航空特色背景下機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新能力協(xié)同培養(yǎng)研究與實踐

張立峰，鄧云飛，林佳濤，王軒，蘇硯文，陳暉

（1.中國民航大學(xué) 航空工程學(xué)院，天津；2.萬卓測量技術(shù)(天津)有限公司，天津）

一 引言

習(xí)近平總書記指出：“我國科技發(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新[1]。”中國民航大學(xué)是具有航空特色背景的典型院校。我校研究生教育肩負(fù)著為民航和航空領(lǐng)域培養(yǎng)高層次人才與科技創(chuàng)新的重要使命。因此，教學(xué)活動中，要時刻繃緊“研究生培養(yǎng)質(zhì)量”的生命線，強(qiáng)化研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，完善機(jī)械工程學(xué)科的研究生教育質(zhì)量評價與保障體系，不斷提升我校研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量和核心競爭力。

研究生教育肩負(fù)著為國家和行業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新和拔尖人才使命[2-5]，與本科生的教育模式和方法不同，研究生培養(yǎng)過程中，并不強(qiáng)調(diào)和側(cè)重掌握教材知識這種“復(fù)制思維”，而更加重要的是培養(yǎng)研究生發(fā)現(xiàn)技術(shù)、工程與科學(xué)問題，剖析實際問題、解決問題的創(chuàng)新思維和能力[6-9]。加強(qiáng)研究生的創(chuàng)新能力和實踐能力，是當(dāng)前高等教育科學(xué)化發(fā)展的必然趨勢，也是我國培養(yǎng)高層次創(chuàng)新和行業(yè)專門科技人才的必由之路[10-12]。我校研究生是航空航天（特別是民航科技）領(lǐng)域創(chuàng)新的中堅力量，同時也是各行業(yè)科技發(fā)展創(chuàng)新的生力軍。培養(yǎng)和提升研究生的創(chuàng)新與實踐能力是提高我校研究生培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是機(jī)械工程學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展的核心內(nèi)容。

二 學(xué)科研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

從學(xué)科方面對中國民航大學(xué)研究生培養(yǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。當(dāng)前，中國民航大學(xué)機(jī)械工程學(xué)科包括航空運(yùn)行支持技術(shù)與裝備、民航機(jī)電系統(tǒng)檢測與控制技術(shù)、航空機(jī)械系統(tǒng)及自動化、飛機(jī)部件維修理論與方法四個學(xué)科方向。為了適應(yīng)學(xué)科和行業(yè)迅猛發(fā)展帶來的變化，必須對機(jī)械工程學(xué)科研究生的相關(guān)課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行大幅度的優(yōu)化調(diào)整，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中側(cè)重課程教學(xué)和獨立課程完整性的做法，同時要加強(qiáng)教材理論與工程實踐相結(jié)合、實踐教學(xué)與工程運(yùn)用相結(jié)合、航空工程技術(shù)與科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合等。結(jié)合歷屆研究生培養(yǎng)質(zhì)量和考核效果，剖析我校當(dāng)前研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀：首先，當(dāng)前機(jī)械工程學(xué)科的大多數(shù)研究生課程之間、課程與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之間聯(lián)系不緊密[13-16]。研一期間，研究生選課時，側(cè)重選擇與課題論文和實驗室研究方向完全一致的課程，這樣導(dǎo)致研究生的知識體系較單一，而不具有完整性。其次，當(dāng)前學(xué)科對研究生的工程實踐性教學(xué)不夠重視，缺乏能夠形成具有綜合創(chuàng)新能力的載體的學(xué)科交叉和行業(yè)融合的研究生主干課程。再者，當(dāng)前部分研究生課程的教學(xué)內(nèi)容陳舊，對于科技發(fā)展前沿問題和動態(tài)進(jìn)展問題追蹤不夠，對于激發(fā)研究生的創(chuàng)新意識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為不利。與此同時，授課過程中，當(dāng)前學(xué)科的研究生教學(xué)，缺乏經(jīng)典和較有針對性的航空工程、航空維修、航空制造教學(xué)案例，而仍然延續(xù)本科生的填鴨式教學(xué)模式，這對提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)積極性較為不利[17]。

此外，近年來隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，機(jī)械工程學(xué)科師資隊伍不足的問題突顯。首先，部分導(dǎo)師由于名下指導(dǎo)的研究生數(shù)量過多，導(dǎo)致研究生導(dǎo)師不能對學(xué)生進(jìn)行有效的指導(dǎo)，培養(yǎng)質(zhì)量不能保證[18-20]。再者，部分研究生導(dǎo)師的科研平臺和研究經(jīng)費相對不足，積極和有效的學(xué)術(shù)交流活動的欠缺，導(dǎo)致學(xué)生的科研潛力和能力無法發(fā)揮和施展，缺少創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[21]。此外，部分研究生導(dǎo)師知識體系老化，學(xué)科融合、學(xué)科交叉等方面的知識模塊不完整，對航空工程和機(jī)械工程行業(yè)的學(xué)術(shù)前沿動態(tài)追蹤不足，也制約了研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提升[22]。

通過對民航大學(xué)研究生培養(yǎng)階段監(jiān)測分析和教學(xué)研討，發(fā)現(xiàn)研究生的學(xué)術(shù)匯報、科研活動表現(xiàn)、科研論文發(fā)表及學(xué)位論文的質(zhì)量呈現(xiàn)顯著問題。研究生的科研創(chuàng)新能力不足，學(xué)術(shù)報告和學(xué)位論文中存在的錯誤及不規(guī)范現(xiàn)象頻現(xiàn)，研究生的綜合創(chuàng)新能力亟需提升。

因此，在我國航空行業(yè)迅猛發(fā)展及當(dāng)前職場對高科技機(jī)械工程人才的強(qiáng)烈需求的要求下，為了提升我校機(jī)械工程學(xué)科研究生的綜合創(chuàng)新能力，結(jié)合學(xué)校特色、行業(yè)背景，聚焦學(xué)校定位和發(fā)展目標(biāo)，需要對機(jī)械工程學(xué)科的研究生能力培養(yǎng)總體方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，圖1為航空背景下機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新培養(yǎng)總體路線示意圖。具體而言，首先從學(xué)校定位及發(fā)展目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前的民用航空、航空航天行業(yè)的發(fā)展及職場的人才需求，針對研究生的畢業(yè)要求，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)。設(shè)置合理和科學(xué)的教學(xué)指標(biāo)點，同時對實踐教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，以實現(xiàn)對機(jī)械工程學(xué)科研究生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升，和對航空特色研究生的人才培養(yǎng)。在此過程中，主要以教學(xué)評價方式對教學(xué)目標(biāo)和整體過程進(jìn)行反饋、溯源和功能優(yōu)化。

圖1 航空背景下機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新培養(yǎng)總體路線

三 機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新實踐能力需求分析

實踐性強(qiáng)是機(jī)械工程學(xué)科最為顯著的特點，學(xué)科內(nèi)研究方向的不同對研究生的創(chuàng)新實踐能力也提出了新的要求。當(dāng)前我校機(jī)械工程學(xué)科的主要研究方向包括“航空運(yùn)行支持技術(shù)與裝備”“民航機(jī)電系統(tǒng)檢測與控制技術(shù)”“航空機(jī)械系統(tǒng)及自動化”“飛機(jī)部附件維修理論與方法”等方向，通過分析各方向?qū)ρ芯可鷦?chuàng)新實踐能力的需求，梳理得到機(jī)械工程學(xué)科研究生應(yīng)具備的創(chuàng)新實踐能力需求，如圖2所示。

圖2 民航大學(xué)機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新實踐能力需求示意圖

首先，專業(yè)課程是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。作者將民航大學(xué)機(jī)械工程領(lǐng)域的研究生能力培養(yǎng)分為以下3個層次：①通過對課程知識的學(xué)習(xí)，掌握航空先進(jìn)制造、航空機(jī)電系統(tǒng)和飛機(jī)部件維修理論等方面的理論基礎(chǔ)，初步具備從事航空制造、維護(hù)與管理等工作的能力；②通過研究生科研創(chuàng)新和實踐活動，熟悉航空器的設(shè)計、制造和運(yùn)維技術(shù)，能夠?qū)⒗碚撝R融入具體的科研項目和生產(chǎn)實踐中，具備從事航空機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)與航空高端裝備制造的能力；③對科學(xué)研究和實踐過程總結(jié)溯源，厘清目標(biāo)間的內(nèi)在機(jī)理和模型關(guān)系，從而科學(xué)地和有針對性地對具體研究工作中的經(jīng)驗和科學(xué)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。從而進(jìn)一步地綜合理論知識儲備和科研實踐經(jīng)驗，提出民航飛機(jī)設(shè)計、制造和運(yùn)行維護(hù)的創(chuàng)新性方法，為民用航空與航空航天技術(shù)的發(fā)展提供參考和借鑒。

研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的根本與內(nèi)涵在于思維、習(xí)慣和能力的全面培養(yǎng)。圖3為研究生創(chuàng)新實驗踐平臺方案示意圖。培養(yǎng)過程中，要引導(dǎo)研究生針對國家、社會和行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題及重大需求，敢于挑戰(zhàn)學(xué)科前沿、學(xué)科交叉、學(xué)科融合和工程技術(shù)難題，培養(yǎng)細(xì)致認(rèn)真、邏輯性、創(chuàng)新性的科研素養(yǎng)。依托研究生創(chuàng)新實踐平臺可以對研究生進(jìn)行更加系統(tǒng)化的培養(yǎng)，切實提升研究生創(chuàng)新實踐能力，促進(jìn)學(xué)科研究生的高水平科技創(chuàng)新成果孵化，提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量。同時完善機(jī)械工程學(xué)科研究生的培養(yǎng)模式，全面提高研究生科研創(chuàng)新和專業(yè)實踐能力，從而服務(wù)社會與民航產(chǎn)業(yè)。例如，本學(xué)科與天津海特集團(tuán)共建“航空結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與改裝聯(lián)合實驗室”，共同開展國家級和省部級重點實驗室、工程中心、重大專項等的立項、申報和實施工作，研究生可以走進(jìn)企業(yè)一線，了解企業(yè)需求，實現(xiàn)產(chǎn)-學(xué)-研的無縫對接。

圖3 研究生創(chuàng)新實驗踐平臺方案示意圖

四 航空特色背景下機(jī)械工程學(xué)科研究生創(chuàng)新能力協(xié)同培養(yǎng)模式

圖4為研究生創(chuàng)新能力提升與實踐總體方案圖。通過研究生的課堂教學(xué)、實踐平臺融合研究生的科研項目、科學(xué)競賽等對研究生創(chuàng)新能力進(jìn)行協(xié)同培養(yǎng)。具體而言，在研究生的課堂教學(xué)中，針對課程模塊的知識點、結(jié)合航空應(yīng)用案例與前沿科技動態(tài)，將課堂內(nèi)容進(jìn)行一定程度的學(xué)術(shù)問題提煉，鍛煉學(xué)生的學(xué)術(shù)思維。教學(xué)中，通過形成科技化的教案，增強(qiáng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，發(fā)散思維，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新。結(jié)合行業(yè)的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生在科技創(chuàng)新中整合、優(yōu)化、維度三個層次的提升。

圖4 研究生創(chuàng)新能力提升與實踐總體方案圖

研究生的專業(yè)課程是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。機(jī)械工程學(xué)科研究生理論課程的教學(xué)工作全部由學(xué)科內(nèi)研究生導(dǎo)師完成，課程設(shè)置上以中國民航大學(xué)專業(yè)學(xué)位和學(xué)術(shù)學(xué)位系列所規(guī)定的課程為基礎(chǔ)，并著重做好以下兩點：①緊貼社會和民航產(chǎn)業(yè)用人單位需求。在制定專業(yè)課程方案時，由機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)委員會組織專職教師赴用人單位和民航產(chǎn)業(yè)一線進(jìn)行調(diào)研，從而精準(zhǔn)把握高層次民航科技人才的培養(yǎng)要求，堅持科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方法和模式。再者，可在《航空先進(jìn)制造》的課程中，有針對性地增加“航空材料切削力測試”等創(chuàng)新實踐課程的課時，在學(xué)習(xí)教材基本理論和方法的基礎(chǔ)上，為研究生提供設(shè)計性科學(xué)實驗和實踐操作平臺。②突出實踐培養(yǎng)特色，發(fā)揮實踐育人功能。充分利用學(xué)校和社會實踐平臺，與民航業(yè)界深入進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)揮校企聯(lián)合優(yōu)勢，了解企業(yè)需求，達(dá)到研究生課堂和實踐各教學(xué)環(huán)節(jié)的全覆蓋。制定課程方案時，結(jié)合社會和民航產(chǎn)業(yè)用人單位需要開設(shè)針對性強(qiáng)的課程，不斷優(yōu)化研究生的知識結(jié)構(gòu)，全面提升研究生的實踐應(yīng)用能力，例如，根據(jù)航空制造類課程的特點設(shè)置分類較為詳細(xì)的研究生先進(jìn)制造系列研討課，學(xué)生可根據(jù)科研愛好、科研方向及職業(yè)需求選擇感興趣的課程。在考核的學(xué)分設(shè)置上，分類有基礎(chǔ)課學(xué)分、專業(yè)課學(xué)分、選修課學(xué)分和科研實踐能力學(xué)分，科學(xué)全面地考核評價研究生的綜合素質(zhì)。

結(jié)合研究生實踐平臺，促進(jìn)學(xué)生工程運(yùn)用能力的提升。在實踐平臺教學(xué)活動中，前期，指導(dǎo)教師可以對學(xué)科和行業(yè)的關(guān)鍵、代表性問題進(jìn)行知識提煉，形成具有可操作性、可延伸性的實踐項目。研究生可通過實際運(yùn)行中的實踐項目，分組交流、切磋琢磨、互動提升。后期，教師指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)溯源，追溯研究生項目實踐中的問題所在、經(jīng)驗收獲、漏洞發(fā)現(xiàn)和能力提升。同時，結(jié)合研究生實踐平臺的項目實踐和工程運(yùn)用能力培養(yǎng)，可以促進(jìn)研究生在實驗設(shè)計方面的創(chuàng)新，而科學(xué)實驗的創(chuàng)新，無疑會對機(jī)械工程研究生的能力培養(yǎng)和學(xué)術(shù)論文具有重要意義。

研究生的學(xué)術(shù)活動是其創(chuàng)新能力協(xié)同培養(yǎng)的核心。結(jié)合航空應(yīng)用案例、航空特色資源、和行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，對研究生開展科研項目訓(xùn)練、研究生科學(xué)競賽、研究生學(xué)術(shù)報告等的鍛煉培養(yǎng)，從而提升民航大學(xué)機(jī)械學(xué)科研究生的創(chuàng)新能力。通過課程知識體系、課程工程應(yīng)用、課程應(yīng)用案例、學(xué)術(shù)報告展示等對創(chuàng)新能力進(jìn)行初步培養(yǎng)。以科研學(xué)術(shù)活動為基礎(chǔ)，融合課堂教學(xué)和實踐教學(xué)，最終促進(jìn)研究生在學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力、工程運(yùn)用能力、理論創(chuàng)新能力、思考分析問題和解決問題能力的提升，從而實現(xiàn)創(chuàng)新能力的協(xié)同培養(yǎng)。

五 結(jié)語

針對機(jī)械工程學(xué)科研究生綜合創(chuàng)新和工程實驗?zāi)芰Σ蛔愕膯栴}，以民航大學(xué)為例，深入剖析了各學(xué)科方向?qū)ρ芯可鷦?chuàng)新能力的需求。以此為基礎(chǔ)，深入探索了航空特色背景下機(jī)械工程類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式，提出了新的機(jī)械工程類研究生創(chuàng)新能力的協(xié)同培養(yǎng)的方案，以及基于創(chuàng)新能力協(xié)同培養(yǎng)的具體實施方法。其研究工作對于提升研究生的綜合創(chuàng)新能力，以及航空特色院校研究生教育教學(xué)改革具有一定的參考價值。