工科研究生科研和創(chuàng)新能力提升方法研究

楊關(guān) 劉鳳華 蔡哲 崔巖 崔衛(wèi)麗

[摘 要]研究生教育的質(zhì)量直接關(guān)系到我國未來的競爭力。開展研究生培養(yǎng)模式的改革和研究，對于培養(yǎng)高層次工科人才和提升創(chuàng)新性科研水平，其重要性不言而喻。該文通過分析高校工科類研究生教育中存在的問題，在教學(xué)模式、課程設(shè)置和過程管理等方面進行改革和研究，對提升工科研究生科研創(chuàng)新能力至關(guān)重要。

[關(guān)鍵詞]工科研究生;科研;創(chuàng)新能力;研究生培養(yǎng)

[基金項目]2019年度河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目（研究生教育）“AI賦能時代研究生創(chuàng)新能力提升策略研究與實踐—以人工智能方向為例”（2019SJGLX066Y）;2017年度中原工學(xué)院研究生教育教學(xué)改革研究項目“工科研究生自主研究和科研技能培養(yǎng)的研究與實踐”（JG201709）;2020年度中原工學(xué)院研究生教育優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目“模式識別與機器學(xué)習”（KC202003）

[作者簡介]楊 關(guān)（1974—），男，陜西西安人，理學(xué)博士，中原工學(xué)院計算機學(xué)院副院長，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事機器學(xué)習和圖像處理研究;劉鳳華（1972—），女，湖南新化人，工學(xué)碩士，中原工學(xué)院計算機學(xué)院軟件工程系主任，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事計算機應(yīng)用和圖像處理研究。

[中圖分類號] G643[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0085-03[收稿日期] 2019-12-16

研究生教育是實現(xiàn)國家發(fā)展目標的基礎(chǔ)。時任國務(wù)委員劉延?xùn)|在國務(wù)院學(xué)位委員會第三十二次會議上的講話中指出：“研究生教育作為國民教育序列的頂端，肩負著‘高端人才供給和‘科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的雙重使命，對實現(xiàn)國家戰(zhàn)略、支撐現(xiàn)代化強國建設(shè)具有重大意義。”[1]研究生教育就是要為國家培養(yǎng)訓(xùn)練有素的研究人員、實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的工程人員、擔當未來教育事業(yè)的教育者以及開拓創(chuàng)新的管理者，肩負著國家經(jīng)濟、社會和文化發(fā)展的重大責任。

人工智能的發(fā)展及其與一、二、三產(chǎn)業(yè)的深度融合，對研究生教育提供了新的支持，提出了新的要求，其中一個方面就是要適應(yīng)知識生產(chǎn)新模式，推動高等學(xué)校、科研院所和企業(yè)、行業(yè)的戰(zhàn)略合作和深度融合[2]。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》也提出要大力推進研究生培養(yǎng)機制改革。實施“研究生教育創(chuàng)新計劃”，不斷提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量。從國家戰(zhàn)略、社會需求和學(xué)科發(fā)展的長遠來看，必須樹立新的工科研究生教育理念，要強化服務(wù)社會的意識，創(chuàng)新培養(yǎng)模式、加強質(zhì)量監(jiān)督保障，努力提高工科研究生教育發(fā)展的質(zhì)量和效益。

一、工科研究生培養(yǎng)中的問題

中國研究生教育規(guī)模不斷擴大，研究生培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高，研究生教育國際影響力不斷提升，實現(xiàn)了立足國內(nèi)自主培養(yǎng)高層次人才的戰(zhàn)略目標，為國家現(xiàn)代化建設(shè)提供了強有力的人才支持[3]。高校研究生采取“批量化”生產(chǎn)模式，往往忽視了研究生教育中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，即研究生創(chuàng)新意識培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的形成[4]。

（一）課堂教學(xué)呆板，師生缺乏互動

目前的工科專業(yè)研究生課堂教學(xué)過于側(cè)重對知識的傳授，忽略了學(xué)生的主動參與。課程多以基礎(chǔ)類型課程為主，授課形式也以理論闡述、數(shù)理推導(dǎo)、工程模擬介紹為主體[5]。學(xué)生上課是為了通過考試，獲得學(xué)分。教師缺乏對教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習效果的有效評估手段，無法準確判斷學(xué)生掌握知識的情況，教學(xué)效果大打折扣，嚴重影響了研究生主動學(xué)習、獨立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

研究生的學(xué)習的重點在于從動手和實踐中獲取知識和提高能力。而當前的研究生教學(xué)過于強調(diào)理論和方法的學(xué)習，忽視了對實踐能力的持續(xù)培養(yǎng)。往往以單純的課堂教學(xué)代替對學(xué)生的實踐指導(dǎo)。研究生的創(chuàng)新實踐活動不但受制于時間，而且受制于實踐創(chuàng)新的培養(yǎng)內(nèi)容和方式[6]。

課程考核也以理論考試為主，考核形式單一，忽略了對整個學(xué)習過程的評估，教師不重視平時作業(yè)和階段考核的設(shè)計，平時作業(yè)強度不夠、質(zhì)量不高，學(xué)生完成作業(yè)情況也是馬馬虎虎。甚至對實踐性很強的課程也簡單采用書面考試的形式，這是典型的舍本逐末，自然也就談不上對研究生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

（二）課程設(shè)置單一，選課方式僵化

目前工科研究生課程體系設(shè)置存在很多局限，只能勉強應(yīng)付基礎(chǔ)性學(xué)科人才的培養(yǎng)，但從工科人才培養(yǎng)的角度，已完全與新時代工科發(fā)展脫節(jié)[5]。目前的課程設(shè)置難以體現(xiàn)創(chuàng)新素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，課程內(nèi)容主要是本科專業(yè)知識的深化和拓展，偏重理論知識體系的建立，缺少實踐能力的培養(yǎng)，理論與實踐成為“兩張皮”，沒有有機結(jié)合。

研究生的教學(xué)和研究與本學(xué)科的最新進展緊密相連。但是，目前教學(xué)內(nèi)容的更新速度不能緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，甚至嚴重滯后于學(xué)科前沿知識的發(fā)展[6]。培養(yǎng)方案雖然經(jīng)常更新，但是，內(nèi)容往往“換湯不換藥”，缺乏根本性的改變，沒有緊扣當前各學(xué)科的研究重點和熱點。課程知識面狹窄，缺乏復(fù)合性知識和交叉學(xué)科知識的內(nèi)容，這對于研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)所必需的多學(xué)科知識結(jié)構(gòu)而言是不夠的。此外，研究生的選課制度僵化，不利于研究生選修其他學(xué)科領(lǐng)域的課程。研究生很難得到相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域教授的指導(dǎo)，很難從相關(guān)學(xué)科的理論和方法中汲取營養(yǎng)，科研選題和研究方法缺乏創(chuàng)新。

二、創(chuàng)新課堂教學(xué)，注重能力培養(yǎng)

研究生是要培養(yǎng)掌握某一領(lǐng)域基礎(chǔ)知識、具有創(chuàng)新能力和科研能力的高層次人才[7]。研究生教育的關(guān)鍵是要以學(xué)生為中心，培養(yǎng)能夠自主學(xué)習、具備創(chuàng)新能力的人才。教學(xué)模式改革的目標就是由注重知識學(xué)習轉(zhuǎn)變?yōu)橹R學(xué)習和能力培養(yǎng)并重。研究生課堂教學(xué)不是孤立的，它服務(wù)于工科研究生的培養(yǎng)目標，這個目標既包含知識的學(xué)習，又包含能力的培養(yǎng)。

（一）建立以研究生為中心的教學(xué)過程

研究生課堂學(xué)習要強調(diào)高層次的思考和學(xué)習團隊合作。教學(xué)過程是以研究生為主的思考、討論式教學(xué)。不僅有知識的講授，更多的是主動的、開放的、互動的等多形式的學(xué)習。課堂教學(xué)注重培養(yǎng)研究生主動學(xué)習能力和創(chuàng)新能力，讓研究生本人主動管理自己的學(xué)習，自我指導(dǎo)，規(guī)范自己的時間管理和學(xué)習策略，而不是依賴教師老師來監(jiān)控自己的學(xué)習進度。教師靈活地采用多種教學(xué)方式，組織和指導(dǎo)研究生積極參與教學(xué)。課堂教學(xué)的重點是調(diào)動研究生參與課堂活動的主動性和積極性，啟發(fā)研究生的創(chuàng)新性思維。這樣既能提升研究生自主學(xué)習的興趣和能力，也能增強與他人溝通交流的能力。

（二）建立融合科學(xué)研究實際項目內(nèi)容的教學(xué)體系

專業(yè)的研究生課程被設(shè)計成以小組為基礎(chǔ)的學(xué)習體驗過程，以學(xué)生為中心，強調(diào)實踐者的領(lǐng)導(dǎo)，以具體項目研究為基礎(chǔ)，有效提升研究生專業(yè)實踐能力和科研創(chuàng)新能力。教師將課堂教學(xué)和科學(xué)研究緊密結(jié)合在一起。通過理論知識的學(xué)習來引導(dǎo)學(xué)生加入科研活動，又通過科研項目的實踐使得研究生的理論學(xué)習更加深入。新的教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的界域限制，提升了研究生的主動性，加強師生之間的互動，教學(xué)內(nèi)容貼近實際，教學(xué)方法靈活有效，有效提高了研究生的學(xué)習效率和實踐能力;培養(yǎng)了研究生應(yīng)用科學(xué)方法的能力;積累了自身研究以及同他人合作研究的經(jīng)驗;理解了研究責任和完整性的重要性。這種研究生教學(xué)模式改革即使研究生具有扎實的理論基礎(chǔ)，又使研究生具備較高的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

（三）建立知識考核和自主學(xué)習考核相結(jié)合的過程考核體系

加強過程考核，制定嚴格的考核標準。注重平時作業(yè)的質(zhì)量和強度，嚴格要求，做到課堂知識考核和自主學(xué)習考核相結(jié)合，兼顧理論知識與實踐能力的培養(yǎng)。階段考核和期末考試靈活采用多種考核方式，如：課堂討論、專題發(fā)言、研究論文、書面考試和項目實踐等，通過加強過程考核和靈活多變的考核形式綜合評估研究生的課程學(xué)習效果。

三、改革課程體系，突出學(xué)科交叉

課程設(shè)置要突出實踐能力的培養(yǎng)。以指導(dǎo)教師的科研項目為基礎(chǔ)，構(gòu)建研究生科研實踐的學(xué)術(shù)環(huán)境。搭建動態(tài)開放的課程體系，吸納本學(xué)科前沿性知識和新進展。此外，研究生的課程體系還必須要注重研究生多學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。跨學(xué)科是科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，涉及不同學(xué)科領(lǐng)域的交叉整合，反映了諸學(xué)科的作用關(guān)系。因此，構(gòu)成研究生跨學(xué)科培養(yǎng)模式的要素及模式的運行也必然與傳統(tǒng)培養(yǎng)模式有所差異[8]。

（一）根據(jù)崗位能力需求和研究生個人科研方向動態(tài)設(shè)置課程

以中原工學(xué)院計算機學(xué)院為例。學(xué)院目前有四個科研方向，導(dǎo)師的研究主要分布在四個方向上，研究生選課根據(jù)科研方向和研究內(nèi)容進行動態(tài)調(diào)整，開設(shè)的課程為科研服務(wù)。我院的科研方向及其研究內(nèi)容與選修課程對照如表1所示。

此外，學(xué)院專門開設(shè)科研論文寫作課程。講授從文獻查閱、題目選定、擬定提綱、實驗設(shè)計、檢查調(diào)整、寫作軟件使用、投稿修改等各環(huán)節(jié)的技巧與經(jīng)驗。同時，以本研究領(lǐng)域的頂級期刊和會議論文為例進行閱讀和講解。幫助研究生掌握科研技能，選用學(xué)術(shù)資源，增強科研成果的有效性和創(chuàng)新性。培養(yǎng)研究生做有價值的科研并撰寫高水平的論文。

課程設(shè)置重點關(guān)注課程內(nèi)容的前沿性、學(xué)科交叉性、強化實踐性等幾個方面。課程設(shè)置和教材選取與時俱進，及時動態(tài)的調(diào)整課程內(nèi)容，開設(shè)前瞻性課程。教師可結(jié)合學(xué)科的最新進展對課堂內(nèi)容進行拓展性講授。同時，聘請校內(nèi)外專家開設(shè)專題學(xué)術(shù)講座和專題討論。增加復(fù)合交叉學(xué)科專業(yè)的課程，打破專業(yè)和學(xué)科間的壁壘，積極同研究生管理部門和相關(guān)學(xué)院合作，設(shè)置靈活的選課系統(tǒng)，鼓勵研究生選修其他專業(yè)和學(xué)科的課程，加強復(fù)合交叉學(xué)科知識的學(xué)習，優(yōu)化研究生的知識結(jié)構(gòu)，擴展科研視野。

（二）以貫徹落實課程內(nèi)容組織課堂形式

不同課程采用不同的課堂組織形式，使課程學(xué)習落到實處。以JavaEE框架技術(shù)為例，為使學(xué)生掌握JavaEE框架開發(fā)所需要的專業(yè)技能，采用工程實踐與課堂教學(xué)結(jié)合的方式。以項目驅(qū)動課堂教學(xué)，使用企業(yè)開發(fā)項目作為課程的任務(wù)。課程講解以項目需求和設(shè)計開發(fā)為主線，將所需各種技術(shù)穿插引入課程。教師帶領(lǐng)學(xué)生完成主要技術(shù)點的學(xué)習，學(xué)生分組完成各業(yè)務(wù)模塊的開發(fā)。依據(jù)軟件工程規(guī)范要求，把項目的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)實現(xiàn)、測試驗收作為課程重點，將學(xué)生完成項目的情況作為課程考核依據(jù)。例如，本學(xué)期以某手機進銷存系統(tǒng)項目開發(fā)作為項目，課程階段任務(wù)與知識點對應(yīng)如表2所示。

四、結(jié)論

綜上所述，工科研究生的課堂教學(xué)必須要以學(xué)生為中心，讓學(xué)生主動參與，強調(diào)高層次的思考和學(xué)習團隊合作。加強過程管理，采取靈活多樣的考核形式。課程設(shè)置要注重理論方法、前沿知識、交叉知識、實踐能力的合理組合。這樣可以培養(yǎng)主動思考、主動探索并具備多學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的高水平研究生，從而有效提高研究生的科研和創(chuàng)新能力。

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Research on Methods for Improving Scientific Research and Innovation Ability

of Engineering Graduate Students

YANG Guana， LIU Feng-huaa， CAI Zheb， CUI Yana， CUI Wei-lia

（a. School of Computer Science， b. Department of Graduate， Zhongyuan University of Technology，

Zhengzhou， Henan 450007， China）

Abstract： The quality of education is directly related to the competitiveness of our country's future. The reform and research of graduate training patterns are important to the development of high-level engineering talents and the level of innovative scientific research. This paper analyzes the problems existing in the graduate education of engineering in colleges and universities， and carries on the reform and research in the teaching model， curriculum and process management， which is very important to improve the scientific research innovation ability of engineering graduate students.

Key words： engineering graduate students; scientific research; innovative ability; graduate cultivation