航空航天制造學(xué)科人才培養(yǎng)的模式

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摘要：隨著航空航天制造業(yè)的發(fā)展，我國航空航天制造企業(yè)對高校培養(yǎng)研究生質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)“導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)帶，學(xué)生做”的二化主從結(jié)構(gòu)的研究生培養(yǎng)模式已經(jīng)很難適應(yīng)企業(yè)最新要求。針對航空航天制造學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和行業(yè)的迫切需求，提出了高水平拔尖人才培養(yǎng)的固溶模式。建立了以研究生為主體，產(chǎn)教融合、科教互促的國際多元化教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以航空航天制造重大創(chuàng)新成果為背景，通過高水平研究項(xiàng)目沉浸式體驗(yàn)，形成具有航空航天特色的國際化高水平拔尖人才培養(yǎng)的多元固溶場景。實(shí)踐表明，培養(yǎng)模式能夠有效提升研究生創(chuàng)新能力和培養(yǎng)行業(yè)拔尖人才。

關(guān)鍵詞：研究生培養(yǎng)；固溶模式；航空航天；創(chuàng)新案例；國際化

一、研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

美國是世界上航空航天類研究最發(fā)達(dá)、人才培養(yǎng)最成功的國家，其人才培養(yǎng)主要依賴其國內(nèi)的大學(xué)[2]。比較有代表性的有麻省理工學(xué)院，美國MIT和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)提出了CDIO教育理念，該理念以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，使學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，并直接參照工業(yè)界的需求，引入波音公司的素質(zhì)要求制定培養(yǎng)方案，使培養(yǎng)出的學(xué)生滿足航空制造行業(yè)的要求，培養(yǎng)的學(xué)生受到企業(yè)的歡迎。法國研究機(jī)構(gòu)和工程院校組成了教育集團(tuán)或?qū)W校網(wǎng)絡(luò)，例如法國航空航天大學(xué)校集團(tuán)（簡稱GEA），擁有法國國立民航大學(xué)、法國國立高等航空制造工程師學(xué)院、法國國立航空航天大學(xué)、法國國立航空機(jī)械與技術(shù)大學(xué)四所成員學(xué)校，共同進(jìn)行航空工程人才的培養(yǎng)和研究，通過建立教育集團(tuán)，使各成員院校在兼具原有特色的基礎(chǔ)上，密切交流、相互借鑒、協(xié)同發(fā)展，使相近學(xué)科領(lǐng)域和專業(yè)間的交流合作更為自然、通暢，使成員學(xué)校在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究等方面的功能與內(nèi)涵得以拓展延伸。北京航空航天大學(xué)李未從拔尖創(chuàng)新人才成長的規(guī)律出發(fā)，提出了“拓寬基礎(chǔ)、瞄準(zhǔn)前沿、構(gòu)建團(tuán)隊(duì)、自主創(chuàng)新”的研究生教育方針，凝煉了三類研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，分別探索并實(shí)踐了三類研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，取得一定的工作成效[3]。西北工業(yè)大學(xué)孫瑜等人針對國家發(fā)展大飛機(jī)重大專項(xiàng)以及提高自主創(chuàng)新能力的需求，分析了國際上一些航空工業(yè)強(qiáng)國的航空工程師教育模式和實(shí)踐，總結(jié)了北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等高校航空工程師培養(yǎng)模式的改革，突出了國際化和創(chuàng)新性培養(yǎng)的探索[4]。南京航空航天大學(xué)陳旭面向國際競爭的航空航天本科專業(yè)教學(xué)改革進(jìn)行了研究和探索，構(gòu)建基于問題的“探究、實(shí)踐”教學(xué)體系,取得了良好的改革效果。沈敏對高等教育國際化背景下航空航天人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探究[5，6]。北航結(jié)合不同專業(yè)的需求采用分類培養(yǎng)方式，取得了比較明顯的成果。西工大以航空工程師為培養(yǎng)目標(biāo)，定位于解決生產(chǎn)實(shí)際中的創(chuàng)新工作，是航空制造人才不可或缺的部分，是創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。南航前期針對基于問題和國際化視角的研究，為航空航天制造類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。但針對航空航天制造類學(xué)科基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)和工程實(shí)踐結(jié)合強(qiáng)的特點(diǎn)，以上培養(yǎng)模式已經(jīng)難以適應(yīng)高水平拔尖人才培養(yǎng)的要求。美國和法國主要依賴大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)以工程項(xiàng)目為載體，結(jié)合優(yōu)勢企業(yè)，取長補(bǔ)短，協(xié)同發(fā)展，該模式探索工程項(xiàng)目在人才培養(yǎng)中的作用以及高校如何結(jié)合航空企業(yè)進(jìn)行人才培養(yǎng)的模式，為本文研究和實(shí)施提供了局部借鑒。針對以上問題，文本提出了適應(yīng)航空航天制造學(xué)科研究生拔尖人才培養(yǎng)的固溶模式。引入多元化的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，依托國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，以國家重大項(xiàng)目為載體，以航空航天特色創(chuàng)新成果為案例，研究并實(shí)踐航空制造創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的固溶模式，解決國內(nèi)航空航天制造企業(yè)高水平創(chuàng)新人才匱乏的問題，提升我國航空航天制造整體水平。

二、研究生拔尖人才培養(yǎng)的固溶模式

研究生作為國家未來科技創(chuàng)新的重要領(lǐng)軍群體，其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常關(guān)鍵，而創(chuàng)新的培養(yǎng)尚沒有一種固定成熟的模式，經(jīng)過多年實(shí)踐，提出了航空航天制造學(xué)科研究生拔尖人才培養(yǎng)的固溶模式。固溶原指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝，用于改善鋼和合金的塑性韌性。人才培養(yǎng)的固溶模式是一種研究生培養(yǎng)的創(chuàng)新模式，是指由研究生、國內(nèi)大學(xué)專業(yè)教師、國外大學(xué)知名教授、國際航空航天應(yīng)用專家、航空航天制造專家組成的跨界國際多元化的教學(xué)團(tuán)隊(duì)（合金），以國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室為平臺（固溶爐），基于航空航天制造重大創(chuàng)新成果（恒溫保持），通過高水平研究項(xiàng)目沉浸式體驗(yàn)（溶解），使研究生（固溶體）成為具備國際化視野、高水平研究經(jīng)歷、創(chuàng)新能力的拔尖人才的培養(yǎng)模式（固溶過程）。

（一）國際多元化教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)多元化不是簡單的成員多元的組合，根據(jù)航空航天高層次人才培養(yǎng)所具備的素質(zhì)及所需的資源，充分發(fā)揮行業(yè)和專家的作用。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以南航本地教師為主導(dǎo)，選擇在航空航天業(yè)內(nèi)有較強(qiáng)影響力的技術(shù)專家，為平臺帶來最新的重大需求和創(chuàng)新元素及其親身經(jīng)歷的重大創(chuàng)新過程或事件，并為合作申報重大工程項(xiàng)目提供重要的外部支持，體現(xiàn)產(chǎn)教的深度融合。邀請國外大學(xué)知名教授加入教學(xué)團(tuán)隊(duì)，對國際知名度高有較多國際合作資源的教授，以學(xué)校名義聘為學(xué)校長期客座教授，推動雙方合作培養(yǎng)研究生，引進(jìn)國外教授團(tuán)隊(duì)的優(yōu)秀研究生加入南航教學(xué)團(tuán)隊(duì)與本地研究生共同開展研究，在研究中吸收國外先進(jìn)的研究方法和理念，同時定期派出南航研究生到國外大學(xué)合作教授開展研究，通過多種途徑采用沉浸式體驗(yàn)，使培養(yǎng)的研究生具備國際化視野和能力。

（二）國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員的資源，由南京航空航天大學(xué)牽頭，英國阿斯頓大學(xué)、貝爾法斯特皇后大學(xué)等國外大學(xué)，德國西門子有限公司，中航工業(yè)成飛、中航工業(yè)洪都、上海航天設(shè)備制造總廠等航空航天制造企業(yè)聯(lián)合成立的國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室以“瞄準(zhǔn)國際前沿，扎根航空航天，構(gòu)建創(chuàng)新平臺”為特色，以“培養(yǎng)航空航天制造類拔尖創(chuàng)新人才”為宗旨，提升我國在航空航天制造領(lǐng)域的國際競爭力。

（三）重大項(xiàng)目研究與高層次人才培養(yǎng)深度融合

南航國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室前期與國外大學(xué)和國內(nèi)航空航天企業(yè)進(jìn)行了良好的合作，積累了一批契合重大需求的高水平科研項(xiàng)目，以這批高水平項(xiàng)目作為平臺促進(jìn)高層次人才的培養(yǎng)，并通過研究生的成才在項(xiàng)目中承擔(dān)更為重要的工作，是項(xiàng)目高水平完成的基礎(chǔ)，研究生尤其是博士生能獨(dú)立負(fù)責(zé)重大項(xiàng)目的前期論證，促進(jìn)新的重大項(xiàng)目的培育。國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室前期重大項(xiàng)目主要有中英國際合作項(xiàng)目、國家科技重大專項(xiàng)（高檔數(shù)控機(jī)床、兩機(jī)專項(xiàng)）、國家自然科學(xué)基金航天聯(lián)合基金等重點(diǎn)項(xiàng)目以及與航空航天企業(yè)合作的重大工程型號項(xiàng)目等，讓研究生全程參與項(xiàng)目申報、項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目研究、項(xiàng)目管理、項(xiàng)目結(jié)題等環(huán)節(jié)，讓優(yōu)秀的研究生負(fù)責(zé)項(xiàng)目的子課題的任務(wù)，讓他們在重大工程項(xiàng)目中發(fā)揮重要的作用，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的使命感和負(fù)責(zé)感。通過重大項(xiàng)目的歷練，使研究生，特別是博士生對研究重大項(xiàng)目研究與高層次人才培養(yǎng)深度融合產(chǎn)生濃厚的興趣，具備獨(dú)立從科研項(xiàng)目和實(shí)際需求中發(fā)新問題，并凝煉科學(xué)問題和技術(shù)方向，同時具備撰寫高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文的能力，并把研究的成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程項(xiàng)目解決方案的能力，使科研成果有效地轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力。研究生具備一定能力后，會對新的項(xiàng)目的申報發(fā)揮積極的作用，促進(jìn)新的研究項(xiàng)目和研究方向，形成一種良性的局面，促進(jìn)了高水平研究項(xiàng)目與高層次人才培養(yǎng)的融合，這種融合將在研究生培養(yǎng)中發(fā)揮重要的作用。

（四）基于航空航天重大創(chuàng)新成果及其過程的教學(xué)實(shí)踐

教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過多年實(shí)踐積累了一定數(shù)量的航空制造原始創(chuàng)新素材和創(chuàng)新方法，形成創(chuàng)新案例并用于教學(xué)實(shí)踐[7]。同時通過創(chuàng)新發(fā)明人現(xiàn)身說法，來挖掘創(chuàng)新的一般方法和規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相似的創(chuàng)新活動，進(jìn)而掌握創(chuàng)新的基本規(guī)律和方法。方法如圖3所示。國際標(biāo)準(zhǔn)草稿是由航空工業(yè)成飛提出的解決航空結(jié)構(gòu)件五軸聯(lián)動加工中數(shù)控機(jī)床檢測精度的國際標(biāo)準(zhǔn)草案，教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李迎光教授一直參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定的工作，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員牟文平研究員，是該國際標(biāo)準(zhǔn)草案的撰寫人。制定國際標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的創(chuàng)新工程，國際標(biāo)準(zhǔn)制定是各國在某領(lǐng)域最高技術(shù)成果的體現(xiàn)。航空結(jié)構(gòu)件測試模型是由南京航空航天大學(xué)在國內(nèi)各大飛機(jī)制造主機(jī)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的幾何特點(diǎn)和工藝特點(diǎn)發(fā)明的一項(xiàng)通用測試模型，該模型與測試方法已獲國家發(fā)明專利授權(quán)，南航具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)各飛機(jī)主機(jī)廠都將該模型作為飛機(jī)制造工藝設(shè)計測試應(yīng)用的模型，具有較高的創(chuàng)新性和工程指導(dǎo)價值。鏡像銑工藝是一種新型薄壁零件加工的新工藝，該工藝打破傳統(tǒng)的化學(xué)銑和普通機(jī)械銑的局限，采用銑像加工裝置，在刀具加工的同時工件反面設(shè)計隨刀具銑像移動的輔助支撐裝置，并在加工過程中實(shí)現(xiàn)測量工件厚度，實(shí)時對測量結(jié)果進(jìn)行反饋動態(tài)修改加工路徑，實(shí)現(xiàn)了薄壁弱剛性零件高效高精度加工，是一種創(chuàng)新性極高的制造新工藝。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以航空航天制造領(lǐng)域最新的前沿重大科研創(chuàng)新為素材，選擇中國機(jī)床金屬切削領(lǐng)域首個國際標(biāo)準(zhǔn)、航空結(jié)構(gòu)件測試模型、航天鏡像銑工藝等中的科學(xué)問題，使學(xué)生沉浸式體驗(yàn)創(chuàng)新過程。

三、培養(yǎng)模式實(shí)施機(jī)制及效果

新的培養(yǎng)模式需要配套的實(shí)施機(jī)制，才能更好地體現(xiàn)培養(yǎng)模式的優(yōu)勢。教學(xué)團(tuán)隊(duì)從科研助理、科研與教學(xué)的相互促進(jìn)和產(chǎn)教深度融合等三方面進(jìn)行了有益的嘗試。

（一）科研助理制度

團(tuán)隊(duì)發(fā)起的科研助理制度由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)其運(yùn)行，指定專人負(fù)責(zé)其實(shí)施，按照科研助理管理辦法、科研助理崗位職責(zé)、科研助理選聘辦法、科研助理實(shí)施、評價與資助辦法等規(guī)章制度運(yùn)行，通過高水平科研項(xiàng)目的高強(qiáng)度歷練，使大學(xué)生具備科研創(chuàng)新的能力。在實(shí)施過程與學(xué)生建立良性的互動，發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的科研人才，吸納到團(tuán)隊(duì)作為拔尖人才培養(yǎng)的對象。

（二）科研與教學(xué)的相互促進(jìn)

高水平科研促進(jìn)高質(zhì)量教學(xué)需要有效的載體，教學(xué)團(tuán)隊(duì)先后開展本學(xué)科前沿的專題大討論，以數(shù)字化制造方向?yàn)槔?，圍繞航空座椅、未來工廠、大數(shù)據(jù)、3D打印等話題展開研究討論。以航空先進(jìn)復(fù)合材料制造方向?yàn)槔?，圍繞復(fù)合材料概念、復(fù)合材料制造原理與技術(shù)、微波壓力固化技術(shù)等研究成果及學(xué)科前沿進(jìn)行大量的互動交流，實(shí)現(xiàn)了科研與教學(xué)的相互促進(jìn)，保證培養(yǎng)模式的長效機(jī)制的形成。

（三）產(chǎn)教深度融合

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室為平臺，與德國西門子公司、航空工業(yè)成飛、洪都和西飛等單位合作，建立校外實(shí)踐基地，為研究生理論研究成果提供試驗(yàn)機(jī)會。同時邀請一線生產(chǎn)技術(shù)專家來校開設(shè)講座，為研究生帶來企業(yè)最新的重大需求，協(xié)助研究生制定研究方向，將研究生的研究成果更好地應(yīng)用于生產(chǎn)一線?；诠倘苣Ｊ降娜瞬排囵B(yǎng)效果顯著，培養(yǎng)了一大批高層次拔尖人才。近3年，培養(yǎng)的研究生獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎4人次，省部級科技獎10人次，洪堡學(xué)者1人次，江蘇省優(yōu)博1人次，第四屆中國互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎1項(xiàng)。培養(yǎng)模式得到了校內(nèi)外的廣泛認(rèn)可，教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲江蘇高校青藍(lán)工程優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

四、結(jié)論

（一）提出了適合航空航天制造學(xué)科研究生拔尖人才培養(yǎng)的“固溶”模式

改變了傳統(tǒng)研究生教育一般為“導(dǎo)師或?qū)焾F(tuán)隊(duì)帶，學(xué)生做”的“二元主從式結(jié)構(gòu)”，針對航空航天制造人才的需求，提出了“多元固溶”的理念，改變了傳統(tǒng)的教育場景和教育模式，研究生從被動的受教育者變?yōu)榻逃^程的主動參與者和貢獻(xiàn)者。以多元化教學(xué)團(tuán)隊(duì)、國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、重大項(xiàng)目、創(chuàng)新案例形成了多元固熔場景，使培養(yǎng)的拔尖人才除了具備本領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)理論外，同時具備重大或重點(diǎn)工程項(xiàng)目的研究能力和國際化視野。

（二）構(gòu)建了以航空航天制造重大實(shí)際需求為背景的國際化創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺

突破了傳統(tǒng)的教育資源和教育體系范疇，將團(tuán)隊(duì)牽頭成立的國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室及其國內(nèi)外資源有效納入研究生培養(yǎng)體系，以聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室為載體，組成了以研究生為主體的五類教學(xué)成員，每類成員在固溶過程中發(fā)揮自身資源優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)資源的協(xié)同。在重大項(xiàng)目和創(chuàng)新案例的活動的實(shí)施過程中，提供研究生沉浸式體驗(yàn)，培養(yǎng)航空航天制造行業(yè)所需的具備“國際化視野、高水平研究經(jīng)歷、創(chuàng)新能力”的拔尖人才。

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作者：李迎光 郝小忠 劉長青 許可 單位：南京航空航天大學(xué)