“新工科”背景下研究生实践创新能力培养的探索

黄利亚 罗振兵 邓雄 黄敏超

摘  要：“新工科”建设对人才培养提出了更高的要求，研究生作为新工科人才输送的重要力量，需进一步加强研究生教育中实践创新能力的培养。文章对“新工科”背景下研究生实践创新能力培养进行了探索，总结了研究生实践创新能力培养的方法与措施;针对工科研究生专业课程教学，探索建立了一种注重实践创新能力的专业课程教学思路和方法，并在工科研究生专业课程教学中进行了探索与实践。

关键词：新工科;研究生;实践;创新

中图分类号：G640         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）25-0039-03

Abstract： The development of "emerging engineering" has set higher requirements for personnel training. As an important force of personnel training of new engineering， graduate students need to further strengthen their practical and innovative ability in graduate education. This paper explores the cultivation of the practical and innovative ability of postgraduates In the context of "new engineering"， and summarizes the methods and measures for the cultivation of the practical and innovative ability of postgraduates; based on a specialized engineering course， a teaching idea and method， focusing on the practical and innovative ability was put forward， which was tested in the practical teaching.

Keywords： emerging engineering; undergraduate students; practice; innovation

我国拥有世界上最大规模的工程教育，为实现我国创新驱动发展提供了坚实的基础。“中国制造2025”、“互联网+”、“一带一路”等重大战略的实施，推动了以新技术、新业态、新产业为特点的新经济的发展，要求工程技术人才具有更高的创新能力和跨界整合能力[1]。为推动工程教育改革创新，2017年2月，教育部发布了《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》，希望各地高校开展“新工科”的研究实践活动，深化工程教育改革，推进“新工科”的建设与发展[1-3]。

相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要工程实践和创新能力更强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。研究生作为新工科人才输送的重要力量，为适应“新工科”背景下的人才培养需求，需要在研究生教育中的专业和课程边界设计、培养方案、课程重构、教学模式和方法等方面做出新的探索。特别是对于学生创新能力的培养，需要结合研究生专业课程、论文研究和项目实践等环节进行加强和引导[4-7]。本文总结了国内外一些知名高校研究生实践创新能力培养的方法与措施，通过教学要素设计探索建立了一种注重实践创新能力的专业课程教学思路和方法，并在工科研究生专业课程教学中进行了探索与实践。

一、实践创新能力培养的方法与措施

研究生是高校科研学术活动的中坚力量，研究生在学习的同时还需接受从事科研的基本训练，培养学生独立的实践创新能力。在研究生培养过程中，本文总结了国内外一些知名高校采取了各具特色的方法与措施，加强学生独立的实践创新能力：

（一）开设教学与科研相结合的课程

麻省理工学院允许研究生开展独立研究，并给予技术、资金、政策管理方面的支持，另外还把各学科的科研方法论作为一门专业必修课，学生在正式开展论文研究前先学习科学研究方法论，培养学生独立从事科学研究的能力;斯坦福大学在专业课里设置一定数量的研究课程之外， 还要求硕士生完成一定学分的实践环节，其中包括独立研究、研究生助教活动、职前训练，博士生也要完成少量学分的研究生助教活动;加州大学伯克利分校要求其硕士研究生在必修的独立研究课程外，还要求一定学分的实践环节，为博士研究生设置了教学辅修课，让博士生在教学实践中锻炼能力[8]。

（二）开设讨论课，鼓励学生思考和讨论

对于讨论课，研究生需先在课前作好充分的准备，然后在课堂上针对需解决的问题，由学生和老师一起讨论解决。这种讨论课可以培养学生的主动参与意识和独立思考能力，而且学生在课前准备并查阅相关资料的过程中，可以加深对所讨论专题和内容的理解。在讨论课上，学生可以提出对问题的不同见解，教师对学生提出见解加以鼓励和引导，这其中经常会伴随学术争论，而这种争论可进一步加深学生对专业知识的理解，同样可以激发学生的创造性，学生参加讨论课的表现也会作为学期评分的一个重要参考。

（三）开设共享专业課程，实现研究生课程与本科生课程的衔接

结合本科生和研究生教学，开设部分共享专业课程，这一方面有利于学习兴趣较强的本科生进行深入学习，另一方面也可以使研究生根据硕士和博士阶段的论文选题方向，以及自身的专业知识水平，或者是跨专业的研究生，有更多的基础专业课程选择，进一步实现了课程资源的高效利用。共享专业课程可同时供本科生和研究生选修，学生根据自身能力选择相应难度系数的课程。在学位要求中，本科生只需选择少量高难度系数的课程，研究生需要选择较多的高难度系数课程。

（四）修课形式多样化

在必修的课程计划基础上增加多种的选修课程，并保证课程学习具有一定的灵活性。如麻省理工学院的研究生课程教学中具有如下特点：一定数量的必修课和大量的选修课;有独立的学习时间，即在一段时间内，学生可自行计划自己要学的课程;有单独的课程学习计划，研究生可根据自己的兴趣制定出符合自己需要的个人课程学习计划，可以选修跨专业、跨学科甚至跨系的课程[9-12]。

二、注重实践创新能力的专业课程教学

近年來，各大高校对学生实践创新能力的培养日益重视，很多高校建立了专门的实践教学场所。国防科技大学建立了国家级实践教学示范中心和虚拟仿真实验教学中心，北京航空航天大学建立了航空航天实验教学中心，哈尔滨工业大学建立了飞行器控制实验教学中心，南京航空航天大学建立了航空工程实验教学中心，西北工业大学建立了国家级航空实验教学中心。依托这些实验教学中心开展实验实践教学，有效加深了学生对专业理论知识的理解，培养了学生的工程实践和创新能力。在“新工科”背景下，为进一步实现工科研究生专业课程教学中的实践创新能力培养，本文将理论教学与实践教学深度融合，通过教学要素设计（课程内容、教学方法、作业训练、课题型实践训练等），探索建立一种注重实践创新能力的专业课程教学思路和方法，总结基于课程理论和实践教学的研究生实践创新能力培养思路。

在专业课程的课程内容和教学方式设计中，结合课程教学大纲要求，针对各章节知识点，以工程实践中要解决的问题为中心，牵引教学内容中相应的基础理论与方法，注重学生的独立活动，着眼于学生的思维能力培养;课程讲授过程中，根据知识点本身的特性，在“传递——接受式”和“启发式”教学方式基础上，适当引入“讨论式”和“案例式”教学方法。在教师承担的相关科研项目中，选取蕴含相应知识点的典型案例，通过对案例的分析，使学生通过工程实践中的具体问题，巩固对课程理论知识的理解。“讨论式”教学中，注重学生的独立主体性，学生在课前进行学习，教师在课前拟定问题和讨论的基本思路，在课堂上根据一定假设或条件提出问题，然后组织学生按一定层次对问题进行思索，对于问题所在情境可能出现的现象进行适当引入，获得解决问题的方法和结果，再通过推导或者实验进行验证，最后总结问题解决过程中的规律。

根据教学进度和教学目标需求，在每次课程后、下次课程前设置作业训练，以巩固学生对知识点的理解和掌握。作业训练要求每名学生独立完成，作业注重对学生求解和思维过程的训练，以及对知识点细节的考核。学生在教学周期内需完成一项课题型实践训练，以3～5人为一组分组协作完成，课题命题结合每章课程的重要知识点进行设置，课题数量以分组数的1.5～2倍按不同级别的难易程度进行划分，命题一般在工程实践中提取，同时注重学生创新思维的发挥，包括理论设计、数值计算和实验项目三类，每组可在发布的课题中选择一题（一般各组不重复选择），课题需在课程的教学周期内完成。课题型实践训练进行过程中，将每组学生作为独立主体，教师适当引导，完成课题策划、方案、实施、讨论与总结，以培养学生的工程实践能力，并通过团队实践强化集成创新意识和工程理念。

三、以《冲压推进技术》为例的教学实践

以《冲压推进技术》工科研究生课程实践化教学为例，在专业课程教学中进行研究生实践创新能力培养探索与实践。《冲压推进技术》课程是航空宇航科学与技术等学科的专业课程，为学生开展冲压发动机内部工作过程研究、冲压发动机设计和研制奠定必要的理论与技术基础。课程主要阐述冲压发动机的结构组成、工作过程、性能参数计算方法，重要部件的工作理论和设计方法，以及几种主要类型冲压发动机的工作原理和关键技术。该课程面向应用，贴近工程实践，强调理论与实践结合，应用理论知识分析实际问题。

针对《冲压推进技术》课程，应用注重实践创新能力的专业课程教学思路和方法，在课程内容、教学方法、作业训练、课题型实践训练等教学要素中进行优化设计。在课程教学中，以问题为引导，采用“互动式”、“启发式”教学方法，注重引入工程实践中的实例。如为了解冲压发动机以及相关发动机类型、结构和特点，带领学生到发动机陈列室结合实物进行现场近距离的学习;在冲压发动机理论性能计算方法学习中，引入教师承担的科研项目，结合正在开展的冲压发动机试验数据分析，计算试验发动机工况下的理论性能。在课题型实践训练中，根据各章节的重要知识点，一部分在工程实践中提取课题命题，另一方面也注重拓展学生的创新思维。如在超声速进气道一章中，要求学生根据性能参数要求，设计混压式二元超声速进气道，并通过数值计算验证设计结果，如图1所示;在固体火箭冲压发动机一章中，要求学生根据发动机所采用的推进剂参数和发动机性能，设计发动机的主要工作参数和结构参数，通过发动机地面直连试验考核设计结果;在新型冲压发动机一章中，要求学生对冲压发动机的某一部件进行优化设计，或者提出一种新型的冲压发动机构型方案。

在课程测试考核中，一方面考核学生对理论基础知识的掌握，另一方面注重对学生独立的实践创新能力的评估。课程考核成绩按百分制，平时课堂互动占10%，课题型实践训练占20%，笔试占70%。其中，课题型实践训练结束后统一进行汇报答辩，由小组成员进行PPT汇报，并回答老师和学生的问题，根据课题的完成情况和问题答辩情况进行打分评估。

四、结束语

为适应“新工科”背景下的人才培养需求，本文对工科研究生实践创新能力培养方式和思路进行了分析和探索。总结了国内外一些知名高校研究生实践创新能力培养的方法与措施，可采取开设教学与科研相结合的课程、开设讨论课、开设共享专业课程以及修课形式多样化等方法加强研究生实践创新能力的培养。针对工科研究生专业课程教学，将理论教学与实践教学深度融合，通过教学要素设计（课程内容、教学方法、作业训练、课题型实践训练等），探索建立了一种注重实践创新能力的专业课程教学思路和方法，并在《冲压推进技术》工科研究生课程中进行了探索与实践。

参考文献：

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