地方院校機械類專業“3+1+2+X”本碩博貫通培養模式探索與實踐

李公法，周興林,王 濤

(武漢科技大學 1.冶金裝備及其控制教育部重點實驗室；2.機械傳動與制造工程湖北省重點實驗室；3.國家機械實驗教學示范中心，湖北 武漢 430081)

一、前言

一直以來，制造業都是各國立本、興國、強國之根，是競爭的焦點。新一輪產業變革以信息化、數字化、智能化為驅動，對傳統機械專業人才培養提出了挑戰[1]。相對于傳統的機械專業人才，新的產業變革需要的是具有寬廣的知識結構、系統的全局思維、良好的資源配置能力、突出的工程創新能力的高素質復合型“新工科”人才。高素質科技人才也是衡量一個國家科技進步、生產力發展水平、經濟實力的重要指標[2]。探索并不斷完善地方院校本碩博貫通培養模式是研究生教育改革的重要議題之一。

當前，我國對于高等教育人才的培養模式是本科、碩士、博士層層遞進的方式，學習年限為本科4-5年、碩士2-3年、博士3-5年，學習內容從寬至窄逐漸深入，在每個階段具有入學考試、課程學習、科研實踐、畢業答辯等環節，考核機制重復不利于高等教育多元化發展及對創新人才培養的需求。本碩博貫通式培養應統籌兼顧學生在本科、碩士、博士三個階段的課程、科研、畢業等環節，使學生擁有更加系統的學習安排、更加完備的技能訓練學習、更加豐富的科研成果產出[3]。利用導師的企業課題、科技競賽、自擬任務等多種科研項目可以快速抓取到當前熱點研究問題以及社會對人才應具備技能的需求。因此，在項目驅動下，地方院校機械類專業本碩博貫通培養模式探究與建設對培養創新型人才具有重大意義。

二、本碩博貫通式培養現狀

現代工程的進展逐漸顯露出相互交叉、彼此關聯的特征[4]，如機械與生物交叉發展為生機電工程研究、機械與控制交叉發展成機器人系統研究等。學科的交叉要求教師對自身的知識體系不斷更新，學生也需打下多學科交叉的知識框架，學好學科基礎，研究生需要具有更加寬廣和深入的學科知識。

在國外，已有諸多名校在本碩博貫通式培養方面做出多種嘗試。以美國普渡大學機械工程專業為例[5]，本科階段，學習內容主要由通用基礎知識和學科基礎知識兩部分組成，通用基礎知識包括通識、基礎數學、力學等文、理、力方面課程，學科基礎包括機械設計制造、熱科學、信息與控制等系列課程，后續研究方向可以在較寬知識結構的基礎上進行深度研究。通過這種方式，課程安排上既有橫向寬度，又具有縱向深度，選擇性高，有利于發展學生對學科的興趣，以進行更深入的研究工作。大多數本科生在讀完本科直接攻讀博士研究生學位，期間可以申請碩士學位。在這一階段的學習過程中，注重強調科學研究與實踐能力，課程上更多的是前沿知識的講解，不斷更新研究生的知識結構，促進思維活躍發展與創新能力的提高。

我國本碩博貫通式人才培養模式實施以來，一些重點院校進行了試點和探索，具體運行機制上各有特色[6]。哈爾濱工業大學采取學制為“4+2+X”的培養模式，實行團隊導師制，學生二年級開始配備導師；北京理工大學提供“3+X”模式的學習方式，第三學年結束后通過考核的學生可以選擇進行本碩博一體化培養，并提供豐富的海外高水平大學學習交流機會；華南理工大學開辦“3+1+4本碩博”連讀模式，分階段多次實施篩選分流制度。

在“雙一流”建設背景下，各個高校均在努力探索創新人才培養的模式，學校在這一方面也進行了初步的探索，實施本碩連讀的項目，采取“3+1+2”的培養模式。首先三年本科學習，在本科第四年進行人才選拔，考核通過的學生可以進行本碩連讀，并著手學習碩士第一年的課程與科研任務。此外，在進入碩士第二年后提供繼續讀博的選擇。那么，如何結合學校特色和地方區域優勢，構建地方院校機械類專業“3+1+2+X”本碩博貫通培養模式是本文研究的關鍵。

三、機械類專業本碩博貫通培養模式構建與實施

從各類項目的角度出發，對地方院校機械類學生進行培養是符合行業轉型升級與區域經濟發展對人才多樣化的需求。隨著新產業變革與國家戰略的部署，對高素質高質量的機械類專業人才需求日益增大[7]。地方院校機械類專業“3+1+2+X”本碩博貫通培養模式結合了學校冶金特色及地方行業的發展，主要包括明確培養目標、健全一體化培養環節、健全保障措施三個方面。具體實施路徑如圖1所示。

圖1 項目驅動下機械類專業本碩博貫通培養模式建設與實施

(一)明確培養目標

結合學校特色、當前政策及當地行業變革，利用各類項目的特點制定明確的培養目標。對不同階段的學生制定階段性培養目標計劃，了解學生學習、科研進展，實時調整，最大化激發學生主觀能動性[8]，促進學生多方面能力的發展。武漢科技大學是具有鮮明冶金特色的高校，與寶武、鞍鋼等30余家大型企業建立了全面合作關系，培養了畢業生20多萬人，被譽為“冶金高層次人才的搖籃”。同時，作為地方省屬重點高校，服務湖北的汽車、光機電、機器人等制造產業，輸送了大批工程技術人才。當前傳統工業也正在向智能制造、互聯協作、生態產業轉型，這要求培養出一批具有堅實專業基礎、學術追求、科學精神、創造能力、國際視野、服務于社會的優秀高水平拔尖人才。

本碩博貫通式培養包含了整個本科至博士研究生的過程，時間跨度大，階段性目標必不可少，如圖2為整體目標與階段目標之間關系。第一階段，廣涉獵，重在夯實基礎知識。培養自學能力、運用知識能力，構建通識性較強的自然科學與人文科學基礎，并將各類項目逐漸滲透到學科實踐環節。第二階段，深鉆研，重在專業知識強化。根據個人興趣、職業規劃以及各類項目的需求選定相關的專業知識課程，深入研究專業知識，培養科研潛能、學術論文撰寫能力。第三階段，重實踐，強調創新型科學研究。鍛煉學術深入研究、創新實踐能力，不僅解決項目上的問題甚至能夠獨立且創造性地從事相關的科研工作。

圖2 整體性目標敦促階段性目標

(二)一體化培養環節

人才培養過程涉及一系列培養環節，以導師項目、學科競賽、企業課題、自擬任務等項目為驅動，實現課程內容、實踐環節以及國際交流三個方面貫通的地方院校機械類專業本碩博貫通培養模式。針對不同培養目標，將科研方向與項目實踐內容進行融合，形成全方位差異化培養。

1.課程內容整體化

傳統分段式培養模式，課程相對獨立，尤其是專業課程不能明顯體現本碩博三個階段研究內容逐漸深入、層層推進的過程[9]。相關專業與本專業的交叉性體現不夠充分。這與本碩博貫通式培養倡導的橫向廣度與縱向深度理念不符。在對世界一流大學課程設置及培養體系安排了解后，采取以一級學科為單元，確定研究生應具備的知識體系。建立健全縱向遞升、橫向拓展的課程體系；建立課程設置論證審批制度，保證課程質量；實行全校統一的排課選課體系，將全校本科生與研究生課程進行統一分類分級，建立層次清晰、有機銜接的課程庫。根據階段性培養目標，可將課程劃分為兩大階段，如圖3所示。本科階段主要奠定學生通識與學科基礎，并了解一定的專業交叉知識，做到廣涉獵，并在本科高年級階段接觸各類實驗課程、實踐環節，通過對交叉學科的了解、動手能力的訓練以及各類項目的滲透，探索出研究目標大方向。碩博階段，以接觸到的各類項目引導其選擇研究方向，并對所需的專業核心課程進行學習與強化。保證課程完整性的同時，由各類實踐項目引導學習興趣與科研方向。

圖3 整體化的課程分布

2.項目實踐教學環節

實踐創新能力不僅僅需要深厚的理論知識基礎，更需要在科研項目中進行訓練與提高。實施以項目為導向的任務驅動教學方式，可以從學生閱讀前沿學術資料、尋找科研方向、凝練并解決科學問題等多個方面培養綜合實踐能力[10]。在設計項目案例之前明確項目教學目的，結合院系導師所承擔的科研課題，考慮本碩博不同教育階段，制定具體且詳細的教學計劃，圖4為項目實踐教學環節包含的內容。

圖4 項目實踐教學環節

低年級學生的教學實踐，針對不同培養目標，設計工程應用型項目、學術研究型項目和創新設計型項目。在圍繞機械各類課程的課程設計總體目標的前提下，項目內容科研申請取代原課程設計既定的內容，結合創新實驗、學科競賽等實踐教學環節進行拓展和延伸，甚至可以結合院校特色與地方行業特色。學校機械專業在發展過程始終堅持冶金特色，工程應用型項目可以以冶金機械為對象展開設計。如機械原理課程設計，以冷軋生產線的飛剪機構為對象進行設計分析；機械設計課程設計以冶金礦山用傳輸帶齒輪減速器為對象進行設計；專業課程設計以煉鋼廠起重機為對象進行設計。機械制造工藝實習、生產實習中安排了許多冶金企業實踐環節，使學生了解冶金生產過程高速、重載等特征，并將所學的冶金機械相關理論知識與生產實際相聯系，培養學生對機械系統分析、設計、研究的能力。學術研究型項目利用冶金裝備及其控制教育部重點實驗室、機械傳動與制造工程湖北省重點實驗室平臺，定期發布學術研究型和工程應用型課題，學生依據自身的知識儲備和興趣自由選題。創新設計型項目依托冶金機械技術上的優勢，構建三十多項代表學科前沿、并具有較強工程背景的項目，供學生進行機、電、液系統個性化設計和研究創新實驗。如高壓靜電噴涂控制、軋機遠程監測與故障診斷、金屬結構疲勞可靠性、受控五桿機構實驗等。實驗方案的設計與實施、斟酌選題與撰寫報告均由學生獨立完成，整個過程提倡自主創新與訓練自己的解決能力。

對于高年級學生的教學實踐，強調創新性與解決復雜工程問題的能力，根據科研課題，結合專業特點、地方院校特色，設計學科研究熱點和難點相關的案例，將研究課題與各類項目進行有機結合，橫縱向項目并行推進，形成以橫向推進縱向延伸，縱向優化橫向細節的齊步并進互利互惠的局面。

3.項目交流國際化

學校積極與國內外高校建立戰略合作關系，用國際化辦學思想積極打造學生創新、成長的良好環境。鼓勵學生參加國際學術交流項目，不斷吸收新思想、引進新方法，取長補短，激發并鍛煉學生的創新實踐能力。在長期訪學或國內外聯合培養過程中，鼓勵學生延伸國內研究的課題項目，在國外另一種學術環境下思考問題，激發創新型思維。

①開展認識性學習。初步了解國際學術規范，由教師帶隊赴國外進行2周左右交流學習，參觀國外著名大學或研究機構實驗室。

②開展訪學性學習。進行為期3-6個月的交流學習，在國外高校進行短期研修課程或交流項目，了解中外學習與科研方式的差異性，取長補短，并增強跨文化交際能力。

③開展公派留學實踐，選拔表現突出的優秀研究生，進行不少于1年的海外高水平大學公派留學項目。其培養方案由國內外導師商討制定，包括課程設置安排、科研選題、學位論文撰寫答辯等培養工作。通過讓學生感受不同文化背景下科研方式的差異性，激發學生用不同的思維方式、研究方法獲得更多創新型研究成果。

(三)健全保障措施

本碩博貫通式培養的成效與相關的保障措施密不可分[11]，盡可能為學生提供全方位的支持，為研究型學習創造優越條件。在師資配置、經費支持、學籍動態調整三個方面做出制度保障，以期最大程度上激發學生自主學習、創新、科研的能力，如圖5所示。

圖5 健全保障措施

1.打造高水平導師隊伍

根據學術型人才培養的要求，著力打造一支思想品德優秀、學術水平高、教書育人能力強的學術型導師隊伍[12]。聘用中青年教師、選送部分教師進入武鋼等制造企業進行實踐學習,積累先進工程實踐經驗，邀請知名教授、學者、企事業骨干(杰出校友)來校講學，使理論與工程相結合。指導本碩博連讀研究生的導師應具有主持縱向、橫向研究課題的經歷，且獲得高水平的前沿學術成果。嚴格導師資格審核，實行導師資格動態管理。加強國家“千人計劃”“長江學者”“國家杰出青年”湖北省“百人計劃”“楚天學者計劃”等高層次人才培育，提升教師隊伍水平。

2.設立專項獎學金

本碩博貫通式人才培養的時間較長，學生畢業時平均年齡接近30歲，處于家庭、事業成型的關鍵時期，學生在后期學習時會面臨各類壓力，導致學生著急畢業、早日工作、難以潛心科研等問題。設立專項獎學金，在一定程度上可以緩解學生的生活壓力。

3.實行彈性學制

本科生、研究生入學的篩選方式基本上是以考試成績或者課程成績為主，容易導致學生理論學習主動性不高、創新能力不足，彈性學制可有效地解決這一問題。進入本碩博貫通式培養體系的學生，先按碩士研究生進行學籍管理并具有相應的學生權益；通過博士資格考核后按博士研究生進行學籍管理，享受博士研究生各項權益；博士期間安排中期考核，考核通過則繼續按照博士培養管理方案培養，未通過則退回按碩士培養。

四、地方院校機械類“3+1+2+X”本碩博貫通式培養的成效

本碩博連讀的研究生教育是一個連貫、銜接的一體化培養過程。以項目為契合點，培養過程貫通本科、碩士、博士三個階段，整合優質教育資源，優化人才培養體系。充分利用校企合作、國際合作的優勢和資源，結合地方院校特色，基于項目為導向的任務驅動教學方法，探索出有效銜接地方院校中本科教育和研究生教育一體化培養的模式，實現高效培養創新能力的目標。在項目實行5年內獲得如下成效。

在人才培養模式改革方面，學院在教學模式、授課方法、課程質量等方面都取得了一些成效。以湖北省試點學院改革為契機實施雙導師制、小班化、個性化教學方式，對專業方向課程實行小班授課，專業基礎課采用大班授課小班研討教學模式；采用問題導入法、案例教學法、項目教學法的探究式學習方法；建立過程考核機制，實行課程階段性過程測試。通過改革，保障人才培養目標達成。人才培養模式改革取得較大成效，機械類專業“三階三型”人才培養模式的研究與實踐獲湖北省教學成果一等獎；面向行業，培養應用型人才實踐能力的改革與實踐獲國家教學成果一等獎；機械原理入選首批國家級一流本科課程；液壓傳動課程入選湖北省一流本科課程；機械工程專業入選國家級一流本科專業。

在培養環節方面，人才輸出、合作交流等方面取得了社會的認可。學院實行“3+1+2+X”本碩博連讀模式以來，連續幾年為社會提供高質量機械專業人才，已成為我國機械工程領域人才培養、科學研究及社會服務的重要基地。自2016年起，開展了國際交流訪學項目，派遣了30余名碩士研究生與博士研究生去往英國、美國、加拿大等國外高校進行訪學交流，訪問學生均取得了較為突出的科研成果，學院整體科研水平與教學質量穩步上升。與澳大利亞迪肯大學開展了中外合作辦學，國際聯合培養人才，采用“2.5+2”的培養模式，16門全外教授課，部分課程采用外教授課、遠程教學和中方教師課程輔導相結合的授課方式。

在學生成績方面，本、碩、博三個階段的學生科研主動性有了大幅度提升，獲取相關學科競賽、科技比賽、專利、論文等科研產出的質量與數量均有提高。五年內，學院學生榮獲國家級、省級大學生創新創業訓練計劃項目100余項；在中國機器人大賽、全國“挑戰杯”大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、中國研究生機器人創新設計大賽、中國大學生起重器創意大賽、機械創新設計大賽等高水平比賽中榮獲國家級、省級獎項千余項；發表論文百余篇(大部分為SCI期刊)，學生申請專利數目亦明顯增多；已授權的發明專利與實用新型專利百余項，多項專利被大型企業成功轉化。

在保障措施方面，從導師配置、助學補助、學籍管理等角度采取了一些有效措施。進入本碩博貫通式培養的學生，將在本科第四年配備經驗豐富的導師進行科研項目、比賽、專業知識等方面指導，同時在本科第四年開始進一步學習研究生理論課程。按照研究生與博士生進行區分，設立專有獎學金，鼓勵學生進行科研創新。

五、結語

人才培養是復雜的系統工程，科學的人才培養模式能顯著提升人才培養成效，提高人才培養質量。在項目驅動下，結合地方院校特色與地方行業、文化等優勢，明確教學任務、分解項目壓力、引導科研方向，充分利用校企合作、國內外高校間交流優勢和資源，探索了一條有效銜接機械類專業本科與研究生教育一體化培養的道路，為地方高校新工科人才培養提供了全新的視野和新的途徑。

本文提出的地方院校機械類專業“3+1+2+X”本碩博貫通培養模式分別在人才培養模式改革方面、提供高質量人才方面、科研成果方面取得了顯著成效。然而，當前本碩博貫通式培養仍然存在不足之處：在生源選拔上，科學衡量評定學生的綜合能力依然是值得深入討論的議題；在實際培養過程中，地方特色行業需求更好地滲透到學生的課程及實踐、國際交流水平的提高等方面均需要教育者深思；在保障措施方面，師資水平的提升，學習與生活環境的優化，學生身體與心理健康等方面建設力度依舊需要進一步提升。