学科交叉背景下专业学位研究生培养方式的一些探讨

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　　[摘 要] 随著电子、通信、计算机专业的迅猛发展，各门学科之间出现了许多交叉重合的地方，针对学科交叉背景下专业学位研究生的培养方式，结合教育厅专硕培养模式改革专项实施过程中遇到的问题，主要从电子与通信工程专业的课程教学和实践教学两方面进行了探讨，并提出改进建议。
　　[关键词] 学科交叉;电子与通信工程;研究生培养;教学改革
　　[基金项目] 2018年度浙江省教育厅专业学位研究生专项，基于海思3518E的智能监控终端的设计（Y201840631）
　　[作者简介] 张江鑫（1964—），男，浙江海宁人，工学硕士，浙江工业大学信息工程学院副教授，硕士生导师，主要从事信息与通信工程的研究;吴 俊（1995—），男，江苏泰山人，浙江工业大学信息工程学院2017级电子与通信工程专业硕士研究生，主要从事多媒体数字通信的研究。
　　[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0200-03    [收稿日期] 2019-09-27
　　 一、引言
　　近年来，电子、通信、计算机专业的发展越来越好，根据应届毕业生的应聘成功率来看，这三个专业已经从以前的闭塞发展变得更开放，逐渐被社会发展所接受[1]，并随着“互联网+”的快速发展，传统的电子、通信与计算机专业之间交叉部分越来越多。同时，社会对人才的要求也变得更高，新环境下的人才，不仅需要精通某一学科的专业知识，而且还应具有“学科交叉融合”的特征。
　　刘丽玲[2]等人针对目前信息工程专业课程架构单一，与相关学科交叉融合较弱等问题，分别从学科交叉发展规划和平台建设两个方面着重分析了推进学科交叉的有效途径。王冠凌[3]等人尝试通过以项目为纽带，融合学科竞赛，构建了多学科交叉融合的创新人才培养模式。李明[4]等人从“以科研为起点，促进学科融合与资源共享”“以课程为载体，探索实验内容和实验形式”“以竞赛为延拓，促进教学科研协调发展”三个角度出发，进行学科交叉融合的实验体系的实际构建。
　　为支持专业学位研究生培养模式改革，浙江省教育厅2018年试点设立高校工程硕士专业学位研究生培养模式改革专项，支持工程硕士专业学位研究生围绕地方和企业发展实际需求开展科学研究，提供科技服务。本次申请到的专项项目题为基于海思3518E的智能监控终端的设计，项目从底层硬件设计开始，再到完善上层应用，运用了多门专业课知识，最终实现了远程视频监控以及嵌入式终端的视频分析功能。针对学科交叉背景下专业学位研究生的培养方式，本文结合项目开展过程中遇到的一些实际问题，从课程教学和实践教学现两方面进行探讨，并以电子与通信工程专业为例进行了分析说明。
　　二、学科交叉的现状
　　在“新工科”理念的推动下，学科交叉趋势越来越明显，与“老工科”相比，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息传递、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合[5]。学科交叉是当今知识融合的需要，也是社会生产实践需求发展的必然结果。当下许多社会热门的行业都涉及学科交叉。例如：物联网行业涉及了计算机、通信技术、电子技术、测控技术等多个学科;智能机器人行业涉及了材料工艺、新能源、移动互联网、云计算、自动化等多个学科。
　　就电子与通信工程专业而言，其本身就是一个典型的交叉学科专业，集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体。随着5G技术以及人工智能的飞速发展，其交叉范围越来越广，在原有学科的基础上又逐渐与计算机、控制工程等专业融合。很多行业也需要电子与通信工程专业的人才，例如无人驾驶、智能家居、智慧安防等。
　　三、关于课程教学的探讨
　　（一）进一步完善课程设置
　　在学科交叉的背景下，要想培养满足社会需求的创新型人才，需要从课程所具有的学科交叉本质出发进行改变。国外大学在学生课程的设置上都力求体现学科交叉、多学科融合的思想。交叉学科课程学习，可使学生了解更广阔的学科领域，有助于打破专业局限，培养学生以不同学科角度看待科学问题，有利于更好地培养创新思维[6]。
　　目前来看，学校已经注意到课程多样性的设置，基本都会设置多门选修课程与学位课程供学生组合选择，只是在课程的配套设置上还存在一点问题，因为完成不同方向的科研项目所需的专业知识也是有区别的，学校在选修课程的设置上考虑还不够全面。结合本次项目的研究过程来看，要设计一款监控终端，应用的核心技术是嵌入式系统，同时，网络编程涉及学科计算机与网络课程，系统编程涉及操作系统，RTSP传输、onvif视频协议涉及通信系统原理和网络编程，云台控制也要调试串口通信，Linux下C语言和嵌入式驱动开发涉及嵌入式电路设计，OpenCV涉及数字图像处理，算法设计涉及数据结构以及一些算法思想。因此，项目的开展涉及电路设计、图像处理、网络编程等知识，需要多门学科知识的灵活运用，才能最终完成一个合格的产品。
　　针对以上问题，学校可以根据不同的研究方向，设置一门以上主修的学位课，再设置配套的选修课程，同时要开足课程，不能因为选修学生人数少而停开，保证完善的知识体系。本次项目属于物联网或智能安防研究方向，核心的技术是嵌入式系统，那么学校可以设置“嵌入式系统”作为必修专业课，所有的学生都需要学习，然后增设“图像处理”“计算机网络”“操作系统”和“数据库”等配套选修课程，供该研究方向的学生进行选修。
　　（二）利用互联网拓展课程内容
　　目前学校的课程内容更多的是依赖纸质版的教材，教师上课讲授固定的知识内容。在多学科融合、知识更新周期短的背景下，这种专业知识“填鸭式”教学不能完全适应社会的发展，教师需要对课程内容进行适当拓展。但是，考虑到学时的问题，课堂上拓展的内容太多，又可能会造成贪多嚼不烂的情况。针对这一问题，学校可以充分利用互联网传播知识的便捷与多样性，拓展教学内容。在完成本次项目的过程中，部分问题也是借助网络解决的。在项目中设计视频分析功能时，需要使用OpenCV读取处理终端发送的RTSP流数据，这部分内容在课堂上没有涉及到，只介绍了一些OpenCV的函数，但是具体怎么去应用，讲得不深。RTSP有课程介绍过，但是具体的代码实现没有，没有代码实现的演示。而网上云课堂比较实用，有代码实现过，最终是通过阅读网上的技术讨论文章，解决了这一关键问题。 　　随着互联网多媒体的快速发展，许多前沿的技术问题都会发布到网络上进行探讨，甚至很多培训机构会将一些教学视频免费发布到网络上供人学习。网络上有越来越多的“电子教材”，学生可能无法分辨质量的高低，但是教师凭借自身的科研经验可以进行快速的筛选，选择高质量的文章或者教学视频，提供给学生课后学习，作为对课堂教学内容的补充。
　　四、关于实践教学的探讨
　　（一）实践教学中存在问题的分析
　　实践教学是所有学校培养人才过程中不可或缺的一个环节，2017年以来形成的“新工科”理念更是要求“以学生为中心，为需而教，因用而学”，坚持“做中学”[7]。在知识点交叉的情况下，动手实践可以加速知识的吸收，更快的融合各学科的要点。目前很多学校的实践教学是在实验室里，围绕教材与试验箱展开，这一方式的主要优点是，学校实验箱可以提供所有的源码，甚至试验箱的电路原理图，有利于快速掌握基础知识，对于完成项目的基本功能设计有较大帮助。例如，本次项目设计过程中云台控制电路的设计就参考了实验箱的原理图，控制云台的代码也参照了实验箱的源码。但围绕实验箱展开实践的缺点也比较明显，实验箱只能完成一些基础的实验，对于比较前沿的技术很难实现。例如项目中需要使用onvif协议实现视频传输，利用OpenCV实现视频分析功能，这些比较复杂的问题，实验箱很难完成。总体而言，目前的学校的实践教学内容更偏向于基础能力的培养，对于项目开展过程中会遇到的实际问题涉及较少。
　　（二）依托实际项目开展校内实践教学
　　19世纪初，教育家威廉·冯·洪堡就在德国高等教育改革中，明确地提出了“教学与科研的统一”[8]。浙江省教育厅开展本次项目立项的初衷也是鼓励、支持工程硕士专业学位研究生参与到实际的科研项目中去。在科研中遇到的往往都是伴有学科交叉的复杂问题，这些也是学生今后进入社会后需要面对的问题。就本项目而言，从硬件模块设计到应用层视频采集播放、移动侦测功能的实现，这些问题都需要结合不同专业的知识才能解决。
　　基于以上問题，学校在制定专业实践的内容时，可以从教师的创新项目或基金项目中，精选一些能用所学知识解决实际问题的项目作为实践教学的内容，并且每年对其进行更新，增加前沿性强的课题。可以让学生以团队的形式，对实际问题进行分析与处理，以实际的项目开发为驱动，充分激发学生的求知欲和成就感，积极引导学生进行多学科融合思考。
　　（三）开展校企合作，加强校外实践教学
　　学校是培养人才的地方，企业是检验人才的地方。学校和企业合作是推动工程实践创新教育发展的先决条件，20世纪80年代工程实践教育兴起之时，校企合作就已经崭露头角[9]。能在竞争激烈的市场环境下立足的企业都有自身独特的优势，他们往往具有比学校更敏锐的嗅觉，能够更好地抓住社会发展的大趋势。本次项目也是依托企业的实际需求展开的，很直观的感受就是，企业会考虑很多实际应用场景下的问题，提出很多具体的要求。这些需求都是企业不断累积的市场经验，在学校课堂上很少会讨论这类问题，只有在企业内才能培养学生这方面的思维能力。
　　近年来，教育部一直很关注人才培养能力的改革，各地政府也纷纷响应。浙江省教育厅在2019年8月下发了《关于开展“十三五”省级大学生校外实践教育基地立项建设工作的通知》。在政府的扶持下，学校应该加大校企合作基地建设的力度，为学生提供合适的实习场所，完成集中实习。让学生参与到企业研发项目中去，接触实际的项目需求，可以很好地培养学生全面思考问题的能力。
　　五、小结
　　近年来，学科交叉现象越来越突出，“新工科”理念的提出更是加剧了这一趋势。学科交叉背景下，企业对人才的要求越来越高，学校的培养方式也应该与时俱进。本文结合教育厅专业学位硕士培养模式改革专项实施过程中遇到的问题，从课堂教学与实践教学两方面进行了探讨，并以电子与通信工程专业为例进行了分析说明。总之，学校应该加大对学科交叉人才培养的重视和支持力度，致力于培养满足当下社会需求的新工科人才。
　　参考文献
　　[1]史焕卿，邓春伟.本科院校电子、通信、计算机专业在实践方面优势互补的研究与实现[J].信息与电脑（理论版），2016（4）：201-202.
　　[2]刘丽玲.针对信息工程专业课程体系改革的探讨[J].教育现代化，2019，6（33）：53-55.
　　[3]王冠凌，王正刚，顾梅，汪石农.多学科交叉融合人才培养模式的探讨和实践——以安徽工程大学电子信息工程专业为例[J].新余学院学报，2017，22（4）：110-112.
　　[4]李明，牛晓飞，汪材印.基于学科交叉融合的电气工程实验体系研究[J].教育现代化，2019，6（62）：122-123.
　　[5]张海生.“新工科”的内涵、主要特征与发展思路[J].山东高等教育，2018，6（1）：36-42.
　　[6]李宇杰，李俭川，郑春满，潘亦真.美国一流高校研究生课程设置特点[J].教育教学论坛，2017（18）：5-11.
　　[7]王晓明，邹先霞，张震.基于新工科理念的软件类课程实践教学改革与实践[J].教育进展，2019，9（3）：203-207.
　　[8]张乐.从“洪堡的教育观念”到“洪堡神话”——一个特定研究母题的系谱学分析[J].北京大学教育评论，2017，15（3）：10-46，188-189.
　　[9]王志奇，夏小霞.能源领域校企合作人才培养模式的研究与实践[J].教育教学论坛，2019（8）：24-25.
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