加州理工学院办学模式研究与启示∗

张晓晴 樊鸿伟

（北京化工大学 规划与学科建设办公室，北京 100029）

近代中国高等教育从创建之初就被赋予了变革图强的历史使命［1-2］，通过学习欧洲、日本、美国的高等教育理念和办学模式，不断探索建立符合中国国情的一流大学模式和理念［3］。2017年10月18日，习近平总书记在党的十九大报告中指出，“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程……加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展。”站在“两个一百年”奋斗目标的关键时期，中国特色世界一流大学建设使命，不仅是要增强国家科技文化核心竞争力，构建知识和人才战略体系，还要为构建人类命运共同体和世界高等教育发展贡献中国力量和智慧。

“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才”这是著名的“钱学森之问”。“钱学森之问”在一定程度上反映了他对加州理工学院办学特色的体会和思考，关系到我国创建世界一流大学的路径选择［4-5］。1936年，在麻省理工学院获得硕士学位的钱学森到加州理工学院跟随冯·卡门攻读博士学位并一起工作了16年，他对加州理工学院的人才培养模式给予了高度的评价。在“双一流”建设的进程中，我们需要科学借鉴国外一流大学发展经验，充分发扬中国特色，构建真正意义的世界一流大学体系。

成立于1891年的加州理工学院（Califormia Institute of Technology，简称Caltech），前身是色罗珀工艺学院。1907年，著名的科学家海耳加入该校董事会，着力于将学校建设成为一所高水平的技术学校，开始了学校的转型发展。1920年学校正式更名为加州理工学院，在原有工程学科的基础上，发展建立了数学、化学、物理等基础学科，同时引入历史、经济、政治、英语等人文课程，并逐渐形成“小而精”的办学特色。二十世纪末加州理工学院已经跃升到世界一流大学前列。加州理工学院以“真理使人自由”为校训［6］，它并不像牛津大学、哈佛大学那样历史悠久，也远不及伦敦大学、斯坦福大学那样规模庞大，但是却在当今全球高等教育中占有重要的一席之地［7-8］。因此，分析加州理工学院的办学模式和特色，对我国高水平研究型大学的建设和发展具有现实的借鉴意义。

一、加州理工学院的核心竞争力分析

（一）精致的袖珍型大学

在百余年的发展历程中，加州理工学院以科学研究为核心，以培养社会急需的科学家或工程师为目标，凭借“小而精”的学科特色和卓越的办学成就，跻身于世界一流大学前列，比肩牛津大学、斯坦福大学、哈佛大学和麻省理工学院。在英国泰晤士高等教育（Times Higher Education，简称THE）2020—2021年世界大学排行榜中，加州理工学院位列全球第四；在2020 U.S.News 世界大学排名中位列全球第六；在2021 QS 世界大学排名中位列全球第四；在2020 软科①世界大学排名中位列全球第六。加州理工学院在校师生总数仅为哈佛大学的1／9，斯坦福大学的1／6，麻省理工学院的1／5 左右（如图1所示），但是其人才培养质量和科学研究水平却与这几所大学接近甚至持平，根据QS 世界大学排名指标分析，加州理工学院与各所大学的评分如表1所示。

图1 加州理工学院师生规模对标分析

表1 加州理工学院与对标大学在QS 排名体系中的得分情况对比

加州理工的师生总数不到4 000 人，学校总共有6 个学院和1 个研究院，生物与生物工程学院（BBE）、化学与化学工程学院（CCE）、工程与应用科学学院（EAS）、地球与行星科学学院（GPS）、人文社会科学学院（HSS）、物理数学天文学学院（PMA）和贝克曼研究所。尽管专业不多，但是却取得了惊人的学术成就。物理学家里克特（C.F.Richter）和数学家古腾堡（J.Gutenberg）发明了理氏地震强度等级； 地质学家帕特森（C.C.Patterson）测算出地球年龄约为46 亿年；激光干涉引力波天文台（LIGO）研究团队首次勘测整个星空并绘制“天文图”；生物学家李·胡德（L.Hood）发明蛋白质测序仪、DNA 测序仪等，为基因组学带来革命性变化。

（二）一流的师资队伍

加州理工学院曾经走出无数杰出人才，包括爱因斯坦、盖尔曼和费曼等当时最著名的物理学家，也包括冯·卡门、戴尔布拉克等全新科学领域的开拓者。这里的教授做学问一丝不苟，成绩斐然，平易近人，丝毫不吝啬于将毕生所学传授给学生，也培育出钱学森、赵忠尧、钱伟长等众多中国近代科学各领域的奠基人。在加州理工学院，师生比达到了惊人的1 ∶3，这里的老师是各自领域中的精英，他们中有获得诺贝尔奖、菲尔兹奖、图灵奖等世界级大奖的人，有国家科学奖章和技术奖章获得者，有各大实验室主任。2020年，加州理工学院89 级硕士、92 级博士校友Andrea Ghez获得了诺贝尔物理学奖；1981 级博士校友Charles M.Rice 获得诺贝尔生理学或医学奖，截至目前，加州理工学院已有40 位教师或校友获得了41 人次诺贝尔奖。

加州理工学院目前拥有全职教授358 位（见图2），另有专职研究人员，博士后研究人员650余人。以上人员分属于6 个学院，学院划分与主要研究方向见表2。

图2 加州理工各学院全职教授数

表2 加州理工学院划分与主要研究方向列表②

（续表2）

除了教师和研究人员以外，加州理工学院还拥有一支2 700 余人的高素质行政工作团队，是教授队伍的7 倍多，切实保障了学校的各级办公室、实验室和研究中心的高效顺畅运转，也确保了教授能够全情投入教学与科研工作。

（三）卓越的学生培养体系

1.树立学生的领袖价值

加州理工学院的学生培养方案以其严格的课程设置和与教师深度互动的小班制教学模式闻名（见图3）。学校始终强调通过跨学科团队合作培养学生的批判性思维、团队协作能力及对各研究领域核心概念和原则的深入理解能力。每一名毕业生都致力于成为科学、工程、学术、工业和公共服务领域的世界领袖。学生在识别、分析和解决科学与工程学科中具有挑战性问题的能力得到了充分的训练，并力争在整个职业生涯中能够广泛应用和交流专业知识［9］。

图3 加州理工学院学生培养模式示意图

2.激发学生的核心能力

加州理工学院认为科学研究能够为学生提供探索未知领域的机会，让学生从本科阶段就能够了解自己的学术兴趣和特长所在，通过与教授、博士后和研究生构建合作研究的关系，进一步明确自己的学术和职业兴趣，丰富学生的履历，培养其核心能力（见表3）。同时，在本科阶段开展研究工作，也能够培养学生沟通的技巧，学习掌握新知识的研究方法，最重要的是学生有机会对一门学科的发展做出原创性的贡献［10］。

表3 学生核心能力培养目标列表③

3.强化学生的研究能力

加州理工学院一直将研究能力作为学生培养的重要组成部分，这成为众多优秀学生选择它的关键原因。学校将科学研究作为本科生培养的重要考核指标，每一位本科生在校期间可以根据兴趣参与各类项目（见表4），在导师指导下完成一份研究报告，并以口头报告的形式向考试委员会汇报。科研经历能够有效提升学生的研究、写作和陈述技能，为本科生未来的研究深造或者职业生涯奠定良好的基础。本科生在校期间会跟随全球顶级教授在最具创新的实验室开展科技前沿探索研究；90%的本科生会参与学校的SURF 项目，在暑期进行为期10 周的研究体验。爱好天文的学生可以参与GROWTH 项目，在德国、印度、以色列、日本或瑞典等国的天文合作机构交流10周。大名鼎鼎的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，简称JPL）也为本科生提供暑期学习项目。学校能够保证每个学生都有机会进入实验室做研究，并尽可能发挥学生在科学和工程方面的特长，这与加州理工学院的办学宗旨一脉相承。

表4 加州理工学院学生研究项目列表④

（四）全球顶尖的学术资源

加州理工学院拥有90 多个先进的研究中心，具备世界顶尖水平的实验室和设备，包括天文学研究中心、布斯计算中心、NASA 喷气推进实验室（JPL）等享誉世界的研究中心。

1.喷气推进实验室（JPL）

1936年10月31日，航空航天工程师冯·卡门和他的研究生一起在帕萨迪纳市测试手动制作的火箭发动机。1943年加州理工学院将冯·卡门领衔的发动机研究团队正式命名为“Jet Propulsion Laboratory”——喷气推进实验室。1957年JPL 的研究成果被应用于美国陆军，1958年与NASA 成立联合实验室，接着JPL 在地球与行星科学领域取得了一系列突破性成果。半个世纪以来，JPL 参与设计和发射许多有重大意义的太空飞船，设计和实验了人类最早的现代火箭，设计组装了美国阿波罗登月计划的太空飞船，执行完成了探索者计划、水手计划、伽利略计划、火星全球探测者等25 项航天探测计划，是NASA 太阳系机器人探索领域的先行者和领导者。加州理工学院院长T.F.Rosenbaum 称：“JPL 从一定意义上代表了加州理工学院，在JPL 我们探索宇宙星系的奥秘，激发同胞的想象力，并激励下一代研究人员”。

2.天文与行星科学研究中心

天文与行星科学研究中心包含11 个研究平台，与NASA、NSF、JPL 以及全球各地的研究中心长期合作开展宇宙探索研究。主要支持科研人员进行天体物理学和行星科学广泛领域的前沿探索研究，重点关注包括系外行星、暗能量与宇宙学、恒星的形成与星系的演化、小行星与太阳系。

3.生物医学转化中心

加州理工学院虽然以理工科特色享誉世界，其在医学领域的特色发展和成果同样值得关注。学校生命健康研究中心下属有两个医学转化中心：雅各布斯医学分子工程研究所（Jacobs Institute for Molecular Engineering for Medicine）和转化医学联合中心（Joint Center for Translational Medicine，简称JCTM）。

雅各布斯医学分子工程研究中心最初由雅各布斯工程集团捐赠1 000 万美金创建而成，主要从事以分子工程为基础的生物医学研究，目标是发明新一代药物和医疗设备。该中心致力于激发现代化学工程的分子技术解决医疗问题的潜力，依托分子工程、生物技术和医学应用多学科交叉，设计出能够应用于心血管疾病、神经再生、细胞作用、工程器官等领域的新型生物材料。相关研究进展已经提出了预防心脏病、脊髓损伤、糖尿病、帕金森病等多种疾病的治疗新方法。

转化医学联合中心（JCTM）由加州理工学院和加州大学洛杉矶分校（University of California，Los Angeles，简称UCLA）共同创建，目的是促进新的临床疗法的发展。中心建设初期经费主要来源于伊莱（Eli）和伊迪丝·布罗德（Edythe Broad）基金会提供的750 万美元，截至目前中心经费总投入大于5 000 万美元。JCTM 致力于研发癌症、黑色素瘤和艾滋病的替代疗法和预防药物，目前有来自加州理工学院和UCLA 的18 位研究人员在中心开展研究工作，研究人员分属于11 个临床研究小组，从基础实验到临床实验，不断地解决相关疾病的核心医学问题和开发新的治疗模式。

二、加州理工学院对我国“双一流”建设的启示

2022年1月29日，教育部、财政部、国家发展改革委联合发布《关于深入推进世界一流大学和一流学科建设的若干意见》，同时“双一流”建设高校和建设学科名单更新公布，这意味着新一轮“双一流”建设正式启动，“双一流”建设从2015年起步之时的“统筹推进”正式迈入了“深入推进”的新时期［11］。尽管“双一流”建设以来各项工作有序推进，改革发展成效明显，但是仍然存在高层次创新人才供给能力不足、服务国家战略需求不够精准，资源配置亟待优化等突出问题。作为世界一流的研究型大学，加州理工学院的独特魅力在于摒弃“大而全”，选择“小而精”，专注于科学，通过严控学生数量和品质，坚持精英式教学，培养创新型人才，将学术研究和人才培养做到了极致，其办学模式可以为我国新一轮“双一流”建设提供有益的参考思路。

（一）学科建设应引领时代前沿

从时间发展的角度来看，一所世界一流大学应当能够准确感知和掌握不同的时代发展需求和科学规律，始终屹立在学科前沿领域，其建设与发展应当与国家重大战略需求紧密相连［12-13］。加州理工学院自建校以来，始终将自身的学科优势与时代最需要的科学研究相结合。二十世纪二十年代重点发展物理学、天文学和生物遗传学［14］；在第二次世界大战的影响下积极发展国防科学；二十世纪五十年代开始致力于空间科学与技术方面的研究，并迅速成长为NASA 的核心力量；二十世纪七十年代，开始着力于将政治学、经济学等社会科学引入自身的学科体系中，丰富和拓展学生的视野，进一步完善了精英人才培养体系［15］；进入二十一世纪，学校又拓展了其在医学、免疫学等领域的学科实力。加州理工学院已经构建起了独具特色的“科研创新生态系统”，这为我国新一轮“双一流”建设提供了启示，“双一流”建设应当着力打造国家战略科技力量，服务国家创新体系建设，引领科技自立自强。高校应当不断夯实基础研究，加强关键领域核心技术攻关，加快推进人工智能、区块链、芯片等专项行动计划，努力攻克新一代信息技术、现代交通、先进制造、新能源、航空航天、深空深地深海、生命健康、生物育种等“卡脖子”技术，力争在基础性、前瞻性、颠覆性领域取得突破性进展［16］。

（二）人才培养应凸显精英理念

“双一流”建设始终以人才培养为核心，坚持将立德树人作为检验高校一切工作的标准，构建德智体美劳全面发展的教育体系。聚焦加州理工学院的本科、硕士和博士培养体系，其格外重视本科教育质量，它的目标是“培养创造性的科学家或工程师［17］、管理和工业发展急需的精英人才”［18-19］。加州理工学院对学生的选拔性要求极高，目前在校本科生938 名，每年秋季仅招收230名左右新生，录取率仅为8 %。学校的4年全日制本科教学强调文理并重，6 个学院为学生提供24 个专业和6 个辅修专业，其中最受欢迎的专业是化学工程、计算机科学、电子工程、机械工程和物理，学生也可以选择人文社会科学类专业作为主修专业，例如英语、历史和经济。依托世界领先水平的科研平台、学术资源和一流的师资，学校要求学生在本科阶段通过培养具备广泛而扎实的专业知识、分析问题与解决问题的研究能力以及丰富的人文素养［20］。目前，加州理工学院所培养的超过24 000 名学生正活跃在全球各个领域。学校通过学生职业规划中心，利用优质的校友资源为在校学生提供全面的升学和就业咨询服务。扎实的专业知识、卓越的研究能力和全面的综合素质成为加州理工学院人才培养的内核，这同样也是世界一流大学的核心竞争力所在［21］。新一轮“双一流”建设应该构建“兴趣+能力+使命”的培养路径，强化高校、科研院所和行业企业协同育人，以本硕贯通、联合培养、学术交流等模式开展研究生培养，进一步深化产教融合，全面提升创新型、应用型、复合型高质量人才的能力培养［22-23］。

（三）学科布局应围绕资源建设

世界一流大学需要具备一流的学术资源，其两大核心要素为一流的师资和一流的平台［24-25］。自1920年正式命名以来，一批具有国际影响力的科学家进入加州理工学院，学校已经有40 人获得了41 人次诺贝尔奖，在天文、物理、化学、生物、地质等基础研究领域和航空航天、电子、生物工程、环境保护等方面都获得了举世公认的成就。1931—1933年，爱因斯坦曾在加州理工学院从事研究工作；摩尔根在此揭示了染色体与遗传学的关系，成为遗传学的奠基人；奥本海默在此制定了美国原子弹研制计划；冯·卡门领导的喷气推进实验室（JPL）为NASA 设计了“探险者1 号”行星探测器。与顶尖师资相匹配的是加州理工学院具备世界一流水平的科研平台、一流的设备和科研力量。同时，学校图书馆系统由密立根图书馆、谢尔曼图书馆、达布尼图书馆、天体物理图书馆和地质行星科学图书馆五大分馆构成，学科资料齐全，珍贵文献众多，馆藏丰富。国际顶尖科学家和学术大师的加入促进学校培养了一流的科学家与工程师；诸多先进的设备吸引了世界各地的科学家、工程师前来进行研究和学术交流，良好的科研教学氛围，活跃的学术思维碰撞，潜移默化中营造了一流的学术氛围。“双一流”建设应进一步创设具有国际竞争力和影响力的高端引智平台，吸引享誉全球的学术大师和国家急需的专业领军人才，加快构建世界一流的人才中心和创新高地。同时要加强青年人才培养力度，进一步完善博士后管理制度，将其作为师资的重要来源，挖掘青年骨干人才的潜能，培育一批具有创新活力的青年人才，构建具有中国特色的高质量人才梯队。

（四）学科发展应鼓励交叉融合

世界一流大学的建立离不开一流的学科建设，而学科交叉融合能够不断拓展学科边界，激发学科潜能，促进新兴领域的探索研究，从真正意义上产出能够推动人类社会发展的变革性成果［26］。加州理工学院发展初期以工程学科为特色，通过发展数学、物理和化学等基础学科不断强化特色专业，同时引入人文社科课程，逐渐形成“小而精”的办学特色。通过不同学科间的渗透，打破和超越原始的学科边界，在凸显优势学科的同时打造新的学科增长点（见图4）。在加州理工学院，政治、经济这些原本非优势学科，通过与数学、物理、公共政策等学科交叉融合，形成了更加多元和鲜明的研究特色［27］。

图4 加州理工学院主要学科交叉方向示意图

加州理工学院不仅鼓励各学科交叉融合，同时也鼓励与其他高校和研究机构的科研合作，例如其著名的JPL 实验室与NASA 长期开展深度合作并成长为NASA 的核心单元之一；在生物医学方面，加州理工学院与加州大学洛杉矶分校合作成立研究中心，双方共享教师与临床资源；加州理工学院的各类研究项目均向前来联合培养、交流访问的外校师生开放。融合发展为加州理工学院注入源源不断的学术活力，也进一步巩固了其在世界高等教育中的重要地位。新一轮“双一流”建设应进一步推动学科交叉融合，依托国家科技创新基地、重大科技基础设施，打造跨学科的高水平团队。创新交叉融合机制，打破学科专业壁垒，促进自然科学之间、自然科学与人文社会科学之间交叉融合，围绕人工智能、国家安全、国家治理等领域培育新兴交叉学科。完善交叉学科管理与评价机制，以交叉促创新，营造充满活力的学科发展环境。

三、总结

当今世界正处于百年未遇之大变局，全球肆虐的新冠肺炎疫情加速了国际环境的深刻变化，特殊的历史时期要准确把握世界高等教育发展的机遇与挑战，开辟新时代中国特色世界一流大学建设格局。通过对加州理工学院办学模式的深入分析表明，培养杰出人才和做出重大贡献是建设世界一流大学的核心要义。我国一流大学建设需从特色、创新和引领三个维度不断提高人才培养质量，把握师资队伍、学科方向和研究平台三个要素，立足中国大地，充分彰显中国特色。针对行业特色大学应该找准学科优势和特色，着力于内涵式发展和重点发展，明确有所为有所不为，构建一流的学科体系，以国家重大需求驱动科技创新发展和人才培养。为国家培养具有国际视野，能应对全球化挑战，堪当民族复兴大任的时代新人。

注释：

①U.S.News、THE、QS、软科是目前世界主流比较认可的四大世界大学排名。

②③④相关数据和信息归纳整理自加州理工学院官网公布资料（https：／／www.caltech.edu／）。

⑤NASA，美国国家航空航天局（英语：National Aeronautics and Space Administration，简称NASA）。