新工科背景下研究生创新能力培养模式探索——以陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心实践为例

黄艺丹，赵菊梅，杨长卫，b

（西南交通大学 a.土木工程学院；b.陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心；c.高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都 610031）

面对新形势下的科技革命及产业变革，我国的工科院校积极推进和实践新工科建设，以复合型的卓越工程创新人才培养为目标，助力我国工程及科技创新与发展和“中国制造2025”等一系列国家举措［1-3］。新工科自2017年提出以来，以一个动态的概念，不断促进我国工科研究生教育和人才实践能力培养［4］。

研究生群体作为国家工程领域科技人才队伍的重要组成部分，其创新能力的高低直接影响国家工程科技未来和发展，影响我国相关领域科技创新的整体水平。研究生人才培养中，理论是根，实践是魂，实践教学与创新赋能是研究生卓越工程人才培养过程中的重要举措［5］。随着我国新工科建设的深入开展以及交通强国和“一带一路”倡议的不断推进，新兴工科、交叉学科等发展日益突出，基于复杂重大工程和大国重器进行研究生创新实践能力培养，具有一定的引领和示范作用。以防灾减灾工程专业为例，结合西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心（以下简称“国工中心”），探讨研究生实践创新能力的培养实践。

一、研究生创新能力培养的机遇与挑战

（一）多学科融合的交叉创新势在必行

多学科合作，打破专业壁垒，以解决复杂工程问题为导向，建立多个学科之间的关联性、相融性和互补性，通过多学科之间耦合互动以促进多个学科发展和繁荣。因此，弱化专业界限、强化学科间交叉成为当今高等教育发展的趋势，如智能建造、绿色施工、“双碳”目标的提出等。为解决工程实际问题，采用最新的科技和学科与土木工程领域的交叉融合，可大大提高基础建设项目的工程质量和工程效率，高度契合了国家对土木工程行业高质量发展模式的要求，成为传统土木工程行业转型升级的发展趋势。

（二）实践教学条件亟待完善

新工科注重培养学生解决问题的能力和创新思维。而研究生教学多以教室为主，对于实际工程灾害场景缺乏直观体验；实践基地不足、多样性和针对性差，实践设备、实践环境、大型结构制作费高且难以重复利用，校内实践场地限制难以满足所有研究生的需求，教学设计和实践活动缺乏衔接，实践教学仍多侧重验证性和实训技能，缺乏对学生创新实践能力的培养；很少具备解决重大工程难题的平台；大大限制了研究生的自主创新能力。

二、探索国家平台支撑、重大项目引领、多学科融合的培养模式

依托国家工程中心，结合川藏铁路、港珠澳大桥、雅下水电工程等国家重大工程，探索一套新的研究生创新能力培养模式。

（一）“国工中心”实践平台及人才培养

“国工中心”是国家发展改革委和交通运输部联合共建的专项国家创新平台，拥有国内最大、世界第二的三向六自由度地震模拟振动试验台（台面尺寸为10 m×8 m）。面向国家需求，积极服务国家重大交通工程建设，围绕两路（公路、铁路）三区（高烈度地区、山地灾害频发区、沿海台风及内陆强风区）重大灾害防治中的共性技术问题，开展行业关键技术、产品装备、技术标准、应用基础理论等四个层面的研发，承担了川藏铁路、港珠澳大桥等重大国家工程以及国防、军工方面的科研项目，促进新技术、新材料、新工艺的运用，推动防灾减灾技术转化和产品装备的规模化，建成高层次防灾技术创新人才培养的重要基地，全面提升我国陆地交通灾害防治技术水平。在我校防灾减灾专业研究生实践教学中，利用国内最大、世界第二的地震模拟振动台开展虚拟仿真、情景教学、现场教学、现场实践“四位一体”的教学。充分结合重大工程科研项目，培养研究生解决工程技术问题的创新思维和创新意识。

（二）重大项目引领的人才培养模式

“国工中心”承担了大量国家重大工程科研项目，实践教学中为项目制，使学生在参与实践中深刻体会和认识重大工程与前沿技术科研项目的研究过程，在解决复杂问题中实现研究生创新能力的提升和培养。以研究生专业基础课“防灾减灾工程学”为例，结合川藏铁路、港珠澳大桥、雅下水利工程等国家重大工程，聘请行业专家结合工程实践讲授，使课程教学内容真正聚焦在行业前沿技术需求上。

以防灾减灾研究生科研实践教学环节为例，研究生主要在沉浸式参与项目的过程中体验创新方法和学习实践。同时，中心在探索校企共建机制中，以企业为项目负责方。通过构建企业工作站，打造双导师团队，校内导师负责教学，制订项目任务的切入点和具体方案；企业导师为项目的需求方，双方协调，在重大工程实施过程中进行综合、立体化的人才培养模式。项目运行以解决实际问题为导向，研究生基于工作内容分组协作，在实际项目运作中通过发现问题、提出问题、团队合作的方式解决问题。通过构建与该模式配套的实践教学管理制度，切实保障项目式培养模式建设及运行的长效机制，“国工中心”制定了《校企合作管理办法》《企业导师聘用准则》等管理细则，明确共建工作站的企业准入条件和管理办法、导师的选拔管理办法。这些制度在实践中不断验证及完善。

（三）多学科融合的培养模式

基于防灾减灾研究生课程多学科交叉背景，围绕产教学研用教学理念，并落实在防灾减灾研究生课程的教学目标中，系统梳理该专业课程的知识逻辑关联，针对学生交叉学科知识储备不足的问题，将跨学科知识点以直观的方式呈现。从学生主体认知特点出发，构建节点化、关联化的防灾减灾教材知识及授课方式，凸出其前沿性、交叉性与综合性。针对学生的认知特点，提炼陆地交通灾害防灾减灾巧妙而直观的教学方法，达到跨学科的应用效果。从硕士到博士生课程，逐渐帮助学生从单一的“被教”转到能解决新问题的“在研”，并结合国家重大工程科研项目实现产教学研用多维多学科的交叉融合。

三、关注学生创新能力增长的培养目标

传统的研究生课程教学模式，教学目标多是关注专业知识技能这个维度，通常侧重于传授知识、培养研究能力和提高职业竞争力。关注学生创新能力的培养目标则是帮助学生发展和提高他们在创造性解决问题、创新思维、创业精神和创新实践方面的能力。

鼓励创造性思维，促使学生思考用非传统的方法来解决问题，鼓励他们独立思考，提出新颖的观点和创意。培养团队合作能力，帮助学生了解创新常常需要团队协作，培养他们在团队中有效沟通、协同工作的能力。提高实践经验，为学生提供机会参与实际项目、实验和创新竞赛，让他们能够将理论知识应用到实际中，并获得实践经验。促进跨学科学习，鼓励学生在不同学科领域之间建立联系，培养综合思考的能力，以便能够提出创新性的解决方案。

四、多维多学科融合贯穿培养策略

在研究生教育中实现多学科融合是加强创新能力培养的重要一环。多学科融合可以帮助学生拓宽视野、跨足多个领域，从而更好地应对复杂的问题和挑战。以下是实现多学科融合的方法和策略。

（一）跨学科实践设计

防灾减灾专业课程本身就具有跨学科的特点，课程设计根据课程教学内容设置专题，安排不同专业方向的教师共同教授。这种课程可以涵盖多个学科的知识和方法，鼓励学生跨领域思考。同时，鼓励学生选修与专业领域不同但相关的课程，以获得更多领域的知识。在防灾减灾专业研究生课程教学中设计多学科项目作业，要求学生在团队中合作完成，从而融合不同领域的知识和技能。

（二）多学科团队组建

组建多学科研究团队或项目。团队以防灾减灾专业研究生为主，同时开放其他不同专业学生申请，研究团队汇集不同专业背景的学生，并以问题为导向，为团队学生安排跨学科导师，使学生能够在多学科研究项目中获得指导和支持。鼓励学生通过该实践项目，学会创新学习并有效沟通与合作，共同研究进行跨学科研究和解决负责工程问题。

（三）跨学科研讨与竞赛

组织跨学科的讨论和研讨会，邀请不同领域的专家和学者分享他们的研究及观点，鼓励跨学科的交流与合作。鼓励学生参与了解其他领域的研究成果和理念。跨学科创新竞赛，以每年的土木研究生科技月为依托，设计跨学科的创新竞赛题目，鼓励学生合作解决复杂的问题，激发学生的创新精神。

（四）跨学科合作与交流

联合诸多科研及建设单位，以解决工程问题为导向，突破专业鸿沟，基于项目和人才培养，加强与中铁二院工程集团有限责任公司、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、四川省公路规划勘察设计研究院有限公司和成都市新筑路桥机械股份有限公司等国家工程中心联建单位的沟通交流，创新联合培养教学模式，利用企业丰富的硬件资源，将部分实践项目转到企业实际环境中，让学生身临其境做项目，从而深刻体会项目内容和原理。

通过以上方法和策略，帮助研究生具备广泛知识和技能背景，培养跨学科思维、合作和解决复杂问题的能力，从而实现研究生创新能力培养的目标。

五、考核与评价

研究生教育中的创新能力通常难以量化和评估，为达成创新型卓越工程科技人才的培养目标，在防灾减灾专业研究生培养环节中坚持“评价内容多维化、评价方法多样化、评价过程持续化”的原则，以发展形成性评价为主体的考核和评价体系来衡量研究生的创新能力。

评价内容多维化包括课程成绩，在专业学术期刊及会议上发表的论文数量和质量、专利数量和质量以及是否产业化等，参与或主持科研项目规模和资金；获得的科研奖项及是否参与实际项目、挑战赛、创新项目或创业活动等。评价方法多样化包括研究生自评、互评、校内外导师和专家评价等方式。评审委员会根据学生各类作品针对其创新性、实际应用价值等标准进行评估，评价研究生解决问题的能力、创新思维等方面。评价过程持续化指的是评估应该是持续的，以便帮助研究生在教育过程中不断提高创新能力。

六、结论与展望

在新工科的指引下，研究生创新能力的培养将逐步成为我国研究生教育的常态。“国工中心”防灾减灾专业研究生创新能力培养模式的实践，有效地改变了传统培养模式的弊端和不足，密切结合川藏铁路、港珠澳大桥、雅下水利工程等国家级重大工程科研项目，创新课程教学内容和方法，创建智能化的实践平台，极大地激发学生的学习动力，提高了学生的创新能力。尽管目前还存在诸多问题和不足，如部分工科教师受限于自身经历，对创新能力培养的教学理念、教学方法往往敏感度不足，欠缺课堂教学设计的基本方法；学生如何加大自主性等。这都要求我们主动谋划加快建设，分析总结经验动态调整，构建更为高效的“国家平台支撑，重大项目引领，多维多学科融合”的研究生创新能力培养模式。