基于綜合課題培養(yǎng)工科類研究生的探索與實踐

（廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

工科類研究生教育的本質(zhì)是將科學(xué)理論與工程實踐融為一體的具有綜合性的教育理念［1］。學(xué)生除了必須掌握相應(yīng)的專業(yè)理論知識，還需具有基本工程實踐技能，成為具備全面素質(zhì)的應(yīng)用型人才。因此，學(xué)生運用理論創(chuàng)新、工程實踐兩個方面的綜合能力是目前大學(xué)中高等教育大眾化這一新形勢下的新要求、新目標和新選擇，也是新時期下高校深化教育教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵切入點和落腳點［2］。高校在學(xué)生培養(yǎng)過程中需要以提高學(xué)生工程實踐能力為主要目的，以理論創(chuàng)新為核心出發(fā)點，最終完成培養(yǎng)學(xué)生成為能夠快速適應(yīng)行業(yè)需求的綜合性強的高素質(zhì)人才。

本文根據(jù)目前工科類研究生中普遍存在的一些共性問題及目前我校電子信息類專業(yè)在理論與實踐教學(xué)中關(guān)于工程實踐能力培養(yǎng)所存在的不足，科學(xué)地將綜合課題深化研究的思想與方案貫徹于工科類研究生培養(yǎng)的過程，以全面提升學(xué)生的理論創(chuàng)新和工程實踐運用能力。

一、我國研究生現(xiàn)狀分析

中國學(xué)生從小學(xué)到中學(xué)主要是被動接受知識的不斷傳授，并應(yīng)付大量課后作業(yè)的教育模式，也就是所謂的“填鴨式”教育。傳統(tǒng)的大學(xué)教育模式仍是以教師講授為主體，講解他們自己對相關(guān)知識的見解與體會，卻鮮有給學(xué)生自己提出問題的機會［3］。這種教學(xué)模式給后期的研究生教育帶來以下一些不良影響。

1.研究生屬于應(yīng)試型學(xué)生。學(xué)習(xí)某些課程更多是為了應(yīng)付升學(xué)考試，無法與實際問題結(jié)合起來，動手能力較差。

2.研究生學(xué)習(xí)主動性差。其具體表現(xiàn)為大多數(shù)學(xué)生缺乏自主尋求學(xué)習(xí)任務(wù)的積極性，總是被動等待老師安排相關(guān)任務(wù)。

3.研究生對老師依賴性較強。較多學(xué)生缺乏自學(xué)能力，一遇到困難便不知所措。

4.研究生導(dǎo)師的學(xué)生人數(shù)較多，無法使研究生得到更多的培養(yǎng)機會。

此外，當(dāng)前各大院校主要通過理論教學(xué)提高在校大學(xué)生的理論創(chuàng)新能力。通過實踐規(guī)劃、實驗、設(shè)計和實習(xí)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)來培養(yǎng)和提升學(xué)生的實踐動手能力，從而提高學(xué)生基本的工程實踐運用技能［4］。然而在實際的教學(xué)過程中并沒有將兩者有機地結(jié)合起來，而且不同學(xué)校會根據(jù)自身的定位以及發(fā)展規(guī)劃來提供水平參差不齊的教學(xué)。

二、基于綜合課題的工科類研究生培養(yǎng)體系

課程設(shè)計、專業(yè)課題設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等綜合研究課題是培養(yǎng)工科研究生全面、綜合運用所學(xué)理論知識來分析問題、解決問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它們的融會貫通是學(xué)生綜合能力得到培養(yǎng)和提升的重要保障。

（一）環(huán)節(jié)一：規(guī)劃

在我校，專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)和實驗安排在研究生一年級進行。在這一階段，很多教師只是讓學(xué)生自由學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)課程。然而可惜的是大多數(shù)學(xué)生缺乏主觀能動性，課程學(xué)習(xí)仍具有一定的盲目性，“應(yīng)試”目的明顯。研究生教育更注重知識的專業(yè)性，這樣盲目地學(xué)習(xí)是非常浪費時間和精力的。其實，在研一階段，每個學(xué)生平均只有10門左右的課程，每門課程60學(xué)時左右，也就是每個學(xué)生每周只有20節(jié)課左右，因此學(xué)生會有大量的課余時間。為了更有效地利用好這段時間，可在學(xué)生入學(xué)2個月左右，結(jié)合學(xué)生的研究興趣、導(dǎo)師課題要求及學(xué)生近期對學(xué)校方方面面的了解，導(dǎo)師和學(xué)生共同商量確定一個長期研究的綜合課題，并可將其作為畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。只有這樣學(xué)生方可結(jié)合自己的研究課題進行有針對性的課程學(xué)習(xí)，并合理安排課余時間來開展相關(guān)課題的研究，有效地提高時間利用率。當(dāng)然，該課題的主題并非一成不變，日后可結(jié)合學(xué)生的實際情況進行修改和完善。教師可通過周會和定期舉辦學(xué)術(shù)沙龍等方式，及時了解學(xué)生課題的進展情況，并解答學(xué)生在研究過程中遇到的相關(guān)技術(shù)問題。

（二）環(huán)節(jié)二：實驗與設(shè)計

實驗是工科類研究生必備的最基本的工程能力。學(xué)生的這種能力需要通過一定的教學(xué)實驗來培養(yǎng)，也就是我們通常所說的實驗教學(xué)法［5］。實驗?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，對課堂教學(xué)起輔助作用，有助于學(xué)生進一步理解和掌握相關(guān)的理論知識。在物理和化學(xué)的教學(xué)過程中，實驗是一種常用的輔助理解手段。

設(shè)計通常具有多種不同的形式，如某一課程設(shè)計、某一課題專業(yè)設(shè)計等。它們是引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)理論知識分析問題、解決問題的重要步驟，從而實現(xiàn)學(xué)生實際工程能力和理論創(chuàng)新能力相結(jié)合的綜合能力提升［5］。學(xué)生通常利用學(xué)校環(huán)境中所獲得的全部知識和經(jīng)驗來完成特定任務(wù)，涉及知識廣泛和功能完善的綜合項目。

教師在教學(xué)過程中需要將實驗和設(shè)計兩者有效地結(jié)合起來才能更好地發(fā)揮它們的作用，可通過安排一定的實驗任務(wù)來幫助學(xué)生理解與當(dāng)堂課程內(nèi)容相關(guān)的理論知識。其中需要注意的是，每完成一個階段的教學(xué)任務(wù)，教師可根據(jù)實際情況布置一些綜合性強的課程設(shè)計和專業(yè)綜合課題。例如，關(guān)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)，可以根據(jù)表1中的內(nèi)容進行合理安排。

表1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程安排

第一課至第四課主要以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的背景知識、研究現(xiàn)狀和基礎(chǔ)知識介紹為主，并配合相關(guān)報告和實驗幫助學(xué)生理解相關(guān)理論知識。第五課介紹經(jīng)典的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并輔之以實驗，加深學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解。到第五課，學(xué)生已基本熟悉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本知識，此時可以安排一個綜合課題讓學(xué)生課后進行研究。比如，可以給學(xué)生布置一個關(guān)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的課題研究設(shè)計。第六課進一步介紹Hopfield等更為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并通過實驗幫助學(xué)生理解。第七課介紹Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)拓展知識，給出相應(yīng)的綜合課題，并對第五課安排的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合課題進行總結(jié)和分析。第八課介紹前沿的SNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本知識并安排實驗。第九課與第八課類似，主要進行SNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓展知識的介紹和綜合課題安排，此外還需針對第七課中安排的Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合課題進行總結(jié)。第十課對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做一個小結(jié)和未來的研究展望。第十一課對SNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合課題進行分析，并對整個課程進行總結(jié)。

當(dāng)然，實驗實訓(xùn)的課題需針對具體問題進行設(shè)計，使其具有一定的新意、深度和廣度。通過以上合理的教學(xué)實驗和交叉地、階段性地安排綜合課題設(shè)計的課程方案，學(xué)生可以較好地掌握基本理論知識，同時提升運用所學(xué)理論知識解決實際問題的綜合能力。從另一角度來看，這一過程要求高校教師具備良好的科學(xué)研究視野，能夠深刻地理解實訓(xùn)課題涉及的科學(xué)問題、理論精髓。把握好問題的科學(xué)規(guī)律，對其發(fā)展趨勢擁有獨特的敏感度，從而使學(xué)生獲取科學(xué)理論研究的最新成果，具有科學(xué)研究的前沿視角，領(lǐng)會科學(xué)研究的學(xué)術(shù)思想和觀點，掌握良好的實際動手操作能力，學(xué)會融會貫通的科學(xué)研究方法等［6］。

（三）環(huán)節(jié)三：實習(xí)

實習(xí)是學(xué)生初步了解社會，理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生綜合能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一［7］。學(xué)校需要積極地聯(lián)系企業(yè)、研究所等生產(chǎn)和研發(fā)資源去幫助學(xué)生建立相關(guān)的實踐平臺［8］。有條件的學(xué)?？梢詫嵙?xí)工作規(guī)范化和系統(tǒng)化，這個相當(dāng)于綜合課題的研究過程。實習(xí)過程需要安排相關(guān)教師進行指導(dǎo)，并安排相關(guān)綜合課題。實習(xí)綜合課題的設(shè)計中，需要突出課題的系統(tǒng)化和產(chǎn)品化，要求課題具有完整性和指標具有可測性，強調(diào)課題從構(gòu)思、設(shè)計、制作、調(diào)試到報告的完整。學(xué)生可以借助這些平臺將理論知識與實踐緊密聯(lián)系起來，并掌握一定的專業(yè)技能。高校教師應(yīng)時刻關(guān)心學(xué)生的個人能力培養(yǎng)，在實習(xí)環(huán)節(jié)給予最大的幫助，結(jié)合自己科學(xué)研究方向的特點和合作交流機會，給學(xué)生最大限度地創(chuàng)造合適的實習(xí)崗位和機會。

（四）環(huán)節(jié)四：交流與輸出

在研究生培養(yǎng)的實施過程中，學(xué)生科技報告和學(xué)術(shù)論文撰寫的能力培養(yǎng)也是一個非常重要的環(huán)節(jié)［9］。要轉(zhuǎn)變學(xué)生以前撰寫實驗報告的習(xí)慣，以學(xué)術(shù)論文的要求指導(dǎo)學(xué)生進行綜合課題報告的撰寫，引導(dǎo)學(xué)生有效進行學(xué)術(shù)交流［10］。當(dāng)然，學(xué)術(shù)交流的形式是多樣化的，主要體現(xiàn)在三個方面：學(xué)習(xí)與課題的相互交流，學(xué)生之間課題的相互交流，學(xué)生與其他科研機構(gòu)的交流合作。首先，要求學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中，及時和相關(guān)教師反映自己的科研課題與相關(guān)理論知識的聯(lián)系與差異，通過相互探討與深度學(xué)習(xí)，使得研究課題有新的思路［11］。這一過程有利于激發(fā)學(xué)生自我思考和深度學(xué)習(xí)的熱情和動力。其次，在研究生培養(yǎng)上，每個學(xué)生的研究課題是有不同側(cè)重的，但大部分學(xué)生研究的大方向是一致的，而且課題之間有交叉性質(zhì)，因此，可以定期地安排學(xué)生進行交流與分享。這樣一方面可以增強學(xué)生交流和表達的能力，另一方面可以在不同的學(xué)術(shù)問題之間產(chǎn)生頭腦風(fēng)暴，孕育出新的思路和想法。最后，積極組織學(xué)生參加與其他科研機構(gòu)的合作交流，讓學(xué)生盡快地適應(yīng)信息科技全球化的發(fā)展趨勢，從而獲取更多的學(xué)習(xí)資源，為后續(xù)發(fā)展積累更多的能量［12］。

（五）環(huán)節(jié)五：提高教師的綜合能力

以提升學(xué)生的綜合能力為培養(yǎng)目標，基于綜合課題的工科研究生的培養(yǎng)方式，一方面需要學(xué)生擁有良好的創(chuàng)新意識、扎實的理論知識基礎(chǔ)和工程實踐運用能力；也強調(diào)教師具備深度學(xué)習(xí)的能力，并積極與企業(yè)聯(lián)系、合作以創(chuàng)建多方位、多視角的校企合作項目，給學(xué)生提供實踐運用的機會，提升自身的科研業(yè)務(wù)水平和創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)能力。因此，師資隊伍對于培養(yǎng)綜合素質(zhì)高的研究生人才尤為重要。

在師資隊伍建設(shè)方面，學(xué)校需要加強“雙師型”教師隊伍建設(shè)［2］。充分利用寒暑假對相關(guān)專業(yè)教師進行企業(yè)培訓(xùn)及崗位鍛煉；同時積極引進企業(yè)相關(guān)高技術(shù)人員、優(yōu)秀工程師走進課堂，走到學(xué)生中；還可以通過一些校企合作工程項目來提高學(xué)生解決實際問題的能力。

三、基于綜合課題工科類研究生培養(yǎng)方案實施價值分析

對學(xué)校而言，聘請企業(yè)相關(guān)高技術(shù)人員、優(yōu)秀工程師作為研究生的校外導(dǎo)師，有利于加快“雙師型”隊伍的建設(shè)。校企合作可以給學(xué)生一種提前進入社會的親身體驗，在一定程度上有利于推動研究生的實踐教學(xué)，加快學(xué)校交叉學(xué)科的發(fā)展與共進，從而提升學(xué)校的科研水平與研究生培養(yǎng)質(zhì)量［8］。同時也有利于顯著提升學(xué)校解決國家重大實際問題的能力，促進學(xué)校相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。

對企業(yè)而言，通過頂崗實習(xí)等方式參與研究生培養(yǎng)工作，是社會對企業(yè)實力認可的表現(xiàn)，有利于企業(yè)形象的提升，擴大企業(yè)影響。承擔(dān)研究生培養(yǎng)工作可以更好地督促企業(yè)員工繼續(xù)學(xué)習(xí)，增強個人能力，增強創(chuàng)新意識，提升創(chuàng)新能力。同時，頂崗實習(xí)的研究生可以給企業(yè)解決一些實際問題，并帶來相應(yīng)的效益。

對學(xué)生而言，在經(jīng)歷了大量的工程訓(xùn)練，以及貫穿于研究生各個階段的綜合課題探索的洗禮，其理論知識基礎(chǔ)將會變得更加扎實、牢固，其全面解決實際問題的能力也能得到很好鍛煉。學(xué)生通過長期研究的綜合課題可保證按時完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)；通過實驗與課程設(shè)計等微型綜合課題可加深對相應(yīng)理論知識的理解；通過實習(xí)這個特殊的綜合課題獲得實踐的機會，在掌握實際知識的同時，又學(xué)會如何與團隊合作，共同完成任務(wù)。

四、結(jié)語

為進一步提高學(xué)生的綜合能力，學(xué)校應(yīng)該進一步完善人才培養(yǎng)方案，形成系統(tǒng)的突出綜合能力培養(yǎng)的課程設(shè)置。以綜合課題為線索，將綜合能力的培養(yǎng)從學(xué)生踏入校門伊始到畢業(yè)設(shè)計完成，貫穿其整個學(xué)習(xí)生涯。從實驗、課程設(shè)計入門，以交流與輸出為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，逐步引領(lǐng)學(xué)生進入復(fù)雜項目。學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識來分析問題、解決問題的能力得到了加強，也提升了科技創(chuàng)新的研究能力。很多學(xué)生成功申報了省級和校級的研究生教育創(chuàng)新項目，同時發(fā)表了高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文。實現(xiàn)了學(xué)生以理論創(chuàng)新和工程實踐能力提升相結(jié)合的綜合素質(zhì)的提高，還加強了教師的教學(xué)技能和科研素質(zhì)。