基于课程建设培养学术研究生应用研究能力

［摘 要］ 以“现代传感技术”课程为例探讨仪器科学与技术专业研究生的应用能力培养方法。针对该课程教学内容宽、泛、浅，以及缺乏实践教学环节等不足，探索将教学团队的原创成果“时栅位移传感器”引入教学全过程，依托团队科学研究及成果转化基地作为实践教学平台，从仪器改造到仪器设计，再到仪器研制，分三步递进性实施实践教学内容。将理论知识与实践教学相整合，达到知识、能力、素质培养“三位一体”，提升学术型研究生的应用研究能力，达到良好的效果。

［关键词］ 应用研究能力；课程教学；实践教学平台；时栅传感器

［基金项目］ 2024年度重庆理工大学教育教学改革研究项目“提升学术研究生应用研究能力的探索与实践——以《现代传感技术》为例”（gzljg2024315）；2021年度重庆市研究生教育教学改革研究项目“‘人工智能+智能制造’学科群交叉人才培养模式的探索”（yjg213121）

［作者简介］ 郑方燕（1972—），女，四川宣汉人，硕士，重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心副教授，主要从事智能传感器技术教学研究；武 亮（1986—），男，山东泰安人，博士，重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心副研究员，主要从事智能传感器及仪器教学研究；张天恒（1973—），男，甘肃武威人，硕士，重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心工程师，主要从事测试计量技术及仪器相关研究。

［中图分类号］ G643.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0165-04 ［收稿日期］ 2023-10-10

引言

进入21世纪，建设创新型国家是我国的战略目标，具有高层次应用研究能力的人才是实施这一战略目标的关键。研究生教育肩负着培养高层次创新型人才的重任，是推动国家创新驱动发展战略的重要环节［1］。着力增强研究生的创新能力、应用实践能力，为建设社会主义现代化强国培养具有坚实基础的创新应用人才是研究生教育工作的重中之重。

我国研究生分为学术型研究生和专业型研究生两种：学术型研究生偏重基础理论，以培养博士研究生为目标；专业型研究生偏重于应用，以培养工程应用人才为目标。然而现实情况是，多数学术型研究生毕业后并没有继续读博深造，也不以学术为业，而是选择去企业的内部研发部门等实践性更强的岗位工作。在新的形势下，如何培养学术型研究生的创新应用能力，提升学术型研究生的创新思维和科研水平，增强他们的工作能力和专业素质，是保证学术型研究生培养质量的重要环节［2］。

一、教学现状分析

我国现行的硕士研究生培养体制将培养过程划分为课程学习和科研工作两个阶段，以重庆理工大学的研究生培养方案为例，研一阶段主要为课程学习，研二阶段主要为课题研究，研三阶段虽也是课题研究阶段，但实际基本是撰写毕业论文、准备毕业答辩及应聘工作的时间。课程学习与专门的科研能力训练时间均为一年。如何利用研一阶段的课程学习，在这个阶段提升学术型研究生的应用研究能力是每门课程教学团队需要思考的问题。目前学术型研究生课程教学存在的问题集中在以下两个方面。

（一）教学内容与教学方式方面

课程教学是学术型硕士研究生培养必不可少的环节，是学生接受有体系学科学习的重要过程，也是学生与教师进行交流的重要场景。当前，研究生课程本科化是比较突出的问题，也是课程缺乏学术探究性的重要表现［3-4］。主要表现在课程设置与实际科技创造和工程应用联系不够，课程内容宽泛、缺乏深度，教学方式为自上而下的灌输式、过程考核不被重视等方面［5］。

（二）教学条件与能力培养方面

目前很多高校对学术型研究生的培养更注重专业知识的学习，缺少足够的实践经历，动手能力较差，观察、分析实验现象和解决实际问题的能力不足。产生这些问题的原因除了课程内容方面不足、师资队伍水平不高、教师责任心不强之外，主要原因还是缺乏实践教学条件。现有的教学条件基本是依靠教学团队所在的科研平台作为条件支撑，而教师队伍的科研实验条件参差不齐，有的课程教学教师压根就没有自己的实验室，更谈不上为课程教学提供条件了。由此导致研究生在课程学习阶段没有相应的实践锻炼机会，严重影响研究生的应用研究能力培养。

二、课程内容建设与实施

针对上述学术型研究生应用研究能力培养过程中课程教学存在的问题，本文以重庆理工大学仪器科学与技术专业学位课“现代传感技术”为例，将本校特色的、团队原创的时栅位移传感器的研发全过程融入课程教学，依托已有的科研平台探索提升学术型研究生应用研究能力的新思路。主要包括以下几个方面的内容。

（一）梳理课程教学内容与知识点——研究思维建立

为将学术型研究生培养成具有创新应用能力的研究型人才，课程教学应能够达到知识、能力、素质培养的“三位一体”，根据这一目标，教学团队重新梳理了“现代传感技术”课程的教学内容，构建了以课程基础理论为知识点，以实际案例为着力点的课程教学内容。通过把一种新型、精密的现代传感器设计的全过程融入教学内容，实现初步建立研究生创新思维的目标。

传感器基础理论主要包含了传感理论、传感器构成方法和传感器误差理论三个方面的理论知识。传感理论介绍传感器所利用的自然定律、基础物理效应及敏感材料等，传感器构成方法介绍传感器的构成方法、信号的选择及信息传递等，传感器误差理论介绍传感器的标定、校准、误差抑制及补偿方法。这些内容与传感器的研制过程密切相关，教学团队以时栅位移传感器的研制作为案例融入理论知识点，以充实教学内容。

具体实施方案如图1所示，以将各类时栅位移传感器应用的电磁场、电场、光场等场定律以及霍尔效应、磁电效应等物理效应如何构建时栅传感理论的核心——运动参考系为例，具体讲解时栅的传感机理以及测量模型的建立。通过时栅结构上的设计，包括结构形式和参数设计，实现电—磁—电、电—电、光—电、磁—电之间的变换。通过电行波的生成方法及信号接收方式实现位移测量。通过传感器的宏观结构形式—微观结构形貌—宏观测量精度三者之间的关系，分析误差传递机理及补偿方法，讲解如何采用抗干扰措施实现传感器的高精度测量。这些内容与课程紧密相连，也与学生以后的研究工作密切相关。课程教学避免了照本宣科，同时提高了学生听课的积极性，将空洞的理论具体化，有助于学生对理论知识的理解。

通过将时栅传感原理融入传感理论，将传感器结构融入传感器构成方法，将时栅的测量精度提升方法融入传感器误差理论等相关内容，使课程内容更具有前沿性和时代性，有效启发了学生的创新思维。

（二）建立实践教学体系——研究能力培养

研究、设计实践教学内容，建立初步的实践教学体系，兼具理论性、实践性和可操作性。通过学生自行研究、设计、制作，师生一起讨论、分析、改进，带给学生科研创新的启发和体会，使教学形式具有先进性、互动性及多样性。

本课程为一年级第一学期课程，学生本科刚毕业，一般不具备科研创新与科研实践能力，且专业基础欠缺、科研基础较差。基于此，实践教学采用由浅入深，逐步加强、提升的方案，如图2所示，整个实践教学分为三级。一级目标：提升专业素质。让学生自行改造，将现有简单检测仪器设计为智能仪器，如将游标卡尺、螺旋测微仪等机械式仪器改造设计为可以实现数字显示的测量仪器，以加强对传感原理、传感结构的进一步理解。二级目标：提升研究能力。让学生自行设计一款智能传感器，包括测量原理、设计方案、结构设计、信号处理、电路软硬件设计及测量精度提高方法等并形成报告。三级目标：提升创新设计能力。学生自拟课题，与导师交流，探讨课题目标、研究内容、技术路线、成果表现以及条件和人员要求等，以确定是否立项。立项后在整个研究过程包括方案论证、技术实现、实物调试、报告撰写、答辩验收等环节由教师全程指导。

实践教学三步走，使内容更具体、过程能考核，有递进性；各知识点看得见、摸得着，兼具理论性和工程实践性。通过此环节的培养，学生进入导师课题组后，表现出较高的专业素养和研究能力，具备快速理解导师课题、投入研究工作的能力。

（三）依托科研平台打造实践教学基地——应用实践能力训练

良好的学习环境和实践条件是研究生科研思维建立与实践能力培养必不可少的条件。教学团队基于统筹资源、科教融合的思想，依托科研基地构建“理论+实践”的课程教学模式，以培养高素质应用研究型人才。“现代传感技术”课程的实践教学环节利用校内平台和校外基地相结合的方式实施。校内平台为机械检测技术与装备教育部工程研究中心，校外基地为通用技术集团国测时栅科技有限公司，二者分别为时栅传感器的研发平台和产品转化基地。两个平台拥有完善的场地设施和国内能买到的最先进的仪器设备，非常适合做本课程的实践教学基地。

学生进到平台后，通过熟悉、操作仪器设备，建立对仪器学科的初步认识。通过跟着导师一起做实验，获得初步的工程实践经验；跟着平台的研究人员、博士做基于PCB或玻璃的传感器片设计和出图工作，加强对传感器原理及传感器结构的理解；跟着技术人员和工程人员从事信号处理、电路焊接、测试装置接线、数据采集等，增强对信号提取、信号处理、误差修正及补偿相关知识的直观理解和认识。通过实施课程内的实践教学内容，与平台教师一起讨论方案、分析实验结果、思考解决方法并实施执行等，培养研究生发现问题、解决问题的能力。

利用科研平台良好的仪器设备、合理的人员构成，以及成熟的研究方向和研究项目优势，加强学生科研实践经历，培养学术型研究生的应用研究能力和实践水平，同时立足我校仪器科学与技术学科实际情况，探索出适合学术型研究生人才培养的课程教学方法与教学模式，将全程被动听课模式转变为以学生为主体、教师指导为辅的教学模式。

（四）采用多元评价机制——全过程评价和考核

课程之前一贯采用的平时成绩+考试成绩的相对单一的评价方式忽视了对学生综合能力的考核，从而影响学生学习积极性，进而影响其培养质量。因此，本课程建立了多元、科学、合理的评价机制，以激发学生的学习动力，进而提升学生的综合能力。

教学团队利用工程研究中心、成果转化基地，将教学、讨论、改造实践、工程实践、结业考核等成绩均纳入课程考核内容，形成以培养学生应用研究能力为目标的多维、科学、合理、有效的课程教学评价机制，以促进学生应用研究能力的培养与提升。

课堂讨论通过讨论的积极性、问题的切入点及问题深度进行考核，仪器改造通过方案的可行性、科学性、合理性及改造效果进行考核，传感器设计通过方案、进度、难度、实施情况、报告质量进行考核，传感系统研制根据小组分工任务量、任务完成度和项目总完成度等给予成绩评定。前述四部分加课程结业考核共五个模块分别按1∶1∶2∶3∶3的比例计算最终成绩，实行课程全过程考核，以综合评定学生成绩。

结语

针对本校仪器科学与技术硕士点培养具备研究与设计开发能力，具有独立进行理论与实验研究能力的研究生的目标，本文以学位课程“现代传感技术”为例，通过在知识讲授、能力训练各环节融入我国原创发明的时栅传感技术，在增强学生民族自豪感的同时，培养学术型研究生的应用研究能力。探索提升学术研究生应用研究能力的培养方法，形成一套完善的课程教学体系，以期为培养出本学科的高质量研究生添砖加瓦，同时能对其他研究生课程的教学提供一种新的教学思路。最终为培养出具有坚实理论基础和良好应用研究能力的研究生人才，以及为打造更具应用创新实践能力的学科特色做出贡献。

参考文献

［1］何秀超.努力创建研究生教育评估体系全面提升研究生人才培养质量［J］.学位与研究生教育，2018（11）：35-38.

［2］徐丽娜，张静苗.浅议培养学术型硕士研究生的科研能力［J］.吉林广播电视大学学报，2015（1）：86-87.

［3］章丽萍，赵张耀，徐敏娜，等.研究生课程体系的重塑与优化：浙江大学研究生课程建设的思考与实践［J］.学位与研究生教育，2015（6）：38-41.

［4］任小中，王笑一，杨建玺.教育国际化视野下工科研究生课程体系的重构［J］.教育现代化，2017（4）：5-6.

［5］何波，王桂胜，陶政宇.学术型硕士研究生课程教学的调查与分析［J］.数字印刷，2019（3）：20-24.