基于复合载体的提高工程类研究生创新能力方法

张玉存+刘彬+林洪彬+刘华奇

[摘要]针对我国研究生培养实践能力、创新能力和团队协作能力薄弱的瓶颈问题，通过构建培养研究生创新能力的“开放式实践平台+链式渐进培养模式”复合载体，启迪研究生的创新思维和团队协作意识，提高研究生的综合素质和社会竞争力。按照“以培养研究生实践能力为基础、创新能力为核心、团队协作能力为关键”的指导思想，探索形成了三段链式渐进研究生培养模式。在研究生培养过程中，建立了“自由探索、自发学习、自行设计、自己动手、自主创新”的“五自”指导方式，实施了研究生的“规范有序、务实高效、战略思维、科学素养”四项基本训练，提高了研究生的实践能力、创新能力和团队协作能力，对推进研究生培养模式的改革创新和培养适应社会经济发展需求的创新人才，具有重要借鉴作用和推广价值。

[关键词]研究生创新能力；开放式实践平台；链式渐进培养模式；“五自”指导方式；四项基本训练

[中图分类号]G643.2[文献标识码]A[文章编号]10054634（2016）02009206

近年来，我国不断深入实施科教兴国战略和人才强国战略，加快建设创新型国家，其中高层次创新型人才是关键。作为国民教育的顶端，研究生教育是高层次创新型人才的主要来源。当前，我国已经进入了研究生教育大国行列，但尚未成为研究生教育强国。从总体上看，研究生教育的质量还不能适应经济社会发展和人民群众接受高层次教育的需求[1]。研究生教育水平与世界发达国家相比仍存在较大的差距，突出表现在：研究生实践能力和创新能力不强；研究生培养与社会需求错位，不能很好地满足国家经济社会发展对人才多层次、多类型、多样化的需求。

为提高研究生培养质量，推动我国由人力资源大国向人力资源强国转变，在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010～2020年）》中，国家重点强调了要培养研究生实践能力、创新意识和创新能力，要着力增强学生“勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力”[2]。当前，我国研究生教育正在加快实施以“优化结构、提高质量”为主题的培养机制改革，如何提高研究生实践能力、创新意识和创新能力已成为各研究生培养单位开展探讨的重要课题。

德国、美国、法国、日本和俄罗斯等研究生教育发达国家通常将研究生的实践能力、创新能力培养放在核心位置，借鉴、汲取研究生教育发达国家的培养经验和模式，对促进我国研究生教育水平提高具有积极的意义。

德国作为研究生教育的发源地，其学徒式培养模式对世界研究生教育产生了深刻的影响。德国研究生教育以博士层次为主，极少设置课程学习，但研讨课（seminar）、实验室和讲座制被广泛地用于传授知识和提高研究技能，在培养中强调研究生要独立开展科研工作实践和做出创造性成果。近年来，德国大学开始试行以跨学科专业课题研究为特征的研究生院（实际为多学科合作为背景的科研团队）培养方法，以跨学科合作研究和国际化为重要特色，旨在通过以项目研究为重点的研究生教育促进跨学科合作以及高校和企业间的合作，培养青年科学家[3]。

法国的研究生教育和德国有类似的地方。法国将硕士教育分为两类，一类是与本科教育相结合，培养类似工程师、商学、政治学等专业类人才；另一类相当于为博士阶段而设立的预科。法国认为“科学研究培养人才”，因此非常重视研究生的培养工作，这决定着国家未来教师队伍和科研队伍的建设。从20世纪90年代以来，法国采取了一系列优先培养人才的计划，投入大量经费，加大对研究生资助力度；逐步形成了教学单位与研究机构联合培养的机制，充分利用研究机构良好的科研实验条件和科研经费，共同开展科研项目；在培养方面，政府组织专家一起研究设计培养博士生的最佳方案，将深入学习阶段的教学小组和博士阶段的教学小组并入同一个单位，共同组织学术讨论，进行相关的教学活动[4]。

美国借鉴和吸取了德国研究生教育模式的优点，创立了专业式、协作式研究生教育模式，将教学和科研相结合，使教学、科研、生产一体化，开展规范化的课程教学和系统化的科研工作实践，强调基础科学理论的教学和跨学科科研与教学训练，将创新能力的培养视为研究生教育培养的核心内容，以保证美国科学和技术力量的世界领先地位[5]。积极推进教育多元化，调动社会参与人才培养的主动性，建设高水平的实验室，开展严格的科研训练；加强学校与工程界的合作，突出实践教学的地位，培养工科研究生的工程意识；缩小高层次人才教育与社会需求之间的距离，通过让研究生完成多项专门课题和具有相对强度的实际项目的研究，锻炼研究生自主分析问题、解决问题的能力；重视和鼓励研究生用自己的方式分析和处理问题，鼓励研究生创新，教授在组织教学和指导研究生课题的过程中，都力求使课程学习与交流技能相融合、课程学习与课题研究相结合、研究生个性发展与研究生群体合作训练相结合[6]。

日本的研究生培养机构分为研究生院大学及独立研究科、联合型及协作型研究生院等类型，不同类型的研究生院有着不同的人才培养目标和发展方向，但其共同点是十分重视对研究生教育质量的提高，采取加大资助、加强实践训练和改革培养机制等措施，加强对研究生实践能力和创新能力的培养[7]。

俄罗斯的副博士学位（相当于国际公认的博士学位）是研究生的主要层次，俄罗斯十分强调对研究生的实践性培养，认为实践是研究生教育中最重要的一环。其标准分为科学实践和教育实践两种形式。科学实践主要包括：掌握科学的研究方法；运用现代化手段搜集、分析和研究专业资料；撰写科学研究报告和发表相关论文；高质量地完成学位论文。教育实践贯穿于所有研究生的整个学习期间，主要包括：学习教育基础理论，研究专业教学论，听导师和名师讲课并参加其组织的教学活动，独立教学，参加专业教研室的教学工作[8]。研究生入学三个月就要做开题报告，确定论文题目，在导师的指导下独立完成，要求体现出独立从事科研的能力，能体现本学科领域坚实宽厚的基础理论知识和专业知识，要有充分的论证和创新。

1当前工程类研究生培养中的突出共性问题分析通过对国外研究生教育发达国家先进经验的研究和国内研究生教育的总体分析，课题组总结了我国工程类研究生培养存在的突出共性问题。

研究生自身方面：（1）自我意识强、奉献精神弱。当前的研究生相当一部分为独生子女，受家庭环境、传统思想等方面的影响，容易以自我为中心，承受压力、挫折方面的能力较差，缺乏奉献精神、团队合作意识和不折不挠的韧性；（2）心态比较浮躁。一些学生受社会转型期不良风气的影响较大，不能正确的认识成长和成功的关系，缺乏安心学业和投身科研的执着、专注精神；（3）攻读研究生的目的比较功利化。一些学生不是因为对科学研究感兴趣才攻读研究生，而是为了找工作、换名校等原因，或者只是“跟风”考研，导致入学后找不到自身定位，缺乏学习动力，“混学位”现象时有发生。

培养机制方面：（1）研究生教育资源相对不足。自2000年之后研究生招生规模扩张迅速，但配套的师资条件、实验设备、图书资料、研究平台等教学资源投入并未同步增长，教育资源的不足使得研究生在开展实践训练、实验研究、科研活动等方面的训练相对不足，使研究生的实践能力、创新思维得不到有效锻炼和启发，影响了研究生的培养质量；（2）管理机制改革创新不足。在研究生资助体系、指导方式、联合培养等方面的制度改革仍然比较滞后。主要表现在：研究生（尤其博士生）资助力度偏低，不足以维持研究生的生活，与国外高校差距明显，不利于留住优秀生源；课程教学“重理论、轻实践，重课内、轻课外”，过于偏重教师课堂讲授，在学术研讨、学术讲座、实践课程方面安排较少；指导方式仍以单一导师制为主；学科壁垒现象仍然较普遍，跨学科培养研究生存在较多的困难；研究生工程实践和创新平台建设比较滞后，尤其工程实践和创新方面的政策机制相对缺失等等。

2构建“开放式实践平台+链式渐进培养模式”复合载体复合载体包含开放式实践平台和链式渐进培养模式，二者有机融合、相互促进，共同锻炼研究生解决实际问题的能力。同时在研究生培养过程中采用 “五自”指导方式，强化研究生四项基本训练，提高了研究生的实践能力、创新能力和团队协作能力。结构如图1所示。图1“开放式实践平台+链式渐进培养模式”复合载体示意图

2.1培养研究生创新能力的开放式实践平台该平台由多状态动力传动装置、磁粉加载装置、电流控制装置、复杂负载模拟装置、变频驱动装置、多故障旋转机械信号发生装置、激光器、变束光路、分光片、红外复合探测器、高精度移动导轨、压力、扭矩、位移、温度测量装置、感应供电装置、无线信号传输装置、伺服跟踪装置、CCD测量装置、图像采集装置、PLC控制器、16通道动态应变仪、微位移发生装置、干涉仪、高精度尺寸测量装置、光谱仪、黑体炉、热态工件旋转装置、工控机、数据采集装置和平台支撑装置等31个独立的实验装置组成，通过实验装置构成了20个基本实践单元，如图2所示。

通过交叉、优化升华基本实践单元，构成了5个组合模块，激发研究生的研究兴趣，培养研究生的团队协作能力、锻炼研究生的解决问题能力，结合链式渐进研究生培养模式，提高研究生的创新能力。由基本实践单元和组合模块构建开放式实践平台，构成如图3所示。

图2开放式实践平台照片图3开放式实践平台结构示意图

2.2链式渐进研究生培养模式

课题组基于“以培养研究生实践能力为基础、创新能力为核心、团队协作能力为关键”的研究生培养指导思想，认真分析研究生实践能力、创新能力与团队协作能力培养影响要素，将研究生培养分为引导入门、进入研究和能力提升三个阶段，进而构建了链式渐进培养模式。依托培养模式，研究生在学习知识的基础上锻炼实践能力；进一步，促使研究生的感性认识升华为理性思考，确立研究生在学习研究中的主导地位，培养发现问题、解决问题的实际能力以及研究生的团队合作精神、创新意识，全方位促进研究生创新精神、团队精神的养成。

开放式综合实践平台为培养模式的有效实施提供硬件基础，培养模式为综合实践平台的完善提供软件支持，二者有机融合、相互促进，共同锻炼研究生解决实际问题的能力，启发研究生的创新意识和团队合作意识，进而培养研究生的创新能力、团队合作能力，为研究生成为适应社会需求的高层次创新型人才服务。

课题组经过9年来的积累，提出了“三段”链式渐进研究生培养新模式。该模式在时间上分成3个阶段9个环节，各个阶段相互重叠，逐渐提升，形成链式渐进培养模式。

1） 研究生依次在综合实践平台中的独立实验装置、基本实验单元、组合实践模块上进行实际动手训练，使研究生掌握基础知识、提高动手实践能力，培养研究生的学习研究兴趣，启发创新意识、团队合作意识，促使其克服或改正风险意识弱、动手能力差、抗压能力低等不足，为后续开展研究打下良好的基础，该阶段为研究生培养的引导入门阶段。

2） 在实践训练基础上，通过对研究生基础、性格、能力、兴趣等方面的分析，由指导团队将研究生优化组合成若干个不同研究方向的科研小组，对研究生进行因材施教。通过优化组合已结题项目和在研项目，构建新的子课题分配给研究生去完成。在研究过程中，引导研究生发现问题，由研究生搭建实验平台，自主解决问题，培养研究生的创新思维，该阶段为研究生培养的进入研究阶段。

3） 在课题研究过程中，鼓励研究生去发现新问题，大胆开展创新研究，培养研究生的战略思维，使其善于抓住主要矛盾；此外，深层次挖掘课题组和周边的资源，与同学团队协作，明确分工，共同去攻克难关；锻炼研究生面对困难、失败或挫折要沉心静气、不屈不挠、刻苦钻研、认真凝练，努力做出创新性的研究成果。研究生对科学研究的执着、奉献精神得到充分训练，战略思维得到培养，创新能力、团队协作能力大大加强，该阶段为研究生培养的水平能力提升阶段。

2.3“五自”指导方式

基于链式渐进培养模式，在研究生培养的各个阶段体现了“自由探索、自发学习、自行设计、自己动手、自主创新”的“五自”研究生指导方式，五自指导方式交叉循环，贯穿于复合载体中：（1）自由探索：在课题组已有研究成果的基础上，提倡研究生对相关科学问题进行自由探索，不断充实和发展课题组的研究方向；（2）自发学习：课题组成员自发学习，了解相关文献，对相关学术问题进行深入研究；（3）自行设计：根据研究内容，自行设计实验方案，验证研究问题；（4）自己动手：在实践平台的基础上自己动手搭建实验系统，对相关的学术思想进行实验验证；（5）自主创新：在此基础上，鼓励研究生自主创新，对研究成果进行凝炼和提升，形成高水平的学术成果。

2.4四项基本训练

结合研究生链式渐进培养模式，课题组对已毕业的优秀研究生成长规律进行了归纳总结，提炼出了对促进研究生快速成长有显著影响的“规范有序、务实高效、战略思维、科学素养”四项基本训练。

1） 规范有序：训练研究生保持研究室、实验室、设备物品的清洁，摆放整齐，资料分类、有序储存。

在开放式实践平台和链式渐进培养模式相融合基础上，从看书、总结文献、完成研究任务、实验、交流、生活管理等方面总结完整的学习研究体系，营造良好的学习氛围，训练研究生形成规范有序的研究习惯。

2） 务实高效：督促研究生踏实学习，提高学术水平，找到问题的切入点，会利用课题组的资源又好又快的完成研究任务。

鼓励学生在科研工作中重视理论与开放式实践平台的结合，踏踏实实查阅足够的文献，提炼问题的关键，广泛交流，积极参与课题实验，多动脑，专心致志做研究；善于利用课题组已有成果及网络资源找到解决问题的最优方法，保证能够按时保质完成研究任务。该过程旨在培养研究生养成务实高效的学习、工作作风。

3） 战略思维：训练研究生做事有规划，学会目标分解，善于抓住研究问题的主要矛盾。

在规范有序、务实高效的基础上，提高自身对课题前沿及发展方向的洞察力和领悟力。每个研究生的课题分解形成若干个相关问题，培养学生系统地、动态地、全面地分析研究这些相关问题，并找出这些相关问题内在的本质规律，抓到关键的切入点，创造性地提出自己的观点。该过程旨在培养研究生的战略思维。

4） 科学素养：培养研究生吃苦耐劳、乐于奉献、开拓创新的科学精神，使研究生将自己的长处和优势融入课题组，推动课题组发展。

在上述基础上，使学生熟练掌握本专业的理论知识，并且能够结合具体实际项目完成理论的应用；培养学生解决难题的能力和适应环境变化的能力。该过程旨在培养研究生勤于实践、勇于创新、乐于奉献、善于合作的科学素养。

3应用情况

课题组通过近10年的研究与实践，取得了一些成绩：自2009年起，该培养模式在燕山大学电气工程学院、机械工程学院、信息科学与工程学院、理学院等多个学科2560余名研究生中得到推广应用。3年来，获得全国优秀博士学位论文提名2篇、河北省优秀博士学位论文7篇、优秀硕士学位论文19篇、燕山大学优秀博士学位论文7篇、优秀硕士学位论文39篇，取得了丰硕的人才培养成果。

基于该成果，培养了一大批综合素养高、社会适应力强的高素质人才，绝大部分毕业生走向社会后成为各自领域或岗位上的骨干人才。发表教学研究论文7篇，出版的著作2部，编写内部讲义7部。

4结论

课题组认真调研国内外研究生培养先进做法并总结30年来的研究生培养经验，深入分析、提炼影响研究生培养质量的要素，历时9年建设了工程类研究生创新能力培养开放式实践平台和基于该平台的“三段”链式渐进培养模式，通过二者的有机融合、相互促进，共同锻炼研究生解决实际问题的能力。在平台建设和研究生培养过程中，课题组提出了“以培养研究生实践能力为基础、创新能力为核心、团队协作能力为关键”的研究生培养指导思想，建立了“自由探索、自发学习、自行设计、自己动手、自主创新”的“五自”指导方式，基于链式渐进培养模式，在研究生培养中结合五自指导方式，强化研究生的“规范有序、务实高效、战略思维、科学素养”四项基本训练，提高了研究生的实践能力、创新能力和团队协作能力。

“开放式实践平台+链式渐进培养模式”为实施研究生分类培养提供了硬件基础和软件参考。在教育资源有限的条件下，对实施研究生教育机制改革、提高研究生培养质量具有重要的示范意义。

参考文献

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[2] 新华社.胡锦涛总书记在全国教育工作会议上的讲话[EB/OL].（20150912）[20100713].http：//www.gov.cn/ldhd/2010-09/08/content_1698579.htm.

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[8] 王立.俄罗斯研究生教育的特色及启示[J].吉林省教育学院学报，2008，（4）：6365.

Improving method of innovation ability for engineering

graduate students based on composite support

ZHANG Yucun， LIU Bin， LIN Hongbin， LIU Huaqi

（School of Electrical Engineering， Yanshan University， Qinhuangdao，Hebei066004， China）

AbstractStudents in our country to study the cultivation of practical ability， innovation ability and the team cooperation ability weak bottleneck problem， through the construction of the training of graduate students innovation ability "open practice platform+Chain progressive training mode" composite carrier， studies to enlighten students innovative thinking and team cooperation make sense， improve the graduate students comprehensive quality and social competition. To develop the graduate students practical ability as the core， the innovation ability as the core， the team cooperation ability as the key to guide the thought， explored the formation of three stages chain gradually graduate student training mode. In the training process， the establishment of a "free exploration， self learning， self design，do it yourself， independent innovation" "Five" guidance， the implementation of the graduate "normative and orderly， efficient and pragmatic， strategic thinking， scientific literacy" four basic training， provided high graduate student′s practical ability， innovation ability and the team cooperation ability， to push forward the training mode of reform and innovation and training to adapt to the demand of social and economic development of the innovative talents， is an important reference and popularization value.

Key wordsgraduate student innovation ability；open platform；chain incremental training mode；five self guided mode；four basic training