新工科背景下電氣控制類研究生實踐創新能力培養體系探索與實踐

李目，吳亮紅，周少武，席在芳

（湖南科技大學 信息與電氣工程學院，湖南湘潭 411201）

我國的經濟發展正處在結構調整、產業轉型升級的攻堅階段，而以互聯網為核心的新一輪科技革命和產業變革正在深入發展，新技術、新產品、新業態和新模式蓬勃興起[1]，創新人才的培養成為支撐其持續發展最為關鍵的一環。為了服務“創新驅動發展”“互聯網+”《中國制造2025》等一系列重大戰略舉措[2]，自2017年開始，教育部主導開展了新工科建設。新工科建設推進過程中先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等綱領性文件，凝聚了新工科建設的廣泛共識，產生了積極廣泛的社會影響[3-4]。新工科建設的核心目標是培養大批創新型工程科技人才，研究生教育作為高等教育的重要組成部分，是國家科技創新體系的重要力量，承擔著高端人才供給和科技創新的雙重使命，是培養高素質創新型人才的主要途徑[5-6]。因此，研究生教育也必須對接高校的新工科建設，加快推進研究生培養體系的改革。近年來，隨著各高校開展大規模學科布局調整，同時將研究生教育作為推進“雙一流”建設的重要抓手之一，研究生教育內涵式發展轉型進一步加快，如何提高研究生培養質量成為高等教育最為關注的問題之一。新工科建設對研究生培養提出了新的要求，特別是對研究生的工程實踐能力和創新研究能力提出了新要求。然而，目前研究生培養還存在諸多問題，比如重理論、輕實踐，重論文、輕工程[7]。人才培養與社會發展需求不匹配，主要體現在培養的人才缺乏高水平的實踐和創新能力，難以滿足企業需求[8-9]。如何更好地培養研究生的工程實踐能力和創新研究能力，成為一個亟待解決的問題。本文以湖南科技大學電氣控制類研究生培養為例，從培養領域導向、導師團隊、實踐教學環節、實踐基地和質量監控機制等方面開展研究，構建新工科背景下電氣控制類研究生實踐創新能力培養體系，提高研究生的實踐創新能力。

1 研究生實踐創新能力培養存在的主要問題

以湖南科技大學電氣控制類研究生培養為例，當前研究生實踐創新能力培養中存在的主要問題如下。

（1）研究生培養的服務領域導向不明確。湖南科技大學電氣控制類學科對國家戰略、區域行業和產業發展需求的針對性研究、系統性把握和科學預測不足，研究生培養面向的領域寬泛，導向性不明確，培養過程未充分凸顯學科特色與優勢，導致研究生服務社會需求的能力不強，在人才市場上的競爭力不足。

（2）隨著研究生規模的不斷擴大，大多數研究生導師通常每年會招收多名研究生，但導師之間大多缺乏協作指導。受限于導師知識面、學術視野以及教學精力，單一導師指導不利于研究生拓展學術思維和研究視角，研究生創新能力和綜合素質有待提升。另外，具有豐富工程實踐經驗的導師偏少。目前，很多研究生導師都是畢業后直接進入高校工作，學歷普遍較高，但缺少在企業一線生產和技術開發領域的實踐經驗，在教學中重視理論研究，對研究生實踐環節的指導經驗不足。

（3）實踐教學環節效能未能充分發揮。專業實踐是研究生培養過程中的重要環節，是研究生培養質量的重要保證[10-11]。然而，在實際培養過程中，一些導師沒有充分抓緊和抓好實踐環節，未能指導學生在實踐中真正學到實踐經驗和工程經驗，使培養的學生缺乏在實踐中發現問題和解決問題的能力。

（4）研究生培養質量監控機制不完善。研究生培養質量信息的采集方法缺乏針對性，培養環節的質量監控和過程管理不完善；外部質量評價和內部評估體系不健全，培養質量反饋和改進保障機制不完善，全員、全過程研究生培養質量監控機制尚未形成。

針對湖南科技大學電氣控制類研究生實踐創新能力培養存在的問題，借鑒國內外研究生教育中的實踐創新能力培養模式和方法，結合教育部新工科建設的要求和電氣控制類學科研究生培養的實際，從明確培養領域導向、加強導師團隊建設、增強實踐教學、加強實踐基地建設和健全質量監控機制等措施入手進行了系統性研究，構建了促進電氣控制類學科研究生實踐創新能力培養的新體系，旨在通過一系列探索與實踐，總結經驗，切實提高研究生的實踐創新能力。

2 研究生培養改革創新的主要舉措

2.1 發揮學科特色引領作用，明確培養領域導向

電氣控制類學科研究生培養堅持結合國家國防科技戰略、區域產業創新需求、行業發展最新動態，依托學科平臺，突出自身特色與優勢，引領學科發展，促進培養質量提升，該舉措的核心內涵見圖1。

圖1 發揮學科特色優勢，明確研究生培養領域導向

首先，發揮國防特色學科優勢，明確以服務軍民融合領域為導向，以國防特色學科為依托，以與湘電動力合建的湖南省研究生培養創新基地為載體，以國防基礎科研計劃、裝備預研共用技術等重大科研項目為驅動，積極與在湘相關企業開展密切合作，在智能機器人和雷場探測等領域開展了系列創新研究，為國防科技領域培養高層次人才。

其次，發揮礦山行業技術優勢，明確服務資源環境領域導向。以深海深地礦產資源開發技術與裝備教育部工程研究中心等工程中心和工程實驗室為依托，以煤礦安全預警和礦山裝備電氣傳動與控制等領域的深厚技術積累為基礎，聯合湖南湘電集團、平安電氣等骨干企業，在大型電動輪自卸車協調優化控制和海底資源勘采裝備與控制等領域開展創新研究，為資源環境領域培養高層次人才，服務長株潭國家自主創新示范區建設。

最后，發揮“政產學研”合作優勢，明確服務區域經濟發展導向。以風電機組運行數據挖掘與利用技術湖南省工程研究中心等工程中心為依托，以先進控制理論與新能源控制技術湖南省研究生培養創新基地為載體，聯合湘電風能、株洲時代電氣和湘潭桑頓新能源等企業，在并聯混合動力系統智能優化與決策控制、風電傳動系統故障診斷等領域開展系列創新研究，為區域經濟發展培養高層次人才，服務湘潭國家新能源示范城市建設。

2.2 加強導師隊伍建設，突出工程實踐背景

在研究生培養過程中，導師居于主導地位，是決定研究生培養質量的重要因素[12]。因此，加強導師隊伍建設是至關重要的，主要可從以下幾個方面著手。一是改革導師遴選制度，在看重學術能力和學術成果的基礎上，注重導師的專業實踐經歷和創新精神，對于從事實踐工程項目的教師，高校可適當放寬學術水平要求。二是加強青年導師隊伍的建設。青年導師是導師隊伍的主力軍和中堅力量。青年導師的特點是理論功底和學術水平較高，但工程實踐經驗不足，需要通過多種舉措提高青年導師的工程實踐能力。針對青年導師工程實踐經驗不足的問題，需要通過加強培養和鍛煉的方式提高青年導師的工程實踐能力，主要方法包括：青年導師積極參加學生課程實驗、實踐等教學活動，加強與企業合作，通過承擔和參與企業的研發項目，積累工程實踐經驗。同時，鼓勵青年導師到企業實踐，直接到生產一線了解企業實際情況和技術方面存在的問題。三是大力引進高水平企業專家，充實導師隊伍，發揮企業導師工程實踐經驗豐富的優勢，與校內導師實現優勢互補。同時，通過企業專家的“傳、幫、帶”，加快青年導師工程實踐能力的提升。

此外，導師團隊的組建原則和協作創新精神也非常關鍵。導師團隊成員秉承目標共同、知識互補、揚長避短、協同合作的原則，發揮各自的優勢，實現知識和能力的互補，拓寬研究生的學術視野和創新思路，充分發揮團隊協作的集體優勢，實現協作創新；團隊導師不僅承擔團隊科研項目、指導團隊研究生開展學習和科研，還要與研究生積極交流與溝通，關愛研究生的成長，鼓勵他們獨立承擔科研任務，形成和諧的師生關系，師生相互促進、共同發展；導師團隊要面向國家戰略、礦山行業和區域產業發展需求，發揮國防特色學科、礦山行業技術和“政產學研”合作優勢，開拓創新，銳意進取，協作培養研究生，服務區域經濟發展。

學院根據電氣控制學科發展特點，依托國防特色學科、工程中心和創新基地等平臺，以研究生導師團隊組建的三個原則為基礎，先后成立了“先進控制理論與方法”“模式識別與智能系統”和“復雜系統智能控制方法與應用”等五個導師團隊。其中，“復雜系統智能控制方法與應用”導師團隊榮獲省級優秀研究生導師團隊。通過加強導師團隊建設，實現團隊協作創新，有力促進了研究生培養的教學相長，提高了研究生培養質量，研究生導師團隊建設模式見圖2。

2.3 加強實踐教學，提升研究生實踐能力

研究生培養要與市場需求和工程應用相結合，強化人才培養的目標[13]，實踐教學的加強主要從幾個方面入手。一是課程教學中增加實踐教學內容。在課堂教學中增加綜合性、設計性和創新性實驗環節，針對課程的特點和教學內容，設計實踐性強的課程實驗，培養學生綜合應用所學理論知識進行方案設計的能力，分析、解決問題的能力。二是引導學生參與教師的課題研究或到企業實踐學習。學生通過參與教師的科研課題和企業實踐，實現理論與實踐相結合，在提高自身科研水平的同時，增強了解決實踐問題的能力。三是鼓勵學生參與研究生國際合作與交流。導師鼓勵學生利用學校與國外高校開展合作辦學和交流的機會，學習國外的先進知識和技術，開闊國際視野，提升各方面的能力。四是指導學生參加各類學科競賽。使學生積極參與學術科技創新和創業活動，實現“以賽促教”“以賽促學”，在實踐中積累經驗，切實提高工程綜合應用能力和實踐創新能力。通過課堂教學、課題研究、合作交流和學科競賽等多種方式相結合，加強實踐教學，多舉措提升研究生的實踐創新能力。

2.4 加強實踐基地建設，培養研究生創新能力

研究生實踐創新能力的培養離不開實踐基地的建設[14-15]。加強研究生實踐基地建設，充分發揮實踐基地在工程實踐創新教育方面的作用，為培養和提高研究生的實踐創新能力提供良好平臺。研究生實踐基地建設包括校內、校外實踐基地和校企聯合實踐基地建設。信息與工程學院充分利用校內資源，搭建具有學科特色的專業實踐基地，依托電子與電氣技術國家級實驗教學中心、信息與電氣技術國家級虛擬仿真實驗教學中心和電氣控制學科的科研實驗室，建立校內實踐基地，由高水平的指導教師負責研究生實驗和實踐指導。目前，學院電氣控制類學科研究生培養擁有智能機器人實踐基地、煤礦安全預警技術實踐基地、礦山裝備電氣傳動與控制實踐基地和海底資源勘采裝備與控制實踐基地。此外，學院還積極與企業合作建立校外和校企聯合實踐基地，如電氣傳動與控制研究生培養創新基地和先進控制理論與新能源控制技術研究生聯合培養創新基地，充分利用相關企業的先進設備和高水平的工程技術專家，聯合指導研究生參與工程實踐項目，培養研究生的創新研究能力。

2.5 健全質量監控機制，保障研究生培養質量

根據國家、學校和學位點研究生培養的質量標準，對接國家戰略、區域發展和行業需求，完善《研究生培養方案》《研究生培養過程質量標準》和《研究生學位授予標準》等系列質量標準，建立研究生培養質量標準體系。按照質量標準，從外部質量信息采集和內部信息采集兩個途徑入手，通過畢業生質量調查、培養過程檢查、同行評價和專家督查等方式，全面獲取研究生質量信息并分析，建立較為完備的質量信息采集分析體系，為質量評價提供實施基礎。基于質量標準，將外部評估和內部評估相結合，通過學科評估、學位點合格評估、年度質量報告和年度考核等方面，全方位評估培養質量，建立較為全面的質量評估體系。結合以上三個體系，形成培養質量閉環反饋系統，健全培養質量監控機制，保障研究生培養質量，研究生培養質量監控體系見圖3。研究生培養質量監控體系以質量標準為基礎，遵循質量監控管理規律，兼顧外部和內部兩個層面，從培養環節、培養質量信息采集與分析、培養質量評估與分析、質量信息反饋和持續改進等方面入手，實施質量評價、反饋、改進、再評價、再反饋、再改進，形成質量控制閉環，全面監控研究生培養質量。研究生培養質量信息采集和評價強調全員參與、全程覆蓋、全方位評價，健全具有持續改進效能的研究生培養質量監控機制，保障研究生培養質量的持續提升。

圖3 研究生培養質量監控體系

3 研究生培養改革的實踐成效

3.1 研究生創新能力明顯提升

近年來，電氣控制類學科碩士研究生以第一作者在權威學術期刊上發表的論文數量逐年增加，生均發表論文由原來的1.2 篇提高至2.6 篇；授權國家發明專利28 件，美國發明專利6 件；獲批省級研究生創新項目9 項，獲得省級研究生創新論壇優秀論文一等獎23 篇，二等獎35 篇。

近三年，研究生在省級以上高水平學科競賽中不斷取得優異成績。研究生參加“互聯網+”創新創業大賽、數學建模競賽、電子設計競賽等學科競賽，獲國家級獎勵12 項、省級獎勵32 項。

近年來，電氣控制類學科碩士學位論文抽檢合格率達100%、優良率在90%以上；榮獲省市優秀畢業生的有13 人，繼續攻讀博士學位的有22 人。

3.2 導師團隊指導能力增強

近年來，團隊導師培養研究生服務社會的能力顯著提升，承擔國家重點研發計劃、國防基礎科研計劃等國家和省部級項目30 余項、企業委托開發項目40 余項；獲得國家國防科技進步獎、省自然科學獎、省技術發明獎等5 項、中國發明創業獎和中國產學研合作創新獎2 項，團隊教師入選國家優秀青年1 人、省杰出青年1 人、省科技創業領軍人才1 人、“湖湘青年英才”3人、省青年拔尖人才1 人、創新人才培養工程人才1 人、省青年骨干教師8 人，14 位教師擔任國內外多個學術組織職務，4 人入選權威雜志杰出審稿人，主持省學位與研究生教育教學改革項目8 項等。團隊教師指導研究生開展創新研究的能力顯著提升，指導學生獲評省優秀碩士學位論文9 篇、校級優秀碩士學位論文18 篇。

3.3 學科影響力不斷擴大

近年來，學院先后承辦省級研究生創新論壇“人工智能與先進控制技術”分論壇、全國智能優化與調度學術會議、中國人工智能學會智能空天系統專業委員會學術交流會、中國指揮與控制學會自抗擾控制研討會、數據驅動控制與學習系統會議等大型會議13 次，受邀在大型會議上典型發言10 多次，獲得同行專家的充分肯定。研究生實踐創新能力培養的經驗和方法被省市多家新聞媒體跟蹤報道，社會反響良好，經過幾年的改革與實踐，學校電氣控制學科影響力不斷加大。

4 結語

針對當前湖南科技大學電氣控制類研究生實踐創新能力培養存在的問題，從培養領域導向、導師團隊建設、加強實踐教學、實踐基地建設和健全質量監控機制等方面，構建了研究生實踐創新能力培養體系。經過幾年的探索與改革，積累了較為豐富的實踐經驗，也取得了良好的實踐效果。湖南科技大學就該培養體系與較多同類型高校進行了交流與分享，對電氣控制類學科研究生實踐創新能力的培養具有一定的借鑒意義。