解读中国脑计划：从基础神经科学到脑启发计算----中国科学院微电子研究所
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　
解读中国脑计划：从基础神经科学到脑启发计算
中国科学院神经科学研究所、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、香港科技大学生命科学部和分子神经科学国家重点实验室、中国科学院自动化研究所在
《Neuron》上联合发表了一篇概述论文《China
Brain Project: Basic Neuroscience, Brain Diseases, and Brain-Inspired
Computing》，介绍了「中国脑计划」在基础神经科学、脑疾病和脑启发计算上的研究进展。以下是我们的完整编译。
论文作者简介：
蒲慕明（Mu-ming
Poo）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所（ION）所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）主任
杜久林（Jiu-lin
Du）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所副所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）副主任
熊志奇（Zhi-Qi
Xiong）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所副所长及该所脑疾病机理（Brain
Disease Mechanisms）部门负责人
叶玉如（Nancy
Y. Ip）：香港科技大学生命科学部和分子神经科学国家重点实验室主任，香港科技大学
and Graduate Studies 副校长
Xu）：中国科学院自动化研究所所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）副主任
谭铁牛（Tieniu
Tan）：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）首席科学家，中国科学院副院长
　　中国脑计划（The
China Brain
Project）涵盖了对神经机制的基础研究和对脑疾病的诊断干预以及对脑启发智能技术的转化型研究。我们将讨论一些新出现的主题，同时会对特定的一些方面进行强调。
在过去的几年中，全球各地的人们都意识到了对大脑进行研究的重要性，例如欧洲、美国和日本都启动了对大脑进行研究的项目。
中国科学家在由中国科学技术部和自然科学基金会组织举办的许多战略会议上进行了讨论，最终达成了一个共识，即：神经科学的一个普遍目标——理解人类认知的神经基础——应该成为「中国脑计划（China
Brain Project）」的核心。
此外，中国也应该投入她的资源和研究能力，以满足迫切的社会需求。由主要脑疾病造成的社会压力逐渐上升，所以现在迫切需要一种预防、诊断和治疗脑疾病的新方法。在大数据的新时代，受大脑启发而得的计算方法和系统对于实现更强的人工智能和更好地利用越来越多的信息至关重要。
正是由于对这些问题的考虑，中国脑计划项目提出了「一体两翼」战略（图
1）。其中对基本神经回路机制的认知的基础研究提供了输入并且接受来自脑疾病的诊断/干预和脑启发智能技术（两翼）的反馈。
标题为「脑科学与脑启发智能（Brain
Science and Brain-Inspired
Intelligence）」的中国脑计划项目被制定为了一个十五年计划（
年），其中前五年与中国国家社会经济发展第十三个五年计划相符。
作为中国一个相对较新的研究学科，神经科学还处在小范围领域内，几乎在所有领域都需增加政府支持来建设研究能力。另一方面，鉴于目前能力有限，该项目还需要选择一些侧重的领域进行研究，特别是那些中国科学家具有优势并且更可能作出重大贡献的领域。
认知的神经回路机制
理解人类的认知过程是人类理解自然的一个终极挑战。它不仅需要描述与不同层面的认知相关的现象（从行为到神经系统和回路再到细胞和分子），而且需要对在不同层面观察到的现象之间的因果联系的机械理解（mechanistic
understanding）。
由于脑成像技术和分子与细胞生物学的快速发展，在宏观和微观层面上对脑的理解已经取得了很大的进展。然而，由于我们在介观层面的知识有一个巨大的漏洞，所以我们很少知道特定类型的神经元是如何在大脑的不同区域组装成神经回路的，我们也不太清楚特定的神经回路在认知过程和行为中是如何执行它们的信号处理功能的。对这些活动的理解都需要神经回路在单细胞分辨率和神经元活动的时空模式的体系结构的详细信息。
为了理解脑的介观层面，我们必须识别所有神经元的类型，在一个多世纪以前，Ramon
y Cajal 发起了一个仅仅基于神经元的形态学（neuronal
morphology）的项目。单细胞
测序方法的最新进展通过基于其独特的蛋白质表达形式对神经元进行分类加快了细胞类型鉴定的步伐。然而，蛋白质的表达具有神经元状态依赖性，并且在一些情况下可能难以从相同神经元类型的新状态中区分新细胞类型。由于给定脑区域中相同类型的神经元可能通过其不同的输入和输出连接性来执行相同的回路功能，映射每个神经元的所有局部和远程连接（「单神经元连接组（single-neuron
connectome）」）变得对于定义神经元类型而言很重要。
在这里，通过单细胞
测序分析描绘相对特定的分子标记划分，并且可以反复使用一种通过输入输出连接和分子标记的独特模式的单神经元连接组分析的方法来最终定义神经元的类型。一旦定义了细胞类型，在神经元中表达的特异性分子探针就可用于监测和扰乱它们的活性，以便剖析基于脑认知和行为的神经回路机制。
我们中的乐观主义者可能期望在接下来的二十年内完成对神经回路及其活动模式的介观测绘（mesoscopic
mapping），甚至完成对动物模型（如果蝇、斑马鱼和啮齿动物）认知过程的基本逻辑和机制的理解。在这些小动物模型中我们可以调查对外部世界的基本认知，包括感觉知觉、感觉运动变换、分类、概念形成和决策。这些研究可以为在介观水平理解保守认知机制提供基础。
另一方面，自我和非自我、共情和心智理论（self
and non-self, empathy, and theory of
mind）的认知可能仅存在于非人类灵长类动物（NHP）中。这些高级认知功能是语言进化的前奏，是人类的独特认知能力。灵长类动物大脑皮层的爆发性增长被赋予了新的连接性，其可以限定许多新的神经元类型和在其它动物模型中不存在的回路。在啮齿动物研究中开发的许多技术现在适用于非人类灵长类动物（Stauffer
et al., 2016）。
我们认为，鉴于中国
的资源丰富，中国脑计划项目对猕猴（macaque）脑的介观回路分析应该有一个基本的
组件，与其它关注非灵长类动物模型的项目并列。虽然
项目可能需要比啮齿动物项目持续更长的时间，但它是脑部科学必须达到的最终目标。
Brain/MIND
项目中对狨猴（marmosets）的关注一样，中国脑计划可以在研究猕猴（macaque
monkeys）的认知方面做出重要贡献。如上所述，猕猴神经回路的介观结构和功能映射将需要通过单细胞
和单神经元连接组分析的细胞类型鉴定。还有一个迫切需要研究的内容是：NHP
在认知过程中的回路机制，因为在
中发现的介观和宏观成像之间的关系将有利于在神经回路水平对人类大脑成像数据的解释，可以极大地促进人类脑部疾病的诊断/治疗方法的发展，同时也有利于人工神经网络和多用途智能设备的新架构的设计。
脑部疾病的早期诊断和干预
据估计，目前在中国的
亿人口之中，约有五分之一患有慢性精神疾病或者神经衰退性疾病（Phillips
et al., 2009, Chan et al.,
2013）。中国脑计划旨在研究致病机制并为发展性（例如自闭症和智力迟钝）、神经精神性（例如抑郁症和成瘾症）和神经衰退性（例如阿尔兹海默病
和帕金森病
[PD]）的脑科疾病开发出有效的诊断和治疗方法。这些疾病相关的、不断升级的社会负担的紧迫性和当前疗法对于在症状前和前驱期的早期诊断的无效性的减少，使得可以引入早期干预来停止或者延迟疾病的发展。
早期的诊断将受益于在分子、细胞和神经回路层面上解开疾病病理生理学的研究。基于组学的方法（omics-based
approaches）将有助于识别遗传因素、细胞类型特异性表观遗传因子、蛋白质的表达和修饰、脂质的组成和代谢。大量样品的高通量分析将有助于鉴定疾病特异性预后标志物（prognostic
markers），并阐明遗传和环境因素之间的相互作用。对于发展型疾病（developmental
disorders）而言，确定神经的形成、神经元迁移和分化、突触的形成及其可塑性以及神经回路的发育的机制是非常关键的。患者衍生的诱导多能性干细胞（iPSC/induced
pluripotent stem cell）可用于开发体外模型（例如，3D
脑培养、类器官），其复制了人类病症以验证遗传风险的因素和并破译其特异性细胞疾病表型。
对患有疾病症状的患者的脑成像研究将有助于识别各种脑区域的结构和功能异常。基于所识别的分子靶标（molecular
targets）的基因编辑的脑疾病
模型将提供用于理解发病机制和用于开发药理学和生理干预方法的进一步信息。早期使用药物来干预疾病进展——特别是对于神经衰退性疾病（比如
AD）——是未来药物开发的希望的方向，如被最近使用前驱或轻度
的抗体治疗的临床试验的进展所启发的（Sevigny
et al., 2016）。
鉴于大多数脑疾病由于常见的神经回路障碍而显示出重叠的症状（overlapping
symptoms），特定的脑功能定量测试将提供有价值的信息，用于识别高风险人群的特定大脑功能的早期干预。使用旨在增强特定脑功能的广泛训练方案的生理干预已经显示出预防许多神经和精神病症的希望。物理刺激的使用（涉及到诸如经颅刺激和经颅直流电刺激的工具）已经引起了对脑疾病的治疗处理的广泛关注，但是这些工具的使用却缺乏特异性和生理健康的基本条件。识别基于各种功能障碍的特定神经回路以及空间和时间上更精确的刺激方法将促进防止特定回路功能恶化的神经调节作用。
早期的诊断和干预方法的开发需要从大量健康和高危受试者收集纵向数据。这只有通过科学家、临床医生和公共卫生组织之间的良好的协调努力才能办到。中国拥有世界上最大的几乎所有种类的主要脑部疾病的患者群体，所以迫切地需要早期诊断和干预。随着生活水平的不断提高和公共卫生系统的不断完善，政府对所有公民的充分医疗保障的坚定承诺以及社会动员的传统，中国脑计划很好地组织了大规模的项目，旨在发现有效的早期诊断和干预的方法。这包括为大量人群建立长期脑部健康记录，将定量脑功能测试作为定期健康检查的一部分，以及脑成像数据库、基于血液的生物库和健康以及患病的脑部的国家存储库。只有当许多研究中心的能力与标准化数据收集和处理相结合并且数据共享和信用分配的机制已经建立时，大型患者群体用于脑疾病研究的优势才会变得明显。
中医的引入
基于精神病学和神经变性疾病的致病机制的复杂性导致在过去几十年当中在开发有效药物上一直难有进展。已经表明：用多靶点（multi-target）药物而非单靶点（single-target）药物靶向这些疾病可能更加有效。几百年来，有很多文献很好地记录了中医（CM/Chinese
medicine）成功治疗各种疾病的例子，尽管其基本机制在很大程度上都是未知的。
作为多组分药物，CM
制剂可能通过作用于多种效应物而显示出治疗效果，因此它成为了潜在的神经药物的宝库。然而，现代医学实践当中
的使用受到其对经验积累的依赖性而非基于证据的研究的阻碍，在许多基于
的药物中难以复制草药提取物的标准化混合物的剂量和组成，导致了缺乏治疗效果的精确信息。并且只有非常少的设计良好的临床试验来提供有效的证据或安全研究来确保药物满足其所需的相同的监管标准。
的实践提供科学依据所做的努力包括在生药学（pharmacognosy）、植物化学和药理学等领域进行的系统的研究，以收集大量不同药材的信息和发展其应用的关键理论（Qiu,
2015）。但是还需要更多的协调努力来建立各种草药配方的治疗效果的临床证据，并且许多研究人员现在正在从药用草药中分离活性成分，从粗制成分化为单一化合物（Fan
et al., 2006）。
这些分离的化合物的天然产物库也已经被开发来容易地筛选具有特定生物活性的分子，包括在神经系统的分子，其中鉴定的化合物面临着严格的临床前开发，类似于药物的最佳选择。最近也有使用这种方法来鉴定
的潜在神经药物前导（neuro-drug
leads）（Fu
et al., 2014）。
现在技术的进步有助于我们理解中医草药是如何发挥效用的。例如，基因转录分析可用于提取表征草本提取物、化合物或制剂的作用机制，以便测量它们在分子、细胞和身体层面上的作用。收集这些信息以开发连通性图谱（connectivity
map）并扫描不同疾病状态的分子标记，可以促进这些活性组分的特定作用机制和生理过程的识别（Lamb
et al., 2006）。
的临床潜力的其他创新方法包括数学模型和算法，来设计不用
成分的最佳混合物。基于闭环反馈反馈控制过程，可以智能方式利用
大量的数据，这大大降低了费用和劳动密集型分析，同时提高鉴定有效协同药物组合的可能性（Nowak-Sliwinska
et al., 2016）。临床设计、质量控制和安全性研究的改进将进一步是现代医学发掘
难以发现的好处，释放其在临床药物治疗中的内在价值。通过有组织地全国性努力，中国脑计划可以将这种独特的资源用于神经药物的发现和发展。
非人类灵长类动物研究
的系统发育最接近人类，它们是研究人类认知功能以及探索发病机制和脑疾病治疗方法的杰出动物模型。中国科学家对
的使用兴趣日渐增强，而新的
研究设施正在许多科研机构中建立起来。例如中国科学院昆明动物学研究所（CAS），其用于研究目的的猕猴数量已相当庞大，该所是
向国家灵长类动物资源中心进行转移的一个环节，可能是中国最大的
研究资源。云南昆明的灵长类生物医学研究重点实验室目前拥有一批基因编辑型猴，它们可以作为杜氏肌营养不良症、自闭症和
用于疫苗开发所维护的一个
设施目前正将其兴趣转向开发脑部疾病的
模型。最后，中国科学院上海神经科学研究所已为猕猴和狨猴以及致力于生殖生物学、基因编辑模型、系统神经生理学和
认知行为理论的十个研究实验室建立起华东地区最大的
研究设施。
在过去，外科手术和化学诱导已被用来生成
模型，用于治疗如药物成瘾、脊髓损伤、癫痫、PD
et al., 2014）等大脑疾病。近年来，转基因和基因编辑方法已开始被用于开发
模型来研究这些带有明显遗传因素的疾病，包括亨廷顿病、PD、杜氏肌营养不良症和自闭症谱系障碍（Chen
et al., 2016, Liu et al., 2016a）。
病毒介导的基因传递（virus-mediated
gene delivery）是产生能够合成
α-突触核蛋白与
的转基因猴的主要方法。新的基因编辑技术已被用来生成基因编辑型
模型（Chen
et al., 2016）：TALEN
技术被用来揭开
中的人类突变之谜，对
基因缺失引起的雷特综合征进行建模，而
CRISPR-Cas9
方法在对猕猴非神经元基因、抗肌萎缩蛋白的删除实验中被首次实现，该方法同样也实现了单细胞阶段猕猴胚胎的
γ 双基因敲除。值得注意的是，p53
等位基因被敲除的同时也导致了一代纯合突变型猴子（homozygous
mutant monkeys）（Chen
et al., 2016）。
虽然目前可以使用睾丸异种移植技术（testis
xenografting technique）促进精子成熟，使猕猴生成
的时间（5–6
年）被缩短到
年，但猕猴漫长的性成熟期及妊娠期对需要种系传播的转基因
模型的开发形成一道巨大障碍（Liu
et al., 2016a, Liu et al., 2016b）。
资源以及对
浓厚的使用兴趣并不意味着人们对
实验的道德标准在中国会更加宽松（Zhang
et al., 2014）。中国脑计划旨在为与国际标准兼容的
实验建立全国道德规范，并促使人们认识到
研究对于开发人类疾病（特别是脑功能紊乱）的有效治疗方法以及提高人们对人类大脑进化和功能的了解是不可缺少的，鉴于欧洲和美国
研究的减少，亚洲国家的脑计划还肩负着脑神经科学领域维持
研究传统、培养新一代灵长类动物神经生物学家的重任。
脑启发计算
神经科学专注于神经编码、神经动力学和神经回路的详细研究，而机器学习倾向于追求成本函数的蛮力（brute-force）优化，通常使用简单和相对均匀的初始架构（Marblestone
et al.2016）。最近的研究进展显示：人工智能和深度学习完全有能力在有限的特定领域承担认知任务。
AlphaGo）在某些任务中胜过人类（Silver
2016），但他们仍然缺乏概括能力和将所学到的知识从一个（领域）迁移到另一个任务（领域）的能力。此外，深度学习模型数量庞大的参数需要劳动密集的标记数据来调整。另一个关键问题是训练数据运行这些
系统需要很大的计算代价和高吞吐量的数据。人类大脑是目前唯一真正的智能系统，能耗极低，且具有的不同认知功能。显然，学习大脑的信息处理机制，去建立更强大和更通用的机器智能是非常有前景的。
虽然我们远不能完全理解大脑的工作原理，但当前来自神经科学的发现可以从若干角度影响人工智能的研究。
从结构的角度看，不同类型的神经元的形态，在发育和学习期间的稳定连接和修整，大脑皮质的分层体系结构，脑区域内、区域间的前馈和反馈连接，以及多层脑构建块的模体（motifs）为人工神经网络的建立设计提供了新的见解。从机制角度看，尖峰信息编码和解码，具有不同功能的不同类型的尖峰神经元，多种突触类型和可塑性机制，用于从短期到长期记忆的转换的规则，以及在不同级别的信息处理的集成（神经元、微电路、脑区域）为通用人工智能设计高效计算模型和算法的操作理论带来了灵感。
从行为角度来看，不同的认知功能是如何由大脑协调和整合？通过对这一问题进行观察和分析，将为那些在认知表现方面类似大脑的智能系统带来灵感和评估标准。
大脑通过进化成为一个高能效系统。其结构和底层机制可能为未来计算基础设施的设计提供灵感。与传统的计算不同，神经系统以计算和存储绑定的方式处理信息。
在设计神经形态芯片方面，通过应用神经回路一些微观层面的原理，如
Integrate-and-Fire
非线性神经元性质、放电时序依赖可塑性、集成计算和存储，人们正专注设计研发高能量效率的脑启发芯片（Tuma
2016）。未来，为了在信息处理中实现高效和高吞吐量，模拟有组织结构的皮层柱、脑区和神经通路连接多个脑区来构建芯片模块，这是更高层次的架构。
中国脑计划旨在在多个层次更深入地了解大脑的机制和原则，并促进神经科学家和
研究人员之间的深入和密切的合作。认知计算模型和脑启发芯片将是智能方面的主要焦点。在计算模型层面，将探索更多具有生物可行性的学习机制的人工神经网络算法。在网络架构层面，典型的人类认知行为将通过引入网络内的大脑样域和子域来建模，这些域将通过学习被协调，整合和修改。目标是在多个层面，理论上模拟大脑的机制和结构，开发一个更具有普遍性的
以满足大型挑战，包括多任务，学习和自适应。
机器与人类智能
人工智能在过去几十年中的成就，包括最近的深度学习模型，已经受到了一部分神经科学的启发。最近的发展主要集中在目标的单一优化原理，例如最小化分类误差。所以它在多层和递归网络形成了丰富的内部表示，产生了强大的算法（LeCun
等，2015）。
在过去五年中，深度学习在解决各种问题，如语音识别，图像识别和分类以及自然语言处理方面取得了巨大的成功。在语音识别领域，IBM
已经宣布，在人类电话呼叫会话测试中，已经达到了
95％的精度，大大超过了已经稳定了十年的水平。
在计算机视觉领域，ImageNet
分类挑战赛中，深度学习网络在定位和识别数百种对象时超越了人类的表现。在自然语言处理领域，基于
的序列对序列模型几乎达到人类级别。从互联网收集的数百万个图像文本对进行训练之后，机器甚至可以使用自然语言来标注图像。在所有上述示例中，都在使用结构化的架构，包括用于注意，递归和各种形式的长短期存储器的专用系统。
然而，由大规模训练数据驱动的模型将面临更加开放性和不明确的任务所带来的巨大挑战，如自然语言理解、人类对话系统（human
dialog system）、通用视觉信息检索（general
visual information
retrieval）以及能适应复杂环境的机器人。向大脑机制过渡，人工智能系统将展示更强的智能，逐步减少训练数据量甚至实现无监督学习。
此外，它们预期可以加工和整合多模态信息（multimodal
information），同时能够并行处理多个任务。已经出现了很多新型的更专一化的神经网络来应对这些挑战，例如它们会随着层和时间的推移而改变。对抗网络（adversarial
network）的新进步（其代价函数（cost
function）的定义来自另一网络）使得生成模型（generative
model）基于梯度的训练成为可能（Goodfellow
等人，2014）。这种由一系列相互作用的代价函数实现的非均匀优化的系统，使得机器学习非常高效和精确，它是机器智能的未来方向之一。
开发机器智能的另一个重要课题是建立可以有效地与人类和本地环境进行交互的人工智能平台，使人与机器都能参与问题的解决。认知机器人（cognitive
robotic）可以作为这种集成平台，它整合了很多大脑类研究的工作。传统的机器人研究侧重于控制理论和数学优化。这些模型在结构化环境和特定任务（例如，工厂中的机器人臂）条件下工作良好，但跳出这个范围，即使在不太复杂的环境中也无法正确行动。
通过协调和整合多感官输入，并且根据信息具有更灵活的执行机制，机器人技术已经取得了巨大的进步。但对于认知机器人，可以从网络结构、操作原理和大脑中感觉运动转换的电路机制（包括多感觉集成、决策、运动规划、运动协调和执行）学习到更多的内容，这些内容是基于学习的行动和来自经验的自我修正。
中国脑计划（The
China Brain
Project）将致力于开发认知机器人，并将其作为一个集成脑相关计算模型和设备的平台。该项目的目标是建立能与人类高度互动并在不确定的环境中恰当反应的智能机器人，这些机器人具有通过交互式学习积累的解决各种问题的能力，以及迁移和总结从不同任务学习到的知识——甚至与其它机器人共享学来的知识。人与机器之间的接口是必不可少的;
机器人不仅需要了解人的意思并灵活反应，而且还需要学习理解人类的潜在意图以及人类做出决策的方式。因此，当我们能够建立一个能够情感上共鸣和达到心智标准、具有人类和少数灵长生物认知标志的机器人，那将是认知机器人的一个里程碑。
基础和应用神经科学的未来突破不仅取决于个人实验室里的原始发现和技术发展，而且还取决于来自不同学科的大型研究团队的合作努力。
正如物理学和天文学前沿的最新进展所例证的，成功的关键往往在于团队工作的有效组织，这要求参与者在公平分担义务和信用方面达成共识。这对团队工作特别重要，它需要科学家将他们主要的研究工作和资源投入到项目中。此外，对于合作工作与独立成就，在评估科学家的成就时，我们的研究机构赋予合作工作越来越重要的权重，尤其是对于正建立自己的研究生涯的年轻科学家来说。在生物科学方面，我们的机构尚未采用有利于团队工作的评价制度，例如任期审查制度。
完全理解人类大脑的结构和功能是神经科学的一个有吸引力但遥远的目标。然而，神经科学已有的对大脑的有限理解已经有助于解决我们社会面临的一些紧急问题。
例如，在我们充分理解阿尔兹海默症（AD）的发病机制之前，我们可以鉴定阿尔兹海默症的早期分子或功能性标志。中国大脑项目希望在基础和应用神经科学之间实现平衡，使得一部分研究科学家能够追求他们的兴趣探索大脑的秘密，同时其他人可以应用我们已经获得的研究成果，来预防和治疗脑疾病并开发脑相关智能技术。
（来源：Neuron&机器之心编译　2017年2月8日）
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教育部重点课题《职业教育校企合作的机制与模式研究》成果介绍
发表时间：
18:35:46 点击次数： 1503
教育部重点课题《职业教育校企合作的机制与模式研究》成果介绍
来源：&& 发布时间：日
明航主持完成了教育部重点课题《职业教育校企合作的机制与模式研究》课题组成员有李灿佳、逄增梅、王乐一、刘巧利、黄瑞兴、韩二刚、周炳权、王茂元、卢鹏程、孙宏伟、余皖苏、陈吉红。
一、关于校企合作的内涵
校企合作的思想在国外早已有之。英国的空想社会主义者托马斯&莫尔最早提出了劳动教育的模式，他在1516年出版的《乌托邦》一书中提出了劳动教育的主张，指出对公社里的所有儿童进行初等教育时，要求他们在学校里既要学习农业知识，又要到城郊田地从事农业劳动。配弟在1648年发表的《威廉&配弟就知识的某些特殊部分的进展致哈特利布先生的建议》一文中，提出了建立“劳动学校”即“科学工场”和“机械中学”的计划。英国经济学家贝勒斯()是英国最早建立工业学校的倡导者，他在《关于创办一所一切有利于手工业和农业的劳动学院的建议》一文中，提出的劳动学院就是社会主义的生产合作体，马克思称赞贝勒斯教育改革方案体现了“结束现行的教育和分工”的要求。
校企合作是学校与企业联合培养技能型和实用型人才的一种教育模式，在实际中有多种具体完成形式，强调的是学校和企业两个主体密切配合，在培养技能型和实用型人才的共同责任和共同作用。“校企合作”一词在辞典、百科全书和相关的工具书中很难找到，各种期刊和论著也鲜有对这个概念的界定和表述，然而与之相关的概念不少，主要有“合作教育”、“产学研合作”、“产教结合”、“工学结合”、“工读交替”、“半工半读”等。在实际工作中，“产教结合”、“工学结合”的使用也未进行概念上的区分。那么“校企合作”与“产学研合作”、“产教结合”、“工学结合”、“半工半读”之间有何关系?从概念的主体性、国外相关概念和国内相关概念三方面进行比较，可以对校企合作培养模式进行定位。
相关概念主体性的比较。“产学研合作”、“产教结合”、“工学结合”、“校企合作”均是主谓结构，属主谓词语。“结合”和“合作”是谓语，谓语的动词词性决定了动词“结合”、“合作”的主语必须是双主体。“产学研”、“产教”、“工学”、“校企”是主语，在这些主语中又存在着并列关系，即“产”与“学”或“学研”并列，“产”与“教”并列，“工”与“学”并列，“校”与“企”并列，也就是说这些概念的主语是双主体。这些概念的双主体性体现出他们的词面义与整个词义的同一性，即教育与生产劳动相结合，他们都有两层基本的含义：第一层是教育与生产劳动相结合的本质含义，即知识和劳动的结合，强调的是过程的结合;第二层是教育与生产劳动相结合的形式，即产业界与教育部门，或院校与企业的结合、合作，强调的是对象的结合。
国外相关概念的比较。由于各国政治、经济、文化、工业化进程及职业教育的发展水平各异，职业教育培养模式经过长期的锤炼也呈现出各自的特殊性，形成了各具特色的培养模式。体现在培养模式的称谓上也不尽相同，比如德国的“双元制”、美国的“合作教育”、英国的“工读交替式”、日本的“产学合作”等。从这个意义上来说，它们之间是不可以相互替代的，是有区别的近义词语。“合作教育”(Cooperative Education)源于美国的实用主义教育思想，一个多世纪以来在实践中不断充实和完善，于1962年美国成立了合作教育委员会，它包括所有以学校与企业部门合作为表现形式的理论知识学习与实践工作相结合的教育形式，涵盖了包括德国的“双元制”、美国的“合作教育”、英国的“工读交替式”和日本的“产学合作”在内的各种职业教育培养模式。从这一点上来说，上述这些概念又是相互联系的，具有同一性。
国内相关概念的比较。在1957年至2005年的有关教育和职业教育政策文件中，最早出现“工学结合”一词的是日国务院《关于大力发展职业技术教育的决定》(国发〔1991〕55号)。文件提出，“提倡产教结合、工学结合”，此前，年的政策文件中一直使用“半工半读”，1991年至2005年初职业教育围绕“产教结合的办学路子”进行积极探索，实行校企合作。至日，教育部周济部长在职业与成人教育年度工作会议的讲话中除强调“要实行产教结合、校企合作”外，在“坚持以就业为导向，实现三个转变”时，又一次提到“大力提倡‘工学结合’、‘半工半读’”。
从政策文件中的概念使用可以看到，“产教结合”、“校企合作”、“工学结合”、“半工半读”这些概念的使用是随着社会的发展而变化的，在不同的社会发展时期有着不同的内涵和外延，它们不是彼此完全相同的概念，在使用时是有一定区别的，不加区别地将这些概念相互通用或替换使用都是不恰当的。
由上述概念的比较，可以找出校企合作及其相关概念之间的关系。
第一，校企合作及其相关概念均是基于教育与生产劳动相结合的理论，是以学校与企业合作为具体表现形式的理论知识学习与实践工作的结合。
第二，产学研合作是我国在特定的形势下对合作教育特有的称呼。产学研合作适用于高等教育，尤其适合于高等职业教育，产教结合适用于职业教育，尤其适合于中等职业教育，二者都是基于教育体系层面的宏观概念。
第三，合作教育是得到世界普遍认可的一种教育形式，是校企合作、工学结合及其相关概念的最上位概念。
第四，德国的“双元制”、美国的“合作教育”、英国的“工读交替式”、日本的“产学合作”和我国的“产学研合作”、“产教结合”都是合作教育在各国的具体体现，是相对于合作教育次一级的概念。
第五，从20世纪90年代以来，随着教育与实践相结合的理论和实践研究及其他相关职业教育观念和方法的引进，我国职业教育培养模式的探索也由抽象到具体、由宏观到微观逐渐深入，在概念的使用上表现为由产学研合作、产教结合到校企合作、工学结合的变化，因此校企合作正是职业教育在探索产教结合过程中需要充实更多实质性内涵的概念。
当然，上述校企合作及其相关概念是一个相对的比较。这些概念之间既有联系，也有区别，概念间还存在着一定程度的交叉和重叠。因此，这种概念的顺序排列是相对的、动态的，不是绝对的、静止的，在不同的情况下要依据使用的特殊环境和条件，选择不同的概念，准确把握其内涵和外延，加强概念的规范使用。
笔者认为校企合作教育模式的内涵可表述为：校企合作是指职业学校与企业紧密合作，以培养学生的职业技能和就业竞争力为重点，利用学校和企业两种不同的教育环境和教育资源，采取课堂教学与学生参加实际工作有机结合的形式，把学习与工作的结合贯穿于教学过程之中，培养适合不同用人企业需要的具有较高职业技能和职业道德人才的教育活动。
二、现有校企合作制度安排中的主要问题
(一)校企合作的法律地位仍不明晰
《中华人民共和国职业教育法》自日起施行，至今已11年。该法的颁布为我国职业教育的实施建立了法律依据，有力地促进了各级各类职业教育的发展。但随着时间的推移和形势的发展，《中华人民共和国职业教育法》的一些条文已明显滞后于新时期职业教育发展的需要。比如，关于职业教育实施主体的问题，《中华人民共和国职业教育法》第十三条明文规定：“职业学校教育分为初等、中等、高等职业学校教育。初等、中等职业学校教育分别由初等、中等职业学校实施;高等职业学校教育根据需要和条件由高等职业学校实施，或者由普通高等学校实施。其他学校按照教育行政部门的统筹规划，可以实施同层次的职业学校教育。”第十四条规定：“职业培训包括从业前培训、转业培训、学徒培训、在岗培训、转岗培训及其他职业性培训，可以根据实际情况分为初级、中级、高级职业培训。职业培训分别由相应的职业培训机构、职业学校实施。其他学校或者教育机构可以根据办学能力，开展面向社会的、多种形式的职业培训。”也就是说，各类职业学校(或普通高等学校)和培训机构才具有举办职业教育和职业培训的资格，企业不具备实施职业教育的资格。
虽然2005年的《国务院关于大力发展职业教育的决定》明确指出：“大力推行工学结合、校企合作的培养模式。与企业紧密联系，加强学生的生产实习和社会实践，改革以学校和课堂为中心的传统人才培养模式。中等职业学校在校学生最后一年要到企业等用人单位顶岗实习，高等职业院校学生实习实训时间不少于半年。建立企业接收职业院校学生实习的制度。实习期间，企业要与学校共同组织好学生的相关专业理论教学和技能实训工作，做好学生实习中的劳动保护、安全等工作，为顶岗实习的学生支付合理报酬。”但是，一方面，这仅是政府的规定，没有上升到立法的角度予以明确;另一方面，此规定仅仅是要求职业院校加强与企业的合作办学，企业的职业教育特别是校企合作人才培养模式中的责任没有得到强化，这是职业院校“单头热”的主要成因。此外，这一规定并没有改变学校职业教育的办学模式，只是为学校职业教育指出了合作的方向。
(二)企业参与校企合作的积极性差
目前，在职业学校已经开展的校企合作中，大多是学校主动向企业界寻求合作伙伴，多数企业与学校的合作由于动力缺乏或不足仍停留在浅层次的结合上。造成这种状况的原因主要有如下。第一，企业参与校企合作的认识不到位，企业对技术和技能型人才需求的观念陈旧，缺乏与学校合作的动力。多数企业认为“教育和培养人才是职业学校单方面的责任和义务”，没有将眼光同时投入到市场和职业学校两个人才来源地。对人才培养成本还缺乏深刻、长远的认识，只想“伸手拿来人才”，很少或根本不想“参与培养、培育自己所需的人才”;没有认识到企业是职业教育的直接受益者，企业有对职业教育投入的责任;没有看到对职业教育的投资，是企业的生产性投资，表现为企业的教育和培训成本在企业的总成本中所占比例过低，企业设备和设施只发挥生产作用，没有发挥教育和培训作用，致使不少企业没有感受过与职业学校合作的过程，不能判断结合是利大于弊，还是弊大于利。
第二，现行行业企业的管理体制、制度和政策不利于企业参与职业教育。企业参与职业教育最直接、最根本的问题是经济利益的得与失。在没有政策、制度保障的情况下，企业参与职业教育支付的额外教育成本，需要自己独立承担，没有主管部门或政府分担。因此，企业可以或可能少量、单次尝试投入这部分资金，但不可能长期投入。
第三，企业的内部环境也存在不利因素。许多企业的教育和培训仍是薄弱环节，缺乏有效的组织和对参与教学人员的激励措施。
第四，对校企合作的要求缺乏法律依据。校企合作既要符合行业、企业的要求和特点，又要符合学生的年龄、生理和心理特征。在现实的校企合作过程中，对校企合作的把握只是依靠学校和企业双方共同制定的协议和培养计划、教学大纲等，对学生参与岗位工作的劳动限度、时间限度、质量评价和结果考核尚缺乏法律依据。
当然，完善校企合作除了以上主要宏观政策问题，还存在许多微观和中观层面的问题，如校企合作的课程问题，校企合作的师资问题，校企合作的实训基地建设问题等，在此不再展开。
三、完善校企合作的政策建议
(一)完善职业教育法，让校企合作的实施有法可依
虽然《中华人民共和国职业教育法》已经实行多年，但是近10多年来，我国的社会结构、经济结构和产业结构已经发生了很大的变化，该法没有及时调整，对职业教育发展的的指导作用明显下降。尤其对校企合作——职业教育发展最重要和最有效的形式，缺乏有效的指导。
职业教育的培养目标是技能型、实用性人才，要求职业学校毕业生的能力与企业岗位要求的能力标准是“零距离”。这种区别于普通教育的特殊培养目标，就决定了职业学校毕业生既要有必要的理论知识，又要有很强的动手能力。这种能力是在课堂无法完成的，是职业学校单方面无法实现的。动手能力必须在企业训练才能完成，只有在企业真实的工作环境下才能培养出“零距离”标准的学生，因此必须实行校企合作。然而，目前的企业也面临两难境地：一方面随着企业的结构调整、技术改进，原有的技术员工不能适应新的要求，职业学校的毕业生也不能马上顶岗;另一方面是职业学校的学生很难到企业实习，大量的毕业生无法就业。造成这种现象的主要原因是，没有法律保障职业学校的学生到企业实习，没有法律保障企业承担培养技术人才的责任。而且，即使职业学校能够促成与企业的合作，在校企合作中，双方处于完全不平等的地位。这不仅有违校企合作办学模式的本意，也不利于建立校企合作的长效机制。因此，建议尽快展开《中华人民共和国职业教育法》的修订工作，在提升校企合作办学模式法律地位的同时，明确界定企业的法律主体地位，强化企业的责任，建立校企合作的长效机制。
(二)加强优惠政策，提高企业参与校企合作的积极性
政府要注重通过制定政策、法规和条例来协调和支持校企合作教育模式的发展。我国校企合作中涉及的学生安全、技术保密、成果分配和学生待遇等方面的立法还不健全。各级政府在人事、财务、奖惩、信贷、税收、考核等方面尚未制定配套的支持校企合作的倾斜政策和鼓励性措施，如企业参加校企合作不能像职工教育那样将费用列入成本，也不能减免教育附加税，从而抑制了他们参加校企合作的积极性。国外的经验告诉我们，通过制定政策来鼓励用人单位参加校企合作是一个很好的办法。如英国政府规定，如果企业和学校实施“三明治”计划，安排学生到企业工作，联合培养学生，企业可以减免教育税。同样，加拿大政府也通过退税政策来鼓励用人单位参加校企合作。
借鉴国外的成功经验，尽快建立及完善有利于推动校企合作可持续发展的一系列政策法规，制定相应的管理办法，支持、规范和管理企业的参与。第一，在行业内部制定相关政策和措施支持企业参与。如评价审核参与职业教育的企业资质，并规定获得资质的企业在实训基地建设、企业教育培训资金、参与职业教育有关活动等方面可得到优先支持。第二，政府制定相关政策和措施鼓励企业参与。对有资格参与职业教育的企业给予优惠政策，如贴息贷款、税收减免、财政补贴、立项优先等。通过政策、法规和制度的建立，使那些生产条件完善的企业成为参与职业教育的资格企业，明确其责任和义务，明确校企双方在“结合”中各自的地位作用、权利义务和相互关系等，把开展校企合作的实效和由此推动的企业技术进步，纳入各企业法人任期考核内容;把开展校企合作纳入企业发展规划;通过考核评估对合作办学成绩卓著的企业予以表彰和奖励。
分级成立由政府、行业、企业和学校参加的协会或专业委员会。专门机构的成立，尤其是一级和二级机构，在校企合作实施中应起重要的作用：通过信息平台的建立，加大劳动市场信息和人才培养信息的交流，使学校及时了解行业发展和企业需要的最新动态，减少学校专业建设和人才培养的盲目性，增加学校和企业结合的机会;通过有关制度的建立，如参与企业和学校注册制度或备案制度，使学校和企业及时了解和掌握结合的效果，利用这些反馈信息，不断完善结合程序和措施，使学校与企业的结合更快捷、更顺利、更有效;通过各种教学文件的起草和审定，提高结合的水平和质量，使学校与企业的结合能持久开展;通过定期组织召开不同层次机构的联席会议，进行有针对性的专项交流，加强政府、行业、企业和学校之间的沟通，加强企业和学校双方人员的交流，为双方结合和合作创造更多的机会，提供更多的信息。
(三)完善弹性学制，让教学管理适应校企合作的开展
从教育内部的看，我国产学合作、校企合作现阶段的主要问题是教学制度和课程设置的改革。随着校企合作教育的深入进行，学和用之间的关系越来越直接，学生和企业对学校的课程提出很多切合实际的意见和建议，因此很有必要将我们的探索深入到校企合作教育模式的课程设置和教学方法等方面的改革，使校企合作教育模式更好地适应我国的具体国情，朝纵深发展，提高其发展的可持续性。
教学方案(教学计划)是组织实施教学的依据。无论是中等职业教育的“2+1”模式，还是高等职业教育的“2.5+0.5”(“1.5+0.5”)模式，必须对现有教学方案进行解构，然后重构“校企合作教学方案”。对现有教学方案的解构，就是要对课程设置的功能和作用进行重新评估与明晰，据此确定教学要求、教学时间、教学进度、教学场所(学校或企业)，也就是要明晰课程的作用、课程的内容、知识积累与技能形成序列(如何设置)、课程或作业实施主体(在学校实施还是在企业实施)。在此基础上制订“校企合作教学方案”，方案中要特别明确各专业所面向的实习岗位(群)，以保证工作与学习的真正结合，避免工学互不关联。德国“双元制”职业教育的“培养方案”由教学计划和职业教育条例两部分组成，前者是学校教学部分的依据，后者是企业教学部分的依据。因此，应针对现阶段我国职业教育的实际情况，结合职业院校和企业生产的特点，组织研究制定具有规范意义和可操作性强的“校企合作人才培养协议”，将校企间的合作上升到政府规范的层面。
我国职业教育实施学年制，学生自主选择学习时间的余地不大，这已成为制约校企合作教育模式发展一个瓶颈，因此必须真正实施弹性学制，让校企合作的教学灵活开展。实施弹性学制时，要求改革学校的机构设置，提高实施弹性学制的管理服务功能，完善职业学校的学分制管理，为学生自主选择职业和专业发展服务。
(四)以合同规范办学行为，明晰校企合作中的权力和义务
在国家相关法律法规尚未十分完善的状况下，针对我国职业教育管理体系的特点，职业院校在具体实施校企合作人才培养模式的过程中，一方面要等待政府制定相关法律规范，另一方面又要积极探索。但在探索过程中，一定要结合学校与企业的特点，根据已有法律法规签订由学校、企业、学生及家长几方确认的联合培养协议。联合培养协议要保证和明确以下一些问题：一要保证工作岗位与学习专业的相对一致性，以实现工学有机结合，工学相互促进，避免工学脱节;二要保证学生的实习工作在不违反国家《劳动法》和《未成年人保护法》的基础上开展;三要明确学校、企业、学生及家长几方的权利和义务。这是保证职业教育教学质量的需要，更是规范、明确学校与企业双方职责的需要，只有这样才能促进校企合作人才培养模式的持续发展。当前职业学校校企合作的办学模式，在这方面仍然是非常欠缺的，亟待从政策、尤其是法律法规的层面上予以完善。
(五)以市场需求为导向，形成校企合作培养人才的良好机制
校企合作与传统教育模式相比，主要特点集中在“企业工作”上，其主要目的是让学生在真实的工作环境中得到锻炼，提高学生的工作能力和对社会的适应能力。这里的“真实”是指有竞争、有报酬的市场环境。从市场化的角度看，这一目的中包含两层含义：一是根据市场的需求来设计自己的行为;二是实现劳动力的等价交换。事实证明，校企合作的这一做法很受学生的欢迎。与20世纪中期不一样，今天我们很难甚至不可能再像当时那样将学生成批地安排到工厂或农村参加长达一学期甚至一学年的劳动。原因很简单，一是很少甚至没有愿意接受那么多学生的单位;二是要使学生参加长期的、纯粹的义务劳动，学生的受益单一，不符合个人发展的需求，学校也要付出很大的精神代价。因此，完全有必要探索校企合作市场化的运作办法。校企合作市场化运作的关键是学生与用人单位的双向选择。作为一种教育模式，学校的观念转变和规范化管理至关重要。在观念方面，要对校企合作重在能力提高、宽专业对口等有正确的认识;在管理方面，要将学生的工作场所向中小企业、乡镇企业拓展;对学生工作质量的规范化调控要有严格的制度和措施;完善学分制管理，提高学生自主选择的余地;改革学校的机构设置与功能，提高学校对外协调的能力，尤其是与劳动力市场协调的能力。
(六)以教学改革为动力，探索校企合作培养人才新路径
以建立和完善校企合作人才培养模式为目标，加快职业院校教学模式改革。要转变教育观念，狠抓实践教学，切实从以专业学科为本位向以职业岗位和就业为本位转变，从传统的偏重学生知识的传授向注重就业能力提高和综合职业素质养成转变。要积极推进教学内容和教学形式改革，形成一套内部体系完整、外部关系协调的校企合作教学机制。要突破传统的以学校和课堂为中心的教学组织形式，密切与企业的联系，发挥学校和企业各自的优势，把教学活动与生产实践、社会服务、技术推广及技术开发紧密结合起来。在推进校企合作过程中，处理好“工”与“学”的关系，积极推进学生到企业等用人单位顶岗实习，努力形成以学校为主体，企业和学校共同教育、管理和训练学生的教学模式。在开展顶岗实习的过程中，职业院校可以按照特定的专业培养目标，安排学生一半时间在企业工作岗位上学习，一半时间在学校学习;职业院校也可以集中在一段时间内将学生安排在企业岗位上学习，还可以在保证总量的前提下，将学生在企业的时间分成若干阶段，与学校教学活动交替进行;学生可以在三年内集中完成学业，也可以分阶段完成学业。总之，在校企合作的具体教学组织形式上，鼓励多样化。
改革和完善管理制度，为推进校企合作提供强有力的制度保障。要制定“产教结合委员会”制度，让企业真正参与学校的管理，鼓励企业和学校一道进行校企合作的管理制度建设;要制定并推进“职业教育学分”制度，积极推行学分制改革，实行弹性学制，以保证提前取得就业岗位或家庭确有经济困难的学生分阶段完成学业;要制定“加强实践教学” 校企合作的实习制度，加强企业顶岗实习学生的管理，做好学生实习中的劳动保护和安全工作，制定为参加校企合作学生提供合理报酬和津贴的政策，保护学生合法权益。要制定培养“双师型”教师制度，要求一方面从企业引进一定数量的专业人才到学校任教，另一方面教师要定期到企业参加生产实践;要根据校企合作的需要，积极调整学习制度，普遍采取学年学分制学籍管理办法，实行不放暑假、每周休息一日、实训环节计学分;要改变实践性教学环节的评价考核办法，确立以顶岗实习单位评价为主体的考试制度等。
本研究由于经费、时间以及人员精力所限，对校企合作的机制和模式研究还有些更待深入的地方，尤其是模式问题：每一种模式事实上都有其自身的土壤，对于和经济文化社会联系最为密切的校企合作而言更是如此。校企合作的模式研究应采取多种研究方式对形成模式的经济、文化等因素进行分析。
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