贺红 康钦马 梁立凯*
山东大学机电与信息工程学院 山东威海 264209
摘 要：随着学科融合的深入，本科生跨专业报考硕士研究生的比例逐年上升。由于因材施教的需要和学生基础知识差异，与本专业升学的研究生相比，跨专业研究生的培养是对导师的挑战。本研究对本硕交叉型新工科人才的培养特色进行了探索和归纳，阐述充分利用学生专业基础拓展导师研究领域的方法，并分享了一些典型教学实例作为经验分享。三年多的培养实践证明，只要注意选题扬长避短，抓住培养特色，本硕交叉跨专业读硕士的研究生能够成为项目团队的骨干。
关键词：学科融合，本硕交叉，跨专业读研，培养模式，特色
1.前言
近年来，随着国内各学科交叉创新的百花齐放，科研团队对复合型人才需求量增加，跨学科跨专业保研和考研的学生越来越多，给学科交叉融合的深入不断注入新的活力。特别是随着人工智能热潮带来的新一轮大众对计算机科学与技术专业的追捧，在计算机专业研究生面试时，我们几乎能见到所有理工科专业的学生，包括数学、电子、通信、生物、机械、材料、自动化等等。他们报考计算机专业，多数是因为兴趣或就业形势好[1]，也有计算机本科生升到电子学科读研[2]。跨专业升研成为一种新常态，跨专业升研的人数占到研究生总入学人数的40%左右。
这些跨专业升学的研究生入学以后，我们惊讶地发现：可以按照学生的兴趣选拔研究生，但是却很难完全凭着学生的兴趣进行培养。原来的学科专业和现在的学科专业就像两条平行的河流，即使前进方向相同，行在一条河里的船想要切换到另一条河里不是件容易的事。对导师而言，本专业升学的研究生能准确领会任务并快速进入研究，跨专业本升研的学生对于面临的新专业其实很茫然，在专业基础和专业技能方面他们欠缺很多，对于能否在导师课题中承担的角色和任务也一片懵懂。
对于担负立德树人，因材施教任务的导师而言，要在自己的研究方向找到两个学科专业的结合点，既能兼顾学生兴趣，又能让他们扬长避短地尽快切入研究，需要导师认真思考并且师生反复沟通。导师是本专业的博士但是可能对于另一个本科专业知之甚少，对跨专业研究生的正确选题和因材施教是他面临的挑战。此处所谓正确选题，就是所选的题目能够让跨专业学生利用其本科专业的特色，扬长避短地进入导师的研究领域。
本研究基于本学院近三届招收的跨学科跨专业研究生培养经验。机电与信息工程学院跨六个一级工程学科、门类齐全、研究机构众多、研究生导师众多、科研氛围浓厚、便于学科交叉融合创新。后面分几个部分阐述本硕交叉型新工科人才培养模式的特色，并以实例分享相应的培养经验，抛砖引玉，供同行指正。
2.本硕交叉型硕士研究生的培养特色
近三年多来，我们培养过几乎各理工科专业考到计算机专业的硕士研究生，学术型和专业型都有。一般而言，跨专业的学生升专硕的比例比升学硕的比例大，而且这些学生放弃原专业的理由基本都是缺乏专业兴趣或原专业就业形势不理想。后面分别阐述培养模式的特殊性。
2.1.特色一：培养方案的兼顾理论与技能
工科研究生培养方案不仅要包含系统的专业理论，还要有专业技能选修课[3]。考研者有一定本专业的理论基础，研一期间再系统地学习一些理论课，基本上能够以本专业视角来看待和解决问题。因为研一之后需要开始进入研究课题，所以，对于跨专业到工科读研的学生来说，最大的特色是在研一期间要系统地进行技能培养。缺乏专业技能，培养出来的就不是一个合格的工科研究生。
比如，如今跨专业报考计算机科学技术的研究生很多，所以山东大学计算机研究生培养方案里面增加的《深度学习及其应用》受到了几乎所有学生欢迎，尽管必修课里已经有了一门《高级机器学习》，作为理论基础，如图1所示。
图1. 2020级硕士研究生培养方案的部分课程
在选修课里面加的《深度学习及其应用》巩固机器学习理论基础，引导学生继续朝着人工智能技术方向迈进。这种培养方案课程设计已经考虑到了本硕交叉跨专业研究生的需要。一般对人工智能感兴趣的学生在必修课后都会选择深度学习及其应用作为选修课，进一步巩固在人工智能方向的从理论到实践的发现和解决问题的能力，从方法论的层次和技术层次继续加强。如图2所示。这种培养方案的完善从根本上改变了重理论轻实践的“头重脚轻”现象。
图2. 机器学习与深度学习的关系
2.2 特色二：建设交叉育人的学科平台
因为研究生培养需要丰富的资源，交叉育人平台为跨专业读研的学生准备了充足的师资、实验与训练环境，有机会学到各种必需的知识并参加研讨。这是单个导师不能给予学生的优势条件。比如在一个电子与空间科学交叉的平台上，可以培养包括电子、空间科学、测控、自动化、物理、数媒、数学、计算机等各个本科专业的研究生。
2.3特色三：跨专业可以，但是专业不要跨的太远
其实像计算机这样的工具学科跨入其它学科专业是相对比较容易的，但是由于人才市场的导向，各专业比如电子、机械、材料、和生物等学科的本科学生更喜欢跨入计算机专业读研。根据经验，理工科专业之间互相切换问题不大，因为理工科的思维训练方式有很多交集，比如高等数学、英语等很多课程相同或相近。但是文科等其它学科基础课程差别很大的，不建议跨专业考理工科的研究生，因为完全没有基础而且思维方式已经不同，即使能跨专业能考上研究生，也会缺乏竞争优势和发展潜力。[5,6.7]
2.4特色四：导师在研项目有相应专业的人才需求才接受跨专业研究生
导师在接收一个研究生的时候，要考虑清楚该生在自己研究方向里担任的角色，或者说考虑清楚你能因材施教教导他什么。师生需要就培养方向充分沟通交流，尽量让跨专业变成该生的一种优势，而不是短板。如果确定接收，要尽早设计跨专业研究生的培养方向并师生反复沟通，给研究生留足了解问题的时间，让他有时间做好知识储备。
2.5特色五：跨专业研究生开题要选择涉及专业知识少而精的问题，避开那些需要宽泛的专业知识才能解决的问题
例如，在计算机领域，对跨专业考来的研究生，首先要避开的就是开题让研究生做软件工程。选择算法、虚拟现实、高性能计算等，研究生经过简单的培训，就能掌握相关开发技术，结合本科专业的特点开展研究，学生学得不累，比较容易出彩。
2.6 特色六：人工智能和大数据等新工科专业能容纳几乎所有理工科研究生
对这些新工科专业方向而言，本硕交叉跨专业读研的学生发现和解决问题更加游刃有余，值得所有导师认真对待[8]。
3.抛砖引玉——实践经验分享
基于多年来的实践经验，我们分享两个实例，抛砖引玉，希望能对同行有参考价值。
3.1实例一：本科为机械专业到计算机专业读研的学生培养。
某男生，从普通二本机械专业毕业工作七年后考入本校计算机专硕。选择了一个知识工程与数字工程方向的导师。导师在给他面试后，了解了学生在本科曾经学过简单的C++课程，这是该生唯一的计算机课程基础。在他面试被录取后，研究生入学之前还有近半年的时间，导师立即送他到北京达内时代参加系统的C++培训。用五个月时间跟学了完整的一期C++培训班后，研究生入学，开始学习计算机专硕的课程。在第一学期，该生课堂上一直表现得兴致缺缺，显然不得要领。经过慎重考虑，导师给他选择了两个研究方向：
●虚拟现实技术方向。学生有C++基础，再培训一下Unity3D，他就可以开发一个先进的交互式大型机械装置的虚拟现实教学课件作为硕士毕业论文开题方向，作品可以用于本校机械专业的本科生教学。这个方向师生经过沟通达成了一致。为了让该生准确地画出机械设备结构图，在研二寒假期间，导师送他去参加了Solid works工具软件的专业培训。
●算法方向。在导师的在研生物信息学数据处理项目中，该生参加了通过计算机视觉采集数据的工作。为了做好这个项目，他努力地学习了神经网络算法，并且参加了模型训练工作。但是很快他的注意力就被计算机视觉采集数据（而不是分析数据）的效率低下问题所吸引，转而研究用什么样的装置能够提高采集数据的效率，这也是导师在研项目的重要内容。无心插柳柳成荫。经过两年的时间，该生已经不再关心神经网络训练模型的问题，而在通过人工智能技术采集数据的设备研制上成果频出，他参加研制的三种机电一体化装置已经申请了国家发明专利，并获批了两项实用新型专利，已经成为项目团队的骨干成员。
目前，他的毕业论文进展顺利，论文内容是选的方向一：虚拟数控车床各设备的工作原理仿真模拟。使用SolidWorks机械设计3d建模软件按照真实车床的结构和尺寸，建立1:l的数控车床各零件模型，按照机床各零部件之间的空间位置、约束关系进行重新装配，描述其运动轨迹与算法，组成完整的车床，以stl格式导出至3dsmax软件中添加材质进行渲染，然后转换成FBX格式并导入至unity3d引擎。几乎用到了他在研究生期间所学的的全部内容。
跨专业读研并没有让他扔掉原来的专业，而是让他在项目中比别人表现更出色，能够发现和解决纯计算机团队专业不能发现或解决的问题。学科交叉融合在这样的团队中得到了很好的体现。由于导师给了他参研机会和不断提升素质的条件，其研究领域加宽，在图3中，其研究领域如箭头所示。
图3. 跨专业读研的学生可能有更加宽泛的研究领域
3.2 实例二：从本科计算机专业考到其它理工科研究生专业的例子。
某男生，从本科软件工程专业考到电力与系统专业读研究生。就读后在导师指导下学了一门基础理论课，弄清了在研项目相关基本概念后，进入电子与空间科学交叉学科平台，在合作项目组中承担了软件开发工作。另有数字媒体技术专业的本科生，考到电子专业读研后，在电子与空间科学交叉学科平台里开展研究，承担了虚拟仿真的相关开发工作。还有很多计算机专业的本科生去各个研究院去处理天文数据、高能粒子数据或农业信息学数据等。
在大数据时代，计算已经成为一种科研范式，计算机成为一种工具学科。由于科学计算的泛在性，计算机本科生跨专业报考其它专业的研究生很受欢迎，只需要读一些理论基础专业书籍了解项目基本概念和研究背景，就能容易地切入其专业开展研究。
4.结论
本科生跨专业考研究生将会逐渐变成一种常见的现象，而且本硕交叉培养出来的人才是顶着最后的研究生学历进入人才市场的，本文总结了在培养方面的一些特殊性，分享了一个典型的机械跨考计算机专业研究生的培养经验，从中可以看到，（1）这种研究生的培养成本总体是比较高的，为了掌握必要的开发技术，对这种研究生的专业技能培训很重要，也是投入比较大的地方；（2）本科系统化的专业学习对学生而言根深蒂固，影响力远远超过为参加研究生入学考试背诵的几本书。所以培养要因材施教，因势利导，开题尽量能用上其本科所学；（3）要根据实际情况，给研究生提供各种参研机会，跨专业研究生用好了，他能在项目中发挥重要的作用，给导师意外的惊喜。
参考文献
[1]李国杰：大学计算机教育的改进方向，CCCF2020专辑，卷首语。
[2李国杰：改变“头重脚轻”的学科现状，CCCF2017.07，主编评语。
[3]李国杰：计算机学科基础理论需要重塑。CCCF2018.11，主编评语。
[4]李国杰：解决AI人才缺口的出路在哪里。CCCF2019.12，卷首语。
[5]林健. 如何理解和解决复杂工程问题—基于《华盛顿协议》的界定和要求[J]. 高等工程教育研究，2016（5）：18-26。
[6]纪阳，吴振宇，尹长川. 新生工程教育问题与引导方式创新[J]. 高等工程教育研究，2018（4）：55-60。
[7]朱高峰. 我国工程教育的改革发展趋势[J]. 高等工程教育研究，2016（5）：1-9。
[8]中国政府网：《国家新一代人工智能标准体系建设指南》，https://www.gov.cn, 国标委联[2020]35号，2020.07