基于CDIO模式的研究生创新能力培养模型——以系统仿真方向研究生培养为例

发布时间：2021-12-12 03:02

　　在产学研结合越来越紧密的背景下,基于实践的研究生创新能力培养成为高校工科类学科面临的重要问题。本文以控制学科与工程系统仿真方向研究生培养为例,提出一个基于CDIO模式的研究生创新能力培养五边形模型。该模型考虑了研究生培养过程中需要关注的问题牵引、课题驱动、学科交叉和工程实践四个重要方面,给出了研究生创新能力培养的解决方案。最后,通过化学工业区大气污染物监测和管理案例,给出了模型的具体应用,培养结果证明了模型的有效性。 

【文章来源】：高等教育研究学报. 2019,42(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

化工区环保需要解决的实际问题体系

在实际应用问题的牵引下,五边形模型在实际问题场景中引用如图4所示。以CDIO模式为核心,基于系统仿真研究生的知识体系展开问题的研究。构思阶段需要仿真建模理论与方法和数学建模与数据分析的支持;设计阶段则在前面的基础上考虑仿真系统与技术方面的知识;实施和运作则需要仿真系统与技术和仿真应用工程的专业知识。同时,数学、计算机和仿生学科的知识也融入项目的设置中,通过学科交叉覆盖到完整的问题场景。在该场景中五边形模型五条边的内涵如下:(1)解决化学工业区大气污染物监测与管理问题;(2)在解决化学工业区实际问题的同时,实现对研究生在大气污染物管理问题中创新能力的培养;(3)培养的过程分成三个阶段,分别是化学工业区大气污染物监测与管理的知识储备和技能储备阶段,大气污染物扩散与监测管理的实践探索和参与主题竞赛阶段,以及大气污染物监测与管理论文撰写阶段;(4)基于这三个阶段的培养,从五个角度出发,分别是通过理论课程学习形成化学工业区大气污染物监测与管理学科交叉知识体系,通过实践课程掌握大气污染物扩散模拟、溯源方法实现需要的编程技术,通过化工区现地实验建立对实际问题场景更深层次认识,通过参与学科竞赛培养形成大气污染物监测、溯源、管理问题体系的团队协作能力[6];以及通过环境类仿真方向期刊论文的撰写培养研究生分析、挖掘和表达能力;(5)培养了研究生利用仿真视角理解化学工业区大气污染物监测与管理的能力,对于大气污染物扩散和监测工程实践能力,团队协作能力以及相关科研报告和论文的撰写能力。基于五边形模型,对应四个具体的应用问题,课题组设置了“基于贝叶斯最大熵的网格化布点技术”“基于深度神经网络和最优化算法的智能溯源方法”“基于智能博弈的移动监测资源调度规划技术”和“基于仿生学和认知搜索策略的智能寻源技术”四个研究生课题。在这四个课题的驱动下,研究生开展工作首先对计算机、大气扩散、环境管理、仿生等交叉的学科知识进行积累;其次,加深对大气扩散、传感器布设、污染物溯源和寻源问题深入理解后展开工程实践工作;最后,利用实践的成果参与学科竞赛,进行论文撰写,达到能力培养目标。课题的设置充分考虑了研究生创新能力培养需要重点关注的问题牵引、课题驱动、学科交叉和工程实践四个方面。

基于前文所述的方法,作者所在的课题组建立了一个“化学工业区大气污染物监测与管理”讨论组。讨论组由两名博士研究生和三至四名硕士研究生组成。近年来,在这个实际问题的牵引下培养了近十名研究生,研究生均具备前往化学工业区开展现场实验(如图5所示)和参与学科竞赛以及撰写学术论文的经历。其中,申请到国外读学位的博士研究生1名、联合培养博士生1名;参加学科竞赛20余人次,获得全国计算机仿真大奖赛特等奖1组、一等奖1组、二等奖3组、湖南省挑战杯竞赛一等奖1组、军事建模竞赛二等奖2组、湖南省互联网+竞赛二等奖1组、长城杯军队大学生竞赛三等奖1组;发表学术论文40余篇,SCI检索论文20篇;形成的学术和科研成果为国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目以及上海市经信委项目等提供了支持。四、结语

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向联合作战保障的仿真工程专业人才培养研究[J]. 段伟,雷永林.  高等教育研究学报. 2018(04)
[2]交叉学科研究生培养模式研究[J]. 刘莉,孙丽.  教育教学论坛. 2016(51)
[3]基于团队设计项目的本科毕业设计模式探索与实践[J]. 李东旭,孟云鹤,蒋建平,范才智,程文科.  高等教育研究学报. 2013(01)
[4]以科技竞赛为依托推进本科学员创新教育[J]. 王泽锋,耿美华.  高等教育研究学报. 2010(03)
[5]CDIO工程教育模式的解读与思考[J]. 王刚.  中国高教研究. 2009(05)



本文编号：3535887