耦合激增科教質(zhì)量過程化調(diào)控機制

李超 林海飛 成連華

摘 要：為實現(xiàn)科教耦合過程化良性調(diào)控激增高教質(zhì)量與人才能力，本研究以西部某礦業(yè)類高校為研究背景，采用現(xiàn)代信息理論，對科學研究與人才培養(yǎng)耦合后能力激增與信息熵的關(guān)系、科學研究與人才培養(yǎng)有效耦合蘊含的時間-空間-強度、知識創(chuàng)新與能力、獨立與關(guān)聯(lián)3種主要耦合特征進行了探討，嘗試建立具有顯示度與貢獻度的評價指標體系，通過實踐應用與效果評價證實了耦合激增整體與局部質(zhì)量均取得顯著成效。研究證明：時間的持續(xù)性和強度的韌性的耦合提升是實現(xiàn)耦合度目標良性提升的關(guān)鍵指標，也是動力學機制發(fā)揮持續(xù)作用的基本前提，這為探索科教耦合過程調(diào)控與教育評價改革新思路提供了科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：科教耦合;過程化;調(diào)控機制;評價指標

中圖分類號：TD 9 文獻標志碼：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0318 文章編號：1672-9315（2019）03-0515-07

Abstract：In order to realize a surge in the quality of higher education and the ability of talents， the science and education coupling process benign control measures is used. Three coupling characteristics， namely， the relationship between the increase of ability and information entropy after the coupling of scientific research and talent cultivation， the time-space-intensity contained in the effective coupling of scientific research and talent cultivation， knowledge innovation and ability， and independence and correlation， are discussed based on a mining university in the west of China and adopt modern information theory. The evaluation index system with display degree and contribution degree is established through practical application and effect evaluation， Research shows that both the overall and local quality of coupling surge have achieved remarkable results. Research shows that the coupling enhancement of time continuity and strength toughness is the key index to realize the benign enhancement of coupling degree and the basic premise for the dynamic mechanism to play a continuous role， This provides a scientific basis for the exploration of the new idea of the coupling process of science and education and the reform of education evaluation.Key words：science and education coupling;procedural;regulation mechanism;evaluation index

0 引 言

實現(xiàn)過程化調(diào)控是新時代科教實質(zhì)性耦合激增高教內(nèi)涵質(zhì)量與人才能力的關(guān)鍵科學問題?？茖W研究與人才培養(yǎng)在高校中居于重要位置。科教耦合過程調(diào)控是提升高教質(zhì)量過程中最具活性的方法與途徑。“耦合”通常指2個或2個以上的系統(tǒng)或運動方式之間通過要素的相互作用，彼此影響甚至聯(lián)合的復雜現(xiàn)象，被用來表述在一個大系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)之間的互動、依賴、協(xié)調(diào)、反饋和適配的“動態(tài)過程”關(guān)系[1-5]。耦合效應已成為安全科學與工程、礦業(yè)工程、能源與動力和深地巖石力學等領域的熱點基礎研究與工程應用范疇，其主要用來刻劃工程與物理介質(zhì)系統(tǒng)之間物質(zhì)、信息和能量等要素的循環(huán)轉(zhuǎn)換和動態(tài)平衡狀態(tài)[6-9]。近年來，國內(nèi)學者在探索和倡導“科教融合”過程中，借鑒物理學概念延展提出了“科學研究與人才培養(yǎng)是一種耦合關(guān)系”[10-14]。從科學研究的視角看，教學本身也具有研究性;從教學的視角看，科學研究更是一種有效的教學形式[15-17]。在科教耦合性態(tài)中，科學研究與人才培養(yǎng)二者絕不是簡單的“并重”和“結(jié)合”，而是復雜的耦合關(guān)系。高校內(nèi)各子系統(tǒng)之間的“互動”更多地體現(xiàn)為各單位各部門，為完成任務目標而發(fā)生的交互作用，更多地強調(diào)各自的行為和過程。多年教學科研與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)管理實踐，科教融合對西部煤炭高校人才培養(yǎng)質(zhì)量提高作用極其顯著[18]。科學研究與人才培養(yǎng)過程亟需通過深度融合，形成相互滲透的動力學競爭與綜合能力激增關(guān)系—動力學耦合機制（Dynamic Coupled Mechanism，DCM）。因此，精準確定科學研究與人才培養(yǎng)內(nèi)涵質(zhì)量提升間的作用點、作用力和作用方向，可實現(xiàn)二者高效耦合的動力學過程調(diào)控，最終演化為互相激勵激增與良性利用。通過科學研究與人才培養(yǎng)耦合后能力激增與信息熵關(guān)系分析，提出人才綜合能力提升實質(zhì)就是信息量增加與集群智能提升過程，并對其蘊含的時間-空間-強度關(guān)聯(lián)性特征進行了探討，嘗試建立具有貢獻度和彰顯度的評價指標體系，應用后成效顯著。這對探索科教耦合過程調(diào)控與提高新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量具有科學與應用價值。

1 耦合激增能力提升與信息熵新時代高校大學生普遍具有集群智能行為（綜合能力），集群智能的提升實質(zhì)上就是信息量增加的結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)代信息理論[19]

式中 lnP為信息量;P為概率;T為耦合后總信息量;S為信息量的平均值（香農(nóng)熵）。單個指標因素（例如科學研究或技術(shù)進步）智能也許并不高，但與其他因素（例如課堂教學、室內(nèi)實驗、創(chuàng)業(yè)實踐等）耦合，產(chǎn)生的新知識信息量數(shù)量超過某個閾值就會產(chǎn)生高度智能的群體行為。因為群體數(shù)量的增加導致搜集的信息量增加，而隨著群體數(shù)量超過某個閾值，收集的信息量也跟著超過閾值，從而在整體上表現(xiàn)為高度智能化行為——能力與質(zhì)量顯著提高，這就是綜合能力的普適反映，也為科教耦合激增后提升高校人才能力與內(nèi)涵質(zhì)量奠定理論依據(jù)。2 科教耦合特征深度挖掘科教“耦合”特征關(guān)系，就是要揭示科學研究與本科教學活動之間的相互運動、相互作用的關(guān)系特征及其動力學過程調(diào)控機制，進而可以尋找合適的調(diào)控方法，實現(xiàn)科學調(diào)控與高效應用。從時間-空間-強度、共性和關(guān)聯(lián)性等綜合剖析發(fā)現(xiàn)，二者有效耦合主要包括以下3大特征。2.1 時間-空間-強度耦合性科研與人才培養(yǎng)均是與時間與空間密切關(guān)聯(lián)的具體的過程化行為。以基本的人才培養(yǎng)的重要過程—課堂教學為例，從彰顯性角度來看，教學是“隱學”;提升科研能力是“過程活”，也是提高教師的教學與學術(shù)能力的過程化行為，是彰顯科教實質(zhì)性耦合生效的“顯學”。同時，科教耦合更是一種走出課堂來“上課”的實踐性非常強的教育與人才培養(yǎng)過程。另外，科研與教學僅僅是2種有效的過程耦合方法與手段，重在過程耦合與實施機制的耦合強度—“政策支持與落實保障力度”的動力學耦合機制作用的有效釋放。這樣才能激增調(diào)控過程的作用力。實踐證明，時間的持續(xù)性和強度的韌性的耦合提升，是實現(xiàn)耦合度目標良性提升的關(guān)鍵指標，也是動力學機制發(fā)揮持續(xù)作用的基本前提。因此，加強時間-空間-強度的動態(tài)平衡的科學調(diào)控，對實現(xiàn)科教高效耦合提質(zhì)攸關(guān)重要。2.2 知識創(chuàng)新與能力耦合性這一特征是科學研究與人才培養(yǎng)的共性?？茖W研究與人才培養(yǎng)共同關(guān)聯(lián)要素就是知識創(chuàng)新。通過提高科學研究能力與水平，才能促進知識創(chuàng)新與教學能力提高，直接落地于本科教育教學水平的提高，最終落地于人才培養(yǎng)質(zhì)量的顯著提高。2.3 獨立與關(guān)聯(lián)耦合性這是科學研究與人才培養(yǎng)二者最基本的特性。一方面，科學研究與人才培養(yǎng)二者均具有獨立的發(fā)展內(nèi)涵、組織模式和運行機制等，完全可以不依靠對方而存在。另一方面，教育教學水平和質(zhì)量直接影響著科學研究的能力與水平。本科不牢、地動山搖，這就深刻揭示了其間的內(nèi)在因果與梯級關(guān)聯(lián)性及其耦合重要性。3 耦合后評價指標-貢獻度與顯示度教育評價改革是當前教育改革中的重大難題之一，科學合理的評價指標會從根本上祛除浮躁之弊[20-23]。已有學者在構(gòu)建教育發(fā)展水平與經(jīng)濟發(fā)展狀況耦合協(xié)調(diào)度模型時分別選取了5個和6個序參量[24];石麗等提出了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與高等教育綜合評價指標（12個）體系[25]。梳理發(fā)現(xiàn)大多數(shù)指標共性較強個性偏弱。破除科教耦合提質(zhì)過程中存在的障礙，合理調(diào)控耦合強度，取決于找準其間的匹配性評價指標體系，亟需建立引領性、標志性和特色指標并著力取得突破，要更加體現(xiàn)貢獻度與顯示度。例如，表1～表2所列的某高校最新出臺的重大成果與工程獎勵政策就是典型例子。成果獲獎主要包括國家及省部級科學技術(shù)獎、教學成果獎、哲學社會科學優(yōu)秀成果獎、優(yōu)秀博碩士學位論文和優(yōu)秀教材獎等;知識產(chǎn)權(quán)及成果轉(zhuǎn)化，教學、科研及高層次人才項目，論文、著作與教材以及重大專項工作等。

能否保障共贏發(fā)展，則取決于處理耦合過程中所建立的過程反饋機制和適合機制，這就需要修訂管理辦法，聚焦重大科研成果轉(zhuǎn)化，促進內(nèi)涵發(fā)展。具體包括：①規(guī)模與質(zhì)量;②標志性創(chuàng)新成果或工作有突破;③平臺與團隊推進度;④管理與服務耦合能力提升加速等。另外，教師和學生在不同的體系中執(zhí)行著相互關(guān)聯(lián)，教師根據(jù)各自教學與研究的需要，實實在在地進行著自由與良性轉(zhuǎn)換。

4 應用實踐

4.1 總體情況聚焦學?！巴袋c”—學術(shù)生態(tài)系統(tǒng)“亞健康”問題。發(fā)揮優(yōu)勢、加強內(nèi)涵建設，初步實施了“一流本科+X”策略（圖1）。在點上具有突破性，在線上具有帶動性，在面上具有協(xié)同性?？平恬詈闲纬?+1≥2的激增效應。針對制約學校發(fā)展的困擾與難題，師生思想存在的短板與偏差，通過師德師風建設大會、一流學科建設大會、學校工作會等重要契機，通過具有明確指向性、鮮活體驗性和互動參與性的各種活動，廣泛開展了多層面、全方位的思想教育活動，提升廣大教師立德樹人的使命認知。全校師生將奮斗的意識與精神狀態(tài)融入學校發(fā)展全過程，以敢擔當化作了校園的生動實踐，每個學院或部門均獲得了獨具特色的省級、國家級指標。例如安全學院的“教授專題日+”、計算機學院的“三全育人”工程等;學工處的“青春飛揚-榴園追夢的”思政教育平臺;地環(huán)與機械學院分別獲批省級省重點實驗室;建工學院與測繪學院分別獲國家科技進步獎。如圖2所示，2016—2018年全校專利授權(quán)量分別為715項、766項、337項。其中本科生年度獲得專利數(shù)量在全校年度總授權(quán)專利數(shù)量的占比分別為0.2%，2.5%，24.9%.本科生參與科研項目量分別為135項、129項、166項，總體呈遞增趨勢，再次證明，時間和行動落實力是可以改變結(jié)果的。

4.2 學院應用實踐安全科學與工程學科是國家重點學科、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局與陜西省政府共建重點學科。安全工程專業(yè)為國家特色專業(yè)和陜西省名牌專業(yè)，2011年獲批教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，2013年入選第一批國家級專業(yè)綜合改革試點，通過教育部“工程教育本科專業(yè)認證”獲6年認證有效期。安全工程專業(yè)專職教師中高級職稱達60%，博士學位占總?cè)藬?shù)的70.45%;近年來，獲得各級教改項目多項，2次獲國家級教學成果二等獎等。學院已經(jīng)建成了“安全技術(shù)及工程國家級教學團隊”、國家級應用型安全技術(shù)及工程人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)、陜西省虛擬仿真實驗教學中心等教學平臺等。目前已經(jīng)形成了煤火災害防治、煤與瓦斯共采、礦井通風、礦山救援、氣體與粉塵燃爆、智慧消防和安全行為等特色鮮明的研究方向。近年來承擔或完成國家自然科學基金重點項目、國際合作項目、企業(yè)委托科研項目等100多項;獲國家科技進步二等獎2項，省部級科技進步一、二等獎30多項等。這些特色優(yōu)勢科研平臺與方向的建設拓展和高水平成果的獲得，有效地豐富了理論教學內(nèi)容，為本科生創(chuàng)新能力和培養(yǎng)質(zhì)量的提升奠定了堅實基礎。

4.2.1 推進“新工科”建設秉承以“礦山安全”為特色，面向多行業(yè)領域發(fā)展的辦學方向。在學生共性能力培養(yǎng)方面，結(jié)合采礦、機械、建筑、化工、計算機等學科優(yōu)勢，組建跨學科、院系課程團隊;在培養(yǎng)方向上，構(gòu)建了“安全+”人才培養(yǎng)模式。4.2.2 深化課堂教學改革有效融合通識教育和專業(yè)教育，結(jié)合安全工程專業(yè)和消防工程專業(yè)特點，構(gòu)建“通識教育+寬口徑專業(yè)教育+行業(yè)領域”的柔性培養(yǎng)方案。安全工程專業(yè)認證和消防工程第三方評價為契機，推動基于工程問題引導的課程課堂教學改革，有效利用課堂時間釋疑解惑，通過多元化考核方式推動由“以教為主”向“以學為主”的學習方式轉(zhuǎn)變。深入推進課程組建設，完善課程教學質(zhì)量標準建設。立足課堂教學，情景教學和翻轉(zhuǎn)課堂等手段。

4.2.3 突出能力培養(yǎng)推動實驗教學與科研訓練有機融合，并結(jié)合教師科研項目將創(chuàng)新性實驗向深層次推進。強化實習實訓加強與企業(yè)、科研院所合作，開展成效顯著的實習實訓，推動實習實訓與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有機銜接。加強畢業(yè)設計（論文）環(huán)節(jié)，結(jié)合現(xiàn)實問題、科研課題選題，嚴格過程管理，完善畢業(yè)論文（設計）查重、外審和質(zhì)量抽檢制度。依托信息技術(shù)，建設煤礦領域井下操作崗位、路橋施工操作崗位、地鐵施工操作崗位等實驗室，對專業(yè)領域范圍內(nèi)崗位開展專業(yè)技能訓練，提升學生對現(xiàn)場的認知度，增強工程實踐能力。組織學生參加校內(nèi)外高水平競賽，推進學科競賽創(chuàng)新平臺、“教授專題日+”平臺的建設，支持大學生在學期間創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，落實“安全天地大講壇”拓展學生視野的主要功能等。另外，打造一流師資隊伍，持續(xù)提升教學能力;規(guī)范教學管理，持續(xù)推進質(zhì)量保障體系建設。本科生近3年獲獎總數(shù)達到619次，其中2018年度獲獎在3年總獲獎次數(shù)中占比最高，達到65%，2016年和2017年占比分別14%，21%（如圖2所示）。從近3年各年度獲獎占比顯示，2018年成果豐碩，獲獎次數(shù)呈遞增趨勢。

從圖4可以看出，2016年，大一、大二、大三、大四各年級獲獎占年度獲獎總量分別為22%，24%，22%，32%.2017年，大二獲獎量占年度獲獎總量最高，達到44%，大一、大三、大四分別占年度獲獎總量的21%，12%，23%.截止到2018年12月，大一、大二獲獎各占年度總獲獎的41%，大三、大四占年度總獲獎次數(shù)分別為17%，1%.本科生獲獎以大一、大二為主。各年度獲獎數(shù)量呈遞增趨勢。

經(jīng)過3年持續(xù)實施，學院創(chuàng)建的“教授專題日+”等特色平臺實現(xiàn)了4個年級全覆蓋，學生參與率（30～100/場）顯著提高。2017年共申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育項目47項，總計228人參與，其中1項獲2017年全國大學生挑戰(zhàn)杯競賽二等獎、2018年獲全國安全工程大學生創(chuàng)新與實踐作品競賽一等獎、獲陜西省“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽銀獎1項和校級互聯(lián)網(wǎng)+大賽一等獎2項等。

5 結(jié) 論

1）采用現(xiàn)代信息理論，對科學研究與人才培養(yǎng)耦合后能力激增與信息熵的關(guān)系進行了研究，實現(xiàn)科學研究與人才培養(yǎng)的科學耦合是深化教育評價改革和提升高教質(zhì)量的重要方法與手段。破解科教耦合其間物質(zhì)、信息、能量等要素的循環(huán)轉(zhuǎn)換和動態(tài)遷移過程機制，這對提升高教質(zhì)量提供了新的思路與實踐方法。

2）厘清科學研究與人才培養(yǎng)貢獻度和顯示度對科教耦合提質(zhì)大有裨益。人才培養(yǎng)過程是有其周期性的良心活與“隱學”，提升科研能力是講良心的“過程活”，也是提高教師的教學與學術(shù)能力的過程化行為，與彰顯效果的“顯學”，這有助于加深對科教耦合實施機制的認識。

3）建立了具有顯示度與貢獻度的耦合后評價指標體系。應用后成效顯著，為探索科教耦合過程調(diào)控與教育評價改革新思路提供了科學依據(jù)。

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