研究生“学练赛践”一体化工程创新能力培养体系研究与实践

刘　宝, 王宇红

(中国石油大学(华东) 信息与控制工程学院, 山东 青岛　266580)



研究生“学练赛践”一体化工程创新能力培养体系研究与实践

刘宝, 王宇红

(中国石油大学(华东) 信息与控制工程学院, 山东 青岛266580)

研究生的工程创新能力培养是国家进步和科技发展的重要一环。以提高研究生的工程实践和创新能力为核心,通过分析目前在我校控制工程专业学生培养过程中存在的问题,先后建立了包括“以学启创”“以练推创”“以赛促创”和“以践激创”的学练赛践四位一体化工程创新培养机制,形成了研究生的“学习—锻炼—比赛—实践”3年递进式工程实践培养体系,探索了一条培养和提升研究生综合工程创新能力的新途径。

研究生培养； 培养体系； 学练赛践

1　培养研究生工程创新能力的必要性

研究生创新能力在一定程度上是国家进步和科技发展的关键因素之一,因此提高研究生创新能力的培养质量至关重要[1-2]。在研究生的工程实践及创新能力培养方面,国外一些发达国家已经取得了很好效果[3-4]。如美国率先开始研究生创新人才培养探索,要求培养计划密切联系国民经济和社会发展需求,其研究生培养的重要特色之一就是非常重视科研,鼓励学生以竞争取胜和富有积极创业意识；德国的研究生培养遵守“教学与科研相结合”原则,要求研究生导师积极开展科学研究与教学探索,同时鼓励研究生积极参与科学研究,努力做到学术科研创新,并严格按照“宽进严出”原则来管控研究生培养质量等[5-8]。国内不少名校借鉴国外高校的研究生创新教育经验开展了许多研究生教育工作并取得了一些成绩和经验。如清华大学在研究生能力培养方面积极发挥校企双导师和学科导师组的指导作用，并紧密结合实际工程应用前沿,突出强化研究生的实践能力和职业素质的培养[9]。中山大学注重基础知识的传授、基本素质的教育,强调博专结合、理论实践相结合、教学科研相结合等[10]。北京航空航天大学注重研究生拔尖创新人才培养,探索并实践了拔尖创新人才培养模式[11]。虽然国内这些高校在研究生创新教育方面取得了一定成绩,但是我国总体研究生创新人才的培养依然处于探索阶段,还不能满足国家和社会建设和发展的需求。与国外发达国家相比,我国研究生的总体创新能力偏低,尤其是其发现问题、分析问题和解决问题的能力薄弱:在实践中创新的能力、对创新思维的训练、对创新品质的培养和对创新能力的锻炼等方面严重缺乏[12-14]。这些问题在一定程度上已经影响到我国的人才强国战略的实施效果。

因此,本文以我校控制工程专业研究生培养体系改革为例,结合我国社会经济发展趋势,针对培养过程中存在的问题,以提高研究生的工程实践和创新能力为核心,从优化重构课程体系和建立工程创新教学模式、工程创新训练培养机制、学科竞赛创新培养机制和综合实践创新培养机制等方面,构建学练赛践四位一体的控制工程专业研究生工程创新能力培养体系,以提高学生的综合创新能力和培养质量,探索一条提升研究生综合创新能力的培养新途径,并可推广至其他高校同类专业学生培养过程中,这对提高我国的研究生工程创新能力培养将发挥积极作用。

2　“学练赛践”四位一体的工程创新能力培养体系结构设计

“学练赛践”四位一体的工程创新能力培养体系建立,旨在提高我校控制工程专业研究生的综合素质和创新能力,促进控制工程专业持续发展。本文围绕如何提高研究生创新能力培养,以创新教学为基础,以实践训练为促进,以学科竞赛为推动,以综合实践为提升,构建“学练赛践”一体的控制工程专业研究生创新能力培养体系。

通过分析目前在控制工程专业研究生培养过程中存在的问题,首先以提高专业研究生创新能力为目标优化建立工程创新特色鲜明的课程体系,然后为充分挖掘和锻炼研究生的工程创新能力,先后建立“以学启创”的创新教学培养模式、“以练推创”的锻炼培养机制、“以赛促创”的竞赛培养机制和“以践激创”的实践培养机制,形成“学练赛践”四位一体的研究生工程实践创新培养体系，如图1所示,最终实现提高控制工程专业研究生的工程实践创新能力的目标,探索一条培养提升研究生综合创新能力的新途径。

图1　“学练赛践”一体的工程实践创新培养体系整体架构

3　“学练赛践”一体的工程创新能力培养体系组成

3.1优化重建控制工程专业课程体系

以研究生创新能力培养为导向,分析原控制工程专业培养课程体系存在的问题,如课程知识体系中缺乏高级智能信息处理及高级控制等课程、课程体系中缺乏工程设计与开发系列课程、课程体系中工程创新实验教学环节不足等。针对上述存在问题,优化建立知识体系、完善工程特色鲜明的课程体系。

(1) 在培养课程体系中增加工程设计和实践、学科竞赛或创新训练等必修课程；

(2) 在高级信息处理及高级控制等课程方面,增设智能信息模式识别、智能控制、智能决策管理等课程,以弥补在培养体系在这方面的不足；

(3) 在工程设计标准及规范等实践课程方面,增设自动化工程设计规范(国家标准)、硬件/软件设计规范(选择华为企业设计规范)、工程实践锻炼等必修课内容。

3.2建立“以学启创”的创新教学培养模式

主要针对研究生创新思维或意识缺乏问题,探索研究教师研究型教学和研究生研究性学习的“双重探究”教学模式,以锻炼和启发研究生的创新意识。原来教学过程中存在知识讲解课时内容偏多,而研究生查找资料、探索研究和讨论性课时偏少等问题,致使研究生缺乏探索精神和工程创新意识薄弱。因此,为了启发研究生的工程创新意识,对原有的教学培养模式等进行改革，在研究生的教学过程中建立教师引导教学模式、开展教师研究性教学和学生研究性学习教学模式,逐步形成“教师引导,双重探究”创新教学模式。

3.2.1教师自身的研究性教学

(1) 改变传统的教师以“灌”和“输”为主的知识传授方式,大力提倡启发式和引导式教学；

(2) 研究基于工程问题或案例的研究性教学方法,突出研究生的自主学习和创新能力培养；

(3) 教师积极完成本质教学工作,坚持终身学习,不断拓展本专业知识；

(4) 在讲课过程中注重内容的实效性和新颖性,在相关理论授课过程中适时增加最新国际会议文献内容；

(5) 不断加强教师对工程实践问题的研究,强化教研融合,丰富和提升教师的实际工程经验；

(6) 积极进行研究生教学研究与改革,促进教师教学方式创新能力发展。

3.2.2学生的研究性学习

(1) 倡导学生的自主性学习模式,减少理论课时,增加讨论性、探索研究和答疑时间,以培养学生的批判性思维和激发其创新意识,改善课堂教学效果；

(2) 加大对学生的调研、实践、设计、讨论、研究等任务要求和学习；

(3) 针对部分优秀研究生在课后作业或考核大作业等方面要增加难度要求,甚至超出所学内容范围,提高研究生的自主学习、自主分析和解决问题的能力；

(4) 改革课程考核方式,减少理论闭卷考试,逐步增加综合大作业考核方式(包括选题、分析、设计开发、答辩和论文等),并逐渐增加演讲、答辩等形式,形成科学的多元立体考核方式。

3.3建立“以练推创”的工程训练培养机制

主要针对控制工程专业研究生实际工程创新锻炼不足的问题,为了促进研究生的工程实践创新锻炼,针对原来工程实践场地不足和工程实践锻炼比较缺乏问题,从优化建设研究生工程实践基地和建立研究生工程实践创新能力培养制度两方面,逐步建立“以练推创”的控制工程专业工程创新锻炼培养机制。

3.3.1建立研究生工程实践中心,充分发挥其在工程实践创新培养方面的作用

(1) 优化整合油气田自动化实验室的抽油机模拟实验系统、中国石油大学—西门子(中国)联合实验室的PCS7-400 控制系统资源、过程控制实验室的浙大中控DCS系统和智能仪表开发实验室的嵌入式硬件开发资源等,建立校内油田控制、化工设计与开发、智能仪表开发等工程训练中心。

(2) 积极与各大油田、石化等企业洽谈签署有关研究生实习协议,共建校外研究生的培养实践基地。

3.3.2建立工程创新训练培养机制,切实增加研究生工程实践锻炼机会

(1) 一年级主要开展以课程实验和综合课程设计为主的实践锻炼,尝试开展与课题研究方向相关的工程实验,协助指导本科生毕业设计。

(2) 二年级开展与课题研究方向相关的工程实验,独立指导本科生毕业设计,协助导师指导研究生创新实验项目为主的实践训练,并鼓励学生申请发明专利和撰写科技创新学术论文。

(3) 三年级指导一年级和二年级的学生开展相关实践锻炼,独立指导研究生创新实验项目。在三年工程实践训练过程中,最终形成研究生“以练推创”的控制工程专业工程创新训练培养模式。

3.4建立“以赛促创”的竞赛创新培养机制

主要针对控制工程专业研究生缺乏实际工程创新意识问题,以教育部西门子杯全国自动化挑战赛的化工设计开发、工程创新、工程应用和硬件开发等类型赛项为主,研究建立“以赛促创”的控制工程专业工程创新竞赛培养模式。为推进研究生的工程创新能力发展和检验研究生的实际解决问题能力,建立研究生学科竞赛平台,为构建基于学科竞赛的研究生工程创新培养机制奠定基础。

3.4.1构建研究生学科竞赛平台

以我校举办的教育部“西门子杯”研究生自动化挑战赛(分赛或决赛)平台为主,结合全国研究生电路设计大赛和飞思卡尔智能车大赛等,构建研究生学科竞赛平台,推动研究生工程创新能力发展。

3.4.2建立“以赛促创”的控制工程专业工程创新竞赛培养机制

(1) 一年级:主要参加“西门子杯”研究生自动化挑战赛的设计开发型、工程应用型、工程创新型和硬件开发型等比赛；协助导师指导研究生电路设计大赛和飞思卡尔智能车大赛等。

(2) 二年级:协助指导“西门子杯”研究生自动化挑战赛,指导研究生电路设计大赛和飞思卡尔智能车大赛等。

(3) 三年级:在导师启发下指导“西门子杯”研究生自动化挑战赛,指导研究生电路设计大赛和飞思卡尔智能车大赛等。

3.5建立“以践激创”的科研创新培养机制

3.5.1建立工程创新科研培养模式

主要针对控制工程专业研究生实际工程创新锻炼不足问题,以教师科研为载体,研究建立“以践激创”的控制工程专业工程创新科研培养模式。

(1) 一年级:研究生介入与论文开题相关的工程项目,在导师或高年级学生指导下进行相关基础科研实验,并要求独立或参与完成科研论文1～2篇。

(2) 二年级:导师把相关工程项目进行子课题划分,尽量让研究生承担与论文开题方向直接相关的科研课题子项目,并协助指导一年级学生开展科研实验或锻炼。

(3) 三年级:承担与论文开题直接相关的科研课题子项目,指导一年级和二年级的科研课题项目开展,锻炼研究生的科研创新和团队协作能力。

3.5.2完善工程实践能力培养体系

通过“以学启创”“以练推创”“以赛促创”和“以践激创”的综合培养机制研究,完善控制工程专业研究生三年递进式工程创新能力培养体系，如图2所示。

(1) 学习:研究生一年级主要是综合工程实践创新能力学习。

(2) 培养:研究生二年级主要是工程实践能力锻炼和培养。

(3) 提升:研究生三年级主要是综合工程实践能力锻炼和提升。

通过上述“学练赛践”四位一体的研究生培养和锻炼,形成研究生的“学习—锻炼—比赛—创新”3年递进式工程锻炼培养体系,实现培养和提高控制工程专业研究生的工程实践创新能力的目标,推动控制工程专业的深入发展。

图2　“学练赛践”四位一体三年递进式工程创新培养体系

4　实施效果

“学练赛践”四位一体的研究生3年递进式工程实践锻炼培养体系在我校实施以后,在研究生培养、青年导师锻炼和学科发展方面均受到较大推动作用。在研究生培养方面,每年使近500名研究生受益,他们的工程实践创新能力得到了锻炼和提升,他们发现问题、分析问题和解决问题的综合能力得到提高。我校控制工程专业2015届研究生就业率为97.92%,连续4年研究生就业率稳定在98%及以上。2015年该研究生点共有16名研究生参加了2015年全国研究生“西门子杯”工业自动化挑战赛分赛,获得特等奖2项、一等奖6项、二等奖8项的优异成绩,并在全国总决赛中获得了2项全国特等奖。在硕士生导师锻炼方面,能够综合锻炼和提高青年硕士生导师的教学能力,在实施过程中促进了3名青年硕士生导师锻炼成长。在学科发展方面,优化和改进了该学科研究生的课程体系或培养方案,加快了校内和校外实习基地建设,新建成中国石化胜利油田技术检测中心和青岛鼎信通讯股份有限公司等2处研究生实践实习基地,极大改善了研究生的实践教学条件。

5　结语

本文以提高研究生的实践创新能力为核心,针对目前控制工程专业研究生在培养过程中存在的问题,首先优化重建工程创新特色鲜明的课程体系,建立“以学启创”的创新教学方法,然后研究建立“以练推创”、“以赛促创”和“以践激创”的工程实践创新锻炼培养模式,最后形成“学练赛践”四位一体的研究生三年递进式的工程实践培养和锻炼体系,实现了培养和提高控制工程专业研究生工程创新能力的目标,并探索了一条培养和提升研究生综合创新能力的新途径,推进控制理论与控制工程学科深入发展。

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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年山东省教学改革项目(2015M016)；2015年山东省研究生教育创新计划项目(SDYC15037)；2014年中国石油大学本科生重点教学改革项目(JY-A201412)；2014年中国石油大学研究生重点教学改革项目(YJ-A1407)

刘宝(1971—)，男，山东淄博，博士，副教授，研究方向高级自动化技术及应用.

G643.2

A

1002-4956(2016)9-0022-04