基礎(chǔ)與應(yīng)用結(jié)合的新工科研究生培養(yǎng)及案例

傅德彬 陳陣 畢世華 楊珺凡

[摘 要] 在新形勢驅(qū)動下，亟須對工科研究生培養(yǎng)模式進(jìn)行改進(jìn)，對工科研究生的培養(yǎng)中，理論基礎(chǔ)與實踐應(yīng)用同樣重要。提出采用基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合的新工科研究生培養(yǎng)模式，從新形勢下工科研究生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)需求為切入點，對培養(yǎng)模式進(jìn)行探索與修正;以導(dǎo)師導(dǎo)向機制為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的研究生引導(dǎo)體系和激勵機制;最后結(jié)合北京理工大學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié)實施方案，展現(xiàn)基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合培養(yǎng)方案取得的初步成效，為進(jìn)一步提升工科研究生的培養(yǎng)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 人才培養(yǎng)模式;基礎(chǔ)與應(yīng)用;航空航天類專業(yè)

[中圖分類號] G643[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）10-0005-04 [收稿日期] 2021-06-30

引言

研究生教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新能力、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等方面具有重要作用。隨著研究生招生人數(shù)的增長及教育制度的改革，研究生培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方式也在悄然發(fā)生著變革[1-3]。通過對研究生培養(yǎng)方式的創(chuàng)新改進(jìn)，以及高質(zhì)量研究生培養(yǎng)模式的探索及實施，逐步形成結(jié)構(gòu)更加合理、特色鮮明、培養(yǎng)質(zhì)量得到保障的研究生教育體系是高校及科研單位急需完善的工作。同時，在工科研究生的培養(yǎng)過程中，不僅需要了解基礎(chǔ)科學(xué)原理，同時必須要結(jié)合實踐應(yīng)用，才能更好地養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力[4]。因此，理論基礎(chǔ)與實踐應(yīng)用對工科研究生的培養(yǎng)同樣重要，如何將基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)與工程實踐應(yīng)用相統(tǒng)一，培養(yǎng)適合我國新時代背景下發(fā)展的應(yīng)用型、復(fù)合型人才，是目前亟待解決的問題[5]。

傳統(tǒng)的工科教學(xué)一般是以課程導(dǎo)向為原則設(shè)計教學(xué)體系，本科時期專業(yè)課程設(shè)置體系一般為通識基礎(chǔ)、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課、實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計，在此體系下，學(xué)生初步具備一定的基礎(chǔ)知識及專業(yè)技能。在研究生培養(yǎng)方案中，設(shè)置外語課、綜合素質(zhì)類課程、基礎(chǔ)課、前沿交叉課及學(xué)科核心課等。在新時代發(fā)展中可能存在諸多問題，如基礎(chǔ)課程與實踐學(xué)習(xí)相互獨立，未能同時進(jìn)行;創(chuàng)新實踐內(nèi)容較少，無法更好培養(yǎng)適應(yīng)時代的創(chuàng)新型人才。

本文重點圍繞新形勢下工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)中面向國家重大需求和提升基礎(chǔ)創(chuàng)新能力兩方面的要求，以航空航天類的工科研究生培養(yǎng)作為實例，提出探索發(fā)展基礎(chǔ)與應(yīng)用并重的工科研究生培養(yǎng)模式，進(jìn)一步培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型的工科研究生。

一、新形勢下工科研究生培養(yǎng)的需求

為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，教育部提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，以培養(yǎng)“基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識寬厚、學(xué)術(shù)思想活躍、強化實踐創(chuàng)新”的人才為目標(biāo)。隨著我國科技實力和整體國力的不斷提升，國家事業(yè)發(fā)展迫切需要培養(yǎng)造就大批德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬?。培養(yǎng)“理論基礎(chǔ)扎實、動手能力強、創(chuàng)新思維活躍”的創(chuàng)新型人才已成為研究生教育的重要目標(biāo)[6]。

在這種情況下，工科研究生培養(yǎng)模式以國家重大需求為導(dǎo)向，以實際問題和工程應(yīng)用為依托，以科學(xué)問題及機理研究為重點，突出創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)布局，注重分類培養(yǎng)、開放合作、科教結(jié)合、產(chǎn)學(xué)結(jié)合，提升研究生教育質(zhì)量和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有研究和創(chuàng)新能力的高層次人才。

二、基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合的新工科研究生培養(yǎng)模式

研究生培養(yǎng)包括課程教學(xué)、工程實踐、論文研究等多個環(huán)節(jié)，涉及課程體系、導(dǎo)師指導(dǎo)及研究生自主學(xué)習(xí)和研究等多個方面的內(nèi)容。為發(fā)展基礎(chǔ)與應(yīng)用并重的創(chuàng)新型工科研究生培養(yǎng)模式，從導(dǎo)向機制入手建立相應(yīng)的引導(dǎo)體系和激勵機制。

具體包括課程體系引導(dǎo)，導(dǎo)師在培養(yǎng)、選題、考核等環(huán)節(jié)對學(xué)生的引導(dǎo)，以及研究生實踐和論文研究內(nèi)容引導(dǎo)等內(nèi)容。從學(xué)生角度來看，從本科生大類招生過渡到研究生專業(yè)性更強的學(xué)習(xí)工作，對課程的選擇、研究方向的確定，以及實驗與理論研究之間仍缺少了解，因此需要導(dǎo)師及學(xué)校在課程體系上加以引導(dǎo)，主要在知識體系完整性、系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，如適當(dāng)增加研究型和實踐型課程比例，促進(jìn)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容從理論知識學(xué)習(xí)向應(yīng)用實踐和啟發(fā)式學(xué)習(xí)的擴(kuò)展。如現(xiàn)有的金工實習(xí)及實驗選修課程，僅對本科生開放，但進(jìn)入研究生培養(yǎng)階段，實驗及實際操作課程減少，不利于研究生將理論學(xué)習(xí)與實踐操作更好地結(jié)合在一起。

導(dǎo)師引導(dǎo)機制主要通過平衡參與科研與論文選題間的關(guān)系，做到選題有背景、研究有深度。選題時，學(xué)生可以從研究生本科畢業(yè)論文及專業(yè)課程中感興趣的方向入手，從實際問題出發(fā)，導(dǎo)師在此基礎(chǔ)上加以修正，進(jìn)一步完善選題要求。鼓勵研究生積極參與實踐及學(xué)術(shù)交流活動，通過參與學(xué)術(shù)活動，了解本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿動態(tài)，同時分享自身研究成果，從準(zhǔn)備到分享，與他人交流討論，對自身之后的研究具有重要意義。另外，導(dǎo)師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極參與工程實踐任務(wù)，從實踐中總結(jié)發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題和機理問題。

基礎(chǔ)與應(yīng)用研究并重的研究生培養(yǎng)方式強調(diào)理論學(xué)習(xí)、工程應(yīng)用與探索創(chuàng)新的結(jié)合，以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，提升學(xué)生對理論和專業(yè)知識的理解;以工程實踐為抓手，培養(yǎng)分析解決問題的能力;以創(chuàng)新探索為目標(biāo)，促進(jìn)創(chuàng)造性思維的建立。

具體培養(yǎng)方式上，在研究生培養(yǎng)的不同階段既有側(cè)重，又有結(jié)合。以三年期碩士研究生為例，在碩士研究生培養(yǎng)過程中，要求學(xué)生參加國際或國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、學(xué)術(shù)論壇、學(xué)術(shù)報告會等學(xué)術(shù)活動，參與科技實踐、教學(xué)實踐和人文社會實踐等實踐活動，完成開題報告與文獻(xiàn)綜述的撰寫及畢業(yè)論文等內(nèi)容。從時間上可以大致安排為：在第一學(xué)年，通過基礎(chǔ)課程與實驗實踐教學(xué)，使學(xué)生打下扎實的基礎(chǔ)，能夠?qū)⒗碚撝R融會貫通，并與實踐結(jié)合提升學(xué)生自主創(chuàng)新研究能力。在第二年，作為實踐訓(xùn)練為主的階段，應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與國際或國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、學(xué)術(shù)論壇、學(xué)術(shù)報告會等，了解本學(xué)科最新研究近況;同時，引導(dǎo)學(xué)生積極參與工程實踐項目，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。學(xué)生在參與工程任務(wù)的同時，應(yīng)大量閱讀本研究領(lǐng)域的國內(nèi)外文獻(xiàn)，結(jié)合所選論文研究題目，確定明確的論文研究方向，對研究題目有較深入的理解，對所存在的問題及解決問題的思路與方法，結(jié)合文獻(xiàn)查閱總結(jié)并最終完成開題報告及文獻(xiàn)綜述的撰寫。通過文獻(xiàn)閱讀與學(xué)術(shù)論文訓(xùn)練，學(xué)生提升了發(fā)現(xiàn)問題及總結(jié)歸納的能力，同時結(jié)合實踐應(yīng)用和創(chuàng)新工作，提升了理論與實踐相結(jié)合的能力。在第三年，學(xué)生不僅需要完成畢業(yè)設(shè)計要求，而且面臨就業(yè)問題，壓力較大，需要導(dǎo)師結(jié)合學(xué)生科研與實際情況，加以引導(dǎo)，另外，學(xué)生需要總結(jié)前兩年工作學(xué)習(xí)成果，按照要求完成學(xué)位論文撰寫及畢業(yè)答辯等工作。

三、航天發(fā)射技術(shù)學(xué)科研究生培養(yǎng)實踐案例

以北京理工大學(xué)宇航學(xué)院航空航天類研究生作為培養(yǎng)實例對象，進(jìn)行基礎(chǔ)與應(yīng)用并重的研究生培養(yǎng)實踐。實踐過程從選課情況、參與科研情況、論文選題及完成情況、學(xué)術(shù)活動和學(xué)術(shù)論文情況、創(chuàng)新創(chuàng)意成果等角度入手，系統(tǒng)分析近年來基礎(chǔ)與應(yīng)用并重的研究生培養(yǎng)實踐方式及實踐效果。

學(xué)校每年假期為學(xué)生開設(shè)多門開放實驗項目，即指由我校教師主導(dǎo)開展的，在完成正常教學(xué)、科研和社會服務(wù)任務(wù)的前提下，利用實驗室現(xiàn)有儀器設(shè)備資源額外開展的，面向全校主要為本科生開放的實驗教學(xué)項目。實驗項目包括大型儀器設(shè)備培訓(xùn)型、學(xué)科競賽及創(chuàng)新類活動培訓(xùn)型、綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)型、軟件應(yīng)用能力培養(yǎng)型、人文基本素質(zhì)培養(yǎng)、學(xué)生參與科研型、高新技術(shù)融合實踐型七大類。其中，宇航學(xué)院2018年開始3項實驗項目，包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)開發(fā)，宇航科技創(chuàng)新實踐基地暑期集訓(xùn)，各設(shè)置32學(xué)時，選課人數(shù)約90人。2019年宇航學(xué)院開設(shè)小型無人機多源數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用實踐、宇航科技創(chuàng)新實踐基地暑期集訓(xùn)、力學(xué)傳感器的設(shè)計與制作三個開放實驗項目。2020年宇航學(xué)院開設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)開發(fā)、宇航科技創(chuàng)新實踐基地暑期集訓(xùn)兩個開放實驗項目。這類開放性實驗項目有助于本科生更早接觸實驗室科研項目。

對于研究生的培養(yǎng)，北京理工大學(xué)于2018年修正了研究生培養(yǎng)方案[7]，在課程設(shè)置上，改革了研究生公共英語課，增設(shè)了前沿交叉課和全英文課;重新設(shè)置了實踐環(huán)節(jié)、培養(yǎng)環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)時間節(jié)點。在宇航學(xué)院2020—2021學(xué)年開設(shè)的39門課程中，包含5門全英文專業(yè)課，其余課程也都在傳統(tǒng)理論講授中加入了4～12課時的實驗或仿真實驗。其中，以宇航學(xué)院航天發(fā)射技術(shù)專業(yè)課程為例，2019—2020學(xué)年開設(shè)的課程包括“發(fā)射理論及應(yīng)用”“發(fā)射氣體動力學(xué)”“振動分析基礎(chǔ)”“火箭導(dǎo)彈發(fā)射技術(shù)”“燃?xì)馍淞鲃恿W(xué)”“現(xiàn)代內(nèi)彈道學(xué)”“發(fā)射動力學(xué)”等專業(yè)課程，其中包含如導(dǎo)彈內(nèi)彈道設(shè)計、發(fā)射氣體動力學(xué)數(shù)值模擬實驗等實驗及設(shè)計內(nèi)容，如真空罐射流模擬實驗、激波管實驗、振動試驗及水下發(fā)射載荷研究實驗等實驗課程，主要在北京理工大學(xué)西山實驗區(qū)進(jìn)行實驗授課，為滿足上述課程實驗需求，實驗裝置如圖2所示。

《北京理工大學(xué)研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)實施辦法》提出，學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)應(yīng)包括以下學(xué)術(shù)活動要求：（1）碩士研究生應(yīng)參加國際或國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、學(xué)術(shù)論壇、學(xué)術(shù)報告會等不少于6次，其中參加本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域國際或國內(nèi)重要學(xué)術(shù)會議至少1次;（2）博士研究生應(yīng)參加國際或國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、學(xué)術(shù)論壇、學(xué)術(shù)報告會等不少于10次，其中參加本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)會議不少于1次且做口頭報告，參加國內(nèi)重要學(xué)術(shù)會議至少1次;實踐活動主要指科技實踐或教學(xué)實踐和人文社會實踐?？萍紝嵺`包含各類科技競賽活動、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動等;教學(xué)實踐包含助教等;人文社會實踐包含社會實踐、助管、思想政治教育、文化實踐等活動。

通過已有基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合的新工科研究生培養(yǎng)方案，近幾年，北京理工大學(xué)培養(yǎng)出眾多優(yōu)秀畢業(yè)生。2019屆研究生畢業(yè)人數(shù)為3785人，就業(yè)率達(dá)到98.97%，其中宇航學(xué)院畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)100%。單位對于我校畢業(yè)生的道德素質(zhì)、基礎(chǔ)知識水平、工作投入、專業(yè)知識水平、團(tuán)隊協(xié)作能力、心理素質(zhì)、實踐動手能力、責(zé)任感等方面評價均較高。畢業(yè)生以北京、上海、廣州、深圳等中心城市為主就業(yè)，向航天、航空、兵器、電子、通信等行業(yè)輸送畢業(yè)生數(shù)量位列全國高校前列，培養(yǎng)成果顯著。接收畢業(yè)生人數(shù)前五的單位為中國航天科工集團(tuán)有限公司、中國航天科技集團(tuán)有限公司、中國兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司、中國電子科技集團(tuán)有限公司、中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司，我校2019年、2020年研究生畢業(yè)生就業(yè)行業(yè)具體情況如圖4所示。

隨社會時代發(fā)展需求，高校更應(yīng)在新形勢驅(qū)動下培養(yǎng)“基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識寬厚、學(xué)術(shù)思想活躍、強化實踐創(chuàng)新”的人才。對工科研究生來說，培養(yǎng)理論與實踐同樣重要，培養(yǎng)模式需要與時俱進(jìn)。在研究生培養(yǎng)中，將課程教學(xué)、工程實踐、論文研究相統(tǒng)一，從課程內(nèi)容、實踐環(huán)節(jié)等多方面出發(fā)，發(fā)展基礎(chǔ)與應(yīng)用并重的創(chuàng)新型工科研究生培養(yǎng)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力并重，“理論基礎(chǔ)扎實、動手能力強、創(chuàng)新思維活躍”的創(chuàng)新型人才。

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Training and Case Analysis of Engineering Postgraduates with the Combination of

Foundation and Application

FU De-bin， CHEN Zhen， BI Shi-hua， YANG Jun-fan

（School of Aerospace Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： Driven by the new situation， there is an urgent need to improve the training mode of engineering postgraduates. In the training of engineering postgraduates， the theoretical basis and practical application are equally important. This paper puts forward a training mode for Emerging Engineering Education postgraduates that combines foundation and application， and explores and modifies the training mode from the training needs of engineering postgraduates innovative spirit and practical ability under the new situation. Based on the tutor guidance mechanism， this paper establishes the corresponding postgraduate guidance system and incentive mechanism. Finally， combined with the implementation plan of the training link of Beijing Institute of Technology， we will show the preliminary results of the training plan of combining foundation and application， so as to lay a foundation for further improvement of the training quality of engineering postgraduates.

Key words： talent training mode; foundation and application; major of aerospace engineering