仪器科学与技术学科研究生培养模式改革研究

王宇 靳宝全 乔铁柱 吕玉祥 王东 张海涛

[摘 要]针对传统研究生培养过程出现的知识结构滞后、产业关联缺失、实践环节薄弱等问题，以太原理工大学仪器科学与技术学科研究生培养模式为例，提出了创新为上服务地方经济、团队为主鼓励学科交叉、竞赛为辅历练科研技能、本科为基贯通本硕培养的培养模式改革思路，并指出了在研究生培养体系构建过程中需要明确研究生培养研究方向、构建研究生培养课程体系及规范研究生培养过程管理，为研究生培养模式改革提供了参考依据。

[关键词]研究生培养;模式改革;培养体系

[基金项目]2019年度山西省研究生教育改革研究课题项目“仪器科学与技术学科建设与研究生培养模式一体化改革”（RC1900001618）;2018年度山西省高等学校教学改革创新项目“应用物理类‘嵌入式系统项目演示性实践教学与大学生创新能力训练研究”（J2018063）

[作者简介]王 宇（1986—），男，山西忻州人，工学博士，硕士研究生导师，太原理工大学物理与光电工程学院副教授，主要从事光纤传感与智能控制研究;靳宝全（1972—），男，山西忻州人，工学博士，博士研究生导师，太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室教授，主要从事光纤传感与智能控制研究;乔铁柱（1965—），男，内蒙古乌拉特前旗人，工学博士，博士研究生导师，太原理工大学物理与光电工程学院教授，主要从事机器视觉及图像处理研究。

[中图分类号] G643.0;TH701 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）45-0-03 [收稿日期] 2020-06-11

仪器科学与技术在“中国制造2025”计划中扮演着重要角色，是实现中国制造业数字化、网络化和智能化的关键所在。仪器科学与技术作为一级学科，其二级学科分别是精密仪器及机械和测试计量技术及仪器，所培养的研究生可从事工业自动化仪表、科学仪器、电测仪器、医疗仪器等仪器仪表的研发与生产。然而，随着人工智能、大数据、物联网、区块链等新一代信息技术的快速发展，传统的研究生培养过程出现了知识结构滞后、产业关联缺失、实践环节薄弱等问题，亟须在培养模式方面进行改革与创新。

一、研究生培养模式研究现状

当前，国内众多高校积极响应教育部关于重视研究生培养的号召，围绕研究生培养模式所存在的问题开展了一系列探索与研究。

2013年北京信息科技大学的刘桂礼等人提出要加强对研究生实践创新能力的培养，增加课程实践在总学时中所占的比重，通过各种实验课程来增加学生的实践创新能力，鼓励学生去参加各类科研创新竞赛，在比赛中提升学生的创新实践能力[1]。2014年大连理工大学的王大志等人指出了“理工融合”的重要性，提倡加强科学基础教育，使学生建立良好的理论基础，从而在工程实践中，保持良好的科学素养，使得工科学生受益终身[2]。2015年国防科学技术大学的苏绍璟等人针对现阶段研究生的创新实践能力不能满足国防军队需求的矛盾，提出了要使学生培养起良好的学习和科研习惯，给予学生更多实践的机会，加强研究性的教学，注重培养学生查阅文献的能力[3]。2016年山东理工大学的许同乐等人提出了采用协同创新的新型研究生培养模式，增强研究生的创新意识，分别从创新文化、创新教学体系、创新教学方式这三个方面进行创新钻研，培养学生的创新实践能力和专业技能，使得仪器仪表专业研究生毕业后可以更好地为社会服务[4]。2017年北京航空航天大学的李鹏等人介绍了为了实现培养选拔拔尖创新型人才这一目标，在学院内部整合了第二、三课堂资源，建立并完善了科学的、以分类培养为核心理念的育人环境，打好学生的科学基础，培育学生的创新意识，拓宽学生的国际视野，通过实践锻炼来提高学生的创新能力[5]。2017年合肥工业大学的舒双宝等人提出加强实践教学，为学生实践提供测控中心实验室等专业研究实验室，并与各企事业单位保持良好的合作关系，为学生提供更多的签约实习机会，通过实践锻炼来提高学生的创新能力[6]。

二、研究生培养模式改革思路

（一）太原理工大学仪器科学与技术学科概况

太原理工大学仪器科学与技术学科始建于2006年获批的测试计量技术及仪器二级学科硕士点，又于2018年正式获批仪器科学与技术一级学科硕士点，并在2019年软科正式发布的中国最好学科排名中位列第37名且百分位段为前48%。本学科主要依托“新型传感器与智能控制教育部暨山西省重点实验室”“山西省测控技术与新型传感器工程研究中心”等科研平台，建设有“光电传感与检测技术山西省科技创新重点团队”。

本学科长期以来重视研究生培养模式的改革与创新，于2018年12月获批“山西省新型智能传感与检测研究生教育创新中心”，该中心由山西省工业和信息化厅、山西省教育厅联合批准成立，可为仪器科学与技术等专业硕士研究生提供创新创业交流平台。为此，本学科在研究生培养模式方面进行了改革并积累了经验，形成了特色鲜明的改革思路。

（二）创新为上，服务地方经济

当前，山西省正处于深化改革促进资源型经济转型发展的关键时期，本学科需紧密结合山西省能源变革的重大需求，培养具有深厚仪器仪表专业知识以及实验实践技能的创新型人才，始终加强与山西省各研发机构、企事业单位的深度合作，获取行业及产业亟须解决的科学与应用难题，为地方经济社会建设与发展起到关键的推动作用。

在完成各类创新项目的过程中，研究生可通过项目实践发现自身不足，进而完善专业知识及实践技能，并进行总结以不断提升自身技能。通过创新为上的培养模式，研究生增强了在实践过程中发现问题和解决问题的能力，对理论知识进行了巩固，对实践能力進行了培养，增加了同行业及产业的合作联系。

（三）团队为主，鼓励学科交叉

近年来，本学科围绕山西省重大科技需求展开联合攻关，形成了若干支职称结构合理、研究水平一流、学科方向互补的研发团队，并通过高效协作与学科交叉，使团队科研人员得到了全面锻炼。由于本学科是以光学技术、机械技术、电子技术、传感技术、信息处理技术、控制技术、计算机技术等为基础经多学科交叉而形成的综合学科，所以每个科研团队的研究内容及侧重点均有所不同。研究生可以以所在团队的研究方向为主，并结合其他方向的内容进行科研训练。通过团队为主，鼓励学科交叉的培养模式，研究生可对研究课题有完整的认识，有利于科研能力的培养。

（四）竞赛为辅，历练科研技能

本学科由于融合了众多学科的基础理论，且与工程实践有着较为紧密的联系，所以研究生可参加国内一系列重要的学科竞赛项目，例如中国研究生电子设计竞赛、全国虚拟仪器大赛等。学科竞赛可增强研究生对专业知识的深度理解，提高實验实践能力与团队协作能力，锤炼科研功底。通过学科竞赛，研究生可认识到自身不足，并激发合作竞争意识，借助比拼科研技能，推进学生实验实践能力的提升。

（五）本科为基，贯通本硕培养

本学科的优秀生源离不开学校本科教育的大力支持，本学科的教师在负责研究生课程教学的同时也承担着学校本科课程的教学任务。为此，以本科为基，贯通本硕培养，实现本科与硕士阶段培养体系的一致与延续具有重要的意义。长期以来，本学科承担着应用物理学专业嵌入式系统类课程的建设，包括智能仪器设计基础、嵌入式系统基础及应用、现代测试技术及应用、单片机原理与接口技术等，为仪器科学与技术专业硕士生培养所需的基础理论知识打下了坚实基础。与此同时，本学科教师将研究生阶段常见的项目演示性教学模式应用在了本科课堂上，并鼓励研究生与本科生组队参加各类学科竞赛，使得本硕阶段的学生均在知识广度和知识深度上取得了明显的进步，为本学科提供了大量能力出众且综合发展的优质生源。

三、研究生培养体系构建方案

（一）明确研究生培养研究方向

基于上述研究生培养模式的改革思路，为了便于研究生导师及研究生选择更加贴合本学科内涵的课题开展研究与学习，太原理工大学仪器科学与技术学科经过顶层设计与方向凝练，明确了本学科在研究生培养过程中需要重点开展的四个研究方向：第一，测试理论与测试方法，具体包括误差理论与精确测量、测试计量理论、工业动态测试技术;第二，新型传感与检测技术，具体包括非常规条件下的新型检测技术与方法、传感器优化设计与实现、视觉检测与人工智能;第三，智能仪器，具体包括复杂工程系统的智能检测诊断预测及综合健康管理、自动化装置设计实现新技术及其工程应用、极端恶劣条件下的新型智能仪器设计;第四，光电子检测技术，具体包括新型数字化分子检测与传感技术、基于核酸和量子点荧光特性的高灵敏检测技术、光微流传感器与生物检测。

（二）构建研究生培养课程体系

研究生培养课程体系的构建，需要兼顾夯实基础和开阔眼界两方面内容，在专业学位课中讲授本学科的基础理论，在专业选修课中讲授本行业的发展动态，合理调节必修课与选修课的学分比例，删减内容陈旧及层次较低的课程，加强课程体系内部的层次性和逻辑性，注重课程内部知识点的串联与延续，强调以培养学生为宗旨，重视研究生的实践能力培养与学科内容交叉，具体开设的课程如下：第一，专业学位课，主要包括现代信号处理、线性系统理论、误差理论及应用、现代测试导论、光电测试技术、信号检测与估计;第二，专业选修课，主要包括新型传感器技术、信号处理与传输系统、检测系统软件开发、计量学、微机控制系统设计、数字图像处理与应用。

（三）规范研究生培养过程管理

研究生培养可被视为一项持续两到三年的系统性工程，需要进行合理有效的过程管理，建立过程绩效指标，确定过程控制方法。为此，仪器科学与技术学科规范了研究生培养过程管理，制定了各个培养环节的规章制度，力求实现研究生培养质量的可控制与可追溯，具体过程如下：第一，研究生导师实行双向选择制，首先由研究生参考本学科内的导师信息填写双向选择表，再由导师根据双向选择表及研究生个人信息选择希望指导的研究生;第二，根据专业培养方案，由研究生与导师共同商订培养计划，研究生在网络系统提交选定课程，经研究生导师审核通过后下载打印，并由学科主管领导确认签字后盖公章归档;第三，培养计划确定后，研究生须根据培养计划进行课程学习，如出现课程不及格情况，将作为本学科重点监控对象，将对其开题报告、中期汇报、毕业答辩等环节进行重点监控。

四、结语

2020年全国第五轮学科评估即将开始，对于全国各所高校的仪器科学与技术学科而言，既是挑战也是机遇。如何在研究生培养过程中，解决好知识结构滞后、产业关联缺失、实践环节薄弱等问题已成为当前提升研究生培养质量与教学水平的关键所在，也是今后研究生培养工作的重点。在“双一流”建设的大背景之下，地方高校的学科建设应该突出重点强调特色，面向产业服务地方，摸索出一条研究生培养模式的改革创新之路，使所培养的研究生专业素养、创新能力及综合素质均得到全面提升。

参考文献

[1]刘桂礼，王晓飞.仪器仪表工程专业研究生实践创新能力培养[J].中国现代教育装备，2013（13）：76-78.

[2]王大志，任同群，刘冲，等.仪器学科研究生培养中“理工融合”的构建[J].教育教学论坛，2014（32）：276-278.

[3]苏绍璟，周靖，郭凤.仪器学科研究生创新能力培养现状及提升举措[C].//中国学位与研究生教育学会.第八届全国工科研究生教育工作研讨会论文集.2015：340-343.

[4]许同乐，高军，李东兴，等.论研究生创新培养—以仪器仪表专业为例[J].山东理工大学学报（社会科学版），2016，32（2）：105- 108.

[5]李鹏，刘科生.基于分类培养的创新人才培养模式探究—以北航仪器光电学院为例[J].商情，2017（18）：198-200.

[6]舒双宝，夏豪杰，潘成亮，等.仪器仪表工程专业学位研究生培养体系研究—以合肥工业大学为例[J].科教文汇（上旬刊），2017 （12）：65-67.

Research on the Reform of Postgraduate Training Model in Instrument Science and Technology

WANG Yu， JIN Bao-quan， QIAO Tie-zhu， L? Yu-xiang， WANG Dong， ZHANG Hai-tao

（College of Physics and Optoelectronics， Taiyuan University of Technology，

Taiyuan， Shanxi 030024， China）

Abstract： In view of the problems such as the lag of knowledge structure， the lack of industrial connection and the weakness of practice， this paper takes the postgraduate training model of instrument science and technology of Taiyuan University of Technology as an example， and puts forward the reform ideas of the training model， including serving local economy with innovation as the first part， encouraging interdisciplinary study with team as the main part， training scientific research skills with competition as the auxiliary part， and connecting postgraduate education with undergraduate education by taking undergraduate education as the basis. This paper also points out that in the process of constructing the postgraduate training system， it is necessary to define the research direction of postgraduate education， to construct the curriculum system of postgraduate education and to standardize the process management of postgraduate education， which provides a reference for the training model reform of postgraduate education.

Key words： postgraduate training; model reform; training system