新工科背景下研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索
——以陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程研究中心實(shí)踐為例

黃藝丹，趙菊梅，楊長(zhǎng)衛(wèi)，b

（西南交通大學(xué) a.土木工程學(xué)院；b.陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程研究中心；c.高速鐵路線路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031）

面對(duì)新形勢(shì)下的科技革命及產(chǎn)業(yè)變革，我國(guó)的工科院校積極推進(jìn)和實(shí)踐新工科建設(shè)，以復(fù)合型的卓越工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，助力我國(guó)工程及科技創(chuàng)新與發(fā)展和“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家舉措［1-3］。新工科自2017年提出以來，以一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，不斷促進(jìn)我國(guó)工科研究生教育和人才實(shí)踐能力培養(yǎng)［4］。

研究生群體作為國(guó)家工程領(lǐng)域科技人才隊(duì)伍的重要組成部分，其創(chuàng)新能力的高低直接影響國(guó)家工程科技未來和發(fā)展，影響我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域科技創(chuàng)新的整體水平。研究生人才培養(yǎng)中，理論是根，實(shí)踐是魂，實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新賦能是研究生卓越工程人才培養(yǎng)過程中的重要舉措［5］。隨著我國(guó)新工科建設(shè)的深入開展以及交通強(qiáng)國(guó)和“一帶一路”倡議的不斷推進(jìn)，新興工科、交叉學(xué)科等發(fā)展日益突出，基于復(fù)雜重大工程和大國(guó)重器進(jìn)行研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，具有一定的引領(lǐng)和示范作用。以防災(zāi)減災(zāi)工程專業(yè)為例，結(jié)合西南交通大學(xué)陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程研究中心（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)工中心”），探討研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)實(shí)踐。

一、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

（一）多學(xué)科融合的交叉創(chuàng)新勢(shì)在必行

多學(xué)科合作，打破專業(yè)壁壘，以解決復(fù)雜工程問題為導(dǎo)向，建立多個(gè)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性、相融性和互補(bǔ)性，通過多學(xué)科之間耦合互動(dòng)以促進(jìn)多個(gè)學(xué)科發(fā)展和繁榮。因此，弱化專業(yè)界限、強(qiáng)化學(xué)科間交叉成為當(dāng)今高等教育發(fā)展的趨勢(shì)，如智能建造、綠色施工、“雙碳”目標(biāo)的提出等。為解決工程實(shí)際問題，采用最新的科技和學(xué)科與土木工程領(lǐng)域的交叉融合，可大大提高基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的工程質(zhì)量和工程效率，高度契合了國(guó)家對(duì)土木工程行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展模式的要求，成為傳統(tǒng)土木工程行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展趨勢(shì)。

（二）實(shí)踐教學(xué)條件亟待完善

新工科注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新思維。而研究生教學(xué)多以教室為主，對(duì)于實(shí)際工程災(zāi)害場(chǎng)景缺乏直觀體驗(yàn)；實(shí)踐基地不足、多樣性和針對(duì)性差，實(shí)踐設(shè)備、實(shí)踐環(huán)境、大型結(jié)構(gòu)制作費(fèi)高且難以重復(fù)利用，校內(nèi)實(shí)踐場(chǎng)地限制難以滿足所有研究生的需求，教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)缺乏銜接，實(shí)踐教學(xué)仍多側(cè)重驗(yàn)證性和實(shí)訓(xùn)技能，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)；很少具備解決重大工程難題的平臺(tái)；大大限制了研究生的自主創(chuàng)新能力。

二、探索國(guó)家平臺(tái)支撐、重大項(xiàng)目引領(lǐng)、多學(xué)科融合的培養(yǎng)模式

依托國(guó)家工程中心，結(jié)合川藏鐵路、港珠澳大橋、雅下水電工程等國(guó)家重大工程，探索一套新的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

（一）“國(guó)工中心”實(shí)踐平臺(tái)及人才培養(yǎng)

“國(guó)工中心”是國(guó)家發(fā)展改革委和交通運(yùn)輸部聯(lián)合共建的專項(xiàng)國(guó)家創(chuàng)新平臺(tái)，擁有國(guó)內(nèi)最大、世界第二的三向六自由度地震模擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)（臺(tái)面尺寸為10 m×8 m）。面向國(guó)家需求，積極服務(wù)國(guó)家重大交通工程建設(shè)，圍繞兩路（公路、鐵路）三區(qū)（高烈度地區(qū)、山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)、沿海臺(tái)風(fēng)及內(nèi)陸強(qiáng)風(fēng)區(qū)）重大災(zāi)害防治中的共性技術(shù)問題，開展行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品裝備、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用基礎(chǔ)理論等四個(gè)層面的研發(fā)，承擔(dān)了川藏鐵路、港珠澳大橋等重大國(guó)家工程以及國(guó)防、軍工方面的科研項(xiàng)目，促進(jìn)新技術(shù)、新材料、新工藝的運(yùn)用，推動(dòng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品裝備的規(guī)?；?，建成高層次防災(zāi)技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地，全面提升我國(guó)陸地交通災(zāi)害防治技術(shù)水平。在我校防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究生實(shí)踐教學(xué)中，利用國(guó)內(nèi)最大、世界第二的地震模擬振動(dòng)臺(tái)開展虛擬仿真、情景教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐“四位一體”的教學(xué)。充分結(jié)合重大工程科研項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生解決工程技術(shù)問題的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

（二）重大項(xiàng)目引領(lǐng)的人才培養(yǎng)模式

“國(guó)工中心”承擔(dān)了大量國(guó)家重大工程科研項(xiàng)目，實(shí)踐教學(xué)中為項(xiàng)目制，使學(xué)生在參與實(shí)踐中深刻體會(huì)和認(rèn)識(shí)重大工程與前沿技術(shù)科研項(xiàng)目的研究過程，在解決復(fù)雜問題中實(shí)現(xiàn)研究生創(chuàng)新能力的提升和培養(yǎng)。以研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)”為例，結(jié)合川藏鐵路、港珠澳大橋、雅下水利工程等國(guó)家重大工程，聘請(qǐng)行業(yè)專家結(jié)合工程實(shí)踐講授，使課程教學(xué)內(nèi)容真正聚焦在行業(yè)前沿技術(shù)需求上。

以防災(zāi)減災(zāi)研究生科研實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為例，研究生主要在沉浸式參與項(xiàng)目的過程中體驗(yàn)創(chuàng)新方法和學(xué)習(xí)實(shí)踐。同時(shí)，中心在探索校企共建機(jī)制中，以企業(yè)為項(xiàng)目負(fù)責(zé)方。通過構(gòu)建企業(yè)工作站，打造雙導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)教學(xué)，制訂項(xiàng)目任務(wù)的切入點(diǎn)和具體方案；企業(yè)導(dǎo)師為項(xiàng)目的需求方，雙方協(xié)調(diào)，在重大工程實(shí)施過程中進(jìn)行綜合、立體化的人才培養(yǎng)模式。項(xiàng)目運(yùn)行以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，研究生基于工作內(nèi)容分組協(xié)作，在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)作中通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、團(tuán)隊(duì)合作的方式解決問題。通過構(gòu)建與該模式配套的實(shí)踐教學(xué)管理制度，切實(shí)保障項(xiàng)目式培養(yǎng)模式建設(shè)及運(yùn)行的長(zhǎng)效機(jī)制，“國(guó)工中心”制定了《校企合作管理辦法》《企業(yè)導(dǎo)師聘用準(zhǔn)則》等管理細(xì)則，明確共建工作站的企業(yè)準(zhǔn)入條件和管理辦法、導(dǎo)師的選拔管理辦法。這些制度在實(shí)踐中不斷驗(yàn)證及完善。

（三）多學(xué)科融合的培養(yǎng)模式

基于防災(zāi)減災(zāi)研究生課程多學(xué)科交叉背景，圍繞產(chǎn)教學(xué)研用教學(xué)理念，并落實(shí)在防災(zāi)減災(zāi)研究生課程的教學(xué)目標(biāo)中，系統(tǒng)梳理該專業(yè)課程的知識(shí)邏輯關(guān)聯(lián)，針對(duì)學(xué)生交叉學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備不足的問題，將跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)以直觀的方式呈現(xiàn)。從學(xué)生主體認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)建節(jié)點(diǎn)化、關(guān)聯(lián)化的防災(zāi)減災(zāi)教材知識(shí)及授課方式，凸出其前沿性、交叉性與綜合性。針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，提煉陸地交通災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)巧妙而直觀的教學(xué)方法，達(dá)到跨學(xué)科的應(yīng)用效果。從碩士到博士生課程，逐漸幫助學(xué)生從單一的“被教”轉(zhuǎn)到能解決新問題的“在研”，并結(jié)合國(guó)家重大工程科研項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教學(xué)研用多維多學(xué)科的交叉融合。

三、關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力增長(zhǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)

傳統(tǒng)的研究生課程教學(xué)模式，教學(xué)目標(biāo)多是關(guān)注專業(yè)知識(shí)技能這個(gè)維度，通常側(cè)重于傳授知識(shí)、培養(yǎng)研究能力和提高職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)則是幫助學(xué)生發(fā)展和提高他們?cè)趧?chuàng)造性解決問題、創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。

鼓勵(lì)創(chuàng)造性思維，促使學(xué)生思考用非傳統(tǒng)的方法來解決問題，鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考，提出新穎的觀點(diǎn)和創(chuàng)意。培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力，幫助學(xué)生了解創(chuàng)新常常需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)他們?cè)趫F(tuán)隊(duì)中有效溝通、協(xié)同工作的能力。提高實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生提供機(jī)會(huì)參與實(shí)際項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新競(jìng)賽，讓他們能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，并獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生在不同學(xué)科領(lǐng)域之間建立聯(lián)系，培養(yǎng)綜合思考的能力，以便能夠提出創(chuàng)新性的解決方案。

四、多維多學(xué)科融合貫穿培養(yǎng)策略

在研究生教育中實(shí)現(xiàn)多學(xué)科融合是加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。多學(xué)科融合可以幫助學(xué)生拓寬視野、跨足多個(gè)領(lǐng)域，從而更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)。以下是實(shí)現(xiàn)多學(xué)科融合的方法和策略。

（一）跨學(xué)科實(shí)踐設(shè)計(jì)

防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)課程本身就具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置專題，安排不同專業(yè)方向的教師共同教授。這種課程可以涵蓋多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和方法，鼓勵(lì)學(xué)生跨領(lǐng)域思考。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生選修與專業(yè)領(lǐng)域不同但相關(guān)的課程，以獲得更多領(lǐng)域的知識(shí)。在防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究生課程教學(xué)中設(shè)計(jì)多學(xué)科項(xiàng)目作業(yè)，要求學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中合作完成，從而融合不同領(lǐng)域的知識(shí)和技能。

（二）多學(xué)科團(tuán)隊(duì)組建

組建多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)或項(xiàng)目。團(tuán)隊(duì)以防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究生為主，同時(shí)開放其他不同專業(yè)學(xué)生申請(qǐng)，研究團(tuán)隊(duì)匯集不同專業(yè)背景的學(xué)生，并以問題為導(dǎo)向，為團(tuán)隊(duì)學(xué)生安排跨學(xué)科導(dǎo)師，使學(xué)生能夠在多學(xué)科研究項(xiàng)目中獲得指導(dǎo)和支持。鼓勵(lì)學(xué)生通過該實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)會(huì)創(chuàng)新學(xué)習(xí)并有效溝通與合作，共同研究進(jìn)行跨學(xué)科研究和解決負(fù)責(zé)工程問題。

（三）跨學(xué)科研討與競(jìng)賽

組織跨學(xué)科的討論和研討會(huì)，邀請(qǐng)不同領(lǐng)域的專家和學(xué)者分享他們的研究及觀點(diǎn)，鼓勵(lì)跨學(xué)科的交流與合作。鼓勵(lì)學(xué)生參與了解其他領(lǐng)域的研究成果和理念?？鐚W(xué)科創(chuàng)新競(jìng)賽，以每年的土木研究生科技月為依托，設(shè)計(jì)跨學(xué)科的創(chuàng)新競(jìng)賽題目，鼓勵(lì)學(xué)生合作解決復(fù)雜的問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（四）跨學(xué)科合作與交流

聯(lián)合諸多科研及建設(shè)單位，以解決工程問題為導(dǎo)向，突破專業(yè)鴻溝，基于項(xiàng)目和人才培養(yǎng)，加強(qiáng)與中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司和成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司等國(guó)家工程中心聯(lián)建單位的溝通交流，創(chuàng)新聯(lián)合培養(yǎng)教學(xué)模式，利用企業(yè)豐富的硬件資源，將部分實(shí)踐項(xiàng)目轉(zhuǎn)到企業(yè)實(shí)際環(huán)境中，讓學(xué)生身臨其境做項(xiàng)目，從而深刻體會(huì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和原理。

通過以上方法和策略，幫助研究生具備廣泛知識(shí)和技能背景，培養(yǎng)跨學(xué)科思維、合作和解決復(fù)雜問題的能力，從而實(shí)現(xiàn)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

五、考核與評(píng)價(jià)

研究生教育中的創(chuàng)新能力通常難以量化和評(píng)估，為達(dá)成創(chuàng)新型卓越工程科技人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中堅(jiān)持“評(píng)價(jià)內(nèi)容多維化、評(píng)價(jià)方法多樣化、評(píng)價(jià)過程持續(xù)化”的原則，以發(fā)展形成性評(píng)價(jià)為主體的考核和評(píng)價(jià)體系來衡量研究生的創(chuàng)新能力。

評(píng)價(jià)內(nèi)容多維化包括課程成績(jī)，在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊及會(huì)議上發(fā)表的論文數(shù)量和質(zhì)量、專利數(shù)量和質(zhì)量以及是否產(chǎn)業(yè)化等，參與或主持科研項(xiàng)目規(guī)模和資金；獲得的科研獎(jiǎng)項(xiàng)及是否參與實(shí)際項(xiàng)目、挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目或創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等。評(píng)價(jià)方法多樣化包括研究生自評(píng)、互評(píng)、校內(nèi)外導(dǎo)師和專家評(píng)價(jià)等方式。評(píng)審委員會(huì)根據(jù)學(xué)生各類作品針對(duì)其創(chuàng)新性、實(shí)際應(yīng)用價(jià)值等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)價(jià)研究生解決問題的能力、創(chuàng)新思維等方面。評(píng)價(jià)過程持續(xù)化指的是評(píng)估應(yīng)該是持續(xù)的，以便幫助研究生在教育過程中不斷提高創(chuàng)新能力。

六、結(jié)論與展望

在新工科的指引下，研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將逐步成為我國(guó)研究生教育的常態(tài)?！皣?guó)工中心”防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的實(shí)踐，有效地改變了傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的弊端和不足，密切結(jié)合川藏鐵路、港珠澳大橋、雅下水利工程等國(guó)家級(jí)重大工程科研項(xiàng)目，創(chuàng)新課程教學(xué)內(nèi)容和方法，創(chuàng)建智能化的實(shí)踐平臺(tái)，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。盡管目前還存在諸多問題和不足，如部分工科教師受限于自身經(jīng)歷，對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)理念、教學(xué)方法往往敏感度不足，欠缺課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的基本方法；學(xué)生如何加大自主性等。這都要求我們主動(dòng)謀劃加快建設(shè)，分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，構(gòu)建更為高效的“國(guó)家平臺(tái)支撐，重大項(xiàng)目引領(lǐng)，多維多學(xué)科融合”的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。