“需求牵引、双链融合、能力导向”的机械工程研究生培养模式探索

李文辉，李秀红，杨胜强，郭策

（1.太原理工大学 航空航天学院，山西晋中 030600；2.太原理工大学 机械与运载工程学院，山西太原 030024）

研究生教育在培养创新人才、提高创新能力、服务经济社会发展、推进国家治理体系和治理能力现代化方面具有重要作用[1-2]。制造业是立国之本、强国之基，体现着一个国家的生产力水平。机械工程学科承担着为制造业培养和输送各类高级技术人才的重任。

第四次工业革命对高等教育提出了新的挑战，尤其是新技术、新产业、新业态和新模式的不断涌现，迫切需要大批具有创新能力和工程实践能力的高层次应用研究型复合人才。尤其是在5G 时代，人工智能与制造业的深度融合也对人才培养质量提出了更高要求[3-4]。

现有的机械工程类研究生培养过程一般都需要经过入学申请及考核、课程学习及学分要求、开题、科学研究及撰写论文、中期检查、论文答辩及学位授予等环节，培养过程过于形式化、标准化和专业化，很难培养出大批与企业接轨的具有工程创新能力的高级技术人才，也很难适应企业技术的持续迭代和快速变化[5-8]。

为了提高研究生的工程素养和创新能力，太原理工大学表面光整加工技术科技创新重点团队积极探索新的培养模式，提出了学校与企业通过共建平台、项目合作、资源共享、人才共育等方式培养高层次应用型人才的思路，提升研究生的工程素养和创新能力,以适应企业创新驱动发展的需求。

1 问题提出

装备制造业正在持续向“高端化、智能化、绿色化”转型升级，新技术、新产业的出现对高校研究生培养质量提出了新的要求，而目前研究生工程素养培养过程存在产教融合流于形式、企业现场实践落实不到位的问题，导致培养出的学生与产业实际需求脱节，很难适应产业发展的需要[9-11]，具体体现在如下四个方面。

1.1 知识储备不足

目前，大多数研究生基础课程和专业核心课程都是采用研究生院或者学院统一授课的方式，未考虑学生研究方向和知识储备量之间的差异，导致学生很难具备较深厚的基础理论知识。

1.2 工程素养不足

目前，大多数研究生都是由教师给出课题，学生通过阅读文献，理论研究、仿真分析及实验验证等完成小论文及毕业论文，很少有学生去现场调研企业实际存在的问题，不了解企业对技术的需求，与工程实际特别是产业发展前沿脱节，很难成为应用型开发技术人才。

1.3 创新能力不强

随着研究生招生规模的扩大，研究生科研素质参差不齐[8]。很多学生专业基本知识欠缺，知识面较窄，对前沿领域的探究不足，缺乏创新性项目的训练，导致在科研训练过程中创新性不足[12]。

1.4 自主探索能力不强

目前，研究生的课题大多源于导师承担的项目，尽管研究风险小、研究经费有保证、可行性强、挑战度相对较低，但学生在选题和研究方案制定上思考不多，导致学生自主探索能力不足。

2 “需求牵引、双链融合、能力导向”的机械工程研究生培养新模式

高层次应用研究型复合人才的培养应以增强服务社会和企业创新驱动发展的能力为目标，以强化学生创新能力和工程实践能力为重点，围绕社会需求制定培养计划，实施培养过程，加强学科交叉，推动创新能力培养和价值塑造有机融合[13-14]。

为了服务企业创新驱动发展，解决人才培养存在的四个问题，太原理工大学表面光整加工技术研究所明确了以“企业需求为牵引，学校和企业协同融合，知行合一培养学生能力”的培养思路，聚焦研究生创新能力和工程实践能力培养，以企业实际问题为出发点，以改革研究生培养机制与方法、搭建创新研究生培养平台为突破口，以服务企业发展为目标，将机械学科与控制学科有机融合，创设“需求牵引、双链融合、能力导向”的人才培养模式，见图1。具体体现在：围绕工程需求，制定研究生培养方案；校企深度融合，共建师资和研究生培养平台，提供务实的课题支撑；学科交叉，培养高层次的应用研究型复合人才。

图1 “需求牵引、双链融合、能力导向”的人才培养模式

2.1 校企协同育人平台

（1）太原理工大学30 多年来持续从事滚磨光整加工技术的研发与应用推广工作，与中试基地廊坊市北方天宇机电技术有限公司共建河北省精密加工重点实验室，与苏州富岛科技有限公司签订了研究生联合培养协议，与唐山市乐亭县共建精密加工智能控制研究院，并孵化了唐山用九机械制造有限公司，搭建了以机械为主、机电结合、融入信息技术的多学科交叉的研究生实践教学平台。

共建企业的主要任务是面向重大战略需求，调研企业目前存在的瓶颈问题，搜集与滚磨光整加工技术相关的需求，并与应用企业和团队深入交流，凝练具体需求和要解决的问题；团队根据预先搜集整理好的企业瓶颈问题，或目前正在合作的企业项目，围绕光整加工技术涉及的装备、工艺、过程控制及智能化等全产业链拟定系列化的研究生课题。

（2）光整加工技术是提升高端装备性能和寿命的一种精密加工技术，受到了航空、航天、高铁、风电、基础件等高端装备制造业的青睐，而这些企业的制造技术是超前于学校教材知识的。除了与共建企业联合培养外，团队应不断加强与这些高端装备制造企业的交流与合作，定期或不定期派出研究生以及青年教师现场学习与交流，实地调研企业需求和现有技术，将企业需求转化为研究课题或提炼成科学问题，通过科研服务、技术研发或联合申报项目等多种模式培养研究生；同时让学生参与这些高端装备需求项目，也能培养学生的家国情怀。

（3）积极扩大合作范围和领域，通过加强与其他院校的交流合作、共享共建，多方面地开展国内外学术交流活动，探索联合培养基地的多种运行模式。

2.2 校企协同育人机制

2.2.1 校企双方协同制订培养方案

培养方案是指导研究生培养工作的纲领性文件，是保障研究生培养质量、实现应用研究型人才培养目标的重要支撑。校企双方应扎实推进研究生联合培养工作，共同制定研究生培养方案。

（1）充分考虑每位学生的专业背景和经历等，在尊重学生意愿的基础上，分类分层地制订研究生培养方案，根据校企双方合作项目进展进度，共同指导学生完成选课，确定必修的自然科学基础课程、专业必修课和专业限选课，使学生知识储备与企业技术需求的专业知识相匹配。

（2）校企双方指定课题方向，学生自主拟定课题题目。对于学术硕士研究生和博士研究生，要求有在企业参观实践的经历。博士研究生要独立完成1项横向科研项目，专业硕士研究生毕业条件中明确要求有1 年的企业实践经历，且学生论文撰写和实验实践由校企双方共同指导完成。通过这些环节培养研究生的工程素养，开阔他们的工程视野，并提升其解决实际问题的能力。

2.2.2 校企协同制定研究生企业调研和实践管理办法

（1）学校将中试基地作为学生工程实践的培养基地，无论学术型硕士还是专业型硕士，研究生期间必须去中试基地学习关于光整加工技术全产业链的工艺过程，交流目前企业存在的技术瓶颈及企业解决这些技术瓶颈的现有方法，以调研报告的形式提交团队。

（2）学校与中试基地和合作单位建立研究生联合培养机制，聘请企业的专家作为专业型硕士的指导教师，专业型硕士研究生的课题由校企双方指导教师确定，其论文涉及的装置设计、实验测试等工作要在企业完成。制定双方指导教师均参加的定期例会制度，研究过程由双方导师负责指导，论文评定结果由双方导师商讨给出。

2.3 研究生培养激励机制

为了鼓励更多的研究生基于企业需求进行课题研究，校企双方经过商讨，聚焦工程问题，主动创新，制定了系列化的研究生成果激励机制，具体包括如下三点。

（1）制定了团队研究生奖助金评定制度。根据学生参与校企双方合作项目的贡献度、专利类型、发表论文级别进行分类打分，按照排名评出一等奖、二等奖、三等奖，占比为总人数的20%、30%和50%。

（2）制定了团队研究生单项奖励制度。针对在项目申请、专利申请、高水平论文发表、研究生科技创新竞赛等方面做出特殊贡献的学生，经校企双方认定后按照成果等级给予相应的奖励。

（3）制定了研究生企业实践补助制度。对在企业参与项目研发、实验的学生，由企业提供食宿，根据具体工作由企业给予不低于最低工资水平的生活补助。

2.4 工程素质过硬、学科交叉的师资队伍

（1）大力引进具有交叉学科背景的青年教师。团队通过宣传、兄弟院校同行推荐等方式引进了一批从事电火花加工、超声加工、机器人技术、智能控制技术等方面研究的青年教师队伍，学科交叉，拓宽研究领域。

（2）落实青年教师企业挂职锻炼制度。积极落实学校科技特派员制度和职称评定制度，依托太原理工大学—乐亭精密加工智能控制研究院、河北省精密加工重点实验室、苏州富岛科技股份有限公司等校企共建基地，派出青年教师入驻基地进行项目合作，从工程实践、创新思维、有效协作等方面提升教师解决工程实际问题的能力。

（3）构建有效的教师激励制度。根据教师在横向科研项目、科技获奖、专利补助、企业挂职等方面的贡献给予相应绩效奖励，逐步形成针对指导教师的团队约束与激励措施，并持续改进，保障对研究生培养过程的有效指导。

2.5 全面拓展研究方向

工程问题具有系统性的问题，涉及多学科知识；在研究生培养过程中，开拓多个具体的研究方向，关注产品从设计到制造到使用、维修等全产业链的工程问题，解决企业存在的问题，培养研究生系统设计的理念和工程综合素质。

（1）机械与人工智能相结合，开设机器人自动抛磨研究方向。机械零部件经过精铸、精锻或者切削加工后不可避免存在有毛刺、表面缺陷等问题，因此，去毛刺和抛光是大多数零部件装配之前必经的一道工序。目前，很多企业都采用人工去毛刺的方式，此法存在粉尘大、效率低的问题；随着自动化、信息技术的发展，团队开设了机器人抛磨研究方向，培养研究生对浮动装夹、力控、轨迹规划等技术的研发能力，更好地服务于企业机械零部件自动化及智能化打磨。

（2）针对微小结构及微小零部件，开设电火花及超声加工等特种加工研究方向。随着生物工程和集成电路等的发展，机械零部件的尺寸和结构也朝着微米及纳米级延伸，对制造技术也提出了更高的要求。为了满足微纳零件及结构的精密加工需求，团队开拓了微细电火花加工方向，进行装备研发及工艺研究。

（3）与人工智能相结合，开设智能控制研究方向。对接产业发展趋势，团队引进本校控制学科博导1名、硕导1 名，机电、控制相结合开设加工介质制备、检测及加工过程检测等涉及的相关智能制造技术研究方向。

3 实施成效

“需求牵引、双链融合、能力导向”的机械工程研究生培养模式开始在2020 级研究生中开始实行，成效显著。

（1）校企双方共建了河北省光整加工技术创新中心，共同研发自由磨具光整加工技术及机器人辅助打磨技术，近3 年培养了9 名博士、25 名硕士生，有80%的毕业生进入中国航空工业集团有限公司、中国兵器工业集团有限公司等单位，奋斗在国防建设单位的第一线。

（2）校企双方共同承担了中国航发沈阳黎明发动机有限公司、中国航发发动机有限公司、中国航发航空科技股份有限公司、中国航发南方工业有限公司等单位航空发动机关键部件（整体叶盘、叶片、机匣）的光整加工技术研发工作，为博士生和硕士生提供了务实的研究课题，近3 年有6 名博士的课题、12 名硕士的课题均来自这些企业需求。

（3）近3 年，团队申报了15 项发明专利，均来自企业实际项目，目前已有5 项发明专利转让给相关企业应用；研究成果也相继发表在《机械工程学报（英文版）》《中国机械工程》《中国表面工程》JournalofMaterialsProcessingTechnology、International JournalofMechanicalSciences、JournalofManufacturing Processes等高水平的国内外期刊上。

（4） 近3 年，有2 名博士研究生、1 名硕士研究生获得由山西省教育厅资助的山西省研究生教育创新项目，1 名硕士研究生获得太原理工大学优秀毕业生。

4 结束语

研究生教育是培养高层次应用研究型复合人才的主要途径，是实施创新驱动发展战略和建设创新型国家的重要基石。高校在研究生培养时需关注企业需求和发展方向，不断拓展研究方向，增强研究生的实践能力和创新能力。“需求牵引、双链融合、能力导向”的机械工程研究生培养模式为研究生提供了务实的课题和探索研究的平台，对其工程素养、创新能力和自主探索能力的培养意义重大。