研究生“學練賽踐”一體化工程創新能力培養體系研究與實踐

劉　寶, 王宇紅

(中國石油大學(華東) 信息與控制工程學院, 山東 青島　266580)

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研究生“學練賽踐”一體化工程創新能力培養體系研究與實踐

劉寶, 王宇紅

(中國石油大學(華東) 信息與控制工程學院, 山東 青島266580)

研究生的工程創新能力培養是國家進步和科技發展的重要一環。以提高研究生的工程實踐和創新能力為核心,通過分析目前在我校控制工程專業學生培養過程中存在的問題,先后建立了包括“以學啟創”“以練推創”“以賽促創”和“以踐激創”的學練賽踐四位一體化工程創新培養機制,形成了研究生的“學習—鍛煉—比賽—實踐”3年遞進式工程實踐培養體系,探索了一條培養和提升研究生綜合工程創新能力的新途徑。

研究生培養； 培養體系； 學練賽踐

1　培養研究生工程創新能力的必要性

研究生創新能力在一定程度上是國家進步和科技發展的關鍵因素之一,因此提高研究生創新能力的培養質量至關重要[1-2]。在研究生的工程實踐及創新能力培養方面,國外一些發達國家已經取得了很好效果[3-4]。如美國率先開始研究生創新人才培養探索,要求培養計劃密切聯系國民經濟和社會發展需求,其研究生培養的重要特色之一就是非常重視科研,鼓勵學生以競爭取勝和富有積極創業意識；德國的研究生培養遵守“教學與科研相結合”原則,要求研究生導師積極開展科學研究與教學探索,同時鼓勵研究生積極參與科學研究,努力做到學術科研創新,并嚴格按照“寬進嚴出”原則來管控研究生培養質量等[5-8]。國內不少名校借鑒國外高校的研究生創新教育經驗開展了許多研究生教育工作并取得了一些成績和經驗。如清華大學在研究生能力培養方面積極發揮校企雙導師和學科導師組的指導作用，并緊密結合實際工程應用前沿,突出強化研究生的實踐能力和職業素質的培養[9]。中山大學注重基礎知識的傳授、基本素質的教育,強調博專結合、理論實踐相結合、教學科研相結合等[10]。北京航空航天大學注重研究生拔尖創新人才培養,探索并實踐了拔尖創新人才培養模式[11]。雖然國內這些高校在研究生創新教育方面取得了一定成績,但是我國總體研究生創新人才的培養依然處于探索階段,還不能滿足國家和社會建設和發展的需求。與國外發達國家相比,我國研究生的總體創新能力偏低,尤其是其發現問題、分析問題和解決問題的能力薄弱:在實踐中創新的能力、對創新思維的訓練、對創新品質的培養和對創新能力的鍛煉等方面嚴重缺乏[12-14]。這些問題在一定程度上已經影響到我國的人才強國戰略的實施效果。

因此,本文以我校控制工程專業研究生培養體系改革為例,結合我國社會經濟發展趨勢,針對培養過程中存在的問題,以提高研究生的工程實踐和創新能力為核心,從優化重構課程體系和建立工程創新教學模式、工程創新訓練培養機制、學科競賽創新培養機制和綜合實踐創新培養機制等方面,構建學練賽踐四位一體的控制工程專業研究生工程創新能力培養體系,以提高學生的綜合創新能力和培養質量,探索一條提升研究生綜合創新能力的培養新途徑,并可推廣至其他高校同類專業學生培養過程中,這對提高我國的研究生工程創新能力培養將發揮積極作用。

2　“學練賽踐”四位一體的工程創新能力培養體系結構設計

“學練賽踐”四位一體的工程創新能力培養體系建立,旨在提高我校控制工程專業研究生的綜合素質和創新能力,促進控制工程專業持續發展。本文圍繞如何提高研究生創新能力培養,以創新教學為基礎,以實踐訓練為促進,以學科競賽為推動,以綜合實踐為提升,構建“學練賽踐”一體的控制工程專業研究生創新能力培養體系。

通過分析目前在控制工程專業研究生培養過程中存在的問題,首先以提高專業研究生創新能力為目標優化建立工程創新特色鮮明的課程體系,然后為充分挖掘和鍛煉研究生的工程創新能力,先后建立“以學啟創”的創新教學培養模式、“以練推創”的鍛煉培養機制、“以賽促創”的競賽培養機制和“以踐激創”的實踐培養機制,形成“學練賽踐”四位一體的研究生工程實踐創新培養體系，如圖1所示,最終實現提高控制工程專業研究生的工程實踐創新能力的目標,探索一條培養提升研究生綜合創新能力的新途徑。

圖1　“學練賽踐”一體的工程實踐創新培養體系整體架構

3　“學練賽踐”一體的工程創新能力培養體系組成

3.1優化重建控制工程專業課程體系

以研究生創新能力培養為導向,分析原控制工程專業培養課程體系存在的問題,如課程知識體系中缺乏高級智能信息處理及高級控制等課程、課程體系中缺乏工程設計與開發系列課程、課程體系中工程創新實驗教學環節不足等。針對上述存在問題,優化建立知識體系、完善工程特色鮮明的課程體系。

(1) 在培養課程體系中增加工程設計和實踐、學科競賽或創新訓練等必修課程；

(2) 在高級信息處理及高級控制等課程方面,增設智能信息模式識別、智能控制、智能決策管理等課程,以彌補在培養體系在這方面的不足；

(3) 在工程設計標準及規范等實踐課程方面,增設自動化工程設計規范(國家標準)、硬件/軟件設計規范(選擇華為企業設計規范)、工程實踐鍛煉等必修課內容。

3.2建立“以學啟創”的創新教學培養模式

主要針對研究生創新思維或意識缺乏問題,探索研究教師研究型教學和研究生研究性學習的“雙重探究”教學模式,以鍛煉和啟發研究生的創新意識。原來教學過程中存在知識講解課時內容偏多,而研究生查找資料、探索研究和討論性課時偏少等問題,致使研究生缺乏探索精神和工程創新意識薄弱。因此,為了啟發研究生的工程創新意識,對原有的教學培養模式等進行改革，在研究生的教學過程中建立教師引導教學模式、開展教師研究性教學和學生研究性學習教學模式,逐步形成“教師引導,雙重探究”創新教學模式。

3.2.1教師自身的研究性教學

(1) 改變傳統的教師以“灌”和“輸”為主的知識傳授方式,大力提倡啟發式和引導式教學；

(2) 研究基于工程問題或案例的研究性教學方法,突出研究生的自主學習和創新能力培養；

(3) 教師積極完成本質教學工作,堅持終身學習,不斷拓展本專業知識；

(4) 在講課過程中注重內容的實效性和新穎性,在相關理論授課過程中適時增加最新國際會議文獻內容；

(5) 不斷加強教師對工程實踐問題的研究,強化教研融合,豐富和提升教師的實際工程經驗；

(6) 積極進行研究生教學研究與改革,促進教師教學方式創新能力發展。

3.2.2學生的研究性學習

(1) 倡導學生的自主性學習模式,減少理論課時,增加討論性、探索研究和答疑時間,以培養學生的批判性思維和激發其創新意識,改善課堂教學效果；

(2) 加大對學生的調研、實踐、設計、討論、研究等任務要求和學習；

(3) 針對部分優秀研究生在課后作業或考核大作業等方面要增加難度要求,甚至超出所學內容范圍,提高研究生的自主學習、自主分析和解決問題的能力；

(4) 改革課程考核方式,減少理論閉卷考試,逐步增加綜合大作業考核方式(包括選題、分析、設計開發、答辯和論文等),并逐漸增加演講、答辯等形式,形成科學的多元立體考核方式。

3.3建立“以練推創”的工程訓練培養機制

主要針對控制工程專業研究生實際工程創新鍛煉不足的問題,為了促進研究生的工程實踐創新鍛煉,針對原來工程實踐場地不足和工程實踐鍛煉比較缺乏問題,從優化建設研究生工程實踐基地和建立研究生工程實踐創新能力培養制度兩方面,逐步建立“以練推創”的控制工程專業工程創新鍛煉培養機制。

3.3.1建立研究生工程實踐中心,充分發揮其在工程實踐創新培養方面的作用

(1) 優化整合油氣田自動化實驗室的抽油機模擬實驗系統、中國石油大學—西門子(中國)聯合實驗室的PCS7-400 控制系統資源、過程控制實驗室的浙大中控DCS系統和智能儀表開發實驗室的嵌入式硬件開發資源等,建立校內油田控制、化工設計與開發、智能儀表開發等工程訓練中心。

(2) 積極與各大油田、石化等企業洽談簽署有關研究生實習協議,共建校外研究生的培養實踐基地。

3.3.2建立工程創新訓練培養機制,切實增加研究生工程實踐鍛煉機會

(1) 一年級主要開展以課程實驗和綜合課程設計為主的實踐鍛煉,嘗試開展與課題研究方向相關的工程實驗,協助指導本科生畢業設計。

(2) 二年級開展與課題研究方向相關的工程實驗,獨立指導本科生畢業設計,協助導師指導研究生創新實驗項目為主的實踐訓練,并鼓勵學生申請發明專利和撰寫科技創新學術論文。

(3) 三年級指導一年級和二年級的學生開展相關實踐鍛煉,獨立指導研究生創新實驗項目。在三年工程實踐訓練過程中,最終形成研究生“以練推創”的控制工程專業工程創新訓練培養模式。

3.4建立“以賽促創”的競賽創新培養機制

主要針對控制工程專業研究生缺乏實際工程創新意識問題,以教育部西門子杯全國自動化挑戰賽的化工設計開發、工程創新、工程應用和硬件開發等類型賽項為主,研究建立“以賽促創”的控制工程專業工程創新競賽培養模式。為推進研究生的工程創新能力發展和檢驗研究生的實際解決問題能力,建立研究生學科競賽平臺,為構建基于學科競賽的研究生工程創新培養機制奠定基礎。

3.4.1構建研究生學科競賽平臺

以我校舉辦的教育部“西門子杯”研究生自動化挑戰賽(分賽或決賽)平臺為主,結合全國研究生電路設計大賽和飛思卡爾智能車大賽等,構建研究生學科競賽平臺,推動研究生工程創新能力發展。

3.4.2建立“以賽促創”的控制工程專業工程創新競賽培養機制

(1) 一年級:主要參加“西門子杯”研究生自動化挑戰賽的設計開發型、工程應用型、工程創新型和硬件開發型等比賽；協助導師指導研究生電路設計大賽和飛思卡爾智能車大賽等。

(2) 二年級:協助指導“西門子杯”研究生自動化挑戰賽,指導研究生電路設計大賽和飛思卡爾智能車大賽等。

(3) 三年級:在導師啟發下指導“西門子杯”研究生自動化挑戰賽,指導研究生電路設計大賽和飛思卡爾智能車大賽等。

3.5建立“以踐激創”的科研創新培養機制

3.5.1建立工程創新科研培養模式

主要針對控制工程專業研究生實際工程創新鍛煉不足問題,以教師科研為載體,研究建立“以踐激創”的控制工程專業工程創新科研培養模式。

(1) 一年級:研究生介入與論文開題相關的工程項目,在導師或高年級學生指導下進行相關基礎科研實驗,并要求獨立或參與完成科研論文1～2篇。

(2) 二年級:導師把相關工程項目進行子課題劃分,盡量讓研究生承擔與論文開題方向直接相關的科研課題子項目,并協助指導一年級學生開展科研實驗或鍛煉。

(3) 三年級:承擔與論文開題直接相關的科研課題子項目,指導一年級和二年級的科研課題項目開展,鍛煉研究生的科研創新和團隊協作能力。

3.5.2完善工程實踐能力培養體系

通過“以學啟創”“以練推創”“以賽促創”和“以踐激創”的綜合培養機制研究,完善控制工程專業研究生三年遞進式工程創新能力培養體系，如圖2所示。

(1) 學習:研究生一年級主要是綜合工程實踐創新能力學習。

(2) 培養:研究生二年級主要是工程實踐能力鍛煉和培養。

(3) 提升:研究生三年級主要是綜合工程實踐能力鍛煉和提升。

通過上述“學練賽踐”四位一體的研究生培養和鍛煉,形成研究生的“學習—鍛煉—比賽—創新”3年遞進式工程鍛煉培養體系,實現培養和提高控制工程專業研究生的工程實踐創新能力的目標,推動控制工程專業的深入發展。

圖2　“學練賽踐”四位一體三年遞進式工程創新培養體系

4　實施效果

“學練賽踐”四位一體的研究生3年遞進式工程實踐鍛煉培養體系在我校實施以后,在研究生培養、青年導師鍛煉和學科發展方面均受到較大推動作用。在研究生培養方面,每年使近500名研究生受益,他們的工程實踐創新能力得到了鍛煉和提升,他們發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力得到提高。我校控制工程專業2015屆研究生就業率為97.92%,連續4年研究生就業率穩定在98%及以上。2015年該研究生點共有16名研究生參加了2015年全國研究生“西門子杯”工業自動化挑戰賽分賽,獲得特等獎2項、一等獎6項、二等獎8項的優異成績,并在全國總決賽中獲得了2項全國特等獎。在碩士生導師鍛煉方面,能夠綜合鍛煉和提高青年碩士生導師的教學能力,在實施過程中促進了3名青年碩士生導師鍛煉成長。在學科發展方面,優化和改進了該學科研究生的課程體系或培養方案,加快了校內和校外實習基地建設,新建成中國石化勝利油田技術檢測中心和青島鼎信通訊股份有限公司等2處研究生實踐實習基地,極大改善了研究生的實踐教學條件。

5　結語

本文以提高研究生的實踐創新能力為核心,針對目前控制工程專業研究生在培養過程中存在的問題,首先優化重建工程創新特色鮮明的課程體系,建立“以學啟創”的創新教學方法,然后研究建立“以練推創”、“以賽促創”和“以踐激創”的工程實踐創新鍛煉培養模式,最后形成“學練賽踐”四位一體的研究生三年遞進式的工程實踐培養和鍛煉體系,實現了培養和提高控制工程專業研究生工程創新能力的目標,并探索了一條培養和提升研究生綜合創新能力的新途徑,推進控制理論與控制工程學科深入發展。

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Study and practice on cultivation system of engineering innovation ability for professional master based on integration of teaching-practicing-competing-researching

Liu Bao, Wang Yuhong

(China University of Petroleum, Information and Control Engineering College, Qingdao 266580, China)

The innovative ability cultivation of the professional maters is one of the key conditions for the development of country and society and the progress of technologies. In order to improve the engineering practice and innovative ability of graduate students in our university,the problems existing the training process of controlling engineering graduate students are first analyzed. Then the cultivation system of the integration of teaching-practicing-competing-researching for engineering innovation ability,which includes the four parts, i.e., innovation ability motivated by teaching,innovation ability promoted by practicing,innovation ability driven by competing and innovation ability advanced by researching is established. Next, the three years practice cultivation system of increment type,which is based on the learning-practice-application-innovation, is formed. Finally,a novel way of cultivating and promoting the comprehensive ability of engineering innovation of professional master students is explored.

cultivation of professional master; cultivation system; integration of teaching-practicing-competing-researching

10.16791/j.cnki.sjg.2016.09.007

2016-04-07

2015年山東省教學改革項目(2015M016)；2015年山東省研究生教育創新計劃項目(SDYC15037)；2014年中國石油大學本科生重點教學改革項目(JY-A201412)；2014年中國石油大學研究生重點教學改革項目(YJ-A1407)

劉寶(1971—)，男，山東淄博，博士，副教授，研究方向高級自動化技術及應用.

G643.2

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1002-4956(2016)9-0022-04