加州理工學院辦學模式研究與啟示?

張曉晴 樊鴻偉

（北京化工大學 規(guī)劃與學科建設辦公室，北京 100029）

近代中國高等教育從創(chuàng)建之初就被賦予了變革圖強的歷史使命［1-2］，通過學習歐洲、日本、美國的高等教育理念和辦學模式，不斷探索建立符合中國國情的一流大學模式和理念［3］。2017年10月18日，習近平總書記在黨的十九大報告中指出，“建設教育強國是中華民族偉大復興的基礎工程……加快一流大學和一流學科建設，實現(xiàn)高等教育內涵式發(fā)展?！闭驹凇皟蓚€一百年”奮斗目標的關鍵時期，中國特色世界一流大學建設使命，不僅是要增強國家科技文化核心競爭力，構建知識和人才戰(zhàn)略體系，還要為構建人類命運共同體和世界高等教育發(fā)展貢獻中國力量和智慧。

“為什么我們的學?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出的人才”這是著名的“錢學森之問”?！板X學森之問”在一定程度上反映了他對加州理工學院辦學特色的體會和思考，關系到我國創(chuàng)建世界一流大學的路徑選擇［4-5］。1936年，在麻省理工學院獲得碩士學位的錢學森到加州理工學院跟隨馮·卡門攻讀博士學位并一起工作了16年，他對加州理工學院的人才培養(yǎng)模式給予了高度的評價。在“雙一流”建設的進程中，我們需要科學借鑒國外一流大學發(fā)展經驗，充分發(fā)揚中國特色，構建真正意義的世界一流大學體系。

成立于1891年的加州理工學院（Califormia Institute of Technology，簡稱Caltech），前身是色羅珀工藝學院。1907年，著名的科學家海耳加入該校董事會，著力于將學校建設成為一所高水平的技術學校，開始了學校的轉型發(fā)展。1920年學校正式更名為加州理工學院，在原有工程學科的基礎上，發(fā)展建立了數學、化學、物理等基礎學科，同時引入歷史、經濟、政治、英語等人文課程，并逐漸形成“小而精”的辦學特色。二十世紀末加州理工學院已經躍升到世界一流大學前列。加州理工學院以“真理使人自由”為校訓［6］，它并不像牛津大學、哈佛大學那樣歷史悠久，也遠不及倫敦大學、斯坦福大學那樣規(guī)模龐大，但是卻在當今全球高等教育中占有重要的一席之地［7-8］。因此，分析加州理工學院的辦學模式和特色，對我國高水平研究型大學的建設和發(fā)展具有現(xiàn)實的借鑒意義。

一、加州理工學院的核心競爭力分析

（一）精致的袖珍型大學

在百余年的發(fā)展歷程中，加州理工學院以科學研究為核心，以培養(yǎng)社會急需的科學家或工程師為目標，憑借“小而精”的學科特色和卓越的辦學成就，躋身于世界一流大學前列，比肩牛津大學、斯坦福大學、哈佛大學和麻省理工學院。在英國泰晤士高等教育（Times Higher Education，簡稱THE）2020—2021年世界大學排行榜中，加州理工學院位列全球第四；在2020 U.S.News 世界大學排名中位列全球第六；在2021 QS 世界大學排名中位列全球第四；在2020 軟科①世界大學排名中位列全球第六。加州理工學院在校師生總數僅為哈佛大學的1／9，斯坦福大學的1／6，麻省理工學院的1／5 左右（如圖1所示），但是其人才培養(yǎng)質量和科學研究水平卻與這幾所大學接近甚至持平，根據QS 世界大學排名指標分析，加州理工學院與各所大學的評分如表1所示。

圖1 加州理工學院師生規(guī)模對標分析

表1 加州理工學院與對標大學在QS 排名體系中的得分情況對比

加州理工的師生總數不到4 000 人，學?？偣灿? 個學院和1 個研究院，生物與生物工程學院（BBE）、化學與化學工程學院（CCE）、工程與應用科學學院（EAS）、地球與行星科學學院（GPS）、人文社會科學學院（HSS）、物理數學天文學學院（PMA）和貝克曼研究所。盡管專業(yè)不多，但是卻取得了驚人的學術成就。物理學家里克特（C.F.Richter）和數學家古騰堡（J.Gutenberg）發(fā)明了理氏地震強度等級； 地質學家帕特森（C.C.Patterson）測算出地球年齡約為46 億年；激光干涉引力波天文臺（LIGO）研究團隊首次勘測整個星空并繪制“天文圖”；生物學家李·胡德（L.Hood）發(fā)明蛋白質測序儀、DNA 測序儀等，為基因組學帶來革命性變化。

（二）一流的師資隊伍

加州理工學院曾經走出無數杰出人才，包括愛因斯坦、蓋爾曼和費曼等當時最著名的物理學家，也包括馮·卡門、戴爾布拉克等全新科學領域的開拓者。這里的教授做學問一絲不茍，成績斐然，平易近人，絲毫不吝嗇于將畢生所學傳授給學生，也培育出錢學森、趙忠堯、錢偉長等眾多中國近代科學各領域的奠基人。在加州理工學院，師生比達到了驚人的1 ∶3，這里的老師是各自領域中的精英，他們中有獲得諾貝爾獎、菲爾茲獎、圖靈獎等世界級大獎的人，有國家科學獎章和技術獎章獲得者，有各大實驗室主任。2020年，加州理工學院89 級碩士、92 級博士校友Andrea Ghez獲得了諾貝爾物理學獎；1981 級博士校友Charles M.Rice 獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，截至目前，加州理工學院已有40 位教師或校友獲得了41 人次諾貝爾獎。

加州理工學院目前擁有全職教授358 位（見圖2），另有專職研究人員，博士后研究人員650余人。以上人員分屬于6 個學院，學院劃分與主要研究方向見表2。

圖2 加州理工各學院全職教授數

表2 加州理工學院劃分與主要研究方向列表②

（續(xù)表2）

除了教師和研究人員以外，加州理工學院還擁有一支2 700 余人的高素質行政工作團隊，是教授隊伍的7 倍多，切實保障了學校的各級辦公室、實驗室和研究中心的高效順暢運轉，也確保了教授能夠全情投入教學與科研工作。

（三）卓越的學生培養(yǎng)體系

1.樹立學生的領袖價值

加州理工學院的學生培養(yǎng)方案以其嚴格的課程設置和與教師深度互動的小班制教學模式聞名（見圖3）。學校始終強調通過跨學科團隊合作培養(yǎng)學生的批判性思維、團隊協(xié)作能力及對各研究領域核心概念和原則的深入理解能力。每一名畢業(yè)生都致力于成為科學、工程、學術、工業(yè)和公共服務領域的世界領袖。學生在識別、分析和解決科學與工程學科中具有挑戰(zhàn)性問題的能力得到了充分的訓練，并力爭在整個職業(yè)生涯中能夠廣泛應用和交流專業(yè)知識［9］。

圖3 加州理工學院學生培養(yǎng)模式示意圖

2.激發(fā)學生的核心能力

加州理工學院認為科學研究能夠為學生提供探索未知領域的機會，讓學生從本科階段就能夠了解自己的學術興趣和特長所在，通過與教授、博士后和研究生構建合作研究的關系，進一步明確自己的學術和職業(yè)興趣，豐富學生的履歷，培養(yǎng)其核心能力（見表3）。同時，在本科階段開展研究工作，也能夠培養(yǎng)學生溝通的技巧，學習掌握新知識的研究方法，最重要的是學生有機會對一門學科的發(fā)展做出原創(chuàng)性的貢獻［10］。

表3 學生核心能力培養(yǎng)目標列表③

3.強化學生的研究能力

加州理工學院一直將研究能力作為學生培養(yǎng)的重要組成部分，這成為眾多優(yōu)秀學生選擇它的關鍵原因。學校將科學研究作為本科生培養(yǎng)的重要考核指標，每一位本科生在校期間可以根據興趣參與各類項目（見表4），在導師指導下完成一份研究報告，并以口頭報告的形式向考試委員會匯報?？蒲薪洑v能夠有效提升學生的研究、寫作和陳述技能，為本科生未來的研究深造或者職業(yè)生涯奠定良好的基礎。本科生在校期間會跟隨全球頂級教授在最具創(chuàng)新的實驗室開展科技前沿探索研究；90%的本科生會參與學校的SURF 項目，在暑期進行為期10 周的研究體驗。愛好天文的學生可以參與GROWTH 項目，在德國、印度、以色列、日本或瑞典等國的天文合作機構交流10周。大名鼎鼎的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory，簡稱JPL）也為本科生提供暑期學習項目。學校能夠保證每個學生都有機會進入實驗室做研究，并盡可能發(fā)揮學生在科學和工程方面的特長，這與加州理工學院的辦學宗旨一脈相承。

表4 加州理工學院學生研究項目列表④

（四）全球頂尖的學術資源

加州理工學院擁有90 多個先進的研究中心，具備世界頂尖水平的實驗室和設備，包括天文學研究中心、布斯計算中心、NASA 噴氣推進實驗室（JPL）等享譽世界的研究中心。

1.噴氣推進實驗室（JPL）

1936年10月31日，航空航天工程師馮·卡門和他的研究生一起在帕薩迪納市測試手動制作的火箭發(fā)動機。1943年加州理工學院將馮·卡門領銜的發(fā)動機研究團隊正式命名為“Jet Propulsion Laboratory”——噴氣推進實驗室。1957年JPL 的研究成果被應用于美國陸軍，1958年與NASA 成立聯(lián)合實驗室，接著JPL 在地球與行星科學領域取得了一系列突破性成果。半個世紀以來，JPL 參與設計和發(fā)射許多有重大意義的太空飛船，設計和實驗了人類最早的現(xiàn)代火箭，設計組裝了美國阿波羅登月計劃的太空飛船，執(zhí)行完成了探索者計劃、水手計劃、伽利略計劃、火星全球探測者等25 項航天探測計劃，是NASA 太陽系機器人探索領域的先行者和領導者。加州理工學院院長T.F.Rosenbaum 稱：“JPL 從一定意義上代表了加州理工學院，在JPL 我們探索宇宙星系的奧秘，激發(fā)同胞的想象力，并激勵下一代研究人員”。

2.天文與行星科學研究中心

天文與行星科學研究中心包含11 個研究平臺，與NASA、NSF、JPL 以及全球各地的研究中心長期合作開展宇宙探索研究。主要支持科研人員進行天體物理學和行星科學廣泛領域的前沿探索研究，重點關注包括系外行星、暗能量與宇宙學、恒星的形成與星系的演化、小行星與太陽系。

3.生物醫(yī)學轉化中心

加州理工學院雖然以理工科特色享譽世界，其在醫(yī)學領域的特色發(fā)展和成果同樣值得關注。學校生命健康研究中心下屬有兩個醫(yī)學轉化中心：雅各布斯醫(yī)學分子工程研究所（Jacobs Institute for Molecular Engineering for Medicine）和轉化醫(yī)學聯(lián)合中心（Joint Center for Translational Medicine，簡稱JCTM）。

雅各布斯醫(yī)學分子工程研究中心最初由雅各布斯工程集團捐贈1 000 萬美金創(chuàng)建而成，主要從事以分子工程為基礎的生物醫(yī)學研究，目標是發(fā)明新一代藥物和醫(yī)療設備。該中心致力于激發(fā)現(xiàn)代化學工程的分子技術解決醫(yī)療問題的潛力，依托分子工程、生物技術和醫(yī)學應用多學科交叉，設計出能夠應用于心血管疾病、神經再生、細胞作用、工程器官等領域的新型生物材料。相關研究進展已經提出了預防心臟病、脊髓損傷、糖尿病、帕金森病等多種疾病的治療新方法。

轉化醫(yī)學聯(lián)合中心（JCTM）由加州理工學院和加州大學洛杉磯分校（University of California，Los Angeles，簡稱UCLA）共同創(chuàng)建，目的是促進新的臨床療法的發(fā)展。中心建設初期經費主要來源于伊萊（Eli）和伊迪絲·布羅德（Edythe Broad）基金會提供的750 萬美元，截至目前中心經費總投入大于5 000 萬美元。JCTM 致力于研發(fā)癌癥、黑色素瘤和艾滋病的替代療法和預防藥物，目前有來自加州理工學院和UCLA 的18 位研究人員在中心開展研究工作，研究人員分屬于11 個臨床研究小組，從基礎實驗到臨床實驗，不斷地解決相關疾病的核心醫(yī)學問題和開發(fā)新的治療模式。

二、加州理工學院對我國“雙一流”建設的啟示

2022年1月29日，教育部、財政部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《關于深入推進世界一流大學和一流學科建設的若干意見》，同時“雙一流”建設高校和建設學科名單更新公布，這意味著新一輪“雙一流”建設正式啟動，“雙一流”建設從2015年起步之時的“統(tǒng)籌推進”正式邁入了“深入推進”的新時期［11］。盡管“雙一流”建設以來各項工作有序推進，改革發(fā)展成效明顯，但是仍然存在高層次創(chuàng)新人才供給能力不足、服務國家戰(zhàn)略需求不夠精準，資源配置亟待優(yōu)化等突出問題。作為世界一流的研究型大學，加州理工學院的獨特魅力在于摒棄“大而全”，選擇“小而精”，專注于科學，通過嚴控學生數量和品質，堅持精英式教學，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，將學術研究和人才培養(yǎng)做到了極致，其辦學模式可以為我國新一輪“雙一流”建設提供有益的參考思路。

（一）學科建設應引領時代前沿

從時間發(fā)展的角度來看，一所世界一流大學應當能夠準確感知和掌握不同的時代發(fā)展需求和科學規(guī)律，始終屹立在學科前沿領域，其建設與發(fā)展應當與國家重大戰(zhàn)略需求緊密相連［12-13］。加州理工學院自建校以來，始終將自身的學科優(yōu)勢與時代最需要的科學研究相結合。二十世紀二十年代重點發(fā)展物理學、天文學和生物遺傳學［14］；在第二次世界大戰(zhàn)的影響下積極發(fā)展國防科學；二十世紀五十年代開始致力于空間科學與技術方面的研究，并迅速成長為NASA 的核心力量；二十世紀七十年代，開始著力于將政治學、經濟學等社會科學引入自身的學科體系中，豐富和拓展學生的視野，進一步完善了精英人才培養(yǎng)體系［15］；進入二十一世紀，學校又拓展了其在醫(yī)學、免疫學等領域的學科實力。加州理工學院已經構建起了獨具特色的“科研創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”，這為我國新一輪“雙一流”建設提供了啟示，“雙一流”建設應當著力打造國家戰(zhàn)略科技力量，服務國家創(chuàng)新體系建設，引領科技自立自強。高校應當不斷夯實基礎研究，加強關鍵領域核心技術攻關，加快推進人工智能、區(qū)塊鏈、芯片等專項行動計劃，努力攻克新一代信息技術、現(xiàn)代交通、先進制造、新能源、航空航天、深空深地深海、生命健康、生物育種等“卡脖子”技術，力爭在基礎性、前瞻性、顛覆性領域取得突破性進展［16］。

（二）人才培養(yǎng)應凸顯精英理念

“雙一流”建設始終以人才培養(yǎng)為核心，堅持將立德樹人作為檢驗高校一切工作的標準，構建德智體美勞全面發(fā)展的教育體系。聚焦加州理工學院的本科、碩士和博士培養(yǎng)體系，其格外重視本科教育質量，它的目標是“培養(yǎng)創(chuàng)造性的科學家或工程師［17］、管理和工業(yè)發(fā)展急需的精英人才”［18-19］。加州理工學院對學生的選拔性要求極高，目前在校本科生938 名，每年秋季僅招收230名左右新生，錄取率僅為8 %。學校的4年全日制本科教學強調文理并重，6 個學院為學生提供24 個專業(yè)和6 個輔修專業(yè)，其中最受歡迎的專業(yè)是化學工程、計算機科學、電子工程、機械工程和物理，學生也可以選擇人文社會科學類專業(yè)作為主修專業(yè)，例如英語、歷史和經濟。依托世界領先水平的科研平臺、學術資源和一流的師資，學校要求學生在本科階段通過培養(yǎng)具備廣泛而扎實的專業(yè)知識、分析問題與解決問題的研究能力以及豐富的人文素養(yǎng)［20］。目前，加州理工學院所培養(yǎng)的超過24 000 名學生正活躍在全球各個領域。學校通過學生職業(yè)規(guī)劃中心，利用優(yōu)質的校友資源為在校學生提供全面的升學和就業(yè)咨詢服務。扎實的專業(yè)知識、卓越的研究能力和全面的綜合素質成為加州理工學院人才培養(yǎng)的內核，這同樣也是世界一流大學的核心競爭力所在［21］。新一輪“雙一流”建設應該構建“興趣+能力+使命”的培養(yǎng)路徑，強化高校、科研院所和行業(yè)企業(yè)協(xié)同育人，以本碩貫通、聯(lián)合培養(yǎng)、學術交流等模式開展研究生培養(yǎng)，進一步深化產教融合，全面提升創(chuàng)新型、應用型、復合型高質量人才的能力培養(yǎng)［22-23］。

（三）學科布局應圍繞資源建設

世界一流大學需要具備一流的學術資源，其兩大核心要素為一流的師資和一流的平臺［24-25］。自1920年正式命名以來，一批具有國際影響力的科學家進入加州理工學院，學校已經有40 人獲得了41 人次諾貝爾獎，在天文、物理、化學、生物、地質等基礎研究領域和航空航天、電子、生物工程、環(huán)境保護等方面都獲得了舉世公認的成就。1931—1933年，愛因斯坦曾在加州理工學院從事研究工作；摩爾根在此揭示了染色體與遺傳學的關系，成為遺傳學的奠基人；奧本海默在此制定了美國原子彈研制計劃；馮·卡門領導的噴氣推進實驗室（JPL）為NASA 設計了“探險者1 號”行星探測器。與頂尖師資相匹配的是加州理工學院具備世界一流水平的科研平臺、一流的設備和科研力量。同時，學校圖書館系統(tǒng)由密立根圖書館、謝爾曼圖書館、達布尼圖書館、天體物理圖書館和地質行星科學圖書館五大分館構成，學科資料齊全，珍貴文獻眾多，館藏豐富。國際頂尖科學家和學術大師的加入促進學校培養(yǎng)了一流的科學家與工程師；諸多先進的設備吸引了世界各地的科學家、工程師前來進行研究和學術交流，良好的科研教學氛圍，活躍的學術思維碰撞，潛移默化中營造了一流的學術氛圍。“雙一流”建設應進一步創(chuàng)設具有國際競爭力和影響力的高端引智平臺，吸引享譽全球的學術大師和國家急需的專業(yè)領軍人才，加快構建世界一流的人才中心和創(chuàng)新高地。同時要加強青年人才培養(yǎng)力度，進一步完善博士后管理制度，將其作為師資的重要來源，挖掘青年骨干人才的潛能，培育一批具有創(chuàng)新活力的青年人才，構建具有中國特色的高質量人才梯隊。

（四）學科發(fā)展應鼓勵交叉融合

世界一流大學的建立離不開一流的學科建設，而學科交叉融合能夠不斷拓展學科邊界，激發(fā)學科潛能，促進新興領域的探索研究，從真正意義上產出能夠推動人類社會發(fā)展的變革性成果［26］。加州理工學院發(fā)展初期以工程學科為特色，通過發(fā)展數學、物理和化學等基礎學科不斷強化特色專業(yè)，同時引入人文社科課程，逐漸形成“小而精”的辦學特色。通過不同學科間的滲透，打破和超越原始的學科邊界，在凸顯優(yōu)勢學科的同時打造新的學科增長點（見圖4）。在加州理工學院，政治、經濟這些原本非優(yōu)勢學科，通過與數學、物理、公共政策等學科交叉融合，形成了更加多元和鮮明的研究特色［27］。

圖4 加州理工學院主要學科交叉方向示意圖

加州理工學院不僅鼓勵各學科交叉融合，同時也鼓勵與其他高校和研究機構的科研合作，例如其著名的JPL 實驗室與NASA 長期開展深度合作并成長為NASA 的核心單元之一；在生物醫(yī)學方面，加州理工學院與加州大學洛杉磯分校合作成立研究中心，雙方共享教師與臨床資源；加州理工學院的各類研究項目均向前來聯(lián)合培養(yǎng)、交流訪問的外校師生開放。融合發(fā)展為加州理工學院注入源源不斷的學術活力，也進一步鞏固了其在世界高等教育中的重要地位。新一輪“雙一流”建設應進一步推動學科交叉融合，依托國家科技創(chuàng)新基地、重大科技基礎設施，打造跨學科的高水平團隊。創(chuàng)新交叉融合機制，打破學科專業(yè)壁壘，促進自然科學之間、自然科學與人文社會科學之間交叉融合，圍繞人工智能、國家安全、國家治理等領域培育新興交叉學科。完善交叉學科管理與評價機制，以交叉促創(chuàng)新，營造充滿活力的學科發(fā)展環(huán)境。

三、總結

當今世界正處于百年未遇之大變局，全球肆虐的新冠肺炎疫情加速了國際環(huán)境的深刻變化，特殊的歷史時期要準確把握世界高等教育發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)，開辟新時代中國特色世界一流大學建設格局。通過對加州理工學院辦學模式的深入分析表明，培養(yǎng)杰出人才和做出重大貢獻是建設世界一流大學的核心要義。我國一流大學建設需從特色、創(chuàng)新和引領三個維度不斷提高人才培養(yǎng)質量，把握師資隊伍、學科方向和研究平臺三個要素，立足中國大地，充分彰顯中國特色。針對行業(yè)特色大學應該找準學科優(yōu)勢和特色，著力于內涵式發(fā)展和重點發(fā)展，明確有所為有所不為，構建一流的學科體系，以國家重大需求驅動科技創(chuàng)新發(fā)展和人才培養(yǎng)。為國家培養(yǎng)具有國際視野，能應對全球化挑戰(zhàn)，堪當民族復興大任的時代新人。

注釋：

①U.S.News、THE、QS、軟科是目前世界主流比較認可的四大世界大學排名。

②③④相關數據和信息歸納整理自加州理工學院官網公布資料（https：／／www.caltech.edu／）。

⑤NASA，美國國家航空航天局（英語：National Aeronautics and Space Administration，簡稱NASA）。