中、美、英航空航天人才本科培养体系比较与思考——以北京航空航天大学、麻省理工大学及帝国理工大学为例

高 静，王耀坤，李玉华

（北京航空航天大学，北京 100191）

航空航天工程的水平是一个国家科学技术水平的体现，也是国家综合国力的体现。人才建设是航空航天事业发展的基础，各国已日益重视对航空航天人才的培养。2017 年教育部积极推进新工科建设，探索工程教育的中国模式，目前已建成了世界最大规模的工程教育体系，在学总人数占所有本科生的34%、全球工程教育总规模的35%。中国工程院教育委员会办公室主任王振海认为，我国已经踏上了从高等工程教育大国迈向高等工程教育强国的新征程[1]。航空航天作为新工科学科中重要的学科领域，加强航空航天学科建设无疑具有重要的意义。中国、美国、英国在航空航天领域的发展均位于世界前列，其航空航天人才培养模式具有各自的特点。本文选取中国北京航空航天大学、美国麻省理工大学和英国帝国理工大学这三所高校进行比较研究，对比三所学校本科航空航天人才培养模式中培养目标、专业教育能力要求、课程体系和教学模式等方面的差异，分析我国航空航天专业人才培养过程中存在的优势和不足，为我国航空航天人才培养模式的完善和创新提供一定的借鉴。通过对中、美、英三国航空航天学科的人才培养模式进行分析，进一步探索世界航空航天人才培养具体实施路径。

一、中、美、英航空航天专业工程（本科）人才培养模式分析与比较

高校人才培养模式是指在现代大学培养理念和理论指导下建立起来的比较稳定的大学培养活动的结构框架和活动程序。人才培养模式是课程、教学和评价等教育要素的结合，不是一个呆板的组织样式，而是一个动态的、强调运行过程的结构[2]。这其中涉及到培养目标、专业设置、课程体系和教育评价等多个要素及制定目标、培养过程实施、评价和改进培养等多个环节。人才培养过程中，为实现既定的目标而不断改进并最后形成一定的运行方式及标准样式，完成理论与实践两者之间的衔接。

人才培养必须解决七个问题：一是教育理念的提出；二是人才培养目标的确定；三是人才培养对象的选择；四是人才培养主体的开发；五是人才培养途径的利用；六是人才培养过程的优化；七是人才培养的制度保障。人才培养模式第一层次是主导整个高等教育系统的模式；第二层次是各高校倡导、践行的培养模式；第三层次是某专业独特的培养模式。本文围绕中、美、英三所高校关于航空航天人才培养模式的比较分析，主要探讨的是第二层次即高校层次的人才培养模式。

（一）培养目标比较

人才培养目标是高校本科教育的工作方针，是对大学的“人才培养类型、规格、层次和所要达到标准的总体设计和规划”。人才培养目标的设定实际上解决的是“培养什么样人才”的问题。培养目标是人才培养模式中的首要环节，具有明确的指向性、先导性作用。培养目标中包含了培养主体对客体的本质特征、目标价值等的理性认识[3]。在表1 列出的麻省理工大学（MIT）、帝国理工大学和北京航空航天大学航空航天专业的培养目标中，可以看出：（1）中、美、英三国都注重培养理论与实践结合，不仅要求学生掌握知识技能，而且重视工程实践能力，鼓励学生解决工程实践的现实问题[4]。（2）中、美、英三国都注重培养学生的团队合作精神，强调国际间不同国家间的交流与协作。（3）中国是以对接全球化及工业化的实际需要为导向，注重应用性，美国是以面向未来的科学研究为导向，注重创新性；英国是以服务现代科学为导向，注重概念性。（4）中国较注重培养学生综合素质中的思想素质，要求学生具备“使命意识”“健全人格”和“良好道德品质”；美、英两国较为注重人才综合素质中专业素养与人文素养的培养，在专业素养上力求具有“创新精神”“创造能力”和“全球意识”的综合性人才，力求务实合作。

表1 航空航天专业培养目标对比表

（二）具体能力要求比较

综合素养是人才核心竞争力的体现，是人才发展的核心要义，是构造完整个体思维形态的基础，亦是人才培养目标的价值起点与基本定位。综合素质以思想素质、专业素质和人文素养为主构成素养集合。在思想素质方面（表2），北京航空航天大学较为注重学生的思想品德教育，开设本科生思政课程作为必修课程之一，强调培养正确的世界观、人生观和价值观，以及服务社会的意识。在专业素养方面，三所院校都十分重视学生的飞行器设计理论和科学研究能力培养，强调学生的设计研发能力、概念创新能力等。帝国理工大学还侧重提升学生参与项目运营和专业判断能力，在课程设置上也有相应的体现[6]。在人文素养方面，三所院校都将学生的团队合作能力、跨文化交流能力纳入具体能力要求中，北京航空航天大学还特别强调提升学生领导能力。此外，有研究提出未来社会需要10 种技能：意义建构、社交智慧、新颖和适应性思维、跨文化能力、计算思维、新媒体素养、跨专业能力、设计思维、认知负荷管理及虚拟协作[7]。这些技能对航空航天人才的培养具有借鉴意义。

表2 具体能力要求的对比表

（三）课程体系比较

在2018 年“软科世界一流学科排名”中，北京航空航天大学的航空航天工程学科为世界第一。北京航空航天大学航空航天工程专业本科课程中，大一学年以基础课为主，包括基础课程与通识课程，覆盖数学与自然科学类、工程基础类、外语类、思政类、军理类、体育类、核心通识类和博雅类等课程，要求学生全面发展，注重基础，掌握飞行器设计的基本理论、基本知识、飞行器总体和结构设计的分析方法等。大二学年与大一学年类似，增加少量专业课程，仍以基础课程为主，包括数学类，工程基础类、思政类、体育类、核心通识类、一般通识类和博雅类等，让学生熟悉航空航天飞行器设计的方针、政策和法规、飞行器设计的理论前沿、应用前景和发展动态，使学生们具备创新意识。大三学年加入大量的专业课程，包括核心的专业必修课和专业选修课。其中专业必修课包含两个方面，工程实践类和不同专业方向推荐类课程，让学生掌握飞行器设计的基本理论、基本知识、文献检索和资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。大四学年以毕业设计和专业选修课为主，具体课程设置见表3。

表3 北京航空航天大学飞行器设计与工程专业课程设置及要求

美国麻省理工大学在工程学、自然科学和社会学科等学科享有盛名，其中航空航天专业在美国大学的专业排名中位居前列，凭借完善的人才培养理念和独具特我的课程设置培养出了一大批优秀的航空航天人才[8]。MIT 的航空航天系主要分为航空信息科学工程专业和航空与航天科学工程专业。MIT 的学生必须完成校级课程要求（表4[9]），包括物理、数学、化学、生物、人文、艺术和社会科学等17个科目的课程[10]。此外，本科课程还包括以下3 个主要部分：（1）核心课程。主要包括动力学、计算机、系统分析和微分方程等科目，让学生系统掌握航空航天工程基础知识。（2）专业课程。学生必须从课程16 个专业领域科目中学习4 门科目，选择的课程至少包括3 个学科。学生可从学位表所指定科目组中选36 个学分来完成航空信息科技课程。航空信息科学工程专业的学生课程主要包含航空工程计算法则、结构力学、空气动力学和推进系统引论等科目，侧重学习航空类信息收集及处理，注重多学科的融合；航空与航天科学工程专业的学生课程包含交互系统工程、人为因素工程、实时系统与软件、数字系统实验室介绍、自主决策原理和航天系统评估与控制等科目，注重系统控制能力的培养。（3）实践课程。通过试验工作和项目，整合工程学科知识，将所学理论知识应用到核心技术和专业领域中。这些科目有助于整合各个学科，让学生围绕构思—设计—实施—操作进行全方位、多层次和跨学科的实践[11]。

表4 麻省理工大学航空与航天工程专业本科生课程计划[9]

帝国理工大学是一所世界顶尖公立研究型大学，在国际学术界有着极高声望，是世界最具创新力大学之一。在帝国理工大学，第一学年本科生进入专业后需要修读统一的航空工程课程，在三大支柱学科：空气动力学、结构力学及飞行力学和控制方面打下良好的基础，对与航空工程问题分析有关的数学、统计和计算原理、方法和模型，航空工程领域及与之相关的历史、当前和发展中的（未来）技术和工艺有全面的了解和理解，并且能够认识到航空工程过程的商业、经济和社会背景，对工程管理技术中的专业和道德行为的需求及可持续发展的要求有所了解。第二学年，学生们学习包括机电一体化、飞行机械、推进和涡轮机械等专业课程，并有参加国家飞行实验室中心飞行测试的机会。本学年设置的专业课程主要是基于试验课程，通过设计、制作和测试练习，以培养设计和分析能力，让学生识别、应用和整合所学知识，使用适当的分析、定量和计算方法及建模技术，识别并严格分析航空工程过程的系统和组件，以便针对航空航天及相关学科中跨学科的开放性问题提出创新性解决方案，有效地应对不确定性。第三学年和第四学年，学院根据学生的兴趣定制课程，从一系列有关专业主题的可选模块中进行选择，让学生能够专注于最感兴趣的航空工程领域，并提供机会参与该领域国际知名专家正在进行的尖端研究活动，包括先进的推进技术、湍流和湍流建模及先进的飞行力学等。此外，由学院和工业主管统一管理提供相应的实践课程让学生在校内、研究机构或工业部门参与模拟设计团队的工作，让学生在实操的各个阶段运用自主设计概念参与工程实践，例如设计火星车、飞行器试验等[12]（图1[13]）。

图1 英国帝国理工大学航空航天工程专业课程图[13]

（四）小结

综上所述，三所学校在培养目标、能力要求及课程体系上各有特我。

1.从培养目标上看，美国较为注重培养具有全面知识体系和国际交流意识的专业化人才，要求航空航天专业毕业生具备全球胜任力，拥有相关领域内的全球领导者潜质。英国在培养目标上更注重人才的全面发展，强调综合素质的提升，对学生实行个性化培养并为其提供个性化培养方案。而我国的培养目标的出发点和落脚点都归于“高素质专业人才”上，以国内航空航天产业需求为导向，更追求实际应用。

2.从能力要求上看，美国和英国两所学校的航空航天专业学生在入学时的培养目标设定上更侧重于拓宽课程的学科覆盖面，强调学生不仅掌握航空航天知识、工程技术知识，还需掌握自然科学知识、人文社科知识和行政管理知识等。而我国北京航空航天大学在设定培养目标时更侧重于高精尖应用型人才的培养，逐步重视对更广的学科视野、工程伦理、工程意识的培养，并开始关注对学生航空航天决策能力、终身学习意识等培养。

3.从课程体系上看，美国的课程主要分为通识课程与专业课程，其中关于本学科理科基础知识的科目占到了较大比例。美国的专业课程具有一定的深度，在同领域内开设了多门课程使学生更加专注于本学科的知识学习，在入学时就规定了专业教学计划内需要修习的专业课程。英国更加注重工程技术教育，专业核心课程中围绕技术基础的课程较多，同时又为学生提供了定制化实验实践课程，充分尊重学生的差异性。我国在人文社科课程上较为注重思政类，学习的课程大多指向应用和实践，系统的多学科交叉设计正在拓展，涵盖的学科在广度和深度上不断提高，实习实践类课程相对较少。此外，我国的专业实习都由院系和学校统一安排，缺乏可供学生自主选择的多样化实习模块。

二、对我国航空航天专业教育的启示与思考

（一）构建“高校平台+社会服务”的应用型人才培养模式

航空航天人才的培养不仅需要高层次的平台和良好的师资队伍，同时也要注重将学生的专业知识与社会实践服务相结合，以促使其建立正确的世界观、人生观和价值观。麻省理工大学通过与具有技术优势的航空航天类机构及企业达成的战略合作，为人才培养提供了体系化方案，搭建了校内外实训实习平台。英国帝国理工大学也通过与国际知名航天实验室建立长期合作关系进一步促进产学研合作，使学生拥有世界一流的交流学习平台。同时，帝国理工大学也加强对教师的管理，要求教师也必须具备一定航空航天工程实践经历，为学生提供专业定制化课程，逐步提高整体教学质量。

建设高校平台的重要前提是以国家战略目标为主要导向，以社会服务为重要支撑，以满足社会需求为关键原则同相关科研单位、企业组织对接。此外，必须注重对学生的多学科培养，为学生的学习提供全方位的指导与服务，根据学生的个性特征进行针对性的引导[14]。航空航天类院校应把学术体系建设与专业理论探讨及国家战略相结合，采用“合作育人、资源共享”的方式建立起校际、校内外育人平台[15]。高校要注重“走出去”与“引进来”相结合，创设校际交流合作学习优秀的经验做法，稳步推进创新人才培养模式改革。在人才培养的课程体系设置上采取多样化方式，例如小班教学、分组讨论和研究性学习，通过精设课程门类和课程模块，构筑交互开放的“本-硕-博”学习共同体，从而实现培养学术引领型人才的目标。同时，学校应把握社会需求的发展动态，面向新时代发展需要及时调整人才培养的重点。在航空航天人才培养过程中高校应加强实践性教学环节，加强校企合作，着力引进先进企业的研发技术，聘请校外专业实验机构及航空航天领域的尖端科技人才走进校园担任学生的实践导师，共同参与合作研发平台的建设。航空航天工程涉及国家重大战略发展，航空航天类专业院校应集聚优势资源发挥最大效力，鼓励学生主动关注社会动态，并将所学专业技能应用到国家建设中。

（二）构建“优势学科+双创基地”特我人才培养方案

航天工程类学科作为航空航天类院校的优势学科，通过整合多方资源、完善知识结构和明确价值定位，进一步提升学科的综合实力和学术影响力。在这方面，麻省理工大学和英国帝国理工大学在创新实践有着积极的借鉴意义。麻省理工大学在培养航空航天人才中着重强调创新实践，在课程中增设了试验与进展课程，提供了两大课程和三大主题并行的专题实践活动。同时，麻省理工大学与美国航空航天局NASA 在科研方面进行长期合作，获得了来自美国航空航天局提供的资金和技术指导，在航空航天技术、人类航天探索与开发和地理科学等方面都取得了突破。学生的选题是源于航天局的现有攻关课题和实际问题，让学生不仅深入所属领域的尖端行业锻炼工程实践能力，还培养学生的工程设计能力、工程创新思维能力。英国帝国理工大学为学生提供参与单独项目与国际尖端研究活动的机会，以此加强对学生创新创造能力的培养。学院设置的实践课程给学生提供了进入航空航天机构和企业完成工程学习的机会，参与专业学习、航天试验、工程实践和课题研究等项目式学习，促进学生工程能力和综合素质的养成。

高校可以以实践基地为依托，不断增强一流学科实力，发挥高校教育优势，构建“优势学科+创新创业基地”的特我人才培养方案。在航空航天类人才的实践课程设置中，以具体的航空航天类基地为载体，以参与相应的尖端科研活动为主要形式开展对学生的教学与实践，学科建设与人才培养的深度融合产生交互作用力，实现了人才培养和科学研究相长。经由学科知识的传授和社会人文的熏陶，使航空航天类人才拥有更广博更严格的学术训练，在实践中获得了充分的独立思考和开拓创新的能力，让学生对航空航天前沿科学的发展有强烈的创新意识和敏锐的感知力。

（三）建立“扎实学识+国际视野”的卓越人才培养机制

人才建设是国家发展、社会进步的内在动力，也是提升国际影响力和话语权的重要保障。在全球化发展的背景下，各国越来越注重培养具有国际竞争力的专业人才。航空航天建设作为国家国防建设的重要组成部分，培养具有国际视野和跨文化创新能力的航空航天卓越人才已成为了时代所需。

建立“扎实学识+国际视野”的卓越人才培养机制，需要将夯实专业知识与开阔国际视野结合，把国际化教育纳入学生的培养体系中，建立学生国际化学习成效评估体系。麻省理工大学在学生的国际化培养上主要在两方面下功夫，一方面是课程的综合化，麻省理工大学为航空航天工程专业的学生建立了文理相结合的课程体系，在学生入学的第一年必须完成学校规定的通识课程，其目的在于让学生修习跨人文与社会科学、人文与自然科学等综合性课程，为提高专业素养打下良好的基础。另一方面，是课程的国际化，麻省理工大学通过多年的课程模式改革，实现了从教学形式、教学内容到教学语言的国际化。在教学形式上，通过派遣学生交换学习、国外短期研修和参加国际会议等方式；在教学语言上，通过开发双语种教学、多语种教学等方式实现教学语言的多样化；在教学内容上，通过开设跨文化课程、国际知识和语言课等形式的国际性课程增进学生对世界不同国家的文化了解。英国帝国理工大学对学生国际化视野的培养作为一种理念根植于教学活动中，并构建了一套较为完善的考核制度，通过为学生提供参与国际尖端科研项目学习的机会，让学生将理论知识运用到实践活动中去，在参与项目式学习中培养与不同国别专家学者交流并合作的能力，形成批判性的思维习惯，深化航空航天领域的深度学习，进而培养探索钻研能力，站在为全人类航空航天事业谋福祉的高度不断寻求航空航天技术的变革和创新。

一流人才的建设以扎实学识为基础，先进教育理念为内涵，多元人才结构为目标。培养卓越的航空航天人才须包括扎实学识的积累和国际视野的开阔两部分。扎实学识是学生成长成才的必要条件，国际视野是卓越人才所具备的重要条件，有助于培养学生形成更多元开放的思维，不断适应时代变革，并在航空航天领域获得更多的国际共识，形成活跃全球、通力合作和互惠共赢的新局面，进而培养出新时代更具国际胜任力的航空航天人。