地方院校机械类专业“3+1+2+X”本硕博贯通培养模式探索与实践

李公法，周兴林,王 涛

(武汉科技大学 1.冶金装备及其控制教育部重点实验室；2.机械传动与制造工程湖北省重点实验室；3.国家机械实验教学示范中心，湖北 武汉 430081)

一、前言

一直以来，制造业都是各国立本、兴国、强国之根，是竞争的焦点。新一轮产业变革以信息化、数字化、智能化为驱动，对传统机械专业人才培养提出了挑战[1]。相对于传统的机械专业人才，新的产业变革需要的是具有宽广的知识结构、系统的全局思维、良好的资源配置能力、突出的工程创新能力的高素质复合型“新工科”人才。高素质科技人才也是衡量一个国家科技进步、生产力发展水平、经济实力的重要指标[2]。探索并不断完善地方院校本硕博贯通培养模式是研究生教育改革的重要议题之一。

当前，我国对于高等教育人才的培养模式是本科、硕士、博士层层递进的方式，学习年限为本科4-5年、硕士2-3年、博士3-5年，学习内容从宽至窄逐渐深入，在每个阶段具有入学考试、课程学习、科研实践、毕业答辩等环节，考核机制重复不利于高等教育多元化发展及对创新人才培养的需求。本硕博贯通式培养应统筹兼顾学生在本科、硕士、博士三个阶段的课程、科研、毕业等环节，使学生拥有更加系统的学习安排、更加完备的技能训练学习、更加丰富的科研成果产出[3]。利用导师的企业课题、科技竞赛、自拟任务等多种科研项目可以快速抓取到当前热点研究问题以及社会对人才应具备技能的需求。因此，在项目驱动下，地方院校机械类专业本硕博贯通培养模式探究与建设对培养创新型人才具有重大意义。

二、本硕博贯通式培养现状

现代工程的进展逐渐显露出相互交叉、彼此关联的特征[4]，如机械与生物交叉发展为生机电工程研究、机械与控制交叉发展成机器人系统研究等。学科的交叉要求教师对自身的知识体系不断更新，学生也需打下多学科交叉的知识框架，学好学科基础，研究生需要具有更加宽广和深入的学科知识。

在国外，已有诸多名校在本硕博贯通式培养方面做出多种尝试。以美国普渡大学机械工程专业为例[5]，本科阶段，学习内容主要由通用基础知识和学科基础知识两部分组成，通用基础知识包括通识、基础数学、力学等文、理、力方面课程，学科基础包括机械设计制造、热科学、信息与控制等系列课程，后续研究方向可以在较宽知识结构的基础上进行深度研究。通过这种方式，课程安排上既有横向宽度，又具有纵向深度，选择性高，有利于发展学生对学科的兴趣，以进行更深入的研究工作。大多数本科生在读完本科直接攻读博士研究生学位，期间可以申请硕士学位。在这一阶段的学习过程中，注重强调科学研究与实践能力，课程上更多的是前沿知识的讲解，不断更新研究生的知识结构，促进思维活跃发展与创新能力的提高。

我国本硕博贯通式人才培养模式实施以来，一些重点院校进行了试点和探索，具体运行机制上各有特色[6]。哈尔滨工业大学采取学制为“4+2+X”的培养模式，实行团队导师制，学生二年级开始配备导师；北京理工大学提供“3+X”模式的学习方式，第三学年结束后通过考核的学生可以选择进行本硕博一体化培养，并提供丰富的海外高水平大学学习交流机会；华南理工大学开办“3+1+4本硕博”连读模式，分阶段多次实施筛选分流制度。

在“双一流”建设背景下，各个高校均在努力探索创新人才培养的模式，学校在这一方面也进行了初步的探索，实施本硕连读的项目，采取“3+1+2”的培养模式。首先三年本科学习，在本科第四年进行人才选拔，考核通过的学生可以进行本硕连读，并着手学习硕士第一年的课程与科研任务。此外，在进入硕士第二年后提供继续读博的选择。那么，如何结合学校特色和地方区域优势，构建地方院校机械类专业“3+1+2+X”本硕博贯通培养模式是本文研究的关键。

三、机械类专业本硕博贯通培养模式构建与实施

从各类项目的角度出发，对地方院校机械类学生进行培养是符合行业转型升级与区域经济发展对人才多样化的需求。随着新产业变革与国家战略的部署，对高素质高质量的机械类专业人才需求日益增大[7]。地方院校机械类专业“3+1+2+X”本硕博贯通培养模式结合了学校冶金特色及地方行业的发展，主要包括明确培养目标、健全一体化培养环节、健全保障措施三个方面。具体实施路径如图1所示。

图1 项目驱动下机械类专业本硕博贯通培养模式建设与实施

(一)明确培养目标

结合学校特色、当前政策及当地行业变革，利用各类项目的特点制定明确的培养目标。对不同阶段的学生制定阶段性培养目标计划，了解学生学习、科研进展，实时调整，最大化激发学生主观能动性[8]，促进学生多方面能力的发展。武汉科技大学是具有鲜明冶金特色的高校，与宝武、鞍钢等30余家大型企业建立了全面合作关系，培养了毕业生20多万人，被誉为“冶金高层次人才的摇篮”。同时，作为地方省属重点高校，服务湖北的汽车、光机电、机器人等制造产业，输送了大批工程技术人才。当前传统工业也正在向智能制造、互联协作、生态产业转型，这要求培养出一批具有坚实专业基础、学术追求、科学精神、创造能力、国际视野、服务于社会的优秀高水平拔尖人才。

本硕博贯通式培养包含了整个本科至博士研究生的过程，时间跨度大，阶段性目标必不可少，如图2为整体目标与阶段目标之间关系。第一阶段，广涉猎，重在夯实基础知识。培养自学能力、运用知识能力，构建通识性较强的自然科学与人文科学基础，并将各类项目逐渐渗透到学科实践环节。第二阶段，深钻研，重在专业知识强化。根据个人兴趣、职业规划以及各类项目的需求选定相关的专业知识课程，深入研究专业知识，培养科研潜能、学术论文撰写能力。第三阶段，重实践，强调创新型科学研究。锻炼学术深入研究、创新实践能力，不仅解决项目上的问题甚至能够独立且创造性地从事相关的科研工作。

图2 整体性目标敦促阶段性目标

(二)一体化培养环节

人才培养过程涉及一系列培养环节，以导师项目、学科竞赛、企业课题、自拟任务等项目为驱动，实现课程内容、实践环节以及国际交流三个方面贯通的地方院校机械类专业本硕博贯通培养模式。针对不同培养目标，将科研方向与项目实践内容进行融合，形成全方位差异化培养。

1.课程内容整体化

传统分段式培养模式，课程相对独立，尤其是专业课程不能明显体现本硕博三个阶段研究内容逐渐深入、层层推进的过程[9]。相关专业与本专业的交叉性体现不够充分。这与本硕博贯通式培养倡导的横向广度与纵向深度理念不符。在对世界一流大学课程设置及培养体系安排了解后，采取以一级学科为单元，确定研究生应具备的知识体系。建立健全纵向递升、横向拓展的课程体系；建立课程设置论证审批制度，保证课程质量；实行全校统一的排课选课体系，将全校本科生与研究生课程进行统一分类分级，建立层次清晰、有机衔接的课程库。根据阶段性培养目标，可将课程划分为两大阶段，如图3所示。本科阶段主要奠定学生通识与学科基础，并了解一定的专业交叉知识，做到广涉猎，并在本科高年级阶段接触各类实验课程、实践环节，通过对交叉学科的了解、动手能力的训练以及各类项目的渗透，探索出研究目标大方向。硕博阶段，以接触到的各类项目引导其选择研究方向，并对所需的专业核心课程进行学习与强化。保证课程完整性的同时，由各类实践项目引导学习兴趣与科研方向。

图3 整体化的课程分布

2.项目实践教学环节

实践创新能力不仅仅需要深厚的理论知识基础，更需要在科研项目中进行训练与提高。实施以项目为导向的任务驱动教学方式，可以从学生阅读前沿学术资料、寻找科研方向、凝练并解决科学问题等多个方面培养综合实践能力[10]。在设计项目案例之前明确项目教学目的，结合院系导师所承担的科研课题，考虑本硕博不同教育阶段，制定具体且详细的教学计划，图4为项目实践教学环节包含的内容。

图4 项目实践教学环节

低年级学生的教学实践，针对不同培养目标，设计工程应用型项目、学术研究型项目和创新设计型项目。在围绕机械各类课程的课程设计总体目标的前提下，项目内容科研申请取代原课程设计既定的内容，结合创新实验、学科竞赛等实践教学环节进行拓展和延伸，甚至可以结合院校特色与地方行业特色。学校机械专业在发展过程始终坚持冶金特色，工程应用型项目可以以冶金机械为对象展开设计。如机械原理课程设计，以冷轧生产线的飞剪机构为对象进行设计分析；机械设计课程设计以冶金矿山用传输带齿轮减速器为对象进行设计；专业课程设计以炼钢厂起重机为对象进行设计。机械制造工艺实习、生产实习中安排了许多冶金企业实践环节，使学生了解冶金生产过程高速、重载等特征，并将所学的冶金机械相关理论知识与生产实际相联系，培养学生对机械系统分析、设计、研究的能力。学术研究型项目利用冶金装备及其控制教育部重点实验室、机械传动与制造工程湖北省重点实验室平台，定期发布学术研究型和工程应用型课题，学生依据自身的知识储备和兴趣自由选题。创新设计型项目依托冶金机械技术上的优势，构建三十多项代表学科前沿、并具有较强工程背景的项目，供学生进行机、电、液系统个性化设计和研究创新实验。如高压静电喷涂控制、轧机远程监测与故障诊断、金属结构疲劳可靠性、受控五杆机构实验等。实验方案的设计与实施、斟酌选题与撰写报告均由学生独立完成，整个过程提倡自主创新与训练自己的解决能力。

对于高年级学生的教学实践，强调创新性与解决复杂工程问题的能力，根据科研课题，结合专业特点、地方院校特色，设计学科研究热点和难点相关的案例，将研究课题与各类项目进行有机结合，横纵向项目并行推进，形成以横向推进纵向延伸，纵向优化横向细节的齐步并进互利互惠的局面。

3.项目交流国际化

学校积极与国内外高校建立战略合作关系，用国际化办学思想积极打造学生创新、成长的良好环境。鼓励学生参加国际学术交流项目，不断吸收新思想、引进新方法，取长补短，激发并锻炼学生的创新实践能力。在长期访学或国内外联合培养过程中，鼓励学生延伸国内研究的课题项目，在国外另一种学术环境下思考问题，激发创新型思维。

①开展认识性学习。初步了解国际学术规范，由教师带队赴国外进行2周左右交流学习，参观国外著名大学或研究机构实验室。

②开展访学性学习。进行为期3-6个月的交流学习，在国外高校进行短期研修课程或交流项目，了解中外学习与科研方式的差异性，取长补短，并增强跨文化交际能力。

③开展公派留学实践，选拔表现突出的优秀研究生，进行不少于1年的海外高水平大学公派留学项目。其培养方案由国内外导师商讨制定，包括课程设置安排、科研选题、学位论文撰写答辩等培养工作。通过让学生感受不同文化背景下科研方式的差异性，激发学生用不同的思维方式、研究方法获得更多创新型研究成果。

(三)健全保障措施

本硕博贯通式培养的成效与相关的保障措施密不可分[11]，尽可能为学生提供全方位的支持，为研究型学习创造优越条件。在师资配置、经费支持、学籍动态调整三个方面做出制度保障，以期最大程度上激发学生自主学习、创新、科研的能力，如图5所示。

图5 健全保障措施

1.打造高水平导师队伍

根据学术型人才培养的要求，着力打造一支思想品德优秀、学术水平高、教书育人能力强的学术型导师队伍[12]。聘用中青年教师、选送部分教师进入武钢等制造企业进行实践学习,积累先进工程实践经验，邀请知名教授、学者、企事业骨干(杰出校友)来校讲学，使理论与工程相结合。指导本硕博连读研究生的导师应具有主持纵向、横向研究课题的经历，且获得高水平的前沿学术成果。严格导师资格审核，实行导师资格动态管理。加强国家“千人计划”“长江学者”“国家杰出青年”湖北省“百人计划”“楚天学者计划”等高层次人才培育，提升教师队伍水平。

2.设立专项奖学金

本硕博贯通式人才培养的时间较长，学生毕业时平均年龄接近30岁，处于家庭、事业成型的关键时期，学生在后期学习时会面临各类压力，导致学生着急毕业、早日工作、难以潜心科研等问题。设立专项奖学金，在一定程度上可以缓解学生的生活压力。

3.实行弹性学制

本科生、研究生入学的筛选方式基本上是以考试成绩或者课程成绩为主，容易导致学生理论学习主动性不高、创新能力不足，弹性学制可有效地解决这一问题。进入本硕博贯通式培养体系的学生，先按硕士研究生进行学籍管理并具有相应的学生权益；通过博士资格考核后按博士研究生进行学籍管理，享受博士研究生各项权益；博士期间安排中期考核，考核通过则继续按照博士培养管理方案培养，未通过则退回按硕士培养。

四、地方院校机械类“3+1+2+X”本硕博贯通式培养的成效

本硕博连读的研究生教育是一个连贯、衔接的一体化培养过程。以项目为契合点，培养过程贯通本科、硕士、博士三个阶段，整合优质教育资源，优化人才培养体系。充分利用校企合作、国际合作的优势和资源，结合地方院校特色，基于项目为导向的任务驱动教学方法，探索出有效衔接地方院校中本科教育和研究生教育一体化培养的模式，实现高效培养创新能力的目标。在项目实行5年内获得如下成效。

在人才培养模式改革方面，学院在教学模式、授课方法、课程质量等方面都取得了一些成效。以湖北省试点学院改革为契机实施双导师制、小班化、个性化教学方式，对专业方向课程实行小班授课，专业基础课采用大班授课小班研讨教学模式；采用问题导入法、案例教学法、项目教学法的探究式学习方法；建立过程考核机制，实行课程阶段性过程测试。通过改革，保障人才培养目标达成。人才培养模式改革取得较大成效，机械类专业“三阶三型”人才培养模式的研究与实践获湖北省教学成果一等奖；面向行业，培养应用型人才实践能力的改革与实践获国家教学成果一等奖；机械原理入选首批国家级一流本科课程；液压传动课程入选湖北省一流本科课程；机械工程专业入选国家级一流本科专业。

在培养环节方面，人才输出、合作交流等方面取得了社会的认可。学院实行“3+1+2+X”本硕博连读模式以来，连续几年为社会提供高质量机械专业人才，已成为我国机械工程领域人才培养、科学研究及社会服务的重要基地。自2016年起，开展了国际交流访学项目，派遣了30余名硕士研究生与博士研究生去往英国、美国、加拿大等国外高校进行访学交流，访问学生均取得了较为突出的科研成果，学院整体科研水平与教学质量稳步上升。与澳大利亚迪肯大学开展了中外合作办学，国际联合培养人才，采用“2.5+2”的培养模式，16门全外教授课，部分课程采用外教授课、远程教学和中方教师课程辅导相结合的授课方式。

在学生成绩方面，本、硕、博三个阶段的学生科研主动性有了大幅度提升，获取相关学科竞赛、科技比赛、专利、论文等科研产出的质量与数量均有提高。五年内，学院学生荣获国家级、省级大学生创新创业训练计划项目100余项；在中国机器人大赛、全国“挑战杯”大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、中国研究生机器人创新设计大赛、中国大学生起重器创意大赛、机械创新设计大赛等高水平比赛中荣获国家级、省级奖项千余项；发表论文百余篇(大部分为SCI期刊)，学生申请专利数目亦明显增多；已授权的发明专利与实用新型专利百余项，多项专利被大型企业成功转化。

在保障措施方面，从导师配置、助学补助、学籍管理等角度采取了一些有效措施。进入本硕博贯通式培养的学生，将在本科第四年配备经验丰富的导师进行科研项目、比赛、专业知识等方面指导，同时在本科第四年开始进一步学习研究生理论课程。按照研究生与博士生进行区分，设立专有奖学金，鼓励学生进行科研创新。

五、结语

人才培养是复杂的系统工程，科学的人才培养模式能显著提升人才培养成效，提高人才培养质量。在项目驱动下，结合地方院校特色与地方行业、文化等优势，明确教学任务、分解项目压力、引导科研方向，充分利用校企合作、国内外高校间交流优势和资源，探索了一条有效衔接机械类专业本科与研究生教育一体化培养的道路，为地方高校新工科人才培养提供了全新的视野和新的途径。

本文提出的地方院校机械类专业“3+1+2+X”本硕博贯通培养模式分别在人才培养模式改革方面、提供高质量人才方面、科研成果方面取得了显著成效。然而，当前本硕博贯通式培养仍然存在不足之处：在生源选拔上，科学衡量评定学生的综合能力依然是值得深入讨论的议题；在实际培养过程中，地方特色行业需求更好地渗透到学生的课程及实践、国际交流水平的提高等方面均需要教育者深思；在保障措施方面，师资水平的提升，学习与生活环境的优化，学生身体与心理健康等方面建设力度依旧需要进一步提升。