面向航空強國的航空工程學位教育綜合改革與創新實踐

張超 劉貞報 李斌 周勇

摘 要：圍繞航空工程全日制專業學位研究生教育進行了系統深入的理論研究和改革探索，提出了面向航空強國跨越需求的航空電類研究生拔尖人才“3333”育成新模式。通過構建三雙平臺（雙導師、雙學堂、雙基地）、堅持三化引領（系統化、信息化、智能化）、實現三新突破（新體系、新模式、新路徑）、深化三合支撐（多元聯合、深度結合、交叉融合），順利完成了航空電類研究生培養體系、理論傳授、實踐訓練、創新思維等全方位創新實踐，不僅有效產出了三個“一流”，而且顯著提升了研究生的創新能力和大系統工程觀，還明確了新時代下航空工程新工科教育和新人才培養的發展方向。

關鍵詞：航空工程；專業學位；研究生教育；創新能力；新工科

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）02-0019-03

Abstract： Around the full-time professional degree graduate education of aeronautical engineering， the systematic and in-depth theoretical researches and reform explorations have been done， and a new model of "3333" cultivation for the top-notch graduate students of aviation electronics has been proposed. Through the construction of three-double platforms （double tutors， double classes， double bases）， persisting in the guidance of the three issues （systematization， informatization， intelligence）， the realization of three new breakthroughs （new systems， new models， new paths）， and deepening the support of three-in-one （multiple integration， deep integration， cross-integration）， all-round innovative practices of aviation electronics graduate students have been completed successfully on training system， theory teaching， practical training， innovative thinking. It not only effectively produces three "first-class"， but also significantly improves the innovative ability of graduate students and the concept of large-scale systems engineering. It also clarifies the development direction of emerging engineering and new personnel training of aeronautical engineering in the new era.

Keywords： Aeronautical engineering； professional degree； graduate education； innovative ability； emerging engineering

一、概述

航空工業是體現一個國家科技、工業和國防實力的重要標志。我國航空工業發展目前正面臨良好機遇，兩機重大專項、重點工程、通用航空以及無人機等國家重大戰略明確，軍民融合發展迅速，國家從航空大國向航空強國跨越的意志堅定。而航空工程研究生創新人才培養是積極推進國家航空工業發展實現彎道超車躋身國際一流的重要基礎。如何快速有效地培養出大批能夠熱愛祖國航空事業、具有前瞻視野和創新能力、具備無私奉獻精神和職業勝任力的高素質航空工程研究生專業人才，不僅是我國航空工程教育界的新時代使命，也是我國航空宇航學科邁向“雙一流”的必然選擇[1]。但由于現代飛行器越來越朝著信息化、系統化和智能化的方向發展，高素質航空電類研究生拔尖人才培養方面與當前創新驅動發展戰略及國家需求之間還存在著新差距：1. 研究生原始創新能力薄弱與航空強國人才所需素質不相適應[2，3]。2. 研究生系統工程概念缺失與現代飛行器系統綜合化不相適應。現代飛行器功能、性能以及安全性、經濟性、可靠性的提高，迫使飛行器系統綜合化程度不斷提高，大航電、大飛管、大機電、火飛推等概念不斷提出與實施，學生知識結構還無法滿足系統綜合化的要求。

為破解上述難題，率先開展基于航空強國跨越需求的航空電類研究生拔尖人才“3333”培養模式綜合改革，如圖1所示。該模式貫徹新時代高等教育全面育人的中心，結合航空工程新工科教育的主線，從航空工程新人才培養角度出發，順利完成了航空電類研究生培養體系、理論傳授、實踐訓練、創新思維等全方位創新。

二、實施途徑

（一）構建“三雙平臺”

1. 構建“雙導師”形成航空電類研究生培養的“高水平導研”平臺

以立德樹人為根本，加強校內導師隊伍建設，嚴格執行導師選聘和審核制度，采用傳-幫-帶等多種形式強化導師素質和能力提升，積極支持導師出國留學交流和到航空院所進行實踐鍛煉。誠聘中國科學院楊偉院士和中國商飛趙越讓總經理等20余位業內頂尖專家擔任校外導師。在培養方案修訂、培養計劃制定、課程體系構建、論文選題、課題研究、課外實踐、論文指導等培養環節中，最大限度地發揮雙導師的指導作用。通過組建“校內優秀教師+校外行業專家”的雙師隊伍，形成了高層次全周期的導研局面。

2. 構建“雙學堂”形成航空電類研究生培養的“探究型研學”平臺

以專業核心課程為抓手，通過“小班授課、探究為主、聘請名師、對外開放、優質共享”方式，建成《飛行器故障預測與健康管理》研究生在線課程以及《微機測控技術》《智能圖形圖像處理》《機載系統自動化測試》《機載系統容錯設計與可靠性工程》4門研究生高水平全英文課程。集中安排研究生前往清華大學和浙江大學等院所參加暑期研修班，積極邀請海內外專家學者來校授課和開設講座，舉辦35場青年學術報告。通過開設“線上線下課堂+名家名師講堂”的雙向學堂，形成了探究型自主化的研學局面。

3. 構建“雙基地”形成航空電類研究生培養的“多維度實踐”平臺

以我校載運工具與運用工程及適航技術與管理這2個國防特色學科為基礎，獲批建成陜西通用飛機協同創新中心和中國商飛民用飛機維修工程研究中心，積極申報研究生修購建設經費在航空學院研究生教學實驗園建成航空電類研究生創新區。立足我校航空專業特色鮮明的行業優勢，先后與中航工業631所、中航工業618所、國航AMECO、天利航空科技集團、南山集團、北京易訊通公司合作共建研究生聯合實踐基地。通過建立“校內創新中心+校外院所企業”的雙模基地，形成了多維度廣聯動的實踐局面。

（二）堅持“三化引領”

1. 堅持“系統化”培養航空電類研究生的“綜合化”創新思維能力

以承擔的2項民機專項和2項國家自然科學基金等為依托，積極指導研究生開展飛行器健康管理技術研究，培養研究生從飛機“系統級-LRU級-SRU級”角度分析問題，鍛煉研究生從“功能-性能-五性”角度解決問題，設計了空-天-地一體化健康管理系統，攻克了智能BIT間歇故障降虛警、航電網絡關聯故障診斷、板級電路深度診斷、鋰電池PF故障預測等技術難點，成果榮獲2016年教育部科技進步二等獎。通過以“大航電PHM”為出發點，增強了研究生系統工程素質，培養了研究生綜合化創新思維能力。

2. 堅持“信息化”培養航空電類研究生的“工程型”創新思維能力

以國家某重大需求和軍民融合戰略為聚焦點，積極組織研究生開展航空弱磁測量技術研究，從傳感器開發、硬件開發、軟件開發、實驗室測試、外場測試、計量校驗全過程鍛煉研究生的實際動手能力，從磁感知、磁凈化、磁補償、磁傳輸、磁分析全流程增強研究生的信息處理能力，研制出高精度航空氦光泵磁力儀系統，成果榮獲2017年“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品“一帶一路”國際專項大賽特等獎。通過以“航空磁測”為著眼點，提升了研究生信息應用技能，培養了研究生工程型創新思維能力。

3. 堅持“智能化”培養航空電類研究生的“前瞻性”創新思維能力

以承擔的4項國家自然科學基金和20余項省部級科研項目等為依托，以輕小型無人機為對象，積極帶領研究生開展航空智能化技術研究，將深度學習和類腦計算等先進理論應用于航空環境感知和處理，突破了三維模型自動理解、三維場景深度重建、三維模型功能性分析、無人機實時地圖重建、多無人機路徑規劃和自主避障等關鍵難點，原創開發了無人機實時地圖RTMapper，成果已應用于大疆無人機上。通過以“Smart無人機”為突破點，開闊了研究生國際動態視野，培養了研究生前瞻性創新思維能力。

（三）實現“三新突破”

1. 實現“三維”建立航空電類研究生人才知識結構“新體系”

針對現代飛行器系統綜合化程度不斷提高的現狀，以及大航電等概念不斷實施的實際，積極將自動測試、信號處理、圖形處理、智能算法、系統可靠性、安全性、測試性、適航性等相關理論知識引入航空電類研究生培養過程中，圍繞“軍民用飛機、通航飛機、無人機”三維對象進行知識結構優化，將知識重點原來只側重于飛機本身，逐漸擴充到關注飛機整個運行全周期，更加注重飛機航空電子電氣系統的安全運行和適航保障。

2. 實現“四步”建立航空電類研究生創新人才育成“新模式”

遵循“認識-實踐-再認識”的哲學規律，實現了“提出問題、主動思考、深度研究、素質養成”四步方法為核心的航空電類研究生創新人才育成新模式。培養過程中以“問題”為起點，設計“問題”引導“主動思考和主動探索”，針對“問題”開展“深度研究和創新實踐”，逐漸實現“創新素質養成”，增強研究生知識結構和創新能力協調發展，有效解決航空電類研究生創新精神不夠、工程實踐能力不足、系統性研究訓練欠缺等問題。

3. 實現“五化”建立航空電類研究生創新人才育成“新路徑”

依托所成功構建的“雙導師”導研平臺、“雙學堂”研學平臺和“雙基地”實踐平臺，積極探索開展“課程模塊化、教學情景化、實踐平臺化、能力工程化、素質綜合化”五化途徑為核心的航空電類研究生創新人才育成新路徑。按照飛機安全攸關系統設置多課程模塊；增加理論課程和實踐課程有機連接；增加授課過程的情景化關聯程度；結合國家重大需求開展科學研究；通過論文寫作、專利發表、創新競賽等多種方式提升綜合素質。

（四）深化“三合支撐”

1. 深化“多元聯合”支撐新型化的航空電類研究生“培養共同體”

積極構建以高水平課程為主體、個性化通選課程為輔的課程體系，組建基于核心課項目訓練的“課程組群體、群體組團隊”的學習共同體，實施“雨課堂+在線課堂+探究課堂”等多元化授課方式，夯實理論基礎。依托學科特色，將人才培養鏈由單一的教學科研區延伸到實驗外場區、競賽內場區、產業園區和網絡社區等多元化環境中，建設育人共同體，實施“創新+創業+創惠”多元驅動培養方式，在校內外培養并檢驗人才質量。通過多元聯合途徑，有效支撐了航空電類研究生培養新型共同體的形成和構建。

2. 深化“深度結合”支撐高效順暢的航空電類研究生“培養鏈路”

結合航空電類研究生系列課程的教學內容，開設無人機三維環境感知、飛行管理系統半實物仿真和飛行器虛擬維修仿真等20余項“實體+虛擬+虛實結合”探究實驗，強化研究生前沿理論與實踐訓練的有機結合。依托多項研究生創新基金和創新創業大賽，指導研究生發表了40余項科技作品、開發了HandsFree等創新產品、制作了NPU1008異磁檢測儀等科研精品，注重理論知識與創新實戰的深度結合。通過“理論+實踐+實戰”和“作品+產品+精品”兩種結合方式，有效支撐了高效順通的研究生培養鏈路網絡。

3. 深化“交叉融合”支撐多維互促的航空電類研究生“培養生態”

面向航空電類專業和學科交叉需求，按照“導師交叉、方向交叉、碩博交叉、年級交叉、中外交叉”原則，形成航電健康管理、航空安全適航、航空弱磁測量、航空虛擬現實和靈巧無人機5個研究生小組，實施團隊式合作，實現研究生培養中多學科交叉滲透。按照“來源于工程、凝練于工程、反饋于工程”原則，積極引導研究生從重大項目里挖掘理論問題，落實論文研究與工程實際的交叉融合，提升研究生解決實際問題能力。通過“交叉、滲透、融合”等多種方法，有效支撐了多維互促的研究生培養生態體系。

三、實施成效

（一）產出“三個一流”

1. 原始創新，取得一流學術科研成果。近三年來，研究生發表學術論文56篇（其中SCI收錄20篇、EI收錄40篇、IEEE論文12篇），申請發明專利10項（已授權10項）。

2. 提升質量，培養一流航空電類人才。畢業研究生主要去向為中航工業第一飛機設計院、中航工業試驗飛行研究院、中航工業直升機所、中航工業發動機集團、中國航天科技504所、中電集團29所、中電集團28所、中電集團24所、 中電集團20所、道通智能無人機、國航公務機飛機設計部、阿里巴巴、華為、中興、美國馬里蘭大學博士后、加拿大西蒙菲沙大學博士、澳大利亞國立大學博士、新加坡南洋理工大學博士等。近三年的研究生學業測評中有1人獲全院第一、2人獲全院第三，7人獲國家獎學金，5人被評為校優秀畢業研究生，榮獲各類競賽獎勵20余項。

3. 同步發展，促進一流航宇學科建設。近年來，航空電類方向獲批3項民機專項、8項國家自然科學基金、30余項省部級科學基金和50余項橫向科研課題，榮獲省部級成果獎3項，建成陜西通用飛機協同創新中心和中國商飛民用飛機維修工程研究中心，建成1門研究生在線課程和4門校級研究生高水平全英文課程，出版1部全英文教材，聘請了20余位外籍教授來校講座，教師出國留學和學術交流30余人次、榮獲各類獎勵30余人次。航空電類方面的學科成果作為主要增長點支撐了我校航空宇航學科在第四輪全國學科評估中被評為A+，所依托的載運工具與運用工程及適航技術與管理這2個國防特色學科作為航空宇航的支撐學科也進入了學校“雙一流”建設中。

（二）示范輻射，推廣交流

先后于2013年11月主辦了首屆國際航空維修與管理學術會議暨維修裝備展覽會、2015年10月主辦了中國國際通用航空大會通用航空發展論壇、2016年12月主辦了載運學科與適航管理交叉論壇、2017年5月主辦了全國輕小型民用飛機飛行安全與監管技術研討會暨載運工具與運用工程學科論壇，交流宣傳本項目成果，受到陜西電視臺、陜西衛視、鳳凰網、國際在線、陜西日報、文匯報、中新社、香港文匯報、香港大公報等約20家新聞媒體廣泛報道。教改成果在2016年航空科學與技術全國博士生學術論壇和2017年中國高校航空學院院長聯席會等多個重要會議上做經驗交流，英國約克大學、荷蘭代爾夫特大學和美國加州大學長灘分校等多所國外高校教師給予高度贊譽。

參考文獻：

[1]王海燕，李春科，林歡歡，等.研究生創新能力培養體系的構建與實踐——以西北工業大學“翱翔創新計劃”為例[J].學位與研究生教育，2016（11）：28-32.

[2]喬剛，付鴻飛，王晴.創新驅動戰略下我國研究生教育內部質量保障的內涵、維度與路徑[J].學位與研究生教育，2017（2）：39-43.

[3]林莉萍.專業學位研究生實踐能力培養現狀及提升策略[J].中國高等教育，2014（12）：58-59.