管理提供相應的實踐課程讓學生在校內、研究機構或工業部門參與模擬設計團隊的工作，讓學生在實操的各個階段運用自主設計概念參與工程實踐，例如設計火星車、飛行器試驗等[12]（圖1[13]）。

圖1 英國帝國理工大學航空航天工程專業課程圖[13]

（四）小結

綜上所述，三所學校在培養目標、能力要求及課程體系上各有特我。

1.從培養目標上看，美國較為注重培養具有全面知識體系和國際交流意識的專業化人才，要求航空航天專業畢業生具備全球勝任力，擁有相關領域內的全球領導者潛質。英國在培養目標上更注重人才的全面發展，強調綜合素質的提升，對學生實行個性化培養并為其提供個性化培養方案。而我國的培養目標的出發點和落腳點都歸于“高素質專業人才”上，以國內航空航天產業需求為導向，更追求實際應用。

2.從能力要求上看，美國和英國兩所學校的航空航天專業學生在入學時的培養目標設定上更側重于拓寬課程的學科覆蓋面，強調學生不僅掌握航空航天知識、工程技術知識，還需掌握自然科學知識、人文社科知識和行政管理知識等。而我國北京航空航天大學在設定培養目標時更側重于高精尖應用型人才的培養，逐步重視對更廣的學科視野、工程倫理、工程意識的培養，并開始關注對學生航空航天決策能力、終身學習意識等培養。

3.從課程體系上看，美國的課程主要分為通識課程與專業課程，其中關于本學科理科基礎知識的科目占到了較大比例。美國的專業課程具有一定的深度，在同領域內開設了多門課程使學生更加專注于本學科的知識學習，在入學時就規定了專業教學計劃內需要修習的專業課程。英國更加注重工程技術教育，專業核心課程中圍繞技術基礎的課程較多，同時又為學生提供了定制化實驗實踐課程，充分尊重學生的差異性。我國在人文社科課程上較為注重思政類，學習的課程大多指向應用和實踐，系統的多學科交叉設計正在拓展，涵蓋的學科在廣度和深度上不斷提高，實習實踐類課程相對較少。此外，我國的專業實習都由院系和學校統一安排，缺乏可供學生自主選擇的多樣化實習模塊。

二、對我國航空航天專業教育的啟示與思考

（一）構建“高校平臺+社會服務”的應用型人才培養模式

航空航天人才的培養不僅需要高層次的平臺和良好的師資隊伍，同時也要注重將學生的專業知識與社會實踐服務相結合，以促使其建立正確的世界觀、人生觀和價值觀。麻省理工大學通過與具有技術優勢的航空航天類機構及企業達成的戰略合作，為人才培養提供了體系化方案，搭建了校內外實訓實習平臺。英國帝國理工大學也通過與國際知名航天實驗室建立長期合作關系進一步促進產學研合作，使學生擁有世界一流的交流學習平臺。同時，帝國理工大學也加強對教師的管理，要求教師也必須具備一定航空航天工程實踐經歷，為學生提供專業定制化課程，逐步提高整體教學質量。

建設高校平臺的重要前提是以國家戰略目標為主要導向，以社會服務為重要支撐，以滿足社會需求為關鍵原則同相關科研單位、企業組織對接。此外，必須注重對學生的多學科培養，為學生的學習提供全方位的指導與服務，根據學生的個性特征進行針對性的引導[14]。航空航天類院校應把學術體系建設與專業理論探討及國家戰略相結合，采用“合作育人、資源共享”的方式建立起校際、校內外育人平臺[15]。高校要注重“走出去”與“引進來”相結合，創設校際交流合作學習優秀的經驗做法，穩步推進創新人才培養模式改革。在人才培養的課程體系設置上采取多樣化方式，例如小班教學、分組討論和研究性學習，通過精設課程門類和課程模塊，構筑交互開放的“本-碩-博”學習共同體，從而實現培養學術引領型人才的目標。同時，學校應把握社會需求的發展動態，面向新時代發展需要及時調整人才培養的重點。在航空航天人才培養過程中高校應加強實踐性教學環節，加強校企合作，著力引進先進企業的研發技術，聘請校外專業實驗機構及航空航天領域的尖端科技人才走進校園擔任學生的實踐導師，共同參與合作研發平臺的建設。航空航天工程涉及國家重大戰略發展，航空航天類專業院校應集聚優勢資源發揮最大效力，鼓勵學生主動關注社會動態，并將所學專業技能應用到國家建設中。

（二）構建“優勢學科+雙創基地”特我人才培養方案

航天工程類學科作為航空航天類院校的優勢學科，通過整合多方資源、完善知識結構和明確價值定位，進一步提升學科的綜合實力和學術影響力。在這方面，麻省理工大學和英國帝國理工大學在創新實踐有著積極的借鑒意義。麻省理工大學在培養航空航天人才中著重強調創新實踐，在課程中增設了試驗與進展課程，提供了兩大課程和三大主題并行的專題實踐活動。同時，麻省理工大學與美國航空航天局NASA 在科研方面進行長期合作，獲得了來自美國航空航天局提供的資金和技術指導，在航空航天技術、人類航天探索與開發和地理科學等方面都取得了突破。學生的選題是源于航天局的現有攻關課題和實際問題，讓學生不僅深入所屬領域的尖端行業鍛煉工程實踐能力，還培養學生的工程設計能力、工程創新思維能力。英國帝國理工大學為學生提供參與單獨項目與國際尖端研究活動的機會，以此加強對學生創新創造能力的培養。學院設置的實踐課程給學生提供了進入航空航天機構和企業完成工程學習的機會，參與專業學習、航天試驗、工程實踐和課題研究等項目式學習，促進學生工程能力和綜合素質的養成。

高校可以以實踐基地為依托，不斷增強一流學科實力，發揮高校教育優勢，構建“優勢學科+創新創業基地”的特我人才培養方案。在航空航天類人才的實踐課程設置中，以具體的航空航天類基地為載體，以參與相應的尖端科研活動為主要形式開展對學生的教學與實踐，學科建設與人才培養的深度融合產生交互作用力，實現了人才培養和科學研究相長。經由學科知識的傳授和社會人文的熏陶，使航空航天類人才擁有更廣博更嚴格的學術訓練，在實踐中獲得了充分的獨立思考和開拓創新的能力，讓學生對航空航天前沿科學的發展有強烈的創新意識和敏銳的感知力。

（三）建立“扎實學識+國際視野”的卓越人才培養機制

人才建設是國家發展、社會進步的內在動力，也是提升國際影響力和話語權的重要保障。在全球化發展的背景下，各國越來越注重培養具有國際競爭力的專業人才。航空航天建設作為國家國防建設的重要組成部分，培養具有國際視野和跨文化創新能力的航空航天卓越人才已成為了時代所需。

建立“扎實學識+國際視野”的卓越人才培養機制，需要將夯實專業知識與開闊國際視野結合，把國際化教育納入學生的培養體系中，建立學生國際化學習成效評估體系。麻省理工大學在學生的國際化培養上主要在兩方面下功夫，一方面是課程的綜合化，麻省理工大學為航空航天工程專業的學生建立了文理相結合的課程體系，在學生入學的第一年必須完成學校規定的通識課程，其目的在于讓學生修習跨人文與社會科學、人文與自然科學等綜合性課程，為提高專業素養打下良好的基礎。另一方面，是課程的國際化，麻省理工大學通過多年的課程模式改革，實現了從教學形式、教學內容到教學語言的國際化。在教學形式上，通過派遣學生交換學習、國外短期研修和參加國際會議等方式；在教學語言上，通過開發雙語種教學、多語種教學等方式實現教學語言的多樣化；在教學內容上，通過開設跨文化課程、國際知識和語言課等形式的國際性課程增進學生對世界不同國家的文化了解。英國帝國理工大學對學生國際化視野的培養作為一種理念根植于教學活動中，并構建了一套較為完善的考核制度，通過為學生提供參與國際尖端科研項目學習的機會，讓學生將理論知識運用到實踐活動中去，在參與項目式學習中培養與不同國別專家學者交流并合作的能力，形成批判性的思維習慣，深化航空航天領域的深度學習，進而培養探索鉆研能力，站在為全人類航空航天事業謀福祉的高度不斷尋求航空航天技術的變革和創新。

一流人才的建設以扎實學識為基礎，先進教育理念為內涵，多元人才結構為目標。培養卓越的航空航天人才須包括扎實學識的積累和國際視野的開闊兩部分。扎實學識是學生成長成才的必要條件，國際視野是卓越人才所具備的重要條件，有助于培養學生形成更多元開放的思維，不斷適應時代變革，并在航空航天領域獲得更多的國際共識，形成活躍全球、通力合作和互惠共贏的新局面，進而培養出新時代更具國際勝任力的航空航天人。