基于专业协同的船舶电气复合型生培养机制

摘 要：研究生创新意识和创新能力的培养是研究生教育的重要内容,而一专多能的复合型研究生可以更好地适应新时期社会发展的需要.结合研究生教育教学实践,并综合考虑不同学科专业之间的关系,对船舶电气复合型研究生的培养机制进行研究,主要内容包括培养方案的制订、专业实验室建设、科学的导师指导形式及提高研究生实践能力的措施等,所得结果对于船舶电气复合型研究生的培养具有一定借鉴意义.

关 键 词：专业协同；船舶电气；复合型研究生

作者简介：王玉龙（1977-）,男,山东临沂人,江苏科技大学电子信息学院,副教授；曾庆军（1969-）,男,江苏镇江人,江苏科技大学电子信息学院,教授.（江苏镇江212003）

基金项目：本文系国家自然科学基金项目“数据漂移网络控制系统的建模、分析与控制器综合”（项目编号：61004025）、国家自然科学基金项目“船舶航向控制系统故障检测技术研究”（项目编号：61210306066）、自动化国家特色专业建设项目、中国学位与研究生教育学会2013年研究课题（项目编号：2013Y08）、江苏高校优势学科建设工程项目、江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师项目、江苏省2012年研究生教育教学改革研究与实践课题（项目编号：JGZZ12_066）、江苏科技大学研究生教育教学改革研究与实践课题（项目编号：YJG11Y_08）、江苏科技大学《最优控制》研究生精品课程建设项目的研究成果.

中图分类号：G643文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）25-0030-03

受我国传统教育模式和体制的影响,高等教育与社会需求经常脱节,高等教育与社会对人才培养的需求之间的差距较大.[1]培养复合型、创新型研究人才是高等学校研究生培养的重要任务.就目前高等学校研究生的培养状况而言,学生的理论知识相对比较扎实,但是创新能力、实践能力较弱,知识相对单一,因而这些研究生走向工作岗位后常常不能胜任学科交叉型的工作.

近年来,为了适应新时期社会发展的需要,越来越多的我国高等院校开始关注基于学科及专业交叉的复合型研究生培养问题,并对这个问题进行不断探索.通过学科交叉及专业协同训练来培养复合型研究生不仅在哈佛大学、斯坦福大学、普林斯顿大学、麻省理工学院等世界知名大学得到了长足发展,在我国也得到了广泛关注并取得了较多成果.

文献[1]以中南大学与湖南山河智能机械股份有限公司的产学研结合形式为例,讨论了产学研结合在研究生能力培养方面所起的作用.文献[2]以华中师范大学交叉实验班为例,研究了大学本科复合型研究人才的培养模式.文中从培养制度和学习条件两个方面讨论了交叉培养的主要措施.在培养制度方面,主要研究了学生选拔制度、实体班级制度、考核淘汰机制、导师制度、交叉学科知识学习制度等；在学习条件方面,实验班配备了优良的师资,并提供了优良的硬件、软件资源.在培养复合型研究生的过程中可以借鉴文献[2]的成果.文献[3]根据中山大学光信息实验室条件,结合光信息专业特点,尝试多专业协同科研训练和光机电一体化复合型人才培养的研究和探索工作.文献[4]提出通过整合优势专业与新兴专业来培养复合型人才,并详细探讨了整合优势专业与新兴专业的实施背景、培养宗旨、管理机制及运行模式等.文献[5]提出以本科教育与研究生教育并重为出发点,在加强学科建设的过程中探讨如何充分利用本学科建设资源（如科研、学术成果、学术梯队、科研资料、科研仪器设备等）有效地促进学科和专业建设,进而创建创新型的高素质人才的培养模式.文献[6]提出了构建研究生工程实践复合载体的理念并进行了实践,即一方面构建由基础平台、学科专业平台和产学研联合基地相互交融所构成的工程实践“硬载体”；另一方面完善制度,创新机制,通过导师、研究生和培养环境的协同创新,构建有利于研究生参与工程实践的“软载体”.文献[7]研究了交通学科培养复合型创新人才的途径,主要包括：制订体现学科交叉的培养方案；跨学科联合培养研究生；跨学科申报重点实验室和科研项目；与国外著名高校进行深入合作和交流.文献[8]从重大科研创新平台建设、交叉科研平台构建、科研平台管理机制规范以及跨学科轮训体系等方面对基于跨学科复合型人才培养的科研创新平台建设进行了实证分析.

文献[3]和文献[7]分别研究了光机电一体化和交通学科复合型创新人才的培养机制.在研究生培养过程中,充分考虑各个研究生培养机构的专业特色,是培养复合型创新人才的必由之路.另一方面,培养各专业研究生的协同创新能力对于提高研究生的培养质量具有重要意义.

船舶电气是江苏科技大学的传统专业特色方向.近年来,笔者所在单位发挥专业优势,抓住国家、江苏省对船舶配套振兴的大好时机,积极与船舶重工集团、船舶工业集团等国防类研究所及企业合作,参与国家及省部委的科技项目申报,形成了船舶综合电力系统、船舶机舱自动化、船舶电力推进、船舶综合测控、大功率电机调速、船舶辅机控制系统、船舶数据记录仪、船舶综合平台信息化、船舶综合桥楼、雷达信号及信息处理、电子对抗、电磁兼容、水声信息处理、卫星导航、船舶驾驶自动化、机器人传感与控制、车载平台动力定位技术等科研方向.以上科研方向的形成为培养船舶电气复合型研究生奠定了基础.

本文结合江苏科技大学船舶电气方面的特色,对基于专业协同的复合型研究生培养机制进行研究,主要内容包括研究生培养方案的制订、专业实验室建设、导师指导形式、学生实践能力的培养等,同时将相关研究成果应用到船舶电气研究生培养实践中,所得结果对于研究生协同创新能力的培养及综合能力的提高具有一定积极意义.

一、基于专业协同的船舶电气复合型研究生培养机制

下面结合工作实践讨论基于专业协同的船舶电气复合型研究生培养机制问题.

1.基于专业协同,制订合理的研究生培养方案

由于每个研究生的研究背景、研究兴趣及研究特长不同,如何把不同专业的研究生组织在一起,并把它们培养成为一专多能的复合型人才,是研究的一个重点,同时也是一个难点问题.要培养合格的复合型研究生必须综合考虑相同或相近学科专业的特点,并制订合理的培养方案.为适应船舶电气研究生的要求,江苏科技大学目前设置了船舶电力系统、电力系统综合自动化、电力电子装置与系统、电气传动控制系统等研究方向供学生选择.在课程设置方面,开设了电力系统与电力装置应用实践、现代交流调速系统、舰船电力系统、电力推进系统、现代电力电子技术、电力系统仿真、继电保护、电力系统稳定性分析、配电系统分析、柔性输电技术、新型电机及控制技术、电能质量分析与控制等课程.同时,考虑到复合型人才的培养问题,在控制科学与工程一级学科设置了船舶运动控制、船舶综合电力系统、船舶自动化检测系统与装置、船海工程动力定位、导航技术及应用等研究方向,并开设了先进控制理论应用实践、微机测试与控制、电磁兼容原理与应用、船舶导航与定位、卫星导航技术、组合导航原理及应用、现代声纳与通信技术等课程.对于控制工程领域全日制专业学位研究生,设置了船舶自动化、船舶综合控制系统、智能电气与系统、光机电一体化等研究方向,并开设了机电一体化技术、舰船电力系统、电气技术及CAD、CPLD与FPGA设计及应用等课程.

以上的研究方向与课程设置充分考虑了从事船舶电气研究的学生的培养要求,同时兼顾了控制科学与工程一级学科研究生与控制工程领域全日制专业学位研究生的培养目标,体现了学科交叉和专业协同的特点,因而对培养复合型研究生具有积极意义.

2.综合考虑学科需求,建设专业实验室

在进行实验室建设时必须体现船舶电气方向的鲜明特色,同时要保证所建设的实验室能满足控制科学与工程一级学科以及控制工程领域全日制专业学位研究生的实验要求.依托学科交叉优势,江苏科技大学以船舶电气为基础,通过整合控制科学与工程、控制工程、船舶与海洋工程等学科建设了电力工程、过程控制、全数字交直流调速系统、交流伺服系统、船舶综合电力系统等实验室,并配备了船舶运动摇摆台、智能控制实验装置、频谱分析仪、PLC和船电自动化系统等实验装备.同时,建设了舰船综合电子仿真系统实验室以及船舶综合电力系统实验室等专业实验室.

下面对舰船综合电子仿真系统实验室、现代综合测控系统实验室、船舶机舱自动化系统实验室以及船舶综合电力系统实验室作简单介绍.

（1）舰船综合电子仿真系统实验室实际上是一个红兰对称的海上作战仿真系统,主要是舰艇综合电子系统仿真软件.该软件采用计算机仿真技术,通过对舰船综合电子系统等的仿真,提供一个在一定战术背景下能进行红、兰双方对抗演练的海上电子对抗反导作战训练平台,可用于舰艇电子对抗反导作战的操作使用训练和战术研究等,以满足国防生教学的需要.

（2）现代综合测控系统实验室结合我国船舶工业的发展,尤其是船舶自动化技术的发展,以传感器技术、仪器技术、计算机应用技术、控制技术等为基础,应用现场总线技术、测控总线技术、网络技术、组态技术、虚拟仪器技术等先进技术构建分布式现代综合测控系统.该实验室主要包括“工业信号模型系统”、“吊舱式电力推进系统”、“可调桨推进系统”、“侧推与动力定位系统”、“传动链”、“工业机械手臂”半实物仿真子系统或设备.

（3）船舶机舱自动化系统实验室主要由船舶内部的局域网以及船、岸上（船务公司）之间的无线通讯网络组成.数据、图像及语音采集设备通过无线网关或海事卫星与岸上工作站或船务公司实现通信.该系统可以方便地对机舱主机、辅机等设备的参数实现无人监测、报警,对相关设备实现无人控制；基于网络和组态模块化设计思想,对轮船发电机组、主机、配电系统、液压泵、排污泵、主机转速、舵浆转向、冷却水泵、生活备用水泵等船用设备实现机舱监控、运行状态显示、数据报表打印、故障诊断、报警及输出、网络数据交换、延伸报警单元功能等.

（4）船舶综合电力系统实验室就是借鉴国外的综合电力系统思想,改变传统的船舶供配电网络结构和监控技术,建设一个在国内领先的船电类实验室.船舶综合电力系统技术是多学科交叉的新的技术领域,其研究内容主要包括船舶电站、电能分配与管理、电力推进、电力系统保护、电力系统故障恢复等.实验室建成后,能够开展舰船电力系统的区域配电系统结构及其综合保护、供电网络智能化监测控制系统等实验,通过电能调度及智能管理模块对全船各区域配电系统实行电能分配及智能监控,并最终将实验室建设成为一个能够为本科生、海军国防生和研究生从事船舶电力系统控制、效能测试和验证实验的实验基地,从而为学生学习和掌握现代舰船电力系统的最新技术提供实验条件.

从以上专业实验室的软硬件配置及实现功能来看,在进行实验室建设时充分考虑了学科交叉、协同及融合,所建设的实验室可以满足控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程、电力电子与电力传动学科不同层次科研人员的需求,更能满足从事船舶电气研究的学生的实验要求,因而对于培养复合型研究生具有积极影响.

3.建立科学的导师指导形式及学生评价形式

为了造就一批复合型研究生,需要建立科学的导师指导形式及学生评价形式.为建立科学的导师指导形式,需要从以下方面进行尝试：

（1）建立基于教学与科研双重功能的师资队伍体系结构.就国内高校的目前现状而言,许多知名高校的知名教授都没有为研究生开设相关课程,这样大大降低了研究生的培养质量.知名教授通常具有广博的知识面,同时在若干领域都取得了令人瞩目的研究成果.如果能安排这些知名教授为研究生讲授专业基础课和专业课,并在授课过程中融入前沿理论和技术,则可以大大提高学生对于学科前沿知识的了解,并拓宽他们的视野.另一方面,在导师配置方面,要优先安排正在承担国家各类大型项目的导师来指导学生,提高学生的动手能力和解决实际问题的能力.同时,可以实行研究生正、副导师制度,正导师的研究方向应该与研究生的方向相同,而副导师可以来自控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程等学科.这样,既可以保证研究生在处理船舶电气相关问题时得到正导师的指导,而当需要用到不同学科的知识时又可以得到副导师的指导.

（2）建立科学的学生评价形式.在对研究生的协同创新意识和协同创新能力进行评价时,要综合评价其学术能力,考查学生处理某个实际问题的能力.一方面要评价其理论水平、学术科研水平以及其解决实际问题的能力；另一方面也要考查他们的团队意识和协作解决问题的能力.在对研究生的协同创新能力进行合理评价的基础上可以改进培养模式,从而促进复合型人才的培养质量.

4.多措并举,提高研究生的实践能力

为提高船舶电气方向研究生的综合能力,需要加强研究生实践性教学环节,充分运用科研试验仪器和设备,提高动手能力.依托江苏科技大学现有的省部级重点实验室、省部级工程研究中心等科研基地建立研究生训练基地,有计划、有步骤、有机制地对研究生进行系统训练,培养其实践能力.建立健全企业研究生工作站制度,依托行业,立足地方,深化产学研联合基地平台建设.目前,江苏科技大学已建立多家企业研究生工作站,与各个企业及船舶设计研究所的产学研合作也在稳步推进,这从客观上可以提高研究生的综合能力,促进复合型人才的培养.

二、结束语

研究生创新能力的培养是整个教育的核心,是国家创新体系中的重要组成部分.本文研究生了船舶电气复合型研究生的培养机制问题,如培养方案的制订、专业实验室建设、科学的导师指导形式以及提高研究生实践能力的措施等.本文的研究内容是复合型人才培养方式创新上的有益尝试,不仅提升了学生的理论知识水平与应用能力,缩短了知识学习与实际工作需要之间的衔接时间,而且还切实提高了他们的综合能力与协同创新能力,使之在最短时间内成长为集理论知识与实践能力为一体的复合型人才.总之,随着全社会对船舶电气复合型人才需求数量的不断增加,通过对相近专业的协同考虑,培养船舶电气复合型人才已经成为江苏科技大学人才培养模式创新的重要内容之一.