世界一流工程学科建设经验与启示——以佐治亚理工学院为例

向美来，詹云峰，易伟松

世界一流工程学科建设经验与启示——以佐治亚理工学院为例

向美来1，詹云峰2，易伟松3

（1. 武汉工程大学 管理学院，湖北 武汉 430205；2. 湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉 430068；3. 华中农业大学 理学院，湖北 武汉 430070）

以佐治亚理工学院工程学科为对象，从工程研究、师资队伍、人才培养和产学研合作四个方面介绍其世界一流工程学科特点，总结其建设经验，研究结果启示我们，工程教育需要回归工程实践；工程教育需要培养高素质创新工程科技人才；工程学科研究需要“顶天立地”；工程学科建设需要一流师资队伍；工程学科发展需要加强产学研合作。

一流大学和一流学科；佐治亚理工学院；工程学科；体验式学习；产学研合作

2015年，党中央、国务院做出建设世界“一流大学和一流学科”（简称“双一流”）重大决策。2017年，教育部等三部委提出“双一流”建设目标：到本世纪中叶，我国一流大学和一流学科的数量和实力进入世界前列。同年9月，公布“双一流”建设名单，一流大学建设高校42所和一流学科建设高校95所，共计465个学科。工程学科是入选“双一流”建设最多的学科，是“双一流”建设的核心领域。

工程学科也是我国高等教育的优势学科。根据2019年QS学科排名，大陆高校共有22个学科进入世界前20名，其中45％对应我国工程学科。截至2019年３月，内地高校共有109个学科进入ESI前1‰，其中48％对应工程学科。基于目前我国各高校学科实力，我国工程学科最有潜力冲击世界一流学科前列。[1]

他山之石，可以攻玉。佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）是世界一流大学，与麻省理工学院、加州理工学院并称为美国三大理工学院，以工程学科最为著名。佐治亚理工学院及其工程学科在国际三大排行榜中都位居前100名。研究佐治亚理工学院工程学科建设经验，可以为我国高等工程教育改革、“双一流”建设提供参考。

一、佐治亚理工学院工程学科概况

笔者依据文献对工程学科的评价指标体系，从工程研究、师资队伍、人才培养和产学研合作四个方面研究佐治亚理工学院工程学科的建设情况。[2]

（一）工程研究

1．学科定位

佐治亚理工学院秉承“科技改善生活”教育理念，履行“为佐治亚州提供具备基本科技知识和技术革新能力的劳动力，打造稳定繁荣的未来和公民高品质的生活”使命。工程学院作为学校成立最早、规模最大的学院在贯彻教育理念和履行使命方面具有举足轻重的地位。工程学科不断通过领先世界的科学研究和发明创造，为社会现实问题提供解决方案，不断通过跨学科的合作研究突破工程创新的界限。工程学科以未来工程师为培养目标，培养了大批高素质工程师，服务于工程需求、经济发展和社会进步，对学生、学校、社会和经济发展产生广泛且深远的影响。

其工程学科涉及面广，每个学科方向设有相关工程专业，不同方向形成学科群，不同学科和专业之间紧密结合，相互促进，协调发展，共同进步。按照学科方向不同工程学院下设8个二级院系，每个院系都设有几个本科和研究生工程专业，共计11个本科专业，全部获得美国工程技术评审委员会（ABET）认证，所有本科专业在US News排名前5。28个研究生专业，所有研究生专业排名前10。工业和系统工程是佐治亚理工学院工程学科王牌专业，本科专业连续25年在全美排名第1，研究生专业连续29年排名第1。[3]

2．核心研究领域

工程学科核心研究领域聚焦在人类面临重大工程挑战，尤其在生物工程、网络安全、太空探索、先进材料和机械制造等领域引领世界研究潮流。工程学科与美国政府机构（包括能源部和国防部）签订许多研究合同，为实际问题提供解决方案。从实验室到现实世界，工程学院将继续在转化研究领域保持领先地位。工程学院现有75个工程研究中心和150个跨学科研究中心，2个大型跨学科资助计划，科研用房使用面积达到200万平方英尺，为工程科学研究和人才培养提供条件保障。[4]

此外，工程学院鼓励跨学科的合作，打破学校、学院和不同学科研究组织之间的障碍，不断扩展工程学科研究领域，取得了很好效果。

（二）师资队伍

工程学院师资力量雄厚，一流人才云集。工程学院现有教员540名，其中美国工程院院士28人。工程学院全体教员聚焦核心研究领域，不断交叉融合拓展工程学院研究范围。因为杰出科学研究和教学成就，工程学院教师荣获得多种奖项，包括：“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”“美国国家科学基金会的职业奖”“贝克曼青年科学家奖”“帕卡德科学与工程奖学金”“斯隆研究奖学金”等。2018年，工程学院研究者申请200多项发明，获得30多项发明专利，共获得1249个研究项目，经费合计高达2.07亿美元。[5]

师资力量是各个大学和学科排名系统重要指标。在US News 2019年全美最佳师资学院排名中，工程学院本科专业师资综合排名第4，所有本科工程专业师资排名均居前5，且工业和制造工程专业师资位居榜首。研究生工程学科师资综合排名第7，所有研究生工程专业师资排名均居前10。由此可见工程学院师资力量雄厚。

（三）人才培养

工程学院作为乔治亚理工学院规模最大的学院，2018年在册学生共计13299人，占全校60%以上，是全美最大的工程学院之一。

1. 重视生源多样化

乔治亚理工学院虽然是州立公办大学，且位于相对保守的南部城市，但是也吸引了全美和世界各地的优秀学生。工程学院以包容的政策欢迎来自所有不同文化、信仰和性别的人们，保持学院性别多样性、种族多样性和国际多样性，是美国最多样化的工程学院，以女性（30%）和少数族裔工程师比例高而闻名。工程学院成立多样性和包容委员会，设立“工程教育与多样性中心”，致力于培养各种工程师。工程学院还积极招收国际学生，本科生国际学生比例为12%，研究生国际学生比例高达44%，分别是中国、印度等五国。[6]

2．强调体验式学习

体验式学习是指通过实践和体验来学习知识和技能。佐治亚理工学院体验式学习形式包括合作教育、参与科学研究和工程项目等。合作教育使学生有机会将课堂上学到的理论与其专业相关的有偿实践经验相结合。与其他工程学院必修合作教育项目不同，佐治亚理工学院合作教育是选修项目。工程学院本科生可以选择参加这项为期5年的学术计划，学校学习学期和企业工作学期交替进行。至少交替参加3个工作学期，而且两个必须在秋季或春季学期中。每周必须全职工作40个小时，夏季至少要工作8周，秋季或春季要至少工作14周。满足合作教育要求的学生从佐治亚理工大学毕业时，将获得有合作教育标记的毕业文凭。据统计，参加过合作教育的学生，就业率更高，薪资水平也更高。[7]

工程学院鼓励所有学生参与工程研究和工程实践，超过33％的工程专业本科生参与研究，学生可以因研究工作而获得学分或薪水。工程学院本科生可以参加垂直整合项目、荣誉论文项目、校长本科生研究奖项目及和各院系研究项目。垂直整合项目旨在克服工程教育碎片化问题，为本科生提供解决工程领域重大问题和跨学科挑战的机会。由于在跨学科和创新能力培养等方面的突出贡献，垂直整合项目被美国工程院选为“将真实世界融入工程教育及本科生工程技术教育”的成功案例之一。[8]

3．拓展国际视野

随着国际化发展，雇主倾向于招聘不仅在各自领域有才华，而且还可以在不同的团队中工作，迅速适应新文化并为全球扩张做出贡献的毕业生。在佐治亚理工学院，超过54％的学生在毕业之前已经有国际经验；而工程学院更加重视培养未来工程师全面而广阔的视野，62％的工程专业学生具有在国外学习经历。出国留学为学生提供了获得重要国际经验、语言能力和跨文化能力的机会，使学生成为当今全球经济中竞争职位的理想人选。工程学院每个专业都提供短期出国留学机会，包括学期出国留学和大学交流项目。而长期出国留学项目——国际学位计划，不同于短期出国留学，时间更长，要求更高，与专业学位结合，国际学位计划将在成绩单和文凭中注明。工程学院的科研和教学具有广泛国际影响力，学院在世界多地设有校区并与其他各种机构建立合作关系。这些合作为学生提供了在外国机构学习、工作、研究和获得完整学位的机会。

4．鼓励创新创业

佐治亚理工学院鼓励师生创新与创业，强调以科学研究为基础的创新创业实践。学院通过创新创业研究所将学生、研究者、创业公司、孵化器、商业伙伴等紧密结合起来，形成一个完善的创新创业生态系统，支撑佐治亚理工学院创新创业教育与实践，为创新创业人才培养和科技改善生活提供保障。工程学院是创新创业教育和实践的主体部分，在大学创新创业教育生态系统中扮演非常重要角色。以创新创业教育和实践基地——Create-X为例，2017年共招收1132名学生，其中来自工程学院学生达到69%；指导教师76名，45名教师来自工程学院，占比59%。[9]工程学院还结合自身领先世界的研究、卓越师资队伍和设备条件，设立创新创业平台——创客空间（Maker Spaces），包括花卉发明工作室、航空工程制造空间、生物医学工程设计店、材料创新和学习实验室、跨学科设计共享空间。以花卉发明工作室为例，该工作室由学生管理和组织，对所有学生和教职员工开放，无论是学术目的还是个人目的，所有工具设备都免费使用。在创客空间，学生可以将创意变为现实，提高创新创业实践能力。

（四）产学研合作

产学研合作是指企业、大学和科研院所之间的合作，是工程教育回归工程实践的重要体现。[10]工程学院努力完善创新创业生态系统，以独特的方式将教育、研究、政府和行业聚集在一起，以解决污染、清洁水、能源、交通、基础设施和安全等全球性问题。

1．促进人才培养

通过产学研合作可以增加学生受教育机会。工程学院与克拉克基金会合作，设立“克拉克学者”项目，每年资助10名学生学习工程专业，主要根据申请者的财务状况、学术成就、从事工程和领导潜力。通过这种合作关系，帮助学生接受工程教育。工程学院还为校外的学生提供研究指导，包括从幼儿园到12年级学生，开展STEM教育，以培养下一代工程师。“工程教育与多样性中心”也为高中生提供夏季工程课程。ENGAGES项目是佐治亚理工学院与亚特兰大市的六所为少数民族服务的公立中学合作开发的一项高中科学教育计划，主要通过工程和科学吸引优秀新生。

2. 促进创新创业

基于科学研究进行创新创业，既可以体现创新研究的商业价值，又可以提高社会影响力，促进区域经济社会发展，改善人类生存状况。工程学院鼓励研究者将创新研究、发明创造和先进技术进行商业化。2018年，工程学院研究者共启动43家初创公司。创新中心是产学研合作的重要平台和协作空间。十几家跨国公司已经在佐治亚理工学院建立了创新中心，以充分利用大学研究、创新和企业资源。学生、教职员工、研究人员和初创公司通过创新中心共同合作，以实现研究突破并探索新技术。

3. 促进经济发展

佐治亚理工学院设有政府和社区关系办公室，致力于发展大学与联邦政府、州、当地管理部门和社区之间良好互动关系。工程学院致力于服务于地方和国家需求，并对整个社会产生重大影响。以佐治亚技术研究院为例，该研究院是1934年就设立的研究实体，一直致力于服务佐治亚州，为该州提供如下支持：农业技术研究、环境职业安全与健康和强风暴研究。在过去两年中使用外部资金雇用了300名员工；与超过25家佐治亚州的公司合作，每年产生5亿美元经济效益。[11]

目前，水生态保护修复的应用基础薄弱、关键技术缺乏，科技支撑能力不足，需加大投入，重点开展水工程生态学效应的基础理论研究，重要栖息地保护与修复、珍稀特有鱼类人工繁育与增殖放流、过鱼设施、生态流量保障与生态调度等关键技术的科技攻关，为长江大保护提供强有力的科技支撑。

4. 密切联系校友

在美国大学里，校友是大学宝贵资源和财富。工程学科校友绝大多数成为工程行业、工程院校、工程研究机构骨干和精英。工程学院还通过为校友颁发奖项来表彰所取得的成就或感谢其所做贡献。“工程校友名人堂”奖励在职业生涯中做出了杰出的工程和（或）管理贡献的校友。“杰出工程学院校友奖”旨在表彰为专业、领域、学院或整个社会做出杰出贡献的校友。“杰出青年工程校友会奖”旨在表彰那些通过专业实践和（或）为研究所、专业或整个社会服务而杰出的校友，还因其早期专业成就而得到认可，被认为是该行业的未来领导者。“院长影响力奖”旨在表彰那些致力于开发与全球相关、本地可持续发展的设计和创新，以应对世界各地的社会挑战。“院长赞赏奖”旨在表彰那些为工程学院和佐治亚理工学院发展做出杰出贡献的校友。

二、建设经验与启示

一流工程学科意味着一流科学研究、一流人才培养以及一流师资队伍。[12]佐治亚理工学院工程学科选聘一流师资队伍，开展一流工程科学研究，为学生提供一流工程教育，培养一流工程科技人才，其工程学科成功经验如下。

（一）工程教育需要回归工程实践

佐治亚理工学院工程教育面向工程实践，培养未来工程师和明日领导，利用先进科技改善生活。然而，在工程教育科学化影响下，我国工程教育大而不强，理工院校过于强调理论水平，理论研究较多，然而领先世界的原创性研究较少；[13]工程研究应用性不够，无法很好解决实际问题。科学发现解释现存世界，工程创造改变未来世界。工程的实践性、应用性、创新性决定了工程实践是工程教育的基石。[10]在国际工程教育回归工程的背景下，我国工程教育也要及时更新教育理念，回归工程实践是基于现代工程活动的本质特性和内在规律，基于工程教育现状与社会需求提出的工程教育理念，是超越技术范式和科学范式的现代工程教育观。我国工程教育要积极应对科技革命和产业变革的机遇与挑战，主动服务国家创新驱动发展和支撑“中国制造2025”战略实施，为新经济发展做出科学研究、技术开发和人才培养等应有的贡献。“新工科”建设是“双一流”建设的重中之重，高校应将“新工科”研究与实践项目纳入“双一流”建设总体方案，通过实施“新工科”计划，努力建设世界一流工程学科，进而建成世界一流大学。

（二）工程教育需培养高素质工程科技人才

培养一流工程科技人才，是世界一流工程教育的最根本任务。[14]佐治亚理工学院工程教育以有教无类为己任，强调理论联系实际，注重体验式学习，鼓励创新创业，积极推进国际交流合作，培养了大批高素质工程科技人才。佐治亚理工学院虽为州立公办大学，但其工程教育强调包容性和多样性，女性、少数族裔和国际学生所占比例位居全美工程学院前列。

中国工程教育质量报告显示：毕业生在专业知识、逻辑思维、工具使用、研究能力、职业道德等方面表现较好，在前沿知识、创新能力、外语交流能力、分析解决工程问题能力、行业法律法规意识等方面表现较差。[15]质量报告反映了我国工程教育的传统优势，也折射出工程教育与产业需求脱节。究其原因：一是培养目标与产业需求不匹配；人才培养模式改革滞后于产业变革的需要；二是人才培养过程缺乏工业界的深度参与；三是师资工程实践经历欠缺，以教为主的传统教学模式依然普遍存在；四是工程实践平台缺乏，学生工程实践机会稀少。[10]

如果用国际实质等效标准检验工程教育，我国工科毕业生12项能力达到国际水准，但“交流沟通能力”短板急需提高。仅63%的专业毕业生具备较好的沟通能力，反映在国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力方面存在明显不足。[15]随着工程项目大型化和经济全球化，工程实践愈发复杂化和国际化，高校要大力鼓励工程跨学科交叉融合，不断突破工程创新的边界；还要积极开展国际交流与合作，努力培养学生国际化交流与国际工程实践能力。

我国工程教育需要认识到理论和实践都很重要，切实增加学生工程实践经验。为了充分利用学校资源和企业资源共同培养工程科技人才，合作教育是一种很好的教育模式，它是一种将学生的课堂学习与其学术或职业目标相关领域的有益工作经验学习结合起来的结构式教育策略，在合作教育中，学校、企业和学生三者均从中受益。对学校而言，合作教育促进了教育与产业结合，加强了科研人员与产业联系，大学能够从产业界获得更多科研经费，同时帮助企业解决实际问题，对企业而言，培养企业所需人才，降低了用工和招聘成本；对学生而言，有机会接触到真实的工作环境，应用课堂所学理论知识，有助于学生职业发展、沟通能力和团队精神培养。高校携手企业参与工科人才培养、提升工程教育质量应该形成共识并付诸行动。

（三）工程学科研究需要“顶天立地”

佐治亚理工学院工程学科研究既瞄准21世纪人类面临的重大工程挑战，尤其在生物工程、网络安全、太空探索、先进材料和机械制造等领域发挥了重要作用，努力创造未来科技，称之为“顶天”；其工程科学研究也致力于通过先进的科技解决现实世界问题，服务于国家、地方和产业需求，改善人们生存状况，谓之为“立地”。此外，佐治亚理工学院工程学科擅长通过跨学科的合作研究来突破工程创新的界限。

我国建设“双一流”重点大学的工程学科研究既要“顶天”，探索人类面临重大工程问题，[16]面向未来，领先于世界；也要“立地”，立足于应用性研究，[17]要着眼于我国工程实际，解决现实世界问题。我国工程学科要集中力量瞄准“中国制造2025”战略实施十大重点领域。当前伴随新一轮科技革命和产业变革带来的全球重大、复杂、多学科问题的不断涌现，跨学科研究日益成为工程学科研究的创新之路，要积极开展学科之间的交叉融合。

佐治亚理工学院大力提倡创新研究和先进科技的商业价值和社会影响力。近代以来，工程科技直接把科学发现同产业发展联系在一起，成为经济社会发展的主要驱动力，工程科技改变世界。[18]对于创新研究成果和先进科技，要积极进行商业化操作，既可以体现创新研究的商业价值，又可以提高社会影响力，促进区域经济社会发展，改善人类生存状况。总之，工程学科研究既要“顶天”，又要“立地”，还要交叉融合，造福人类。

（四）工程学科建设需要一流师资队伍

一流人才培养和一流科学研究都离不开一流师资队伍，包括杰出管理者和一流研究者。首先，一流师资队伍需要具有卓越领导力的学科领军人物。[19]其次，需要一批工程学科的带头人，从事不同工程学科方向前沿研究和实践。最后，需要大批有潜力的青年学者，从事具体工程研究和工程实践。[20]我国工程教育师资整体水平有了很大提高，主要问题在于工程学科领军人物和杰出管理者欠缺，以及研究人员工程实践能力和经历缺乏。为加快世界一流大学和一流学科建设，可以海内外公开招聘领军人物和杰出管理者，接受社会监督和选拔。

受工程教育科学化影响，我国高等工程教育具有高级职称专任教师占比近百分之七十，具有博士学位的教师已经超百分之七十，职称水平和学历层次均有较大提升。[15]在师资队伍构建过程中，工程实践能力和经验应该作为重点考察内容，因为工程实践能力较弱是我国工程教育短板。此外，我国大学与产业界的交流与合作机制并不健全。因此，国家倡导教育与产业融合发展，鼓励教育界与产业界人员双向交流，支持企业技术和管理人才到学校任教，鼓励大学选派专业技术人员到企业挂职或者参与项目合作，以此提高工程教育教师实践能力，培养学生工程实践能力。

（五）工程学科发展需要加强产学研合作

一流学科建设还需要一流条件支持。佐治亚理工学院工程学科通过产学研合作，助力工程学科领先世界。通过产学研合作促进人才培养、经济发展和创新创业。通过产学研合作学生接触到真实的工作环境，应用课堂所学理论知识，有助于学生职业发展。通过产学研合作企业可以招募和招聘顶尖学生，获得许可发明专利和技术，投资创业公司，设立创新研究中心，接触最新研究进展。通过产学研合作大学能够从产业界获得更多科研经费，同时帮助企业解决生产问题。

产学研合作是工程教育回归工程实践的标志。截至2014年，共有21个行业部门、7个行业协会和6155家企业参与“卓越工程师教育培养计划”，覆盖全国208所高校1257个本科专业点、514个研究生层次专业点，约13万学生受益。“卓越工程师教育培养计划”高校联合626家企事业单位共建国家级工程实践教育中心，派往企业挂职学习的高校教师达到4972人。但目前企业参与校企合作仍以提供实习条件、共建实习基地等传统形式为主，占比分别达到70%和47%。[15]企业在培养目标制定、课程体系修订等工程科技人才培养核心环节的参与比例不超过30%。总体而言，我国产学研合作趋向紧密，但制度保障仍需加强，还需要政府出台政策法律法规，给予财税优惠措施，促进合作深入发展。

工程教育需要回归工程实践、培养高素质工程科技人才，工程学科研究需要“顶天立地”、建设需要一流师资队伍、加强产学研合作。我国高校要以“双一流”建设和“新工科”建设为契机，持续深化工程教育改革，抓紧建设世界一流工程学科，早日实现两个“百年梦想”。

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［2］ 杨昭, 潘卫. 世界一流学科评价指标结构分析及启示[J]. 黑龙江高教研究, 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.

［5］ Annual Report 2018-19[EB/OL]. (2020-04-10) https://coe.gatech.edu/college/ report.

［6］ Future Engineers[EB/OL]. (2020-04-10) https://coe. gatech.edu/future-engineers.

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［18］吴 岩. 新工科：高等工程教育的未来——对高等教育未来的战略思考[J]. 高等工程教育研究, 2018(6): 1-3.

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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

国家自然基金项目“大学生创业认知能力的影响因素及其作用机制研究”(71911540484)；中国高校创新创业教育研究基金项目“加拿大高校创新创业教育生态系统构建：经验与启示”（2020CCJG001）；湖北省人文社会科学重点研究基地“湖北人才发展研究中心”开放基金（2019RCY007）

向美来（1980-），女，湖北枝江人，讲师，研究方向：工科教育与创新创业教育。E-mail：xiangmeilai@163.com

（责任编辑 赵 蔚）