《中国教育报》:铸造未来大师级工程人才——北京航空航天大学高等工程学院“塔尖人才”培养探索

/ 2010-12-04 13:59:58

    高等工程学院学生正在研制基于智能机翼的侦察攻击多用途无人机。孙秀聪 摄

    《中国教育报》2010年12月3日(记者 黄文)报道:

    铸造未来大师级工程人才

     

     

    ——北京航空航天大学高等工程学院“塔尖人才”培养探索

    刚本科毕业直接攻读博士一年,北京航空航天大学高等工程学院的申晶,已经在航空电子重点实验室国家重大专项项目中的模拟集成电路设计组担任分项目负责人。早在本科三年级时,她参与负责的实验室项目子课题“数字电视测量接收机”就获得了国家发明专利。她的研究能力受到导师、实验室主任张晓林的赏识:“申晶基础理论扎实,我交给她的不是纯通信类项目,而是涉及通信、微电子等交叉领域的研究课题。从高等工程学院来的学生潜质好,分析问题、解决问题和推理能力明显强于普通学生。”

    北航图书馆前,钱学森铸铜雕像显得宁静而深沉。这座雕像安放于2002年。当年9月,北航成立高等工程学院,开始了杰出人才培养的探索与实践。这还是“钱学森之问”面世3年前的事。

    2002年9月,北京航空航天大学成立高等工程学院,开始了杰出人才培养的探索与实践。早在20世纪末,北航就通过分析国家发展战略认识到,国家发展急需的是能够担当领军、领导大任的高端人才(北航谓之“两领人才”),而且航空航天、国防等高科技领域的高端人才只能依靠我们自己培养。成立高等工程学院,正是北航为满足国家重大发展战略对“两领人才”需求而迈出的重要一步。在当时,全国开展工科最高层次的“塔尖人才”培养的高校寥若晨星。

    1.建立学院 培育英才

    引导有天分的学生走上大师之路

    “高等教育怎样适应国家从大国到强国的发展战略,这是高校和教育部门必须考虑的问题。长期以来由于过于强调所谓的公平,使得我们对特别优秀学生的教育非常欠缺,以至于国家一直缺乏大师级人才。”北京航空航天大学副校长、高等工程学院院长郑志明在谈到建立高等工程学院的初衷时如是说。

    在学院建立之前,郑志明与时任校长李未等考察研究了欧美高等工程教育,发现他们侧重于通才培养,学生打牢数理基础后,可以在不同领域间自由发展。有200多年历史的法国巴黎高师是全球精英教育的典范,重视个人兴趣和发展自由,学生由名师指导,参加高水平的实验室工作,等等。北航从中吸取了他人之长,并与本校实际有机结合,锐意创新人才培养模式。

    北航每年招收的学生绝大部分位列各省市数万名高考考生前1000名。学校如何利用有限的资源从这一优秀群体中培养出具有领导、领军潜质的人才,高等工程精英教育应采用何种模式,如何实现个性化培养,如何将因材施教落到实处……这些问题至今仍无现成答案,在21世纪初国内更是没有经验可供借鉴。高等工程学院成为北航“两领人才”培养基地和本科教学改革试验基地。

    高等工程学院秉承小规模、高规格精英教育原则,每年从全校新生中进行近于“百里挑一”的二次选拔,确定40余名学生组建班级。在研究了世界一流大学的人才培养方案,尤其是参考了美、法等国家高端工科人才培养模式后,学院确定采用偏重于通才培养的2+2模式,即两年基础教育+两年专业教育。前两年为宽基础的通识教育阶段,学生在学院集中学习核心基础课。后两年为专业教育阶段,依托全校的教育、教学和实践资源,学生在导师指导下完成专业学习与实践,并进入导师实验室参与科研活动,实现个性化培养。学生在这一培养模式下,一年级不分专业,二年级划分电子信息和机械力学两大类,三年级可根据自身专长和兴趣在全校范围内选择专业,四年级完成培养计划要求的毕业设计。

    不同于常规学院有明确的专业方向,高等工程学院不自设专业,授课教师源于外聘或利用各专业学院的教师资源,学生可以选择航空及航天科学、电子信息、自动化控制等十多个北航主要专业方向。

    学院分析了工科精英人才需具备的素质,凝练出“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的人才培养方针,并很快辐射成为全校本科阶段教育方针。围绕这一方针,学院又创建了“通识式基础教育、渐进式专业教育、开放式实践教育、自主式发展教育”的四维人才培养模式,提供一个全面的素质教育环境,引导这些有天分的学生走上大师之路。

    2.不设天花板 不设围墙

    有多高的需求就提供多高的教育平台

    环境宽松自由——许多学生对高等工程学院这一特点感触颇深。无论是课程学习、实习实践,还是综合素质培养,都突破了常规培养模式。“我们不给学生设天花板,学生有多高的需求就提供多高的教育平台;不设围墙,为学生提供尽可能开放的培养环境。”郑志明说。

    学院宽松的学分要求为学生根据兴趣选学课程、从事科研活动创造了条件。学生可以跨学院选课,甚至跨校选课,保证了在专业学习阶段尽可能选择最好的、最需要的课程。学生除了参加本学院的实践活动外,还可以选择参加各类竞赛和专业学院提供的实践活动。全校的实验室,包括国家重点实验室都为学生提供实践机会。

    物理专业的2006级学生张昺,4年期间旁听了北大天体物理学前沿、中科院研究生院的物理宇宙学等7门本校没有开设的本科及研究生课程。“我这样做一方面源于实验室对我的物理和天文基础的高要求,另一方面源于自己对物理学的兴趣。通过学习这些课程,不仅补充了专业知识,使我在实验室的工作能够顺利地进行下去,而且将我在数学系学到的知识与物理研究结合起来,使我对数学和物理之间的联系和一些理论分析意义的理解达到更深的层次。”张昺说。

    优秀的教师资源是高等工程学院办学的核心特色之一。“设计培养计划和课程体系相对容易,难在是否有高水平师资作保障。”高等工程学院副院长侯安平说。学院利用地处北京中关村核心高校区的优势,聘请周边高校,如北大、清华等校著名教授为一、二年级学生讲授数理基础类和人文科学类课程。

    高等工程学院开设的人文课程以讲座的形式出现,每次一个专题,每个专题都浓缩了主讲教师本人的研究精髓。据学院资深顾问钱士湘教授介绍,讲授大学语文的是北大著名教授,他为学生讲授网络文学的利弊、中国的七大方言等。中国哲学史教授曾师从冯友兰。他把中国哲学史上标志性人物分别介绍给学生。他们的课学生既感兴趣又获益匪浅。

    正在读博的2004级飞行器设计专业学生戴玉婷曾一度感到彷徨,不知自己将来能做什么。“当有一天翻看中国哲学史课堂笔记,其中一句‘穷则独善其身,达则兼善天下’使我豁然,先从眼前的事做起,空谈理想没有意义。”她说。

    全面素质教育是学院人才培养的主要内容。高等工程学院书记陈新介绍道:“我们的学生思维活跃,以往自上而下的素质教育方式无法满足他们。学院提出了‘自主式发展教育’。学院将各项素质教育活动设计成一个个项目,辅以一定的经费或学分支持,学生从兴趣和能力出发自主申报项目,组建团队、组织活动,从中接受了教育,锻炼了能力。”

    3.基础深一分 技术增十分

    打牢数理基础增强原始创新能力

    强化数理基础是高等工程学院学生培养的一大重点。传统工科学生数理基础比较薄弱,缺乏发展后劲和原始创新能力。与一般工科类大学数学课开设的是高等数学相比,高等工程学院的学生修习理科的高等代数、数学分析,并选用难度大、水平高的教材,且适当延长学时数以保证学生的理解和巩固。有些人对这种做法提出质疑,认为工科就是做工程,知识够用就行,学那么深浪费时间。

    “只有基础扎实了,才能抓住实质,把工程中遇到的各种问题抽象为数理问题,在通用层面加以解决,而不是就事论事。创新不是凭空想象,只有积累深厚了,才能发现创新点。交叉不是简单叠加,只有内涵充实了,才能实现交叉融合。”陈新说。

    面对质疑,他们选择了坚守。他们认识到,无论是作为战略高科技产品的各种飞行器,还是信息时代无处不在的计算机和网络,都属于高复杂度而庞大的系统工程,涉及机械、材料、控制、通信、电子等不同学科,是多种技术高度交叉与融合的产物,而背后为其作支撑的是数学和物理等基础学科。“数理不仅是技术的基点,而且是倍增器,基础高一分,技术创新可能高十分。凡是重大创新无不是在数理基础上生长起来的,尤其是原始创新。”郑志明说。为给学生打下坚实的基础,学院几乎延揽了国内最好的基础课教师。

    当第一批学生完成两年的基础课学习进入导师实验室后很快显现出优势。与常规工科学生相比,他们对问题理解得更深,更懂得寻找规律。以理科基础打造工科人才的培养模式,被认为对工科人才培养具有很大价值,于是这一经验辐射到全校,乃至其他高校。随后,北航各工科学院的学生大部分改为学习理科数理课程。

    “前两年基础课内容多、难度大。这种高强度的训练迫使自己掌握学习手段和方法。现在进入科研阶段,面对完全不了解的领域也不会感觉束手无策,因为自己有能力和潜质按掌握的方法把它弄懂。”在谈到基础课的学习时,今年已被保送研究生的2006级电子信息工程专业学生李乔羽说。去年他通过工信部挑选,作为两名中国大学生代表之一,赴瑞士参加了世界青年电信联盟举办的世界电信展“青年论坛”。

    4.尊重个性 量身设计

    以导师制真实诠释因材施教

    在本科后两年实行导师制是高等工程学院人才培养模式的重要组成部分,也是学院办学的优势和特色。近年来,本科生导师制在高校中变得普遍而平常,但成效却大相径庭。“从大师、铭大志、蕴大才、成大器”体现了高等工程学院本科生导师制的主旨。据陈新介绍,通过聘请院士、长江学者、资深博导等高层次教师担任导师,学院以近似培养研究生的方式对本科生进行个性化培养,在“一生一师”基础上,依托导师的科研团队、实验平台等资源,实现对学生的专业教育,利用导师言传身教的机会完善学生的人格。

    从三年级开始,导师在构建学生的知识体系和引导介入科研方面发挥着重要作用。每学期,学生、导师、高等工程学院三方联合制定培养方案,导师对学生专业课的学习提出具体指导意见。在这里,每一个学生拥有属于自己的选课单,能够进入不同的实验室,根据兴趣和能力选择研究方向。因材施教、个性化培养得以真正实现。

    学院第一届学生、计算机专业的陶李天的导师是前校长、中科院院士李未。“导师对我说,学术研究很辛苦,你将来想成功要付出三倍于人的努力。研究的基本原则是踏实,不浮躁,掌握大方向。”陶李天大四时就到微软亚洲研究院实习,现在是北航与微软联合培养的博士。

    “本科生参与科研对他们成长起关键性、决定性作用。培养得好,到了研究生阶段能力明显高于常规研究生。”张晓林说,“学生上课得到的是每门课独立的知识,参与科研后所学知识才能形成体系。而且,我们的项目都涉及交叉融合,学生参与科研必然要学习非本专业的知识,完成项目的过程也是实现交叉融合的过程。”张晓林把知识点和问题放进给学生布置的研究项目中,促使学生发现并解决问题。考核时,他更重视研究方法与思路,而不是结果是否优秀。他认为,通过解决问题建立一套创新思维、方法与理念是最重要的。

    “进了实验室,发现学的知识不够用,像空气动力学、结构动力学还没学到,就去图书馆找书看。没有学的补上,正在学的好好学。见到自己学的知识产生价值了,做什么都有意思。”戴玉婷说。我国大型民用飞机的研制水平与美国波音、欧洲空客公司相比非常落后,许多基础研究、应用基础研究长期以来几乎处于空白。当看到发展航空产业已成为国家意志,戴玉婷感到自己选择从事飞机设计有用武之地,她立志在气动弹性领域做基础研究与应用基础研究。她的导师、航空科学与工程学院院长、气动弹性实验室主任杨超认为,她已经初步显现出巨大的科研潜质。

    通过参与导师负责的重大科研项目,学生能够接触到国内外研究的最前沿。“参与国家项目更能开阔学生的视野,使他们看到事业发展前景,认识到自己在报效祖国的同时,也是在为人类作贡献。”张晓林说。

    因比常规本科生的研究层次高、难度大,高等工程学院学生毕业设计优秀率达到60%,远高于全校15%的平均水平。“学院超过70%的学生参加竞赛能拿到省部级以上奖项,进入硕士阶段可以跟导师做上千万元的项目,而且成为科研团队中的重要成员。”郑志明欣慰地说。

    5.仰望星空 脚踏实地

    一大批具有潜质的学生崭露头角

    近年来,许多国家将工程教育改革作为高等教育改革的战略重点,并视之为提高国家综合竞争力的核心手段。高等工程学院依托于北航的航空航天特色和工程技术优势,面向国家建设发展的战略需要,在杰出人才培养方面深入开展探索和实践。学院以分析高端人才成长规律为基础,按照交叉融合这一现代科技发展方向,瞄准国家重大工程技术需求,大胆创新人才培养模式,不断完善精英教育方法。他们脚踏实地摒弃浮躁,仰望星空放眼长远,用8年时间走出了一条扎实稳健而卓有成效的杰出人才培养道路,为我国高等工程教育改革提供了重要参考,为铸造未来大师级工程人才构建了良好的支撑平台。

    “谈及学院的办学特点,最关键的一点就是把每个环节做扎实了。由于规模小,能够实现个性化教育。正所谓小规模生产,高比例成才。”高等工程学院副院长侯安平坦言。目前,高等工程学院已经毕业的5届200余名本科生中,超过70%的学生留在北航进一步深造,超过20%的学生攻读外校研究生或出国留学。已进入研究生阶段学习的学生以其扎实的理论功底和良好的动手实践能力得到导师的一致肯定。

    黄飞,2003级电子信息工程专业学生,读博期间在导师、副校长张军的民航数据通信与新航行系统实验室里,仅用了3年多时间,参与开发了新型的基于卫星导航的空中交通管制自动化系统,其中的一些成果申请了国家专利和软件著作权,去年参与的项目荣获“国家技术发明一等奖”。他说:“这些成绩的取得,与多年来高等工程学院良好的培养体系密不可分。”他参与的“863”项目“基于精确定位的航空协同监视技术”已通过验收,另一个“973”项目“复杂低空自主避险理论与方法”已启动。他希望自己在复杂低空多源监视目标跟踪与融合处理方面能够有所创新。

    目前,100余名从高等工程学院本科毕业的研究生像黄飞、戴玉婷那样,全部参与了国家“973”计划、“863”计划、国家自然科学基金等重要课题研究任务。他们基本从事基础理论和关键技术的研究工作,其中大多数已经成为实验室的骨干。

    “高等工程学院将人才培养目标定位为‘两领人才’,就是期待他们将来能够发挥带动国家发展、社会进步、民族振兴的重要作用。”陈新说。高等工程学院作为培养“两领人才”的“加速器”,全力为学生提供足够的动力,使他们具备更大的能量去冲击未来更高的目标。

    “人才培养周期长、见效慢。我们是在为国家今后20年到40年培养后备力量。我们希望有一批人逐渐从英才转化为具有大师潜质的人才。”郑志明对此充满信心。

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