关于暖通硕博研究生培养的思考

2024-01-25王昭俊

暖通空调 2024年1期

王昭俊

(1.哈尔滨工业大学,哈尔滨;2.寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室,哈尔滨)

0 引言

哈尔滨工业大学(简称哈工大)供热、供燃气、通风及空调工程专业创建于1949年,即哈工大土木建筑系铁路道路专业的采暖通风方向;1950年土木建筑系分出房屋建筑和卫生工程2个专业;1952年正式成立供热、供煤气及通风工程五年制本科专业,且首先开始招收研究生[1]。1981年,该专业首批获硕士学位授予权;1985年,首批获博士学位授予权;1991年,该专业所在的土木工程学科建成博士后流动站[2]。1998年该专业名称由“供热、供燃气、通风及空调工程”改为“建筑环境与设备工程”,2012年又更名为“建筑环境与能源应用工程”。随着专业名称的不断调整,课程体系[3]和教学模式[4]等也都进行了改革。

相对本科专业名称的不断调整,研究生的专业名称一直未改变,即供热、供燃气、通风及空调工程专业(简称暖通专业)。由于我国目前更关注本科生教学改革,关于暖通研究生教学改革的论文相对较少,而且主要聚焦暖通专业学位硕士的课程体系和教学改革[5]。笔者所在的教学团队对暖通硕士研究生教学模式和考核模式进行了研究[6-7]。目前鲜见暖通硕博研究生培养模式、论文选题、课题组学习指导等方面的相关文献。

在哈工大建校百年之际,暖通学科正处于传统工科向新工科转型的关键时期。围绕新时期的人才培养目标,以及国家和社会发展的重大需求,需深入思考如何培养暖通研究生的问题。

教育的宗旨是让学生掌握学习方法,培养其思考习惯。因此应重点关注研究生学习方法的指导。本文将介绍哈工大的研究生培养模式改革情况,探讨国际化硕博研究生培养模式,分享硕博研究生选题、科研方法、论文写作和组会研讨等研究生学习指导方面的实践经验与思考。

1 哈工大研究生培养模式改革

在新形势下,哈工大改革了研究生培养模式,提出了以下研究生分类培养改革的预期目标:1) 优化结构,以学术学位博士为主培养学术创新人才,以专业学位硕士(简称专硕)为主培养高层次实践创新人才;2) 提高质量,通过硕博贯通培养吸引优秀硕士生源继续攻读博士学位,提高博士生源质量;3) 加快节奏,通过硕博贯通培养,让优秀的硕士研究生尽早确定博士课题研究方向,并在该方向开展较长时间的专注研究,取得高水平研究成果的同时还能适当缩短博士培养周期;4) 响应需求,通过适当增加专硕培养年限,加强专硕实践能力培养和多元化职业发展能力培养,推进供给侧改革,适应社会需求。围绕上述预期目标,重点进行了研究生硕博贯通培养模式的改革,同时对博士生培养过程中的创新性成果提出了多元化的要求。

1.1 研究生硕博贯通培养

将学术学位硕士(简称学硕)研究生招生计划与博士研究生招生计划统筹使用,学硕全部纳入硕博贯通培养体系培养,入学第1.5学年末开展博士生阶段的师生互选,择优遴选有强烈科研意愿和突出科研能力的学生,选拔通过后进入博士研究生培养阶段。

专硕研究生学业综合排名前50%的学生在第1.5学年末可申请硕博贯通培养,通过选拔的进入硕博连读,补齐博士生培养相关学分后开始博士课题研究工作。

暖通学科硕士生学制调整为2.5年,特别优异者可以2年毕业;硕博贯通培养的博士生基本学制5年;普通博士研究生执行基本学制4年。特别优秀者可提前毕业。

哈工大在博士生培养过程中尤其注重过程管理,包括以下7个阶段:综合考评、开题报告、论文中期检查、论文预审、预答辩、论文外审、正式答辩,见图1。其中,第1个阶段综合考评在第1学年结束时进行,且严格执行“黄牌”制度,即对综合排名为后10%～20%的学生予以“黄牌”警告。收到“黄牌”的博士生可在3个月后申请第2次综合考评,不合格者予以退学。第2个阶段开题报告分为预开题和正式开题。2次开题皆不合格者予以退学。这样做的目的是:将不适合继续攻读博士学位的学生筛选出来,尽早分流。第3个阶段论文中期检查一般在第5学期结束前,最迟不超过第6学期结束前。中期检查2次不合格者予以退学。中期检查前必须完成A类或B类创新性成果1项。第4个阶段论文预审,至少完成所在学科要求的创新性成果2项以上。采取院内相关专家匿名预审方式。上述阶段都通过者,可进入后续的第5～7个阶段,即预答辩、论文外审和正式答辩。

图1 博士生培养7个过程环节

1.2 博士研究生在攻读学位期间取得创新性成果的要求

为了不以发表论文为导向,哈工大规定了多元化的博士生培养过程中创新性成果的要求,见图2。博士研究生在攻读学位期间应至少发表1篇SCI检索期刊论文,在此基础上,满足创新性成果条件之一可以申请博士学位。

图2 博士生培养过程中创新性成果的要求

A类创新性成果:SCI检索期刊发表论文;国家级科研奖励(有证书)。

B类创新性成果:EI检索期刊发表论文;在顶级国际学术会议发表论文(纸质或光盘版论文集正式出版)并宣讲;省部级二等奖以上科研奖励(有证书)。

C类创新性成果:学科认可的国内学术刊物发表论文,以及学科认可的A类或B类国际学术会议发表论文(纸质或光盘版论文集正式出版)并宣讲;获得授权的国家发明专利(学生排序第1名或第2名(第1名为导师))。

2 国际化培养模式与思考

2.1 积极参加国际会议,培养研究生的国际视野

研究生教育国际化给研究生培养带来了新的机遇和挑战。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》第48条明确提出:借鉴国际上先进的教育理念和教育经验,促进我国教育改革发展,提升我国教育的国际地位、影响力和竞争力。适应国家经济社会对外开放的要求,培养大批具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务和国际竞争的国际化人才[8]。

为了培养研究生的国际视野,哈工大设立了专项资金,鼓励师生出国参加重要的国际学术会议和交流访学、举办国际会议,以及邀请国际知名专家来讲学等。

哈工大暖通专业采取参加国际会议、举办国际会议、邀请国际知名学者专家讲学、师生出国访学交流、开展国际项目合作研究等多种形式,追踪国际学术前沿和热点问题,并将新研究成果和学术观点融入到教学中,推进教学内容改革。

鼓励研究生积极参加国际会议,撰写英文会议论文,并在国际会议上宣讲,培养研究生的国际交流能力,开阔研究生国际视野,拓宽知识范围、完善知识结构,拓展研究课题的深度与广度。

2.2 课题组国际化培养模式与思考

学术交流不仅包含着进行科学协同合作时的信息沟通和交流,而且包含着不同来源的思想的激发和碰撞,通过建立具有国际视野、学术理论前沿,形式内容丰富、多元、开放的学术平台,达到开阔视野、汲取知识、启迪智慧、提高研究生创新能力和培养质量的目的[9]。

通过国家外专局海外名师项目,吸引世界一流的专家学者来华从事研究生培养工作,引进海外高端人才。与美国普度大学、美国加州大学伯克利分校、丹麦技术大学、澳大利亚悉尼大学等国际著名高校进行学术交流,通过互访交流加深合作意向,为联合培养研究生奠定了基础。

笔者所在课题组对于博士生和硕士生的培养,注重国际学术交流。具体实现路径见图3,即从带领课题组研究生参加在国内举办的国际学术会议ISHVAC-COBEE 2015和ISHVAC 2017,到出国参加国际学术会议IAQVEC 2016、ICEERB 2018,到举办暖通学科顶级国际学术会议ISHVAC 2019,到学生在哈工大资助下赴悉尼大学进行3个月的短期交流访学,到受国家留学基金委CSC项目资助赴美国普度大学和丹麦技术大学进行1年的长期交流访学、中外联合培养。

图3 研究生培养国际化实现路径

研究生国际化培养有利于拓宽研究生的国际视野,提高研究生的国际交流能力,了解和学习国际上先进的科学技术知识,学习国外的研究生培养经验和理念,拓展学位论文的深度与广度。总之,研究生国际化培养提高了研究生的综合素质。

中外联合培养的博士生在完成跨境学术交流任务后,需要回国继续完成学业,达到毕业标准后获颁国内博士学位。中外联合培养有助于国家拔尖创新人才的培养及创新型国家发展战略的实施,可以有效避免学术“近亲繁殖”,有助于博士生获取高质量的学术训练,对其未来的学术职业发展产生积极影响。

李澄锋等人基于2017年“全国博士毕业生离校调查”数据,分析了中外联合培养经历对博士生科研能力增值及论文产出的影响,发现:在科研能力增值方面,中外联合培养的博士生与非中外联合培养的博士生不存在显著差异;在国际期刊论文产出方面,中外联合培养的博士生显著高于非中外联合培养的博士生,但在国内期刊论文产出方面二者没有显著差异[10]。

文献[11]调查显示,中外联合培养研究生的主要问题除了政策、资金、基地管理体制和运行机制等方面外,在学生和导师层面的主要问题如下:研究生在联合培养期间,无论是科研项目还是论文选题都主要来源于国内导师;研究生在国内外研究的内容不衔接;外语能力差,沟通协调能力差;学生需要参加外语考试,出国准备耗时长;研究生在国外与国内导师联系较少,研究课题过程指导受限。建议加强中外联合培养研究生的过程管理。尤其受近年来新冠疫情的影响,学生在国外也无法开展实验研究,联合培养的效果有待评估。随着国家加大基础研究科研经费的投入,宜靠自主培养提升创新能力,培养学生的文化自信心。

3 研究生与导师的双向选择

3.1 双向选择的影响因素

随着我国高等教育事业的不断改革和发展,研究生教育培养模式已全面实施导师制。各高校导师和研究生的指导关系以双向选择为主要渠道。

研究生与导师双向选择的流程一般为:1) 研究生入学后一周左右,填写志愿表,选择拟申报的导师;2) 导师根据具体情况,选择所要指导的研究生;3) 学校规定了每个导师每次所带学生的最高限额,具有竞争优势的导师做出选择后,没被选上的学生通过调剂安排其他导师,最终完成研究生与导师之间的双向选择。

此外,为了让所有导师都能传承自己的研究方向,哈工大暖通专业研究生与导师双向选择还规定:如果双向选择时有导师没有学生申报,则从拟招收3人的导师的申报学生名单里随机抽签,以保证每位导师都至少有1位研究生。

文献[12]研究表明,研究生选导师不仅看重导师的学术水平、研究方向、科研条件、指导能力等,而且也注重导师的责任心、师德等。而导师选研究生主要考察学生的专业基础和学术潜力,以及语言表达能力、团结协作能力等,对于拟攻读博士生的学生,还需要考查英语水平和心理素质等综合素质。

学生了解导师各方面信息,主要通过导师及其他研究生的宣传介绍;导师对研究生综合素质的考核,主要基于学生简历、复试和师生见面会等方式。

3.2 双向选择的思考

双向选择即研究生和导师在双方自愿的原则下互选,能增进导师和学生之间的沟通了解,调动导师和学生的科研积极性,有利于提高科研水平和科研成效。但由于导师和研究生双方的信息不对等,如学生对导师的研究方向不甚了解,或受就业等影响,导致对于研究方向偏理论、较难出成果的导师,选报的学生较少。此外,部分研究生受从众心理影响,也会盲从选择自己并不喜欢的方向的导师,导致后续做课题进展缓慢。有的导师指导学生人数较多,指导不及时,也会影响研究生的学习成效。

笔者的体会:导师的宣传很重要,可以利用导师主页客观地宣传自己的科研项目、人才培养情况等,便于学生查阅了解导师的指导水平和科研方向。不建议指导学生过多。笔者的做法是:当选报人数较多时,尽量根据学生的研究兴趣和研究基础,介绍其他导师的科研方向、科研课题等,推荐尚处于迷茫状态的学生选择其他导师。这样可以增加学生选择导师的机会,避免硬性安排导师使学生心理受影响。

4 硕士生和博士生学位论文选题

4.1 学位论文选题的原则与途径

学位论文是研究生申请学位的主要依据,是解决“研究什么”的问题,是决定论文内容和价值的关键环节[13]。研究生学位论文选题的基本原则是:1) 必要性,即研究应该具有学术价值和应用价值,有学术价值的选题是指在学科领域中具有理论性、新颖性、前瞻性和战略性的选题,有应用价值的选题是指聚焦国计民生的关键科学问题或国际热点问题、服务于国民经济主战场的选题;2) 科学性,即研究内容和研究方法正确,且有所创新;3) 可行性,选择难易适中、符合研究生科研能力的论题,且兼顾导师的研究基础和实验条件。

由于专硕与学硕的培养目标不同,学硕教育偏重理论和研究,专硕教育重视实践和应用,因此,学硕论文的选题应聚焦解决认识上的理论困惑问题,而专硕论文的选题应着眼于解决工作中的实践难题[14]。

科学研究通常包括3种研究类型:基础理论研究、应用理论研究和开发理论研究。暖通专业作为一门工程技术学科,研究课题一般为应用理论研究和开发理论研究,博士研究生和学硕的选题宜侧重基础理论研究和应用理论研究,而专硕的选题宜侧重开发理论研究。

围绕国家重大需求,暖通专业研究生选题聚焦环境与能源问题。选题的主要途径:1) 从国家重大专项项目、自然科学基金项目等科研项目中提炼基础科学问题或关键技术问题,这些问题适于博士研究生和学硕的学位论文选题;2) 从服务国计民生的纵向科研课题或横向科研项目中凝练关键技术问题,这些问题适于专硕的学位论文选题。即博士学位论文题目应具有可扩展性,博士生通过不断探索,能从选题中发现问题、提出问题,回答“是什么”;硕士生的选题相对较浅显,是针对具体问题或具体现象,回答“为什么”。

4.2 课题组学位论文选题与思考

目前笔者所在课题组研究生学位论文的选题,一般是导师指定的。根据笔者指导的硕士生和博士生情况,硕博选题体会如下。

1) 注重研究基础,硕博分方向选题。

笔者从1997年开始研究热环境与热舒适问题。这属于基础研究问题,目前国家在基础研究领域的投入加大。近年来受国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等项目资助,笔者所在课题组持续开展了从稳态均匀热环境,到稳态非均匀热环境,再到目前动态热环境的研究,见图4。

图4 课题组研究生选题方向

由于是基础研究,且是笔者的主要研究方向,课题组的博士课题选题主要围绕热舒适研究,且基于严寒地区的地域特色,笔者感觉指导起来更能得心应手。在该方向也培养了一批硕士研究生,主要是学硕。如在笔者主持的2个国家自然科学基金项目中,指导3位博士生和9位硕士生开展了相关研究;在“十三五”国家重点研发计划课题中,指导2位博士生和4位硕士生开展了相关研究。硕士生主要参与项目中的现场研究和实验室研究,收集数据和分析处理数据;博士生主要负责带领研究生团队开展相关研究,并做深入系统的分析、提炼、总结。博士生的研究偏重于探索性基础研究,即从学位论文选题中发现问题和提出问题;而硕士生的研究侧重于解决具体问题。

在建筑节能方向也开展了很多研究,主要是培养硕士生。如在有关供热的国家科技支撑计划课题中,指导5位硕士生开展了热源和热网优化运行调节的相关研究;在有关村镇规划的国家科技支撑计划课题中,指导4位硕士生开展了绿色生态村镇能源资源潜力分析的相关研究;在有关村镇建筑环境的国家科技支撑计划课题中,指导3位硕士生开展了村镇建筑环境质量的相关研究。

建议年轻教师注意知识积累,不要急于拓展研究方向,以免指导博士生时找不准科学问题。此外,对于学硕和专硕的学位论文选题,除了侧重的问题不同外,还应注意有的专硕后续要继续攻读博士学位,应注意硕博课题的延续性。

2) 注重内容创新,选题和而不同。

图4所示的选题都是围绕国计民生的关键科学问题和国际前沿问题,其中博士生1的选题是基于国家自然科学基金项目,研究住宅、办公建筑、高校宿舍和教室4类不同使用功能建筑的室内热环境与热舒适问题,即基于空间维度,研究稳态热舒适问题;博士生2的选题是基于国家自然科学基金项目,研究住宅、办公建筑、高校宿舍和教室4类建筑不同供暖阶段的室内热环境与热舒适问题,即基于时空维度,研究稳态热舒适问题;博士生3的选题是基于国家“十三五”重点研发计划课题,研究严寒地区冬季不均匀冷辐射环境的热舒适问题,即聚焦不均匀热环境热舒适的前沿问题;博士生4的选题是研究严寒地区动态热舒适问题,即聚焦动态热环境热舒适的前沿问题。上述博士生的研究方向都是热舒适,但学位论文选题都是围绕国家的重大需求,依托国家级科研项目,开展深入系统的研究。研究内容体现了国际热舒适研究的发展脉络,即从稳态热环境到动态热环境,从均匀热环境到不均匀热环境。这些都是目前热舒适研究领域的国际前沿问题和热点问题。

此外,还有2名博士生课题的研究方向是基于热舒适,适当拓展到建筑节能方向。其中博士生5的选题是基于国家自然科学基金项目,研究被动房住宅室内热环境、PM2.5与建筑能耗问题;博士生6的选题是基于国家“十三五”重点研发计划课题,研究不均匀环境中热舒适个性化调节与建筑能耗问题。

3) 注重因势利导,因材施教。

导师在指导博士生和硕士生的研究课题选题时,应注重结合研究生的特点,包括:①学生的科研基础,如硕士阶段的课题研究方向、本科阶段的毕业设计内容、本科阶段和硕士阶段学习的基础理论课程等;②学生的研究兴趣、就业需求和业余爱好、生活习惯和使用暖通空调系统的情况等。以便充分调动学生的学习潜力,更高效地完成科研工作。学生有生活体验和心理需求,再加上有研究基础,就一定会更积极主动地投入研究工作中,起到事半功倍的效果。如对于研究基础较好的研究生,指导其做实际科研项目,如参与新的节能标准编制等工作;对于动手能力较强的研究生,指导其做偏于实践类项目,如新的供暖系统测试分析;对于有医学生活阅历的学生,指导其开展方舱医院热环境与送风系统研究;对于来自北方集中供暖地区的硕士生,指导其以当地的供热节能项目为题开展研究。

5 学习指导

5.1 研究方法传授

对学生的指导,重在研究方法。只有采用正确的研究方法,才能得到科学合理的研究成果。

暖通专业研究生课题一般需要采用实验研究、现场测试、数值模拟和理论研究等多种研究方法。在授课中应根据不同类型课程的特点,采用多元化教学模式,结合案例教学,注重传授不同方法的适用性[6]。介绍一些基本原理和计算公式时,应讲清楚其来龙去脉,使学生不仅知其然,更知其所以然,以启发研究生的创新思维能力,丰富学生的想象力和创造力。以笔者为研究生开设的室内空气环境课程为例,在介绍实验室研究、现场研究和数值模拟研究方法时,采用案例教学,深入浅出地使较抽象的研究方法变成学生易理解掌握的方法,使学生能在课程大作业中做到灵活运用。在介绍热舒适和通风等标准时,不仅介绍最新标准,而且介绍标准的发展演变历史,使学生通过标准的发展史,了解暖通学科的发展动态。

实验研究和现场测试等需要在实践中完成,结合基础理论的学习,完成实验工况设计、实验研究或现场测试、实验数据分析、实验报告撰写、汇报答辩等环节。暖通专业作为一门工程技术学科,培养学生动手实践能力非常重要。因此,多年来笔者一直坚持带新学生、做新项目时,要亲临现场,制定研究方案,带学生做实验,教会学生方法后,才放手让学生做。这样做的目的是以身作则,传承哈工大“规格严格,功夫到家”的校训。

在传授学生科研方法时,还要注重培养学生严谨的治学态度、求真务实的工作作风。只有热爱科研,具有吃苦钻研的敬业精神,才能做好科研课题。尤其是博士研究生,在做课题时可能会遇到技术瓶颈,导师需要给学生以人文关怀,培养学生树立攻坚克难的信心和乐观积极向上的精神。

5.2 论文写作指导

基于科学研究的成果,整理成科研论文或学位论文,是成果展示的形式之一。因此,论文写作质量高低就决定了成果展示的成败。

在修改学生论文和评审期刊论文时,笔者发现学生写科技论文主要存在以下问题:论文引用有误,研究内容发散,写作逻辑性不好,图表不规范。

通过论文写作专题的组会,对学生撰写的科技论文进行点评,用具体写作案例介绍如何规避上述问题。例如文献引用,目前学生的论文中引用文献较随意。指导学生如何引用对研究思想有启迪的优秀论文,培养批判性思维能力,提升论文写作水平。笔者阅读到优秀论文也会推荐给学生学习借鉴。

通过课堂授课,介绍论文的写作知识。目前研究生的很多课程都需要写课程论文,以室内空气环境课程为例[15],基于教学法研究,采用期末考试+课程论文+汇报演讲的多元化考核方式,课程论文每人一题,基于科研项目自主选题,个性化培养。注重课程论文的选题、提纲、初稿、终稿、演讲与点评等过程化管理,培养学生的论文写作能力。受学时所限,该课程仅有约1学时用于简单介绍科技论文写作的基本知识,且受众群体仅限于选修该课程的部分研究生。

为暖通专业全体研究生开设暖通科技论文写作课,系统讲授科技论文的写作知识,提升研究生的科技论文写作水平。暖通科技论文写作课程主要介绍暖通学科科技论文的写作方法,包括期刊论文、会议论文和硕士学位论文。培养目标是:掌握科技论文的构思与选题原则;掌握科技论文的写作流程和方法;掌握科技论文的发表和道德规范。通过本课程的学习,可以使研究生初步掌握暖通科技论文的写作方法,为研究生期间完成期刊、会议和学位论文的写作提供帮助。

通过科技论文写作指导,不仅可提高学生科技论文的写作能力,而且能培养学生严谨治学的科学精神。尤其在注重学术道德规范的时代大背景下,培养研究生科技论文写作能力、提高学术道德水平具有重要意义。

5.3 组会研讨与个性化学习指导

第一次组会。组会是指导学生的重要途径。以素质教育作为第一次组会的内容。可采用多种形式,如自我介绍、家乡介绍、假期见闻等。素质教育内容多样,如爱的教育、美的教育、传统文化传承、红色精神传承等。

组会研讨。大多数的组会研讨,都是学生进行课题进展汇报。组会内容包括博士生中期检查汇报、中期检查答辩出现的问题研讨、研究生撰写的科技论文汇报、模型验证分享、硕士生论文进展汇报、硕士生毕业答辩预演汇报和点评等。

专题研讨。根据组会学生的汇报情况,可以及时发现问题,以便确定组会专题,展开深入研讨。如2021年秋季学期学生在组会上做模拟汇报时,几位同学模拟的建筑模型相同,采用的供暖空调系统不同,但在室人员、设备等参数设置的不一致,于是下一次组会进行了模拟专题的研讨。又比如在组会汇报中,发现学生不知道如何进行成果展示,于是召开了成果展示的专题研讨,请3位同学分别展示博士综合考评、博士入学面试和论文修改稿。导师点评,建议突出重点、增强逻辑性。

个性化指导。由于组会的时间有限,还需要导师利用大量业余时间进行个性化指导,可以采用邮件、微信、电话、面谈等多种形式,指导学生开展科研工作、科技论文写作等。