航空特色背景下機械工程學科研究生創(chuàng)新能力協同培養(yǎng)研究與實踐

張立峰，鄧云飛，林佳濤，王軒，蘇硯文，陳暉

（1.中國民航大學 航空工程學院，天津；2.萬卓測量技術(天津)有限公司，天津）

一 引言

習近平總書記指出：“我國科技發(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新[1]。”中國民航大學是具有航空特色背景的典型院校。我校研究生教育肩負著為民航和航空領域培養(yǎng)高層次人才與科技創(chuàng)新的重要使命。因此，教學活動中，要時刻繃緊“研究生培養(yǎng)質量”的生命線，強化研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，完善機械工程學科的研究生教育質量評價與保障體系，不斷提升我校研究生人才培養(yǎng)質量和核心競爭力。

研究生教育肩負著為國家和行業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新和拔尖人才使命[2-5]，與本科生的教育模式和方法不同，研究生培養(yǎng)過程中，并不強調和側重掌握教材知識這種“復制思維”，而更加重要的是培養(yǎng)研究生發(fā)現技術、工程與科學問題，剖析實際問題、解決問題的創(chuàng)新思維和能力[6-9]。加強研究生的創(chuàng)新能力和實踐能力，是當前高等教育科學化發(fā)展的必然趨勢，也是我國培養(yǎng)高層次創(chuàng)新和行業(yè)專門科技人才的必由之路[10-12]。我校研究生是航空航天（特別是民航科技）領域創(chuàng)新的中堅力量，同時也是各行業(yè)科技發(fā)展創(chuàng)新的生力軍。培養(yǎng)和提升研究生的創(chuàng)新與實踐能力是提高我校研究生培養(yǎng)質量的關鍵，也是機械工程學科高質量發(fā)展的核心內容。

二 學科研究生培養(yǎng)現狀分析

從學科方面對中國民航大學研究生培養(yǎng)的現狀進行分析。當前，中國民航大學機械工程學科包括航空運行支持技術與裝備、民航機電系統(tǒng)檢測與控制技術、航空機械系統(tǒng)及自動化、飛機部件維修理論與方法四個學科方向。為了適應學科和行業(yè)迅猛發(fā)展帶來的變化，必須對機械工程學科研究生的相關課程設置、教學內容進行大幅度的優(yōu)化調整，摒棄傳統(tǒng)教學中側重課程教學和獨立課程完整性的做法，同時要加強教材理論與工程實踐相結合、實踐教學與工程運用相結合、航空工程技術與科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結合等。結合歷屆研究生培養(yǎng)質量和考核效果，剖析我校當前研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)現狀：首先，當前機械工程學科的大多數研究生課程之間、課程與實踐教學環(huán)節(jié)之間聯系不緊密[13-16]。研一期間，研究生選課時，側重選擇與課題論文和實驗室研究方向完全一致的課程，這樣導致研究生的知識體系較單一，而不具有完整性。其次，當前學科對研究生的工程實踐性教學不夠重視，缺乏能夠形成具有綜合創(chuàng)新能力的載體的學科交叉和行業(yè)融合的研究生主干課程。再者，當前部分研究生課程的教學內容陳舊，對于科技發(fā)展前沿問題和動態(tài)進展問題追蹤不夠，對于激發(fā)研究生的創(chuàng)新意識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為不利。與此同時，授課過程中，當前學科的研究生教學，缺乏經典和較有針對性的航空工程、航空維修、航空制造教學案例，而仍然延續(xù)本科生的填鴨式教學模式，這對提高學生的參與度和學習積極性較為不利[17]。

此外，近年來隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴大，機械工程學科師資隊伍不足的問題突顯。首先，部分導師由于名下指導的研究生數量過多，導致研究生導師不能對學生進行有效的指導，培養(yǎng)質量不能保證[18-20]。再者，部分研究生導師的科研平臺和研究經費相對不足，積極和有效的學術交流活動的欠缺，導致學生的科研潛力和能力無法發(fā)揮和施展，缺少創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[21]。此外，部分研究生導師知識體系老化，學科融合、學科交叉等方面的知識模塊不完整，對航空工程和機械工程行業(yè)的學術前沿動態(tài)追蹤不足，也制約了研究生培養(yǎng)質量的提升[22]。

通過對民航大學研究生培養(yǎng)階段監(jiān)測分析和教學研討，發(fā)現研究生的學術匯報、科研活動表現、科研論文發(fā)表及學位論文的質量呈現顯著問題。研究生的科研創(chuàng)新能力不足，學術報告和學位論文中存在的錯誤及不規(guī)范現象頻現，研究生的綜合創(chuàng)新能力亟需提升。

因此，在我國航空行業(yè)迅猛發(fā)展及當前職場對高科技機械工程人才的強烈需求的要求下，為了提升我校機械工程學科研究生的綜合創(chuàng)新能力，結合學校特色、行業(yè)背景，聚焦學校定位和發(fā)展目標，需要對機械工程學科的研究生能力培養(yǎng)總體方案進行優(yōu)化設計，圖1為航空背景下機械工程學科研究生創(chuàng)新培養(yǎng)總體路線示意圖。具體而言，首先從學校定位及發(fā)展目標出發(fā)，結合當前的民用航空、航空航天行業(yè)的發(fā)展及職場的人才需求，針對研究生的畢業(yè)要求，優(yōu)化教學目標。設置合理和科學的教學指標點，同時對實踐教學內容優(yōu)化，以實現對機械工程學科研究生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升，和對航空特色研究生的人才培養(yǎng)。在此過程中，主要以教學評價方式對教學目標和整體過程進行反饋、溯源和功能優(yōu)化。

圖1 航空背景下機械工程學科研究生創(chuàng)新培養(yǎng)總體路線

三 機械工程學科研究生創(chuàng)新實踐能力需求分析

實踐性強是機械工程學科最為顯著的特點，學科內研究方向的不同對研究生的創(chuàng)新實踐能力也提出了新的要求。當前我校機械工程學科的主要研究方向包括“航空運行支持技術與裝備”“民航機電系統(tǒng)檢測與控制技術”“航空機械系統(tǒng)及自動化”“飛機部附件維修理論與方法”等方向，通過分析各方向對研究生創(chuàng)新實踐能力的需求，梳理得到機械工程學科研究生應具備的創(chuàng)新實踐能力需求，如圖2所示。

圖2 民航大學機械工程學科研究生創(chuàng)新實踐能力需求示意圖

首先，專業(yè)課程是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的基礎。作者將民航大學機械工程領域的研究生能力培養(yǎng)分為以下3個層次：①通過對課程知識的學習，掌握航空先進制造、航空機電系統(tǒng)和飛機部件維修理論等方面的理論基礎，初步具備從事航空制造、維護與管理等工作的能力；②通過研究生科研創(chuàng)新和實踐活動，熟悉航空器的設計、制造和運維技術，能夠將理論知識融入具體的科研項目和生產實踐中，具備從事航空機電系統(tǒng)設計、研發(fā)與航空高端裝備制造的能力；③對科學研究和實踐過程總結溯源，厘清目標間的內在機理和模型關系，從而科學地和有針對性地對具體研究工作中的經驗和科學規(guī)律進行總結。從而進一步地綜合理論知識儲備和科研實踐經驗，提出民航飛機設計、制造和運行維護的創(chuàng)新性方法，為民用航空與航空航天技術的發(fā)展提供參考和借鑒。

研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的根本與內涵在于思維、習慣和能力的全面培養(yǎng)。圖3為研究生創(chuàng)新實驗踐平臺方案示意圖。培養(yǎng)過程中，要引導研究生針對國家、社會和行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題及重大需求，敢于挑戰(zhàn)學科前沿、學科交叉、學科融合和工程技術難題，培養(yǎng)細致認真、邏輯性、創(chuàng)新性的科研素養(yǎng)。依托研究生創(chuàng)新實踐平臺可以對研究生進行更加系統(tǒng)化的培養(yǎng)，切實提升研究生創(chuàng)新實踐能力，促進學科研究生的高水平科技創(chuàng)新成果孵化，提高研究生培養(yǎng)質量。同時完善機械工程學科研究生的培養(yǎng)模式，全面提高研究生科研創(chuàng)新和專業(yè)實踐能力，從而服務社會與民航產業(yè)。例如，本學科與天津海特集團共建“航空結構強度與改裝聯合實驗室”，共同開展國家級和省部級重點實驗室、工程中心、重大專項等的立項、申報和實施工作，研究生可以走進企業(yè)一線，了解企業(yè)需求，實現產-學-研的無縫對接。

圖3 研究生創(chuàng)新實驗踐平臺方案示意圖

四 航空特色背景下機械工程學科研究生創(chuàng)新能力協同培養(yǎng)模式

圖4為研究生創(chuàng)新能力提升與實踐總體方案圖。通過研究生的課堂教學、實踐平臺融合研究生的科研項目、科學競賽等對研究生創(chuàng)新能力進行協同培養(yǎng)。具體而言，在研究生的課堂教學中，針對課程模塊的知識點、結合航空應用案例與前沿科技動態(tài)，將課堂內容進行一定程度的學術問題提煉，鍛煉學生的學術思維。教學中，通過形成科技化的教案，增強學生的主動學習能力，發(fā)散思維，啟發(fā)學生創(chuàng)新。結合行業(yè)的應用案例，激發(fā)學生興趣，促進學生在科技創(chuàng)新中整合、優(yōu)化、維度三個層次的提升。

圖4 研究生創(chuàng)新能力提升與實踐總體方案圖

研究生的專業(yè)課程是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要基礎。機械工程學科研究生理論課程的教學工作全部由學科內研究生導師完成，課程設置上以中國民航大學專業(yè)學位和學術學位系列所規(guī)定的課程為基礎，并著重做好以下兩點：①緊貼社會和民航產業(yè)用人單位需求。在制定專業(yè)課程方案時，由機械工程學科的學術委員會組織專職教師赴用人單位和民航產業(yè)一線進行調研，從而精準把握高層次民航科技人才的培養(yǎng)要求，堅持科學合理的人才培養(yǎng)方法和模式。再者，可在《航空先進制造》的課程中，有針對性地增加“航空材料切削力測試”等創(chuàng)新實踐課程的課時，在學習教材基本理論和方法的基礎上，為研究生提供設計性科學實驗和實踐操作平臺。②突出實踐培養(yǎng)特色，發(fā)揮實踐育人功能。充分利用學校和社會實踐平臺，與民航業(yè)界深入進行產學研合作，發(fā)揮校企聯合優(yōu)勢，了解企業(yè)需求，達到研究生課堂和實踐各教學環(huán)節(jié)的全覆蓋。制定課程方案時，結合社會和民航產業(yè)用人單位需要開設針對性強的課程，不斷優(yōu)化研究生的知識結構，全面提升研究生的實踐應用能力，例如，根據航空制造類課程的特點設置分類較為詳細的研究生先進制造系列研討課，學生可根據科研愛好、科研方向及職業(yè)需求選擇感興趣的課程。在考核的學分設置上，分類有基礎課學分、專業(yè)課學分、選修課學分和科研實踐能力學分，科學全面地考核評價研究生的綜合素質。

結合研究生實踐平臺，促進學生工程運用能力的提升。在實踐平臺教學活動中，前期，指導教師可以對學科和行業(yè)的關鍵、代表性問題進行知識提煉，形成具有可操作性、可延伸性的實踐項目。研究生可通過實際運行中的實踐項目，分組交流、切磋琢磨、互動提升。后期，教師指導學生總結溯源，追溯研究生項目實踐中的問題所在、經驗收獲、漏洞發(fā)現和能力提升。同時，結合研究生實踐平臺的項目實踐和工程運用能力培養(yǎng)，可以促進研究生在實驗設計方面的創(chuàng)新，而科學實驗的創(chuàng)新，無疑會對機械工程研究生的能力培養(yǎng)和學術論文具有重要意義。

研究生的學術活動是其創(chuàng)新能力協同培養(yǎng)的核心。結合航空應用案例、航空特色資源、和行業(yè)的先進技術，對研究生開展科研項目訓練、研究生科學競賽、研究生學術報告等的鍛煉培養(yǎng)，從而提升民航大學機械學科研究生的創(chuàng)新能力。通過課程知識體系、課程工程應用、課程應用案例、學術報告展示等對創(chuàng)新能力進行初步培養(yǎng)。以科研學術活動為基礎，融合課堂教學和實踐教學，最終促進研究生在學術創(chuàng)新能力、工程運用能力、理論創(chuàng)新能力、思考分析問題和解決問題能力的提升，從而實現創(chuàng)新能力的協同培養(yǎng)。

五 結語

針對機械工程學科研究生綜合創(chuàng)新和工程實驗能力不足的問題，以民航大學為例，深入剖析了各學科方向對研究生創(chuàng)新能力的需求。以此為基礎，深入探索了航空特色背景下機械工程類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式，提出了新的機械工程類研究生創(chuàng)新能力的協同培養(yǎng)的方案，以及基于創(chuàng)新能力協同培養(yǎng)的具體實施方法。其研究工作對于提升研究生的綜合創(chuàng)新能力，以及航空特色院校研究生教育教學改革具有一定的參考價值。