儀器科學與技術學科研究生培養模式改革研究

王宇 靳寶全 喬鐵柱 呂玉祥 王東 張海濤

[摘 要]針對傳統研究生培養過程出現的知識結構滯后、產業關聯缺失、實踐環節薄弱等問題，以太原理工大學儀器科學與技術學科研究生培養模式為例，提出了創新為上服務地方經濟、團隊為主鼓勵學科交叉、競賽為輔歷練科研技能、本科為基貫通本碩培養的培養模式改革思路，并指出了在研究生培養體系構建過程中需要明確研究生培養研究方向、構建研究生培養課程體系及規范研究生培養過程管理，為研究生培養模式改革提供了參考依據。

[關鍵詞]研究生培養;模式改革;培養體系

[基金項目]2019年度山西省研究生教育改革研究課題項目“儀器科學與技術學科建設與研究生培養模式一體化改革”（RC1900001618）;2018年度山西省高等學校教學改革創新項目“應用物理類‘嵌入式系統項目演示性實踐教學與大學生創新能力訓練研究”（J2018063）

[作者簡介]王 宇（1986—），男，山西忻州人，工學博士，碩士研究生導師，太原理工大學物理與光電工程學院副教授，主要從事光纖傳感與智能控制研究;靳寶全（1972—），男，山西忻州人，工學博士，博士研究生導師，太原理工大學新型傳感器與智能控制教育部重點實驗室教授，主要從事光纖傳感與智能控制研究;喬鐵柱（1965—），男，內蒙古烏拉特前旗人，工學博士，博士研究生導師，太原理工大學物理與光電工程學院教授，主要從事機器視覺及圖像處理研究。

[中圖分類號] G643.0;TH701 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2020）45-0-03 [收稿日期] 2020-06-11

儀器科學與技術在“中國制造2025”計劃中扮演著重要角色，是實現中國制造業數字化、網絡化和智能化的關鍵所在。儀器科學與技術作為一級學科，其二級學科分別是精密儀器及機械和測試計量技術及儀器，所培養的研究生可從事工業自動化儀表、科學儀器、電測儀器、醫療儀器等儀器儀表的研發與生產。然而，隨著人工智能、大數據、物聯網、區塊鏈等新一代信息技術的快速發展，傳統的研究生培養過程出現了知識結構滯后、產業關聯缺失、實踐環節薄弱等問題，亟須在培養模式方面進行改革與創新。

一、研究生培養模式研究現狀

當前，國內眾多高校積極響應教育部關于重視研究生培養的號召，圍繞研究生培養模式所存在的問題開展了一系列探索與研究。

2013年北京信息科技大學的劉桂禮等人提出要加強對研究生實踐創新能力的培養，增加課程實踐在總學時中所占的比重，通過各種實驗課程來增加學生的實踐創新能力，鼓勵學生去參加各類科研創新競賽，在比賽中提升學生的創新實踐能力[1]。2014年大連理工大學的王大志等人指出了“理工融合”的重要性，提倡加強科學基礎教育，使學生建立良好的理論基礎，從而在工程實踐中，保持良好的科學素養，使得工科學生受益終身[2]。2015年國防科學技術大學的蘇紹璟等人針對現階段研究生的創新實踐能力不能滿足國防軍隊需求的矛盾，提出了要使學生培養起良好的學習和科研習慣，給予學生更多實踐的機會，加強研究性的教學，注重培養學生查閱文獻的能力[3]。2016年山東理工大學的許同樂等人提出了采用協同創新的新型研究生培養模式，增強研究生的創新意識，分別從創新文化、創新教學體系、創新教學方式這三個方面進行創新鉆研，培養學生的創新實踐能力和專業技能，使得儀器儀表專業研究生畢業后可以更好地為社會服務[4]。2017年北京航空航天大學的李鵬等人介紹了為了實現培養選拔拔尖創新型人才這一目標，在學院內部整合了第二、三課堂資源，建立并完善了科學的、以分類培養為核心理念的育人環境，打好學生的科學基礎，培育學生的創新意識，拓寬學生的國際視野，通過實踐鍛煉來提高學生的創新能力[5]。2017年合肥工業大學的舒雙寶等人提出加強實踐教學，為學生實踐提供測控中心實驗室等專業研究實驗室，并與各企事業單位保持良好的合作關系，為學生提供更多的簽約實習機會，通過實踐鍛煉來提高學生的創新能力[6]。

二、研究生培養模式改革思路

（一）太原理工大學儀器科學與技術學科概況

太原理工大學儀器科學與技術學科始建于2006年獲批的測試計量技術及儀器二級學科碩士點，又于2018年正式獲批儀器科學與技術一級學科碩士點，并在2019年軟科正式發布的中國最好學科排名中位列第37名且百分位段為前48%。本學科主要依托“新型傳感器與智能控制教育部暨山西省重點實驗室”“山西省測控技術與新型傳感器工程研究中心”等科研平臺，建設有“光電傳感與檢測技術山西省科技創新重點團隊”。

本學科長期以來重視研究生培養模式的改革與創新，于2018年12月獲批“山西省新型智能傳感與檢測研究生教育創新中心”，該中心由山西省工業和信息化廳、山西省教育廳聯合批準成立，可為儀器科學與技術等專業碩士研究生提供創新創業交流平臺。為此，本學科在研究生培養模式方面進行了改革并積累了經驗，形成了特色鮮明的改革思路。

（二）創新為上，服務地方經濟

當前，山西省正處于深化改革促進資源型經濟轉型發展的關鍵時期，本學科需緊密結合山西省能源變革的重大需求，培養具有深厚儀器儀表專業知識以及實驗實踐技能的創新型人才，始終加強與山西省各研發機構、企事業單位的深度合作，獲取行業及產業亟須解決的科學與應用難題，為地方經濟社會建設與發展起到關鍵的推動作用。

在完成各類創新項目的過程中，研究生可通過項目實踐發現自身不足，進而完善專業知識及實踐技能，并進行總結以不斷提升自身技能。通過創新為上的培養模式，研究生增強了在實踐過程中發現問題和解決問題的能力，對理論知識進行了鞏固，對實踐能力進行了培養，增加了同行業及產業的合作聯系。

（三）團隊為主，鼓勵學科交叉

近年來，本學科圍繞山西省重大科技需求展開聯合攻關，形成了若干支職稱結構合理、研究水平一流、學科方向互補的研發團隊，并通過高效協作與學科交叉，使團隊科研人員得到了全面鍛煉。由于本學科是以光學技術、機械技術、電子技術、傳感技術、信息處理技術、控制技術、計算機技術等為基礎經多學科交叉而形成的綜合學科，所以每個科研團隊的研究內容及側重點均有所不同。研究生可以以所在團隊的研究方向為主，并結合其他方向的內容進行科研訓練。通過團隊為主，鼓勵學科交叉的培養模式，研究生可對研究課題有完整的認識，有利于科研能力的培養。

（四）競賽為輔，歷練科研技能

本學科由于融合了眾多學科的基礎理論，且與工程實踐有著較為緊密的聯系，所以研究生可參加國內一系列重要的學科競賽項目，例如中國研究生電子設計競賽、全國虛擬儀器大賽等。學科競賽可增強研究生對專業知識的深度理解，提高實驗實踐能力與團隊協作能力，錘煉科研功底。通過學科競賽，研究生可認識到自身不足，并激發合作競爭意識，借助比拼科研技能，推進學生實驗實踐能力的提升。

（五）本科為基，貫通本碩培養

本學科的優秀生源離不開學校本科教育的大力支持，本學科的教師在負責研究生課程教學的同時也承擔著學校本科課程的教學任務。為此，以本科為基，貫通本碩培養，實現本科與碩士階段培養體系的一致與延續具有重要的意義。長期以來，本學科承擔著應用物理學專業嵌入式系統類課程的建設，包括智能儀器設計基礎、嵌入式系統基礎及應用、現代測試技術及應用、單片機原理與接口技術等，為儀器科學與技術專業碩士生培養所需的基礎理論知識打下了堅實基礎。與此同時，本學科教師將研究生階段常見的項目演示性教學模式應用在了本科課堂上，并鼓勵研究生與本科生組隊參加各類學科競賽，使得本碩階段的學生均在知識廣度和知識深度上取得了明顯的進步，為本學科提供了大量能力出眾且綜合發展的優質生源。

三、研究生培養體系構建方案

（一）明確研究生培養研究方向

基于上述研究生培養模式的改革思路，為了便于研究生導師及研究生選擇更加貼合本學科內涵的課題開展研究與學習，太原理工大學儀器科學與技術學科經過頂層設計與方向凝練，明確了本學科在研究生培養過程中需要重點開展的四個研究方向：第一，測試理論與測試方法，具體包括誤差理論與精確測量、測試計量理論、工業動態測試技術;第二，新型傳感與檢測技術，具體包括非常規條件下的新型檢測技術與方法、傳感器優化設計與實現、視覺檢測與人工智能;第三，智能儀器，具體包括復雜工程系統的智能檢測診斷預測及綜合健康管理、自動化裝置設計實現新技術及其工程應用、極端惡劣條件下的新型智能儀器設計;第四，光電子檢測技術，具體包括新型數字化分子檢測與傳感技術、基于核酸和量子點熒光特性的高靈敏檢測技術、光微流傳感器與生物檢測。

（二）構建研究生培養課程體系

研究生培養課程體系的構建，需要兼顧夯實基礎和開闊眼界兩方面內容，在專業學位課中講授本學科的基礎理論，在專業選修課中講授本行業的發展動態，合理調節必修課與選修課的學分比例，刪減內容陳舊及層次較低的課程，加強課程體系內部的層次性和邏輯性，注重課程內部知識點的串聯與延續，強調以培養學生為宗旨，重視研究生的實踐能力培養與學科內容交叉，具體開設的課程如下：第一，專業學位課，主要包括現代信號處理、線性系統理論、誤差理論及應用、現代測試導論、光電測試技術、信號檢測與估計;第二，專業選修課，主要包括新型傳感器技術、信號處理與傳輸系統、檢測系統軟件開發、計量學、微機控制系統設計、數字圖像處理與應用。

（三）規范研究生培養過程管理

研究生培養可被視為一項持續兩到三年的系統性工程，需要進行合理有效的過程管理，建立過程績效指標，確定過程控制方法。為此，儀器科學與技術學科規范了研究生培養過程管理，制定了各個培養環節的規章制度，力求實現研究生培養質量的可控制與可追溯，具體過程如下：第一，研究生導師實行雙向選擇制，首先由研究生參考本學科內的導師信息填寫雙向選擇表，再由導師根據雙向選擇表及研究生個人信息選擇希望指導的研究生;第二，根據專業培養方案，由研究生與導師共同商訂培養計劃，研究生在網絡系統提交選定課程，經研究生導師審核通過后下載打印，并由學科主管領導確認簽字后蓋公章歸檔;第三，培養計劃確定后，研究生須根據培養計劃進行課程學習，如出現課程不及格情況，將作為本學科重點監控對象，將對其開題報告、中期匯報、畢業答辯等環節進行重點監控。

四、結語

2020年全國第五輪學科評估即將開始，對于全國各所高校的儀器科學與技術學科而言，既是挑戰也是機遇。如何在研究生培養過程中，解決好知識結構滯后、產業關聯缺失、實踐環節薄弱等問題已成為當前提升研究生培養質量與教學水平的關鍵所在，也是今后研究生培養工作的重點。在“雙一流”建設的大背景之下，地方高校的學科建設應該突出重點強調特色，面向產業服務地方，摸索出一條研究生培養模式的改革創新之路，使所培養的研究生專業素養、創新能力及綜合素質均得到全面提升。

參考文獻

[1]劉桂禮，王曉飛.儀器儀表工程專業研究生實踐創新能力培養[J].中國現代教育裝備，2013（13）：76-78.

[2]王大志，任同群，劉沖，等.儀器學科研究生培養中“理工融合”的構建[J].教育教學論壇，2014（32）：276-278.

[3]蘇紹璟，周靖，郭鳳.儀器學科研究生創新能力培養現狀及提升舉措[C].//中國學位與研究生教育學會.第八屆全國工科研究生教育工作研討會論文集.2015：340-343.

[4]許同樂，高軍，李東興，等.論研究生創新培養—以儀器儀表專業為例[J].山東理工大學學報（社會科學版），2016，32（2）：105- 108.

[5]李鵬，劉科生.基于分類培養的創新人才培養模式探究—以北航儀器光電學院為例[J].商情，2017（18）：198-200.

[6]舒雙寶，夏豪杰，潘成亮，等.儀器儀表工程專業學位研究生培養體系研究—以合肥工業大學為例[J].科教文匯（上旬刊），2017 （12）：65-67.

Research on the Reform of Postgraduate Training Model in Instrument Science and Technology

WANG Yu， JIN Bao-quan， QIAO Tie-zhu， L? Yu-xiang， WANG Dong， ZHANG Hai-tao

（College of Physics and Optoelectronics， Taiyuan University of Technology，

Taiyuan， Shanxi 030024， China）

Abstract： In view of the problems such as the lag of knowledge structure， the lack of industrial connection and the weakness of practice， this paper takes the postgraduate training model of instrument science and technology of Taiyuan University of Technology as an example， and puts forward the reform ideas of the training model， including serving local economy with innovation as the first part， encouraging interdisciplinary study with team as the main part， training scientific research skills with competition as the auxiliary part， and connecting postgraduate education with undergraduate education by taking undergraduate education as the basis. This paper also points out that in the process of constructing the postgraduate training system， it is necessary to define the research direction of postgraduate education， to construct the curriculum system of postgraduate education and to standardize the process management of postgraduate education， which provides a reference for the training model reform of postgraduate education.

Key words： postgraduate training; model reform; training system