基于综合课题培养工科类研究生的探索与实践

（广西师范大学电子工程学院，广西 桂林 541004）

工科类研究生教育的本质是将科学理论与工程实践融为一体的具有综合性的教育理念［1］。学生除了必须掌握相应的专业理论知识，还需具有基本工程实践技能，成为具备全面素质的应用型人才。因此，学生运用理论创新、工程实践两个方面的综合能力是目前大学中高等教育大众化这一新形势下的新要求、新目标和新选择，也是新时期下高校深化教育教学改革、提高人才培养质量的关键切入点和落脚点［2］。高校在学生培养过程中需要以提高学生工程实践能力为主要目的，以理论创新为核心出发点，最终完成培养学生成为能够快速适应行业需求的综合性强的高素质人才。

本文根据目前工科类研究生中普遍存在的一些共性问题及目前我校电子信息类专业在理论与实践教学中关于工程实践能力培养所存在的不足，科学地将综合课题深化研究的思想与方案贯彻于工科类研究生培养的过程，以全面提升学生的理论创新和工程实践运用能力。

一、我国研究生现状分析

中国学生从小学到中学主要是被动接受知识的不断传授，并应付大量课后作业的教育模式，也就是所谓的“填鸭式”教育。传统的大学教育模式仍是以教师讲授为主体，讲解他们自己对相关知识的见解与体会，却鲜有给学生自己提出问题的机会［3］。这种教学模式给后期的研究生教育带来以下一些不良影响。

1.研究生属于应试型学生。学习某些课程更多是为了应付升学考试，无法与实际问题结合起来，动手能力较差。

2.研究生学习主动性差。其具体表现为大多数学生缺乏自主寻求学习任务的积极性，总是被动等待老师安排相关任务。

3.研究生对老师依赖性较强。较多学生缺乏自学能力，一遇到困难便不知所措。

4.研究生导师的学生人数较多，无法使研究生得到更多的培养机会。

此外，当前各大院校主要通过理论教学提高在校大学生的理论创新能力。通过实践规划、实验、设计和实习等关键环节来培养和提升学生的实践动手能力，从而提高学生基本的工程实践运用技能［4］。然而在实际的教学过程中并没有将两者有机地结合起来，而且不同学校会根据自身的定位以及发展规划来提供水平参差不齐的教学。

二、基于综合课题的工科类研究生培养体系

课程设计、专业课题设计和毕业设计等综合研究课题是培养工科研究生全面、综合运用所学理论知识来分析问题、解决问题的关键环节，它们的融会贯通是学生综合能力得到培养和提升的重要保障。

（一）环节一：规划

在我校，专业基础课程教学和实验安排在研究生一年级进行。在这一阶段，很多教师只是让学生自由学习相关基础课程。然而可惜的是大多数学生缺乏主观能动性，课程学习仍具有一定的盲目性，“应试”目的明显。研究生教育更注重知识的专业性，这样盲目地学习是非常浪费时间和精力的。其实，在研一阶段，每个学生平均只有10门左右的课程，每门课程60学时左右，也就是每个学生每周只有20节课左右，因此学生会有大量的课余时间。为了更有效地利用好这段时间，可在学生入学2个月左右，结合学生的研究兴趣、导师课题要求及学生近期对学校方方面面的了解，导师和学生共同商量确定一个长期研究的综合课题，并可将其作为毕业设计的相关内容。只有这样学生方可结合自己的研究课题进行有针对性的课程学习，并合理安排课余时间来开展相关课题的研究，有效地提高时间利用率。当然，该课题的主题并非一成不变，日后可结合学生的实际情况进行修改和完善。教师可通过周会和定期举办学术沙龙等方式，及时了解学生课题的进展情况，并解答学生在研究过程中遇到的相关技术问题。

（二）环节二：实验与设计

实验是工科类研究生必备的最基本的工程能力。学生的这种能力需要通过一定的教学实验来培养，也就是我们通常所说的实验教学法［5］。实验能够加深学生对基础理论知识的理解，对课堂教学起辅助作用，有助于学生进一步理解和掌握相关的理论知识。在物理和化学的教学过程中，实验是一种常用的辅助理解手段。

设计通常具有多种不同的形式，如某一课程设计、某一课题专业设计等。它们是引导学生运用所学理论知识分析问题、解决问题的重要步骤，从而实现学生实际工程能力和理论创新能力相结合的综合能力提升［5］。学生通常利用学校环境中所获得的全部知识和经验来完成特定任务，涉及知识广泛和功能完善的综合项目。

教师在教学过程中需要将实验和设计两者有效地结合起来才能更好地发挥它们的作用，可通过安排一定的实验任务来帮助学生理解与当堂课程内容相关的理论知识。其中需要注意的是，每完成一个阶段的教学任务，教师可根据实际情况布置一些综合性强的课程设计和专业综合课题。例如，关于人工神经网络课程的教学，可以根据表1中的内容进行合理安排。

表1 人工神经网络课程安排

第一课至第四课主要以人工神经网络的背景知识、研究现状和基础知识介绍为主，并配合相关报告和实验帮助学生理解相关理论知识。第五课介绍经典的BP神经网络并辅之以实验，加深学生对相关理论知识的理解。到第五课，学生已基本熟悉神经网络的基本知识，此时可以安排一个综合课题让学生课后进行研究。比如，可以给学生布置一个关于BP神经网络的课题研究设计。第六课进一步介绍Hopfield等更为复杂的神经网络并通过实验帮助学生理解。第七课介绍Hopfield神经网络相关拓展知识，给出相应的综合课题，并对第五课安排的BP神经网络综合课题进行总结和分析。第八课介绍前沿的SNN神经网络基本知识并安排实验。第九课与第八课类似，主要进行SNN神经网络拓展知识的介绍和综合课题安排，此外还需针对第七课中安排的Hopfield神经网络综合课题进行总结。第十课对神经网络做一个小结和未来的研究展望。第十一课对SNN神经网络综合课题进行分析，并对整个课程进行总结。

当然，实验实训的课题需针对具体问题进行设计，使其具有一定的新意、深度和广度。通过以上合理的教学实验和交叉地、阶段性地安排综合课题设计的课程方案，学生可以较好地掌握基本理论知识，同时提升运用所学理论知识解决实际问题的综合能力。从另一角度来看，这一过程要求高校教师具备良好的科学研究视野，能够深刻地理解实训课题涉及的科学问题、理论精髓。把握好问题的科学规律，对其发展趋势拥有独特的敏感度，从而使学生获取科学理论研究的最新成果，具有科学研究的前沿视角，领会科学研究的学术思想和观点，掌握良好的实际动手操作能力，学会融会贯通的科学研究方法等［6］。

（三）环节三：实习

实习是学生初步了解社会，理论联系实际，提高学生综合能力的关键环节之一［7］。学校需要积极地联系企业、研究所等生产和研发资源去帮助学生建立相关的实践平台［8］。有条件的学校可以将实习工作规范化和系统化，这个相当于综合课题的研究过程。实习过程需要安排相关教师进行指导，并安排相关综合课题。实习综合课题的设计中，需要突出课题的系统化和产品化，要求课题具有完整性和指标具有可测性，强调课题从构思、设计、制作、调试到报告的完整。学生可以借助这些平台将理论知识与实践紧密联系起来，并掌握一定的专业技能。高校教师应时刻关心学生的个人能力培养，在实习环节给予最大的帮助，结合自己科学研究方向的特点和合作交流机会，给学生最大限度地创造合适的实习岗位和机会。

（四）环节四：交流与输出

在研究生培养的实施过程中，学生科技报告和学术论文撰写的能力培养也是一个非常重要的环节［9］。要转变学生以前撰写实验报告的习惯，以学术论文的要求指导学生进行综合课题报告的撰写，引导学生有效进行学术交流［10］。当然，学术交流的形式是多样化的，主要体现在三个方面：学习与课题的相互交流，学生之间课题的相互交流，学生与其他科研机构的交流合作。首先，要求学生在自主学习的过程中，及时和相关教师反映自己的科研课题与相关理论知识的联系与差异，通过相互探讨与深度学习，使得研究课题有新的思路［11］。这一过程有利于激发学生自我思考和深度学习的热情和动力。其次，在研究生培养上，每个学生的研究课题是有不同侧重的，但大部分学生研究的大方向是一致的，而且课题之间有交叉性质，因此，可以定期地安排学生进行交流与分享。这样一方面可以增强学生交流和表达的能力，另一方面可以在不同的学术问题之间产生头脑风暴，孕育出新的思路和想法。最后，积极组织学生参加与其他科研机构的合作交流，让学生尽快地适应信息科技全球化的发展趋势，从而获取更多的学习资源，为后续发展积累更多的能量［12］。

（五）环节五：提高教师的综合能力

以提升学生的综合能力为培养目标，基于综合课题的工科研究生的培养方式，一方面需要学生拥有良好的创新意识、扎实的理论知识基础和工程实践运用能力；也强调教师具备深度学习的能力，并积极与企业联系、合作以创建多方位、多视角的校企合作项目，给学生提供实践运用的机会，提升自身的科研业务水平和创业指导能力。因此，师资队伍对于培养综合素质高的研究生人才尤为重要。

在师资队伍建设方面，学校需要加强“双师型”教师队伍建设［2］。充分利用寒暑假对相关专业教师进行企业培训及岗位锻炼；同时积极引进企业相关高技术人员、优秀工程师走进课堂，走到学生中；还可以通过一些校企合作工程项目来提高学生解决实际问题的能力。

三、基于综合课题工科类研究生培养方案实施价值分析

对学校而言，聘请企业相关高技术人员、优秀工程师作为研究生的校外导师，有利于加快“双师型”队伍的建设。校企合作可以给学生一种提前进入社会的亲身体验，在一定程度上有利于推动研究生的实践教学，加快学校交叉学科的发展与共进，从而提升学校的科研水平与研究生培养质量［8］。同时也有利于显著提升学校解决国家重大实际问题的能力，促进学校相应学科的发展。

对企业而言，通过顶岗实习等方式参与研究生培养工作，是社会对企业实力认可的表现，有利于企业形象的提升，扩大企业影响。承担研究生培养工作可以更好地督促企业员工继续学习，增强个人能力，增强创新意识，提升创新能力。同时，顶岗实习的研究生可以给企业解决一些实际问题，并带来相应的效益。

对学生而言，在经历了大量的工程训练，以及贯穿于研究生各个阶段的综合课题探索的洗礼，其理论知识基础将会变得更加扎实、牢固，其全面解决实际问题的能力也能得到很好锻炼。学生通过长期研究的综合课题可保证按时完成毕业设计的任务；通过实验与课程设计等微型综合课题可加深对相应理论知识的理解；通过实习这个特殊的综合课题获得实践的机会，在掌握实际知识的同时，又学会如何与团队合作，共同完成任务。

四、结语

为进一步提高学生的综合能力，学校应该进一步完善人才培养方案，形成系统的突出综合能力培养的课程设置。以综合课题为线索，将综合能力的培养从学生踏入校门伊始到毕业设计完成，贯穿其整个学习生涯。从实验、课程设计入门，以交流与输出为关键环节，逐步引领学生进入复杂项目。学生综合运用所学基础理论知识来分析问题、解决问题的能力得到了加强，也提升了科技创新的研究能力。很多学生成功申报了省级和校级的研究生教育创新项目，同时发表了高质量的学术论文。实现了学生以理论创新和工程实践能力提升相结合的综合素质的提高，还加强了教师的教学技能和科研素质。