多学科交叉导师团队视域下专业学位研究生培养新模式的探索与实践
——以西北工业大学航空工程专业学位为例
作者:周生喜 杨智春 李 斌 李 霓 呼加璐
发布时间:2025-02-19 10:27:33 来源:陕西教育·高教
[摘 要]本文探讨了基于多学科交叉导师团队的专业学位研究生培养新模式研究与实践。首先,针对当前专业学位研究生教育的现状和挑战,分析了国家经济社会发展和国防建设对航空领域专业人才的需求,阐述了多学科交叉的内涵和重要性,并提出了构建多学科交叉导师团队是实现学科交叉的有效途径。其次,介绍了多学科交叉导师团队的构建和运作机制,包括建立多元化高水平导师团队、设计多学科培养新方案。进一步讨论了多学科导师团队实践中对研究生创新能力和实践能力提升的效果,为工程教育改革提供了新思路与新方法。
[关键词]多学科交叉 导师团队 工程师潜力 专业学位研究生 人才培养
项目:西北工业大学学位与研究生教育研究基金项目“多学科交叉导师团队下卓越工程师培养的探索与实践”(项目编号:2024JM001);西北工业大学研究生教育综合改革发展创新项目(课程改革专项)“基于科研-教学相融合的《非线性动力学》课程改革与实践”(项目编号:KCJG202416)。
引 言
在全球科技快速发展和产业需求日益多元化的今天,传统的专业学位研究生教育模式面临着重大挑战,迫切需要进行改革与创新。随着我国全面推进社会主义现代化,大力发展新质生产力,实现教育高质量发展成为首要任务和重要标志。特别是在党的二十大报告中对建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国等方面进行了重点部署。作为“新工科”建设的重要一环,我国强调应用型学科的建设,而专业学位教育在“新工科”建设中扮演极其关键的角色。
随着未来人才需求的增加,研究生招生规模也在扩大,据统计,2022年至2024年全国硕士研究生招生考试报名人数均高于400万,同时,在原来的学术型研究生类型上,又新增了专业学位研究生,随之而来的问题是,部分专业学位研究生存在基础不扎实,多学科基础知识薄弱。对于专业学位研究生的有效指导、科研资源、科研环境、科研培训等工作还有待进一步提高。因此,为了满足新一轮产业革命对人才的需求,在专业学位研究生培养过程中,应借鉴国外的工程师培养模式,构建我国新时代专业学位研究生培养新模式。例如,法国工程师教育注重专业能力、适应市场能力以及综合能力培养,同时,培养方案中的实习要求及时与实际需求对齐,目前存在三种不同时期的实习要求,对应不同的身份分别是工人、技术员和工程师。德国在专业应用型人才的培养方面形成了完备的“双元制”体系,在硕士阶段要求选择至少两个专业以满足学科交叉并且需要去公司实习。美国大学的环境工程专业在研究生培养中,注重学术型与专业型的差异性,学术型研究生注重科研项目的开展和专业课程的学习,而专业型研究生则更加侧重于社会实践的开展和专业课程的学习。
多学科交叉的内涵、重要性及有效途径
1.多学科交叉的内涵
多学科交叉是指在应对复杂问题时,通过不同学科之间的深度融合来构建解决方案的方法论。多学科交叉是培养创新型人才的有效路径,是现代学术研究与教育发展的重要趋势。传统的单一学科研究往往局限于某一特定领域的视角和知识框架,而多学科交叉则打破了这种局限,强调综合运用来自不同学科的知识和方法,以应对现代科学技术中日益复杂的挑战。在航空工程领域,多学科交叉显得尤为重要。例如,随着航空技术领域的不断发展,单纯依赖航空工程领域的知识已不足以应对技术创新和工程实践中的复杂问题。在此基础上,能源、电子信息等多个学科的协同作用,正成为推动航空技术进步的关键。
多学科交叉的内涵可以从以下三个方面进行解释。第一,全面的知识储备是多学科交叉的核心。例如,航空工程专业的培养目标不仅包括空气动力学、结构力学,还涉及电子信息、应用数学等多领域的知识。专业硕士型研究生不仅需要掌握各个领域的基础理论,还需将多学科进行交叉学习理解并加以运用。第二,研究方法的多样性是交叉学科的特点。每个学科都有其各自的研究方法,对于航空工程专业来说,通过将不同学科的方法相结合,可以开创出更加高效的研究方法。例如,将计算机与流体力学结合可以开创智能流体。第三,解决跨学科问题是多学科交叉的最终目标。工程中的复杂问题往往体现出多学科的耦合,解决这些问题不仅需要深厚的航空专业知识,还需要综合运用其他学科的理论和方法。
2.多学科交叉对专业学位研究生培养的必要性
在专业学位研究生的培养过程中,多学科交叉不仅是提升创新能力的有效途径,更是增强工程应用能力和适应市场需求的关键因素。首先,多学科交叉培养能够提升研究生的创新能力。多学科交叉能力是指具备多学科基础知识、研究方法以及解决跨学科问题经验,深厚的科研基础能够激发研究生创造力。其次,多学科交叉有助于培养研究生的工程应用能力。在实际工程中,复杂问题往往需要通过多学科的协同合作来解决。研究生在学习过程中,将掌握的多学科的知识,与不同技术要求进行平衡和应用,提高解决跨学科问题的能力。最后,随着航空产业的全球化和竞争加剧,市场对复合型人才的需求不断增加。具有多学科背景的研究生在就业市场上具有明显的竞争优势,不仅能够胜任多样化的工作岗位,还具备跨学科协作与创新的能力,能够快速适应行业的变化和发展。通过多学科交叉的培养,研究生能够从多个角度对问题进行全面分析,从而提出更为创新和有效的解决方案。这种能力不仅使所培养的研究生在职业生涯中更具竞争力,也为其未来职业发展奠定坚实的基础。
3.多学科交叉导师团队是推动多学科交叉的有效路径
导师是专业学位研究生的直接负责人,多学科交叉导师团队是推动跨学科合作与创新的核心力量。导师不仅是研究生进入多学科领域的引路人,更是跨学科研究的直接推动者。由不同学科专家组成的优秀导师团队,具备丰富的学术背景和工程经验,能够为研究生提供全面而深度的指导。导师团队在推动多学科交叉方面的作用主要体现在三个方面。第一,导师团队能够为研究生提供跨学科的研究机会。在多学科交叉的培养模式下,研究生需要在多个学科领域积累知识和经验。而导师团队则可通过整合各自的学科优势,为研究生提供参与不同学科项目的机会。第二,导师团队能够为研究生提供跨学科的资源支持。在工程领域中,研究往往需要高端实验设备、大量计算资源以及专业技术支持。通过多学科交叉导师团队对这些资源进行整合,研究生可以获得更为丰富的资源支持,促进研究的顺利开展。第三,导师团队通过协同指导,帮助研究生形成系统化的跨学科思维能力。在航空工程中,研究生常常面临多学科交叉的复杂问题,如航空结构的优化设计、动力系统的集成与控制等。通过与不同学科导师的合作,研究生能够学习如何将不同学科的知识有机结合,形成全面、系统的解决方案。这种跨学科的思维方式不仅有助于研究生在学术研究中取得突破性成果,也为学生应对复杂工程挑战积累丰富经验。
多学科交叉导师团队构建
在探索构建多学科交叉导师团队的过程中,采取了整合高校—研究所—企业在学术研究、教育实践和人才需求方面的校企协同育人模式,以增强专业学位研究生的创新动力。目前,以西北工业大学航空学院力学学科的导师为基础,整合航空宇航科学与技术、应用数学、能源、自动化、电子信息、机械工程等相关学科或研究方向的导师,进行了构建多学科交叉导师团队尝试,如图1所示。
多学科交叉导师团队主要包括来自高校不同学科的导师,还有来自企业和研究机构的工程专家,为学生提供了多元化学习和研究环境,这对于培养学生的创新思维和解决复杂问题的能力是至关重要的。首席导师在团队中扮演着核心角色,负责统筹团队的学术活动和研究方向。首席导师不仅需要具备较深厚的学术背景,还要具有整合来自不同领域的资源和信息的能力,其主要职责包括制定研究生培养计划、协调团队成员之间的合作以及监督研究生的学术进展。对于导师团队成员的选择标准,应当在具备学科交叉能力基础上,还要满足具有创新思维、人品道德以及团队协作能力。导师团队应该涵盖图1所提及学科,团队成员需要参与指导学生、考查学生以及总结交叉合作的经验。在培养实践中,导师团队注重团队科研道德建设和学术诚信的把关,同时也要强化培养学生的社会责任感和爱国主义精神。培养过程中贯彻“厚基础、宽口径、强能力、重素质”的教育理念,通过定期组织学术研讨会和实践项目,促进学生之间的相互学习和经验交流,形成积极向上的学术氛围。同时,将“思政教育”纳入小组例会中,强调科研基础是国家与社会稳定发展的重要支撑,加强对研究生的国家责任感和专业认同感教育培养。此外,导师团队要时刻关注学生的个人发展,提供必要的职业指导和心理辅导,为学生在学术和职业道路上的选择提供合理建议。
多学科交叉专业学位研究生培养新模式探索
本文综合国内外先进的教学经验,探索构建多学科交叉融合专业学位研究生培养新模式,旨在服务国家人才需求战略。以西北工业大学航空学院力学学科为核心,以多学科交叉为抓手,打通力学、航空宇航科学与技术、应用数学、能源、自动化、电子信息、机械工程等学科之间的壁垒,使得培养的航空工程专业学位研究生在具备坚实的力学理论基础的同时,具备更多维度的视野和多学科综合分析问题的能力。在航空工程专业学位研究生培养的实践中,旨在构建出基础深厚、“三面”(产学研三个方面)探索、“多科多角”(多学科多角度)、理论与实践结合的培养模式。
多学科交叉导师团队视域下专业学位研究生培养新模式如图2所示,旨在培养出具备航空领域工程师潜力的专业学位研究生。第一,面向世界科学前沿,即培养出为世界科技发展作贡献的人才。在培养过程中依托国内资源,夯实理论基础、创新授课过程、强化工科背景;依托国外资源探索前沿学术、拓宽国际视野并且进行跨文化交流。第二,面向国家重大需求,即培养出能够为创新强国作出贡献的人才。在高校建立的多学科交叉导师团队基础上,进一步创新授课模式、教学方法和课程考核机制,强化工科教育的工程背景,联合相关研究院所/企业,促进产教融合,增强专业学位研究生的工程能力、团队协作意识。在研究生培养过程中,多学科交叉导师团队贯彻“重基础、强实践”的培养理念,以解决科学问题作为一切教学活动的根基。强化基础课程的教学目标,培养学生提出问题、发现问题和解决问题的能力。在探索实践中,主要目标是将理论与实践相结合,以国家战略需求为牵引,通过整合高校、研究所和企业的教育资源,从课程教学、实践教学和学位论文研究三个方面,培养一批航空特色明显、以力学学科为基础的航空工程专业学位研究生。
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图2 多学科交叉导师团队视域下专业学位研究生培养新模式
多学科交叉专业学位研究生培养新模式改革措施
1.制定全面考核机制
建设多学科交叉导师团队,全面提升专业学位研究生的专业学术水平、实践动手能力、项目管理经验、组织领导能力以及社会责任心。针对学科交叉培养的具有工程师潜力的专业型人才制定新的考核机制。为了确保多学科培养新模式的有效性,全新的考核机制不仅需要评估学生的课程学习、专业技能和科研成果,更重视其沟通能力和社会责任感的培养。多学科交叉导师团队对学生在各个阶段的表现进行综合评分,特别关注其在个人汇报和展示中的表现。此外,还需将学生的政治觉悟和爱国主义精神纳入评价体系,鼓励学生将个人发展与国家需求紧密结合,使其成为不仅专业基础扎实而且具有强烈国家使命感与社会责任感的创新型人才。
2.拓宽国际学术视野
首先,组织学生参加国际学术会议,为学生提供展示研究成果、与国际同行交流的平台,有助于拓展学生的学术视野,了解国际前沿科技动态。其次,积极组织学生参加暑期课堂和国际交流项目,这些项目为学生提供了与海外优秀学者和同行进行面对面交流的机会,促进学生在学术研究和专业技能方面的提升。此外,通过不同形式的国际交流,学生可与国外专家学者合作开展相关的科研项目研究,共同探讨航空航天领域的前沿问题,提高学生的科研能力和创新思维。
3.强化基础课程教学
设计多学科融合的培养体系,将力学学科的核心课程与航空宇航科学与技术、应用数学、能源、自动化、电子信息和机械工程等领域的专业课程结合起来。举例来说,在非线性动力学的研究生教学过程中,充分发挥多学科交叉导师团队的作用。通过邀请航空结构强度专业、自动化专业的专家参与课堂教学,提供实际工程案例供学生学习,使学生能够接触到实际工程实践问题和挑战,从而更好地理解和掌握所学知识。
4.加强项目驱动学习
引入项目驱动式学习模式,旨在培养学生的实践能力和创新思维。通过让学生参与航空工程项目,更新应用知识体系,将所学知识应用到实践中,解决实际工程问题。例如,在多学科交叉导师团队指导下,学生可以参与航空器设计、航空材料研发、飞行器控制系统等科研项目工作,从中获得宝贵的经验和技能。这种项目驱动式学习不仅可以激发学生的兴趣,还能够培养团队合作能力和解决问题的能力。通过参与实际项目并解决工程问题,学生将能够更加深入全面地了解航空工程领域,为未来职业发展打下坚实基础。
5.实践导向创新竞赛
实践导向的创新竞赛是教学改革的关键举措之一,旨在激发学生的创新潜能和实践能力。通过组织学生参加航空模型设计竞赛、航空无人机比赛等活动,多学科交叉导师团队支持并指导学生完成科研项目。竞赛项目注重实践操作,学生需要通过实际动手设计、制作,以及在竞赛中实时调整和改进,从而培养学生的动手能力和实践技能。学生需要在团队中分工合作、协调沟通,培养团队合作精神和组织协调能力。此外,竞赛项目往往设立实际问题和挑战,学生需要通过分析、解决问题,以提升解决问题的能力和创新思维。通过参与这些竞赛,学生在这个过程中不断突破自我、挑战极限,使自己具备坚强意志和积极进取精神。
结 语
面向国家重大技术和工程挑战作为研究和教学的重点,以及“新工科”培养理念的持续探索,专业学位研究生教育模式的更新是一项需要持续投入、不断改进的综合性改革任务。随着创新发展依靠科学技术创新,多学科交叉的重要性和必要性逐渐被认识。本文在构建多学科交叉导师团队、制定全面考核机制、拓宽国际学术视野、强化基础课程教育、项目驱动式学习以及实践导向的创新竞赛方面进行了积极探索与实践,在扩展学生学术视野、提高创新思维和解决实际问题的能力方面取得了明显成效。在研究生培养过程中,将进一步贯彻“厚基础、宽口径、强能力、重素质”的教育理念,致力于培养具备卓越工程师潜力的专业学位研究生,使其成为工程学科综合型领军人才。
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(周生喜、杨智春、李斌、李霓:西北工业大学航空学院;呼加璐:西北工业大学计算机学院)


