新工科背景下科教融合人才培養(yǎng)的生長型方案探索與實(shí)踐

李元?jiǎng)P 劉磊 周澤波

摘? 要：新工科卓越工程教育建設(shè)理念對研究型大學(xué)科教融合人才培養(yǎng)模式提出新要求。該文對新形勢下的科教融合培養(yǎng)模式進(jìn)行概念性分析，并以學(xué)術(shù)實(shí)踐和工程實(shí)踐協(xié)同牽引為原則，探索一種學(xué)術(shù)研究與工程教育共生發(fā)展的生長型科教融合方案。該文結(jié)合飛行器智能控制領(lǐng)域相關(guān)科研和教學(xué)實(shí)踐，討論該方案的可行性和具體實(shí)施途徑，旨在為新時(shí)期空天控制學(xué)科專業(yè)人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)型提供新思考。

關(guān)鍵詞：科教融合；新工科；生長型方案；人才培養(yǎng)；空天控制

Abstract： With construction of national New Engineering Disciplines （NED）， the emerging concept on outstanding engineer training promotes the requirement to the quality of Integration of Scientific Research and Teaching （ISRT） for academic-type universities. In this paper， the ISRT-based training pattern of the current new developing era is analyzed， and with principle of cooperative led by both science and engineering practice， an iterative growth pattern of ISRT is proposed， in which academic research and engineering training are developing symbiotically. Based on the authors' research and teaching practice on the area of intelligent control in aerospace， the feasibility and the approach of implementation of the proposed growth pattern are also discussed， aiming to provide a new view of promoting the talent training quality for the aerospace control disciplines in the new developing era.

Keywords： integration of scientific research and teaching; new engineering disciplines; iterative growth pattern; talent training; aerospace control

近年來，世界信息科學(xué)和技術(shù)的實(shí)質(zhì)進(jìn)步引發(fā)了新一輪產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速變革。在新的時(shí)代背景下，國家推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)施了“人工智能”“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略，對工程科技人才提出了更高要求，我國工科教育改革迫在眉睫。

2017年，教育部適時(shí)提出新工科發(fā)展戰(zhàn)略[1]，明確了改革工程教育的任務(wù)，規(guī)劃了優(yōu)勢高校為主體學(xué)科交叉、綜合高校為引領(lǐng)理工融合、地方高校為支撐改造升級(jí)的行動(dòng)路線，半年內(nèi)完成了“復(fù)旦共識(shí)”[2]“天大行動(dòng)”[3]“北京指南”[4]三部曲，形成了“天大六問”的新工科建設(shè)理念。隨后，國務(wù)院于2018年發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》[5]，要求強(qiáng)化系統(tǒng)部署，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，面向各類技術(shù)創(chuàng)新解決工程與行業(yè)所需的重大科學(xué)問題。兩者先后實(shí)行，揭示了工科教育改革的“問題導(dǎo)向”核心理念，傳統(tǒng)的“科技一統(tǒng)”工科教育范式被解構(gòu)為“工程問題導(dǎo)向”的工程教育和“科學(xué)問題導(dǎo)向”的學(xué)術(shù)研究兩個(gè)環(huán)節(jié)，并統(tǒng)一于服務(wù)創(chuàng)新型國家與世界科技強(qiáng)國建設(shè)需求。

面對新科技和新產(chǎn)業(yè)前端，工程教育首先受到變革帶來的沖擊和壓力。當(dāng)前，我國高等工程教育開始逐步重視實(shí)踐導(dǎo)向，新工科建設(shè)要求未來高校學(xué)生需在基礎(chǔ)、交叉、前沿學(xué)科知識(shí)之上兼具復(fù)雜工程問題解決能力、非結(jié)構(gòu)化解決問題能力、工程領(lǐng)導(dǎo)力等專業(yè)能力[6]，我國《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》也特別要求學(xué)生具備運(yùn)用科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)、項(xiàng)目管理方法、現(xiàn)代工具等解決復(fù)雜工程問題的能力[7]。

然而，工程教育具體落實(shí)在人才培養(yǎng)模式上仍然存在短板[8-9]，主要原因可歸結(jié)為內(nèi)外兩個(gè)方面。內(nèi)部支撐上，工程知識(shí)體系固化，課程設(shè)計(jì)和教材內(nèi)容不能快速反映日新月異的科學(xué)技術(shù)新面貌；外部驅(qū)動(dòng)上，工程實(shí)踐渠道還不通暢，實(shí)踐來源質(zhì)量參差不齊，需求混雜模糊，難以帶動(dòng)高校創(chuàng)新群體高水平發(fā)展。二者共同致使單一工程實(shí)踐導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式很難滿足未來卓越工程科技人才的培養(yǎng)要求。當(dāng)前，國家高度重視破解“卡脖子”難題，把“卡脖子”技術(shù)作為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的突破方向，這就要求人才培養(yǎng)在以工程實(shí)踐為導(dǎo)向的同時(shí)，還需開拓知識(shí)前沿進(jìn)行學(xué)術(shù)實(shí)踐，把學(xué)術(shù)研究融入到工程教育中，有機(jī)地合作，開辟工程實(shí)踐和學(xué)術(shù)實(shí)踐協(xié)同牽引的科教融合人才培養(yǎng)新模式。

本文即對該類培養(yǎng)模式進(jìn)行概念性分析，初步探索一種工程教育與學(xué)術(shù)研究共生發(fā)展的生長型方案，并以控制學(xué)科飛行器軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域科研和飛行器制導(dǎo)與控制原理專業(yè)課程為例討論該方案實(shí)踐途徑，旨在為新時(shí)期人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供新思考。

一? 面向新工科的科教融合特征分析

科教融合理念由來已久并且內(nèi)涵豐富[10]。自1809年洪堡（Wilhelm von Humboldt）創(chuàng)辦柏林大學(xué)提出“教學(xué)與科研統(tǒng)一”理念以來，科教融合經(jīng)歷了若干發(fā)展階段，確立了研究型大學(xué)的主體性地位，以及教育與科學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展的根本宗旨。國內(nèi)理論界把科教融合深入解構(gòu)和拓展，提出由面向社會(huì)事業(yè)的廣義維度和面向高等院校的狹義維度共同構(gòu)成的概念體系[11]，其中，狹義維度上的科教融合具有三個(gè)層面表現(xiàn)：理念層面，教學(xué)達(dá)至科學(xué)思維；制度層面，科學(xué)構(gòu)建培養(yǎng)體系；操作層面，教學(xué)科研互動(dòng)融合。本文討論僅涉及操作層面。

科教融合的主體是研究型大學(xué)，在于其具有“知識(shí)創(chuàng)造者”和“培養(yǎng)知識(shí)創(chuàng)造者”雙重功能。我國研究型大學(xué)多以“世界一流大學(xué)”為建設(shè)目標(biāo)，大量有志于從事科學(xué)研究事業(yè)的研究生和本科生群體聚集其中，構(gòu)成科教融合的主要培養(yǎng)對象。近年來，西方研究型大學(xué)為提升教學(xué)質(zhì)量，對研究生和本科生一并實(shí)施科教融合培養(yǎng)，構(gòu)建高質(zhì)量研究性教學(xué)模式[12]。主要即在內(nèi)外兩個(gè)方面進(jìn)行，內(nèi)部以課程改革為支撐，開發(fā)以創(chuàng)新和研究為導(dǎo)向的課程體系[13]，外部以研究項(xiàng)目為牽引，開展面向研究實(shí)踐的教學(xué)[14]。

當(dāng)前，我國新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)模式提出了類似要求，區(qū)別在于更加注重工程實(shí)踐與學(xué)科交叉。面向新工科，科教融合培養(yǎng)模式在我國研究型大學(xué)需具備更多內(nèi)涵，其關(guān)鍵在于學(xué)術(shù)研究與工程教育的融合，具體可體現(xiàn)為如下幾方面特征。

1）在問題驅(qū)動(dòng)端，注重基礎(chǔ)科學(xué)研究與重大工程研制導(dǎo)向一致?？茖W(xué)研究和工程研制分別由科學(xué)問題和工程問題驅(qū)動(dòng)，兩者在思想方法與論證手段上存在顯著差異，但在人才培養(yǎng)總體目標(biāo)上具有一致性，共同服務(wù)于卓越工程科技人才產(chǎn)出。2020年，教育部在部分試點(diǎn)高校開展基礎(chǔ)學(xué)科招生改革試點(diǎn)工作，提出推進(jìn)科教協(xié)同育人，探索建立結(jié)合重大科研任務(wù)進(jìn)行人才培養(yǎng)的機(jī)制[15]。國家高度重視基礎(chǔ)研究的突破在工程研制上的顛覆性作用，表明了基礎(chǔ)科學(xué)與重大工程在問題牽引上的一致性導(dǎo)向。

2）在培養(yǎng)過程中，遵循學(xué)術(shù)實(shí)踐與工程實(shí)踐協(xié)同牽引根本原則。學(xué)術(shù)實(shí)踐牽引教學(xué)是研究型大學(xué)全面提高質(zhì)量的核心手段，然而工科學(xué)術(shù)實(shí)踐中的科學(xué)問題往往來自兩個(gè)方面，一是根植于科學(xué)機(jī)理自身的發(fā)展邏輯，二是來源于工程技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展需求，在新工科背景下，后者顯然被放到了更加突出的位置；再從工程實(shí)踐角度看，工程問題往往蘊(yùn)含若干關(guān)鍵技術(shù)甚至“卡脖子”技術(shù)，學(xué)術(shù)攻關(guān)又必不可少。這意味著科教融合在學(xué)術(shù)實(shí)踐的同時(shí)，還需考慮與工程實(shí)踐的關(guān)聯(lián)耦合，二者協(xié)同牽引，可共同促進(jìn)科教融合培養(yǎng)的均衡性，也有利于未來科學(xué)人才與工程人才的統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)。

3）在人才輸出端，具有多元化多維度人才培養(yǎng)目標(biāo)。研究型大學(xué)科教融合常以高層次創(chuàng)新人才為培養(yǎng)目標(biāo)[11]，而新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)還要求人才要適應(yīng)新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化[8]，因此學(xué)術(shù)研究與工程教育的融合必然會(huì)激發(fā)出更多維度的人才類型輸出，使得培養(yǎng)目標(biāo)更加多元化。圖1刻畫了科技創(chuàng)新、工程應(yīng)用、學(xué)科交叉三個(gè)維度下的人才類型。單一評(píng)價(jià)體系往往以某一維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)作為衡量準(zhǔn)則，而在融合培養(yǎng)新模式下，至少具有三種基本人才類型：一是科技創(chuàng)新維度上，專攻科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)研究的縱向人才；二是工程應(yīng)用維度上，專攻工程與技術(shù)研制開發(fā)的橫向人才；三是兼顧學(xué)科交叉維度的具有合縱連橫能力的卓越人才?？梢钥闯?，在各維度上該模式對不同程度權(quán)重的復(fù)合人才有極大包容性，更有利于多元化人才的價(jià)值涌現(xiàn)。

綜合來看，以上特征對面向新工科的科教融合人才培養(yǎng)方式具體化提出了兩點(diǎn)新要求。落實(shí)到融合方案上，一是要改善科學(xué)探索或工程項(xiàng)目單一類型驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)，提高對問題來源的包容度，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與工程問題驅(qū)動(dòng)的一致性協(xié)同；二是要改善問題端對人才端單向驅(qū)動(dòng)的靜態(tài)程式化關(guān)系，優(yōu)化融合方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立問題與人才雙向驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展型機(jī)制?；谶@兩點(diǎn)要求，筆者總結(jié)科研和教學(xué)實(shí)踐，提出一種生長型科教融合方案構(gòu)想。

二? 科教融合的生長型方案建模

實(shí)現(xiàn)協(xié)同驅(qū)動(dòng)與動(dòng)態(tài)發(fā)展，需要對問題驅(qū)動(dòng)端和人才輸出端的相互作用關(guān)系進(jìn)行重構(gòu)。本節(jié)基于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，給出一種可動(dòng)態(tài)生長的科教融合培養(yǎng)基本架構(gòu)，并對結(jié)構(gòu)組成和關(guān)鍵特征展開描述。

（一）? 基本架構(gòu)

生長型方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，該系統(tǒng)由問題驅(qū)動(dòng)、人才輸出、平臺(tái)支撐和教學(xué)呈現(xiàn)四個(gè)端口構(gòu)成，形成教學(xué)、科研兩個(gè)通道。

問題驅(qū)動(dòng)端為培養(yǎng)者提供迭代更新的科學(xué)問題和工程問題，是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行的動(dòng)力源；人才輸出端為培養(yǎng)者提供培養(yǎng)對象（科教融合培養(yǎng)的本科生和研究生）的狀態(tài)信息，是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出端口；平臺(tái)支撐端為培養(yǎng)者提供服務(wù)教學(xué)和科研的學(xué)科共享軟硬件資源，是系統(tǒng)的共享開放端口；教學(xué)呈現(xiàn)端為培養(yǎng)者提供學(xué)術(shù)研究成果和工程應(yīng)用成果的施教途徑，包括基于教材專著的紙媒、基于仿真軟件的電媒等多種樣式，是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控端口，也構(gòu)成了系統(tǒng)從驅(qū)動(dòng)端到輸出端的教學(xué)傳遞通道。

驅(qū)動(dòng)端到輸出端的科研傳遞通道則由一個(gè)科學(xué)與工程共性設(shè)計(jì)的正反饋外部回路構(gòu)成。由圖中可知，驅(qū)動(dòng)端更關(guān)注問題的共性驅(qū)動(dòng)，而非科學(xué)或工程問題的單一牽引，輸出端則更關(guān)注人才的共性輸出，而非本科生或研究生的固化分類。這種共性培養(yǎng)方式實(shí)際上是利用復(fù)雜度的適量增加來提高創(chuàng)新涌現(xiàn)的可能性，從而體現(xiàn)出融合優(yōu)勢。不僅如此，這種優(yōu)勢還可以通過正反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)迭代生長，進(jìn)而得到優(yōu)勢強(qiáng)化。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)端和輸出端之間建有前饋通道和反饋通道的雙向動(dòng)態(tài)聯(lián)系。在前饋通道，問題驅(qū)動(dòng)跨過教學(xué)呈現(xiàn)直接作用于人才能力和成果輸出，這對于部分優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)對象，特別是課程學(xué)習(xí)任務(wù)較多的本科生的快速成長具有積極作用；在反饋通道，培養(yǎng)對象的科學(xué)和工程研究產(chǎn)出不斷積累，這些研究積累在培養(yǎng)者監(jiān)督下可對驅(qū)動(dòng)問題進(jìn)行迭代升級(jí)，形成外部回路的良性動(dòng)態(tài)循環(huán)。

綜合來看，共性設(shè)計(jì)和正反饋機(jī)制下的科研傳遞通道，結(jié)合多樣施教途徑下的教學(xué)傳遞通道，共同構(gòu)成了生長型科教融合培養(yǎng)架構(gòu)主體，由于其兼顧科學(xué)、工程與教學(xué)的融合性和生長性。因此在培養(yǎng)者操作層面上，有利于學(xué)術(shù)研究和工程教育的共生發(fā)展。

（二）? 關(guān)鍵特征

根據(jù)上述架構(gòu)，生長型科教融合方案具有協(xié)同牽引、本研一體、循環(huán)反饋、多樣呈現(xiàn)和學(xué)科共享五個(gè)關(guān)鍵特征。

1? 問題驅(qū)動(dòng)端：注重科學(xué)問題和工程問題協(xié)同牽引

問題驅(qū)動(dòng)是高端創(chuàng)新人才培養(yǎng)和卓越工程人才培養(yǎng)的共識(shí)原則，比如北京科技大學(xué)薄膜材料研究驅(qū)動(dòng)的科研實(shí)例教學(xué)[16]，以及中央民族大學(xué)圖像處理項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐教學(xué)[17]等，均是科學(xué)問題或工程問題牽引下的教學(xué)模式。然而對于既定學(xué)科領(lǐng)域，這兩類問題往往有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，單一牽引容易顧此失彼。以控制學(xué)科為例，控制新理論和新方法可以成就眾多工程對象的新應(yīng)用，而新興工程對象新特性也可以倒逼方法甚至原理的革新，從而形成互為促進(jìn)和協(xié)同牽引的局面。該方案的驅(qū)動(dòng)端能夠包容和鼓勵(lì)這種局面的產(chǎn)生，尋求科學(xué)與工程問題導(dǎo)向的一致性。

2? 人才輸出端：注重培養(yǎng)對象本研一體化

對于我國研究型大學(xué)，本研界限并不明顯[12]，培養(yǎng)對象對學(xué)術(shù)實(shí)踐和工程實(shí)踐均有較高要求，就控制學(xué)科而言，很大一部分畢業(yè)生將在高等院校、科研機(jī)構(gòu)、高新企業(yè)擔(dān)任研究性職位，理論方法和工程應(yīng)用會(huì)各有側(cè)重，但難以割裂，因此對本科生和研究生傳統(tǒng)的平行式或分段式培養(yǎng)[12]并不利于創(chuàng)新人才和工程人才的多元化產(chǎn)出。該方案的輸出端淡化了身份特征，將培養(yǎng)對象有機(jī)融合，可以充分考慮本研學(xué)生之間的關(guān)聯(lián)耦合，以此挖掘潛在的培養(yǎng)效率，實(shí)現(xiàn)多維度個(gè)性化的人才輸出。

3? 科研通道：注重科研過程的循環(huán)反饋

該方案中，驅(qū)動(dòng)問題對培養(yǎng)對象的直接前饋，以及培養(yǎng)對象對驅(qū)動(dòng)問題的正向反饋共同構(gòu)成了具有生長能力的動(dòng)態(tài)循環(huán)。其生長性源于正向反饋通路，該通路通過正反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)研究積累，是培養(yǎng)者監(jiān)督的科研進(jìn)程得以良性發(fā)展的必要途徑。直接前饋通路則為發(fā)展預(yù)期提供了一種干預(yù)機(jī)制，可通過對優(yōu)質(zhì)人才實(shí)施科研、產(chǎn)研等協(xié)同育人舉措[18]加速或調(diào)整科研進(jìn)程，使得整個(gè)通道能夠可控生長。

4? 教學(xué)通道：注重施教途徑的多樣呈現(xiàn)

教學(xué)樣式創(chuàng)新在科教融合人才培養(yǎng)中被高度重視，現(xiàn)有樣式可歸納為紙媒和電媒兩類，如南方科技大學(xué)以“設(shè)計(jì)、表達(dá)、實(shí)現(xiàn)”為主線創(chuàng)新設(shè)計(jì)的工程學(xué)引論課程和教材[9]屬紙媒創(chuàng)新，而北京化工大學(xué)基于虛擬仿真的機(jī)器人控制技術(shù)課程教學(xué)[19]則屬電媒創(chuàng)新。該方案的教學(xué)呈現(xiàn)端可以兼容紙電等多類媒介的教學(xué)樣式，并且在協(xié)同牽引下，教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度也有更大的空間，使得培養(yǎng)者對原理性強(qiáng)的理論課程，以及操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程均能靈活施教，從而滿足培養(yǎng)對象的多元化需求。

5? 平臺(tái)支撐端：注重學(xué)科領(lǐng)域的開放共享

科教融合培養(yǎng)過程中，科研和教學(xué)、理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)均需軟硬件平臺(tái)的融合支撐，例如武漢工程大學(xué)面向電氣與自動(dòng)化大類的工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)[20]，采用一體化構(gòu)架服務(wù)于產(chǎn)學(xué)研教協(xié)同育人模式。為此，本文方案設(shè)有支撐平臺(tái)，為科研通道和教學(xué)通道提供統(tǒng)一的實(shí)踐驗(yàn)證環(huán)境，同時(shí)對相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域開放共享，形成軟硬件資源的交叉融合，為科研和教學(xué)效果涌現(xiàn)創(chuàng)造外部條件。

三? 科教融合的生長型方案實(shí)踐

基于生長型科教融合思想和方案架構(gòu)，筆者在飛行器智能控制領(lǐng)域開展了科教融合初步實(shí)踐。為便于論述，歸納為相應(yīng)的科研通道實(shí)踐、教學(xué)通道實(shí)踐、平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐三個(gè)方面。

（一）? 科研通道實(shí)踐

科研實(shí)踐方面，關(guān)注驅(qū)動(dòng)問題質(zhì)量的生長（驅(qū)動(dòng)端）和人才科研能力的提升（輸出端）雙重目標(biāo)，采取協(xié)同育人（前饋通道）和研究監(jiān)督（反饋通道）兩個(gè)途徑，就高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行科研培養(yǎng)。

培養(yǎng)過程中，驅(qū)動(dòng)問題源自兩個(gè)方面，一是筆者與航天一院合作項(xiàng)目中高超聲速飛行器軌跡設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)模擬等工程問題，二是高超聲速目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化以及高動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤方法等科學(xué)問題。在兩方面問題協(xié)同牽引下，指導(dǎo)本科生和研究生共同開展科研攻關(guān)，提高整體科研能力。實(shí)施途徑上，筆者通過電子科技大學(xué)“面向未來航空航天拔尖人才的科研育人”項(xiàng)目將四名優(yōu)秀本科生納入課題組，與研究生協(xié)同科研，提出一系列多約束優(yōu)化、天基多站純角度跟蹤等科學(xué)方法，發(fā)表了學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議論文，同時(shí)開發(fā)出一套基于Qt的模擬演示軟件，界面如圖3所示，并完成了軟件著作權(quán)登記。與此同時(shí)，筆者將科研成果有機(jī)地反饋回驅(qū)動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)科研問題的迭代生長。

（二）? 教學(xué)通道實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐方面，關(guān)注教學(xué)呈現(xiàn)方式的效果（呈現(xiàn)端）和人才學(xué)科知識(shí)的提升（輸出端）雙重目標(biāo)，通過紙媒形態(tài)的教材專著建設(shè)和電媒形態(tài)的虛擬仿真開發(fā)（呈現(xiàn)端）兩種形式，對飛行器制導(dǎo)與控制相關(guān)專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)培養(yǎng)。

培養(yǎng)過程中，驅(qū)動(dòng)問題的生長會(huì)促使學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用成果更新，于是筆者將新成果通過紙媒和電媒形式納入到理論和實(shí)驗(yàn)課程中。具體實(shí)施途徑上，紙媒方面，筆者通過電子科技大學(xué)“新編特色教材”項(xiàng)目進(jìn)行課程建設(shè)，出版《飛行器制導(dǎo)與控制原理》教材[21]，將高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化與制導(dǎo)、天基目標(biāo)跟蹤與控制等新內(nèi)容反映到同名理論課程中，并在教學(xué)設(shè)計(jì)中融入思維導(dǎo)圖、視頻動(dòng)畫、參考閱讀等電子資源，進(jìn)行紙媒與電媒融合呈現(xiàn)。電媒方面，通過電子科技大學(xué)“高超聲速導(dǎo)彈飛行原理與突防作戰(zhàn)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目將相關(guān)科研項(xiàng)目成果進(jìn)行可視化軟件開發(fā)和教學(xué)應(yīng)用，并在實(shí)驗(yàn)空間網(wǎng)頁發(fā)布[22]，校內(nèi)界面如圖4所示，服務(wù)于筆者高超聲速飛行器制導(dǎo)控制實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)。

教學(xué)呈現(xiàn)方式具有多樣性，因此除教學(xué)媒介之外，還可包括其他維度上的形式。筆者在現(xiàn)代飛行器GNC理論課程中考慮了學(xué)科擴(kuò)展和交叉，以對象為中心對所涉及的各學(xué)科關(guān)鍵理論技術(shù)進(jìn)行教學(xué)呈現(xiàn)。具體地說，該課程以精確制導(dǎo)飛行器為中心對象，不僅包括本體概念、應(yīng)用環(huán)境、傳統(tǒng)原理等基本內(nèi)容的教學(xué)，還包括該對象隨現(xiàn)代科技不斷創(chuàng)新發(fā)展的探測識(shí)別、精確制導(dǎo)、自主導(dǎo)航、測控飛控、信息融合、數(shù)據(jù)鏈、網(wǎng)絡(luò)通信、信息對抗、指控綜合、總體設(shè)計(jì)和仿真試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)，涉及多個(gè)學(xué)科分支，有助于學(xué)生進(jìn)行面向?qū)ο蟮亩鄬W(xué)科知識(shí)體系構(gòu)建。

總之，在教學(xué)實(shí)踐上，多種呈現(xiàn)方式相輔相成，可以讓學(xué)科知識(shí)得到多角度呈現(xiàn)，從而促進(jìn)培養(yǎng)對象學(xué)科素養(yǎng)的個(gè)性化高水平提升。

（三）? 平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐

平臺(tái)建設(shè)方面，關(guān)注平臺(tái)支持覆蓋的能力（平臺(tái)端），利用開放共享的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對飛行器智能控制領(lǐng)域相關(guān)科研和教學(xué)提供軟硬件設(shè)備保障。

科教融合培養(yǎng)過程中，教學(xué)呈現(xiàn)和科研攻關(guān)均離不開實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支撐，筆者通過電子科技大學(xué)“學(xué)科共享平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目構(gòu)建飛行器智能控制技術(shù)半實(shí)物仿真驗(yàn)證平臺(tái)，對制導(dǎo)控制方向的教學(xué)培養(yǎng)以及軌跡優(yōu)化方向的科研培養(yǎng)提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備支持。平臺(tái)在信息處理、控制、系統(tǒng)綜合等既定方向上具有支持能力外，還具有開放性和學(xué)科覆蓋能力，可以在設(shè)定問題的驅(qū)動(dòng)下對相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域開放共享，支持多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新。如圖5所示的半實(shí)物仿真驗(yàn)證系統(tǒng)即為飛行器智能控制平臺(tái)在自主越障控制操作任務(wù)驅(qū)動(dòng)下重構(gòu)而成的具體實(shí)例，該系統(tǒng)不僅可以對自主控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，還能夠支持光學(xué)檢測、圖像分析、智能計(jì)算和目標(biāo)跟蹤等多方向的教學(xué)和科研培養(yǎng)活動(dòng)。

四? 結(jié)束語

在新工科建設(shè)背景下，研究型大學(xué)科教融合人才培養(yǎng)模式亟待融入卓越工程教育要求。為此，本文探索了一種生長型科教融合方案，該方案以學(xué)術(shù)實(shí)踐和工程實(shí)踐協(xié)同牽引為根本原則，具有協(xié)同牽引、本研一體、循環(huán)反饋、多樣呈現(xiàn)及學(xué)科共享等關(guān)鍵特征，有利于促進(jìn)學(xué)術(shù)研究與工程教育的共生發(fā)展。本文結(jié)合飛行器智能控制領(lǐng)域相關(guān)科研和教學(xué)實(shí)踐，說明了該方案的可行性和可操作性，能夠?yàn)樾聲r(shí)期控制學(xué)科專業(yè)人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)型提供新思路。

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