“双一流”建设背景下中美高等工程教育人才培养模式比较研究——以麻省理工学院与西安交通大学为例∗

梁 瑞

（西安交通大学 公共政策与管理学院，陕西 西安 710049）

进入新世纪以来，以信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、云计算、3D 打印、智能制造技术等为代表的新一轮科技革命和产业加速发展，引发了世界范围内的再工业化浪潮，“新工科”革命加速崛起。如德国工业4.0 计划、美国再工业化、日本特色工业4.0、我国的《中国制造2025》等。“工程教育与产业发展联系紧密、互相支撑，新业态的发展依靠工程教育提供人才支撑，做好工程教育的主动布局和深化改革，必将对经济转型升级起到推进作用，反之则会迟滞产业升级进程”［1］。这意味着在当前新一轮科技革命和产业加速发展的背景下，大力推动高等工程教育转型发展成为适应时代的必然选择与迫切需求。为此，我国先后启动“卓越工程师教育培养计划”“卓越工程师教育培养计划2.0”，加入《华盛顿协议》，颁布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》《高等学校人工智能创新行动计划》，形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等，以加速推进高等工程教育转型升级发展。但在推进“双一流”建设的进程中，对我国高校高等工程教育实际状况及其与美国一流大学先进水平的具体差异，还需要有清晰的认识。为此，本研究通过对西安交通大学和麻省理工学院的机械工程专业本科教育进行比较研究，以期为我国高等工程教育改革与人才培养提供借鉴。

一、两校高等工程教育的基本特征分析

西安交通大学是国家教育部直属重点大学，是首批进入国家“211 工程”和“985 工程”建设的院校，也是我国“双一流”建设高校中的一流大学A 类建设高校。该校建校120 多年来，一直坚持“起点高、基础厚、要求严、重实践”的办学特色，是一所具有理工特色，涵盖理、工、医、经、管、文、法、哲、艺等9 个学科门类的研究型大学［2］。西安交通大学机械工程学院是西安交通大学历史最悠久、实力最雄厚的学院之一，聚集了众多机械工程领域的知名专家与教授，在国内外具有很高的声誉，是中国高等工程教育的第一方阵。机械工程学院建设目标是：瞄准创建世界一流机械学科，为国家培养优秀的机械工程领域高级科学技术人才；面向机械工程领域开展高新技术的研究和开发，促进我国机械工业赶超世界先进水平［3］。在“双一流”建设、新产业革命和新工科建设背景下，该校不断适应国内外工程教育改革发展的新形势，积极开展工程教育模式改革，探索具有特色的一流工程人才培养模式。

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）创立于1861年，建立初期就以工科为特色，设有电气工程、造船工程等工科专业，经过150 多年的发展，理工特色明显，具有“世界理工大学之最”的美称。麻省理工学院的工程系在美国是最知名、申请人最多和最“难读”的系，并曾连续七届获得美国工科课程冠军，机械工程专业在世界各大排名中长期稳居世界第一。

从上述两者的发展历史来看，西安交通大学与麻省理工学院的工程教育均在本国具有悠久的历史，都是工程教育表现突出的高校，在一定程度上能够反映两国高等工程教育的发展状况，具有很强的可对比性。

二、两校高等工程教育人才培养模式的比较分析

人才培养模式是高等教育领域的基本问题［4］，学者们对其进行了大量的探讨。如刘明浚［5］较早地对人才培养模式进行了定义，他认为培养模式是在一定的办学条件下，为实现一定的教育目标而选择或构思的教育、教学方式，包括课程体系、教育途径和方法、教学手段与组织形式等要素。但由于研究视角的不同，学者们对人才培养模式具有不同的理解。从人才培养模式的构成要素看，主要有狭义和广义之说。就狭义而言，人才培养模式主要指人才培养的过程，体现的是教学活动。如刘红梅和张晓松［6］认为培养模式是教育思想、教育观念、课程体系、教学方法、教学手段、教学资源、教学管理体制、教学环境等方面按照一定规律有机结合的一种整体教学方式。张文皎［7］认为人才培养模式主要指教学方式。就广义而言，人才培养模式是多种要素的组合，涵盖了人才培养目标、内容、方式方法、手段和环境条件等，涉及了教学过程、管理制度、环境条件等。如钟秉林［8］认为人才培养模式包括人才培养目标和规格、专业设置和建设、课程体系和教学内容、教学方法和教学手段、教学评价和质量监控等要素。董泽芳［9］认为人才培养模式由人才培养理念、专业设置模式、课程设置方式、教学制度体系、教学组织形式、隐性课程形式、教学管理模式、教育评价方式这八大要素构成。尽管学者们对人才培养模式构成要素认识不一，但总体来讲，培养目标、课程设置、教学与实践、考核评价等是提及较多的要素。本研究重点从培养目标、课程设置、教学模式、实践体系及评价体系5 个方面对中美高等工程教育人才培养模式进行比较研究。

（一）培养目标比较

人才培养目标是人才培养活动的实施指南和行动依据，决定着高等教育人才的培养质量［10］。从人才培养目标来看，西安交通大学与麻省理工学院机械工程专业本科生的人才培养目标各有特点，具体如表1所示。

从表1可知，两校在人才培养目标上各有异同。一是两校对毕业生的总体定位不同。麻省理工学院将毕业生定位为培养“工业、非营利性组织或公共部门的领军人物”，强调领导者地位。西安交通大学则定位于培养工程技术人才，要求“骨干”作用。二是两校对学生的能力要求不同。虽然两校均注重所学专业知识的应用，但麻省理工学院从社会视角强调满足客户与社会的需要，注重客户需求与市场导向，强调创新技术的开发能力，注重交叉跨学科人才的培养，要求毕业生能够“作为多学科团队的成员进行有效的沟通”。西安交通大学则从学校培养的角度强调毕业生在相关领域的具体工作能力，比如应具备工程项目的运作管理能力，要求毕业生具有创新能力，能够针对复杂工程问题寻找解决方案等。三是两校对学生职业道德要求不同。麻省理工学院注重培养学生的工程伦理意识，西安交通大学则偏重学生的思想道德品质及社会责任感。四是两校对学生知识内容的教育要求不同。麻省理工学院要求“能够综合专业、社会、环境和伦理道德各方面知识”，而西安交通大学着重强调毕业生的潜力，注重培养学生未来的终身求知精神和持续自我完善的能力。

表1 中美两校机械工程专业本科生培养目标比较［11-12］

（二）课程设置比较

课程是人才培养的主要载体，课程设置反映了一个学校所制定的培养目标和培养规格［13］，其合理与否影响着高等工程教育的人才培养质量。MIT 与西安交通大学机械工程专业本科教育在课程设置方面的具体情况如表2、表3及表4所示。

表2 MIT 机械工程专业本科生课程结构

表3 西安交通大学机械工程专业本科生课程结构

从表2、表3及表4可知，两校在课程设置方面存在一定差异。

表4 中美两校通识教育机械工程培养模式主要课程比较

首先，两校课程构成存在差异。一是就整体而言，麻省理工学院机械工程专业的课程包括通识教育课程、专业核心课程、限制性选修课程、非限制性选修课程4 大模块。西安交通大学机械工程专业由课堂教学与实践教学课程两大模块组成，其中课堂教学课程包括通识教育类课程、大类平台课程及专业课程，实践教学课程包括集中实践及课外实践两部分。二是就各模块的比重而言，麻省理工学院占比最大的课程模块为通识教育类课程为48.78%，西安交通大学则是大类平台课程模块占比最大，为40.96%。三是就选修课与必修课的比例而言，麻省理工学院的选修和必修学分分别为72 和153，比例约为1 ∶2。西安交通大学选修和必修学分分别为26 和140，比例接近1 ∶5。两校对比，选修课与必修课比率接近30%。可见，麻省理工学院的课程模块构成简单，但其选修课程种类多，内容覆盖面广。西安交通大学的课程模块则划分较细，通识教育课程、选修课程所占比重相对较低。

其次，通识教育课程的构成内容有较大差异。一是就具体内容而言，从表2与表4可知，麻省理工学院的通识教育课程共17 门课程，涵盖了自然科学基础类课程、人文艺术及社会科学课程、科学技术选修课及实验课程，其课程设置灵活，涉及面广，注重基础科学、人文艺术等不同学科知识的培养。从表3与表4可知，西安交通大学的通识教育课程由公共课程、核心课程与选修课程组成。其中公共课程占比最大，主要涉及思想政治理论、体育及语言课程；限选课与选修课中，明确提出需选择与经济管理类、写作、工程伦理相关的课程，说明该校在通识教育中对学生在管理、写作及伦理道德方面的关注度较高。可见，西安交通大学除对专业要求之外，还把身体素质、语言训练等纳入管理要求，而麻省理工学院更加注重学生专业素养的综合发展。二是就所占比重而言，麻省理工学院的通识教育课程有17 门课，高达180 个学分，至少占整个毕业要求学分的48.78%。西安交通大学通识课程为16 门，学分为37 学分，仅占毕业要求学分的22.29%。可见，通识教育是麻省理工学院工程人才培养的重要抓手。

由以上可知，麻省理工学院机械工程专业本科生课程注重通识教育和学生多学科综合知识的学习，课程设置不仅覆盖面广泛，而且选修课数量庞大、学生自主选择性强。西安交通大学在加强通识教育的同时，更强调培养学生的价值观和写作能力。

（三）教学模式比较

教学模式是人才培养活动的执行要素，人才培养目标的实现，在很大程度上依赖于教学模式的运作质量［14］。从教育教学活动的运行机制及实施程序上影响人才培养活动，成为人才培养质量与效率提升的根本依托，这也是现阶段各种教育教学改革兴起的直接原因。对比西安交通大学与麻省理工学院本科生机械工程专业的课堂教学模式，具体情况如下。

麻省理工学院于2014年发布《面向未来的MIT 教育特别工作组全校调查报告》，提出了构思、设计、实现和运作（conceive，design，implement，operate，缩写为CDIO）的工程教育理念，在机械工程专业本科生教学中全面推行CDIO 教学模式，基于项目、问题实施教育教学。西安交通大学也在2015年制订了新一版《机械工程专业培养方案》，以适应工程教育发展要求。两校机械工程专业本科教学大纲具体要求如表5、表6所示。

表5 麻省理工学院CDIO 教学大纲要求

（续表5）

（续表5）

表6 西安交通大学2015年机械工程专业教学大纲要求

（续表6）

从麻省理工学院和西安交通大学本科生机械工程专业教学大纲的比较发现，两校的要求基本相同，但前者更加突出学生个体的认知及专业技能教育，后者则强调具有自身特色的职业规范教育。在具体教育教学过程中，麻省理工学院机械工程专业教学主要采用“研究—学习—行动”为一体的教学方式，这种教学模式充分发挥了学生自主探究和综合训练的功能，是一种内在省悟与自主发展的教学方式，其课程时间由课堂教学、实验室（或设计、实地调查）及课外准备时间3 部分组成，且学分包括课内与课外两部分的学时。“在课堂上，教师讲授的时间只占很小的比例，大部分时间是让学生自由研讨或在实验中亲身体验，事实上，麻省理工学院本身就是一个实验室，学生在这里发现问题并解决问题”［15］。因此，案例教学、模拟操作、角色扮演、辩论、演讲、游戏等方法能够在麻省理工学院课堂教学中广泛运用，践行着“手脑并用”的理念。西安交通大学创生了“工程坊”的人才培养模式，但是，“工程坊”是一种实践环节的教育而非课堂教育，课堂教学的具体形式并没有发生“颠覆性”变革，以教师为中心、以讲授为中心的传统教学模式没有较大改变。

（四）教学实践体系比较

教学实践活动是人才培养的另一重要路径，它不但能够通过实践活动理解知识的运用技巧，熟练知识的使用方式，而且能够通过生产知识成为知识的诞生之地。所以，实践体系是人才培养的“第二课堂”，对工程教育具有特殊的重要意义，是分析高等工程教育人才培养的重要内容。

美国社会推崇实用主义，实用即真理，有效即有用［16］，这一思想也深深地体现在麻省理工学院的办学活动中。麻省理工学院机械工程专业本科教育强调学生的实践技能，以培养学生的实践能力、创新意识及创造力为根本理念，形成了由工程设计（ED，实验课程）、高级专业计划（UAP，自主设计研究）、本科研究导向计划（UROP，在教授指导下进行实验研究）、本科实践导向计划（UPOP，参与企业设计和工程实践）、技术创业计划（TIP，创新并开办公司）、独立研究活动期（IAP，参加课题研究）构成的实践体系。另外，该校还专门将实验课单独设置，要求本科生在通识教育中必修一门实验课程，可见对学生动手实践能力的重视。

西安交通大学机械工程专业教学大力加强实践教育，创建了“工程坊、学院、企业”联合实践平台，形成了由基本技能训练（测控、金工实习、现代加工）、专业实习（行业企业参观实习、现场教学）、实践训练（综合性CDIO 实践、专业性CDIO训练、课内综合试验）及毕业设计（撰写毕业论文）等组成的教学实践体系。

从实践体系对比来看，两校都形成了类型多样的、系统的教育实践体系，但是却存在显著差异。一是西安交通大学机械工程专业本科生的实践课程是独立于课堂教学的，是在课堂之外习得知识、技能的实践训练。麻省理工学院的实践教育与课堂教育是融合在一起的，是在课堂教学中实施实践，并在实践中进行课堂教学。二是两校在实践中培养人才的侧重点不同。麻省理工学院强调专业、决策、沟通等多方面的能力，旨在知识的增长性与创造性，强调科学创新。麻省理工学院机械工程专业本科生的项目覆盖面广、学生的自主性强，其学生通过参与不同的实践项目进行学术训练，并接受来自各方的个性化指导，提升了其基本决策、团队协作和交流沟通能力，培养了他们短期或长期的职业目标。西安交通大学的实践体系则偏重培养学生专业领域的实践能力，主旨在于知识的技能化与操作性，其机械专业本科生是通过实践环节加强对课堂知识的理解，以培养学生的工程专业意识和职业认知。

（五）考核评价体系比较

评价是在测量的基础上通过价值判断来推进教育活动的一种手段，这种促进作用本质上包含了合格鉴定的激励和问题改进的指引两方面，它从内在机制上指引着人才培养的目标及方向。两校的人才培养评价体系具体情况如下：

麻省理工学院的课程考核中，学生的评分方式一般是基于家庭作业、测验和最终考试3 种形式。以机械工程学院本科生机械设计与制造为例，该课程的正常考核包括3 部分：实验部分、两次测验和家庭作业，比重分别为50%、30%、20%。西安交通大学的本科生课程以机械设计基础为例，教学大纲规定，学生的考核评价方式包括：闭卷考试、平时成绩及实验报告3 部分，成绩占比分别为60%、10%、30%。

可见，麻省理工学院课程考核中占比最大的是实验考核成绩，而西安交通大学则是考试成绩占比最大。相比而言，麻省理工学院的课程考核方式灵活，注重开放性。而西安交通大学将期末考试成绩作为评价学生成绩好坏的关键因素，具有一定的局限性。考核评价一般有合格鉴定和诊断改进两大目标，无论是以鉴定为目标还是以改进为目标，它们对人才培养机制具有共同的指引作用，引导着人才培养体系的改革发展。因此，建立科学合理的人才培养考核评价体系，是提升人才培养质量与效率的重要保障。

三、结论与启示

根据对西安交通大学和麻省理工学院人才培养模式的比较研究发现，两校的人才培养模式自成体系，各有异同。主要研究结论与启示如下：

（一）目标塑造：塑造嵌入社会的“领军人才”

从人才培养目标看，麻省理工学院把人才培养目标嵌入社会发展实践，通过理解社会情景与辨析社会需求进行目标阐述，以培养高度契合社会实践特性、综合素养较高的“领军人才”。而我国高等工程教育所培育的人才面临着“领军人才”缺乏的状况，在创新创业能力、运用多学科知识综合决策的能力培养方面有待加强。塑造嵌入社会的“领军人才”，需要从宏远性、特色性、社会性及综合性中去拓建。一是人才培养目标需要强化宏远性。宏远目标是对学生学习动机激发和教师教育的内在激励，是学生校外职业实践成长成才的内驱力，正是拿破仑名言“不想当将军的士兵不是好士兵”的真实哲学诠释，所以，塑造宏远的人才培养目标是高校培养“领军人才”不可或缺的要素。二是人才培养目标需细化。在市场经济成为社会资源主要调节方式的现代社会，个体或法人需要通过细分市场来确立自身的“不可替代性”。因此，要求高校从自身的办学优势及特点出发塑造自身特色，从而占有劳动力细分市场，增强特色，实现特色与质量的辩证统一发展，从根本上提升人才培养质量。三是人才培养目标设置需聚焦社会性。高等工程教育人才培养目标的定位应以市场和社会的需求为导向，与社会经济产业发展相适应。四是人才培养目标应聚焦综合性。虽然，社会发展越来越走向专业化，但是，现代科学发展的基本趋向与科学知识本身的内在逻辑体系及社会实践活动的本质特性存在矛盾，在对社会实践要求越来越重视效率与质量的实践标准中进行通识教育，能够把因专业教育割裂成“四分五裂”的人变为“完善”的人。同时，通识教育能够增强学生应对未来社会发展变化的能力。因此，未来高等工程教育人才培养目标，不仅要加强专业教育来提升“专有资产”价值，而且要通过通识教育实现高等工程教育的综合性拓展，以提升专业技能实施的视野与效度。

（二）课程设置：构建“专业综合能力”培养课程

我国现行的高等工程教育课程体系基本上形成于二十世纪五十年代，深受苏联模式的影响，形成了“专才”培养模式［17］。虽然近年来我国大力推行通识课程教育以弥补“专才”教育的缺陷，但是现阶段兴起的通识课程教育，是基于人的社会生产生活技能理念而不是专业综合发展理念进行设置，导致通识教育与专业能力培养相脱节，影响专业能力培养与提升。反观麻省理工学院的课程覆盖面非常广泛，其通识课程教育是囿于专业教育且为专业教育服务的，旨在“专业综合能力”培养，实现了通识教育与专业教育的融合。借鉴麻省理工学院的经验，我国高等工程教育课程设置仍需从以下方面进行革新：一是课程设置要打破学院、学科及专业的界限，大力推进自然科学与管理、经济等人文社科类课程及工科前沿热点类课程的开发，加强科学与专业基础知识的培养，注重课程内容的更新；开设新兴学科与交叉学科课程，或对传统课程进行升级改造，构建多学科交叉融合的工程人才培养课程体系；大力增设选修课，增强学生选课机会与权限。二是未来课程设置要与国家产业及经济、科学技术的发展相结合，以培养解决社会生产生活实践人才为导向。结合行业产业发展的人才能力与素养要求推进课程建设，并融课程教学与实践活动为一体，从根本上改变课堂教学与实践活动无法有机统一的问题。三是课程设置要注重培养具备全球视野和创新精神，能够运用多学科综合知识分析、解决工程问题的高等工程技术人才，“专业综合能力”突出的“领军人才”。

（三）教学模式：基于问题进行教学

课堂教学是社会现代化的产物，它以一种标准化、规模化的方式为现代社会“制造”人才，满足了现代社会大规模的人才需求，但是这种教学模式强调以知识逻辑为教学组织形式，忽视了知识的实践性与实践的复杂性。基于问题进行教学，是一种基于多重知识、多重活动的立体式、情景式的多维课堂教学，是对传统课堂过于依赖知识逻辑单一向度的反叛，更是对实践复杂性的补充与回应，逐渐成为高等工程教育的一种流行模式。麻省理工学院在工程教育中更是大力推动“基于问题进行教学”，取得了成功的经验。未来我国高等工程教育一是需要改变过去传统以教师讲授为主的课堂教学模式，通过设置问题的形式，以问题为中心引导学生自由研讨、自主探索，注重激发学生的创新创造力、好奇心和求知欲；二是需要改进改革高等工程教育教学手段，鼓励教师根据课程内容特点，充分利用现代信息技术、教学工具及多方资源，通过虚拟现实、VR 技术等形式模拟现实场景，提升教学的问题体验，增强问题现实观感。

（四）实践教学：融教学与实践于一体

传统课堂教学实现了知识教育的系统化和效率化，而实践教育使学生不仅从课堂上，而且从社会中获得知识［18］，具有特殊的教育功能。麻省理工学院在高等工程教育中非常重视学生实践能力培养，开设了多个本科生实践项目，贯穿于人才培养全过程，且项目涵盖领域多、覆盖面广，这是其高等工程教育人才培养质量能够享誉全球的重要原因。我国高等工程教育实践教学体系建设，一是需要拓展实践项目广度，丰富实践项目来源，为高等工程教育本科生的实习实训提供更多高质量的机会。二是强化全过程实践训练，让学生边学习边实践，构建理论与实践的双重育人模式。

（五）考核评价：构建综合多元评价体系

从麻省理工学院的经验来看，其高等工程教育考核评价体系灵活多样，内容丰富，有助于全面、客观地评价学生获取知识的程度，而我国的培养考核评价基本上以期末考试为主，过于关注学生的学习结果评价，形成了以期末考试成绩为导向的“期末考试”评价模式，把试卷成绩作为评价学生学习好坏的主要标准，忽视了学习的过程性评价，违背了教育活动需要探究过程的本质特性和过程评价对教学质量保障的重要意义。借鉴麻省理工学院的经验，我国高等工程教育人才培养考核评价体系还需要做出以下革新。一是树立“过程导向”的评价制度，改变原有“一考定终身”的评价机制，注重学生学习过程的评价，如对每一次课堂学习进行评价，或把一门课程划分为若干阶段进行评价，或对学生学习的各种行为进行评价，实现对教育教学活动的多个环节、多项活动、多次评价的评价方式。二是建立丰富多元的考核评价方式方法，科学合理地考核学习绩效。如课堂学习成绩、课外作业成绩、实验实践成绩、期末考试成绩、研究报告、课堂汇报等，从多个角度评价高等工程教育人才培养活动，使得评价更科学、准确、全面。三是更新考核评价内容，引导高等工程教育与时代发展相适应。“教育是一种社会活动，必然要与社会发展相适应”［19］。作为引导人才培养方向的考核评价活动，也需要紧跟时代发展，密切关注国家发展战略、社会发展需求及国内外高等教育发展趋势，根据高等工程教育人才素质素养变化，创新考核评价体系，构建多元化灵活性的考核评价方式。