新工科背景下电气控制类研究生实践创新能力培养体系探索与实践

李目，吴亮红，周少武，席在芳

（湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南湘潭 411201）

我国的经济发展正处在结构调整、产业转型升级的攻坚阶段，而以互联网为核心的新一轮科技革命和产业变革正在深入发展，新技术、新产品、新业态和新模式蓬勃兴起[1]，创新人才的培养成为支撑其持续发展最为关键的一环。为了服务“创新驱动发展”“互联网+”《中国制造2025》等一系列重大战略举措[2]，自2017年开始，教育部主导开展了新工科建设。新工科建设推进过程中先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等纲领性文件，凝聚了新工科建设的广泛共识，产生了积极广泛的社会影响[3-4]。新工科建设的核心目标是培养大批创新型工程科技人才，研究生教育作为高等教育的重要组成部分，是国家科技创新体系的重要力量，承担着高端人才供给和科技创新的双重使命，是培养高素质创新型人才的主要途径[5-6]。因此，研究生教育也必须对接高校的新工科建设，加快推进研究生培养体系的改革。近年来，随着各高校开展大规模学科布局调整，同时将研究生教育作为推进“双一流”建设的重要抓手之一，研究生教育内涵式发展转型进一步加快，如何提高研究生培养质量成为高等教育最为关注的问题之一。新工科建设对研究生培养提出了新的要求，特别是对研究生的工程实践能力和创新研究能力提出了新要求。然而，目前研究生培养还存在诸多问题，比如重理论、轻实践，重论文、轻工程[7]。人才培养与社会发展需求不匹配，主要体现在培养的人才缺乏高水平的实践和创新能力，难以满足企业需求[8-9]。如何更好地培养研究生的工程实践能力和创新研究能力，成为一个亟待解决的问题。本文以湖南科技大学电气控制类研究生培养为例，从培养领域导向、导师团队、实践教学环节、实践基地和质量监控机制等方面开展研究，构建新工科背景下电气控制类研究生实践创新能力培养体系，提高研究生的实践创新能力。

1 研究生实践创新能力培养存在的主要问题

以湖南科技大学电气控制类研究生培养为例，当前研究生实践创新能力培养中存在的主要问题如下。

（1）研究生培养的服务领域导向不明确。湖南科技大学电气控制类学科对国家战略、区域行业和产业发展需求的针对性研究、系统性把握和科学预测不足，研究生培养面向的领域宽泛，导向性不明确，培养过程未充分凸显学科特色与优势，导致研究生服务社会需求的能力不强，在人才市场上的竞争力不足。

（2）随着研究生规模的不断扩大，大多数研究生导师通常每年会招收多名研究生，但导师之间大多缺乏协作指导。受限于导师知识面、学术视野以及教学精力，单一导师指导不利于研究生拓展学术思维和研究视角，研究生创新能力和综合素质有待提升。另外，具有丰富工程实践经验的导师偏少。目前，很多研究生导师都是毕业后直接进入高校工作，学历普遍较高，但缺少在企业一线生产和技术开发领域的实践经验，在教学中重视理论研究，对研究生实践环节的指导经验不足。

（3）实践教学环节效能未能充分发挥。专业实践是研究生培养过程中的重要环节，是研究生培养质量的重要保证[10-11]。然而，在实际培养过程中，一些导师没有充分抓紧和抓好实践环节，未能指导学生在实践中真正学到实践经验和工程经验，使培养的学生缺乏在实践中发现问题和解决问题的能力。

（4）研究生培养质量监控机制不完善。研究生培养质量信息的采集方法缺乏针对性，培养环节的质量监控和过程管理不完善；外部质量评价和内部评估体系不健全，培养质量反馈和改进保障机制不完善，全员、全过程研究生培养质量监控机制尚未形成。

针对湖南科技大学电气控制类研究生实践创新能力培养存在的问题，借鉴国内外研究生教育中的实践创新能力培养模式和方法，结合教育部新工科建设的要求和电气控制类学科研究生培养的实际，从明确培养领域导向、加强导师团队建设、增强实践教学、加强实践基地建设和健全质量监控机制等措施入手进行了系统性研究，构建了促进电气控制类学科研究生实践创新能力培养的新体系，旨在通过一系列探索与实践，总结经验，切实提高研究生的实践创新能力。

2 研究生培养改革创新的主要举措

2.1 发挥学科特色引领作用，明确培养领域导向

电气控制类学科研究生培养坚持结合国家国防科技战略、区域产业创新需求、行业发展最新动态，依托学科平台，突出自身特色与优势，引领学科发展，促进培养质量提升，该举措的核心内涵见图1。

图1 发挥学科特色优势，明确研究生培养领域导向

首先，发挥国防特色学科优势，明确以服务军民融合领域为导向，以国防特色学科为依托，以与湘电动力合建的湖南省研究生培养创新基地为载体，以国防基础科研计划、装备预研共用技术等重大科研项目为驱动，积极与在湘相关企业开展密切合作，在智能机器人和雷场探测等领域开展了系列创新研究，为国防科技领域培养高层次人才。

其次，发挥矿山行业技术优势，明确服务资源环境领域导向。以深海深地矿产资源开发技术与装备教育部工程研究中心等工程中心和工程实验室为依托，以煤矿安全预警和矿山装备电气传动与控制等领域的深厚技术积累为基础，联合湖南湘电集团、平安电气等骨干企业，在大型电动轮自卸车协调优化控制和海底资源勘采装备与控制等领域开展创新研究，为资源环境领域培养高层次人才，服务长株潭国家自主创新示范区建设。

最后，发挥“政产学研”合作优势，明确服务区域经济发展导向。以风电机组运行数据挖掘与利用技术湖南省工程研究中心等工程中心为依托，以先进控制理论与新能源控制技术湖南省研究生培养创新基地为载体，联合湘电风能、株洲时代电气和湘潭桑顿新能源等企业，在并联混合动力系统智能优化与决策控制、风电传动系统故障诊断等领域开展系列创新研究，为区域经济发展培养高层次人才，服务湘潭国家新能源示范城市建设。

2.2 加强导师队伍建设，突出工程实践背景

在研究生培养过程中，导师居于主导地位，是决定研究生培养质量的重要因素[12]。因此，加强导师队伍建设是至关重要的，主要可从以下几个方面着手。一是改革导师遴选制度，在看重学术能力和学术成果的基础上，注重导师的专业实践经历和创新精神，对于从事实践工程项目的教师，高校可适当放宽学术水平要求。二是加强青年导师队伍的建设。青年导师是导师队伍的主力军和中坚力量。青年导师的特点是理论功底和学术水平较高，但工程实践经验不足，需要通过多种举措提高青年导师的工程实践能力。针对青年导师工程实践经验不足的问题，需要通过加强培养和锻炼的方式提高青年导师的工程实践能力，主要方法包括：青年导师积极参加学生课程实验、实践等教学活动，加强与企业合作，通过承担和参与企业的研发项目，积累工程实践经验。同时，鼓励青年导师到企业实践，直接到生产一线了解企业实际情况和技术方面存在的问题。三是大力引进高水平企业专家，充实导师队伍，发挥企业导师工程实践经验丰富的优势，与校内导师实现优势互补。同时，通过企业专家的“传、帮、带”，加快青年导师工程实践能力的提升。

此外，导师团队的组建原则和协作创新精神也非常关键。导师团队成员秉承目标共同、知识互补、扬长避短、协同合作的原则，发挥各自的优势，实现知识和能力的互补，拓宽研究生的学术视野和创新思路，充分发挥团队协作的集体优势，实现协作创新；团队导师不仅承担团队科研项目、指导团队研究生开展学习和科研，还要与研究生积极交流与沟通，关爱研究生的成长，鼓励他们独立承担科研任务，形成和谐的师生关系，师生相互促进、共同发展；导师团队要面向国家战略、矿山行业和区域产业发展需求，发挥国防特色学科、矿山行业技术和“政产学研”合作优势，开拓创新，锐意进取，协作培养研究生，服务区域经济发展。

学院根据电气控制学科发展特点，依托国防特色学科、工程中心和创新基地等平台，以研究生导师团队组建的三个原则为基础，先后成立了“先进控制理论与方法”“模式识别与智能系统”和“复杂系统智能控制方法与应用”等五个导师团队。其中，“复杂系统智能控制方法与应用”导师团队荣获省级优秀研究生导师团队。通过加强导师团队建设，实现团队协作创新，有力促进了研究生培养的教学相长，提高了研究生培养质量，研究生导师团队建设模式见图2。

2.3 加强实践教学，提升研究生实践能力

研究生培养要与市场需求和工程应用相结合，强化人才培养的目标[13]，实践教学的加强主要从几个方面入手。一是课程教学中增加实践教学内容。在课堂教学中增加综合性、设计性和创新性实验环节，针对课程的特点和教学内容，设计实践性强的课程实验，培养学生综合应用所学理论知识进行方案设计的能力，分析、解决问题的能力。二是引导学生参与教师的课题研究或到企业实践学习。学生通过参与教师的科研课题和企业实践，实现理论与实践相结合，在提高自身科研水平的同时，增强了解决实践问题的能力。三是鼓励学生参与研究生国际合作与交流。导师鼓励学生利用学校与国外高校开展合作办学和交流的机会，学习国外的先进知识和技术，开阔国际视野，提升各方面的能力。四是指导学生参加各类学科竞赛。使学生积极参与学术科技创新和创业活动，实现“以赛促教”“以赛促学”，在实践中积累经验，切实提高工程综合应用能力和实践创新能力。通过课堂教学、课题研究、合作交流和学科竞赛等多种方式相结合，加强实践教学，多举措提升研究生的实践创新能力。

2.4 加强实践基地建设，培养研究生创新能力

研究生实践创新能力的培养离不开实践基地的建设[14-15]。加强研究生实践基地建设，充分发挥实践基地在工程实践创新教育方面的作用，为培养和提高研究生的实践创新能力提供良好平台。研究生实践基地建设包括校内、校外实践基地和校企联合实践基地建设。信息与工程学院充分利用校内资源，搭建具有学科特色的专业实践基地，依托电子与电气技术国家级实验教学中心、信息与电气技术国家级虚拟仿真实验教学中心和电气控制学科的科研实验室，建立校内实践基地，由高水平的指导教师负责研究生实验和实践指导。目前，学院电气控制类学科研究生培养拥有智能机器人实践基地、煤矿安全预警技术实践基地、矿山装备电气传动与控制实践基地和海底资源勘采装备与控制实践基地。此外，学院还积极与企业合作建立校外和校企联合实践基地，如电气传动与控制研究生培养创新基地和先进控制理论与新能源控制技术研究生联合培养创新基地，充分利用相关企业的先进设备和高水平的工程技术专家，联合指导研究生参与工程实践项目，培养研究生的创新研究能力。

2.5 健全质量监控机制，保障研究生培养质量

根据国家、学校和学位点研究生培养的质量标准，对接国家战略、区域发展和行业需求，完善《研究生培养方案》《研究生培养过程质量标准》和《研究生学位授予标准》等系列质量标准，建立研究生培养质量标准体系。按照质量标准，从外部质量信息采集和内部信息采集两个途径入手，通过毕业生质量调查、培养过程检查、同行评价和专家督查等方式，全面获取研究生质量信息并分析，建立较为完备的质量信息采集分析体系，为质量评价提供实施基础。基于质量标准，将外部评估和内部评估相结合，通过学科评估、学位点合格评估、年度质量报告和年度考核等方面，全方位评估培养质量，建立较为全面的质量评估体系。结合以上三个体系，形成培养质量闭环反馈系统，健全培养质量监控机制，保障研究生培养质量，研究生培养质量监控体系见图3。研究生培养质量监控体系以质量标准为基础，遵循质量监控管理规律，兼顾外部和内部两个层面，从培养环节、培养质量信息采集与分析、培养质量评估与分析、质量信息反馈和持续改进等方面入手，实施质量评价、反馈、改进、再评价、再反馈、再改进，形成质量控制闭环，全面监控研究生培养质量。研究生培养质量信息采集和评价强调全员参与、全程覆盖、全方位评价，健全具有持续改进效能的研究生培养质量监控机制，保障研究生培养质量的持续提升。

图3 研究生培养质量监控体系

3 研究生培养改革的实践成效

3.1 研究生创新能力明显提升

近年来，电气控制类学科硕士研究生以第一作者在权威学术期刊上发表的论文数量逐年增加，生均发表论文由原来的1.2 篇提高至2.6 篇；授权国家发明专利28 件，美国发明专利6 件；获批省级研究生创新项目9 项，获得省级研究生创新论坛优秀论文一等奖23 篇，二等奖35 篇。

近三年，研究生在省级以上高水平学科竞赛中不断取得优异成绩。研究生参加“互联网+”创新创业大赛、数学建模竞赛、电子设计竞赛等学科竞赛，获国家级奖励12 项、省级奖励32 项。

近年来，电气控制类学科硕士学位论文抽检合格率达100%、优良率在90%以上；荣获省市优秀毕业生的有13 人，继续攻读博士学位的有22 人。

3.2 导师团队指导能力增强

近年来，团队导师培养研究生服务社会的能力显著提升，承担国家重点研发计划、国防基础科研计划等国家和省部级项目30 余项、企业委托开发项目40 余项；获得国家国防科技进步奖、省自然科学奖、省技术发明奖等5 项、中国发明创业奖和中国产学研合作创新奖2 项，团队教师入选国家优秀青年1 人、省杰出青年1 人、省科技创业领军人才1 人、“湖湘青年英才”3人、省青年拔尖人才1 人、创新人才培养工程人才1 人、省青年骨干教师8 人，14 位教师担任国内外多个学术组织职务，4 人入选权威杂志杰出审稿人，主持省学位与研究生教育教学改革项目8 项等。团队教师指导研究生开展创新研究的能力显著提升，指导学生获评省优秀硕士学位论文9 篇、校级优秀硕士学位论文18 篇。

3.3 学科影响力不断扩大

近年来，学院先后承办省级研究生创新论坛“人工智能与先进控制技术”分论坛、全国智能优化与调度学术会议、中国人工智能学会智能空天系统专业委员会学术交流会、中国指挥与控制学会自抗扰控制研讨会、数据驱动控制与学习系统会议等大型会议13 次，受邀在大型会议上典型发言10 多次，获得同行专家的充分肯定。研究生实践创新能力培养的经验和方法被省市多家新闻媒体跟踪报道，社会反响良好，经过几年的改革与实践，学校电气控制学科影响力不断加大。

4 结语

针对当前湖南科技大学电气控制类研究生实践创新能力培养存在的问题，从培养领域导向、导师团队建设、加强实践教学、实践基地建设和健全质量监控机制等方面，构建了研究生实践创新能力培养体系。经过几年的探索与改革，积累了较为丰富的实践经验，也取得了良好的实践效果。湖南科技大学就该培养体系与较多同类型高校进行了交流与分享，对电气控制类学科研究生实践创新能力的培养具有一定的借鉴意义。