研究型大学工程创新平台的建设——上海交通大学工程创新中心的改革与实践

田 夏，付宇卓，b

（上海交通大学a.教务处；b.学生创新中心，上海 200240）

0 引言

根据《国务院关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》文件精神，为在更大范围、更高层次、更深程度上推进大众创业万众创新，加快发展新经济、培育发展新动能、打造发展新引擎，国家战略性建设一批双创示范基地、扶持一批双创支撑平台，形成一批可复制可推广的双创模式和典型经验［1］。2016年全国重点建设28家双创示范基地，首批双创示范基地由区域示范基地、高校和科研院所示范基地以及企业示范基地3个部分构成。双创示范基地通过深化改革、承载产业、汇聚要素、营造氛围，为国家经济社会发展提供了有力支撑［2］。区域示范基地建设重点在于服务型政府建设、双创政策措施落地、创业投资发展、创业创新生态建设、双创文化建设5个方面；企业示范基地建设重点在于大中小型企业联合实施双创的制度体系等方面；高校和科研院所建设重点在于创业人才培养和流动机制、科技成果转化、大学生创业支持体系、双创支撑服务体系4个方面［3］。

制造业是我国国民经济的主体，随着新一轮科技革命、产业变革和全球化竞争带来的格局调整，各发达国家均推出“再工业化战略”以把握即将来临的“第四次工业革命”：2012年美国公布《国家先进战略制造计划》，2013年德国发布“工业4.0”战略，2014年日本提出“制造业竞争”策略。为抓住战略机遇，实施从“中国制造”向“中国创造”转变，我国于2015年发布《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。《中国制造2025》明确了将提高国家制造业创新能力、推进信息化与工业化深度融合、大力推动重点领域突破发展等9项战略任务作为重点。2017年教育部积极推进新工科建设，形成并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》等一系列战略决策，全力探索领跑全球工程教育的中国模式、中国经验［4-5］。

我校作为一所工科优势的研究型大学，肩负人才培养和科学研究的双重使命，拥有高水平研究型师资队伍，具备良好的办学条件，具有培养国家急需的高层次、重实践专业工程人才和未来工程行业领军人才的双重任务。结合国家创新创业战略、新工科产业发展和学校人才培养实际，学校把综合性“工程创新中心”建设作为国家首批双创示范基地建设的重要载体，将国家双创示范基地的建设与工程人才培养紧密结合。

1 国内外研究型大学工程创新平台的建设

国外研究型大学纷纷通过“大工程创新平台”的模式运用社会、企业、学校资源共同实施工程人才培养。美国大学遵循通才式的工程人才培养模式，以实用主义为教育方法论，倡导科学教育、通识教育、专业教育相结合，美国大学并无专门的工程实践场所供学生进行工程创新，美国大学的工程科研训练依托各专业实验室，学生通过UROP（Undergraduate Research Opportunities Program）等各类创新项目进行训练，工程学生在取得学士、硕士学位后必须到企业进行2年以上的专业技术培训，通过认证才能成为工程师［6］。德国大学倡导科研——教学——工程训练一体化的专业工程创新人才培养模式，基于良好的学校企业关系，学生长时间的工程创新训练均完全利用企业资源在企业中实施。法国的高等工程教育采用精英教育模式，利用较高的入学门槛，高要求的课程设置，与企业密切结合的方式实施工程人才培养，学生在工程师学习阶段必须完成至少3次企业实习，分别为专业课第1年暑期的认知实习、第2年暑期的研究实习以及毕业前为期半年至1年的毕业实习，其中研究实习和毕业实习法国学校鼓励学生前往企业进行工程实践［7］。

除校企一体化的“大工程创新平台”外，国外研究型大学也通过建立专业型工程创新中心实施工程训练和工程教育。MIT Edgerton综合创新中心由摄影工作室、国际合作开发D-lab、学生自主科研兴趣联盟、机械制造工作室、K-12中学教育工作室、教师专业发展研讨会和课程材料中心等部分构成，中心为学生提供课程教学、科学研究、工程训练、创新实践等全方位服务［8］。西北大学Segal设计研究院依托产学合作设立，设计研究院与BD、Nissan、Audi、Samsung、P＆G 等工业界多个企业和组织建立良好关系，鼓励学生在各个领域开展产品创新设计活动为产业界解决工程实际问题［9］。

2 工程创新中心改革与实践

高等工程教育是以工程和技术学科为基础学科，以应用型研究、工程职业训练、工程技术服务和应用为主要功能的高等教育类型［10］。不同类型的高校工程人才培养目标存在差异：研究型大学致力于工程科学研究，人才培养定位为具有丰富工程实践经验的宽口径研究型工程学家和研究型工程师；教学研究型大学囿于工程人才培养资源因素，旨在培养工程师；高职高专以市场需求为导向，旨在培养技能型工程人才。

工程教育与工程实践密不可分，工程教育“回归工程实践”是国际高等工程教育的大趋势，工程创新平台作为工程人才培养“回归工程实践”的重要平台，对工程人才培养起到无可替代的作用。学校“工程创新中心”在原工程训练中心的基础上改建，包含工程服务中心（下设3D打印子中心、切割中心、数据计算中心、设备借出中心、模型设计中心、医学虚拟中心6大子中心）和创新工作坊（下设工程类制造实验室、理科实验室、环境生命交叉实验室），通过促进多学科交叉、以产业需求拓宽工程创新广度、工程创新与人才培养融合等一系列改革，探索研究型大学工程创新平台的建设模式（见图1）［11］。

图1 上海交通大学工程创新中心建设框架

2.1 以“大工程观”为引导营造多学科交叉的工程创新环境

20世纪90年代美国提出回归工程教育的“大工程观”，“大工程观”强调工程人才应具备多学科的背景知识，注重工程的整体性和实践性，更关注工程实际问题［12］。工程学科旨在利用已具备的科学知识解决工程实际问题，解决实际问题的过程需要具备自然科学、社会科学等多种能力，甚至多种能力的综合。传统的工程创新平台，通常以某一学科为主体，学科交叉性不强，“大工程”意识缺乏。

（1）工程制造实验室（Fab-lab）。Fab-lab 即微观装配实验室（Fabrication Laboratory），发源于美国MIT比特与原子研究中心，Fab Lab涵盖设计、制造、测试、分析等全设计制造流程，是小型的设计制造工厂，学生可以在Fab-lab里面设计制造任何产品和工具。目前全球40多个国家已建成200余间Fab-lab，Fab-lab以用户为中心改变了传统的创新模式，引领全球创客浪潮［13］。工程创新中心目前建设的Fab-lab包含设计交流区、机械加工区、激光加工区、机电混合装备区、3D打印区、电子测试区、展示区等，用于提供快速原型机械电子实现、共享先进技术开放平台。

（2）设计类交叉实验室。设计是工程创新教育的源头，是工程创新教育最富有创造力的环节，是创新创业的重要源泉，由于我国处于全球制造行业链的下游，设计在我国工程行业的重要性并没有充分得以体现。国外一流研究型大学十分重视设计在工程中的核心作用：成立于1985年的MIT Media Lab集中于媒体艺术和设计制造，在设计与制造领域的创意与创新走在全球前沿，Media Lab每年为学生提供各类工程设计课程、实践活动，鼓励打破学科的壁垒、实现学科交叉。成立于2001年的Berkley CITRIS（The Center for Information Technology Research in the Interestof Society）发明实验室主要提供关于产品设计、设备设计和原型化的相关工程和课程服务。

聚焦设计在创新教育和工程行业的主干地位，同时密切融合设计与制造，结合自身研究优势，在工程创新中心建立设计类交叉平台，交叉平台由建筑系、工业设计系、艺术设计系、风景园林系等“大设计”专业共建，打造跨学科综合设计平台，平台为各设计类专业提供实践教学支撑服务，同时也开设设计类相关课程，实现设计与工程融合，营造“大工程”氛围。

（3）理科、生命科学交叉实验室。理科是工程创新的内核，生命科学是工程领域的重要应用方向。理工科交叉实验室有助于理科与工科的深度融合，可以激发工程领域的内生创新源动力。生命科学与工科的深度融合，能使得学生直面医疗、健康、农业等社会发展问题，以工程创新思维解决生命科学的瓶颈问题。理科实验室由致远学院（基础科学拔尖人才培养学院）参与共建，生命环境交叉实验室由生命、药学、生物医学工程、农学等专业参与联合建设，以更好地营造理工交叉、医工交叉的创新环境。

2.2 以“产业需求”为导向拓宽工程创新教育广度

工程行业的发展日新月异，随着制造行业和信息化的深度融合，工程创新教育的广度不断扩展，3D打印、移动互联网、云计算、物联网、智能装备正引领制造方式变革，不断拓展制造业新领域，促进各新工科领域蓬勃发展。研究型大学的工程创新教育应密切关注工程前沿技术和产业需求，将工程实践活动与当今最前沿的技术、工艺、手段、方法结合，不断拓宽工程创新教育的广度，使大学的工程创新教育与时俱进，进一步探索校企多主体协同育人模式、深化校企合作形式，建立多层次、多领域的校企联盟，深入推进协同育人、合作发展，实现合作共赢。

（1）校企合作技术领域方向确立及合作企业选择。通过建立企业会员机制完善新工科企业群的管理，由学校各新工科领域专家对各会员企业进行评价，实施合作企业动态管理；通过“新工科专业目标企业群”在各个新工科领域遴选多家适合企业，保证校企合作的创新性延续。新工科目标企业所具备的特征包括：产业预期、行业引领、人才需求导向。

产业预期——新工科拟规划建设的新方向，其产业一定具备相当的产业规模，且在未来3～5年内将改变社会、改变产业格局。

行业引领——新工科校企合作目标企业须具有行业引领的特征，在产业浪潮到来的时候，这些企业掌握行业标准、关键数据和关键技术。工程创新中心在企业遴选中瞄准机器人、无人机、人工智能、物联网、信息技术等新工科行业领军企业（如无人机领域的“大疆”、信息技术领域的“华为”等），将行业引领作为遴选企业的重要标准，在企业遴选中将企业所在产业中的地位或预期地位作为重要考量。

人才需求导向——大量的科研人员集中在高校和科研院所，新工科高新企业反映最大的问题就是人才难求，密切关注新工科企业的人才需求导向，将学校人才培养要求与企业人才需求结合，实现合作发展、互利共赢。

（2）校企合作人才培养模式研究。逐步推进校企合作的过程中，工程创新中心积极探索出“创意——创新——创业”联通的校企合作人才培养模式。课程实践、竞赛、选修课程主要集中在创意维度，企业通过校企联合实验室加入学校竞赛、选修课中，集中关注学科深度，提升学生对工程前沿的认知力并激发学生对工程领域的兴趣，实现“创意”向“创新”维度的提升。企业与学校建立联合实验室、入驻学校创新中心，处于校企结合模式的“创新”维度，学生可以前往一流企业进行实习或者在校内共建实验室进行企业工程师指导下的实习，提升专业实习质量。技术平台、工作坊（workshop）、合作创新项目、实践课程集中在创业维度，并实现“创新”维度向“创业”维度的提升，该类校企合作模式更关注学科广度和产业前沿，将工程领域前沿实际问题转化为学生创新创业项目，提升学生工程应用能力和解决工程实际问题的能力。

（3）校企深度合作体系建设。确定校企合作方向，通过与企业共担风险的方式，细化产业领域到可落地的以体量、规模、投入的轻量级约束，确立技术平台论证；通过以大学优势工程专业领域、工程前沿科学家与企业正在预研的技术方向对接，展开紧密合作；以学校人才培养为准则，采用校企双赢的模式确定校企合作方案；完善师资聘任机制，通过校企双聘、院企双聘、企业兼职导师等模式打通师渠道，更好实现学科交叉与产业对接；充分挖掘校友资源，加深校企合作认同，培育一批校企合作萌芽企业，实现学校企业互利共赢。

2.3 将工程创新教育与专业人才培养深度融合

工程创新教育是人才培养过程中必不可少的环节，囿于各专业人才培养计划的差异，各专业人才培养各具特色，工程创新教育作为各专业人才培养的一个环节必须为各专业人才培养服务。传统的工程创新教育课程通常缺乏顶层设计，与专业人才培养计划关联度不大，技能性训练和课程内容孤立化现象严重［14］。

工程创新中心通过与各专业培养计划整合，参照专业培养计划全面改革课程体系，并积极承担各专业人才培养环节的落实。针对不同的学生群体，通过课程建设、课程改革，建设一套涵盖工科实践、实习、实训等各实践环节的“工程创新教育课程体系”。“工程创新教育课程体系”包含工程实践基础训练层、交叉创新探究层、创新创业教育层，通过面向全体学生的“基础实践训练层”、面向高年级工科学生和工科兴趣学生的“交叉创新探究层”和面向工科拔尖学生的“创新创业教育层”实现点面覆盖，各种类型的工科学生均实现针对性培养（见图2）。

图2 工程创新教育课程体系［15］

3 研究型大学工程创新平台建设经验与面临的问题

作为一所工科见长的研究型综合性大学，在国家创新创业示范基地建设契机下，针对学校人才培养目标以“大工程观”为引导、以“产业需求”为导向、以“专业培养计划”为指导进行改革，建设高起点、重综合、研究工程一体化的工程创新中心，较好地解决了传统工程实践平台存在的工程训练与产业界脱节、工程课程体系陈旧、工程训练边缘化等弊端，取得了一些建设经验，同时也面临一些新的挑战。

3.1 研究型大学工程创新平台建设经验

（1）国家、学校、社会资源全方位整合。工程创新平台在建设过程中需要大量的场地、资金、师资、设备等资源，学校工程创新中心在建设过程中采用全方位深度合作的模式积极调动各方面资源，在建设期取得良好效果。工程创新中心建设场地在原工程训练中心的基础上改建，有效解决场地需求并降低建设难度；建设所需资金由国家双创专项经费、市政府经费、企业捐助经费综合构成，较好地缓解建设期的经费压力；中心师资由原工程训练中心教师、各学院实验技术教师、企业工程师、创业兼职导师构成，既保证中心工程教育正常运行，又一定程度在不改变基础人事结构下提升师资水平，全方位与产业界和各学科领域对接，激发工程创新活力；设备建设资源源于各级专项经费、企业捐赠、校友捐赠、社会力量捐赠等，尽可能确保中心可持续发展。

（2）建设国际一流工程创新平台。国内高校和国外高校人才培养环境不同，我国研究型大学工程创新平台不能完全照搬国外大学的建设模式，而必须立足国情和学校实际情况建设。

工程训练中心（校办工厂）是基于我国国情的特殊工程基础训练载体，学生基础工程训练可在校内大规模完成工程基础实践；而国外高校普遍不具备工程训练中心（校办工厂）这一机构，其人才培养中的工程实习环节通常由企业承担。相较于国外高校，国内企业对于高校工程人才培养工作支撑薄弱，教学实习工作成为国内工程人才培养的难点，新建的工程创新中心通过校企合作共建联合实验室、共建研究平台、发布企业创新项目、企业讲座、聘任企业导师等模式，参照行业一流企业打造校内企业实习环境，有效解决教学实习工作存在的瓶颈。同时工程创新中心将原有的工程训练的基本操作平台也一并纳入并作为建设内容，以求立足我国国情建设具有中国特色的国际一流工程创新平台。

3.2 工程创新平台面临的挑战

（1）工程创新平台持续性发展的长效机制略显不足。工程创新中心作为立足于支撑人才培养的校级支持平台，在改革过程中无可避免涉及大量的院系合作，产生大量的协调成本和沟通成本。工程产业前沿快速变化，经济社会对于工程人才的要求不断变化，要求工程创新中心动态调整人才培养模式；但人才培养又具有相对稳定的特点，该矛盾对工程创新中心持续发展的长效机制提出了新的要求。

（2）工程创新平台师资结构有待持续优化。随着工程创新中心的改革推进和跨越式发展，需要一批面向新工科前沿、具备大工程观背景、具有良好工程经历的教师。工程创新中心师资结构和实验教学队伍的考核聘任制度受学校整体人事制度制约，师资结构更新较慢，队伍活力不高。平台未来的发展中，计划通过逐步建立校企联合的人事双聘制度和完善的师资队伍培训机制，以解决中心的师资瓶颈，充分调动师资队伍活力，持续优化平台师资结构。