航空航天制造学科拔尖人才培养的固溶模式

李迎光 郝小忠 刘长青 许可

摘  要：随着航空航天制造业的发展，我国航空航天制造企业对高校培养研究生质量的要求越来越高，传统“导师团队带，学生做”的二化主从结构的研究生培养模式已经很难适应企业最新要求。针对航空航天制造学科拔尖人才培养的特点和行业的迫切需求，提出了高水平拔尖人才培养的固溶模式。建立了以研究生为主体，产教融合、科教互促的国际多元化教学团队，以航空航天制造重大创新成果为背景，通过高水平研究项目沉浸式体验，形成具有航空航天特色的国际化高水平拔尖人才培养的多元固溶场景。实践表明，培养模式能够有效提升研究生创新能力和培养行业拔尖人才。

关键词：研究生培养;固溶模式;航空航天;创新案例;国际化

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：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

近年来，为了应对我国民用客机C919、军用飞机等的密集研制和生产，航空航天制造企业对高层次人才的需求越来越迫切，同时对高层次人才所具备的素质也提出了更高的要求[1]。航空航天制造工程学科属于典型的有着重大工程需求的应用基础研究学科，培养拔尖人才除了具备本领域的基础和应用基础理论外，同时应具备重大或重点工程项目研究能力，为了应对时代对创新型拔尖人才的要求，还应具备国际化视野的领域内领军人才。传统“导师或导师团队带，学生做”的二化主从结构的培养模式已经很难适应新的要求，在南京航空航天大学这类行业特色鲜明的研究型大学中，如何培养航空航天制造类学科拔尖人才面临严峻挑战。

一、研究生培养现状分析

美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家，其人才培养主要依赖其国内的大学[2]。比较有代表性的有麻省理工学院，美国MIT和瑞典皇家工学院等四所大学提出了CDIO教育理念，该理念以工程项目从研发到运行的生命周期为载体，使学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，并直接参照工业界的需求，引入波音公司的素质要求制定培养方案，使培养出的学生满足航空制造行业的要求，培养的学生受到企业的欢迎。

法国研究机构和工程院校组成了教育集团或学校网络，例如法国航空航天大学校集团（简称GEA），拥有法国国立民航大学、法国国立高等航空制造工程师学院、法国国立航空航天大学、法国国立航空机械与技术大学四所成员学校，共同进行航空工程人才的培养和研究，通过建立教育集团，使各成员院校在兼具原有特色的基础上，密切交流、相互借鑒、协同发展，使相近学科领域和专业间的交流合作更为自然、通畅，使成员学校在人才培养和科学研究等方面的功能与内涵得以拓展延伸。

北京航空航天大学李未从拔尖创新人才成长的规律出发，提出了“拓宽基础、瞄准前沿、构建团队、自主创新”的研究生教育方针，凝炼了三类研究生拔尖创新人才培养模式，分别探索并实践了三类研究生拔尖创新人才培养模式，取得一定的工作成效[3]。

西北工业大学孙瑜等人针对国家发展大飞机重大专项以及提高自主创新能力的需求，分析了国际上一些航空工业强国的航空工程师教育模式和实践，总结了北京航空航天大学、西北工业大学等高校航空工程师培养模式的改革，突出了国际化和创新性培养的探索[4]。

南京航空航天大学陈旭面向国际竞争的航空航天本科专业教学改革进行了研究和探索，构建基于问题的“探究、实践”教学体系，取得了良好的改革效果。沈敏对高等教育国际化背景下航空航天人才培养模式进行了探究[5，6]。

北航结合不同专业的需求采用分类培养方式，取得了比较明显的成果。西工大以航空工程师为培养目标，定位于解决生产实际中的创新工作，是航空制造人才不可或缺的部分，是创新性人才培养的基础。南航前期针对基于问题和国际化视角的研究，为航空航天制造类创新型人才培养体系构建提供了基础。但针对航空航天制造类学科基础、应用基础和工程实践结合强的特点，以上培养模式已经难以适应高水平拔尖人才培养的要求。美国和法国主要依赖大学和研究机构以工程项目为载体，结合优势企业，取长补短，协同发展，该模式探索工程项目在人才培养中的作用以及高校如何结合航空企业进行人才培养的模式，为本文研究和实施提供了局部借鉴。

针对以上问题，文本提出了适应航空航天制造学科研究生拔尖人才培养的固溶模式。引入多元化的教学团队，依托国际联合实验室，以国家重大项目为载体，以航空航天特色创新成果为案例，研究并实践航空制造创新型人才培养的固溶模式，解决国内航空航天制造企业高水平创新人才匮乏的问题，提升我国航空航天制造整体水平。

二、研究生拔尖人才培养的固溶模式

研究生作为国家未来科技创新的重要领军群体，其创新能力的培养非常关键，而创新的培养尚没有一种固定成熟的模式，经过多年实践，提出了航空航天制造学科研究生拔尖人才培养的固溶模式。固溶原指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺，用于改善钢和合金的塑性韧性。

人才培养的固溶模式是一种研究生培养的创新模式，如图1所示，是指由研究生、国内大学专业教师、国外大学知名教授、国际航空航天应用专家、航空航天制造专家组成的跨界国际多元化的教学团队（合金），以国际联合实验室为平台（固溶炉），基于航空航天制造重大创新成果（恒温保持），通过高水平研究项目沉浸式体验（溶解），使研究生（固溶体）成为具备国际化视野、高水平研究经历、创新能力的拔尖人才的培养模式（固溶过程）。

（一）国际多元化教学团队

教学团队多元化不是简单的成员多元的组合，根据航空航天高层次人才培养所具备的素质及所需的资源，充分发挥行业和专家的作用。教学团队以南航本地教师为主导，选择在航空航天业内有较强影响力的技术专家，为平台带来最新的重大需求和创新元素及其亲身经历的重大创新过程或事件，并为合作申报重大工程项目提供重要的外部支持，体现产教的深度融合。

邀请国外大学知名教授加入教学团队，对国际知名度高有较多国际合作资源的教授，以学校名义聘为学校长期客座教授，推动双方合作培养研究生，引进国外教授团队的优秀研究生加入南航教学团队与本地研究生共同开展研究，在研究中吸收国外先进的研究方法和理念，同时定期派出南航研究生到国外大学合作教授开展研究，通过多种途径采用沉浸式体验，使培养的研究生具备国际化视野和能力。

（二）国际联合实验室

利用教学团队成员的资源，由南京航空航天大学牵头，英国阿斯顿大学、贝尔法斯特皇后大学等国外大学，德国西门子有限公司，中航工业成飞、中航工业洪都、上海航天设备制造总厂等航空航天制造企业联合成立的国际联合实验室，实验室以“瞄准国际前沿，扎根航空航天，构建创新平台”为特色，以“培养航空航天制造类拔尖创新人才”为宗旨，提升我国在航空航天制造领域的国际竞争力。

（三）重大项目研究与高层次人才培养深度融合

南航国际联合实验室前期与国外大学和国内航空航天企业进行了良好的合作，积累了一批契合重大需求的高水平科研项目，以这批高水平项目作为平台促进高层次人才的培养，并通过研究生的成才在项目中承担更为重要的工作，是项目高水平完成的基础，研究生尤其是博士生能独立负责重大项目的前期论证，促进新的重大项目的培育，如图2所示。

国际联合实验室前期重大项目主要有中英国际合作项目、国家科技重大专项（高档数控机床、两机专项）、国家自然科学基金航天联合基金等重点项目以及与航空航天企业合作的重大工程型号项目等，让研究生全程参与项目申报、项目立项、项目研究、项目管理、项目结题等环节，让优秀的研究生负责项目的子课题的任务，让他们在重大工程项目中发挥重要的作用，并产生强烈的使命感和负责感。

通过重大项目的历练，使研究生，特别是博士生对研究产生浓厚的兴趣，具备独立从科研项目和实际需求中发新问题，并凝炼科学问题和技术方向，同时具备撰写高质量的学术论文的能力，并把研究的成果转化为实际工程项目解决方案的能力，使科研成果有效地转化生产力。

研究生具备一定能力后，会对新的项目的申报发挥积极的作用，促进新的研究项目和研究方向，形成一种良性的局面，促进了高水平研究项目与高层次人才培养的融合，这种融合将在研究生培养中发挥重要的作用。

（四）基于航空航天重大创新成果及其过程的教学实践

教学团队通过多年实践积累了一定数量的航空制造原始创新素材和创新方法，形成创新案例并用于教学实践[7]。同時通过创新发明人现身说法，来挖掘创新的一般方法和规律，引导学生进行相似的创新活动，进而掌握创新的基本规律和方法。方法如图3所示。

国际标准草稿是由航空工业成飞提出的解决航空结构件五轴联动加工中数控机床检测精度的国际标准草案，教学团队负责人李迎光教授一直参与国际标准制定的工作，教学团队成员牟文平研究员，是该国际标准草案的撰写人。制定国际标准是一项系统性的创新工程，国际标准制定是各国在某领域最高技术成果的体现。

航空结构件测试模型是由南京航空航天大学在国内各大飞机制造主机充分调研的基础上，总结归纳了飞机结构件的几何特点和工艺特点发明的一项通用测试模型，该模型与测试方法已获国家发明专利授权，南航具有完全自主知识产权，在国内各飞机主机厂都将该模型作为飞机制造工艺设计测试应用的模型，具有较高的创新性和工程指导价值。

镜像铣工藝是一种新型薄壁零件加工的新工艺，该工艺打破传统的化学铣和普通机械铣的局限，采用铣像加工装置，在刀具加工的同时工件反面设计随刀具铣像移动的辅助支撑装置，并在加工过程中实现测量工件厚度，实时对测量结果进行反馈动态修改加工路径，实现了薄壁弱刚性零件高效高精度加工，是一种创新性极高的制造新工艺。

教学团队以航空航天制造领域最新的前沿重大科研创新为素材，选择中国机床金属切削领域首个国际标准、航空结构件测试模型、航天镜像铣工艺等中的科学问题，使学生沉浸式体验创新过程。

三、培养模式实施机制及效果

新的培养模式需要配套的实施机制，才能更好地体现培养模式的优势。教学团队从科研助理、科研与教学的相互促进和产教深度融合等三方面进行了有益的尝试。

（一）科研助理制度

团队发起的科研助理制度由团队负责其运行，指定专人负责其实施，按照科研助理管理办法、科研助理岗位职责、科研助理选聘办法、科研助理实施、评价与资助办法等规章制度运行，通过高水平科研项目的高强度历练，使大学生具备科研创新的能力。在实施过程与学生建立良性的互动，发现优秀的科研人才，吸纳到团队作为拔尖人才培养的对象。

（二）科研与教学的相互促进

高水平科研促进高质量教学需要有效的载体，教学团队先后开展本学科前沿的专题大讨论，以数字化制造方向为例，围绕航空座椅、未来工厂、大数据、3D打印等话题展开研究讨论。以航空先进复合材料制造方向为例，围绕复合材料概念、复合材料制造原理与技术、微波压力固化技术等研究成果及学科前沿进行大量的互动交流，实现了科研与教学的相互促进，保证培养模式的长效机制的形成。

（三）产教深度融合

教学团队以国际联合实验室为平台，与德国西门子公司、航空工业成飞、洪都和西飞等单位合作，建立校外实践基地，为研究生理论研究成果提供试验机会。同时邀请一线生产技术专家来校开设讲座，为研究生带来企业最新的重大需求，协助研究生制定研究方向，将研究生的研究成果更好地应用于生产一线。

基于固溶模式的人才培养效果显著，培养了一大批高层次拔尖人才。近3年，培养的研究生获国家技术发明二等奖4人次，省部级科技奖10人次，洪堡学者1人次，江苏省优博1人次，第四届中国互联网+创新创业大赛金奖1项。培养模式得到了校内外的广泛认可，教学团队获江苏高校青蓝工程优秀教学团队。

四、结论

（一）提出了适合航空航天制造学科研究生拔尖人才培养的“固溶”模式

改变了传统研究生教育一般为“导师或导师团队带，学生做”的“二元主从式结构”，针对航空航天制造人才的需求，提出了“多元固溶”的理念，改变了传统的教育场景和教育模式，研究生从被动的受教育者变为教育过程的主动参与者和贡献者。以多元化教学团队、国际联合实验室、重大项目、创新案例形成了多元固熔场景，使培养的拔尖人才除了具备本领域的基础和应用基础理论外，同时具备重大或重点工程项目的研究能力和国际化视野。

（二）构建了以航空航天制造重大实际需求为背景的国际化创新人才培养平台

突破了传统的教育资源和教育体系范畴，将团队牵头成立的国际联合实验室及其国内外资源有效纳入研究生培养体系，以联合实验室为载体，组成了以研究生为主体的五类教学成员，每类成员在固溶过程中发挥自身资源优势，实现资源的协同。在重大项目和创新案例的活动的实施过程中，提供研究生沉浸式体验，培养航空航天制造行业所需的具备“国际化视野、高水平研究经历、创新能力”的拔尖人才。

参考文献：

[1]姜丽萍.C919的制造技术热点及最新研制进展[J].航空制造技术，2013（22）：26-31.

[2]何兵，刘刚，刘志强，等.欧美航空航天专业人才培养模式研究[J].学理论，2015（30）：145-146.

[3]李未.突出特色鼓励创新培养拔尖人才——理工科研究生拔尖创新人才培养模式的探索与实践[J].北京航空航天大学学报（社会科学版），2009（z1）：1-4，20.

[4]孙瑜，訾芳，李华星.通用航空工程师培养模式与途径研究[J].航空工程进展，2012（4）：505-510.

[5]陈旭.面向国际竞争的航空航天专业教学改革研究与探索[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2005（1）：72-75，83.

[6]沈敏.高等教育国际化背景下航空航天人才培养模式的探究[J].中国科教创新导刊，2013（7）：19.

[7]刘长青，李迎光，郝小忠.飞行器制造工程专业航空特色教学案例设计[J].高教学刊，2016（20）：60-61，64.