中美航空航天类专业本科课程体系的比较研究

2022-05-30李卫卫张开富于辉

大学·教学与教育 2022年8期

李卫卫张开富于辉

摘要：课程体系构建是本科教育的基础与核心。文章将麻省理工学院（NPU）和西北工业大学（MIT）作为中美高校代表，全面介绍了航空航天类专业本科课程体系构成，从课程目标、课程内容、课程结构、课程实施、课程评价等方面详细比较两校航空航天类专业课程體系，以期为对我国航空航天类专业本科课程体系优化提供一定借鉴与启示。

关键词：航空航天类专业;课程体系;本科教育;比较研究

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1673-7164（2022）23-0057-06

航空航天产业的发展水平是一个国家科学技术水平和综合国力的体现，培养一批能够在核心技术、关键领域等方面自主创新的国际化航空航天科技人才已成为我国航空航天科技发展的战略选择[1]。2018年6月，陈宝生在全国高等学校本科教育工作会议上指出，一定要把本科教育放在人才培养体系的核心地位，深化本科教育教学改革，提高人才培养质量。课程是人才培养核心要素和主要载体，课程质量直接决定人才培养质量[2]。

西北工业大学（以下简称“NPU”）是一所以航空航天工程教育和科学研究为特色的研究型高校，在教育部第四轮学科评估中，航空宇航科学与技术专业与北京航空航天大学并列全国第一。麻省理工学院（以下简称“MIT”）是一所世界著名研究型大学，航空航天类专业在2020年U.S. News航空航天工程专业世界大学排名第一。本研究以NPU和MIT为例展开探讨，对比中美两国高校航空航天类专业本科课程体系，对我国高校借鉴国际经验、深化本科教育改革、提高航空航天类人才培养质量具有重要的理论与现实意义。

一、NPU与MIT航空航天类专业本科课程体系的基本情况

（一）NPU航空航天类专业本科课程体系的基本情况

NPU航空航天类专业本科从2019年起实施大类培养，依托国家级A+学科“航空宇航科学与技术”的优势资源，现有飞行器控制与信息工程、飞行器设计与工程、飞行器动力工程以及航空航天工程四个专业，致力于培养具有家国情怀和国际化视野、德智体美劳全面发展、掌握航空航天多学科知识、在航空航天工程等领域能够引领未来发展的领军人才。

NPU航空航天类专业本科课程目标是培养具备良好的科学人文素养，恪守职业道德，具备社会责任感、国际视野和创新精神，积极服务于国家与社会，能够运用专业知识研究航空航天的科学问题，完成复杂工程产品的设计、分析、实验和应用，能够带领或协同多元文化、多学科团队，有效沟通并共同实现工作目标，能够关注社会和行业变化，通过深造或自学持续发展，具备持久竞争力的人才。课程体系主要涉及通识课程、学科专业课程、其他课程。课程总学分为“150+X”学分，150学分是本大类毕业最低要求，X学分可以根据个人发展志愿选择修读，建议修读30—40学分。其中，通识课程74.5学分，学科专业课程75.5学分，个性发展课程和素质拓展课程建议修读30—40学分，劳动教育课程不少于32学时，具体课程结构如表1所示：

NPU航空航天类专业的课程内容主要包括以下几个方面：第一，通识课程，包括“思想政治理论类课程”“体育与健康类课程”“数学与自然科学类课程”等通识必修课和“审美与艺术类课程”“信息类课程”“创新创业类”等通识选修课;第二，学科专业课程，包括大类平台类课程、学科基础课程、学科专业课程、学科选修课程、实践实训课程、毕业设计/论文等;第三，其他课程，个性发展课程支持学生根据自己的兴趣和爱好，修读综合素养类课程、辅修/双学位专业课程、学术深造类课程等，素质拓展课程指的是鼓励学生参加由创新创业活动、文体活动等转化之后的素质拓展类课程，劳动教育课程包括生产实习、科研训练等。

（二）MIT航空航天类专业本科课程体系的基本情况

MIT航空航天系设有两个学位课程，分别是航空航天工程理学学士学位（Course 16）和航空航天工程学学士学位（Course 16-ENG）。Course16主要学习空气动力学、结构设计和分析、先进材料和动力学，为工程航空航天车辆相关学科奠定基础。Course16-ENG以航空航天工程核心学科为基础，学生可以在包括多个学科领域在内的工程领域培养更深层次的理解和技能，或在跨学科领域中培养更深入的理解和技能。

MIT航空航天类专业本科学位课程目标是运用深厚的技术基础知识，解决工程问题，满足社会对航天及相关领域的需求;了解技术、业务、社会和其他背景;表现出对道德行动的承诺;继续加强技术、专业和个人技能;作为多学科团队的成员，有效沟通和协作;领导国家和世界航空航天及相关领域的创新技术、产品、工艺和系统的构思、设计、实施和操作。具体课程内容主要包括以下几个方面：

MIT本科生课程及学分的总体要求（GIRs）。学校总体要求（GIRs）即通识课程，包括四类课程，分别为科学（Science），人文、艺术与社会科学（HASS），科技限制性选修（REST），以及实验（Laboratory），共17门课程，总计144—216个学分（如表2所示）。此外，学校总体上要求还包括交流课程和体育教育课程。

MIT航空航天系本科生课程及学分的具体要求。主要分为必修课程和选修课程，其中选修课程又分为限制性与非限制性选修课程。实际上，MIT各系的课程计划一般有1—6门课程会同时满足学校的总体要求（GIRs），而同时满足学校总体要求和各系课程计划要求的课程学分只能计入其中一方，不能重复累积。因此，各系学士学位要求的学分数一般为学生所选课程的总学分减去与学校总体要求重叠的学分，且该学分不包含学校总体要求中的学分。航空航天系专业学士学位授予要求：学分198，总学分为234。其中，必修课程学分186，占总学分的比例高达79.5%，非限制性选修课程48学分，占总学分的比例高达20.5%（如表3所示）。

课程具体内容主要由三个部分构成。第一，核心课程，即航空航天工程基础课程，包括材料和结构、流体和空气动力学、物理和动力学、Python计算机科学编程等。第二，专业领域和专业学科，即更广泛、更深入地对待核心课程所涵盖的材料的课程，主要在航空航天软件工程、自主系统、通信、计算工程、空间探索和运输等领域。第三，顶点课程，即通过实验工作和项目，整合工程学科，并应用在核心、专业领域和集中学科中学到的大部分知识，有助于整合各个学科，并强调设想—设计—实施—操作（Conception Design Implem entation Operation，简称CDIO）课程的背景[3]（如表4所示）。

MIT航空航天工程系最突出的特点是本科生有机会加入教师正在进行的研究项目。从刚入学的新生研讨会到二、三年级的工程设计课程，以及实地考察、本科生实习机会等，都是MIT航空航天工程系基于研究项目的实践类课程的具体体现。当前MIT航空航天工程系实施了以“本科生研究机会计划”和“本科生实习机会计划”为依托的实践类课程，课程内容主要包括引导本科生从事实验研究、参与航空航天企业工程实践、技术创业计划等。

二、NPU与MIT航空航天类专业本科课程体系的比较

当前，关于课程体系的比较研究，学者们主要从其内部构成要素及相互关系出发进行系统探究。黄兆信，赵国靖从课程目标、课程内容、课程模式等出发对中美高校创业教育课程体系进行比较研究[4];陈露洪等则从课程内容、课程结构、课程实施出发，对比分析了加州大学伯克利分校、剑桥大学、南京大学化学专业课程体系[5]。基于此，本研究主要从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价五大要素对NPU与MIT航空航天类专业本科课程体系加以比较分析。

（一）课程目标的比较

课程目标从课程的角度规定了人才培养的具体规格与质量要求[6]。NPU与MIT航空航天类专业课程目标都强调基础与专业前沿知识、职业道德以及团队沟通与合作等。国际课程论专家舒伯特教授将课程目标归纳为“普遍性目标”取向、“行为目标”取向、“生成性目标”取向、“表现性目标”取向四种类型[7]。NPU课程目标符合“普遍性目标”取向，将一般教育宗旨或原则与课程目标同画上等号，具有一定的普遍性、指令性、模糊性，如课程目标提到“具备社会责任感、国际视野和创新精神，积极服务于国家与社会”“具备持久竞争力”等。而MIT课程目标则属于典型的“行为目标”取向，强调以具体的行为或可操作的形式表述目标，最大特点在于课程目标的具体性、精确性、可操作性，如“表现、领导”等类似的行为性词语，实现“领导行业、非营利组织或公共部门”等就业方向。

（二）课程结构的比较

课程结构指的是课程体系中各组成部分组织、排列、配合的形式[8]，主要包括通识课程、专业课程、其他课程等要素及其相互间的组织方式与比例关系。NPU与MIT航空航天类专业的课程体系均包括专业基础课程、通识课程与综合性课程体系，两校都重视通识教育，将专业基础作为人才培养的核心。同时，两校均引入跨专业选课，丰富学生的知识结构。从整体来看，NPU航空航天类专业课程重视人文社会科学、专业基础课程等，强调夯实专业基础（如图1所示）;MIT则既重视科学与技术等基础课程的学习等，又强调实验、户外实习、实践的重要性（如图2所示）。从各类课程所占学分比来看，NPU与MIT的通识课程比重分别约为44.5%、52.2%，专业课程部分占比分别约为55.5%、47.8%。可见，MIT通识课程所占比重高于NPU，专业课程比重则低于NPU，体现了MIT理性与实用结合、科技与人文结合的教育思想，为培养“全人”奠定了基础。从专业选修课来看，在NPU的课程框架中，学生自由选择专业课的比例仅为7.9%，而MIT的选修课比例高达20.5%，给予学生更充分的自由选择空间，有利于提高学生学习的积极性和主动性。

（三）课程内容的比较

课程内容是指学科中特定的观点、原理、问题与处理它们的方式，能够反映学科的主要知识、方法以及时代发展的要求与前沿[9]。在通識课程上，两校虽在课程类别称呼上有所不同，但都沿用课程模块的形式来规范课程内容。然而，因两校教育价值取向与目标体系的不同，在具体内容设置上存在一定差异。第一，内容时序维度的差异。NPU航空航天专业本科一、二年级实行大类培养，主要学习通识课程内容，三、四年级学习专业课程内容;而MIT第一学年选择学校总体要求（GIRs）类型的课程，第二学年在继续学习学院总体要求课程的同时，开始接触各系的专业课程，第三、四年主要选择学习相关专业课程。总之，通识课程贯穿其本科学习生活。第二，内容选择的差异。NPU政治类课程内容较多，而MIT的人文社科选修课比例较大;NPU仅开设了数学、化学、物理作为航空航天专业课程支撑，而MIT的专业支撑课程学科更齐全，包括数学、地理、生物、物理、化学等。第三，实践课程内容的差异。NPU实践课程内容较为单一，MIT实践课程较丰富，学生自主选择课程多，尤其重视科研活动与教学活动相结合。

（四）课程实施的比较

课程实施是课程理念向实践层面的转化，由静态课程向动态课程转变的中心环节[10]。NPU课程教学主要采用传统讲授形式，辅之以小组讨论。MIT教学形式多样化，既包括传统课堂讲授法，又有慕课、研讨班以及非正式论坛等新型教学方式。从学分的构成来看，MIT航空航天系的课程学分构成以3-1-9/3-2-7/5-1-6等居多，实验、设计、户外实习会占一定的比例（MIT学分设置一般为#-#-#形式，其中第一个数字代表的是复习课或讲座形式获得的学分，第二个数字代表实验、设计或野外实习获得的学分，第三个数字代表准备或预习所获得的学分）。将实验、设计等环节作为学分组成成分充分显示了MIT人才培养过程中“做中学”（Learning by Doing）的理念。MIT的校训是“手脑并重”（Mind and Hand），强调“大学既通过课程来教学，更通过行动来进行教学”[11]。在其绝大部分课程的学分构成中，学生以准备或预习形式所获得学分数量占比较大，在一定程度上表明MIT重视学生自主学习，体现出该校以学生为本的教育理念。

（五）课程评价的比较

课程评价是指对课程计划及其实施实际达到教育目的程度的价值判断活动。在评价方式与手段方面，两校均重视定期性评价与经常性评价、定量评价与定性评价、形成性评价与终结性评价等有机结合，评价呈现多样化、灵活化、动态化的特点。在评价主体方面，NPU课程评价体系主要由教务处组织督导、学生对课程教学质量进行评价，评价主体较为单一。MIT课程评价体系包括内部评价体系与外部评价体系两部分。内部评价体系是指由校内多个部门协同构成的课程评价体系，主要包括本科培养方案管理委员会、客访指导委员会及学业成绩管理委员会。外部评价体系主要指校外的专业认证委员会、院校、基金会等机构对其课程进行认证与评价，使MIT从课程设计到课程实施，再到课程改进，都不断得到保障与完善。它们与各学院系主任办公室以及本科教育主任办公室共同完成对本科课程的评价[12]。

三、对我国航空航天类专业本科课程体系优化的借鉴与启示

在高等教育课程开放的全球化环境中，深入探究NPU和MIT航空航天专业本科课程体系，对国内高校如何培养高质量创新型航空航天科技人才具有一定借鉴作用，对促进我国高校航空航天专业教育教学改革具有重要的指导意义。

（一）制定科学明晰的课程目标

课程目标是课程结构、内容、实施、评价的重要依据，其科学明晰与否，直接关系到课程与人才培养的质量高低[13]。一个“科学明晰”的课程目标，首先，要有科学的课程理念，世界著名课程论专家泰勒提出课程目标的制定要符合学生身心发展特点、社会发展需要以及学科持续发展需要。无论是NPU还是MIT课程目标的制定，都是以科学性为前提，遵循规律，立足校情。其次，应采用明晰的课程目标表述。一个具体完整的课程目标表述要兼具层次性与全面性。从层次性上讲，要兼具一般性目标与特殊性目标、长远性目标与近期性目标;从全面性上讲，不仅要有知识性目标，还要包含行为、情感等目标。相较而言，MIT课程目标更具有清晰性和方向性，对学生应该学习哪些领域的知识、达到哪些具体要求均有详细描述，使课程目标的落实更具针对性与可操作性。

（二）建设均衡协调的课程结构

系统科学认为，事物的结构是其功能赖以存在的条件与形式[14]。课程作为一个有机系统，内部各要素组织形式与相互联系不同，往往使课程功能产生极大的差异。因此，“均衡协调”的课程结构是形成课程整体功能、实现课程目标的关键所在。第一，“均衡协调”的内部要素。NPU与MIT通识课程比例均较高，有利于促进学生视野的开阔和思维的拓展。MIT的专业选修课比例高达20.5%，可以强化课程的适应能力，有利于促进学生个性发展和自主性的提高。第二，“均衡协调”的时间。我国多数研究型大学在专业基础课、专业方向课等课程上保持良好的关联性与有序性，强调打好基础。而MIT通识课程设置的时序安排则贯穿于整个大学阶段，重视一二年级学生研究能力的培养，不仅为本科生广泛深入探索知识夯实基础，更有利于激发学习研究的兴趣。第三，“均衡协调”的空间。一般而言，如果课程内各要素间关系协调，则可以使课程产生“非加和性”的整体效应。MIT重视通识课程与专业课程间的关联性，加强两者间的横向联系，实现了通识教育与专业教育目标的一致性。

（三）供给优质适切的课程内容

课程内容是课程内在结构的有机组成部分，其适切程度直接关系到课程整体目标的实现程度[15]。“优质适切”的课程内容必须以学生需求为中心，以高质量内容为基点。第一，“优质适切”的通识课程。MIT通识课程重视生物、地理及更高层次的数学等基础课程的学习，加大理科课程对工科的支撑力度，使理工协调发展，利于提高人才培养质量。第二，“优质适切”的专业课程。NPU与MIT从广度和深度两个维度优化了课程内容，加大力度建设专业综合设计类课程，鼓励学生参与课程内容建设，将学术研究、科技前沿成果等及时引入课程内容。第三，“优质适切”的实践课程。一是在理念上要认识到工程教育的核心在实践，通过加大实践课程比重提高课程重视程度。二是加强建设实践选修课程，扩展学生实践选修空间，提供学生感兴趣的课程内容。MIT提供一系列工程实践课程，如工程实习计划将传统的校内学术课程与政府工作经验和校内工业相结合，确保学生获得现实世界的工作任务，将学习经验扩展到本校无法提供的领域。

（四）探索自主综合的课程实施

所谓“自主综合”，就是充分发挥教师的主观能动性，将各种教学方法综合实施，取长补短，优势互补。NPU航空航天专业以学生发展为中心，深化小班化教学、翻转课堂、研究型教学等多样化教学模式改革，推进“互联网+”“智能+”教育教学改革，将互联网突破时空局限的优势与线下教学的情感交流结合，实现信息技术与教育教学的深度融合，提升课堂教学质量。MIT航空航天专业一线教员大多数是教授，采取CDIO工程教育模式培养本科生，并采用多种课堂教学方式提高教学效果，如将互动式教学与研究式教学结合，以《实验专题I》为例，每位学生在一学期内需提交一个处于不断修订中的实验设计方案，方案修订后的第三稿才为最终作业;各学生小组需及时向实验室指导员和课程教师提交口头提案，反馈关于实验缺点与不足的意见，或讨论提议的实验在《实验专题II》现有资源下能否按时完成。

（五）实施系统多元的课程评价

“系统多元”的课程评价包括系统课程评价体系和多元课程评价主体两个部分。第一，系统课程评价体系。首先，严格学习过程考核，强化能力与知识考核并重，完善过程性考核与结果性考核有机结合的学业考评制度;其次，落实教学巡查、教学督导、教学基本状态数据采集分析、多元评价、激励约束等质量管理常态化机制，完善校院两级教学质量监控与保障组织机构建设;再次，聚焦达成评价，持续优化教育教学质量标准规范制度体系，形成过程监控与质量评估相结合的教学质量监控保障长效机制;最后，建立四年一轮的課程自评估制度，构建评价、反馈、改进及效果跟踪不断迭代的持续改进机制。第二，多元课程评价主体。在MIT航空航天本科课程评价体系中，有不同身份与不同类型的评价主体，内部主体包括学校教育教学管理与服务和监督机构、教育教学研究与培养组织等，外部主体包括专门人才的识别与帮助组织、高校发展宏观绩效的评价与认证组织、行业和专业知识及技能的鉴别等组织。不同身份的课程评价主体对课程评价的出发点会有不同，对课程的需要也有不同程度的认识与了解，并从中寻找到有利于本机构、组织定论和决策的依据。

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