中美航空航天類專業(yè)本科課程體系的比較研究

李衛(wèi)衛(wèi) 張開富 于輝

摘? 要：課程體系構建是本科教育的基礎與核心。文章將麻省理工學院（NPU）和西北工業(yè)大學（MIT）作為中美高校代表，全面介紹了航空航天類專業(yè)本科課程體系構成，從課程目標、課程內容、課程結構、課程實施、課程評價等方面詳細比較兩校航空航天類專業(yè)課程體系，以期為對我國航空航天類專業(yè)本科課程體系優(yōu)化提供一定借鑒與啟示。

關鍵詞：航空航天類專業(yè);課程體系;本科教育;比較研究

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）23-0057-06

航空航天產業(yè)的發(fā)展水平是一個國家科學技術水平和綜合國力的體現，培養(yǎng)一批能夠在核心技術、關鍵領域等方面自主創(chuàng)新的國際化航空航天科技人才已成為我國航空航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇[1]。2018年6月，陳寶生在全國高等學校本科教育工作會議上指出，一定要把本科教育放在人才培養(yǎng)體系的核心地位，深化本科教育教學改革，提高人才培養(yǎng)質量。課程是人才培養(yǎng)核心要素和主要載體，課程質量直接決定人才培養(yǎng)質量[2]。

西北工業(yè)大學（以下簡稱“NPU”）是一所以航空航天工程教育和科學研究為特色的研究型高校，在教育部第四輪學科評估中，航空宇航科學與技術專業(yè)與北京航空航天大學并列全國第一。麻省理工學院（以下簡稱“MIT”）是一所世界著名研究型大學，航空航天類專業(yè)在2020年U.S. News航空航天工程專業(yè)世界大學排名第一。本研究以NPU和MIT為例展開探討，對比中美兩國高校航空航天類專業(yè)本科課程體系，對我國高校借鑒國際經驗、深化本科教育改革、提高航空航天類人才培養(yǎng)質量具有重要的理論與現實意義。

一、NPU與MIT航空航天類專業(yè)本科課程體系的基本情況

（一）NPU航空航天類專業(yè)本科課程體系的基本情況

NPU航空航天類專業(yè)本科從2019年起實施大類培養(yǎng)，依托國家級A+學科“航空宇航科學與技術”的優(yōu)勢資源，現有飛行器控制與信息工程、飛行器設計與工程、飛行器動力工程以及航空航天工程四個專業(yè)，致力于培養(yǎng)具有家國情懷和國際化視野、德智體美勞全面發(fā)展、掌握航空航天多學科知識、在航空航天工程等領域能夠引領未來發(fā)展的領軍人才。

NPU航空航天類專業(yè)本科課程目標是培養(yǎng)具備良好的科學人文素養(yǎng)，恪守職業(yè)道德，具備社會責任感、國際視野和創(chuàng)新精神，積極服務于國家與社會，能夠運用專業(yè)知識研究航空航天的科學問題，完成復雜工程產品的設計、分析、實驗和應用，能夠帶領或協同多元文化、多學科團隊，有效溝通并共同實現工作目標，能夠關注社會和行業(yè)變化，通過深造或自學持續(xù)發(fā)展，具備持久競爭力的人才。課程體系主要涉及通識課程、學科專業(yè)課程、其他課程。課程總學分為“150+X”學分，150學分是本大類畢業(yè)最低要求，X學分可以根據個人發(fā)展志愿選擇修讀，建議修讀30—40學分。其中，通識課程74.5學分，學科專業(yè)課程75.5學分，個性發(fā)展課程和素質拓展課程建議修讀30—40學分，勞動教育課程不少于32學時，具體課程結構如表1所示：

NPU航空航天類專業(yè)的課程內容主要包括以下幾個方面：第一，通識課程，包括“思想政治理論類課程”“體育與健康類課程”“數學與自然科學類課程”等通識必修課和“審美與藝術類課程”“信息類課程”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類”等通識選修課;第二，學科專業(yè)課程，包括大類平臺類課程、學科基礎課程、學科專業(yè)課程、學科選修課程、實踐實訓課程、畢業(yè)設計/論文等;第三，其他課程，個性發(fā)展課程支持學生根據自己的興趣和愛好，修讀綜合素養(yǎng)類課程、輔修/雙學位專業(yè)課程、學術深造類課程等，素質拓展課程指的是鼓勵學生參加由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、文體活動等轉化之后的素質拓展類課程，勞動教育課程包括生產實習、科研訓練等。

（二）MIT航空航天類專業(yè)本科課程體系的基本情況

MIT航空航天系設有兩個學位課程，分別是航空航天工程理學學士學位（Course 16）和航空航天工程學學士學位（Course 16-ENG）。Course16主要學習空氣動力學、結構設計和分析、先進材料和動力學，為工程航空航天車輛相關學科奠定基礎。Course16-ENG以航空航天工程核心學科為基礎，學生可以在包括多個學科領域在內的工程領域培養(yǎng)更深層次的理解和技能，或在跨學科領域中培養(yǎng)更深入的理解和技能。

MIT航空航天類專業(yè)本科學位課程目標是運用深厚的技術基礎知識，解決工程問題，滿足社會對航天及相關領域的需求;了解技術、業(yè)務、社會和其他背景;表現出對道德行動的承諾;繼續(xù)加強技術、專業(yè)和個人技能;作為多學科團隊的成員，有效溝通和協作;領導國家和世界航空航天及相關領域的創(chuàng)新技術、產品、工藝和系統(tǒng)的構思、設計、實施和操作。具體課程內容主要包括以下幾個方面：

MIT本科生課程及學分的總體要求（GIRs）。學?？傮w要求（GIRs）即通識課程，包括四類課程，分別為科學（Science），人文、藝術與社會科學（HASS），科技限制性選修（REST），以及實驗（Laboratory），共17門課程，總計144—216個學分（如表2所示）。此外，學?？傮w上要求還包括交流課程和體育教育課程。

MIT航空航天系本科生課程及學分的具體要求。主要分為必修課程和選修課程，其中選修課程又分為限制性與非限制性選修課程。實際上，MIT各系的課程計劃一般有1—6門課程會同時滿足學校的總體要求（GIRs），而同時滿足學校總體要求和各系課程計劃要求的課程學分只能計入其中一方，不能重復累積。因此，各系學士學位要求的學分數一般為學生所選課程的總學分減去與學?？傮w要求重疊的學分，且該學分不包含學?？傮w要求中的學分。航空航天系專業(yè)學士學位授予要求：學分198，總學分為234。其中，必修課程學分186，占總學分的比例高達79.5%，非限制性選修課程48學分，占總學分的比例高達20.5%（如表3所示）。

課程具體內容主要由三個部分構成。第一，核心課程，即航空航天工程基礎課程，包括材料和結構、流體和空氣動力學、物理和動力學、Python計算機科學編程等。第二，專業(yè)領域和專業(yè)學科，即更廣泛、更深入地對待核心課程所涵蓋的材料的課程，主要在航空航天軟件工程、自主系統(tǒng)、通信、計算工程、空間探索和運輸等領域。第三，頂點課程，即通過實驗工作和項目，整合工程學科，并應用在核心、專業(yè)領域和集中學科中學到的大部分知識，有助于整合各個學科，并強調設想—設計—實施—操作（Conception Design Implem entation Operation，簡稱CDIO）課程的背景[3]（如表4所示）。

MIT航空航天工程系最突出的特點是本科生有機會加入教師正在進行的研究項目。從剛入學的新生研討會到二、三年級的工程設計課程，以及實地考察、本科生實習機會等，都是MIT航空航天工程系基于研究項目的實踐類課程的具體體現。當前MIT航空航天工程系實施了以“本科生研究機會計劃”和“本科生實習機會計劃”為依托的實踐類課程，課程內容主要包括引導本科生從事實驗研究、參與航空航天企業(yè)工程實踐、技術創(chuàng)業(yè)計劃等。

二、NPU與MIT航空航天類專業(yè)本科課程體系的比較

當前，關于課程體系的比較研究，學者們主要從其內部構成要素及相互關系出發(fā)進行系統(tǒng)探究。黃兆信，趙國靖從課程目標、課程內容、課程模式等出發(fā)對中美高校創(chuàng)業(yè)教育課程體系進行比較研究[4];陳露洪等則從課程內容、課程結構、課程實施出發(fā)，對比分析了加州大學伯克利分校、劍橋大學、南京大學化學專業(yè)課程體系[5]。基于此，本研究主要從課程目標、課程結構、課程內容、課程實施、課程評價五大要素對NPU與MIT航空航天類專業(yè)本科課程體系加以比較分析。

（一）課程目標的比較

課程目標從課程的角度規(guī)定了人才培養(yǎng)的具體規(guī)格與質量要求[6]。NPU與MIT航空航天類專業(yè)課程目標都強調基礎與專業(yè)前沿知識、職業(yè)道德以及團隊溝通與合作等。國際課程論專家舒伯特教授將課程目標歸納為“普遍性目標”取向、“行為目標”取向、“生成性目標”取向、“表現性目標”取向四種類型[7]。NPU課程目標符合“普遍性目標”取向，將一般教育宗旨或原則與課程目標同畫上等號，具有一定的普遍性、指令性、模糊性，如課程目標提到“具備社會責任感、國際視野和創(chuàng)新精神，積極服務于國家與社會”“具備持久競爭力”等。而MIT課程目標則屬于典型的“行為目標”取向，強調以具體的行為或可操作的形式表述目標，最大特點在于課程目標的具體性、精確性、可操作性，如“表現、領導”等類似的行為性詞語，實現“領導行業(yè)、非營利組織或公共部門”等就業(yè)方向。

（二）課程結構的比較

課程結構指的是課程體系中各組成部分組織、排列、配合的形式[8]，主要包括通識課程、專業(yè)課程、其他課程等要素及其相互間的組織方式與比例關系。NPU與MIT航空航天類專業(yè)的課程體系均包括專業(yè)基礎課程、通識課程與綜合性課程體系，兩校都重視通識教育，將專業(yè)基礎作為人才培養(yǎng)的核心。同時，兩校均引入跨專業(yè)選課，豐富學生的知識結構。從整體來看，NPU航空航天類專業(yè)課程重視人文社會科學、專業(yè)基礎課程等，強調夯實專業(yè)基礎（如圖1所示）;MIT則既重視科學與技術等基礎課程的學習等，又強調實驗、戶外實習、實踐的重要性（如圖2所示）。從各類課程所占學分比來看，NPU與MIT的通識課程比重分別約為44.5%、52.2%，專業(yè)課程部分占比分別約為55.5%、47.8%?？梢姡琈IT通識課程所占比重高于NPU，專業(yè)課程比重則低于NPU，體現了MIT理性與實用結合、科技與人文結合的教育思想，為培養(yǎng)“全人”奠定了基礎。從專業(yè)選修課來看，在NPU的課程框架中，學生自由選擇專業(yè)課的比例僅為7.9%，而MIT的選修課比例高達20.5%，給予學生更充分的自由選擇空間，有利于提高學生學習的積極性和主動性。

（三）課程內容的比較

課程內容是指學科中特定的觀點、原理、問題與處理它們的方式，能夠反映學科的主要知識、方法以及時代發(fā)展的要求與前沿[9]。在通識課程上，兩校雖在課程類別稱呼上有所不同，但都沿用課程模塊的形式來規(guī)范課程內容。然而，因兩校教育價值取向與目標體系的不同，在具體內容設置上存在一定差異。第一，內容時序維度的差異。NPU航空航天專業(yè)本科一、二年級實行大類培養(yǎng)，主要學習通識課程內容，三、四年級學習專業(yè)課程內容;而MIT第一學年選擇學?？傮w要求（GIRs）類型的課程，第二學年在繼續(xù)學習學院總體要求課程的同時，開始接觸各系的專業(yè)課程，第三、四年主要選擇學習相關專業(yè)課程?？傊?，通識課程貫穿其本科學習生活。第二，內容選擇的差異。NPU政治類課程內容較多，而MIT的人文社科選修課比例較大;NPU僅開設了數學、化學、物理作為航空航天專業(yè)課程支撐，而MIT的專業(yè)支撐課程學科更齊全，包括數學、地理、生物、物理、化學等。第三，實踐課程內容的差異。NPU實踐課程內容較為單一，MIT實踐課程較豐富，學生自主選擇課程多，尤其重視科研活動與教學活動相結合。

（四）課程實施的比較

課程實施是課程理念向實踐層面的轉化，由靜態(tài)課程向動態(tài)課程轉變的中心環(huán)節(jié)[10]。NPU課程教學主要采用傳統(tǒng)講授形式，輔之以小組討論。MIT教學形式多樣化，既包括傳統(tǒng)課堂講授法，又有慕課、研討班以及非正式論壇等新型教學方式。從學分的構成來看，MIT航空航天系的課程學分構成以3-1-9/3-2-7/5-1-6等居多，實驗、設計、戶外實習會占一定的比例（MIT學分設置一般為#-#-#形式，其中第一個數字代表的是復習課或講座形式獲得的學分，第二個數字代表實驗、設計或野外實習獲得的學分，第三個數字代表準備或預習所獲得的學分）。將實驗、設計等環(huán)節(jié)作為學分組成成分充分顯示了MIT人才培養(yǎng)過程中“做中學”（Learning by Doing）的理念。MIT的校訓是“手腦并重”（Mind and Hand），強調“大學既通過課程來教學，更通過行動來進行教學”[11]。在其絕大部分課程的學分構成中，學生以準備或預習形式所獲得學分數量占比較大，在一定程度上表明MIT重視學生自主學習，體現出該校以學生為本的教育理念。

（五）課程評價的比較

課程評價是指對課程計劃及其實施實際達到教育目的程度的價值判斷活動。在評價方式與手段方面，兩校均重視定期性評價與經常性評價、定量評價與定性評價、形成性評價與終結性評價等有機結合，評價呈現多樣化、靈活化、動態(tài)化的特點。在評價主體方面，NPU課程評價體系主要由教務處組織督導、學生對課程教學質量進行評價，評價主體較為單一。MIT課程評價體系包括內部評價體系與外部評價體系兩部分。內部評價體系是指由校內多個部門協同構成的課程評價體系，主要包括本科培養(yǎng)方案管理委員會、客訪指導委員會及學業(yè)成績管理委員會。外部評價體系主要指校外的專業(yè)認證委員會、院校、基金會等機構對其課程進行認證與評價，使MIT從課程設計到課程實施，再到課程改進，都不斷得到保障與完善。它們與各學院系主任辦公室以及本科教育主任辦公室共同完成對本科課程的評價[12]。

三、對我國航空航天類專業(yè)本科課程體系優(yōu)化的借鑒與啟示

在高等教育課程開放的全球化環(huán)境中，深入探究NPU和MIT航空航天專業(yè)本科課程體系，對國內高校如何培養(yǎng)高質量創(chuàng)新型航空航天科技人才具有一定借鑒作用，對促進我國高校航空航天專業(yè)教育教學改革具有重要的指導意義。

（一）制定科學明晰的課程目標

課程目標是課程結構、內容、實施、評價的重要依據，其科學明晰與否，直接關系到課程與人才培養(yǎng)的質量高低[13]。一個“科學明晰”的課程目標，首先，要有科學的課程理念，世界著名課程論專家泰勒提出課程目標的制定要符合學生身心發(fā)展特點、社會發(fā)展需要以及學科持續(xù)發(fā)展需要。無論是NPU還是MIT課程目標的制定，都是以科學性為前提，遵循規(guī)律，立足校情。其次，應采用明晰的課程目標表述。一個具體完整的課程目標表述要兼具層次性與全面性。從層次性上講，要兼具一般性目標與特殊性目標、長遠性目標與近期性目標;從全面性上講，不僅要有知識性目標，還要包含行為、情感等目標。相較而言，MIT課程目標更具有清晰性和方向性，對學生應該學習哪些領域的知識、達到哪些具體要求均有詳細描述，使課程目標的落實更具針對性與可操作性。

（二）建設均衡協調的課程結構

系統(tǒng)科學認為，事物的結構是其功能賴以存在的條件與形式[14]。課程作為一個有機系統(tǒng)，內部各要素組織形式與相互聯系不同，往往使課程功能產生極大的差異。因此，“均衡協調”的課程結構是形成課程整體功能、實現課程目標的關鍵所在。第一，“均衡協調”的內部要素。NPU與MIT通識課程比例均較高，有利于促進學生視野的開闊和思維的拓展。MIT的專業(yè)選修課比例高達20.5%，可以強化課程的適應能力，有利于促進學生個性發(fā)展和自主性的提高。第二，“均衡協調”的時間。我國多數研究型大學在專業(yè)基礎課、專業(yè)方向課等課程上保持良好的關聯性與有序性，強調打好基礎。而MIT通識課程設置的時序安排則貫穿于整個大學階段，重視一二年級學生研究能力的培養(yǎng)，不僅為本科生廣泛深入探索知識夯實基礎，更有利于激發(fā)學習研究的興趣。第三，“均衡協調”的空間。一般而言，如果課程內各要素間關系協調，則可以使課程產生“非加和性”的整體效應。MIT重視通識課程與專業(yè)課程間的關聯性，加強兩者間的橫向聯系，實現了通識教育與專業(yè)教育目標的一致性。

（三）供給優(yōu)質適切的課程內容

課程內容是課程內在結構的有機組成部分，其適切程度直接關系到課程整體目標的實現程度[15]?！皟?yōu)質適切”的課程內容必須以學生需求為中心，以高質量內容為基點。第一，“優(yōu)質適切”的通識課程。MIT通識課程重視生物、地理及更高層次的數學等基礎課程的學習，加大理科課程對工科的支撐力度，使理工協調發(fā)展，利于提高人才培養(yǎng)質量。第二，“優(yōu)質適切”的專業(yè)課程。NPU與MIT從廣度和深度兩個維度優(yōu)化了課程內容，加大力度建設專業(yè)綜合設計類課程，鼓勵學生參與課程內容建設，將學術研究、科技前沿成果等及時引入課程內容。第三，“優(yōu)質適切”的實踐課程。一是在理念上要認識到工程教育的核心在實踐，通過加大實踐課程比重提高課程重視程度。二是加強建設實踐選修課程，擴展學生實踐選修空間，提供學生感興趣的課程內容。MIT提供一系列工程實踐課程，如工程實習計劃將傳統(tǒng)的校內學術課程與政府工作經驗和校內工業(yè)相結合，確保學生獲得現實世界的工作任務，將學習經驗擴展到本校無法提供的領域。

（四）探索自主綜合的課程實施

所謂“自主綜合”，就是充分發(fā)揮教師的主觀能動性，將各種教學方法綜合實施，取長補短，優(yōu)勢互補。NPU航空航天專業(yè)以學生發(fā)展為中心，深化小班化教學、翻轉課堂、研究型教學等多樣化教學模式改革，推進“互聯網+”“智能+”教育教學改革，將互聯網突破時空局限的優(yōu)勢與線下教學的情感交流結合，實現信息技術與教育教學的深度融合，提升課堂教學質量。MIT航空航天專業(yè)一線教員大多數是教授，采取CDIO工程教育模式培養(yǎng)本科生，并采用多種課堂教學方式提高教學效果，如將互動式教學與研究式教學結合，以《實驗專題I》為例，每位學生在一學期內需提交一個處于不斷修訂中的實驗設計方案，方案修訂后的第三稿才為最終作業(yè);各學生小組需及時向實驗室指導員和課程教師提交口頭提案，反饋關于實驗缺點與不足的意見，或討論提議的實驗在《實驗專題II》現有資源下能否按時完成。

（五）實施系統(tǒng)多元的課程評價

“系統(tǒng)多元”的課程評價包括系統(tǒng)課程評價體系和多元課程評價主體兩個部分。第一，系統(tǒng)課程評價體系。首先，嚴格學習過程考核，強化能力與知識考核并重，完善過程性考核與結果性考核有機結合的學業(yè)考評制度;其次，落實教學巡查、教學督導、教學基本狀態(tài)數據采集分析、多元評價、激勵約束等質量管理常態(tài)化機制，完善校院兩級教學質量監(jiān)控與保障組織機構建設;再次，聚焦達成評價，持續(xù)優(yōu)化教育教學質量標準規(guī)范制度體系，形成過程監(jiān)控與質量評估相結合的教學質量監(jiān)控保障長效機制;最后，建立四年一輪的課程自評估制度，構建評價、反饋、改進及效果跟蹤不斷迭代的持續(xù)改進機制。第二，多元課程評價主體。在MIT航空航天本科課程評價體系中，有不同身份與不同類型的評價主體，內部主體包括學校教育教學管理與服務和監(jiān)督機構、教育教學研究與培養(yǎng)組織等，外部主體包括專門人才的識別與幫助組織、高校發(fā)展宏觀績效的評價與認證組織、行業(yè)和專業(yè)知識及技能的鑒別等組織。不同身份的課程評價主體對課程評價的出發(fā)點會有不同，對課程的需要也有不同程度的認識與了解，并從中尋找到有利于本機構、組織定論和決策的依據。

參考文獻：

[1] 馮江源. 大國強盛崛起與科技創(chuàng)新戰(zhàn)略變革——世界科技強國與中國發(fā)展道路的時代經驗論析[J]. 人民論壇·學術前沿，2016（16）：6-37.

[2] 劉斯文，程晉寬. 大學“金課”的建構邏輯：起點、過程與走向[J]. 高校教育管理，2020，14（06）：117-124.

[3] Crawley，E.F.. The CDIO Syllabus： AStatement of Goals for Undergraduate Engineering Education[R]. Massachusetts：Department of Aeronautics and Astronautics. Massachusetts Institute of Technology，2001.

[4] 黃兆信，趙國靖. 中美高校創(chuàng)業(yè)教育課程體系比較研究[J]. 中國高教研究，2015（01）：49-53.

[5] 陳露洪，李育佳，朱成建. 研究型大學化學專業(yè)課程體系比較與借鑒——以加州大學伯克利分校、劍橋大學和南京大學為例[J]. 中國大學教學，2016（02）：89-93.

[6] 施良方. 課程理論一課程的基礎、原理與問題[M]. 北京：教育科學出版社，1996：86.

[7] Schubert，W.H.. Curriculum：Perspective，Paradigm，and Possibility[M]. New York：Macmillan Publishing Company，1986：190.

[8] 顧明遠. 教育大辭典[M]. 上海：上海教育出版社，2008：237.

[9] 王麗. 優(yōu)秀教師必知的八大教學先鋒[M]. 成都：電子科技大學出版社，2009：70.

[10] 陸旭東. 教師課程權利意識薄弱的成因及對策[J]. 教育發(fā)展研究，2005（01）：38-41.

[11] MIT.Undergraduate Education：Academic Programs[EB/OL]. （2021-05-18）. http：//catalog.mit.edu/mit/undergraduate-education/academic-programs/.

[12] 蔡軍，汪霞. 多元與協商：麻省理工學院本科生課程評價特征與啟示[J]. 高教探索，2015（05）：50-54.

[13] 林健. 新工科專業(yè)課程體系改革和課程建設[J]. 高等工程教育研究，2020（01）：1-13+24.

[14] 龍寶新. 學科作為生命體：一流學科建設的新視角[J]. 高校教育管理，2018，12（05）：15-22.

[15] 張德祥. 高等教育基本關系與高等教育學體系建設[J]. 高等教育研究，2020，41（10）：46-54.

（薦稿人：孫武斌，西北工業(yè)大學校友會副秘書長，副教授）

（責任編輯：向志莉）