黃利亞 羅振兵 鄧雄 黃敏超

摘? 要：“新工科”建設(shè)對人才培養(yǎng)提出了更高的要求，研究生作為新工科人才輸送的重要力量，需進(jìn)一步加強(qiáng)研究生教育中實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。文章對“新工科”背景下研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)進(jìn)行了探索，總結(jié)了研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法與措施;針對工科研究生專業(yè)課程教學(xué)，探索建立了一種注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，并在工科研究生專業(yè)課程教學(xué)中進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：新工科;研究生;實(shí)踐;創(chuàng)新

中圖分類號：G640? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

我國擁有世界上最大規(guī)模的工程教育，為實(shí)現(xiàn)我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“一帶一路”等重大戰(zhàn)略的實(shí)施，推動了以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要求工程技術(shù)人才具有更高的創(chuàng)新能力和跨界整合能力[1]。為推動工程教育改革創(chuàng)新，2017年2月，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實(shí)踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實(shí)踐活動，深化工程教育改革，推進(jìn)“新工科”的建設(shè)與發(fā)展[1-3]。

相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力更強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。研究生作為新工科人才輸送的重要力量，為適應(yīng)“新工科”背景下的人才培養(yǎng)需求，需要在研究生教育中的專業(yè)和課程邊界設(shè)計、培養(yǎng)方案、課程重構(gòu)、教學(xué)模式和方法等方面做出新的探索。特別是對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要結(jié)合研究生專業(yè)課程、論文研究和項目實(shí)踐等環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)和引導(dǎo)[4-7]。本文總結(jié)了國內(nèi)外一些知名高校研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法與措施，通過教學(xué)要素設(shè)計探索建立了一種注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，并在工科研究生專業(yè)課程教學(xué)中進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

一、實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法與措施

研究生是高?？蒲袑W(xué)術(shù)活動的中堅力量，研究生在學(xué)習(xí)的同時還需接受從事科研的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在研究生培養(yǎng)過程中，本文總結(jié)了國內(nèi)外一些知名高校采取了各具特色的方法與措施，加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)踐創(chuàng)新能力：

（一）開設(shè)教學(xué)與科研相結(jié)合的課程

麻省理工學(xué)院允許研究生開展獨(dú)立研究，并給予技術(shù)、資金、政策管理方面的支持，另外還把各學(xué)科的科研方法論作為一門專業(yè)必修課，學(xué)生在正式開展論文研究前先學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法論，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力;斯坦福大學(xué)在專業(yè)課里設(shè)置一定數(shù)量的研究課程之外， 還要求碩士生完成一定學(xué)分的實(shí)踐環(huán)節(jié)，其中包括獨(dú)立研究、研究生助教活動、職前訓(xùn)練，博士生也要完成少量學(xué)分的研究生助教活動;加州大學(xué)伯克利分校要求其碩士研究生在必修的獨(dú)立研究課程外，還要求一定學(xué)分的實(shí)踐環(huán)節(jié)，為博士研究生設(shè)置了教學(xué)輔修課，讓博士生在教學(xué)實(shí)踐中鍛煉能力[8]。

（二）開設(shè)討論課，鼓勵學(xué)生思考和討論

對于討論課，研究生需先在課前作好充分的準(zhǔn)備，然后在課堂上針對需解決的問題，由學(xué)生和老師一起討論解決。這種討論課可以培養(yǎng)學(xué)生的主動參與意識和獨(dú)立思考能力，而且學(xué)生在課前準(zhǔn)備并查閱相關(guān)資料的過程中，可以加深對所討論專題和內(nèi)容的理解。在討論課上，學(xué)生可以提出對問題的不同見解，教師對學(xué)生提出見解加以鼓勵和引導(dǎo)，這其中經(jīng)常會伴隨學(xué)術(shù)爭論，而這種爭論可進(jìn)一步加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，同樣可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，學(xué)生參加討論課的表現(xiàn)也會作為學(xué)期評分的一個重要參考。

（三）開設(shè)共享專業(yè)課程，實(shí)現(xiàn)研究生課程與本科生課程的銜接

結(jié)合本科生和研究生教學(xué)，開設(shè)部分共享專業(yè)課程，這一方面有利于學(xué)習(xí)興趣較強(qiáng)的本科生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，另一方面也可以使研究生根據(jù)碩士和博士階段的論文選題方向，以及自身的專業(yè)知識水平，或者是跨專業(yè)的研究生，有更多的基礎(chǔ)專業(yè)課程選擇，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了課程資源的高效利用。共享專業(yè)課程可同時供本科生和研究生選修，學(xué)生根據(jù)自身能力選擇相應(yīng)難度系數(shù)的課程。在學(xué)位要求中，本科生只需選擇少量高難度系數(shù)的課程，研究生需要選擇較多的高難度系數(shù)課程。

（四）修課形式多樣化

在必修的課程計劃基礎(chǔ)上增加多種的選修課程，并保證課程學(xué)習(xí)具有一定的靈活性。如麻省理工學(xué)院的研究生課程教學(xué)中具有如下特點(diǎn)：一定數(shù)量的必修課和大量的選修課;有獨(dú)立的學(xué)習(xí)時間，即在一段時間內(nèi)，學(xué)生可自行計劃自己要學(xué)的課程;有單獨(dú)的課程學(xué)習(xí)計劃，研究生可根據(jù)自己的興趣制定出符合自己需要的個人課程學(xué)習(xí)計劃，可以選修跨專業(yè)、跨學(xué)科甚至跨系的課程[9-12]。

二、注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)

近年來，各大高校對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)日益重視，很多高校建立了專門的實(shí)踐教學(xué)場所。國防科技大學(xué)建立了國家級實(shí)踐教學(xué)示范中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京航空航天大學(xué)建立了航空航天實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，哈爾濱工業(yè)大學(xué)建立了飛行器控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，南京航空航天大學(xué)建立了航空工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，西北工業(yè)大學(xué)建立了國家級航空實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。依托這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，有效加深了學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。在“新工科”背景下，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工科研究生專業(yè)課程教學(xué)中的實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，本文將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)深度融合，通過教學(xué)要素設(shè)計（課程內(nèi)容、教學(xué)方法、作業(yè)訓(xùn)練、課題型實(shí)踐訓(xùn)練等），探索建立一種注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，總結(jié)基于課程理論和實(shí)踐教學(xué)的研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路。

在專業(yè)課程的課程內(nèi)容和教學(xué)方式設(shè)計中，結(jié)合課程教學(xué)大綱要求，針對各章節(jié)知識點(diǎn)，以工程實(shí)踐中要解決的問題為中心，牽引教學(xué)內(nèi)容中相應(yīng)的基礎(chǔ)理論與方法，注重學(xué)生的獨(dú)立活動，著眼于學(xué)生的思維能力培養(yǎng);課程講授過程中，根據(jù)知識點(diǎn)本身的特性，在“傳遞——接受式”和“啟發(fā)式”教學(xué)方式基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入“討論式”和“案例式”教學(xué)方法。在教師承擔(dān)的相關(guān)科研項目中，選取蘊(yùn)含相應(yīng)知識點(diǎn)的典型案例，通過對案例的分析，使學(xué)生通過工程實(shí)踐中的具體問題，鞏固對課程理論知識的理解?！坝懻撌健苯虒W(xué)中，注重學(xué)生的獨(dú)立主體性，學(xué)生在課前進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師在課前擬定問題和討論的基本思路，在課堂上根據(jù)一定假設(shè)或條件提出問題，然后組織學(xué)生按一定層次對問題進(jìn)行思索，對于問題所在情境可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行適當(dāng)引入，獲得解決問題的方法和結(jié)果，再通過推導(dǎo)或者實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最后總結(jié)問題解決過程中的規(guī)律。

根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)目標(biāo)需求，在每次課程后、下次課程前設(shè)置作業(yè)訓(xùn)練，以鞏固學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握。作業(yè)訓(xùn)練要求每名學(xué)生獨(dú)立完成，作業(yè)注重對學(xué)生求解和思維過程的訓(xùn)練，以及對知識點(diǎn)細(xì)節(jié)的考核。學(xué)生在教學(xué)周期內(nèi)需完成一項課題型實(shí)踐訓(xùn)練，以3～5人為一組分組協(xié)作完成，課題命題結(jié)合每章課程的重要知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，課題數(shù)量以分組數(shù)的1.5～2倍按不同級別的難易程度進(jìn)行劃分，命題一般在工程實(shí)踐中提取，同時注重學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)揮，包括理論設(shè)計、數(shù)值計算和實(shí)驗(yàn)項目三類，每組可在發(fā)布的課題中選擇一題（一般各組不重復(fù)選擇），課題需在課程的教學(xué)周期內(nèi)完成。課題型實(shí)踐訓(xùn)練進(jìn)行過程中，將每組學(xué)生作為獨(dú)立主體，教師適當(dāng)引導(dǎo)，完成課題策劃、方案、實(shí)施、討論與總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，并通過團(tuán)隊實(shí)踐強(qiáng)化集成創(chuàng)新意識和工程理念。

三、以《沖壓推進(jìn)技術(shù)》為例的教學(xué)實(shí)踐

以《沖壓推進(jìn)技術(shù)》工科研究生課程實(shí)踐化教學(xué)為例，在專業(yè)課程教學(xué)中進(jìn)行研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索與實(shí)踐。《沖壓推進(jìn)技術(shù)》課程是航空宇航科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科的專業(yè)課程，為學(xué)生開展沖壓發(fā)動機(jī)內(nèi)部工作過程研究、沖壓發(fā)動機(jī)設(shè)計和研制奠定必要的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。課程主要闡述沖壓發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作過程、性能參數(shù)計算方法，重要部件的工作理論和設(shè)計方法，以及幾種主要類型沖壓發(fā)動機(jī)的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)。該課程面向應(yīng)用，貼近工程實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐結(jié)合，應(yīng)用理論知識分析實(shí)際問題。

針對《沖壓推進(jìn)技術(shù)》課程，應(yīng)用注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、作業(yè)訓(xùn)練、課題型實(shí)踐訓(xùn)練等教學(xué)要素中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在課程教學(xué)中，以問題為引導(dǎo)，采用“互動式”、“啟發(fā)式”教學(xué)方法，注重引入工程實(shí)踐中的實(shí)例。如為了解沖壓發(fā)動機(jī)以及相關(guān)發(fā)動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生到發(fā)動機(jī)陳列室結(jié)合實(shí)物進(jìn)行現(xiàn)場近距離的學(xué)習(xí);在沖壓發(fā)動機(jī)理論性能計算方法學(xué)習(xí)中，引入教師承擔(dān)的科研項目，結(jié)合正在開展的沖壓發(fā)動機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，計算試驗(yàn)發(fā)動機(jī)工況下的理論性能。在課題型實(shí)踐訓(xùn)練中，根據(jù)各章節(jié)的重要知識點(diǎn)，一部分在工程實(shí)踐中提取課題命題，另一方面也注重拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。如在超聲速進(jìn)氣道一章中，要求學(xué)生根據(jù)性能參數(shù)要求，設(shè)計混壓式二元超聲速進(jìn)氣道，并通過數(shù)值計算驗(yàn)證設(shè)計結(jié)果，如圖1所示;在固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)一章中，要求學(xué)生根據(jù)發(fā)動機(jī)所采用的推進(jìn)劑參數(shù)和發(fā)動機(jī)性能，設(shè)計發(fā)動機(jī)的主要工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過發(fā)動機(jī)地面直連試驗(yàn)考核設(shè)計結(jié)果;在新型沖壓發(fā)動機(jī)一章中，要求學(xué)生對沖壓發(fā)動機(jī)的某一部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，或者提出一種新型的沖壓發(fā)動機(jī)構(gòu)型方案。

在課程測試考核中，一方面考核學(xué)生對理論基礎(chǔ)知識的掌握，另一方面注重對學(xué)生獨(dú)立的實(shí)踐創(chuàng)新能力的評估。課程考核成績按百分制，平時課堂互動占10%，課題型實(shí)踐訓(xùn)練占20%，筆試占70%。其中，課題型實(shí)踐訓(xùn)練結(jié)束后統(tǒng)一進(jìn)行匯報答辯，由小組成員進(jìn)行PPT匯報，并回答老師和學(xué)生的問題，根據(jù)課題的完成情況和問題答辯情況進(jìn)行打分評估。

四、結(jié)束語

為適應(yīng)“新工科”背景下的人才培養(yǎng)需求，本文對工科研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式和思路進(jìn)行了分析和探索?？偨Y(jié)了國內(nèi)外一些知名高校研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法與措施，可采取開設(shè)教學(xué)與科研相結(jié)合的課程、開設(shè)討論課、開設(shè)共享專業(yè)課程以及修課形式多樣化等方法加強(qiáng)研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對工科研究生專業(yè)課程教學(xué)，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)深度融合，通過教學(xué)要素設(shè)計（課程內(nèi)容、教學(xué)方法、作業(yè)訓(xùn)練、課題型實(shí)踐訓(xùn)練等），探索建立了一種注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，并在《沖壓推進(jìn)技術(shù)》工科研究生課程中進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

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