“学、创、研”系统性工程思维培养体系构建与实践＊

汪志成，赵 杰，孙兆群

（东华理工大学，江西 南昌 330013）

创新型工程科技人才培养是建设创新型国家的关键，国家发布的《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》《专业学位研究生教育发展方案（2020—2025）》《中国教育现代化2035》等文件明确提出了要加大应用型、复合型、技术技能型人才培养比例，完善科教融合、产教融合育人机制，加强研究生知识创新能力和实践创新能力培养。现代工程是技术与社会多因素的综合体，是多学科融合、多技术集成的复杂系统，为适应“大工程”“系统工程”的发展，必须改革和完善现代工程师工程思维培养模式[1]。工程思维是在工程的设计、研究和实践中形成的思维，是一种筹划性的思维。工程思维是一种非逻辑的复合型思维，其任务在于设计和验证工程实践[2]。工程之所以存在，是应社会和生产的需要，因此，工程思维一开始就具有很强的目的性和价值性，呈现出价值多维化[3]。诸多高校和学者在工程思维能力的培养方面进行了系列探索，如建立“实验室+创新实践基地+企业”的实践教学基地， 形成了以校内实践教学为主导，以企业实践教学为补充的校企协同实践教学模式[4]；采用基于课程项目的工程思维能力培养与工程经验知识获取的培养方式[5]；采用学生参与教师的科研项目、自主研制实验装置、校内实习与校外实习相结合等实践教学模式，提高学生的工程创新能力；通过校企联合培养，在工程实践中强化专业理论知识，运用所学知识系统化、综合化地解决工程实践问题；通过案例教学、课程项目、课外兴趣小组、专业竞赛等培养学生工程思维习惯、工程意识及创新能力等。结合国内外对工程思维的理论研究与实践经验，本研究提出“学、创、研”一体式系统性工程思维培养体系，并进行应用检验。

1 系统性工程思维培养问题分析

本研究主要面向机电类研究生展开，机电类专业具有典型的应用型工科特征，其培养的硕士研究生往往直接面向生产一线，对于实操技能、创新、研发、学科交叉融合能力均有较高的要求，但目前对于研究生工程创新思维能力的培养仍然存在以下问题需要解决。

科学研究与工程创新能力培养未有效衔接。机电类专业是构建工程系统的重要支撑学科，当今的工程活动已经超越了单纯的技术知识建构范畴，工程思维更加强调复杂性、集成性。但目前研究生培养侧重于解决单一的学术问题，对于基于实际工程项目的构思、设计、实现和运作过程缺乏训练，理性思维与经验思维的隔离导致工程集成性缺失，导致学生科研选题与行业发展水平和趋势不匹配，研究成果难以应用于解决关键工程问题。

基于项目全生命周期的工程育人环境不完善。学生对于全球化技术发展趋势和应用环境缺乏了解，新技术应用需要经历的复杂过程，行业发展的周期性、阶段性，技术应用的适用性缺乏全局性认识，学生在项目研究过程中容易盲目追求复杂技术和前沿技术，制定项目方案时不能基于工程背景进行合理的成本估算、技术风险、市场风险评估，材料的采购、部件的加工、系统的装配和调试不能贴近实际需求，产品外形设计过于学术化、理论化，导致复杂的功能设计在应用环境中形同虚设，难以操作，盲目的高定位造成产品性价比低、产品技术定位与行业发展水平不匹配等问题，基于项目全生命周期的系统性工程创新思维缺失，难以形成应对复杂工程问题的完整知识体系结构。

系统性工程思维缺失，基于项目全生命周期的创新性能力薄弱。随着市场经济和科学技术快速发展，学科知识交叉融合、新型高效社会协作关系形成和全球一体化趋势加强，当今世界对人才的需求定位已由单一的技术主导型转向以技术为基础的工程应用复合型人才。但目前培养研究生时普遍实行导师制，以实验室为单位开展工作，团队之间组织往往比较松散，分工基本按照课题项目的研究需要，团队管理、工程规范、知识产权意识和管理、项目运作体系等方面培养力度不足。

2 “学、创、研”系统性工程思维培养体系构建

以提高机电类研究生系统化工程创新思维为目标，探索与实践“学、创、研”一体贯通式培养模式及实践训练与保障体系。

2.1 “学、创、研”一体贯通式系统化工程创新能力培育模式

将研究生培养过程划分为“学、创、研”3 个阶段，实现科学研究与工程创新能力培养的有效衔接。

在“学”阶段，通过引企入校，产教融合，由企业人员、专业教师、研究生、本科生组成多学科融合创新研发团队，进行基于实际工程项目研发全生命周期的技能训练和创新创业能力训练，让学生参与项目实施过程中技术方案制定与实施的全过程，并形成技术报告；在“创”阶段，基于前一阶段的项目实施，引导学生提出创新性设计方案，并进行创新项目的孵化和创业实践，参加学科竞赛，撰写项目计划书，包括市场分析、创业团队管理、财务分析、技术方案对比、商业可行性分析等，并进行项目路演，在此过程中训练学生技术转移转化及对市场应用趋势的判断能力，熟悉公司运行体系，对自身发展形成清晰的定位；在“研”阶段，引导学生结合前2 个阶段的学习实践和学科研究方向，结合本学科领域的前沿问题与市场趋势的判断及对自身发展的定位，确定研究方案并实施，发表与交流学习成果，保护知识产权，最后形成毕业论文，这一阶段训练学生的专业研究思维及对技术趋势的判断能力。以上3 个阶段相互衔接，层次递进，研究成果反哺创新研发，形成产教融合闭环系统，对学生的技能、创新创业能力和科学研究思维形成全过程一体贯通式培养体系。

2.2 “培育—孵化—体验—实践”全周期训练体系

构建“学、创、研”能力培养所需的实际工程育人环境和实践能力训练体系。

项目培育和基地孵化对应于“学”的阶段，依托校内外实践基地构建工程育人环境及各层次技术交流平台，引导学生完成创新项目的申报实施，对其工程技能和创新创业能力进行系统训练；竞赛体验和创业实践对应于“创”的阶段，为学生提供创新创业实践平台，通过前一阶段形成的成熟方案，进行创业项目孵化和运营，以对工程应用环境与行业技术水平有深刻认识；基于项目实施成果参加各类学术会议及行业展会，并通过创新创业论坛等形式开展学术交流活动，了解行业与技术领域前沿发展趋势；同时参加创新创业竞赛，进行创新创业能力的实践训练，完善成熟的创业方案，入驻创业孵化园、大学生科技园、校内外创新实践中心及实践基地协同教学平台，通过对初创项目的孵化、跟踪培育完成创业实践。

2.3 “一交互二融合三协同四保障”的全方位协同育人保障体系

一交互，指通过吸收机械、自动化、电子等不同专业本科生与硕士生组建本硕多学科混合式创新团队，解决了系统性工程项目实施过程中的专业技能互补问题，为硕士执行创新项目方案提供强有力的支撑，同时形成可持续发展的创新梯队。

二融合，指通过校企融合和科创融合，将企业实际工程项目引入学校，企方技术人员与研究生共同组成技术团队实施项目，使学生可以参与产品全生命周期开发过程，同时将科学研究的成果用于创新创业活动，促进科技成果的有效转化。

三协同，指结合国家“一带一路”战略和科技援外项目，企业技术人员、国外合作单位人员与研究生组成联合技术研发团队，在柬埔寨、菲律宾、印尼、尼日利亚等国家实施了多个海外项目，同时结合互联网+大赛，组建了俄罗斯、挪威、爱尔兰等跨国团队，基于创新创业项目进行项目成果的海外转化，通过项目实施，极大地扩大了学生的国际化视野，形成了多方协同培养的模式。

四保障，指依托重点实验室、工程技术研究中心等科研平台，研究生示范基地，与地方共建的产业研究院，引企入校建立的联合实验室、校外实践基地等，组建国际化导师课题组，为研究生培养提供强有力的资源保障。

3 “学、创、研”系统性工程思维培养体系实践

“学、创、研”体系于2011 年开始构思，经过近10 年探索与实践，逐步在机电类相关专业研究生培养中推广应用，取得了一定的成效。

3.1 校内应用

学生参加创新创业竞赛实现全覆盖。在挑战杯、互联网+、研究生电子设计大赛等竞赛中，获国家级奖项7 项，省级奖项36 项，参赛逾200 人次，人均获省级以上奖项2 项，导师获省级以上优秀指导教师称号6人次。

学生获得知识产权实现全覆盖。研究生获得专利授权55 项，软件著作权32 项，人均获知识产权大于2 项。

学生创新团队承担创新项目实现全覆盖。先后完成了“墙体暗线/埋地线缆故障定位装置”“高压静电雾化空气灭菌净化器”“新零售—自动出货机设计”等近30 项创新训练项目，共参与150 余人次。

学生就业质量高，国内外交流日益频繁。研究生一次论文通过率、就业率常年保持100%，参加国际学术会议逾10 人次，受邀参加全国创新创业年会、双创成果展、高教成果展等30 余人次，赴爱尔兰阿斯隆理工大学、俄罗斯托木斯克大学留学、攻读博士学位人员2 人。

3.2 校外应用

校企融合产教协同育人基地多项创新性成果实现海外成果转化。通过将晋江纳创新、江西八纵、大梵科技、东莞佰和生物科技等企业引入学校建立协同育人联合实验室，企业技术人员与研究生在校内共同实施杀毒机器人、排爆机器人、租赁式储能系统、空气能智能管理平台等多个项目，学生经历产品开发全过程，所研发产品在新加坡、柬埔寨、菲律宾、尼日利亚等地得到广泛推广和好评。

学生自主创业，研发多项产品并将其成功推向市场。基于创新成果应用，2017 年以来，学生陆续创办企业4 家，所研发的“智能储罐”“智能电控燃烧控制器”“空气能网络化管理系统”“无线高速公路管理系统”等系列产品已被成功推向市场。

国际化进程加快。2020 年组织并联合指导俄罗斯、爱尔兰、挪威等国外高校近30 人参加互联网+大赛，获国际赛道国家级奖项3 项，并受邀参加2020 中国海外人才交流大会。

研究生创新成果为多个学科平台建设提供有力支撑。学生创新成果为重点学科、一流学科、省级工程技术研究中心、校地共建产业研究院、协同创新中心等建设提供了重要支撑。多个官方媒体对本项目相关成果进行了报道，江西省教育电视台、晋江电视台、江西省教育网、凤凰网、科技部官网等分别对学生创新创业团队及创新项目的海外实施进行了报道。

4 总结

本研究针对研究生工程思维培养存在的问题，重点以机电类研究生为例，在培养模式、实践体系、协作机制方面开展了系列工作，形成了以下特色。

培养模式创新：将研究生培养过程划分为“学、创、研”3 个阶段，打破传统的单纯科学研究型培养模式，构建与实际生产高度一致的工程环境，使学生在经历项目构思、设计、实现和运作过程中逐步培养项目管理、团队协作、工程伦理、工程规范等方面的意识和能力，同时通过“工程技能学习”“创新创业能力训练”“科研素养提升”3 阶段的有序推进，实现科学研究与工程创新能力培养的有效衔接，形成产教融合闭环培养模式，锻炼学生基于项目全生命周期的系统性工程创新思维能力。

实践体系创新：构建“项目培育—基地孵化—竞赛体验—创业实践”的创新创业能力实践训练体系，结合产教融合基地、创新创业竞赛、创业孵化平台、创新项目及“一带一路”国际合作项目实施，使学生对全球化技术发展趋势和应用环境、行业发展的周期性、新技术应用的适应性具备全局性认识，使学生具备从全球化视野对行业、区域的技术发展不均衡性和趋势做出独立判断的能力，逐步形成应对复杂工程问题的完整知识体系架构。

协作机制创新：组建“企业人员+校内导师+研究生+本科生+国外团队”的产教融合科技创新队伍，让学生全面融入项目研发的全生命周期过程，构建多方协作的参与式、混合式协同育人机制，利用创新团队多学科交叉、多层次融合的优势开拓学生的视野，促进学生创造性思维、自主学习能力提升，解决项目实施过程中的团队专业覆盖面窄的问题，促使研究生形成系统性工程创新思维，同时对于自身学习和职业发展定位具有更加清晰的认识。