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造就支撑制造强国的卓越工程师

2022年11月25日 14:58 来源:中国教育报

就业季,西北工业大学电气工程专业2022届博士毕业生张羽翔,在多个机会中选择了深圳某上市公司。博士期间他从事的氢燃料电池能源管理研究,是当下企业尤其关注和加大投入的方向,张羽翔也因此获得了显著高于专业平均水平的薪资待遇。

尽管张羽翔的求职路很顺利,他的导师、西北工业大学教授皇甫宜耿却也观察到,随着企业从低端复制到高端创造的转型,当前高校人才培养与企业用人需求存在一定的不适配,出现了企业用人难和毕业生就业难的双困局面,工程人才培养的质量和结构性问题同时存在。

党的二十大报告提出,加快建设国家战略人才力量,努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。

在从制造业大国走向制造业强国、从全球产业价值链中低端迈向高端的今天,我们需要怎样的卓越工程师,如何培养卓越工程师?

如何理解“卓越”

有家国情怀和突出创新能力

2010年6月23日,天津大学天南楼C4报告厅,卓越工程师教育培养计划启动会正式拉开了我国卓越工程师培养的大幕。7年后,以新工科建设为引领的新一轮行动,标志着卓越工程师教育培养计划进入了2.0时代。

什么是卓越工程师,这些年来“卓越”的内涵发生了哪些变化,如何理解今天对“卓越”的要求?

在清华大学国家工程教育多学科交叉创新引智基地执行主任林健看来,卓越工程师教育培养计划1.0启动时,我国工程人才培养主要按照科学教育模式培养,面临工程教育特色不鲜明、面向工程实践不足等问题,“在这一阶段,‘卓越’作为目标概念,不仅意在将出类拔萃的杰出工程人才作为人才培养定位,还希望以此引起各级政府、社会和企业的重视和积极参与”。

多年来,高校通过加强校企合作、强调“回归工程”、鼓励和支持教师参与工程实践等举措,推动了我国工程人才培养改革的加快进行。在林健看来,今天理解卓越工程师,离不开当前新一轮产业革命和科技革命快速发展的大背景,离不开国内外大环境的改变和我国从工业大国向工业强国迈进的历史进程。

“为了提高利用效率,以前的电力系统以大为追求,是巨无霸式的,我们的学生只需了解能源是如何产生的就可以。但在未来,由多种能源组成的区域性小型能源网络将是主流方向。这就要求学生要形成大能源观,既了解生产又清楚消耗。”上海交通大学国家电投智慧能源创新学院副院长刘晓晶表示,新的发展目标和产业实践对专业人才培养提出了新的挑战。

“随着新一轮科技革命和产业革命的交汇叠加,国家和各个行业都呼唤培养更多能应对未来技术和产业变化的人才。”在天津大学机械工程学院副院长孙涛看来,不管是“新工科”还是卓越工程师教育培养计划2.0,其核心都是要培养能够应对未来变化的创新人才。

在工业化进程中,后发优势帮助我国快速实现了对发达国家的追赶。然而,近些年,随着技术创新日益走向“无人区”,“从简单复制到引领超越,国家和产业对高端工程人才的需求非常高,也很迫切。”皇甫宜耿说。

以半导体工艺为例,当前,世界上最先进的光刻机已经达到了5纳米尺度,而按照摩尔定律,每18个月芯片的集成度就会翻一倍。“再往下走,很快就到了摩尔定律的终点,半导体产业发展将进入后摩尔时代。”中星微集团联席总裁、数字多媒体芯片技术国家重点实验室执行主任、“星光中国芯工程”副总指挥张韵东说。当光刻机加工尺度达到1纳米、向着原子迈进时,将产生量子效应,经典物理学环境下形成的经验将遭到彻底颠覆,探寻产业未来发展的新路径已成为当前世界性的前沿难题。

“以前工程师主要处理的是固定模式、确定性的、基于因果关系的问题,而未来的工程师将涉及更多无固定模式、不确定性、基于复杂关联关系的问题。”天津大学教务处副处长夏淑倩表示,面对“两个大局”,建设社会主义现代化国家,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,“高层次人才、卓越工程师同样也是如此,必须更加重视自主培养,这方面要加强战略谋划和工作布局”。

“既要具备家国情怀、心系民族复兴,又要具备突出的技术创新能力,善于解决复杂工程问题。”林健表示,进入2.0时代以来,学科交叉与整合、创新创业精神、领导能力、全球胜任力等更多概念被纳入了“卓越工程师”的内涵之中。

不过,尽管“卓越”所指向的内涵在不断拓宽,夏淑倩认为,“无论哪个阶段,工程人才培养其实都重视服务国家战略、重视与工业界紧密结合、重视国际化、重视培养学生综合素质”。

如何培养“卓越”

强化校企合作、产教融合

1991年,张韵东从复旦大学微电子专业硕士毕业。进入行业,科班出身的他却发现,尽管在学校里学到的基础知识给自己打下了坚实的底子,“但在实际项目中,大部分的知识技能其实是在企业学到的”。

芯片设计不仅涉及相关的学科基础知识,还与实际的应用需求相关,需要围绕设计需求做大量物理实验,具有很强的综合性。相比自己读书时软硬件设备相对缺乏的情况,走在今天的校园里,张韵东发现,不少学校建起了实验室,甚至可以自己实现芯片流片(以流水线方式试生产芯片)。

但是,在大学科研条件不断提升的同时,科研目标也一直在向更高峰攀登。在张韵东看来,围绕工程人才培养,校企合作、产教融合的培养方式值得提倡。经过了产教融合培养的学生,“在社会上也更能为企业服务,学生自己也更有信心找到好工作”。2020年,张韵东担任了北京航空航天大学企业导师一职,和学校学术导师共同指导工程博士李月婷的科研工作。

知行合一、重视实践是工程人才培养长期以来的一大特色。在卓越工程师教育培养计划1.0时期,各高校就通过重视实践教学、鼓励和支持教师参与企业工程实践等,推动工程人才培养的产教融合。进入2.0时期后,孙涛发现,从全国范围来看,校企合作、产教融合迈上了一个新台阶,“原来的校企合作可能更多的是停留在协议签署层面,但是实施‘新工科’以来,我觉得大家做得更实,更富有创造性”。

前不久,上海交通大学国家电投智慧能源创新学院2018级本科生王乾坤,刚刚完成了自己的毕业设计答辩。和其他毕业生一样,他所研究的“基于动态拓扑的自适应配电网分布式保护研究”,是由企业提供、基于现实工程问题的课题。

刘晓晶介绍,今年,智慧能源创新学院从共建单位国家电力投资集团征集来了183个课题,在进行简单的分级分类后,由本科生、硕士生和博士生选择感兴趣的主题。此外,企业和学校还各投入3000万元成立了未来能源基金,支持硕博研究生进行科研。“我们的硕博研究生都采取双导师制。硕士研究生还需要在企业实习1年半,毕业设计题目也都是来自实习中的一线问题。”刘晓晶说。

回想起3年前刚入学时的日子,天津大学智能制造工程专业本科生张旖仍“心有余悸”——作为天津大学新工科建设的第一批“试水者”,张旖面临着从传统的听课到动手实践的巨大转变。

2017年以来,天津大学以课程改革为抓手,“问产业需求建专业、问技术发展改内容、问学生志趣变方法”,通过项目式教学模式推动工程人才培养体系变革。清华大学则从管理要发展,打破传统“院系制”培养模式,构建起了集约资源、高效管理的工程人才培养管理体系。北京航空航天大学以人才培养评价体系为突破,在2018年取消硕士生发表学术论文强制性要求的基础上,2020年进一步出台了《研究生申请博士学位创新成果评价规定》,鼓励博士生面向国家经济社会发展需求,将产教协同攻关的关键问题作为研究方向。

无论是“两弹一星”、载人航天、探月工程等重大工程科技项目,还是港珠澳大桥、白鹤滩水电站等基础设施建设,高校工程教育立足服务国家重大需求,为大国工程培养输送了一批批工程人才。在林健看来,高校培养出的卓越工程师能否满足当前和未来国家战略需求,能否在中华民族伟大复兴中发挥重要作用,正是检验“卓越”的重要标准。

2018年,清华大学设立了创新领军工程博士项目,面向适应能源发展战略趋势的能源互联网项目、服务国家发展战略的国际核电人才项目、集成电路人才培养项目等,加快培养“高精尖缺”工程领域高层次人才。2021年,为培养未来关键核心技术领军人才,探索和研发未来关键核心技术,教育部公布了北京大学、北京航空航天大学等12所未来技术学院。

谁来培养“卓越”

调动好高校和企业积极性

在与企业的交流中,孙涛发现,最初,企业对高校培养的工程人才抱有很高的期待,希望依靠学校就能培养出卓越工程师。“但实际上,高校一方面缺乏实际的技术和产品研发需求,也没有让学生真正实践的平台,很难形成卓越。”孙涛表示,“如今,企业更希望高校把学生的工程教育底子打厚打好,企业再通过一个个实际工程问题将其培养为卓越,实际上就是通过校企合作共同造就卓越。”

在去年9月27日召开的中央人才工作会议上,围绕卓越工程师培养,习近平总书记指出,要调动好高校和企业两个积极性,实现产学研深度融合。

现实中,由于校企合作模式样板少、机制体制有待完善、校企双方权责存在不清晰,工程教育人才培养的产教融合模式仍处在不断摸索中。

曾在法国留学的皇甫宜耿发现,与国外校企合作的稳定、长期相比,国内高校的不少校企合作以短平快的项目为多,缺乏稳定性与系统性。

“企业和学校都比较追求短期。企业在竞争和生存压力下,对校企合作的投入、产出的要求严格,以一次性的项目为多。学校教师也都面临比较大的考评压力。双方的合作缺乏延展的深度和系统化的总结。”皇甫宜耿表示,围绕工程人才培养,高校和企业有目标的一致性,却也存在“离心力”。

对于人才培养,企业更期待学生“上岗就能上手”,高校则希望为学生提供更宽厚的学科基础和良好的工程素养。对于合作项目,企业的需求是稳定可靠、快速应用、能贯通产品线,高校则更擅长在一点上做深做透。

如何协调好企业和学校的不同诉求,形成运转良好的合作关系?

“要明确好高校和企业各自擅长做的、应该做的事,做到权责分明。”皇甫宜耿说,“作为技术创新的引领主体,产业界是问题的发出者。而高校则应发挥挖潜优势,去回答这些问题。”他认为,双方都不应该“越俎代庖”,而应像双螺旋一样互相补充、互为支撑,并在此过程中推动人才培养和产业发展。

“学校是教书育人的主阵地。企业之所以对参与高校人才培养积极性不高,产教融合之所以存在‘两张皮’,关键还是做得不够实,没有帮助企业真正解决问题。”刘晓晶介绍,创立之初,学院就面向青海、海南等全国7个省份进行产教融合“思源计划”本科生定向招录工作,学生毕业后须回生源地的国家电投单位就业,如果学生选择升学,则可以脱岗培训的方式完成深造。“这切实解决了企业的人才布局难题。”刘晓晶说。

“我们在一线积累了大量工作经验,实践丰富,但是大学所学的理论知识忘记了不少,工程设计中又不断出现新技术新材料新设备,很多老同志明显跟不上知识更新的速度了。”经过自愿报名、集团内部和学校的考核等环节,山东电力工程咨询院有限公司的信珂成了上海交通大学国家电投智慧能源创新学院的一名企业导师,他认为,这不仅能帮助高校掌握企业实际所需,也能避免企业员工知识理念的老化。

今天,随着产业快速向数字化、智慧化方向转型,传统产业的改造升级和产业新方向的变化,对人才继续教育和终身学习提出了高要求。刘晓晶介绍,除了国家电投共同制定人才培养方案、课程大纲,学院还通过为集团员工开展培训、学历提升等服务,切实形成与企业共建共享的人才培养模式。

而对于孙涛而言,如何与更多的头部企业建立联系,找到来自真实生产一线的高水平科研难题,一直让他感到有些困扰。“不同类型的学校对校企合作的需求也是不同的,对于天津大学,培养高水平工程人才,也需要高水平企业出真题。”孙涛说,“除了依靠教师个人关系等方式建立校企合作关系外,还需要进一步密切政产学研联系,建立校企合作的更多模式和样板。只有改革评价机制,明确校企双方的权、责、利,才能推动产教融合育人更有实效。”