控制工程專業(yè)研究生教育綜合改革試點建設
——以河南大學為例

胡振濤，楊琳琳，周 林，李軍偉

（河南大學人工智能學院，河南鄭州 450046）

0 引言

控制工程是應用控制理論及技術滿足和實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、交通、軍事等領域日益增長的自動化、智能化需求的重要學科?？刂乒こ桃钥刂普?、信息論、系統(tǒng)論為理論基礎，以工程應用為主要目的，并與人工智能、計算機技術、儀器儀表工程、電氣工程、電子與信息工程等領域存在密切關系?？刂乒こ虒I(yè)學位研究生的培養(yǎng)目標為從事研究、設計、開發(fā)、管理、維修現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、國防領域中自動化設備控制系統(tǒng)和裝置的高級工程技術人才。河南大學開設的控制工程專業(yè)立足于國家對河南省科技與經濟發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，致力于滿足適應電力自動化、汽車電子信息與智能農業(yè)產業(yè)快速發(fā)展需求，專業(yè)技能突出、素質全面、工程實踐能力強并具有較好創(chuàng)新能力的應用型、復合型高層次控制工程技術和工程管理人才。

1 研究生教育現(xiàn)狀分析與存在的問題

河南大學控制工程專業(yè)學位碩士點由計算機與信息工程學院牽頭建設，依托的控制科學與工程為河南省一級重點學科。教學與科研支撐平臺包括大數(shù)據分析與處理實驗室、數(shù)據與知識工程研究所、智能交通協(xié)同技術研究所等科研機構，以及多源信息融合、圖像處理、車聯(lián)網、大數(shù)據以及空間信息處理等科研團隊。2011 年以來，河南大學控制工程專業(yè)學位研究生教育從無到有，有效拓展了人才培養(yǎng)渠道，為河南省社會發(fā)展與經濟建設培養(yǎng)了一批高層次應用型工程技術和管理人才，得到用人單位的廣泛好評，取得了良好的社會聲譽，并于2015 年順利通過教育部學位授權點專項評估。

結合專業(yè)自身特點和社會需求，河南大學控制工程專業(yè)學位研究生教育不斷進行完善和創(chuàng)新，但目前仍存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下3 個方面：①校外教育教學實踐基地過少，學生工程實踐能力培養(yǎng)不到位。研究生實踐活動多為導師自己主持或參與的基礎研究類課題項目，但實踐崗位分布不均勻，存在部分研究生無法參與工程課題的現(xiàn)象；通過校企（所）合作實踐基地與企業(yè)開展合作可在一定程度上鍛煉研究生的工程實踐和團隊協(xié)作能力，但由于沒有充分考慮研究生個人素質和項目開發(fā)能力的差異，無法有針對性地進行培養(yǎng)和訓練，導致研究生工程開發(fā)能力的提升程度參差不齊；②國際交流合作欠缺，研究視野不開闊，僅有很小比例的研究生參與過國際交流合作項目；③工程化特色課程體系有待進一步完善，實踐方向有待進一步明確，主要表現(xiàn)為研究生科研成果的創(chuàng)新性和工程化特點不夠鮮明。

2 專業(yè)改革思路與策略

針對教育教學實踐基地過少、工程化教學實踐設計不到位等問題，采用開源、挖潛和補短的改革思路與措施。開源即借助國家和河南省對“雙一流”高校建設的政策扶持，利用河南大學校友會平臺挖掘國民經濟各領域校友資源，努力宣傳本校承接工程項目的成功案例，擴大學科影響，創(chuàng)造新的合作機會。挖潛即與現(xiàn)有合作單位建立更深層次的關系，努力了解其研究學科及工程背景，掌握相應的技術路線與開發(fā)規(guī)則，并在合適條件下推薦優(yōu)秀畢業(yè)生前往優(yōu)質合作科研院所和企業(yè)實習和就業(yè)，為更加深入和系統(tǒng)的交流奠定基礎。補短分為教師補短和學生補短，教師補短通過教師進入相關單位研發(fā)崗實習、科研團隊內部崗位互換等方法實現(xiàn)；學生補短通過修訂課程體系、改革培養(yǎng)模式等方法實現(xiàn)。

針對研究生國際化水平不高、國際交流能力亟待提升的問題，采取“走出去、請進來”的方針?！白叱鋈ァ奔唇y(tǒng)籌國家、河南省、河南大學及科研團隊多方面資源籌措經費，聯(lián)系和溝通具有不同學緣結構的國內外知名專家學者，將優(yōu)秀研究生外派至其研究團隊，以提高研究生的科研能力、探索創(chuàng)新能力和國際化水平?！罢堖M來”即邀請國際知名專家到河南大學講學，進行學術交流，探討科研課題合作與項目協(xié)同開發(fā)事宜，探索研究生共同培養(yǎng)模式。

針對工程化課程體系不完善的問題，進一步凝練專業(yè)特色方向，結合河南大學控制科學與工程學科教師總量、學歷結構、知識體系現(xiàn)狀，本著有所為、有所不為的原則，將工程化課程方向聚焦為基于人工智能與機器學習理論的多傳感器信息處理、車聯(lián)網協(xié)同通信與控制和視覺圖像處理3 個研究方向，以期形成以人工智能與機器學習為主干，3 個研究方向為枝干，工程化課程為側枝和樹葉的樹狀課程體系結構，具體如圖1 所示。值得注意的是，上述改革思路雖然是針對控制工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)中存在的不同問題設計，但它們并不相互隔絕，而是相互借鑒、互有裨益。

3 改革內容與措施

3.1 改進培養(yǎng)模式，側重工程實踐能力

Fig.1 Tree view of curriculum system圖1 課程體系樹狀圖

控制工程專業(yè)學位研究生教學側重于工程能力培養(yǎng)。過去由于受限于2 年短學制，國內許多院校培養(yǎng)專業(yè)學位研究生時刪減了不少基礎理論課程，河南大學前期也按照該思路進行，然而在培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)兩個突出問題：①學生入學水平參差不齊，某些學生無法適應預期培養(yǎng)方案；②培養(yǎng)過程中學生工程實踐能力有所提高，但解決問題的泛化能力較差，特別是某些學生僅能對結構化任務的外層參數(shù)進行調整，缺乏對該工程問題數(shù)學本質的深刻認識。因此，結合工程碩士培養(yǎng)年限延長為3 年的有利條件，河南大學在培養(yǎng)模式方面進行了如下調整：針對問題①，設立層次化培養(yǎng)模式，入校時通過師生討論及簡單項目測試，明確學生項目開發(fā)能力層次，設立學生個性化工程能力培養(yǎng)計劃，并在中期檢查中考核學生項目研發(fā)能力；針對問題②，強化數(shù)學和編程等基礎能力的培養(yǎng)。與學術型碩士通過廣泛深入的課程學習夯實數(shù)學基礎不同，控制工程專業(yè)學位研究生需結合實際工程問題的物理背景，按照抽象—梳理—研究—衍生的脈絡開展數(shù)學基礎理論的學習和編程動手能力的訓練。這種培養(yǎng)模式不僅對學生，也對研究生導師的理論功底和工程能力提出了更高要求，因此需要在實踐培養(yǎng)階段建立反饋教學機制，將教學與創(chuàng)新實踐機制有機連接起來，形成良性互動。

3.2 提升導師素養(yǎng)，實施師德及業(yè)務能力評估

校內導師的選拔強調國際化視野和工程實踐能力，選派出的導師將赴國外知名高校及研發(fā)單位進行項目合作，以提高工程能力。河南大學成立學院研究生導師聘任委員會對候選人的品德、學術研究及工程項目能力進行綜合評價，采用投票方法確認導師人選；同時采用學院、項目組和學生綜合評價機制對導師師德及業(yè)務能力進行評估，以制度規(guī)范導師獎懲。在校外導師選聘方面，結合控制工程專業(yè)實踐性強的特點，采用同行專家推薦結合實際項目需求確定候選人、導師聘任委員會投票決定的校外導師初聘制度，并采用工程項目結合學生評價的考核機制，強化校外導師對研究生的指導作用，建立不合格研究生導師淘汰機制。

3.3 優(yōu)化課程體系，突出學科特色

結合控制工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)目標和課程體系結構設置，將研究生課程分為學位課、選修課與實踐教學課。為強化研究生的工程實踐能力，保障人才培養(yǎng)質量，將培養(yǎng)周期由2～3 年改為3～5 年，所有學位課程放在第一學年集中修完，余下兩個學年集中進行工程能力培養(yǎng)。有了充足的培養(yǎng)時間，便可以在學生培養(yǎng)深度上進一步挖掘潛力，踐行樹狀工程化課程體系。為此，對專業(yè)必修課進行如下調整：①新增機器學習和統(tǒng)計信息處理兩門學位課程；②新增人工智能研究的關鍵基礎數(shù)學課程凸優(yōu)化，在專業(yè)選修課程中新增嵌入式接口與系統(tǒng)、車聯(lián)網技術與應用、計算機視覺圖像加密等特色化課程，在專業(yè)補修課程中新增信號與系統(tǒng)以輔助基礎較差的學生夯實本科階段知識。在專業(yè)選修課的控制工程前沿專題中邀請國外知名專家教授全英文授課，拓展學生國際化視野，提高學科認知水平。

3.4 優(yōu)化培養(yǎng)機制，改進資助機制

培養(yǎng)體制和機制改革分為研究生培養(yǎng)體制改革和研究生資助機制改革兩部分。研究生培養(yǎng)體制改革包括：①將學習標準年限由2～3 年擴展至3～5 年；②研究生指標應充分考慮導師在研項目數(shù)、研究經費額度情況進行分配；③建立研究生培養(yǎng)特區(qū)，在學習年限、課程設置、培養(yǎng)環(huán)節(jié)、論文答辯、出國標準等環(huán)節(jié)建立有利于優(yōu)秀研究生成長的環(huán)境，鼓勵研究生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。

研究生資助機制改革包括：①國家、河南省及學校各項獎助政策；②項目合作企業(yè)提供誤餐補助及津貼；③導師利用其科研經費給予學生生活補貼；④學院提供研究生勤工助學崗位補貼；⑤企業(yè)家及優(yōu)秀校友給予優(yōu)秀學生學業(yè)資助等。

通過上述改革，進一步統(tǒng)籌和優(yōu)化校/院教學、科研等資源配置，完善研究生資助體系，構建導師、研究生和高校三者和諧發(fā)展、協(xié)同創(chuàng)新的培養(yǎng)模式，形成有利于提升控制工程專業(yè)學位研究生教育質量的長效保障和內在激勵機制。

4 改革效果

參與控制工程專業(yè)研究生教育綜合改革試點建設的胡振濤教授獲批2021 年度河南省學位與研究生教改項目；胡振濤教授和周毅教授分別獲批2019 年度和2021 年度國家自然科學基金面上項目；周林副教授、李軍偉副教授、魏倩博士、肖啟陽博士獲批2021 年度河南省重點研發(fā)與推廣專項。

近3 年，該專業(yè)研究生發(fā)表高水平學術論文15 篇；研究生謝保林入選2021 年度河南大學研究生英才計劃。研究生畢業(yè)后主要就業(yè)于北上廣深等發(fā)達城市的信息技術企業(yè)，部分同學攻讀博士研究生繼續(xù)深造，總體就業(yè)率達97%以上。

5 結語

控制工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)應以服務當?shù)厣鐣洕l(fā)展為出發(fā)點，培養(yǎng)具備工程設計與運行、分析與集成、研究與開發(fā)、管理與維護等能力的行業(yè)實用型人才。為此，河南大學控制工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)通過一系列改革措施，形成以下特色：在課程體系方面，凸顯人工智能和機器學習的學科特色；在師資力量方面，建立起具有國際化視野、交叉學科背景、強大工程實踐能力的導師隊伍；在培養(yǎng)模式方面，建立基于反饋機制的人才培養(yǎng)模式，強化數(shù)學和編程等基礎能力的培養(yǎng)；在體制機制改革方面，構建起以科研為導向、以導師負主責、以實踐創(chuàng)新為目標的研究生培養(yǎng)體制和資助機制。

在“新工科”倡導的前沿技術引領性、學科間交融性、知識體系多樣性、人才培養(yǎng)創(chuàng)新性等理念的引導下，控制工程專業(yè)研究生教育綜合改革的實踐和探索方興未艾，還存在一些不足之處，后續(xù)將結合研究生教育教學中不斷凸顯的新問題和新情況進行持續(xù)改進。