面向新工科的研究生创新能力培养体系构建

刘 宝，陈鸿龙

（中国石油大学（华东）控制科学与工程学院，山东青岛 266580）

0 引言

新工科专业主要包括互联网＋、大数据、智能制造、云计算、人工智能、机器人等建设新专业以及升级了的传统工科专业。在该背景下，新型、新兴和新生产业和新经济需要培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的新时代创新人才。因此，提高作为高端科技创新人才摇篮的研究生综合创新能力和素质尤其重要［1-10］。

一些欧美发达国家的研究生教育经验，可以为我国研究生的综合创新能力培养提供借鉴。美国高等教育是国家宏观指导下以市场调节为主的开放运行体制，并高度重视科研培养。紧密结合国家经济和社会发展需要，制定研究生培养计划和多样性人才考核标准，且实行导师与学科团队老师相结合的复合导师制度，便于实行多学科交叉培养［3］。日本是亚洲地区的教育强国之一，高校注重与企业的科研合作，构建了教、研、践一体化培养体系［3］，高校与企业联合培养具有实践工程应用能力的创新人才。英国研究生培养注重研究生自我开展科学研究能力培养，高校与工业界构建一体化培养体系，重视研究生解决实际问题能力培养［12-15］。国外研究生创新人才培养机制容易激发研究生创新潜质，容易形成人才—成果—发展的良性循环［3］。这些国内外相关经验值得在研究生培养过程中借鉴和学习，以提高研究生的综合创新能力。

国内许多高校探索开展了大量研究生创新教育工作并取得了可观成就。如清华大学紧密结合工程前沿，发挥校企、课题组复合导师制指导作用，强化培养实践能力和职业素质［4］。浙江大学基于CDIO的工程设计创新教育等［5］。中山大学重视学生基础知识和素养教育，强调理论与实践结合、教学与科研结合等培养理念［6］。南京工业大学以培养研究生创新能力为目标，与企业全面合作并联合组建开放式创新中心［7］；北京航空航天大学强化创新人才培养，实施服务国家战略和注重全面素质发展的研究生创新人才培养模式［10］。虽然这些高校取得了一定成绩，但是我国总体研究生创新人才培养状况仍然很难满足新工科背景下国家和社会建设发展的需要。

1 新工科背景下提高研究生创新能力培养的重要性

十九大报告提出要不断增强我国经济创新竞争力，大力培养研究创新人才，加快建设创新型社会［4］。但是目前我国研究生的总体科技创新水平不能完全满足新工科背景下的人才培养需求，表现为学科前沿和交叉学科知识的掌握和应用能力偏弱；在实际的人工智能、大数据等新兴或新型或新生行业或技术应用中，缺乏对新问题的综合解决能力；在解决新问题过程中缺乏综合利用多学科交叉或融合的技术创新能力等。这些问题已经对我国创新社会人才培育战略实施产生影响［12-15］。

研究生的综合创新能力培养是国家经济、科技和社会发展与进步的核心保障。研究生教育是国家培养创新型人才、提高国家创新能力的重要环节。研究生创新能力培养对于新工科背景下的时代发展需求更具有重要意义。

在激烈的国际竞争中，提高研究生创新能力是提升国家自主创新能力的根本要求和基本保障。新工科注重面向未来新技术和新产业的发展，着力推动学科交叉融合，促进学科前沿、交叉与综合性发展。在新工科背景下提升研究生的创新能力具有很强的时代意义。当前，机械制造、自动化、信息、计算机等学科广泛交叉，迫切需要促进研究生的创新能力培养与提升。

2 构建一体化研究生综合创新能力培养体系

根据新工科背景下创新人才培养需求，针对我校控制科学与工程专业研究生培养过程中存在的课程体系缺乏前沿性和交叉性、课程教学过程中创新训练不足、研究生创新意识薄弱、导师创新指导能力不足、科技创新平台不完善和创新培养机制不健全等问题，以提高研究生的综合创新能力为中心，以创新课程教学为基础，从培养研究生创新意识、建设高水平导师队伍、优化培养机制和完善创新平台等方面探索提升研究生创新能力的路径，构建了“基础托升-机首引领-两翼齐飞-尾翼导向”一体化研究生综合创新能力培养体系，探索了一条提升研究生综合创新能力的培养新途径。

一体化研究生综合创新能力培养体系的主要内容包括：①以创新学科课程教学为基础依托，重构“融合前沿启发创新”学科课程教学基础；②以强化研究生创新意识教育为机首引领，构建“立体教育内驱创新”创新意识教育体系；③以提高导师创新指导为左翼飞升，建设“复合交叉指导创新”高水平导师队伍；④ 以构建创新平台为右翼飞升，建成“学术突破实践创新”科技创新培养平台；⑤以改革创新培养机制为尾翼导向，建立“全程管理协同创新”科研创新培养机制。整体构建“基础托升-机首引领-两翼齐飞-尾翼导向”一体化研究生综合创新能力培养体系，如图1所示。

图1 一体化研究生综合创新能力培养体系

（1）以创新学科课程教学为基础依托，重构“融合前沿启发创新”学科课程教学基础。针对控制学科课程体系在学科前沿性、学科交叉性等存在不足等问题，优化重构研究生课程体系和教学内容。紧跟人工智能、互联网＋、大数据等学术热点，开设智能制造、机器人、物联网等跨学科或邻近学科课程，优建知识体系，工程创新特色的课程体系。同时，将课程教学内容与新工科人工智能技术等紧密结合，使课程教学遵循学术性和前沿性原则，完备课程体系。

针对课程教学过程中创新启发和训练不足问题，探索研究启发创新式教学模式。教学过程中开展研究性教学和学习的“双研”创新教学模式：倡导学生自主性学习模式，开展启发式、探索性授课方式，以培养学生的批判性思维和激发创新意识；加大对学生的调研、实践、设计、讨论、研究等任务要求和学习；通过加大课程考核难度或要求，提高研究生的自主学习、自主分析和解决问题的能力［15］；改革课程考核方式，减少理论闭卷考试，增加综合大作业考核方式，形成过程评价与结果评价相结合的科学考核方式。

（2）以强化研究生创新意识为机首引领，构建“立体教育内驱创新”创新意识教育体系。针对研究生新工科内在创新意识薄弱问题，建设立体化指导教育主体网络。研究生自身的创新意识是提升其创新能力的内在驱动因素。为培养研究生的创新意识，确定教师、专家、辅导员、领导、管理等多渠道立体化教育主体，从授课、讲座、会议、交流和引导等形式，建立正确的学习动机、自我管理和创新意识教育网络。

针对研究生内在创新驱动不足问题，在学习和培养过程中引导研究生树立为国家兴旺、民族复兴和社会发展的博大情怀创新理念。通过各级各层次教育和培养，引导研究生树立科学的、为国家和社会发展贡献力量的指导思想。在大情怀教育的影响和导引下，使研究生树立不仅要扎实学习理论基础，更要培养新工科背景下的新问题解决能力，注重发展研究生个性和创造性，培养高素质、高层次创新人才。

（3）以提高导师创新指导为左翼飞升，建设“复合交叉指导创新”高水平导师队伍。针对导师自我学术创新能力存在不足问题，建立导师自我学术创新指导能力提升措施。为了保证研究生队伍的科研持续创新能力培养，构建导师内在自我学术创新能力提升措施，包括研讨教育、学术学习和学术深造锻炼。面对新工科背景下的最新学科知识，研究生导师树立“终身超前学习”的意识，跟踪智能信息学科前沿技术发展动态，把最新理论知识与实际工程问题相结合并及时传授前沿知识点。在科学研究上，导师主动结合人工智能、大数据、互联网＋等方向申请科研课题，以科研课题导引前沿知识体系更新，注重向学生传授学科最新理论知识，特别是关注新工科背景下学科内容扩充与发展。

针对导师考核和管理不健全问题，构建外在良性考核激励和管理制度。①严格执行导师聘任标准，以保证研究生导师质量水平。对导师的学术能力、研究成果和道德修养制定明确规定。②制定科学的导师考核机制，考核标准包括其职称晋升、课题申报、论文发表、专利申请、教学创新等。在激励机制方面，建立国内外学术交流平台，支持导师开展创新项目研究，大力表彰做出突出贡献和创新的导师。实行动态的导师管理机制，落实独立导师资格和招生资格审查制度。

针对导师指导力量薄弱问题，建立研究生复合交叉培养方式。为了迅速与新工科背景下的新型、新兴、新生行业技术需求进行培养衔接，采用企业导师聘用机制。聘请企业自动化或信息方面的高级技术人员作为企业指导老师，交流他们的实践工作经验，帮助学生解决研究课题问题，提升学生分析与解决问题的综合能力。在学生指导培养方式上，利用团队合作等形式安排刚入职的青年博士教师或其他学科教师，作为副导师或外专业副导师，形成主导师＋副导师复合交叉导师队伍。通过这些举措形成“导师—副导师／高工—研究生”的复合学科交叉培养模式，提高学生多学科科技创新思维与实践能力。

（4）以构建创新平台为右翼飞升，建成“学术突破实践创新”科技创新培养平台。针对研究生学术创新驱动和锻炼不足问题，建立多层次、多学科学术创新培养平台。为了促进研究生学术创新能力发展，构建从实验室、学院和校外的多层次、多学科交叉的学术性创新培养平台，充分利用学院和学校的各类创新基金资助项目和研究生国际会议或交流访问资助项目，联合校外企业或公司成立多种技术创新资助体系，构建学生学术创新经费保障体系、锻炼体系和考核体系。

针对研究生实践创新能力薄弱问题，构建工程实践创新平台。为了促进研究生实践创新能力发展，鼓励学生参加全国智能制造挑战赛、山东省机器人比赛、恩智浦智能车比赛等学科比赛，建立以学带创、以练促创、以赛推创和以研提创的工程实践创新锻炼培养模式，形成“学练赛研”一体的研究生3年递进式工程实践锻炼培养体系［15-16］（见图2）。①研一综合实践学习。逐渐加入与研究课题相关科研项目的研究队伍，协助指导本科生毕业设计，参加学科创新技能竞赛，在导师或高年级师兄指导下逐步开展相关基础锻炼实验，并争取合作完成科研论文1～2篇。② 研二工程实践锻炼。导师让研究生承担与论文开题方向直接相关的科研课题子项目，强化同年级同学的协同工作，并努力协助指导研一师弟开展科研实验或锻炼，或指导参加学科创新技能竞赛。③研三综合实践提高。承担与论文开题直接相关的科研课题子项目，指导实验室师弟开展相关科研课题项目，锻炼研究生的科研创新和团队协作能力。

图2 研究生“学练赛研”一体的3年递进式的工程创新培养体系

（5）以改革创新培养机制为尾翼导向，建立“全程管理协同创新”科研创新培养机制。针对研究生学习创新氛围较弱问题，建设研究生实验室科技创新文化。在研究生实验室建立创新培养文化，崇尚创新，鼓励创新，营造创新氛围。导师明确要求和鼓励学生创新，教育学生要勇于质疑别人的技术或思想，敢于创新思维，努力与生物信息学、智能制造物联网等学科交叉思维；定期与学生讨论课题，引导学生创新思维与发挥想象能力；定期开展实验室课题讨论或研讨，引导学生积极提出自己的疑问或见解等。

针对研究生全程培养管理和考核机制存在宽松现象，建立“严进-严管-严出”的全过程严格培养管理和激励机制。在研究生录取过程中坚持公平公正，注重选拔方式的多样性，重视对学生的综合素质和创新能力的合理评价；在培养过程中，开题环节和中期检查环节严格执行管理规定，对于不符合质量要求的研究生不予通过或延期处理；在毕业答辩环节，根据研究生平时考核成绩和论文初审结果实行论文答辩准入筛选，对创新成果提出明确要求，严格执行末尾淘汰制，保证毕业研究生具有较强的科研创新能力。在研究生培养过程中建立从实验室、学院、企业多级奖励机制，多层次鼓励研究生发表创新研究成果，以保证研究生的创新积极性。

针对研究生育人环境与企业、政府关联较弱问题，构建多方位协同育人环境。建立研究生教育与社会企业、管理部门联合培养人才体系，构建“学校－企业－政府”的协同育人环境，创造研究生学术交流机会，鼓励学生参加国内外学术会议，邀请知名专家到校内学术报告，鼓励学生参加企业实践锻炼，形成校内外大数据、智能制造或智能科学等学科融合交叉的创新人才培养新机制。与企业建立研究生创新实践培养基地，给学生创造更多接触或解决实际问题的机会，提高他们的综合工程创新实践能力。

通过构建创新课程教学基础，建立研究生创新意识教育体系，建设高水平导师培养队伍，建立立体化科研创新培养机制，建立研究生科技创新培养平台，整体构建了“基础托升-机首引领-两翼齐飞-尾翼导向”一体化研究生综合创新能力培养体系。

3 综合创新能力培养效果

自2017年“基础托升-机首引领-两翼齐飞-尾翼导向”的研究生一体化创新能力培养体系在我校控制学科等学位点落实之后，很大程度推动了相关学位点的研究生培养质量提升、青年导师成长和学科发展。以控制学科研究生培养和发展情况为例，在研究生培养方面，每年近450名研究生受益，大大锻炼和提升他们的研究创新能力和解决问题的综合能力。2019年我校控制学科研究生的一次性就业率为99.2%，近3年就业率均大于98%，名列学校前茅。2019年申报发明专利21项，相比2017、2018年分别增加250%和162.5%；2019年发表EI或SCI论文51篇，相比2017、2018 年分别增加75.9%和64.5%；2017～2019获批省优秀硕士论文2篇，相比2013～2016年增加了一倍；2019年控制学科研究生点共有25名研究生参加了2019年“西门子杯”中国智能制造挑战赛，并获得分赛特等奖6项、一等奖12项、二等奖7项，并在全国总决赛中获得了全国二等奖及以上3项。研究生获奖总数，相比2017、2018年分别增加25%和13.6%。各项成效的对比情况如图3所示。在学科发展方面，优化修订了研究生的课程体系或培养方案，强化胜利油田等研究生实践实习基地建设，改善研究生的实践教学条件与设施。

图3 控制学科研究生近3年各项成效的对比图

4 结语

针对新工科背景下社会对研究生创新型人才的需求特点，重构了“融合前沿启发创新”的研究生课程教学基础，构建了“立体教育内驱创新”的研究生创新意识教育体系，建设了“复合交叉指导创新”高水平导师队伍，建成了“学术突破实践创新”科技创新培养平台，建立了“全程管理协同创新”科研创新培养机制，形成一体化研究生综合创新能力培养体系，促进研究生培养质量提升。

（1）在研究生培养方面，锻炼和提升研究生的工程实践创新能力，提高了他们综合解决问题能力。

（2）在硕士生导师锻炼方面，能够综合锻炼和提高青年硕士生导师的教学能力，促进青年硕士生导师锻炼成长。

（3）在学科发展方面，加快了校内外实习基地建设，改善了研究生实践教育条件，提高了研究生综合能力的培养质量。