交叉融合辟育人蹊径 追求卓越立科创潮头——西安电子科技大学交叉融合型电子机械卓越人才培养模式巡礼

①段宝岩（中）指导学生攻克学术难题。

②段宝岩在实验室指导学生实验。

③段宝岩讲授《天线结构优化技术》。

■关宏才 陈武

卷首语

今日世界，高性能机电装备已经广泛应用于国民经济和国防建设各领域，其研制能力堪为国家科技水平与实力的重要体现。机电装备可分为两大类， 一是以机为主，“电”服务于“机”，如数控机床、工程机械等机械装备，其目的是实现优异的机械性能；二是以“电”为主，“机”服务于“电”，如雷达、通信等电子装备，其目的是实现优异的电性能。而这正是以中国工程院院士段宝岩为代表的西安电子科技大学（以下简称西电）机电工程学院几代机电人数十年孜孜以求的“逐梦”主战场。

作为我国电子机械学科专业人才培养的高地，这里诞生了我国最早的机电交叉专业——无线电设备结构设计与工艺，这里率先建立了领域内的博士点和博士后流动站，这里开辟出了我国电子装备机电耦合人才培养和科学研究的新领域，“中国天眼”FAST柔性索托系统之由来、“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统之成功是标志性成果。

中国电子学会认为，西电机电人“形成了面向国家重大需求的机电交叉融合培养模式，培养了一大批有爱国奉献精神、专业基础扎实、创新能力强的毕业生”。今天，在大国科技逐鹿以及人才培养竞争趋于白热化的国际大背景下，对凝结西电近30年人才培养经验所形成的卓越人才培养做法作一总结，以在新征程上继往开来，作出新贡献。

“课程群”+“知识图谱”，以“重构优化”之务破“育人课程”之困

电子装备是机电紧密结合的系统，其电性能的实现不仅与机械、电子、传热、控制等学科水平密切相关，更取决于它们的交叉融合。机械结构不仅是电性能实现的载体和保障，而且往往制约着电性能的实现与提高。“交叉”“融合”自始至终贯穿于西电机电人的科研与教学工作中，他们是若干个学科“交集”重叠区域的一群创新攀登者。多学科交叉融合重叠意味着创新难度增大，这首先体现在学时矛盾上，不仅传统的“机械”“力学”“低频”“高频”“数字电路”“电磁场与电磁波”等课程“组团”抢占学习者的时间，在新业态、新工科的情况下，“工业互联网”“人工智能”“工业大数据”等课程也华服登场，学习者有限的学习时间更显捉襟见肘，大有“望洋兴叹”之困。

西电机电工程学院破解“学时”之困有三种做法。

重构：专业基础课以“课程群”的方式被重新打开

如果将一门门课程按照模块庖丁解牛般拆解，“零件”铺展在一个平面上后，重复——这个时间的潜在“杀手零件”便会很快凸显出来。“机构综合与运动学分析”就是这样一个换个马甲反复出现的“零件”，最终，多余的“马甲”统统被没收，它被放在“机械原理”中精讲，学习者时间就在这样的没收中被有效回收，进而“机械原理”“精密仪器”“机器人技术”等课程被归置到机械课程群。以此类推，学科各自为战的孤立状态成为历史，集群化的整装再出发创造了新的历史。

实例：让工程背后的数理本质“浮出来”

“泰勒级数展开”，学过高等数学的人对此不会陌生。在西电机电工程学院，天线机电耦合理论模型在数理基础课的课堂上出现了，这来自施教者的“匠心”，将典型科研事例引入数理课堂。抽象被实例“拯救”，这种“拯救”甚至延伸到数学建模的下沉。在机箱机柜设计中，“神七”返回舱机载机箱的设计事例被引入，白天亦懂得夜的黑，实例是懂得的催化剂。

贯通：专业核心课的“硬核实力”

在金庸的小说《天龙八部》中，少林寺藏经阁的扫地僧是一个行走的“藏经阁”，一个个潜入经阁的偷“艺”者在他面前都败下阵来，究其原因在于他的“贯通”。对于任何一名电子机械领域的卓越人才而言，“天线原理与结构”“机器人结构与控制”“电子设备热控制技术”“电子部件三维打印技术”就是他们走向“贯通”的四本“秘籍”。它们在增进学生对多学科知识的融会贯通上可以以少胜多，因此成为课程体系重构和优化的重点，进而在提高课程时效比中厥功至伟。

“创新工程坊”+“科教产平台”，以“思维赋能”之本就“育人模式”生成之实

西电机电工程学院基于近30年毕业生与用人单位跟踪调查发现，传统培养模式下学生的交叉综合能力偏弱，这在综合运用知识解决科技难题上表现得尤为明显，不能从复杂表象中抓住问题实质，如何破解？

他们将三把“钥匙”放入实践能力和思维方法的培养中。

入坊：一场主动出击的学习远征

对西电机电工程学院的本科生而言，工程坊是其求学生涯中的深刻记忆。这种以跨专业、跨年级的博士、硕士、学科导师为特征的工程实践之船，每年都会以项目的名义在学院的动态信息发布栏里“招兵买马”。从“机械综合实践”创新坊到“机器人”创新坊，数量之多、覆盖之广，总能让学生成为“兵”或者“马”，策马扬鞭之下，学生收获的是解决复杂工程问题的能力，而这是工坊创立的初衷。

实习：科教产平台上的新兵拉练

每年，西电机电工程学院有200名左右的学生会拿上行程表，在计划的时间，背起行囊，等待开往远方的客车。旅途的那一端是一个个培训基地。西电与中国电科集团装备研究院、华天科技等骨干企业建立了包括“电子产品结构设计”“高端电子装备制造”在内的16个产教融合培训基地，这还不包括与之具有同样价值的科教平台，它们是依托“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统建设的“微波无线传能”平台，依托天线与微波技术国防科技重点实验室、“中国天眼”FAST建设的“大型柔性天线”平台，与中国电科14所共建的“电子装备结构技术联合创新研究中心”。强大的“基地+平台”提供了一个真实的战场，学生的交叉综合能力以及面向新业态和新工科的工程实践能力在这样的一次次拉练中得到提升。汗水之下，入学时一张张稚嫩的面孔之上有了士兵的模样。

思辨：独立解决问题的方法论武器

在西电，有一类特殊的课程总能吸引学生锐利的目光，国家级教学名师梁昌洪教授的《科学精神与方法》便是其中的代表，这是打鱼人授之以渔的苦心孤诣。进一步讲，段宝岩院士的“逐日工程及其关键技术”以及吴伟仁院士的“探月工程中的机电耦合前沿技术”，更是为正在进行中的这种系统方法的学习送来最新的思考“实例”。在这样一种培养氛围中，视野的开阔、工程认知能力的提升，以及创新思辨能力的大幅增强，都显得不那么令人意外。在这样的育人模式之下，卓越人才的呼之欲出亦为文章的应有之义。

“重大项目”+“课程思政”，以“塑人以骨”之功成“育人以德”之制

两个问题在学院对毕业生的调研与对在校生的分析中凸显出来：一是对实际工程中的硬骨头不敢啃、不想啃；二是重数值仿真、轻实物研制。科学信仰与意志力在迎难而上和遇难而退的分水岭凝望着一名科技工作者的风骨。

问题廓清，知所从来，提出并实践三个良方。

思政：从身边的故事讲起

西电，这座深具红色基因的学府本身就是一本鲜活的思政教科书。起步于1960年的机电专业，一路走来又为这本教科书增添了新的卷页。院士领衔的导学团队成为打开这本教科书的重要方式，“开学第一课”“电子机械大视野”、机电人讲机电背后的故事、“科创”“报国”“服务国家重大需求”“解决‘卡脖子’技术”，词语汇聚，润物无声，心灵被心灵震撼，人生被人生引导，勇气被勇气激发，骨气在对灯塔的仰望中重塑。

闯关：独一无二的“训练题库”

学院组建了教学名师领衔的教学团队，开发了跨学科综合性“实验+实践+项目”的意志力、耐挫力训练题库，预埋陷阱或障碍，使学生在攻坚克难的闯关中增强能力与勇气。马世航，2021级本科生，一个意志力提升项目的闯关成功者。经过提升项目锻炼后，针对中国工程院发布的深空探测难题，他提出了星表飞行器推进创新方案，得到我国“天问一号”总设计师张荣桥的肯定和鼓励。

参研：重大科研现场最年轻的身影

让本科生加入研学团队，走进重大科研项目，科研战场上最年轻的“兵”将遇到现实中最难的“题库”。你可能不行，但学校允许你不行，你更可以挑战，翻山越岭的历练以及“战场”上的见闻，激发的不仅是乐于钻研、献身科研的意志品质，更收藏了以后漫漫科研之路上一次次“狭路相逢”之时获得力量感的“画面之源”。

结束语

西电机电工程学院在交叉融合型电子机械卓越人才培养模式上的“133”探索与实践，即交叉融合型卓越人才培养模式与三种创新做法探索、三个破解的良方，成功开辟出一条适合我国领军人才和技术骨干拔节而长的现实发展路径。课程体系优化的同时显著提升学生培养质量，近5年来，学科竞赛获国家一等奖32项、二等奖130项，毕业生中涌现出高亮、訾斌、丁贵广、罗鹰等领军人才，受到行业学会和专家高度评价。与此同时，学科和专业建设亦成效显著，荣获2021年陕西省教学成果特等奖，牵头获得国家科技进步奖一等奖1项、二等奖3项，完成国家规划教材4部，获批国家一流课程3门、国家虚拟仿真实验教学项目2项、国家新工科教改项目1项，4人入选国家教指委委员。学校获批国家一流专业6个、国家特色专业2个，最终形成独具特色的电子机械专业群。此外，理念与做法被多所高校借鉴采用，同时《中国科学报》、CCTV、《科学中国人》、凤凰卫视等媒体也分别对此作了专题报道。

来源：《中国科学报》2023年03月28日02版