［摘 要］ 針對(duì)工科研究生培養(yǎng)中存在的課程教學(xué)和科研實(shí)踐脫節(jié)、教學(xué)內(nèi)容和方法與科研能力存在差距，以及科研實(shí)踐創(chuàng)新能力不足等問(wèn)題，以控制科學(xué)與工程專業(yè)研究生為例，開展基于科教融合的工科研究生科研能力培養(yǎng)。研究生科研能力培養(yǎng)包括課程改革和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐，其中課程改革包括總結(jié)案例分析、融入科研方法和技能課程教學(xué)以及課程考核方式；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐包括科研興趣和技能培養(yǎng)、研究生和導(dǎo)師科研項(xiàng)目協(xié)作以及科研學(xué)術(shù)交流。

［關(guān)鍵詞］ 科教融合；科研能力培養(yǎng)；教育教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2022—2023年西安電子科技大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目；2024年度西安電子科技大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目；2022年度西安電子科技大學(xué)杭州研究院研究生教學(xué)改革研究項(xiàng)目

［作者簡(jiǎn)介］ 平續(xù)斌（1982—），男，陜西西安人，工學(xué)博士，西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授（通信作者），碩士生導(dǎo)師，主要從事模型預(yù)測(cè)控制理論與應(yīng)用、魯棒最優(yōu)估計(jì)研究；劉 鼎（1981—），男，甘肅嘉峪關(guān)人，工學(xué)博士，西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事Petri網(wǎng)理論及應(yīng)用、先進(jìn)制造系統(tǒng)研究；劉永奎（1981—），男，河南新鄭人，工學(xué)博士，西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事智能制造、智能工廠及智能機(jī)器人研究。

［中圖分類號(hào)］ G643.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）38-0097-04 ［收稿日期］ 2023-05-04

當(dāng)前國(guó)內(nèi)工科研究生培養(yǎng)方案主要包括研究生課程教學(xué)和科研實(shí)踐兩階段，其中課程教學(xué)主要為教師講授專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)課程，科研實(shí)踐主要通過(guò)導(dǎo)師“傳幫帶”形式開展科研項(xiàng)目實(shí)踐研究。研究生科研能力培養(yǎng)通常是研究生課程教學(xué)與科研實(shí)踐融合的過(guò)程，如何綜合考慮課程教學(xué)和科研實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)，從而加強(qiáng)科研能力是構(gòu)建高質(zhì)量工科研究生培養(yǎng)體系的重要內(nèi)容［1］?？平倘诤瞎た蒲芯可蒲心芰ε囵B(yǎng)本質(zhì)是在課程和科研實(shí)踐過(guò)程中，要求綜合考慮教師科研經(jīng)驗(yàn)和技能傳授以及研究生科研探索實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而通過(guò)師生互動(dòng)和協(xié)作開展科研工作。因此，在科教融合理念下的工科研究生科研能力培養(yǎng)，不僅需要研究生課堂教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合，還需要導(dǎo)師在研究生科研實(shí)踐過(guò)程中激發(fā)學(xué)生參與科研的興趣，提高其獨(dú)立研究、科學(xué)探索、分析解決問(wèn)題以及創(chuàng)新實(shí)踐的科研能力。當(dāng)前，在科教融合理念下提高工科研究生科研能力，已經(jīng)成為高校共同關(guān)注的問(wèn)題［2］。

一、工科研究生科研能力培養(yǎng)中的主要問(wèn)題

（一）研究生課程教學(xué)和科學(xué)研究存在脫節(jié)

研究生課程教學(xué)與科研實(shí)踐相輔相成是培育工科研究生的理想模式，然而，研究生課程教學(xué)和科研實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象在高校較為普遍。當(dāng)前高校教師對(duì)科研重視程度遠(yuǎn)超課程教學(xué)，因而科研項(xiàng)目中的科研方法和技能、科研經(jīng)驗(yàn)和成果很少反哺到課程教學(xué)中。主要原因在于科研實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)長(zhǎng)期處于國(guó)內(nèi)高校發(fā)展核心地位，造成高校不重視科研，對(duì)課程教學(xué)的關(guān)注不足。

（二）研究生課程教學(xué)內(nèi)容和方法與科研能力培養(yǎng)存在差距

當(dāng)前研究生課程教學(xué)注重經(jīng)典理論和方法，由于課程教學(xué)內(nèi)容陳舊且滯后于新的理論和方法，造成學(xué)生感覺課程教學(xué)和后續(xù)科研項(xiàng)目相關(guān)性較小。在教學(xué)過(guò)程中更多要求學(xué)生掌握理論，缺乏應(yīng)用背景，難以培養(yǎng)工科研究生發(fā)現(xiàn)、思考和解決科研問(wèn)題的能力。另外，課程教學(xué)方法缺乏教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，導(dǎo)致學(xué)生感覺課程難學(xué)。課程考核方式主要采取期末考試，研究生僅注重內(nèi)容記憶，不利于對(duì)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)［3］。

（三）研究生科研實(shí)踐創(chuàng)新能力存在不足

本科和研究生階段學(xué)生培養(yǎng)模式主要強(qiáng)調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)教育，因?yàn)槿狈蒲袑?shí)踐結(jié)合往往導(dǎo)致學(xué)生分析和解決科研問(wèn)題的能力得不到培養(yǎng)。在研究生課程教學(xué)和科研實(shí)踐過(guò)程中，教師難以科教融合地培養(yǎng)研究生的科研能力，研究生未深入探索課程理論學(xué)習(xí)和科研實(shí)踐相互結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，導(dǎo)致研究生理論認(rèn)知和科研實(shí)踐能力出現(xiàn)斷層［4］。此外，研究生在科研實(shí)踐階段往往缺乏科研探索的內(nèi)在動(dòng)力和興趣，存在認(rèn)知科研問(wèn)題背景不足、無(wú)法有效分析問(wèn)題和提出解決方案，以及科研實(shí)踐能力欠缺等科研能力不足的問(wèn)題。

二、科教融合的工科研究生科研能力培養(yǎng)

基于科教融合理念培養(yǎng)工科研究生科研能力有助于研究生教學(xué)與科研實(shí)踐相輔相成，是研究生科研能力培養(yǎng)的重要方式。研究生課程教學(xué)直接關(guān)系到研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在研究生科研實(shí)踐過(guò)程中，需要研究生掌握應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)與技能，進(jìn)而具備發(fā)現(xiàn)科研問(wèn)題并通過(guò)創(chuàng)造性思維去分析與解決問(wèn)題的科學(xué)素養(yǎng)。教師通過(guò)科研領(lǐng)域知識(shí)和技能的積累，能夠結(jié)合研究生教學(xué)要求豐富課程教學(xué)內(nèi)容和方式，從而調(diào)動(dòng)研究生參與科研實(shí)踐的積極性。研究生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中結(jié)合教師科研實(shí)踐，不僅能夠掌握新的學(xué)科領(lǐng)域方法和技能，還能通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐的方式理解課堂知識(shí)和培養(yǎng)科研能力，為后續(xù)科研項(xiàng)目參與打好基礎(chǔ)。在科教融合理念下，筆者結(jié)合控制科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)科背景和培養(yǎng)方案、近些年所主講的“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”研究生課程，以及控制科學(xué)與工程專業(yè)研究生指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，開展工科研究生科研能力培養(yǎng)探索，具體包括研究生課程改革以及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐（如圖1所示）。

（一）基于科教融合的研究生課程改革

依托主講“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”研究生課程，以培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力、分析解決問(wèn)題能力為目標(biāo)開展課程改革。

1.案例分析式課程教學(xué)。根據(jù)筆者在模型預(yù)測(cè)控制領(lǐng)域十多年的科研積累，在“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”課程中通過(guò)課程案例分析結(jié)合研討進(jìn)行。根據(jù)模型預(yù)測(cè)控制理論和方法在不同年代的發(fā)展形勢(shì)及典型應(yīng)用案例，分別介紹和討論動(dòng)態(tài)矩陣模型預(yù)測(cè)控制、廣義模型預(yù)測(cè)控制，以及基于狀態(tài)空間的預(yù)測(cè)控制綜合方法的思想原理和實(shí)現(xiàn)形式。在課程教案設(shè)計(jì)中，通過(guò)整合筆者在模型預(yù)測(cè)控制科研中新的研究思想和方法，重點(diǎn)關(guān)注課程原理探討和方法實(shí)踐應(yīng)用。通過(guò)案例分析和課程教學(xué)提高研究生學(xué)習(xí)的積極性、目的性和系統(tǒng)性，激發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題的主動(dòng)性，提高科研創(chuàng)新能力。同時(shí)通過(guò)不同類型模型預(yù)測(cè)控制理論和應(yīng)用典型案例設(shè)計(jì)和分析，幫助學(xué)生了解模型預(yù)測(cè)控制發(fā)展現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)，從而豐富研究生在約束系統(tǒng)優(yōu)化控制方面的知識(shí)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用技能。

2.融入科研方法和技能的課程教學(xué)。在“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”課堂中，融入筆者開展科研時(shí)常用的基本科研方法和技能，并且將其轉(zhuǎn)換為各種引發(fā)學(xué)生思考的探究性問(wèn)題。通過(guò)鼓勵(lì)引導(dǎo)研究生以小組形式進(jìn)行文獻(xiàn)查閱、探討分析等形式提出問(wèn)題解決方案。同時(shí)結(jié)合所承擔(dān)科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，將科學(xué)研究?jī)?nèi)容融入課程培養(yǎng)方案，從而在課堂教學(xué)中貫穿筆者多年在模型預(yù)測(cè)控制算法設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)。在主講“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”課程中，模型預(yù)測(cè)控制研究主要基于約束系統(tǒng)優(yōu)化控制，其涉及系統(tǒng)模型建立、優(yōu)化控制設(shè)計(jì)和求解，以及系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性、優(yōu)化問(wèn)題可行性和算法實(shí)時(shí)性等問(wèn)題。通過(guò)結(jié)合科研過(guò)程中常用的仿真優(yōu)化工具包，借助仿真算例分析方式將抽象控制算法認(rèn)知轉(zhuǎn)化為形象化的仿真圖，進(jìn)而通過(guò)仿真圖從閉環(huán)角度上認(rèn)識(shí)控制算法設(shè)計(jì)和分析過(guò)程。

3.優(yōu)化研究生課程考核評(píng)價(jià)。根據(jù)“模型預(yù)測(cè)控制理論及應(yīng)用”課程特點(diǎn)，課程考核模塊包括課堂案例討論分析、結(jié)合研究生各自導(dǎo)師給定研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)綜述、典型模型預(yù)測(cè)控制算法程序仿真驗(yàn)證以及分析報(bào)告等。在各個(gè)模塊中采用資料查閱和討論、匯報(bào)答辯，以及仿真實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告等多種形式，激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行科研思考、問(wèn)題分析和方案設(shè)計(jì)。其中在文獻(xiàn)綜述方面，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)各自未來(lái)科研課題方向，結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制思想和原理，通過(guò)查閱新的科研文獻(xiàn)，最終以專題性文獻(xiàn)綜述形式了解和認(rèn)知模型預(yù)測(cè)控制在各自未來(lái)研究領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，從而為學(xué)生將來(lái)科研開題提供幫助和支撐。

（二）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)研究生科研實(shí)踐

科研實(shí)踐是培養(yǎng)研究生分析和解決科研問(wèn)題的能力、科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，以及使其今后能夠獨(dú)立開展科學(xué)研究的有效途徑。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐能夠充分調(diào)動(dòng)研究生參與科研的自主性和積極性，培養(yǎng)研究生利用所學(xué)課程理論知識(shí)并轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新性理論和技術(shù)的能力。

1.研究生科研興趣和技能培養(yǎng)。在科研興趣培養(yǎng)中，需要讓學(xué)生在科研項(xiàng)目實(shí)踐中理解認(rèn)知研究生科研興趣對(duì)啟發(fā)學(xué)生內(nèi)在科研動(dòng)力、科研創(chuàng)新能力以及承擔(dān)科研任務(wù)上的重要性。針對(duì)控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)研究生，主要通過(guò)西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院科研中涉及的機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及智能制造系統(tǒng)，幫助研究生認(rèn)知優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)各類系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的重要性和意義。在研究生培養(yǎng)過(guò)程中，根據(jù)相近的科研方向?qū)W(xué)生分成項(xiàng)目研究小組，保持項(xiàng)目小組內(nèi)定期討論交流和協(xié)作關(guān)系。對(duì)新進(jìn)入研究項(xiàng)目小組的一年級(jí)研究生，有計(jì)劃地安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括項(xiàng)目相關(guān)背景的文獻(xiàn)報(bào)告綜述、優(yōu)化控制算法程序復(fù)現(xiàn)，學(xué)習(xí)和理解高年級(jí)以及已經(jīng)畢業(yè)研究生所積累的科研資料，從而具備后續(xù)從事科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)和基本科研技能。針對(duì)已經(jīng)確定科研項(xiàng)目的研究生，圍繞科研項(xiàng)目關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行控制系統(tǒng)建模、優(yōu)化控制設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)分析、期刊論文撰寫等科研技能訓(xùn)練。上述科研技能培養(yǎng)通過(guò)遞進(jìn)式高年級(jí)研究生“幫帶”低年級(jí)研究生的方式開展，同時(shí)導(dǎo)師根據(jù)科研技能培養(yǎng)和不同學(xué)生開展有針對(duì)性的指導(dǎo)。

2.研究生和導(dǎo)師科研項(xiàng)目協(xié)作。圍繞科研項(xiàng)目計(jì)劃，導(dǎo)師須重點(diǎn)把關(guān)研究生開題、中期科研進(jìn)展、畢業(yè)論文撰寫指導(dǎo)等關(guān)鍵過(guò)程環(huán)節(jié)。其中，在研究生開題階段，導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生知識(shí)背景和特長(zhǎng)，確定是否為學(xué)生設(shè)置以理論研究為主的探索研究類項(xiàng)目課題，或者其他以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的工程類研究項(xiàng)目。在研究生科研實(shí)踐中，針對(duì)科研項(xiàng)目中關(guān)鍵問(wèn)題由研究生和導(dǎo)師協(xié)作探索解決思路和方案?？蒲姓撐暮彤厴I(yè)論文撰寫不僅是科研項(xiàng)目成果總結(jié)的重要形式，還是研究生科研能力培養(yǎng)的重要方式，其中科研論文包括會(huì)議論文和期刊論文等，并且往往在時(shí)間上優(yōu)先于畢業(yè)論文撰寫。通過(guò)師生協(xié)作引導(dǎo)研究生撰寫期刊論文有助于及時(shí)總結(jié)和發(fā)表科研項(xiàng)目階段性成果，為畢業(yè)論文撰寫提供技能和成果支撐。針對(duì)科研論文撰寫，需要研究生和導(dǎo)師就論文創(chuàng)新性、結(jié)構(gòu)組織性和語(yǔ)言表達(dá)規(guī)范性等進(jìn)行多輪討論，幫助學(xué)生修正和完善科研論文中的不足。研究生畢業(yè)論文撰寫涉及大量控制系統(tǒng)對(duì)象模型、科研數(shù)據(jù)和圖表分析以及控制算法和仿真結(jié)果等。對(duì)此，在基于科研論文培養(yǎng)研究生科研技能的基礎(chǔ)上，需要更多地培養(yǎng)研究生在畢業(yè)論文結(jié)構(gòu)組織、各章內(nèi)容銜接性和關(guān)聯(lián)性、論文整體創(chuàng)新性和貢獻(xiàn)度等科研文章寫作能力。

3.研究生廣泛開展科研學(xué)術(shù)交流。圍繞科研項(xiàng)目，通過(guò)研究生匯報(bào)各自階段性科研進(jìn)展和遇到的具體問(wèn)題，結(jié)合項(xiàng)目小組討論和導(dǎo)師協(xié)商進(jìn)行。通過(guò)項(xiàng)目小組討論交流不僅能夠有效地針對(duì)科研項(xiàng)目不同階段問(wèn)題制訂研究方案，還能夠提高研究生參與科研的積極性，培養(yǎng)學(xué)生科研學(xué)術(shù)交流技巧和表達(dá)能力。在培養(yǎng)研究生自身科研技能的同時(shí)鼓勵(lì)其積極投稿參加“中國(guó)控制會(huì)議”“中國(guó)控制與決策會(huì)議”等國(guó)內(nèi)控制領(lǐng)域的會(huì)議等。通過(guò)向同行展示研究成果，廣泛接觸專家，增加學(xué)術(shù)交流合作機(jī)會(huì)并拓寬學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)學(xué)術(shù)交流技能。通過(guò)學(xué)術(shù)交流掌握同行在專業(yè)研究方向中的解決思路和方案，從而為研究生承擔(dān)科研項(xiàng)目提供借鑒。

結(jié)語(yǔ)

基于科教融合的工科研究生科研能力培養(yǎng)，筆者探索總結(jié)了工科研究生培養(yǎng)中研究生課程教學(xué)改革以及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐兩階段工作。研究生課程改革重點(diǎn)關(guān)注研究生科研能力培養(yǎng)與課程內(nèi)容和教學(xué)方式設(shè)計(jì)，以及考核方式要求之間的關(guān)系，同時(shí)注重將科研方法和技能融入研究生教學(xué)過(guò)程。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)科研實(shí)踐注重培養(yǎng)研究生認(rèn)識(shí)問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的能力，基于研究生對(duì)課堂理論和方法的認(rèn)知基礎(chǔ)，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐對(duì)科研方法和技能進(jìn)行及時(shí)修正和完善，從而注重科研思想方法和技能實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)科教融合形式培養(yǎng)工科研究生，不僅有助于完善研究生課程教學(xué)和科研實(shí)踐相結(jié)合，還是工科研究生科研能力培養(yǎng)的重要發(fā)展模式之一。

參考文獻(xiàn)

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Exploration on Cultivation of Scientific Research Ability for Engineering Graduate Students via Integration of Science and Education： Taking Control Science and Engineering as an Example

PING Xu-bin， LIU Ding， LIU Yong-kui

（School of Mechano-Electronic Engineering， Xidian University， Xi’an， Shaanxi 710071， China）

Abstract： In view of the disconnection between course teaching and scientific research practice， the gap between teaching content and methods and scientific research ability， and the lack of innovative ability in scientific research practice in the training of engineering graduate students， taking control science and engineering graduate students as an example， the cultivation of scientific research ability for engineering graduate students based on the integration of science and education is carried out. The cultivation of graduate students’ scientific research ability includes curriculum reform and project-driven scientific research practice， in which the curriculum reform summarizes case analysis， integration of scientific research methods and skills course teaching， and course assessment methods; project-driven scientific research practice includes scientific research interest and skill training， graduate students and tutor scientific research projects collaboration and scientific research， and academic exchanges.

Key words： Integration of science and education; cultivation of scientific research ability; education and teaching reform