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面向儀器領域的研究生素質課程教學模式探索與實踐

2025-08-26 00:00:00李星輝曹非凡周紫依王曉浩
高教學刊 2025年21期
關鍵詞:研究性導師儀器

中圖分類號:G643.2 文獻標志碼:A 文章編號:2096-000X(2025)21-0024-(

Abstract:ThisstudyprimarilyaddressestheongoingbotlenecksinChina'sinstrumentationindustrywherethedevelpment ofhigh-endinstrumentsstillfacescriticalchokepoints,andexplorestheideasofcompetencecourseinthefieldofinstruments forpostgraduatestudentsandcultivatinghigh-levelinstrumenttalents.Basedontheteachingpracticeofthecourse\"Instrument Industry\"atTsinghua Universitythispapersummarizestheteachingmethodsandefectsofhavingthe\"entrepreneurteachrs\"in clasFirstly,thepaperintroducesthebackgroundofbringingthe\"entrepreneurteachers\"intotheclassandexpoundsonthe methodofselectingentrepreneursundertheguidanceofthecurrentinstrumentindustryknowledgegraphicandtherelevant requirementsforteachingofcourses.Through teachingevaluationsandthefedback fromlong-termteachingsatifactionsurveys aswellascareerguidancesurveys,theefectivenessandspaceforimprovementoftheteachingmodelandpracticeareanalyzed. Theteachingprocessarangements,teachingcultivationmodels,andteachingevaluationmethodsinvolvedinthisstudyhave certain reference significance for the teaching of postgraduate students in the same category within this field.

Keywords:instrumentindustryeducation;competence courseteaching;leading talenttraining;entrepreneurteacher; postgraduate teaching reform

儀器儀表作為現代工業的基礎支撐和科技創新的關鍵工具,其發展水平直接反映國家科技競爭力。著名科學家王大珩先生曾精辟指出:“儀器儀表是科學研究的先行官,工業生產的倍增器。\"儀器儀表在信息化浪潮下,已成為工業制造的先導與數字化轉型的基石,其研發與制造能力不僅體現了國家高新技術發展的水平,更是衡量國家科技競爭力的重要標志[。隨著《中國制造 2025? 戰略的深人實施,我國儀器儀表產業規模已躍居全球第二,2023年行業總收入超過萬億元。然而在高端領域,我國仍面臨核心技術受制于人、產品同質化嚴重等發展瓶頸,特別是光刻機等關鍵設備的\"卡脖子\"問題尤為突出[4。這一現狀凸顯了培養高層次儀器領域人才的緊迫性。研究生教育作為領軍人才培養的主陣地,其培養質量直接關系到行業

創新發展[5]

當前儀器領域研究生培養面臨三重困境6-8:課程體系與行業需求脫節,實踐教學環節薄弱;多學科交叉融合不足,學生創新視野受限;校企協同育人機制不完善,企業參與度不足。這些問題嚴重制約了具有工程實踐能力和創新思維的高層次人才的培養。本研究聚焦儀器領域研究生素質課程改革,通過構建“理論-實踐-創新”三維一體的教學模式,探索培養復合型人才的有效路徑。研究重點包括開發面向行業需求的模塊化課程體系、建立校企協同的實踐教學平臺、完善多元化的教學評價機制三個關鍵環節。在理論層面,本研究將豐富儀器領域人才培養的教學理論;在實踐層面,提供可操作的課程改革方案;在創新層面,為培養行業“卡脖子\"技術人才提出創新教學范式。此外,本研究所提出的培養方案將為同類院校的課程改革提供參考,助力我國儀器儀表產業實現高質量發展。通過系統探索研究生素質課程教學模式,本研究致力于培養既掌握核心技術,又具備創新思維和戰略視野的復合型人才,為提升國家儀器儀表產業核心競爭力貢獻力量。

研究性教學與成建制引入企業導師團隊結合的課程培養模式

(一) 培養模式探索與建立

儀器行業課程在其設立之初,便提出了一種創新的教學范式:研究性教學與成建制引入企業導師團隊結合。該課程培養模式以新工科研究生為培養主體,致力于構建解決“卡脖子\"技術難題的人才培育高地。本課程的戰略自標是“瞄準國家戰略需求,造就頂尖創新人才”,并以《中國教育現代化2035》作為指導文件,秉持“科教融合\"的核心理念,致力于培養具有深厚學術積淀、豐富實踐經驗、廣闊戰略視野及推動技術進步與突破能力的高素質人才,同時強調家國情懷和推動科技進步的責任感。通過這種方式,課程力求培育一批能夠在儀器儀表領域引領技術創新的領軍人才,從而解決我國在這一關鍵領域的核心技術挑戰。圖1展示了該培養模式的整體架構,在系統化的教學框架下,保障學生不僅能掌握扎實的專業知識,還能洞察行業發展動態,成為兼具學術深度與實踐廣度的卓越人才。

(二)培養模式的優勢與可行性

本培養模式提出的“研究性教學 + 成建制企業導師引入\"雙軌融合培養模式,突破了傳統研究生教學中知識傳授與行業實踐脫節的困境。其優勢不僅體現在教學方法的創新性上,更通過兩種模式的協同互補,構建了面向儀器領域領軍人才培養的可行路徑。從研究性教學維度看,其價值體現在對研究生創新能力與行業全局觀的系統性塑造。研究性教學以建構主義理論為根基,通過問題導向的課堂設計(如“儀器行業破局之道”小組討論)和真實情境的實踐任務(如模擬開辦一家儀器公司),推動學生從被動接受知識轉向主動探究行業本質。在儀器領域“卡脖子\"技術攻關中,單一技術突破往往需兼顧學科交叉性與工程可行性,而研究性教學通過“啟發-探究-實踐\"的閉環訓練,使學生深入理解技術研發與產業生態的復雜關聯。從成建制企業導師引入維度看,其可行性源于產學協同的系統化構建。傳統校企合作常因導師零散性、參與短期性導致教學效果碎片化,而“成建制”模式通過產業圖譜驅動的導師遴選機制(覆蓋工業量測、生物醫療等6大領域)和雙向契約化管理(聘書授予與動態評價),保障了教學資源的穩定性與專業性。企業導師不僅將行業前沿技術(如電子測量儀器的抗干擾算法)轉化為課堂案例,更通過實習推薦、課題合作等方式為學生搭建實踐通道,形成“理論-技術-產業\"的知識傳遞鏈路。“研究性教學 + 成建制企業導師引入”雙軌融合培養模式具有較強的優勢與可行性,能夠為儀器領域人才培養貢獻力量。

(三)培養模式的課程體系

本研究的培養模式經過四年的精心打磨和完善,已建立起一套體系完備、內容豐富的課程體系。針對研究性教學部分,已經形成整套研究性教學體系,構建了從理論-技術-實踐閉環的授課方式,并針對儀器行業領域構建如圖2所示的儀器行業產業圖譜,使學生能夠兼顧學習課堂知識與行業全局技術發展。針對企業家講師的專業領域,本課程基于所構建的儀器行業產業圖譜進行企業導師的引入,在引入企業導師的同時需要考量其基礎理論和前沿技術的掌握能力,還特別注重其在培養學生的創新思維和實踐能力方面的經驗。通過與企業家團隊的深度合作,持續更新和優化更具針對性和實用性的課程內容。該課程設計不僅極大地激發學生的學習興趣和積極性,還能夠提升學生的實際操作能力和解決問題的能力。

儀器儀表產業圖譜■過程工業儀表 高精度激光位移糾偏測控儀工業自 封閉生產裝備內窺式視覺監測 廠級有害氣體泄露監測與診斷動化測 閥門定位器 ■工業自動化控制控儀表 高精度高速質量流量計 高速流量比例控制閥與系統 超聲波流量儀表 高反光表面缺陷成像儀中子活化工業物料元素在線分析 工業高速自動對焦系統化學分析儀器 ■ 光學和熱分析儀器儀表化學分析儀器 光源 (光頻梳)渦輪分子泵 光波調制科學測 電子放電離子源 光束整形試分 分析儀器用多功能卡 成像四極桿/多級桿技術及驅動技術 光譜色譜柱(色譜分離關鍵器件) 光譜成像·高穩定性可變磁場控制技術等 ·光學測量與定位光纖光熱干涉光譜溫室氣體監測系統 海洋原位重金屬在線分析儀CRDS溫室氣體監測設備 飛行數據測試控制儀紅外成像的泄漏氣體智能監測 雙測量系統紅外呼吸酒精檢測儀中紅外激光氣體分析關鍵技術 三維掃描的原子力顯微鏡測量系統專 TOC分儀采樣系統 智能高線FC)車載歐六國六尾氣分析系統 腔室潔凈點監測特種氣體濃度計海洋浮游植物原位成像流式細胞儀 半導體微納米孔檢測設備海洋浮游生物和顆粒物智能原位成像儀 帶熱像功能的三相電能質量分析儀深海生物化學要素原位監測傳感器 智能網絡互聯型高精度電子水平儀綜測儀 信號分析儀萬用表 頻率計數字源表 可編程直流電源信息計 高溫高精度黑體輻射源 安規測試儀測 頻譜分析儀 任意波形發生器矢量網絡分析儀 微波矢量信號發生器邏輯分析儀 數字示波器數據采集系統萬分之一及以上精度電阻應變計熱電堆溫度傳感器高精度六維力傳感器高剛度多維力傳感器 高分辨薄膜式熱通量傳感器可燃/有毒氣體傳感器傳感器 高溫應變傳感器 VOC傳感器亞納米分辨率電容式位移傳感器MEMS麥克風線性可變差動變送器LVDTMEMS壓力傳感器超高溫高精度溫度傳感器MEMS慣性傳感器(加速度計、陀螺儀)無線無源高溫溫度傳感器可見-紅外光電探測材料及器件壓電陶瓷材料及換能器 光纖及光纖器件圖像傳感器核心零 掃描振鏡 伺服控制系統部件及 高精高模數轉換光柵元件 自動變倍與對焦料 精密直線位移/旋轉機構 鏡頭系統高性能光源照明系統伺服電機 高精度晶振材料及器件光柵編碼器儀器儀 創新服務與技術咨詢 科學儀器儀表測試服務表服務 科學儀器儀表測試服務 計量、認證與校準

(四) 培養模式的執行措施

經過四年的深人實施,該培養模式在組織架構與教學實踐方面均取得顯著成果。特別是在邀請多個領域的專家進行課堂授課方面,我們成功邀請了工業精密測量、環保儀器、分析儀器、電測儀器以及生物醫療儀器等五個應用領域的專家。這些領域全面覆蓋了儀器儀表行業的產業圖譜,為學生提供了廣泛而深入的學習體驗。下面分別對研究性教學和成建制引入企業家團隊在培養模式中的具體執行措施進行闡述。

1研究性教學

《中國教育現代化2035》提倡“啟發式、探究式、參與式、合作式\"教學方法,以創新的教學方式重點培養學生創新能力[10-]。作為儀器儀表工程(現更名為\"智能感知與儀器”)和智能制造等電子信息類專業碩士培養項目的素養課程,儀器行業課程積極探索并采用研究性教學模式,具體實施類型如下。

其一,啟發式與探究式教學:通過列舉行業現象與問題,引導學生自主思考與探究行業破局之道;講解專利撰寫知識,幫助學生將科研成果轉化為專利保護。通過講解儀器行業布局與分類,啟發學生深入探究行業發展現狀,為解決行業問題做準備。其二,參與式與合作式教學:設置課堂討論、陽光課堂(探訪儀器領域龍頭企業)小組作業、創業路演等環節,確保每位學生至少參與五次課堂討論,并與其他同學合作學習。具體活動包括:“儀器行業破局之道小組討論\"“陽光課堂參訪企業教學”“小組共同完成一篇專利撰寫“小組共同創辦一家儀器公司并進行路演”。這些活動不僅增強了學生之間的互動,還促進了知識的深入理解和實際應用。其三,實踐性教學:安排學生參與實際科研項自和企業實習,使學生能夠將課堂上學到的理論知識應用于實際工作中。具體活動如“前往導師企業實習實踐\"“與導師企業進行聯合培養”,這對學生的未來職業發展至關重要。

2成建制引入企業家團隊

成建制引入企業導師團隊進入研究生培養課程課堂,是針對儀器領域領軍人才培養的重要方式。通過借助企業導師在行業發展、知識儲備、前瞻性研究等方面的豐富經驗與能力,引導學生投身于儀器領域的建設。研究生作為未來產業與研究的主力軍,在研究生期間提前與企業導師深度交流,能極大促進行業人才的培養。在過去四年中,本研究的教學模式已取得顯著成效。通過成建制引入企業導師團隊,為學生提供了一個獨特的學習平臺,使他們能夠直接與行業專家進行深度交流,并接觸和嘗試解決行業問題。具體執行措施如下。

其一,企業導師團隊的構建:基于的教學要求及課程性質,結合儀器行業知識圖譜內容,確定授課教師團隊。企業導師多為博士畢業生、工程博士或企業技術骨干,研究方向均圍繞當前儀器行業細分領域。目前,已建立來自環保儀器、分析儀器、醫療儀器、電測儀器、工業量測儀器、深海裝備等領域的專家團隊。團隊將繼續擴大,并根據國家重大需求和技術發展趨勢調整結構,預期形成更多優秀的企業導師儲備,為領軍人才培養做好準備。其二,理論與實踐結合授課舉措:企業導師針對不同領域講授相關理論技術基礎,拓寬學生的技術視野;針對不同理論技術設置相關的實踐環節,提高學生的實踐能力,實現\"理論 + 實踐\"相結合的授課模式。此外,企業導師還為學生提供參觀學習、實習實踐、研究課題等多方位資源,進一步激發學生對儀器行業的熱情。“理論 + 實踐”的結合是培養領軍人才的基礎,“豐富的學習資源 + 優秀的人才”是實現領軍人才培養的關鍵之一,學有所用是凸顯價值的必經渠道。其三,持續的發展與改進:企業導師授課團隊不斷進行發展與改進,具體表現在授課效果的顯著性、團隊研究領域的廣泛性、前沿技術的先進性、培養資源的豐富性等方面。授課效果通過建立的評價體系進行持續優化與改進;團隊研究領域的廣泛性通過拓寬企業導師儲備數量實現;前沿技術的先進性通過企業自身前瞻能力把控;培養資源的豐富性通過企業資源向學校傾斜實現。持續的發展與改進是成建制引入企業導師團隊進課堂保持良好效果與活力的動力源泉。

二 以學生為主體的課程教學評價體系

國家教育與學校培養的核心是學生[,因此,本研究圍繞研究性教學與成建制引人企業導師團隊相結合的人才培養模式,構建了一個以學生為核心的教學效果評估體系,推動傳統以知識為中心的課堂向素養為導向的課堂轉變。基于獲得感理論[13-14],本研究將評價體系分為三類:學生實際收獲度評價體系、企業導師參與度評價體系以及教學評價體系。

(一)學生實際收獲度評價體系

在評價教學改革的成效時,學生個人的成長與技能提升是最直接且關鍵的指標。圖3展示了從深度和廣度兩個維度展現的學生實際收獲來源情況。從學生實際收獲度這一角度來看,可以通過以下幾個方面進行衡量:知識理解與應用、創新思維與戰略視野、技能掌握與資源整合、團隊合作與領導力、自我評估與反饋等。具體評價內容如圖4所示。這些方面共同構成了對學生實際收獲的全面評估體系,從基礎的知識理解與應用,到技能掌握與專業發展,再到學生的自我評估與反饋,不僅反映了學生在知識和技能上的顯著提升,還體現了他們在思維方式和個人素質方面的全面發展。通過這一多層次的評價體系,我們能夠更精準地把握教學改革的實際成效,并據此不斷優化教學方法,提升教學質量。

圖3課程中學生實際收獲的來源情況

(二)企業導師參與度評價體系

授課企業家深度參與課堂教學是教學改革舉措的重要環節之一,企業導師的課堂參與情況是評估教學改革成效的關鍵因素。從企業家導師的課堂參與維度來看,可以從以下幾個方面進行衡量:教案準備、課堂互動、行業發展分享、實踐經驗分享、職業與求學指導、持續參與度等。具體評價內容如圖4所示。

(三)教學評價體系

的教學質量評價體系不僅具備有效性,還展現出高度的系統性。在該教學改革項目確立初期,便通過了教學評估團隊的嚴格審核與認可。在學校對教學改革措施進行評估時,的教學評估體系采用了全面且細致的評估手段,涵蓋學生評價、教師自我評價及教學改革小組的綜合評估。每一環節均設有嚴格的標準和要求,確保評價結果的準確性和公正性。具體評價內容如圖4所示。對于校外導師的選拔,同樣秉持高標準,并對其授課質量實施了詳細的評價體系。值得一提的是,研究性教學與成建制引入企業導師團隊相結合的教學改革措施已獲得教學評估的高度肯定。不僅在全校范圍內得到了一致的好評,而且連續兩年在全校教學評估中名列前 25% ,在多項關鍵指標上更是位居前 5% ,充分展示了其卓越成效。

三課程教學評價體系在教學中的成效評估

基于建立的以學生為主體的評價體系,下面將具體討論其評估結果,即這些教學改革舉措是否為學生培養帶來了積極的效果。教學成效從以下三個方面進行評估:學生實際收獲度成效評估、企業導師參與度成效評估及教學成效評估。

(一)學生實際收獲度成效評估

通過對學生(包括畢業和在讀)進行線上發放問卷的形式來反映學生實際收獲度。問卷分為課程質量評價、課程啟發作用、課程形式評價三個方面。在正式發放問卷前對該問卷進行了預測試,預測試共收集問卷歸為無效問卷,一共剔除不符合要求的無效問卷20份,問卷有效率為 80% ,問卷數據分析結果見表1。在課程質量評價方面,全體學生對課程質量的平均評分為4.00,標準差為0.85,表明學生對課程的認可度較高且評價較為一致。各年級之間的評價基本一致,其中2021級學生的評價最高,平均分為4.09,標準差為 0.85 。對于課程的啟發作用,全體學生的平均評分為4.08,標準差為0.92,顯示出教學改革對學生具有顯著的啟發效果,尤其是2023級學生感受最為明顯,這表明隨著課程的推進,改革成效愈發顯著。問卷結果顯示,學生們認為課程培養了他們的團隊合作、獨立思考、溝通協調、表達能力、專業能力、領導能力、創新能力、適應能力、自我管理能力和獨立調研能力等多方面的綜合能力。此外,全體學生對課程形式的平均評分為4.47,標準差為0.53,表明課程形式獲得了學生的一致好評,尤其是2023級學生對其評價最高,反映出課程形式經過改進優化后已形成成熟的模式,并得到了廣泛認可。

表1學生實際收獲度數據分析結果

(二)企業導師參與度成效評估

通過企業授課導師的課堂記錄進行企業導師參與度維度的評價。課程共計5位企業導師參與課堂教學,對每位導師分別以字母形式進行編號。每位導師授課課時為2課時,授課內容為教師所從事領域相關的技術與發展情況。各導師2023年秋季學期參與授課的課堂記錄表見表2。

表2企業導師授課課堂記錄表

由表2可知,各企業導師依據自身專業領域,向學生傳授包括行業發展、科技熱點、實踐經驗和職業指導在內的豐富內容。學生們對此給予了一致好評,并熱切期望進一步與導師交流合作。企業導師的高度參與,不僅帶來了深度的知識分享和活躍的課堂互動,還提供了寶貴的職業和學術指導,顯著提高了教學質量和學生的綜合能力。

(三) 教學成效評估

根據官方發布的教學評估結果,研究性教學與成建制引入企業導師團隊相結合的培養模式經過四年的實踐,代表課程儀器行業在9項校級評估指標中表現卓越。這些指標包括:教師的教學態度、對學生學習狀態的關注與反饋、嚴格要求學生、師生互動、學科特點和思維方式的傳授、課程目標和要求的明確度、對課程挑戰的支持、激發學生的自主學習興趣以及課程推薦度等。該課程在校級理論課評分中位列前 25% ,并在多項關鍵指標上取得了前 5% 的優異成績。圖5和圖6分別展示了儀器行業課程在全校評選中的各項指標得分情況,清晰反映了其在教學質量上的領先地位及對學生學習體驗的積極影響。

圖5儀器行業2022—2023年秋教學評估

圖6儀器行業2023—2024年秋教學評估

四培養模式的客觀成效

經過四年的實踐,研究性教學與成建制引入企業導師團隊相結合的培養模式已逐漸成熟,并取得了顯著成效。這一模式在實踐中主要收獲了以下四項成果。

(1) 穩定專精的企業導師授課團隊

得益于精心設計的模式,企業導師展現出了前所未有的參與熱情,同時教師隊伍保持了高度穩定。通過契約化聘書授予與人才資源共享機制,實現了校企合作的制度化維系,也為課程的持續發展打下了堅實的基礎。本項目成功組建了一支穩定的企業導師團隊,見表3,這一團隊成為推動課程質量提升和內容創新的重要力量。該合作模式確保了學生能夠接觸到行業內的最新知識和實踐經驗,極大地增強了課程的實用性和前瞻性。

(二) 人才培養成果斐然

該教學模式專注于儀器領域人才的引導與培養,成功扮演了橋梁和紐帶的角色,促進了學生與授課教師團隊之間的深度交流與實踐活動。學生在此模式下取得了顯著個人成就,如:2021級和2022級的部分學生參與了企業導師聯合課題,這些合作為企業研究生培養提供了寶貴資源。2023級的一名學生與導師C進行了深人探討,并在其公司獲得了實踐機會。一名2020級的學生榮獲優秀畢業生稱號,并前往美國杜克大學攻讀博士學位。在企業導師B的指導下,2020級的部分學生獲得了優秀論文獎和優秀實踐一等獎。

(三) 教學引導顯現成效

這一教學模式對學生的學習和職業規劃產生了積極影響。據調查, 90.12% 的受訪學生認為此模式對他們的求學選擇和職業規劃具有重要指導作用。在2020級和2021級中,超過 51.53% 的就業學生選擇了與儀器領域緊密相關的職業,而 63.64% 繼續深造的學生則選擇了儀器相關的專業,均取得了優異的成績。

表3穩定的企業導師團隊名單

(四)校級教學質量評估表現卓越

學生們在這種教學模式下的學習體驗和實際成效得到了高度認可,在連續兩年的教學質量綜合評估中,該課程不僅位于校級前 25% ,還在多個關鍵指標上名列前 5% ,充分展示了其卓越的教學質量和深遠的教育影響力。

通過這種創新的培養模式,不僅強化了學生的理論知識,還提升了他們的實踐能力和職業競爭力,為未來的發展鋪平了道路。

五結束語

本研究探索了一種面向儀器專業研究生的儀器領域素質課程教學新方法,即引入企業家走進課堂,這種方法對學生理解真實的行業狀況、提前認知從業所需素質,并激發他們的學習興趣至關重要。精心挑選在行業內有代表性的企業講師,這些講師不僅擁有豐富的產業經驗,還在教學方面表現出色,其成長歷程對學生具有積極的激勵作用,不僅提升了學生的行業認知,還促進了思想引導和學業興趣。課程設計圍繞最新的儀器行業圖譜,確保內容前沿且實用,并重視學生的課堂滿意度反饋及職業生涯指導效果,通過學校的教學評估和問卷調查持續優化教學質量,這使得該模式在國內相關學科中具有推廣價值。盡管學生認可“宏觀認知 ∣+ 執行力 + 團隊合作”的培養思路,但也指出需要更個性化的課程設計以適應不同的長遠發展方向。面對豐富課程內容與有限授課時間的矛盾,未來將優化課程結構和時間安排,并與其他素質類課程進行綜合優化。這種教學模式不僅顯著提升了教學質量,也為學生的全面發展提供了有力支持,為了進一步提升課程效果,建議更加注重個性化學習需求的設計,并優化課程的時間管理和內容整合,確保每位學生都能從中受益最大,這種方法對于提升整體教學質量具有廣泛的適用性和重要意義。

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