基礎與應用結合的新工科研究生培養及案例

傅德彬 陳陣 畢世華 楊珺凡

[摘 要] 在新形勢驅動下，亟須對工科研究生培養模式進行改進，對工科研究生的培養中，理論基礎與實踐應用同樣重要。提出采用基礎與應用相結合的新工科研究生培養模式，從新形勢下工科研究生的創新精神和實踐能力的培養需求為切入點，對培養模式進行探索與修正;以導師導向機制為基礎，建立相應的研究生引導體系和激勵機制;最后結合北京理工大學培養環節實施方案，展現基礎與應用相結合培養方案取得的初步成效，為進一步提升工科研究生的培養質量奠定基礎。

[關鍵詞] 人才培養模式;基礎與應用;航空航天類專業

[中圖分類號] G643[文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）10-0005-04 [收稿日期] 2021-06-30

引言

研究生教育在培養創新人才、提高創新能力、服務經濟社會發展等方面具有重要作用。隨著研究生招生人數的增長及教育制度的改革，研究生培養目標、培養方式也在悄然發生著變革[1-3]。通過對研究生培養方式的創新改進，以及高質量研究生培養模式的探索及實施，逐步形成結構更加合理、特色鮮明、培養質量得到保障的研究生教育體系是高校及科研單位急需完善的工作。同時，在工科研究生的培養過程中，不僅需要了解基礎科學原理，同時必須要結合實踐應用，才能更好地養成發現問題、分析問題、解決問題的能力[4]。因此，理論基礎與實踐應用對工科研究生的培養同樣重要，如何將基礎課程學習與工程實踐應用相統一，培養適合我國新時代背景下發展的應用型、復合型人才，是目前亟待解決的問題[5]。

傳統的工科教學一般是以課程導向為原則設計教學體系，本科時期專業課程設置體系一般為通識基礎、學科基礎、專業基礎、專業課、實習及畢業設計，在此體系下，學生初步具備一定的基礎知識及專業技能。在研究生培養方案中，設置外語課、綜合素質類課程、基礎課、前沿交叉課及學科核心課等。在新時代發展中可能存在諸多問題，如基礎課程與實踐學習相互獨立，未能同時進行;創新實踐內容較少，無法更好培養適應時代的創新型人才。

本文重點圍繞新形勢下工科創新人才培養中面向國家重大需求和提升基礎創新能力兩方面的要求，以航空航天類的工科研究生培養作為實例，提出探索發展基礎與應用并重的工科研究生培養模式，進一步培養應用型、復合型的工科研究生。

一、新形勢下工科研究生培養的需求

為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》，教育部提出了“卓越工程師教育培養計劃”，以培養“基礎理論扎實、專業知識寬厚、學術思想活躍、強化實踐創新”的人才為目標。隨著我國科技實力和整體國力的不斷提升，國家事業發展迫切需要培養造就大批德才兼備的高層次人才。培養“理論基礎扎實、動手能力強、創新思維活躍”的創新型人才已成為研究生教育的重要目標[6]。

在這種情況下，工科研究生培養模式以國家重大需求為導向，以實際問題和工程應用為依托，以科學問題及機理研究為重點，突出創新精神和實踐能力培養，優化學科專業布局，注重分類培養、開放合作、科教結合、產學結合，提升研究生教育質量和創新能力，培養具有研究和創新能力的高層次人才。

二、基礎與應用相結合的新工科研究生培養模式

研究生培養包括課程教學、工程實踐、論文研究等多個環節，涉及課程體系、導師指導及研究生自主學習和研究等多個方面的內容。為發展基礎與應用并重的創新型工科研究生培養模式，從導向機制入手建立相應的引導體系和激勵機制。

具體包括課程體系引導，導師在培養、選題、考核等環節對學生的引導，以及研究生實踐和論文研究內容引導等內容。從學生角度來看，從本科生大類招生過渡到研究生專業性更強的學習工作，對課程的選擇、研究方向的確定，以及實驗與理論研究之間仍缺少了解，因此需要導師及學校在課程體系上加以引導，主要在知識體系完整性、系統性的基礎上，如適當增加研究型和實踐型課程比例，促進課程學習內容從理論知識學習向應用實踐和啟發式學習的擴展。如現有的金工實習及實驗選修課程，僅對本科生開放，但進入研究生培養階段，實驗及實際操作課程減少，不利于研究生將理論學習與實踐操作更好地結合在一起。

導師引導機制主要通過平衡參與科研與論文選題間的關系，做到選題有背景、研究有深度。選題時，學生可以從研究生本科畢業論文及專業課程中感興趣的方向入手，從實際問題出發，導師在此基礎上加以修正，進一步完善選題要求。鼓勵研究生積極參與實踐及學術交流活動，通過參與學術活動，了解本領域及相關領域的學術前沿動態，同時分享自身研究成果，從準備到分享，與他人交流討論，對自身之后的研究具有重要意義。另外，導師應引導學生積極參與工程實踐任務，從實踐中總結發現科學問題和機理問題。

基礎與應用研究并重的研究生培養方式強調理論學習、工程應用與探索創新的結合，以理論學習為基礎，提升學生對理論和專業知識的理解;以工程實踐為抓手，培養分析解決問題的能力;以創新探索為目標，促進創造性思維的建立。

具體培養方式上，在研究生培養的不同階段既有側重，又有結合。以三年期碩士研究生為例，在碩士研究生培養過程中，要求學生參加國際或國內學術會議、學術論壇、學術報告會等學術活動，參與科技實踐、教學實踐和人文社會實踐等實踐活動，完成開題報告與文獻綜述的撰寫及畢業論文等內容。從時間上可以大致安排為：在第一學年，通過基礎課程與實驗實踐教學，使學生打下扎實的基礎，能夠將理論知識融會貫通，并與實踐結合提升學生自主創新研究能力。在第二年，作為實踐訓練為主的階段，應鼓勵學生積極參與國際或國內學術會議、學術論壇、學術報告會等，了解本學科最新研究近況;同時，引導學生積極參與工程實踐項目，培養學生思考問題、解決問題的能力。學生在參與工程任務的同時，應大量閱讀本研究領域的國內外文獻，結合所選論文研究題目，確定明確的論文研究方向，對研究題目有較深入的理解，對所存在的問題及解決問題的思路與方法，結合文獻查閱總結并最終完成開題報告及文獻綜述的撰寫。通過文獻閱讀與學術論文訓練，學生提升了發現問題及總結歸納的能力，同時結合實踐應用和創新工作，提升了理論與實踐相結合的能力。在第三年，學生不僅需要完成畢業設計要求，而且面臨就業問題，壓力較大，需要導師結合學生科研與實際情況，加以引導，另外，學生需要總結前兩年工作學習成果，按照要求完成學位論文撰寫及畢業答辯等工作。

三、航天發射技術學科研究生培養實踐案例

以北京理工大學宇航學院航空航天類研究生作為培養實例對象，進行基礎與應用并重的研究生培養實踐。實踐過程從選課情況、參與科研情況、論文選題及完成情況、學術活動和學術論文情況、創新創意成果等角度入手，系統分析近年來基礎與應用并重的研究生培養實踐方式及實踐效果。

學校每年假期為學生開設多門開放實驗項目，即指由我校教師主導開展的，在完成正常教學、科研和社會服務任務的前提下，利用實驗室現有儀器設備資源額外開展的，面向全校主要為本科生開放的實驗教學項目。實驗項目包括大型儀器設備培訓型、學科競賽及創新類活動培訓型、綜合創新能力培養型、軟件應用能力培養型、人文基本素質培養、學生參與科研型、高新技術融合實踐型七大類。其中，宇航學院2018年開始3項實驗項目，包括衛星導航定位系統開發，宇航科技創新實踐基地暑期集訓，各設置32學時，選課人數約90人。2019年宇航學院開設小型無人機多源數據采集與應用實踐、宇航科技創新實踐基地暑期集訓、力學傳感器的設計與制作三個開放實驗項目。2020年宇航學院開設衛星導航定位系統開發、宇航科技創新實踐基地暑期集訓兩個開放實驗項目。這類開放性實驗項目有助于本科生更早接觸實驗室科研項目。

對于研究生的培養，北京理工大學于2018年修正了研究生培養方案[7]，在課程設置上，改革了研究生公共英語課，增設了前沿交叉課和全英文課;重新設置了實踐環節、培養環節及各環節時間節點。在宇航學院2020—2021學年開設的39門課程中，包含5門全英文專業課，其余課程也都在傳統理論講授中加入了4～12課時的實驗或仿真實驗。其中，以宇航學院航天發射技術專業課程為例，2019—2020學年開設的課程包括“發射理論及應用”“發射氣體動力學”“振動分析基礎”“火箭導彈發射技術”“燃氣射流動力學”“現代內彈道學”“發射動力學”等專業課程，其中包含如導彈內彈道設計、發射氣體動力學數值模擬實驗等實驗及設計內容，如真空罐射流模擬實驗、激波管實驗、振動試驗及水下發射載荷研究實驗等實驗課程，主要在北京理工大學西山實驗區進行實驗授課，為滿足上述課程實驗需求，實驗裝置如圖2所示。

《北京理工大學研究生培養環節實施辦法》提出，學術型研究生培養環節應包括以下學術活動要求：（1）碩士研究生應參加國際或國內學術會議、學術論壇、學術報告會等不少于6次，其中參加本學科相關領域國際或國內重要學術會議至少1次;（2）博士研究生應參加國際或國內學術會議、學術論壇、學術報告會等不少于10次，其中參加本學科相關領域國際學術會議不少于1次且做口頭報告，參加國內重要學術會議至少1次;實踐活動主要指科技實踐或教學實踐和人文社會實踐。科技實踐包含各類科技競賽活動、創新創業活動等;教學實踐包含助教等;人文社會實踐包含社會實踐、助管、思想政治教育、文化實踐等活動。

通過已有基礎與應用相結合的新工科研究生培養方案，近幾年，北京理工大學培養出眾多優秀畢業生。2019屆研究生畢業人數為3785人，就業率達到98.97%，其中宇航學院畢業生就業率達100%。單位對于我校畢業生的道德素質、基礎知識水平、工作投入、專業知識水平、團隊協作能力、心理素質、實踐動手能力、責任感等方面評價均較高。畢業生以北京、上海、廣州、深圳等中心城市為主就業，向航天、航空、兵器、電子、通信等行業輸送畢業生數量位列全國高校前列，培養成果顯著。接收畢業生人數前五的單位為中國航天科工集團有限公司、中國航天科技集團有限公司、中國兵器工業集團有限公司、中國電子科技集團有限公司、中國航空工業集團有限公司，我校2019年、2020年研究生畢業生就業行業具體情況如圖4所示。

隨社會時代發展需求，高校更應在新形勢驅動下培養“基礎理論扎實、專業知識寬厚、學術思想活躍、強化實踐創新”的人才。對工科研究生來說，培養理論與實踐同樣重要，培養模式需要與時俱進。在研究生培養中，將課程教學、工程實踐、論文研究相統一，從課程內容、實踐環節等多方面出發，發展基礎與應用并重的創新型工科研究生培養模式，培養創新精神和實踐能力并重，“理論基礎扎實、動手能力強、創新思維活躍”的創新型人才。

參考文獻

[1]吳祖芳，翁佩芳，楊亞文.新形勢下工科類研究生培養模式的思考與實踐[J].現代教育技術，2010，20（S1）：166-168.

[2]林健.新工科專業課程體系改革和課程建設[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13+24.

[3]孟俊貞，張強燕，楊真真.“金課”導向下的混合式教學的探索與實踐[J].河南教育（高等教育），2021（2）：77-78.

[4]郝新紅，閆曉鵬，栗蘋，等.OBE工程教育理念指導下兵器類專業實踐教學體系研究[J].教育教學論壇，2020（10）：236-237.

[5]趙輝，韓非非，代君.構建工程思維培養體系——以航空航天專業為例[J].河南教育（高等教育），2021（2）：33-34.

[6]習近平對研究生教育工作作出重要指示[EB/OL].（2020-07-29）[2021-09-15].http：//www.gov.cn/xinwen/2020-07/29/content_5531011.htm.

[7]北京理工大學研究生培養環節實施辦[EB/OL].（2020-12-21）[2021-09-15].https：//grd.bit.edu.cn/pygz/jwyx/gzzd_jwyx/b0175ef7d9cb42849b8fd63f1eda87cf.htm.

Training and Case Analysis of Engineering Postgraduates with the Combination of

Foundation and Application

FU De-bin， CHEN Zhen， BI Shi-hua， YANG Jun-fan

（School of Aerospace Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： Driven by the new situation， there is an urgent need to improve the training mode of engineering postgraduates. In the training of engineering postgraduates， the theoretical basis and practical application are equally important. This paper puts forward a training mode for Emerging Engineering Education postgraduates that combines foundation and application， and explores and modifies the training mode from the training needs of engineering postgraduates innovative spirit and practical ability under the new situation. Based on the tutor guidance mechanism， this paper establishes the corresponding postgraduate guidance system and incentive mechanism. Finally， combined with the implementation plan of the training link of Beijing Institute of Technology， we will show the preliminary results of the training plan of combining foundation and application， so as to lay a foundation for further improvement of the training quality of engineering postgraduates.

Key words： talent training mode; foundation and application; major of aerospace engineering