基于OBE 理论工科研究生创新思维能力培养方案研究∗

邵云飞 周湘蓉 陈 涛

（1. 电子科技大学 经济与管理学院，四川 成都 611731；2. 西南财经大学 公共管理学院，四川 成都 611130）

我国现有工程教育尚不能满足新产业、新技术突破性发展的需要，人才培养供给侧和产业需求侧在结构、质量、水平上还不能完全匹配。“新工科”的提出是我国高等教育领域规模最大、决心最强的一次改革。以“人才培养”为核心、以“技术创新”为动力、“以服务国家战略需求”为目标的教育体系与培养过程改革，是提升我国研究生教育质量水平、为国家培养高素质科研人才的新起点。在以创新为根本推动力的新经济时代，如何培养具有创新思维能力的人才已经成为我国工科研究生教育面临的主要困境。

学生创新思维能力的发挥主要受到思维定势和隐形自我评价的影响，探索教育改革的路子需要从创新思维能力养成的环境和土壤入手［1］。针对研究生的创新思维能力的培养，教学实践主要从两个维度开展：一是教育资源的设置，涵盖培养模式、课程内容、考核形式等。李舜酩和辛玉［2］探索出研究生创新能力培养的启发性教学模式，包括文献阅读、导师引导、工程案例讨论、论文撰写等。吕红艳［3］提出搭建学术交流平台（如学术论坛、专家讲座、学术会议等形式）从物质环境和文化环境角度提升创新能力。重庆大学在研究生教育中引入第二课堂体系以营造创新氛围、提升创新能力［4］。二是教育环境的建设，包含实验室、图书馆、实习实践基地等，是基础的硬件设施。刘辉和孟兴林［5］建议利用电子专业课模拟仿真实验平台来解放同学的思维，引导同学们深入对项目本身的设计和解决方案的提出，以此产生浓厚的兴趣，增强实质创新价值。李禾［6］127指出网络、远程教学等现代教育技术是培养学生创新思维能力的理想工具之一。

长期以来，我国传统高等教育呈现以就业为目标导向的封闭式教学，忽视对学生创新精神和创新能力的培养［7］。在面对企业和现实需求时，高校毕业生仍存在创新意识不足、创新能力不够的现象。学生和学校均未意识到创新思维能力对今后发展的重要性，导致学校对学生创新思维能力的培养力度投入低，没有形成系统化、科学化的创新思维培养方式，更没有完善的培养模式考核评价体系。因此，面对当前工科研究生教育存在的不足与困境，关键在于处理好眼前培养模式与长远培养结果的矛盾。

本文关注的核心问题是如何通过培养机制改革，让工科研究生摆脱过去固有的思维模式，如何通过教学设计培养创新思维能力。本文从工科研究生的创新思维能力内涵与特征入手，探讨研究生创新思维能力培养的基本原则和目标；提出基于成果导向型教育理念，反向设计工科研究生教育体制；总结电子科技大学在教学内容、教学模式、教学体系培养方面的改革实践，以期对同类型工科研究生的教学改革提供参考，为国家输出更多具有创新思维能力的高学历人才做出贡献。

一、工科研究生创新思维能力的内涵与特征

创新是指对现有事物的更新、改造或创造的过程。创新思维是指人的思维方式的创新，也指提出新的理念、观点和想法的思维过程［8］。创新思维促使人类不断突破现有的认知，促进人们更加深入、全面地利用与改造世界。因此，创新思维成为人类的基本思想活动之一，是人类一切创新活动的基础，创新思维能力是指发现新问题、创意新设想、创造新事物的一种能力，创新能力成为衡量创新人才的关键指标，创新思维能力是反映创新能力的核心要素［6］127－129。

世界范围内新一轮的科技革命和产业革命，以及席卷全球的新经济的蓬勃发展，对我国工程教育的改革和发展提出了新的挑战。2017 年，基于60多所高校的协商共识，教育部正式提出了“新工科建设”的愿景与行动。新工科建设的提出是对2010 年“卓越工程师计划”的拓展和升级。新工科的“新”包含三层含义：新兴、新型和新生［9］。新工科既包括前所未有、新出现的学科，也指对原有学科转型、改造和升级，同时也指由工科和其他学科交叉融合出来的复合学科。与此同时，“新工科建设”对工科研究生能力的培养提出更高要求，致力于为国家培养出一批多样化、创新型卓越工程科技高层次人才。因此，在新工科建设目标中，创新思维能力成为工科研究生首先要具备的能力。对于工科类研究生而言，创新思维能力是实现发现学科新问题，创新科学新设想，创造世界新事物的基本能力。创新思维能力是一种综合能力，具有创新思维能力的工科研究生的个体一般还有逻辑性、敏锐性、独立性等特征。

逻辑性是工科研究生的学术特征。工科研究生在开展科学研究、发明创造、工程设计等一套规范的学术研究中需具备严谨的逻辑思维能力。学术研究是一套复杂系统工程，不单是依靠本专业的知识，跨专业的交叉融合成为创新的重要方式。所以，逻辑性除了体现在本专业的探索外，还包括对专业以外知识和技术的整合能力。

敏锐性是工科研究生的思维特征。目前，学术研究功利化的倾向，使得急功近利的研究模式不断出现。为了完成某一项任务，为了实现某一课题，学生对科研的探索过程受到压迫，极端功利的现象持续膨胀。于是在这种背景下，工科研究生虽具有较强的学习意识和对新领域探索的渴望，但缺少理性思考的锻炼和实际动手的能力，最终科研创新能力明显不足。要破除这种现象，工科研究生培养应该强调敏锐性观察、创造性试验、科学性分析的训练模式，鼓励学生积极探索科研新发现。

独立性是工科研究生的能力特征。对比文科与工科培养方式，文科研究生通过对文献资料的整合、理论分析和学术思考，通过调研和实践发现问题并提出解决办法；工科研究生则是在导师的带领下，通过科学试验和分析来展开研究和讨论，得出具体的新成果［10］。因此，工科研究生更应该注重独立性培养，既有导师的引导，也要保持自我见解，才能突破旧有思维寻求创新［11］。同时，独立思考的过程也体现出研究生对学术研究热爱的程度。

基于以上对工科类研究生创新思维能力的内涵和特点具体分析可知，创新思维能力在工科研究生教育中具有不可忽视的重要地位和作用。创新思维能力教育作为工程教育改革的重要环节，不仅需要注重学生创新实践能力的培养，还需重视社会对创新型、复合型人才的需要。创新思维能力培育必须回归其育人本质，明晰育人取向。

二、基于OBE的培养模式分析

创新思维是人们在长期的社会生产、学习和实践的过程中不断培养和发展起来的。创新思维能力是可培养的，同所有的客观事物一样，可以通过训练和教育的方式养成。大力推进的“新工科”建设，作为高等工程人才教育改革的重要环节，也对创新思维能力培养改革提出了新的要求。新时代背景下，社会需求的变化以及对高等教育人才的更高要求，对现有的教学模式、教学内容、组织体系和管理体系提出了挑战，高校必须重构现有的教育体系。“成果导向型教育理念”的方法和原则对培养工科研究生创新思维能力的课程设计和实施具有重要的指导意义。

（一）成果导向型教育理念

1988 年G.W.Spady［12］提出一种根据预期目标和结果设计、开发、实施和记录的教育方法——成果导向型教育（Outcomes－based Education，OBE）。OBE 可以理解为关于课程的设计是由学生在课程结束时应该表现出来的结果所决定的。通过明确学习水平，鼓励追求更高层次的目标，最大限度发挥学习者的潜能。基于结果的教育鼓励学生对自己的学习承担更多的责任。它为学生提供了一个清晰的框架，使他们能够计划学习并通过课程来衡量自己的进步。OBE 实施意味着首先要清楚地了解学生能够做什么，然后组织课程、教学和评估方式，这种紧密围绕学生的教育模式以确保学习目标最终得以实现。

M.R.Harden［13］指出OBE 模式在监控学生在课程不同阶段的进步以及在规划本科教育、研究生教育和专科培训之间的无缝连接性中发挥了重要作用。尤其是在研究生教育阶段，对学生专业能力和综合素质能力提出了更高的要求，成果导向恰好定义了对毕业生的期望。1989 年，在国际工程教育专业互认的多边协议《华盛顿协议》（The Wash⁃ington Accord，WA）中，以成果为导向的人才培养教育评价标准是WA 中定义毕业生素质一致性的原则［14］56。早在2000 年，美国工程及技术教育认证委员会（ABET）便对工程学科学生学位采取成果导向式认证方式，以成绩和效果、能力和成果为教育产出准则［15］。自2016 年我国成为WA 正式成员之后，成果导向被重视为我国高等工程教育的三大内涵特征之一［16］。我国的工程教育开始注重教育产出和学习结果，将学生的就业能力、职业能力和综合素养作为国际工程教育质量认证的标准。

与我国传统教育中“以课程为中心”的理念不同的是，OBE 强调在教学中发掘学生的个人价值和潜力，通过对社会发展需求的预判和学生个体差异化培养来指导教育。同时顺应了公众对自由个体的向往，推崇因材施教、因兴施教，有助于培养学生个性和能力。创新思维能力教育的发展当然仍要从课程、教学手段以及教学管理等多方面进行改革与创新。OBE 教育理论恰好为“从培养什么样的人才到如何培养人才”这一逆向过程提供了解决思路。

（二）OBE 与创新思维能力教育的融合

近年来，传统的教学观念已经严重制约了高等教育的发展，也影响了学生综合素质养成。研究生教学绝不能再照本宣科，而应更多地采取互动式、研究型教学，引导学生强化对工程原理的知识、方法、技术的综合应用能力。以OBE 为培养模式原则上要求将培养目标贯穿体现于课程设计的各个环节和要素之中。参考医学生基于OBE 提出的三个圈结果模型［14］56，即培养一个专业领域的人才目标是：做正确的事—工作任务、正确地做事—达成任务方法、做正确的人—专业水平。基于此，本文提出工科研究生的培养目标（如图1 所示）：做正确的事—具备专业知识、正确地做事—掌握专业技能、做正确的人—用专业推动产业发展，服务国家战略需求。总的来说，调整学科建设旧思路，为国家和社会输送具有创新思维能力的人才是工科研究生教育模式改革的基本目标。

图1 医学生三个圈结果模型和工科研究生培养目标模型

1. 建立学科兴趣，掌握专业知识

建立学生的学科兴趣是促进学科持续发展所需。过去“填鸭式”教学会遏制学生的课堂表现和学习积极性，容易忽视学生在教学过程中的感受和反馈，严重阻碍学生对学科知识体系建立理性的思考。现代化教育理念正不断强调“以学生为中心”“以学生个性发展为导向”，工科院校不能一味追求教学成果而忽视对学生的关注。教育上应逐步探索激发学生学科兴趣爱好的创新思维培养模式。让学生实现基于学科兴趣的学习，摒弃以往死记硬背的学习模式，真正热爱才能主动地探索学习专业知识。

2. 达成科研成效，获得专业技能

基于成果导向教育原则强调学生的学习成果是评估教育过程的关键［17］。达成科研成效是检验研究生获取专业技能的基本构成指标。创新思维能力培养过程建立在研究生专业知识积累和应用基础之上，因而科研能力需纳入教育评估体系的主要指标中。研究生综合评价应考虑学业知识测试和个人能力测试两方面。学业知识评价包括专业知识和跨学科知识等，个人能力评价包括科研能力和实践能力等。提升考核次数，从入学、中期、结业三个阶段进行鉴定，保障学生每个阶段都提高警惕，避免最后“临时抱佛脚”的情况。尤其抵制学术造假、科研态度不端正的情况，培养研究生谨慎科研的态度，鼓励学生将知识转化为创新思维，将科研能力转化为创新能力。

3. 推动产业发展，服务国家战略

推动产业发展、服务国家战略是教育体系改革的终极目标。2019 年，国务院印发《中国教育现代化2035》提出，要加强创新人才特别是拔尖创新人才的培养，加强高等学校创新体系建设。高等人才教育在实现中华民族伟大复兴进程中具有不可忽视的作用，尤其是工科研究生承担着促进国家科研创新和国家经济发展的重担。正如习总书记所说“人才是第一资源”“国家科技创新力的根本源泉在于人”。基于OBE 教育模式理念要求，不可仅根据专业设置所确立的培养目标进行，而需完全掌握市场和客户的实际需求［18］。为此，工科研究生的培养目标需从适应产业发展向推动产业发展到服务国家战略的方向转移。

过去的几十年，我国工程基础科学研究取得了很大的进步，但主要是在弥补之前的空白、追赶世界的研究方向，对于自主开山架桥挖井的工作实施少，解决“卡脖子”技术的难题还需要付出更多的努力。人才培养是技术创新的源头，也是制约我国科技创新的主要短板。无论是对于高校还是国家，创新也是一种培养人才的方法和过程。只有把人才和创新相结合，才能为国家发展提供根本的和持久的动力。

三、工科研究生创新思维能力培养模式

（一）基于OBE 理念工科研究生创新思维能力培养课程体系

创新思维与人类的生存和发展密切相关。如何获取创新思维的能力便成为人们关注的焦点。创新思维并不是“天生”的，可在后期社会生产、学习和实践的过程中不断培养和发展起来。创新思维也是一种习惯，习惯可以通过训练和教育的方式练成。所以，创新思维能力的培养也有其特定的培养方法，正确的培养方法可以让我们事半功倍。

目前大多高校的研究生教育模式都是统一的，没有依据不同专业不同领域的特点进行差别化培养。这导致学生之间个体差异化小、思维方式统一、同质化越来越严重。基于结果导向的教育模式首先定义了不同专业学生的培养目标，支持学生发挥主动性学习，鼓励学生在实践中体验，在探索中反思，在研究中自主构建创新思维能力。根据OBE教育模式，创新创业教育课程体系设计的关键是先要明确教学目标，再分配给各教学主体，制定教学手段，最后确定教学内容（如图2 所示）。这种反向设计思路体现了将创新思维能力培养分解到每个小部分和小阶段，并将其贯穿于工科研究生教育整个过程。定位于匹配学生个人能力需求、企业人才需求和国家战略需求的创新思维能力教育模式，就是要把创新思维能力教育融入人才培养的全过程，以培养具有创新型、复合型的高层次人才为核心目标，在创新思维能力教育和“新工科建设”目标促进下推动社会向着更高层次发展。

图2 基于OBE 理念工科研究生创新思维能力培养课程体系

（二）电子科技大学工科研究生创新思维能力培养模式

现如今，“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”成为领跑我国“新工科”教育改革的新中国模式和新教育经验。哈尔滨工业大学建立“8Π 模型”创新人才培养新模式，涉及多学科交叉融合、教育教学改革、产学协同育人、通专结合教书育人、国际联合培养等多个方面，并成功培养首批毕业生［19］。电子科技大学作为电子信息行业的领头学校，也在积极响应“新工科”教育改革，提出“培养家国情怀与格局胸怀的工程科学的发现者，工程技术的发明者，工程系统的设计者和创造者，商业价值的创造者和实现者”。本文以电子科技大学为例（如图3 所示），阐述这所工科类特色院校是如何将创新思维能力教育思想和行动贯穿于工科研究生教育的全过程，如何体现成果导向型教育理念。

图3 电子科技大学工科研究生教育方案

1.“本专业＋跨学科”教学内容

在2021 年全国两会上，李克强总理强调“一定要注意加强基础知识学习，打牢基本功和培训创新能力是并行不悖的，树高千尺，营养还在根部。”基础教育仍然是创新思维能力教育的关键。持久加强专业知识和理论的输入，是帮助学生开展本专业领域研究的基础。加强本专业基础理论知识的学习始终是学习生涯中必须打下的根基。

高质量、跨学科、适应社会发展需要的课程群是培养创造型人才的必要条件。只精通专业领域，而对其他学科一窍不通的学生难以成为卓越的研究者。尤其是在工程科学领域，一个小产品从设计到研发、生产，再到最后的商业化，尤其需要多学科交叉融合。例如一个LED 灯，其设计、研发和生产过程就离不开电子、光学、物理、材料等学科合作，尤其是当该产品需落地转化，还要涉及经济、管理等文科类学科知识。因此，为满足学生思维多元化发展，应为学生提供更多学科知识教学内容。具体而言，要把“本专业＋跨学科”的多元化教学内容作为教育主线。通过创新课程设置，加入综合性和前沿性的教学内容，实现学生根据个人兴趣和科研需求等选择多样化课程体系。目前，部分学校给予研究生自制培养方案的机会，已经实现学生自由跨专业或跨学科选课。

电子科技大学正在围绕“双一流”和“新工科”建设，根据学校人才培养目标“堪当民族复兴大任的创新引领性人才”，首先从授课内容改革开始。电子科技大学作为一个典型理工科院校，始终都在为工科和文科学科融合不断尝试，为更好地培养具有创新思维能力的研究生人才，充分重视经济、管理和法律等文科类学科在理工科人才培养内容中的交叉融合作用。例如，设置“多学科交叉复合培养模式”和“通识教育与领导力培养体系”等。尤其注重知识产权在激发创新者热情、保护创新者科研成果上发挥着“利器”的作用。

“知识产权与信息检索”是电子科技大学硕士研究生培养方案中的一门公共基础课程。该课程建立的初心是为了让硕士研究生识别和管控到创新过程中知识产权带来的风险问题，帮助他们获得创造、运用、保护和组织知识产权的能力。创新过程包括技术研发、创新成果转移、创新成果扩散几个板块，知识产权管理行为又包括知识产权的创造、运用、保护和组织与战略几大部件，二者之间恰好可以形成紧密的对应关系。为了使课程切合电子科技大学工科专业学生思维特点，该课程教学团队专门配备从事科研技术创新的老师、主讲法学和知识产权管理理论的教师及承担信息检索教学的教师，组成了一支跨单位、跨专业、跨团队的复合型师资队伍。不同领域的师资聚集在一起，不同学科的学生一同学习，思维碰撞往往产生创意的火花。在该课程开设十余年内，老师和同学们不断进行着教育目标、教学内容、教学方法、教学课本的探索和优化。该课程实现了“技术＋管理”人才的培养理念，教导学生做好知识产权风险管控，引导学生从工程师向高层管理人员的转型。

2.“互联网＋教育”教学手段

过去的教育手段受技术、环境、思维、资金等多方面影响，学生能接触的其他个体或资源范围十分有限。在信息化时代，以互联网为媒介，一块屏幕背后所覆盖的学生可能成千上万，借助网络宽带，不同地区的学生可以联通教育体系内外部资源。“互联网＋教育”特指运用云计算、学习分析、物联网、人工智能等现代化信息技术构建一个丰富的、开放的、智慧的教育服务体系。

大规模的在线开放课程（MOOCs）便是诞生于现代化教育技术下的一种“互联网＋”教学手段。在线开放课程的出现打破了传统唯课本的教学模式，丰富了教学内容和教学渠道。学习者通过这些数字教学平台与其他学习者建立联系和构建知识体系，甚至以利用平台分享自己的学习心得和新的发现。这极大增强了学习者的参与意识和主动意识，锻炼了学生寻找当前信息、过滤次要和外来信息的重要学习技能，使学生真正成为课堂和学习的控制者。

在疫情期间，全国高校为保证日常教学工作的有序进行，各个学校依托各大课程教学平台和视频直播平台开展在线教育工作。胡小平与谢作栩［20］调研发现90.2%的学生对在线教学总体情况表示满意，在线学习推动学生自主学习和获取不同的教学资源，学生的创新能力得到提高。费跃农与孙忠梅［21］在解决理工科专业课线上教学中的实验问题时，利用MOOC 平台引入虚拟仿真实验，让学生在线上教学中也能建立理论与实际的联系。宿辉等［22］利用二维码集成平台编写数字化教材，以实现三维动画演示、实时交互等功能，使工科类学生摆脱缺乏学校试验设备教学的困扰，线上学习开展不再受时间和空间限制。吴静等［23］研究得出通过整合互联网中软IP 资源的方式，对培养学生项目开发和创新能力有明显作用。充分发挥互联网实时性的特点，可以使课程内容与时俱进，提供便捷的信息服务和操作手段，使学生的实际动手能力和创新思维得到锻炼。

“算法设计与分析”是电子科技大学主要面向软件专业和部分医学院的硕士研究生开放的一门课程。该课程除了培养学生对算法复杂性正确分析的能力，更多是为了让学生掌握经典算法的“思想”，实现以不变应万变，培养创新思维能力。在疫情期间，该课程积极响应“停课不停学”的号召，利用“雨课堂”这一微信互动式智慧教学模式，老师和学生通过关注微信公众号，扫描二维码，可以实现课前教学资源推送，课程中实时答题、弹幕交流互动及课后数据分析等功能。在新学期开始后，该课程依然保留了“雨课堂”作为课堂教学辅助。利用该平台，学生可以及时在手机上提问或者反馈上课效果；老师也可以查看学生标注不懂或疑惑之处，并可以在下节课进行讲解和解答。相对于线下举手发言的方式，线上互动同学们表现得更积极，学习效果和课堂氛围也更好。“互联网＋教育”的教学模式不仅能解决教学受空间和时间的限制，而且更有利于教学效果的提升。可视化的教学内容、互动性的教学课堂、及时型的教学反馈，将有助于学生思维得到充分锻炼，从而培养出创新思维能力。

3.“政产学研”教学体系

“互联网＋教育”教学手段的发展使得社会各界都可以参与信息的共享和共建，尤其对高校来说既整合了高校的教育资源优势，也让大量社会中的创新实践进入教学体系中。工科研究生的实践过程体现了思维能力的逻辑性和完整性，考验了学生的知识积累量和应用能力。“政产学研”教学体系便可以实现为工科研究生培养过程中提供稳定和优质的实践实习机会。

“政产学研”教学体系是政府、高校、企业和科研院所联合培养研究生的模式。相比于“产学研”教学体系，充分强调了政府在研究生培养过程中担任的协调和保障角色，让产业发展和教学内容紧密结合。培养过程中，通过实践调研、学术交流、企业参观、校企合作等模式为研究生提供多样性实践机遇，多方面提升学生创新能力和实践动手能力，为今后科研和就业奠定坚实基础。不断通过“理论—实践—理论”过程激发学生创新意识，并调动研究的积极性，让学生感受到科研和创新的挑战性和趣味性。

电子科技大学一直以来与各地政府在“政产学研”上展开着深度融合和交流。2019 年12 月电子科技大学与深圳市人民政府签署全面战略合作框架协议，并建立电子科技大学（深圳）高等研究院。双方将为培养高层次创新人才、开展科学研究、促进成果转化、建设国际平台和交流等建立全面战略合作关系。高等研究院作为市校合作的重点项目，深圳市人民政府给予高等研究院相关政策和科研配套经费支持。高等研究院落地龙华区，周边有电子信息、生物制药等领域的科技企业，为学生提供了丰富的实习、实践和就业资源。同时，高等研究院对龙华区电子信息和智能制造产业的发展具有极大的推动作用，也给银星科技园带来产业聚集、人才聚集的促进作用。深圳市人民政府还支持电子科技大学与深圳信息技术学院共建“深圳市电子信息产业技术研究院”，以开展创新人才培养、科学研发和成果转化。深圳市人民政府正抢抓“双区驱动”的重大历史发展机遇，电子科技大学也正在积极向“双一流”建设奋进，高等研究院落户深圳将助力学校资源和社会资源共享，积极开展市企、校企合作，实现互惠互利。

“政产学研”四位一体的教学体系弥补了学校教育资源的不足，促进跨学科融合，提供创新实践环境，让研究生在实践中发现问题、解决问题，提高研究生的创新思维能力。

四、结语

高等工程教育的发展方向正在向关注当前产业发展到面向未来产业发展转变。培养具有创新思维能力的工科人才是应对行业发展、契合国家战略需求的必然要求。我国工科学科开展创新思维能力教育思想起步较晚，创新思维能力教育又是一项复杂型工程，基础设施建设滞后、教学模式更新落后等都是其中较为突出的问题。成果导向型教育理念的提出与我们当前讨论的研究生创新思维能力的情景息息相关。改变以学科为中心的教学模式，把学生学习置于教育活动的中心位置；激发学生的学习热情、探索能力、对创新的热情和使命感，将创新思维培养融合到课程体系中；联通“互联网＋教育”平台优势，协同“政府—企业—高校—科研院所”的教育资源创新融合，以为国家输出更多复合型、实用型、创新型的工科高等教育人才。这种以人才培养为导向的教育模式，使得培养更具体，避免同质化，既增强学生专业素养，也锻炼学生创新思维能力，通过理论和实践的探索和优化，最终将形成我国高等工程教育的“中国方案”。