航空特色背景下机械工程学科研究生创新能力协同培养研究与实践

张立峰，邓云飞，林佳涛，王轩，苏砚文，陈晖

（1.中国民航大学 航空工程学院，天津；2.万卓测量技术(天津)有限公司，天津）

一 引言

习近平总书记指出：“我国科技发展的方向就是创新、创新、再创新[1]。”中国民航大学是具有航空特色背景的典型院校。我校研究生教育肩负着为民航和航空领域培养高层次人才与科技创新的重要使命。因此，教学活动中，要时刻绷紧“研究生培养质量”的生命线，强化研究生创新能力培养，完善机械工程学科的研究生教育质量评价与保障体系，不断提升我校研究生人才培养质量和核心竞争力。

研究生教育肩负着为国家和行业培养创新和拔尖人才使命[2-5]，与本科生的教育模式和方法不同，研究生培养过程中，并不强调和侧重掌握教材知识这种“复制思维”，而更加重要的是培养研究生发现技术、工程与科学问题，剖析实际问题、解决问题的创新思维和能力[6-9]。加强研究生的创新能力和实践能力，是当前高等教育科学化发展的必然趋势，也是我国培养高层次创新和行业专门科技人才的必由之路[10-12]。我校研究生是航空航天（特别是民航科技）领域创新的中坚力量，同时也是各行业科技发展创新的生力军。培养和提升研究生的创新与实践能力是提高我校研究生培养质量的关键，也是机械工程学科高质量发展的核心内容。

二 学科研究生培养现状分析

从学科方面对中国民航大学研究生培养的现状进行分析。当前，中国民航大学机械工程学科包括航空运行支持技术与装备、民航机电系统检测与控制技术、航空机械系统及自动化、飞机部件维修理论与方法四个学科方向。为了适应学科和行业迅猛发展带来的变化，必须对机械工程学科研究生的相关课程设置、教学内容进行大幅度的优化调整，摒弃传统教学中侧重课程教学和独立课程完整性的做法，同时要加强教材理论与工程实践相结合、实践教学与工程运用相结合、航空工程技术与科研创新能力培养相结合等。结合历届研究生培养质量和考核效果，剖析我校当前研究生创新实践能力的培养现状：首先，当前机械工程学科的大多数研究生课程之间、课程与实践教学环节之间联系不紧密[13-16]。研一期间，研究生选课时，侧重选择与课题论文和实验室研究方向完全一致的课程，这样导致研究生的知识体系较单一，而不具有完整性。其次，当前学科对研究生的工程实践性教学不够重视，缺乏能够形成具有综合创新能力的载体的学科交叉和行业融合的研究生主干课程。再者，当前部分研究生课程的教学内容陈旧，对于科技发展前沿问题和动态进展问题追踪不够，对于激发研究生的创新意识和培养创新能力极为不利。与此同时，授课过程中，当前学科的研究生教学，缺乏经典和较有针对性的航空工程、航空维修、航空制造教学案例，而仍然延续本科生的填鸭式教学模式，这对提高学生的参与度和学习积极性较为不利[17]。

此外，近年来随着研究生招生规模的不断扩大，机械工程学科师资队伍不足的问题突显。首先，部分导师由于名下指导的研究生数量过多，导致研究生导师不能对学生进行有效的指导，培养质量不能保证[18-20]。再者，部分研究生导师的科研平台和研究经费相对不足，积极和有效的学术交流活动的欠缺，导致学生的科研潜力和能力无法发挥和施展，缺少创新能力的培养[21]。此外，部分研究生导师知识体系老化，学科融合、学科交叉等方面的知识模块不完整，对航空工程和机械工程行业的学术前沿动态追踪不足，也制约了研究生培养质量的提升[22]。

通过对民航大学研究生培养阶段监测分析和教学研讨，发现研究生的学术汇报、科研活动表现、科研论文发表及学位论文的质量呈现显著问题。研究生的科研创新能力不足，学术报告和学位论文中存在的错误及不规范现象频现，研究生的综合创新能力亟需提升。

因此，在我国航空行业迅猛发展及当前职场对高科技机械工程人才的强烈需求的要求下，为了提升我校机械工程学科研究生的综合创新能力，结合学校特色、行业背景，聚焦学校定位和发展目标，需要对机械工程学科的研究生能力培养总体方案进行优化设计，图1为航空背景下机械工程学科研究生创新培养总体路线示意图。具体而言，首先从学校定位及发展目标出发，结合当前的民用航空、航空航天行业的发展及职场的人才需求，针对研究生的毕业要求，优化教学目标。设置合理和科学的教学指标点，同时对实践教学内容优化，以实现对机械工程学科研究生综合创新能力的培养和提升，和对航空特色研究生的人才培养。在此过程中，主要以教学评价方式对教学目标和整体过程进行反馈、溯源和功能优化。

图1 航空背景下机械工程学科研究生创新培养总体路线

三 机械工程学科研究生创新实践能力需求分析

实践性强是机械工程学科最为显著的特点，学科内研究方向的不同对研究生的创新实践能力也提出了新的要求。当前我校机械工程学科的主要研究方向包括“航空运行支持技术与装备”“民航机电系统检测与控制技术”“航空机械系统及自动化”“飞机部附件维修理论与方法”等方向，通过分析各方向对研究生创新实践能力的需求，梳理得到机械工程学科研究生应具备的创新实践能力需求，如图2所示。

图2 民航大学机械工程学科研究生创新实践能力需求示意图

首先，专业课程是培养研究生创新能力的基础。作者将民航大学机械工程领域的研究生能力培养分为以下3个层次：①通过对课程知识的学习，掌握航空先进制造、航空机电系统和飞机部件维修理论等方面的理论基础，初步具备从事航空制造、维护与管理等工作的能力；②通过研究生科研创新和实践活动，熟悉航空器的设计、制造和运维技术，能够将理论知识融入具体的科研项目和生产实践中，具备从事航空机电系统设计、研发与航空高端装备制造的能力；③对科学研究和实践过程总结溯源，厘清目标间的内在机理和模型关系，从而科学地和有针对性地对具体研究工作中的经验和科学规律进行总结。从而进一步地综合理论知识储备和科研实践经验，提出民航飞机设计、制造和运行维护的创新性方法，为民用航空与航空航天技术的发展提供参考和借鉴。

研究生创新实践能力培养的根本与内涵在于思维、习惯和能力的全面培养。图3为研究生创新实验践平台方案示意图。培养过程中，要引导研究生针对国家、社会和行业发展的瓶颈问题及重大需求，敢于挑战学科前沿、学科交叉、学科融合和工程技术难题，培养细致认真、逻辑性、创新性的科研素养。依托研究生创新实践平台可以对研究生进行更加系统化的培养，切实提升研究生创新实践能力，促进学科研究生的高水平科技创新成果孵化，提高研究生培养质量。同时完善机械工程学科研究生的培养模式，全面提高研究生科研创新和专业实践能力，从而服务社会与民航产业。例如，本学科与天津海特集团共建“航空结构强度与改装联合实验室”，共同开展国家级和省部级重点实验室、工程中心、重大专项等的立项、申报和实施工作，研究生可以走进企业一线，了解企业需求，实现产-学-研的无缝对接。

图3 研究生创新实验践平台方案示意图

四 航空特色背景下机械工程学科研究生创新能力协同培养模式

图4为研究生创新能力提升与实践总体方案图。通过研究生的课堂教学、实践平台融合研究生的科研项目、科学竞赛等对研究生创新能力进行协同培养。具体而言，在研究生的课堂教学中，针对课程模块的知识点、结合航空应用案例与前沿科技动态，将课堂内容进行一定程度的学术问题提炼，锻炼学生的学术思维。教学中，通过形成科技化的教案，增强学生的主动学习能力，发散思维，启发学生创新。结合行业的应用案例，激发学生兴趣，促进学生在科技创新中整合、优化、维度三个层次的提升。

图4 研究生创新能力提升与实践总体方案图

研究生的专业课程是培养研究生创新能力的重要基础。机械工程学科研究生理论课程的教学工作全部由学科内研究生导师完成，课程设置上以中国民航大学专业学位和学术学位系列所规定的课程为基础，并着重做好以下两点：①紧贴社会和民航产业用人单位需求。在制定专业课程方案时，由机械工程学科的学术委员会组织专职教师赴用人单位和民航产业一线进行调研，从而精准把握高层次民航科技人才的培养要求，坚持科学合理的人才培养方法和模式。再者，可在《航空先进制造》的课程中，有针对性地增加“航空材料切削力测试”等创新实践课程的课时，在学习教材基本理论和方法的基础上，为研究生提供设计性科学实验和实践操作平台。②突出实践培养特色，发挥实践育人功能。充分利用学校和社会实践平台，与民航业界深入进行产学研合作，发挥校企联合优势，了解企业需求，达到研究生课堂和实践各教学环节的全覆盖。制定课程方案时，结合社会和民航产业用人单位需要开设针对性强的课程，不断优化研究生的知识结构，全面提升研究生的实践应用能力，例如，根据航空制造类课程的特点设置分类较为详细的研究生先进制造系列研讨课，学生可根据科研爱好、科研方向及职业需求选择感兴趣的课程。在考核的学分设置上，分类有基础课学分、专业课学分、选修课学分和科研实践能力学分，科学全面地考核评价研究生的综合素质。

结合研究生实践平台，促进学生工程运用能力的提升。在实践平台教学活动中，前期，指导教师可以对学科和行业的关键、代表性问题进行知识提炼，形成具有可操作性、可延伸性的实践项目。研究生可通过实际运行中的实践项目，分组交流、切磋琢磨、互动提升。后期，教师指导学生总结溯源，追溯研究生项目实践中的问题所在、经验收获、漏洞发现和能力提升。同时，结合研究生实践平台的项目实践和工程运用能力培养，可以促进研究生在实验设计方面的创新，而科学实验的创新，无疑会对机械工程研究生的能力培养和学术论文具有重要意义。

研究生的学术活动是其创新能力协同培养的核心。结合航空应用案例、航空特色资源、和行业的先进技术，对研究生开展科研项目训练、研究生科学竞赛、研究生学术报告等的锻炼培养，从而提升民航大学机械学科研究生的创新能力。通过课程知识体系、课程工程应用、课程应用案例、学术报告展示等对创新能力进行初步培养。以科研学术活动为基础，融合课堂教学和实践教学，最终促进研究生在学术创新能力、工程运用能力、理论创新能力、思考分析问题和解决问题能力的提升，从而实现创新能力的协同培养。

五 结语

针对机械工程学科研究生综合创新和工程实验能力不足的问题，以民航大学为例，深入剖析了各学科方向对研究生创新能力的需求。以此为基础，深入探索了航空特色背景下机械工程类研究生创新能力培养新模式，提出了新的机械工程类研究生创新能力的协同培养的方案，以及基于创新能力协同培养的具体实施方法。其研究工作对于提升研究生的综合创新能力，以及航空特色院校研究生教育教学改革具有一定的参考价值。