儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生培養(yǎng)模式改革研究

王宇 靳寶全 喬鐵柱 呂玉祥 王東 張海濤

[摘 要]針對(duì)傳統(tǒng)研究生培養(yǎng)過(guò)程出現(xiàn)的知識(shí)結(jié)構(gòu)滯后、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)缺失、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問(wèn)題，以太原理工大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生培養(yǎng)模式為例，提出了創(chuàng)新為上服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、團(tuán)隊(duì)為主鼓勵(lì)學(xué)科交叉、競(jìng)賽為輔歷練科研技能、本科為基貫通本碩培養(yǎng)的培養(yǎng)模式改革思路，并指出了在研究生培養(yǎng)體系構(gòu)建過(guò)程中需要明確研究生培養(yǎng)研究方向、構(gòu)建研究生培養(yǎng)課程體系及規(guī)范研究生培養(yǎng)過(guò)程管理，為研究生培養(yǎng)模式改革提供了參考依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]研究生培養(yǎng);模式改革;培養(yǎng)體系

[基金項(xiàng)目]2019年度山西省研究生教育改革研究課題項(xiàng)目“儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)與研究生培養(yǎng)模式一體化改革”（RC1900001618）;2018年度山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目“應(yīng)用物理類‘嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目演示性實(shí)踐教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練研究”（J2018063）

[作者簡(jiǎn)介]王 宇（1986—），男，山西忻州人，工學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院副教授，主要從事光纖傳感與智能控制研究;靳寶全（1972—），男，山西忻州人，工學(xué)博士，博士研究生導(dǎo)師，太原理工大學(xué)新型傳感器與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，主要從事光纖傳感與智能控制研究;喬鐵柱（1965—），男，內(nèi)蒙古烏拉特前旗人，工學(xué)博士，博士研究生導(dǎo)師，太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院教授，主要從事機(jī)器視覺及圖像處理研究。

[中圖分類號(hào)] G643.0;TH701 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）45-0-03 [收稿日期] 2020-06-11

儀器科學(xué)與技術(shù)在“中國(guó)制造2025”計(jì)劃中扮演著重要角色，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的關(guān)鍵所在。儀器科學(xué)與技術(shù)作為一級(jí)學(xué)科，其二級(jí)學(xué)科分別是精密儀器及機(jī)械和測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器，所培養(yǎng)的研究生可從事工業(yè)自動(dòng)化儀表、科學(xué)儀器、電測(cè)儀器、醫(yī)療儀器等儀器儀表的研發(fā)與生產(chǎn)。然而，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的研究生培養(yǎng)過(guò)程出現(xiàn)了知識(shí)結(jié)構(gòu)滯后、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)缺失、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問(wèn)題，亟須在培養(yǎng)模式方面進(jìn)行改革與創(chuàng)新。

一、研究生培養(yǎng)模式研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)眾多高校積極響應(yīng)教育部關(guān)于重視研究生培養(yǎng)的號(hào)召，圍繞研究生培養(yǎng)模式所存在的問(wèn)題開展了一系列探索與研究。

2013年北京信息科技大學(xué)的劉桂禮等人提出要加強(qiáng)對(duì)研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，增加課程實(shí)踐在總學(xué)時(shí)中所占的比重，通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)課程來(lái)增加學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生去參加各類科研創(chuàng)新競(jìng)賽，在比賽中提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[1]。2014年大連理工大學(xué)的王大志等人指出了“理工融合”的重要性，提倡加強(qiáng)科學(xué)基礎(chǔ)教育，使學(xué)生建立良好的理論基礎(chǔ)，從而在工程實(shí)踐中，保持良好的科學(xué)素養(yǎng)，使得工科學(xué)生受益終身[2]。2015年國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的蘇紹璟等人針對(duì)現(xiàn)階段研究生的創(chuàng)新實(shí)踐能力不能滿足國(guó)防軍隊(duì)需求的矛盾，提出了要使學(xué)生培養(yǎng)起良好的學(xué)習(xí)和科研習(xí)慣，給予學(xué)生更多實(shí)踐的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)研究性的教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力[3]。2016年山東理工大學(xué)的許同樂(lè)等人提出了采用協(xié)同創(chuàng)新的新型研究生培養(yǎng)模式，增強(qiáng)研究生的創(chuàng)新意識(shí)，分別從創(chuàng)新文化、創(chuàng)新教學(xué)體系、創(chuàng)新教學(xué)方式這三個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新鉆研，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和專業(yè)技能，使得儀器儀表專業(yè)研究生畢業(yè)后可以更好地為社會(huì)服務(wù)[4]。2017年北京航空航天大學(xué)的李鵬等人介紹了為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)選拔拔尖創(chuàng)新型人才這一目標(biāo)，在學(xué)院內(nèi)部整合了第二、三課堂資源，建立并完善了科學(xué)的、以分類培養(yǎng)為核心理念的育人環(huán)境，打好學(xué)生的科學(xué)基礎(chǔ)，培育學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，拓寬學(xué)生的國(guó)際視野，通過(guò)實(shí)踐鍛煉來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。2017年合肥工業(yè)大學(xué)的舒雙寶等人提出加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，為學(xué)生實(shí)踐提供測(cè)控中心實(shí)驗(yàn)室等專業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室，并與各企事業(yè)單位保持良好的合作關(guān)系，為學(xué)生提供更多的簽約實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)踐鍛煉來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]。

二、研究生培養(yǎng)模式改革思路

（一）太原理工大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科概況

太原理工大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科始建于2006年獲批的測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器二級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，又于2018年正式獲批儀器科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，并在2019年軟科正式發(fā)布的中國(guó)最好學(xué)科排名中位列第37名且百分位段為前48%。本學(xué)科主要依托“新型傳感器與智能控制教育部暨山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“山西省測(cè)控技術(shù)與新型傳感器工程研究中心”等科研平臺(tái)，建設(shè)有“光電傳感與檢測(cè)技術(shù)山西省科技創(chuàng)新重點(diǎn)團(tuán)隊(duì)”。

本學(xué)科長(zhǎng)期以來(lái)重視研究生培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，于2018年12月獲批“山西省新型智能傳感與檢測(cè)研究生教育創(chuàng)新中心”，該中心由山西省工業(yè)和信息化廳、山西省教育廳聯(lián)合批準(zhǔn)成立，可為儀器科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)碩士研究生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)交流平臺(tái)。為此，本學(xué)科在研究生培養(yǎng)模式方面進(jìn)行了改革并積累了經(jīng)驗(yàn)，形成了特色鮮明的改革思路。

（二）創(chuàng)新為上，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)

當(dāng)前，山西省正處于深化改革促進(jìn)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，本學(xué)科需緊密結(jié)合山西省能源變革的重大需求，培養(yǎng)具有深厚儀器儀表專業(yè)知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能的創(chuàng)新型人才，始終加強(qiáng)與山西省各研發(fā)機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位的深度合作，獲取行業(yè)及產(chǎn)業(yè)亟須解決的科學(xué)與應(yīng)用難題，為地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)與發(fā)展起到關(guān)鍵的推動(dòng)作用。

在完成各類創(chuàng)新項(xiàng)目的過(guò)程中，研究生可通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐發(fā)現(xiàn)自身不足，進(jìn)而完善專業(yè)知識(shí)及實(shí)踐技能，并進(jìn)行總結(jié)以不斷提升自身技能。通過(guò)創(chuàng)新為上的培養(yǎng)模式，研究生增強(qiáng)了在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行了鞏固，對(duì)實(shí)踐能力進(jìn)行了培養(yǎng)，增加了同行業(yè)及產(chǎn)業(yè)的合作聯(lián)系。

（三）團(tuán)隊(duì)為主，鼓勵(lì)學(xué)科交叉

近年來(lái)，本學(xué)科圍繞山西省重大科技需求展開聯(lián)合攻關(guān)，形成了若干支職稱結(jié)構(gòu)合理、研究水平一流、學(xué)科方向互補(bǔ)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并通過(guò)高效協(xié)作與學(xué)科交叉，使團(tuán)隊(duì)科研人員得到了全面鍛煉。由于本學(xué)科是以光學(xué)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為基礎(chǔ)經(jīng)多學(xué)科交叉而形成的綜合學(xué)科，所以每個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的研究?jī)?nèi)容及側(cè)重點(diǎn)均有所不同。研究生可以以所在團(tuán)隊(duì)的研究方向?yàn)橹?，并結(jié)合其他方向的內(nèi)容進(jìn)行科研訓(xùn)練。通過(guò)團(tuán)隊(duì)為主，鼓勵(lì)學(xué)科交叉的培養(yǎng)模式，研究生可對(duì)研究課題有完整的認(rèn)識(shí)，有利于科研能力的培養(yǎng)。

（四）競(jìng)賽為輔，歷練科研技能

本學(xué)科由于融合了眾多學(xué)科的基礎(chǔ)理論，且與工程實(shí)踐有著較為緊密的聯(lián)系，所以研究生可參加國(guó)內(nèi)一系列重要的學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目，例如中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)虛擬儀器大賽等。學(xué)科競(jìng)賽可增強(qiáng)研究生對(duì)專業(yè)知識(shí)的深度理解，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，錘煉科研功底。通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽，研究生可認(rèn)識(shí)到自身不足，并激發(fā)合作競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，借助比拼科研技能，推進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的提升。

（五）本科為基，貫通本碩培養(yǎng)

本學(xué)科的優(yōu)秀生源離不開學(xué)校本科教育的大力支持，本學(xué)科的教師在負(fù)責(zé)研究生課程教學(xué)的同時(shí)也承擔(dān)著學(xué)校本科課程的教學(xué)任務(wù)。為此，以本科為基，貫通本碩培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)本科與碩士階段培養(yǎng)體系的一致與延續(xù)具有重要的意義。長(zhǎng)期以來(lái)，本學(xué)科承擔(dān)著應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)嵌入式系統(tǒng)類課程的建設(shè)，包括智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用、現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用、單片機(jī)原理與接口技術(shù)等，為儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)碩士生培養(yǎng)所需的基礎(chǔ)理論知識(shí)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，本學(xué)科教師將研究生階段常見的項(xiàng)目演示性教學(xué)模式應(yīng)用在了本科課堂上，并鼓勵(lì)研究生與本科生組隊(duì)參加各類學(xué)科競(jìng)賽，使得本碩階段的學(xué)生均在知識(shí)廣度和知識(shí)深度上取得了明顯的進(jìn)步，為本學(xué)科提供了大量能力出眾且綜合發(fā)展的優(yōu)質(zhì)生源。

三、研究生培養(yǎng)體系構(gòu)建方案

（一）明確研究生培養(yǎng)研究方向

基于上述研究生培養(yǎng)模式的改革思路，為了便于研究生導(dǎo)師及研究生選擇更加貼合本學(xué)科內(nèi)涵的課題開展研究與學(xué)習(xí)，太原理工大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科經(jīng)過(guò)頂層設(shè)計(jì)與方向凝練，明確了本學(xué)科在研究生培養(yǎng)過(guò)程中需要重點(diǎn)開展的四個(gè)研究方向：第一，測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)試方法，具體包括誤差理論與精確測(cè)量、測(cè)試計(jì)量理論、工業(yè)動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù);第二，新型傳感與檢測(cè)技術(shù)，具體包括非常規(guī)條件下的新型檢測(cè)技術(shù)與方法、傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、視覺檢測(cè)與人工智能;第三，智能儀器，具體包括復(fù)雜工程系統(tǒng)的智能檢測(cè)診斷預(yù)測(cè)及綜合健康管理、自動(dòng)化裝置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新技術(shù)及其工程應(yīng)用、極端惡劣條件下的新型智能儀器設(shè)計(jì);第四，光電子檢測(cè)技術(shù)，具體包括新型數(shù)字化分子檢測(cè)與傳感技術(shù)、基于核酸和量子點(diǎn)熒光特性的高靈敏檢測(cè)技術(shù)、光微流傳感器與生物檢測(cè)。

（二）構(gòu)建研究生培養(yǎng)課程體系

研究生培養(yǎng)課程體系的構(gòu)建，需要兼顧夯實(shí)基礎(chǔ)和開闊眼界兩方面內(nèi)容，在專業(yè)學(xué)位課中講授本學(xué)科的基礎(chǔ)理論，在專業(yè)選修課中講授本行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，合理調(diào)節(jié)必修課與選修課的學(xué)分比例，刪減內(nèi)容陳舊及層次較低的課程，加強(qiáng)課程體系內(nèi)部的層次性和邏輯性，注重課程內(nèi)部知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)與延續(xù)，強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生為宗旨，重視研究生的實(shí)踐能力培養(yǎng)與學(xué)科內(nèi)容交叉，具體開設(shè)的課程如下：第一，專業(yè)學(xué)位課，主要包括現(xiàn)代信號(hào)處理、線性系統(tǒng)理論、誤差理論及應(yīng)用、現(xiàn)代測(cè)試導(dǎo)論、光電測(cè)試技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)與估計(jì);第二，專業(yè)選修課，主要包括新型傳感器技術(shù)、信號(hào)處理與傳輸系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)、計(jì)量學(xué)、微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理與應(yīng)用。

（三）規(guī)范研究生培養(yǎng)過(guò)程管理

研究生培養(yǎng)可被視為一項(xiàng)持續(xù)兩到三年的系統(tǒng)性工程，需要進(jìn)行合理有效的過(guò)程管理，建立過(guò)程績(jī)效指標(biāo)，確定過(guò)程控制方法。為此，儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科規(guī)范了研究生培養(yǎng)過(guò)程管理，制定了各個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)的規(guī)章制度，力求實(shí)現(xiàn)研究生培養(yǎng)質(zhì)量的可控制與可追溯，具體過(guò)程如下：第一，研究生導(dǎo)師實(shí)行雙向選擇制，首先由研究生參考本學(xué)科內(nèi)的導(dǎo)師信息填寫雙向選擇表，再由導(dǎo)師根據(jù)雙向選擇表及研究生個(gè)人信息選擇希望指導(dǎo)的研究生;第二，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，由研究生與導(dǎo)師共同商訂培養(yǎng)計(jì)劃，研究生在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提交選定課程，經(jīng)研究生導(dǎo)師審核通過(guò)后下載打印，并由學(xué)科主管領(lǐng)導(dǎo)確認(rèn)簽字后蓋公章歸檔;第三，培養(yǎng)計(jì)劃確定后，研究生須根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，如出現(xiàn)課程不及格情況，將作為本學(xué)科重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，將對(duì)其開題報(bào)告、中期匯報(bào)、畢業(yè)答辯等環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

四、結(jié)語(yǔ)

2020年全國(guó)第五輪學(xué)科評(píng)估即將開始，對(duì)于全國(guó)各所高校的儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科而言，既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。如何在研究生培養(yǎng)過(guò)程中，解決好知識(shí)結(jié)構(gòu)滯后、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)缺失、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問(wèn)題已成為當(dāng)前提升研究生培養(yǎng)質(zhì)量與教學(xué)水平的關(guān)鍵所在，也是今后研究生培養(yǎng)工作的重點(diǎn)。在“雙一流”建設(shè)的大背景之下，地方高校的學(xué)科建設(shè)應(yīng)該突出重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)特色，面向產(chǎn)業(yè)服務(wù)地方，摸索出一條研究生培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新之路，使所培養(yǎng)的研究生專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)均得到全面提升。

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Research on the Reform of Postgraduate Training Model in Instrument Science and Technology

WANG Yu， JIN Bao-quan， QIAO Tie-zhu， L? Yu-xiang， WANG Dong， ZHANG Hai-tao

（College of Physics and Optoelectronics， Taiyuan University of Technology，

Taiyuan， Shanxi 030024， China）

Abstract： In view of the problems such as the lag of knowledge structure， the lack of industrial connection and the weakness of practice， this paper takes the postgraduate training model of instrument science and technology of Taiyuan University of Technology as an example， and puts forward the reform ideas of the training model， including serving local economy with innovation as the first part， encouraging interdisciplinary study with team as the main part， training scientific research skills with competition as the auxiliary part， and connecting postgraduate education with undergraduate education by taking undergraduate education as the basis. This paper also points out that in the process of constructing the postgraduate training system， it is necessary to define the research direction of postgraduate education， to construct the curriculum system of postgraduate education and to standardize the process management of postgraduate education， which provides a reference for the training model reform of postgraduate education.

Key words： postgraduate training; model reform; training system