基于課程建設培養學術研究生應用研究能力

［摘 要］ 以“現代傳感技術”課程為例探討儀器科學與技術專業研究生的應用能力培養方法。針對該課程教學內容寬、泛、淺，以及缺乏實踐教學環節等不足，探索將教學團隊的原創成果“時柵位移傳感器”引入教學全過程，依托團隊科學研究及成果轉化基地作為實踐教學平臺，從儀器改造到儀器設計，再到儀器研制，分三步遞進性實施實踐教學內容。將理論知識與實踐教學相整合，達到知識、能力、素質培養“三位一體”，提升學術型研究生的應用研究能力，達到良好的效果。

［關鍵詞］ 應用研究能力；課程教學；實踐教學平臺；時柵傳感器

［基金項目］ 2024年度重慶理工大學教育教學改革研究項目“提升學術研究生應用研究能力的探索與實踐——以《現代傳感技術》為例”（gzljg2024315）；2021年度重慶市研究生教育教學改革研究項目“‘人工智能+智能制造’學科群交叉人才培養模式的探索”（yjg213121）

［作者簡介］ 鄭方燕（1972—），女，四川宣漢人，碩士，重慶理工大學機械檢測技術與裝備教育部工程研究中心副教授，主要從事智能傳感器技術教學研究；武 亮（1986—），男，山東泰安人，博士，重慶理工大學機械檢測技術與裝備教育部工程研究中心副研究員，主要從事智能傳感器及儀器教學研究；張天恒（1973—），男，甘肅武威人，碩士，重慶理工大學機械檢測技術與裝備教育部工程研究中心工程師，主要從事測試計量技術及儀器相關研究。

［中圖分類號］ G643.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0165-04 ［收稿日期］ 2023-10-10

引言

進入21世紀，建設創新型國家是我國的戰略目標，具有高層次應用研究能力的人才是實施這一戰略目標的關鍵。研究生教育肩負著培養高層次創新型人才的重任，是推動國家創新驅動發展戰略的重要環節［1］。著力增強研究生的創新能力、應用實踐能力，為建設社會主義現代化強國培養具有堅實基礎的創新應用人才是研究生教育工作的重中之重。

我國研究生分為學術型研究生和專業型研究生兩種：學術型研究生偏重基礎理論，以培養博士研究生為目標；專業型研究生偏重于應用，以培養工程應用人才為目標。然而現實情況是，多數學術型研究生畢業后并沒有繼續讀博深造，也不以學術為業，而是選擇去企業的內部研發部門等實踐性更強的崗位工作。在新的形勢下，如何培養學術型研究生的創新應用能力，提升學術型研究生的創新思維和科研水平，增強他們的工作能力和專業素質，是保證學術型研究生培養質量的重要環節［2］。

一、教學現狀分析

我國現行的碩士研究生培養體制將培養過程劃分為課程學習和科研工作兩個階段，以重慶理工大學的研究生培養方案為例，研一階段主要為課程學習，研二階段主要為課題研究，研三階段雖也是課題研究階段，但實際基本是撰寫畢業論文、準備畢業答辯及應聘工作的時間。課程學習與專門的科研能力訓練時間均為一年。如何利用研一階段的課程學習，在這個階段提升學術型研究生的應用研究能力是每門課程教學團隊需要思考的問題。目前學術型研究生課程教學存在的問題集中在以下兩個方面。

（一）教學內容與教學方式方面

課程教學是學術型碩士研究生培養必不可少的環節，是學生接受有體系學科學習的重要過程，也是學生與教師進行交流的重要場景。當前，研究生課程本科化是比較突出的問題，也是課程缺乏學術探究性的重要表現［3-4］。主要表現在課程設置與實際科技創造和工程應用聯系不夠，課程內容寬泛、缺乏深度，教學方式為自上而下的灌輸式、過程考核不被重視等方面［5］。

（二）教學條件與能力培養方面

目前很多高校對學術型研究生的培養更注重專業知識的學習，缺少足夠的實踐經歷，動手能力較差，觀察、分析實驗現象和解決實際問題的能力不足。產生這些問題的原因除了課程內容方面不足、師資隊伍水平不高、教師責任心不強之外，主要原因還是缺乏實踐教學條件。現有的教學條件基本是依靠教學團隊所在的科研平臺作為條件支撐，而教師隊伍的科研實驗條件參差不齊，有的課程教學教師壓根就沒有自己的實驗室，更談不上為課程教學提供條件了。由此導致研究生在課程學習階段沒有相應的實踐鍛煉機會，嚴重影響研究生的應用研究能力培養。

二、課程內容建設與實施

針對上述學術型研究生應用研究能力培養過程中課程教學存在的問題，本文以重慶理工大學儀器科學與技術專業學位課“現代傳感技術”為例，將本校特色的、團隊原創的時柵位移傳感器的研發全過程融入課程教學，依托已有的科研平臺探索提升學術型研究生應用研究能力的新思路。主要包括以下幾個方面的內容。

（一）梳理課程教學內容與知識點——研究思維建立

為將學術型研究生培養成具有創新應用能力的研究型人才，課程教學應能夠達到知識、能力、素質培養的“三位一體”，根據這一目標，教學團隊重新梳理了“現代傳感技術”課程的教學內容，構建了以課程基礎理論為知識點，以實際案例為著力點的課程教學內容。通過把一種新型、精密的現代傳感器設計的全過程融入教學內容，實現初步建立研究生創新思維的目標。

傳感器基礎理論主要包含了傳感理論、傳感器構成方法和傳感器誤差理論三個方面的理論知識。傳感理論介紹傳感器所利用的自然定律、基礎物理效應及敏感材料等，傳感器構成方法介紹傳感器的構成方法、信號的選擇及信息傳遞等，傳感器誤差理論介紹傳感器的標定、校準、誤差抑制及補償方法。這些內容與傳感器的研制過程密切相關，教學團隊以時柵位移傳感器的研制作為案例融入理論知識點，以充實教學內容。

具體實施方案如圖1所示，以將各類時柵位移傳感器應用的電磁場、電場、光場等場定律以及霍爾效應、磁電效應等物理效應如何構建時柵傳感理論的核心——運動參考系為例，具體講解時柵的傳感機理以及測量模型的建立。通過時柵結構上的設計，包括結構形式和參數設計，實現電—磁—電、電—電、光—電、磁—電之間的變換。通過電行波的生成方法及信號接收方式實現位移測量。通過傳感器的宏觀結構形式—微觀結構形貌—宏觀測量精度三者之間的關系，分析誤差傳遞機理及補償方法，講解如何采用抗干擾措施實現傳感器的高精度測量。這些內容與課程緊密相連，也與學生以后的研究工作密切相關。課程教學避免了照本宣科，同時提高了學生聽課的積極性，將空洞的理論具體化，有助于學生對理論知識的理解。

通過將時柵傳感原理融入傳感理論，將傳感器結構融入傳感器構成方法，將時柵的測量精度提升方法融入傳感器誤差理論等相關內容，使課程內容更具有前沿性和時代性，有效啟發了學生的創新思維。

（二）建立實踐教學體系——研究能力培養

研究、設計實踐教學內容，建立初步的實踐教學體系，兼具理論性、實踐性和可操作性。通過學生自行研究、設計、制作，師生一起討論、分析、改進，帶給學生科研創新的啟發和體會，使教學形式具有先進性、互動性及多樣性。

本課程為一年級第一學期課程，學生本科剛畢業，一般不具備科研創新與科研實踐能力，且專業基礎欠缺、科研基礎較差。基于此，實踐教學采用由淺入深，逐步加強、提升的方案，如圖2所示，整個實踐教學分為三級。一級目標：提升專業素質。讓學生自行改造，將現有簡單檢測儀器設計為智能儀器，如將游標卡尺、螺旋測微儀等機械式儀器改造設計為可以實現數字顯示的測量儀器，以加強對傳感原理、傳感結構的進一步理解。二級目標：提升研究能力。讓學生自行設計一款智能傳感器，包括測量原理、設計方案、結構設計、信號處理、電路軟硬件設計及測量精度提高方法等并形成報告。三級目標：提升創新設計能力。學生自擬課題，與導師交流，探討課題目標、研究內容、技術路線、成果表現以及條件和人員要求等，以確定是否立項。立項后在整個研究過程包括方案論證、技術實現、實物調試、報告撰寫、答辯驗收等環節由教師全程指導。

實踐教學三步走，使內容更具體、過程能考核，有遞進性；各知識點看得見、摸得著，兼具理論性和工程實踐性。通過此環節的培養，學生進入導師課題組后，表現出較高的專業素養和研究能力，具備快速理解導師課題、投入研究工作的能力。

（三）依托科研平臺打造實踐教學基地——應用實踐能力訓練

良好的學習環境和實踐條件是研究生科研思維建立與實踐能力培養必不可少的條件。教學團隊基于統籌資源、科教融合的思想，依托科研基地構建“理論+實踐”的課程教學模式，以培養高素質應用研究型人才。“現代傳感技術”課程的實踐教學環節利用校內平臺和校外基地相結合的方式實施。校內平臺為機械檢測技術與裝備教育部工程研究中心，校外基地為通用技術集團國測時柵科技有限公司，二者分別為時柵傳感器的研發平臺和產品轉化基地。兩個平臺擁有完善的場地設施和國內能買到的最先進的儀器設備，非常適合做本課程的實踐教學基地。

學生進到平臺后，通過熟悉、操作儀器設備，建立對儀器學科的初步認識。通過跟著導師一起做實驗，獲得初步的工程實踐經驗；跟著平臺的研究人員、博士做基于PCB或玻璃的傳感器片設計和出圖工作，加強對傳感器原理及傳感器結構的理解；跟著技術人員和工程人員從事信號處理、電路焊接、測試裝置接線、數據采集等，增強對信號提取、信號處理、誤差修正及補償相關知識的直觀理解和認識。通過實施課程內的實踐教學內容，與平臺教師一起討論方案、分析實驗結果、思考解決方法并實施執行等，培養研究生發現問題、解決問題的能力。

利用科研平臺良好的儀器設備、合理的人員構成，以及成熟的研究方向和研究項目優勢，加強學生科研實踐經歷，培養學術型研究生的應用研究能力和實踐水平，同時立足我校儀器科學與技術學科實際情況，探索出適合學術型研究生人才培養的課程教學方法與教學模式，將全程被動聽課模式轉變為以學生為主體、教師指導為輔的教學模式。

（四）采用多元評價機制——全過程評價和考核

課程之前一貫采用的平時成績+考試成績的相對單一的評價方式忽視了對學生綜合能力的考核，從而影響學生學習積極性，進而影響其培養質量。因此，本課程建立了多元、科學、合理的評價機制，以激發學生的學習動力，進而提升學生的綜合能力。

教學團隊利用工程研究中心、成果轉化基地，將教學、討論、改造實踐、工程實踐、結業考核等成績均納入課程考核內容，形成以培養學生應用研究能力為目標的多維、科學、合理、有效的課程教學評價機制，以促進學生應用研究能力的培養與提升。

課堂討論通過討論的積極性、問題的切入點及問題深度進行考核，儀器改造通過方案的可行性、科學性、合理性及改造效果進行考核，傳感器設計通過方案、進度、難度、實施情況、報告質量進行考核，傳感系統研制根據小組分工任務量、任務完成度和項目總完成度等給予成績評定。前述四部分加課程結業考核共五個模塊分別按1∶1∶2∶3∶3的比例計算最終成績，實行課程全過程考核，以綜合評定學生成績。

結語

針對本校儀器科學與技術碩士點培養具備研究與設計開發能力，具有獨立進行理論與實驗研究能力的研究生的目標，本文以學位課程“現代傳感技術”為例，通過在知識講授、能力訓練各環節融入我國原創發明的時柵傳感技術，在增強學生民族自豪感的同時，培養學術型研究生的應用研究能力。探索提升學術研究生應用研究能力的培養方法，形成一套完善的課程教學體系，以期為培養出本學科的高質量研究生添磚加瓦，同時能對其他研究生課程的教學提供一種新的教學思路。最終為培養出具有堅實理論基礎和良好應用研究能力的研究生人才，以及為打造更具應用創新實踐能力的學科特色做出貢獻。

參考文獻

［1］何秀超.努力創建研究生教育評估體系全面提升研究生人才培養質量［J］.學位與研究生教育，2018（11）：35-38.

［2］徐麗娜，張靜苗.淺議培養學術型碩士研究生的科研能力［J］.吉林廣播電視大學學報，2015（1）：86-87.

［3］章麗萍，趙張耀，徐敏娜，等.研究生課程體系的重塑與優化：浙江大學研究生課程建設的思考與實踐［J］.學位與研究生教育，2015（6）：38-41.

［4］任小中，王笑一，楊建璽.教育國際化視野下工科研究生課程體系的重構［J］.教育現代化，2017（4）：5-6.

［5］何波，王桂勝，陶政宇.學術型碩士研究生課程教學的調查與分析［J］.數字印刷，2019（3）：20-24.