获奖等级:高等教育国家级教学成果二等奖
获奖时间:2018年
完成单位:南京航空航天大学
主要完成人:聂 宏、江 驹、左敦稳、陈国平、王 严、周佼佼、楼佩煌、沈 星、徐正扬、郑祥明
以大型飞机、载人航天、深空探索为代表的航空航天产业是国防工业体系的重要支撑,属于战略性先导产业,对国民经济众多部门和社会生活许多方面都产生深远影响,意义重大。
航空航天技术是知识技术密集、高度综合的现代科学技术,其迅猛发展以及由此派生出的一系列复杂问题,对具有学科背景交叉、工程实践能力突出的创新人才提出了紧迫需求。传统单一学科下的课程体系设置和导师个人指导模式,难以满足航空航天领域发展对人才的集成创新能力需求;学校的实践平台不足和资源不均衡,不能满足该领域研究生综合性工程实践要求。我校作为航空航天特色高校,探索出能够适应和引领航空航天发展的人才培养新模式责无旁贷。
一、教学改革思路
2007年起,我校以国家战略、行业发展对航空航天人才需求为引领,根据航空航天领域学术前沿性、学科综合性、技术系统性和工程实践性等特点,分析相关学科内在关联性和耦合关系,确定“复合知识结构,集成创新能力,大工程观视野”为航空航天领域人才培养目标核心要素。把握航空航天学科知识关联规律和工程教育规律,依托学校优势学科和行业资源,以“学科协同,跨界融合”为主线,全面改革培养模式,推动教学关键要素的集成、优化与共享,构建了特色鲜明的“大课程、大团队、大平台”航空航天领域研究生培养新模式。
二、支持教学改革的项目
航空航天领域研究生培养新模式的教学改革探索,服务于航空航天业大发展的需求,具有较强的现实性、创新性和推广价值。工业和信息化部研究生教育优秀工程建设、创新基地建设计划和江苏省协同创新中心项目等为本成果教学理念和实践创新提供了有力支持,推动和保障了教学改革的实施 。
表1 支持教学改革的部分项目
三、教学改革内容和成果
创新教学管理机制体制,保障新培养模式实施。为实现学校学科和行业优势资源转化为教学资源,推动教学关键要素的集成、优化与共享,制定了《“飞行器设计、制造与控制研究生协同创新基地”研究生协同培养方案》等教育改革管理文件。在实施过程中,通过招生指标和资源配置,以研发项目为牵引,实施跨学科、校企联合导师团队协同指导研究生。在重大项目联合攻关中,凝聚团队合力,指导研究生从大项目中凝炼具体问题,开展创新研究。不断开拓资源,建设校企跨界研发平台,完善管理制度,保证质量。
(一)拓展课程内涵外延,构建了多维贯通的纵深进阶式大课程体系
围绕人才培养核心目标,强化课程教学改革,建设了“专业课程—实验实践—项目课题”纵深进阶式大课程体系。系列课程具有前沿性、系统化、交叉融合的特色,着重培养研究生的跨学科综合知识结构,引导研究生逐步开展创新实践探索。实现知识横向拓展,能力纵向深化,知能立体提升的教学目标。
1.专业课程层,夯实知识基础
一是开设学科前沿交叉课程。新设了以《现代飞行器设计理论》、《微型飞行器设计导论》等为代表的15门学科前沿、交叉课程。二是开设特色“企业课程”22门。每年设30万元专项经费支持“企业课程”建设,聘请了51位航空航天总师、专家等为讲席教师进行授课。波音、空客、商飞等企业专家开设的《航空工程最佳实践》课程,受到研究生热烈欢迎和广泛好评。以航空航天学科发展规律和知识融合趋势引领课程建设,新编航空航天领域教材专著59部,其中省部级以上规划教材16部,丰富了航空航天领域教学资源。
此外,实施跨学科贯通选课。按一级学科设置研究生培养方案,其中占总学时数1/3左右课程,可以在全校范围任选。要求实施协同培养方案的研究生至少选1门协同学科的课程,拓展学术视野和知识面。
2.实践课程层,深化专业实验实践
一是增加教学实验实践安排。开设103门实验实践课程,提高实践教学在课程教学中的比例,要求研究生必须修读2学分实验实践课程。二是设置“企业实践”环节。将“企业实践”环节纳入培养方案总则,并设4学分计入必修环节。目前已培育优秀企业实践案例80个。
3.项目课题层,激励创新实践研究
一是加强创新基金资助。设省部级、校级专项基金14类,如《研究生创新基地(实验室)开放基金》,支持和鼓励研究生开展跨学科、实践性前沿项目探索研究。二是联合航空航天院所共同发起、举办研究生创新实验竞赛等6项赛事。其中,联合中国空间技术研究院发起的“天宫杯”研究生创新实验竞赛以其创新性、前沿性竞赛成果,多次得到科技日报、江苏卫视等媒体报道。
(二)推动校企深度融合,创建了“高层次、系统化、综合化”的跨界型工程实践大平台
加强优势学科资源与行业企业、研发机构深度融合,构筑“高层次、系统化、综合化”开放共享的跨界型工程实践大平台。实施项目驱动,加强资源建设,完善运行机制,实现校企合作,全面提升航空航天领域创新人才所需要的“大工程观”视野和综合化工程实践能力。
1.以“统筹,开放,共享”原则建设了工信部“飞行器设计、制造与控制研究生协同创新基地”,其中包括跨学科研究生创新开放实验室等18个研究平台,鼓励以研发项目为牵引,不同专业的研究团队联合开展课题研究。
2.推动校企合作,以校内“985优势学科创新平台——航空飞行器设计制造与飞行安全”和3个国家级重点实验室为支撑,与中航工业、航天科技等共建了以工信部“直升机技术协同创新中心”为代表的334个联合培养基地。
3.不断完善平台建设和运行机制。一是制定《“飞行器设计、制造与控制研究生协同创新基地”科研创新平台建设与管理办法》等,完善运行机制。二是面向大平台优秀基地单列招生指标奖励,划拨一定名额专项分配给建设、运行成效好的基地,激励平台建设。
(三)凝聚导师团队指导合力,建设跨学科、创新型、工程化协同指导机制
依托大平台,构建与航空航天领域研究生培养要求匹配的导师团队指导机制。建设教学与科研融合、校企导师联合、导师和学生共同参与的研发团队53个,指导研究生开展综合化大工程实践。
1.鉴于航空航天领域研发项目复杂,具有综合性特点,构建由院士、知名学者和行业型号总师等领衔的联合指导团队,以学术前沿问题和航空航天领域研发需求为牵引,以问题为研究导向,确立研究目标,引导研究生开展课题研究。
2.完善协同育人机制,实施跨学科主副导师结合、校企导师联合指导模式。企业导师全面参与培养过程:一是型号总师等行业骨干以“企业课程”形式将行业前沿科研成果导入教学过程,拓展课程内涵;二是以研发平台和项目为载体,在联合技术攻关中凝炼问题,开展创新科学研究,促进研究生学以致用;三是围绕航空航天发展战略和企业发展技术需求,校企导师团队进行产学研项目联合申报与攻关,将平台、项目、技术合作优势转化为人才培养优势,对研究生进行跨学科、创新型、工程化协同指导。
3.以招生指标为抓手激励大团队建设。每年设立专项招生指标,用于奖励联合培养效果好的导师大团队。鼓励以团队制和项目制形式申请招生指标,招收和培养研究生。此外,将大团队中跨学科副导师的指导研究生工作计入工作量。
目前,我校航空航天领域研究生均采用大团队指导模式。
四、成果创新性
本项目在航空航天领域研究生培养方面做出了开创性工作,经过多年的实践与检验,成果理念先进、学生受益面广、成效显著,在国内处于领先水平,特色鲜明,创新性强。
(一)培养模式创新。构建了以“多维贯通的纵深进阶式课程体系、学科协同的团队指导机制、跨界融合的校企实践平台”为特色的航空航天领域研究生培养新模式,在全国率先完成教学实践,成效显著,为以航空航天为代表的大系统工程领域人才培养,探索出了卓有成效的模式和路径,具有示范作用和推广价值。
(二)培养机制创新。学校的优势学科与国家重点研发机构实现深度融合,建立了以学校优势学科平台为主体,校内协同培养基地和校企联合培养基地为两翼的工程实践大平台。以重大项目联合攻关为牵引,建立起研究生培养的“平台共建、资源共享、成果共创、人才共培”的新机制。通过开展全周期、综合化工程科研训练,全面培养航空航天领域高层次人才所需要的大工程观视野和集成创新能力。实施“跨学科主副导师结合、跨界校企导师联合”团队指导方式,凝聚合力,有效地将优质科研成果和行业技术资源转化为人才培养能力,为科教、产教融合育人开拓了新路径。
(三)课程体系创新。构建“多学科融合、多能力集成”的贯通式课程体系。通过纵深进阶式课程结构设计,不仅保证了最新学术成果与研发成果进入教学,而且通过多学科融合有效提升了研究生综合运用知识解决学术前沿问题和重大项目研发的能力。特色课程体系适应航空航天领域知识与技术的快速发展,融交叉前沿、创新实践、工程管理教育于一体,推进了航空航天学科研究生课程教学模式改革。
五、成果特色鲜明,影响广泛
(一)人才培养质量显著提升
本成果实施以来,共培养航空航天领域研究生11000余人,研究生创新实践能力得到极大提高,获全国优博及提名13篇,学科优博9篇,江苏省优博48篇,国家级竞赛奖535项,两支团队获评“小平科技创新团队”。在汇聚全国航空航天领域优秀科研人员的无人机顶级赛事“中航工业杯”国际无人飞行器创新大奖赛中,我校研究生团队连续三届斩获创意赛大奖,更在2017年成为有史以来首个竞技赛“双冠王”。在中国研究生未来飞行器创新大赛(共举办三届)中,我校两次总成绩第一,并承办第三届大赛。
“大课程、大团队、大平台”培养模式下,研究生不断产出大成果。研究生在校期间获国家级科技奖励7项、省部级科技奖励26项。典型代表如航空宇航制造工程和机械制造及其自动化学科交叉培养的研究生刘长青,在学院导师团队、成飞集团企业导师共同指导下,作为骨干成员参与了某重大航空项目研究并取得突破性成果,被工信部、发改委和国防科工局作为航空领域国产高档数控机床应用示范工程三大关键共性技术之一,向全国军工制造行业推广,2016年在读研期间获国家技术发明二等奖(排名第3)。
表4 成果实施期间研究生获国家级科技奖励7项
2008级博士生段文博等创立的南京奇蛙智能科技有限公司,其研发的全球首款运动跟随型无人机获得国际空中机器人大赛(亚太赛区)最佳自主能力奖、杰出系统设计奖、2016年“创青春”大学生创业大赛金奖等,参展时得到习近平主席称赞:“这个无人机做的不错!”
2010级博士生申来法的成果获评教育部自然科学二等奖(排名3,研究生身份)、第九届“中国青少年科技创新奖”。
表5成果实施期间所培养优秀研究生典型
(二)对行业发展贡献大
本成果的实施立足行业需求,引领行业发展。相关专业毕业研究生中平均每年超过66%赴行业内就业,成为航空航天事业发展重要力量。以大飞机事业为例,南航有1100余名校友在商飞公司任职,占职工总数的10.9%,其中,200余人担任公司领导、型号总师、部处及科室等职务。如我校2015届博士研究生姜丽萍为C919大飞机制造总师,为我国大飞机事业做出重要贡献。
2012级博士生孙泽洲担任“嫦娥四号”总师、火星探测任务总师;2011年,南航师生团队(研究生为团队重要成员)自主研制成功国内第一颗隐身微小卫星“天巡一号”,为航天事业贡献重要力量。
(三)示范影响广泛
本成果示范效应显著,得到业内广泛认可。20余篇研究论文发表于《学位与研究生教育》《高等教育研究》等高水平学术期刊。成果案例获评“中国高校产学研合作十大优秀案例”,“南航—天奇研究生联合培养基地”获评“全国工程专业学位研究生联合培养示范基地”。
在我校发起并承办的“亚洲飞行器设计教育国际研讨会”“力学与航空宇航学科博士生创新培养论坛”等教育研讨论坛上,本成果模式得到广泛认可,经验影响辐射国内外。
成果内容得到中央电视台、人民日报等主流媒体报道。据不完全统计,仅2015-2017年3年被省级以上主流媒体报道达110多次,产生了广泛的社会影响。
以张广军院士为组长的国家级教学成果鉴定专家组给予本成果高度评价:“在发挥优势学科作用、培养面向需求的航空航天领域研究生方面做出了开创性的工作,处于国内领先水平,具有重要的示范作用和显著的社会影响。”