面向新工科的三维一体式研究生科教融合培养探索与实践
胡庆雷 崔勇 郑建英 李阳 韩亮 张茜
摘? 要 新工科的发展对一流创新型人才的培养提出更高的要求。结合学校对具有德才兼备和国际视野特点的“两领”人才培养需求，立足于“产学”“学研”和“研产”的三位一体科教融合协同培养模式的实践，通过构建新型科教体系、丰富课堂教学内容、建立虚实结合的实践教学平台、提升研究生协同创新环境等措施，对该培养模式进行持续探索。经过多年的实践，该培养模式在研究生培养方面取得较好的效果。
关键词 新工科;科教融合;研究生培養;实践教学平台
中图分类号：G643? ? 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2020）16-0105-03
Exploration and Practice of Three-Dimensional Integrated Post-graduate Science and Education Convergence Training for Emerging Engineering//HU Qinglei， CUI Yong， ZHENG Jianying， LI Yang， HAN Liang， ZHANG Xi
Abstract The development of new engineering subjects puts forwardhigher requirements for the cultivation of first-class innovative talents.?This practice combines our universitys demand for the cultivation of?two leading talents with both ethics and competence and an interna-tional perspective. It is based on the practice of the three-dimensio-nal integrated training model of “industry”， “study” and “research”. Through the construction of a new science and education system， enriching classroom teaching content， establishing an practical tea-ching platform that combines virtual and real， and improving the collaborative innovation environment for graduate students， the trai-ning model was continuously explored. After years of practice， this training model has achieved good results in postgraduate training.
Key words emerging engineering; science and education conver-gence; graduate education; practical teaching platform
1 前言
2018年8月，教育部、财政部、国家发展改革委颁布《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》，明确提出要改革研究生培养方式，加快建立科教融合、产学结合的研究生培养机制。2019年，教育部连续发文，进一步强调“教学内容体现前沿性与时代性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程”，以及“推动高校及时把最新科研成果转化为教学内容，激发学生专业学习兴趣”。
当前，国家对高等教育的内涵式发展提出深入要求，推动科研反哺研究生教学，强化科研育人已成为普遍共识[1-3]。
科教融合是世界一流大学办学的核心理念，是高校全面提高人才培养质量实现教育现代化的必然选择[4-8]。然而，在构建一体化育人体系、提高人才培养质量等方面仍存在许多问题，比如学生缺乏自主学习的热情，教学和科研的矛盾突出，学生实践能力不足等。如何培养德才兼备和具有国际视野的“两领”人才是北京航空航天大学研究生培养的核心问题，产学研融合的三位一体研究生培养模式将给这个问题的解决带来新的思路。
2 国外典型实践案例
以加州大学伯克利分校的中心制人才培养模式为典型案例，深入剖析国外著名高校在研究生科教融合培养方式中的探索与实践。加州大学伯克利分校的EE专业以跟工业界的深入合作而闻名，同时非常重视多学科交叉融合，打破传统院系布局，建成多个研究中心，依托这些研究中心完成对研究生的科教融合、多学科融合培养。
在微纳传感领域，BSAC已发展成为全世界受人瞩目的顶尖科研团队。BSAC打破按照院系划分科研领域的传统，中心Co-director由计算机系、电子系、机械工程系、生物系、化学系等多名领域内知名教授组成。同时，依托美国能源部劳伦斯国家实验室的强有力支撑，BSAC拥有全美大学中最先进的纳米材料加工实验室Marvell Nanofabrication Laboratory。该中心面向全校开放，所有进行纳米材料研究的科研人员和学生均可在通过培训后进入该实验室进行实验。同时，该实验室是机械学院、电子学院以及计算机学院等多个学院纳米加工、检测类课程的定点实验室，选修相关课程的本科生或研究生的实验环节均在该实验室开设。该实验室的设立打破了传统的实验室只依托于某个课题组或者学院的惯例，为各个学科的交叉融合提供了良好的支撑。正是由于该中心的支撑，BSAC中心在传感器领域开展了多种前沿交叉研究，如生物医学和微流体检测、气体检测和低维材料、能源储能俘获和电化学以及机器人和微纳制造等，培养了大量的复合型高层次人才。
通过中心制的科教融合式研究生培养，BSAC每年在Nature和Science期刊上发表论文十余篇，培养的研究生遍布全球，很多人已在包括MIT、Caltech、Standford、UCLA等多所世界知名大学担任终身教职，培养的杰出人才包括MEMS之父Dr.Muller等。
3 基于三位一体的一流创新型航空航天人才培养模式实践
北京航空航天大学持续瞄准航空、航天、信息等领域的国家战略需求和国际学术前沿，形成了具有鲜明特色的“四大”科研模式。在这种典型的科研模式下，学校持续优化创新人才培养模式，努力实现科研创新与人才培养的双轮驱动，将研究生的培养与国家重大科技战略需求紧密结合。本文所探索与实践的科研与教学相融合、高校与企业院所深入合作的产学研三位一体的科教融合培养模式正是学校培养服务于国家社会需求、引领时代变革发展的一流创新型航空航天人才的核心途径。
因此，为了满足学校对一流创新型航空航天人才培养的迫切需求、新工科发展对高素质人才培养的现实需求，特别是航空航天领域自动化方向人才培养的迫切需求，本实践立足于科教融合的新型研究生培养模式，构建了虚实结合的理论和实践教学体系，并付诸教学过程和研究生科研培养中。实践的核心目标为：面向自动化领域培养高素质人才，满足现代科技发展对高端人才培养的实际需求，推进科教融合模式下的研究生课堂教学方法和教学内容研究、教学条件提升和科研活动培养的深化。
构建三位一体的科教融合培养体系? 积极践行研究生的“产学”“学研”与“研产”三位一体的科教融合协同培养模式：
1）引入与时俱进的业界知识，更新理论课程教学内容;
2）争取国内外著名企业支持，完善先进的硬件及软件系统平台，更新实践教学装置和教学内容;
3）鼓励教学团队成员围绕国家重大战略需求参加高水平科研活动，将优秀科研成果反哺研究生科学研究。
通过“产学”“学研”与“研产”环节的有机协同，共同支撑研究生培养的科教融合，努力实现企业、学校、学生三方共赢，不断推动研究生教学体系的健康发展。
丰富课堂教学内容，打造产学结合教学模式? 立德树人融入课程体系的每一个环节，践行立德树人根本任务，将航空航天、自动化等领域的研究成果和工程经验引入课堂，将专业发展趋势、新理念、新进展同国家、行业需求联系起来，将经典与前沿结合、宽度和深度结合、理论与实验结合、课内与课外结合，采用探究型课程教学，激发学生学习兴趣和思考探索，促进学生对知识的深层次理解，落实“空天信”融合理念，构建面向产业发展前沿的产学研结合教学模式，为培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新精神和国际视野的高层次创新人才提供重要支撑。
建立虚实结合的实践教学平台? 在构建科教融合协同创新模式为基础的实践教学体系过程中，遵循“增加感性认识、锻炼实践能力、培养工程素质、激发创新思维”的教学理念，遵循“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的培养方针、国际高等院校工程教育认证标准以及面向未来培养工程实践型人才的客观要求，坚持“建设培养体系、促进科教转换、强化校企联合、共享课程资源”的指导思想，努力打造面向自动控制领域的现代实践教学体系，提升教学资源的信息化与网络化水平。实践教学平台依托国家机械与控制工程虚拟仿真实验教学中心、自动化与电气教学研究实验中心以及中法工程师学院实验教学中心等。在这些先进的实践教学平台中，研究生通过实地锻炼，可以完成动手能力与工程能力的培养。特别地，拟引入虚拟仿真实验方式，学生可以快捷地掌握工程系统原理与相关测试方法，为动手调试实际工程系统的基本单元打下良好的准备工作。
提升研究生协同创新科研活动环境? 依托“先进无人飞行器”北京市高精尖学科中心、北航—上海航天器控制技术研究所联合实验室以及海外引智基地，与航天院所深度合作，将研究生培养全过程与国际化“大学—教授—学院”和“大学—航天工程技术研究所—企业”产学研合作机制深度融合，围绕创新人才选拔、教学、科研等研究生培养核心要素，通过加强个性化教育、加强团队建设、加强学术交流、加强平台建设、加强院所合作等措施，提升研究生协同创新科研活动环境，提高研究生的独立科研能力和研产能力，促进研究生健康全面发展，积极构建和实践“在科技创新中培养人才，在人才培养中科技创新”的创新型人才培养新模式和新机制，指导研究生树立坚定的理想信念和正确的科研思想，培养“理论与实践、基础与交叉、科学与工程”融合、具有国际化竞争力的德才兼备的优秀人才。
4 实践效果
经过多年的实践（2015—2020），本文所探索的“产学”“学研”和“研产”三位一体科教融合协同培养模式取得了良好的效果，目前已培养的研究生有多人获得省部级优秀硕士论文以及学校的优秀学术论文。此外，秉承北京航空航天大学“空天报国”的理想信念，多位已毕业的研究生已经投入到我国的航空航天科研事业中，并已有数名学生在我国重要的航天型号中担任型号副总师等。同时，所实践的培养模式还获得了包括中国自动化学会高等教育教學成果奖二等奖和北京航空航天大学教学成果奖一等奖等多项教学类奖励。
参考文献
[1]王晶，贾国柱，黄海军，等.研究生“生产与运作管理”研究型课程设计与实施[J].学位与研究生教育，2012（6）：35-39.
[2]钟秉林.推进大学科教融合努力培养创新型人才[J].中国大学教学，2012（5）：4-6，10.
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[4]邹晓东，韩旭，姚威.科教融合：高校办学新常态[J].高等工程教育研究，2016（1）：43-50.
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[8]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.
*项目来源：北京市教学改革创新项目“能力达成导向的协同创新智能开放实验实践人才培养体系探索”;北京航空航天大学研究生教育与发展研究专项基金“新工科背景下前沿交叉融合的检测类实验课程群改革与实践”。
作者：胡庆雷，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，教授，博士，主要从事航天器动力学与控制、导航、制导与控制、变结构控制、故障诊断与容错控制等研究;崔勇，机械与控制工程国家级虚拟仿真实验教学中心;郑建英、李阳、张茜，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;韩亮，北京航空航天大学中法工程师学院（100191）。
