“學(xué)、創(chuàng)、研”系統(tǒng)性工程思維培養(yǎng)體系構(gòu)建與實(shí)踐＊

汪志成，趙 杰，孫兆群

（東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013）

創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)是建設(shè)創(chuàng)新型國家的關(guān)鍵，國家發(fā)布的《關(guān)于加快新時(shí)代研究生教育改革發(fā)展的意見》《專業(yè)學(xué)位研究生教育發(fā)展方案（2020—2025）》《中國教育現(xiàn)代化2035》等文件明確提出了要加大應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)比例，完善科教融合、產(chǎn)教融合育人機(jī)制，加強(qiáng)研究生知識(shí)創(chuàng)新能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)?，F(xiàn)代工程是技術(shù)與社會(huì)多因素的綜合體，是多學(xué)科融合、多技術(shù)集成的復(fù)雜系統(tǒng)，為適應(yīng)“大工程”“系統(tǒng)工程”的發(fā)展，必須改革和完善現(xiàn)代工程師工程思維培養(yǎng)模式[1]。工程思維是在工程的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐中形成的思維，是一種籌劃性的思維。工程思維是一種非邏輯的復(fù)合型思維，其任務(wù)在于設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工程實(shí)踐[2]。工程之所以存在，是應(yīng)社會(huì)和生產(chǎn)的需要，因此，工程思維一開始就具有很強(qiáng)的目的性和價(jià)值性，呈現(xiàn)出價(jià)值多維化[3]。諸多高校和學(xué)者在工程思維能力的培養(yǎng)方面進(jìn)行了系列探索，如建立“實(shí)驗(yàn)室+創(chuàng)新實(shí)踐基地+企業(yè)”的實(shí)踐教學(xué)基地， 形成了以校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)為主導(dǎo)，以企業(yè)實(shí)踐教學(xué)為補(bǔ)充的校企協(xié)同實(shí)踐教學(xué)模式[4]；采用基于課程項(xiàng)目的工程思維能力培養(yǎng)與工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)獲取的培養(yǎng)方式[5]；采用學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目、自主研制實(shí)驗(yàn)裝置、校內(nèi)實(shí)習(xí)與校外實(shí)習(xí)相結(jié)合等實(shí)踐教學(xué)模式，提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力；通過校企聯(lián)合培養(yǎng)，在工程實(shí)踐中強(qiáng)化專業(yè)理論知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、綜合化地解決工程實(shí)踐問題；通過案例教學(xué)、課程項(xiàng)目、課外興趣小組、專業(yè)競(jìng)賽等培養(yǎng)學(xué)生工程思維習(xí)慣、工程意識(shí)及創(chuàng)新能力等。結(jié)合國內(nèi)外對(duì)工程思維的理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本研究提出“學(xué)、創(chuàng)、研”一體式系統(tǒng)性工程思維培養(yǎng)體系，并進(jìn)行應(yīng)用檢驗(yàn)。

1 系統(tǒng)性工程思維培養(yǎng)問題分析

本研究主要面向機(jī)電類研究生展開，機(jī)電類專業(yè)具有典型的應(yīng)用型工科特征，其培養(yǎng)的碩士研究生往往直接面向生產(chǎn)一線，對(duì)于實(shí)操技能、創(chuàng)新、研發(fā)、學(xué)科交叉融合能力均有較高的要求，但目前對(duì)于研究生工程創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)仍然存在以下問題需要解決。

科學(xué)研究與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)未有效銜接。機(jī)電類專業(yè)是構(gòu)建工程系統(tǒng)的重要支撐學(xué)科，當(dāng)今的工程活動(dòng)已經(jīng)超越了單純的技術(shù)知識(shí)建構(gòu)范疇，工程思維更加強(qiáng)調(diào)復(fù)雜性、集成性。但目前研究生培養(yǎng)側(cè)重于解決單一的學(xué)術(shù)問題，對(duì)于基于實(shí)際工程項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作過程缺乏訓(xùn)練，理性思維與經(jīng)驗(yàn)思維的隔離導(dǎo)致工程集成性缺失，導(dǎo)致學(xué)生科研選題與行業(yè)發(fā)展水平和趨勢(shì)不匹配，研究成果難以應(yīng)用于解決關(guān)鍵工程問題。

基于項(xiàng)目全生命周期的工程育人環(huán)境不完善。學(xué)生對(duì)于全球化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用環(huán)境缺乏了解，新技術(shù)應(yīng)用需要經(jīng)歷的復(fù)雜過程，行業(yè)發(fā)展的周期性、階段性，技術(shù)應(yīng)用的適用性缺乏全局性認(rèn)識(shí)，學(xué)生在項(xiàng)目研究過程中容易盲目追求復(fù)雜技術(shù)和前沿技術(shù)，制定項(xiàng)目方案時(shí)不能基于工程背景進(jìn)行合理的成本估算、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，材料的采購、部件的加工、系統(tǒng)的裝配和調(diào)試不能貼近實(shí)際需求，產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)過于學(xué)術(shù)化、理論化，導(dǎo)致復(fù)雜的功能設(shè)計(jì)在應(yīng)用環(huán)境中形同虛設(shè)，難以操作，盲目的高定位造成產(chǎn)品性價(jià)比低、產(chǎn)品技術(shù)定位與行業(yè)發(fā)展水平不匹配等問題，基于項(xiàng)目全生命周期的系統(tǒng)性工程創(chuàng)新思維缺失，難以形成應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問題的完整知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)性工程思維缺失，基于項(xiàng)目全生命周期的創(chuàng)新性能力薄弱。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，學(xué)科知識(shí)交叉融合、新型高效社會(huì)協(xié)作關(guān)系形成和全球一體化趨勢(shì)加強(qiáng)，當(dāng)今世界對(duì)人才的需求定位已由單一的技術(shù)主導(dǎo)型轉(zhuǎn)向以技術(shù)為基礎(chǔ)的工程應(yīng)用復(fù)合型人才。但目前培養(yǎng)研究生時(shí)普遍實(shí)行導(dǎo)師制，以實(shí)驗(yàn)室為單位開展工作，團(tuán)隊(duì)之間組織往往比較松散，分工基本按照課題項(xiàng)目的研究需要，團(tuán)隊(duì)管理、工程規(guī)范、知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)和管理、項(xiàng)目運(yùn)作體系等方面培養(yǎng)力度不足。

2 “學(xué)、創(chuàng)、研”系統(tǒng)性工程思維培養(yǎng)體系構(gòu)建

以提高機(jī)電類研究生系統(tǒng)化工程創(chuàng)新思維為目標(biāo)，探索與實(shí)踐“學(xué)、創(chuàng)、研”一體貫通式培養(yǎng)模式及實(shí)踐訓(xùn)練與保障體系。

2.1 “學(xué)、創(chuàng)、研”一體貫通式系統(tǒng)化工程創(chuàng)新能力培育模式

將研究生培養(yǎng)過程劃分為“學(xué)、創(chuàng)、研”3 個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效銜接。

在“學(xué)”階段，通過引企入校，產(chǎn)教融合，由企業(yè)人員、專業(yè)教師、研究生、本科生組成多學(xué)科融合創(chuàng)新研發(fā)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行基于實(shí)際工程項(xiàng)目研發(fā)全生命周期的技能訓(xùn)練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，讓學(xué)生參與項(xiàng)目實(shí)施過程中技術(shù)方案制定與實(shí)施的全過程，并形成技術(shù)報(bào)告；在“創(chuàng)”階段，基于前一階段的項(xiàng)目實(shí)施，引導(dǎo)學(xué)生提出創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目的孵化和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，參加學(xué)科競(jìng)賽，撰寫項(xiàng)目計(jì)劃書，包括市場(chǎng)分析、創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)管理、財(cái)務(wù)分析、技術(shù)方案對(duì)比、商業(yè)可行性分析等，并進(jìn)行項(xiàng)目路演，在此過程中訓(xùn)練學(xué)生技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化及對(duì)市場(chǎng)應(yīng)用趨勢(shì)的判斷能力，熟悉公司運(yùn)行體系，對(duì)自身發(fā)展形成清晰的定位；在“研”階段，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前2 個(gè)階段的學(xué)習(xí)實(shí)踐和學(xué)科研究方向，結(jié)合本學(xué)科領(lǐng)域的前沿問題與市場(chǎng)趨勢(shì)的判斷及對(duì)自身發(fā)展的定位，確定研究方案并實(shí)施，發(fā)表與交流學(xué)習(xí)成果，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，最后形成畢業(yè)論文，這一階段訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)研究思維及對(duì)技術(shù)趨勢(shì)的判斷能力。以上3 個(gè)階段相互銜接，層次遞進(jìn)，研究成果反哺創(chuàng)新研發(fā)，形成產(chǎn)教融合閉環(huán)系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生的技能、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和科學(xué)研究思維形成全過程一體貫通式培養(yǎng)體系。

2.2 “培育—孵化—體驗(yàn)—實(shí)踐”全周期訓(xùn)練體系

構(gòu)建“學(xué)、創(chuàng)、研”能力培養(yǎng)所需的實(shí)際工程育人環(huán)境和實(shí)踐能力訓(xùn)練體系。

項(xiàng)目培育和基地孵化對(duì)應(yīng)于“學(xué)”的階段，依托校內(nèi)外實(shí)踐基地構(gòu)建工程育人環(huán)境及各層次技術(shù)交流平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生完成創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)實(shí)施，對(duì)其工程技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練；競(jìng)賽體驗(yàn)和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐對(duì)應(yīng)于“創(chuàng)”的階段，為學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺(tái)，通過前一階段形成的成熟方案，進(jìn)行創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目孵化和運(yùn)營(yíng)，以對(duì)工程應(yīng)用環(huán)境與行業(yè)技術(shù)水平有深刻認(rèn)識(shí)；基于項(xiàng)目實(shí)施成果參加各類學(xué)術(shù)會(huì)議及行業(yè)展會(huì)，并通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)論壇等形式開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，了解行業(yè)與技術(shù)領(lǐng)域前沿發(fā)展趨勢(shì)；同時(shí)參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽，進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的實(shí)踐訓(xùn)練，完善成熟的創(chuàng)業(yè)方案，入駐創(chuàng)業(yè)孵化園、大學(xué)生科技園、校內(nèi)外創(chuàng)新實(shí)踐中心及實(shí)踐基地協(xié)同教學(xué)平臺(tái)，通過對(duì)初創(chuàng)項(xiàng)目的孵化、跟蹤培育完成創(chuàng)業(yè)實(shí)踐。

2.3 “一交互二融合三協(xié)同四保障”的全方位協(xié)同育人保障體系

一交互，指通過吸收機(jī)械、自動(dòng)化、電子等不同專業(yè)本科生與碩士生組建本碩多學(xué)科混合式創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，解決了系統(tǒng)性工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的專業(yè)技能互補(bǔ)問題，為碩士執(zhí)行創(chuàng)新項(xiàng)目方案提供強(qiáng)有力的支撐，同時(shí)形成可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新梯隊(duì)。

二融合，指通過校企融合和科創(chuàng)融合，將企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目引入學(xué)校，企方技術(shù)人員與研究生共同組成技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)施項(xiàng)目，使學(xué)生可以參與產(chǎn)品全生命周期開發(fā)過程，同時(shí)將科學(xué)研究的成果用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，促進(jìn)科技成果的有效轉(zhuǎn)化。

三協(xié)同，指結(jié)合國家“一帶一路”戰(zhàn)略和科技援外項(xiàng)目，企業(yè)技術(shù)人員、國外合作單位人員與研究生組成聯(lián)合技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在柬埔寨、菲律賓、印尼、尼日利亞等國家實(shí)施了多個(gè)海外項(xiàng)目，同時(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+大賽，組建了俄羅斯、挪威、愛爾蘭等跨國團(tuán)隊(duì)，基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目成果的海外轉(zhuǎn)化，通過項(xiàng)目實(shí)施，極大地?cái)U(kuò)大了學(xué)生的國際化視野，形成了多方協(xié)同培養(yǎng)的模式。

四保障，指依托重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心等科研平臺(tái)，研究生示范基地，與地方共建的產(chǎn)業(yè)研究院，引企入校建立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、校外實(shí)踐基地等，組建國際化導(dǎo)師課題組，為研究生培養(yǎng)提供強(qiáng)有力的資源保障。

3 “學(xué)、創(chuàng)、研”系統(tǒng)性工程思維培養(yǎng)體系實(shí)踐

“學(xué)、創(chuàng)、研”體系于2011 年開始構(gòu)思，經(jīng)過近10 年探索與實(shí)踐，逐步在機(jī)電類相關(guān)專業(yè)研究生培養(yǎng)中推廣應(yīng)用，取得了一定的成效。

3.1 校內(nèi)應(yīng)用

學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽實(shí)現(xiàn)全覆蓋。在挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+、研究生電子設(shè)計(jì)大賽等競(jìng)賽中，獲國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)7 項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)36 項(xiàng)，參賽逾200 人次，人均獲省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)2 項(xiàng)，導(dǎo)師獲省級(jí)以上優(yōu)秀指導(dǎo)教師稱號(hào)6人次。

學(xué)生獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)現(xiàn)全覆蓋。研究生獲得專利授權(quán)55 項(xiàng)，軟件著作權(quán)32 項(xiàng)，人均獲知識(shí)產(chǎn)權(quán)大于2 項(xiàng)。

學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)承擔(dān)創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)全覆蓋。先后完成了“墻體暗線/埋地線纜故障定位裝置”“高壓靜電霧化空氣滅菌凈化器”“新零售—自動(dòng)出貨機(jī)設(shè)計(jì)”等近30 項(xiàng)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，共參與150 余人次。

學(xué)生就業(yè)質(zhì)量高，國內(nèi)外交流日益頻繁。研究生一次論文通過率、就業(yè)率常年保持100%，參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議逾10 人次，受邀參加全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會(huì)、雙創(chuàng)成果展、高教成果展等30 余人次，赴愛爾蘭阿斯隆理工大學(xué)、俄羅斯托木斯克大學(xué)留學(xué)、攻讀博士學(xué)位人員2 人。

3.2 校外應(yīng)用

校企融合產(chǎn)教協(xié)同育人基地多項(xiàng)創(chuàng)新性成果實(shí)現(xiàn)海外成果轉(zhuǎn)化。通過將晉江納創(chuàng)新、江西八縱、大梵科技、東莞佰和生物科技等企業(yè)引入學(xué)校建立協(xié)同育人聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，企業(yè)技術(shù)人員與研究生在校內(nèi)共同實(shí)施殺毒機(jī)器人、排爆機(jī)器人、租賃式儲(chǔ)能系統(tǒng)、空氣能智能管理平臺(tái)等多個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生經(jīng)歷產(chǎn)品開發(fā)全過程，所研發(fā)產(chǎn)品在新加坡、柬埔寨、菲律賓、尼日利亞等地得到廣泛推廣和好評(píng)。

學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)，研發(fā)多項(xiàng)產(chǎn)品并將其成功推向市場(chǎng)?；趧?chuàng)新成果應(yīng)用，2017 年以來，學(xué)生陸續(xù)創(chuàng)辦企業(yè)4 家，所研發(fā)的“智能儲(chǔ)罐”“智能電控燃燒控制器”“空氣能網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)”“無線高速公路管理系統(tǒng)”等系列產(chǎn)品已被成功推向市場(chǎng)。

國際化進(jìn)程加快。2020 年組織并聯(lián)合指導(dǎo)俄羅斯、愛爾蘭、挪威等國外高校近30 人參加互聯(lián)網(wǎng)+大賽，獲國際賽道國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)3 項(xiàng)，并受邀參加2020 中國海外人才交流大會(huì)。

研究生創(chuàng)新成果為多個(gè)學(xué)科平臺(tái)建設(shè)提供有力支撐。學(xué)生創(chuàng)新成果為重點(diǎn)學(xué)科、一流學(xué)科、省級(jí)工程技術(shù)研究中心、校地共建產(chǎn)業(yè)研究院、協(xié)同創(chuàng)新中心等建設(shè)提供了重要支撐。多個(gè)官方媒體對(duì)本項(xiàng)目相關(guān)成果進(jìn)行了報(bào)道，江西省教育電視臺(tái)、晉江電視臺(tái)、江西省教育網(wǎng)、鳳凰網(wǎng)、科技部官網(wǎng)等分別對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)及創(chuàng)新項(xiàng)目的海外實(shí)施進(jìn)行了報(bào)道。

4 總結(jié)

本研究針對(duì)研究生工程思維培養(yǎng)存在的問題，重點(diǎn)以機(jī)電類研究生為例，在培養(yǎng)模式、實(shí)踐體系、協(xié)作機(jī)制方面開展了系列工作，形成了以下特色。

培養(yǎng)模式創(chuàng)新：將研究生培養(yǎng)過程劃分為“學(xué)、創(chuàng)、研”3 個(gè)階段，打破傳統(tǒng)的單純科學(xué)研究型培養(yǎng)模式，構(gòu)建與實(shí)際生產(chǎn)高度一致的工程環(huán)境，使學(xué)生在經(jīng)歷項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作過程中逐步培養(yǎng)項(xiàng)目管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、工程倫理、工程規(guī)范等方面的意識(shí)和能力，同時(shí)通過“工程技能學(xué)習(xí)”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練”“科研素養(yǎng)提升”3 階段的有序推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效銜接，形成產(chǎn)教融合閉環(huán)培養(yǎng)模式，鍛煉學(xué)生基于項(xiàng)目全生命周期的系統(tǒng)性工程創(chuàng)新思維能力。

實(shí)踐體系創(chuàng)新：構(gòu)建“項(xiàng)目培育—基地孵化—競(jìng)賽體驗(yàn)—?jiǎng)?chuàng)業(yè)實(shí)踐”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力實(shí)踐訓(xùn)練體系，結(jié)合產(chǎn)教融合基地、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、創(chuàng)業(yè)孵化平臺(tái)、創(chuàng)新項(xiàng)目及“一帶一路”國際合作項(xiàng)目實(shí)施，使學(xué)生對(duì)全球化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用環(huán)境、行業(yè)發(fā)展的周期性、新技術(shù)應(yīng)用的適應(yīng)性具備全局性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生具備從全球化視野對(duì)行業(yè)、區(qū)域的技術(shù)發(fā)展不均衡性和趨勢(shì)做出獨(dú)立判斷的能力，逐步形成應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問題的完整知識(shí)體系架構(gòu)。

協(xié)作機(jī)制創(chuàng)新：組建“企業(yè)人員+校內(nèi)導(dǎo)師+研究生+本科生+國外團(tuán)隊(duì)”的產(chǎn)教融合科技創(chuàng)新隊(duì)伍，讓學(xué)生全面融入項(xiàng)目研發(fā)的全生命周期過程，構(gòu)建多方協(xié)作的參與式、混合式協(xié)同育人機(jī)制，利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)多學(xué)科交叉、多層次融合的優(yōu)勢(shì)開拓學(xué)生的視野，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維、自主學(xué)習(xí)能力提升，解決項(xiàng)目實(shí)施過程中的團(tuán)隊(duì)專業(yè)覆蓋面窄的問題，促使研究生形成系統(tǒng)性工程創(chuàng)新思維，同時(shí)對(duì)于自身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展定位具有更加清晰的認(rèn)識(shí)。