基于綜合課題培養工科類研究生的探索與實踐

（廣西師范大學電子工程學院，廣西 桂林 541004）

工科類研究生教育的本質是將科學理論與工程實踐融為一體的具有綜合性的教育理念［1］。學生除了必須掌握相應的專業理論知識，還需具有基本工程實踐技能，成為具備全面素質的應用型人才。因此，學生運用理論創新、工程實踐兩個方面的綜合能力是目前大學中高等教育大眾化這一新形勢下的新要求、新目標和新選擇，也是新時期下高校深化教育教學改革、提高人才培養質量的關鍵切入點和落腳點［2］。高校在學生培養過程中需要以提高學生工程實踐能力為主要目的，以理論創新為核心出發點，最終完成培養學生成為能夠快速適應行業需求的綜合性強的高素質人才。

本文根據目前工科類研究生中普遍存在的一些共性問題及目前我校電子信息類專業在理論與實踐教學中關于工程實踐能力培養所存在的不足，科學地將綜合課題深化研究的思想與方案貫徹于工科類研究生培養的過程，以全面提升學生的理論創新和工程實踐運用能力。

一、我國研究生現狀分析

中國學生從小學到中學主要是被動接受知識的不斷傳授，并應付大量課后作業的教育模式，也就是所謂的“填鴨式”教育。傳統的大學教育模式仍是以教師講授為主體，講解他們自己對相關知識的見解與體會，卻鮮有給學生自己提出問題的機會［3］。這種教學模式給后期的研究生教育帶來以下一些不良影響。

1.研究生屬于應試型學生。學習某些課程更多是為了應付升學考試，無法與實際問題結合起來，動手能力較差。

2.研究生學習主動性差。其具體表現為大多數學生缺乏自主尋求學習任務的積極性，總是被動等待老師安排相關任務。

3.研究生對老師依賴性較強。較多學生缺乏自學能力，一遇到困難便不知所措。

4.研究生導師的學生人數較多，無法使研究生得到更多的培養機會。

此外，當前各大院校主要通過理論教學提高在校大學生的理論創新能力。通過實踐規劃、實驗、設計和實習等關鍵環節來培養和提升學生的實踐動手能力，從而提高學生基本的工程實踐運用技能［4］。然而在實際的教學過程中并沒有將兩者有機地結合起來，而且不同學校會根據自身的定位以及發展規劃來提供水平參差不齊的教學。

二、基于綜合課題的工科類研究生培養體系

課程設計、專業課題設計和畢業設計等綜合研究課題是培養工科研究生全面、綜合運用所學理論知識來分析問題、解決問題的關鍵環節，它們的融會貫通是學生綜合能力得到培養和提升的重要保障。

（一）環節一：規劃

在我校，專業基礎課程教學和實驗安排在研究生一年級進行。在這一階段，很多教師只是讓學生自由學習相關基礎課程。然而可惜的是大多數學生缺乏主觀能動性，課程學習仍具有一定的盲目性，“應試”目的明顯。研究生教育更注重知識的專業性，這樣盲目地學習是非常浪費時間和精力的。其實，在研一階段，每個學生平均只有10門左右的課程，每門課程60學時左右，也就是每個學生每周只有20節課左右，因此學生會有大量的課余時間。為了更有效地利用好這段時間，可在學生入學2個月左右，結合學生的研究興趣、導師課題要求及學生近期對學校方方面面的了解，導師和學生共同商量確定一個長期研究的綜合課題，并可將其作為畢業設計的相關內容。只有這樣學生方可結合自己的研究課題進行有針對性的課程學習，并合理安排課余時間來開展相關課題的研究，有效地提高時間利用率。當然，該課題的主題并非一成不變，日后可結合學生的實際情況進行修改和完善。教師可通過周會和定期舉辦學術沙龍等方式，及時了解學生課題的進展情況，并解答學生在研究過程中遇到的相關技術問題。

（二）環節二：實驗與設計

實驗是工科類研究生必備的最基本的工程能力。學生的這種能力需要通過一定的教學實驗來培養，也就是我們通常所說的實驗教學法［5］。實驗能夠加深學生對基礎理論知識的理解，對課堂教學起輔助作用，有助于學生進一步理解和掌握相關的理論知識。在物理和化學的教學過程中，實驗是一種常用的輔助理解手段。

設計通常具有多種不同的形式，如某一課程設計、某一課題專業設計等。它們是引導學生運用所學理論知識分析問題、解決問題的重要步驟，從而實現學生實際工程能力和理論創新能力相結合的綜合能力提升［5］。學生通常利用學校環境中所獲得的全部知識和經驗來完成特定任務，涉及知識廣泛和功能完善的綜合項目。

教師在教學過程中需要將實驗和設計兩者有效地結合起來才能更好地發揮它們的作用，可通過安排一定的實驗任務來幫助學生理解與當堂課程內容相關的理論知識。其中需要注意的是，每完成一個階段的教學任務，教師可根據實際情況布置一些綜合性強的課程設計和專業綜合課題。例如，關于人工神經網絡課程的教學，可以根據表1中的內容進行合理安排。

表1 人工神經網絡課程安排

第一課至第四課主要以人工神經網絡的背景知識、研究現狀和基礎知識介紹為主，并配合相關報告和實驗幫助學生理解相關理論知識。第五課介紹經典的BP神經網絡并輔之以實驗，加深學生對相關理論知識的理解。到第五課，學生已基本熟悉神經網絡的基本知識，此時可以安排一個綜合課題讓學生課后進行研究。比如，可以給學生布置一個關于BP神經網絡的課題研究設計。第六課進一步介紹Hopfield等更為復雜的神經網絡并通過實驗幫助學生理解。第七課介紹Hopfield神經網絡相關拓展知識，給出相應的綜合課題，并對第五課安排的BP神經網絡綜合課題進行總結和分析。第八課介紹前沿的SNN神經網絡基本知識并安排實驗。第九課與第八課類似，主要進行SNN神經網絡拓展知識的介紹和綜合課題安排，此外還需針對第七課中安排的Hopfield神經網絡綜合課題進行總結。第十課對神經網絡做一個小結和未來的研究展望。第十一課對SNN神經網絡綜合課題進行分析，并對整個課程進行總結。

當然，實驗實訓的課題需針對具體問題進行設計，使其具有一定的新意、深度和廣度。通過以上合理的教學實驗和交叉地、階段性地安排綜合課題設計的課程方案，學生可以較好地掌握基本理論知識，同時提升運用所學理論知識解決實際問題的綜合能力。從另一角度來看，這一過程要求高校教師具備良好的科學研究視野，能夠深刻地理解實訓課題涉及的科學問題、理論精髓。把握好問題的科學規律，對其發展趨勢擁有獨特的敏感度，從而使學生獲取科學理論研究的最新成果，具有科學研究的前沿視角，領會科學研究的學術思想和觀點，掌握良好的實際動手操作能力，學會融會貫通的科學研究方法等［6］。

（三）環節三：實習

實習是學生初步了解社會，理論聯系實際，提高學生綜合能力的關鍵環節之一［7］。學校需要積極地聯系企業、研究所等生產和研發資源去幫助學生建立相關的實踐平臺［8］。有條件的學校可以將實習工作規范化和系統化，這個相當于綜合課題的研究過程。實習過程需要安排相關教師進行指導，并安排相關綜合課題。實習綜合課題的設計中，需要突出課題的系統化和產品化，要求課題具有完整性和指標具有可測性，強調課題從構思、設計、制作、調試到報告的完整。學生可以借助這些平臺將理論知識與實踐緊密聯系起來，并掌握一定的專業技能。高校教師應時刻關心學生的個人能力培養，在實習環節給予最大的幫助，結合自己科學研究方向的特點和合作交流機會，給學生最大限度地創造合適的實習崗位和機會。

（四）環節四：交流與輸出

在研究生培養的實施過程中，學生科技報告和學術論文撰寫的能力培養也是一個非常重要的環節［9］。要轉變學生以前撰寫實驗報告的習慣，以學術論文的要求指導學生進行綜合課題報告的撰寫，引導學生有效進行學術交流［10］。當然，學術交流的形式是多樣化的，主要體現在三個方面：學習與課題的相互交流，學生之間課題的相互交流，學生與其他科研機構的交流合作。首先，要求學生在自主學習的過程中，及時和相關教師反映自己的科研課題與相關理論知識的聯系與差異，通過相互探討與深度學習，使得研究課題有新的思路［11］。這一過程有利于激發學生自我思考和深度學習的熱情和動力。其次，在研究生培養上，每個學生的研究課題是有不同側重的，但大部分學生研究的大方向是一致的，而且課題之間有交叉性質，因此，可以定期地安排學生進行交流與分享。這樣一方面可以增強學生交流和表達的能力，另一方面可以在不同的學術問題之間產生頭腦風暴，孕育出新的思路和想法。最后，積極組織學生參加與其他科研機構的合作交流，讓學生盡快地適應信息科技全球化的發展趨勢，從而獲取更多的學習資源，為后續發展積累更多的能量［12］。

（五）環節五：提高教師的綜合能力

以提升學生的綜合能力為培養目標，基于綜合課題的工科研究生的培養方式，一方面需要學生擁有良好的創新意識、扎實的理論知識基礎和工程實踐運用能力；也強調教師具備深度學習的能力，并積極與企業聯系、合作以創建多方位、多視角的校企合作項目，給學生提供實踐運用的機會，提升自身的科研業務水平和創業指導能力。因此，師資隊伍對于培養綜合素質高的研究生人才尤為重要。

在師資隊伍建設方面，學校需要加強“雙師型”教師隊伍建設［2］。充分利用寒暑假對相關專業教師進行企業培訓及崗位鍛煉；同時積極引進企業相關高技術人員、優秀工程師走進課堂，走到學生中；還可以通過一些校企合作工程項目來提高學生解決實際問題的能力。

三、基于綜合課題工科類研究生培養方案實施價值分析

對學校而言，聘請企業相關高技術人員、優秀工程師作為研究生的校外導師，有利于加快“雙師型”隊伍的建設。校企合作可以給學生一種提前進入社會的親身體驗，在一定程度上有利于推動研究生的實踐教學，加快學校交叉學科的發展與共進，從而提升學校的科研水平與研究生培養質量［8］。同時也有利于顯著提升學校解決國家重大實際問題的能力，促進學校相應學科的發展。

對企業而言，通過頂崗實習等方式參與研究生培養工作，是社會對企業實力認可的表現，有利于企業形象的提升，擴大企業影響。承擔研究生培養工作可以更好地督促企業員工繼續學習，增強個人能力，增強創新意識，提升創新能力。同時，頂崗實習的研究生可以給企業解決一些實際問題，并帶來相應的效益。

對學生而言，在經歷了大量的工程訓練，以及貫穿于研究生各個階段的綜合課題探索的洗禮，其理論知識基礎將會變得更加扎實、牢固，其全面解決實際問題的能力也能得到很好鍛煉。學生通過長期研究的綜合課題可保證按時完成畢業設計的任務；通過實驗與課程設計等微型綜合課題可加深對相應理論知識的理解；通過實習這個特殊的綜合課題獲得實踐的機會，在掌握實際知識的同時，又學會如何與團隊合作，共同完成任務。

四、結語

為進一步提高學生的綜合能力，學校應該進一步完善人才培養方案，形成系統的突出綜合能力培養的課程設置。以綜合課題為線索，將綜合能力的培養從學生踏入校門伊始到畢業設計完成，貫穿其整個學習生涯。從實驗、課程設計入門，以交流與輸出為關鍵環節，逐步引領學生進入復雜項目。學生綜合運用所學基礎理論知識來分析問題、解決問題的能力得到了加強，也提升了科技創新的研究能力。很多學生成功申報了省級和校級的研究生教育創新項目，同時發表了高質量的學術論文。實現了學生以理論創新和工程實踐能力提升相結合的綜合素質的提高，還加強了教師的教學技能和科研素質。