从导师的视角看全日制工科研究生能力培养

胡正平 顾广华 史洪印 练秋生 齐跃峰

[摘要]提升工科专业研究生实践能力是提高研究生培养水平的关键，因为工程能力是衡量工科专业学位研究生水平的核心能力，也是导师研究团队科研效率提升的关键因素。在我国现阶段，各个高校特别强调导师是研究生培养的第一责任人，从导师角度分析研究生导师的职责要求以及个人对于研究生的影响，并根据亲身经历讨论了构造基于CDIO工程实践能力的研究生培养实例。主要从导师如何利用角色亲自参与到研究生实践能力培养方面做一些探索， 结果发现基于做中学训练新模式对于研究生能力培养具有启发意义。

[关键词]CDIO；研究生；导师；能力培养

[中图分类号]G44[文献标识码]A[文章编号]10054634（2018）02009606

0引言

自2008年我国研究生扩招政策出台以来，考研人数逐年增加，我国研究生教育从数量上迅速跨入大国行列。据中国教育在线数据显示，我国2016年硕士研究生报名人数为177万，相比2015年增加了12.1万人，增加比例为7.3%。2017年首次将在职研究生纳入统考，这也使得2017年研究生报考人数明显增长，达到201万人，增加比例为13.6%[1]。作为世界通行的高层次的学历教育，研究生教育与本科教育存在很大不同，一是实行导师负责制，二是更加注重科研能力的培养。已有实践证明，导师的水平和投入程度很大程度上决定着研究生培养质量的高低。鉴于此，笔者重新审视导师的职责，从多个角度分析导师对于研究生能力培养的影响[1]。

随着知识经济时代的到来，国家、社会、企业对人才特别是高层次创新人才的需求逐年增长，对高素质工程创新人才的精细化要求越来越高。我国研究生教育的主要任务是为国家现代化建设培养高素质、高层次创造性人才，因为人才是国家经济建设的重要支撑力量。作为专业教育的研究生教育是目前社会培养高层次人才的主要途径，这种学科结合导师队伍的培养模式效率高、成体系、见效快。随着目前研究生教育规模的不断扩大，层次差别明显，特别是中流水平的非211高校出现量大质低的状况，主要表现为：学生科研意识薄弱、科研能力训练缺乏、知识理解不够深入、实践操作能力不强等。著名的“钱学森之问”，即“为什么我们总是难以培养出杰出人才？”不但引起高水平大学的关注，更使中流水平学校、专业、导师陷入深思，虽然对于杰出的定义有一定差别，但是对于优秀人才的呼唤是共同的心声[2]。研究生科研创新能力的高低往往被当作衡量研究生综合素质的重要标准，从全国范围的高水平大学来讲：研究生是高校学科建设的生力军，是导师创新研究队伍的实践者、执行者，由此角度，導师没有理由不主动思考如何解决问题的道路。

首先梳理一下本科与研究生教育的区别与关系：许多学者认为本科教育基本属于素质教育，简单地说就是从未成年人到成年人的成长教育，教育的目的是完成文明教育过程，因为素质教育不关注学生学习什么专业，而更关注培养做人的品格和修养的过程。从这个意义上来讲，本科工程教育涉及专业主要集中在基本概念、原理、方法上。研究生教育不是素质教育，才真正开始深入专业教育，研究生教育与本科教育最大的区别也正是在于此。认识到这些不同，作为导师才可能知道到底应该培养训练研究生的什么能力。研究生学习不仅是固定知识的学习和掌握，还带有研究的性质，正是基于此，研究生毕业后的工作方向和性质与本科生有了明显差别，已有调查表明，目前本科生毕业后继续从事自己所学专业的比例原则上不超过10%，工作方向比较分散，散落于社会各个领域，而硕士毕业后从事所学专业的比例大约为15%左右，博士毕业后以专业为终生职业的比例不低于60%。从这个角度可以看出：硕士、博士研究生教育的性质体现出专业教育的意义，也可以说是专门化的专业方向教育。从社会需要角度看，硕士研究生学习过程中培养的是工作技能，即解决问题的能力，而博士研究生培养更关注学术技能，即创新改进的能力。硕士研究生毕业后主要从事事务性方面的工作，所以往往关注学习普遍性的解决问题技能。例如如何能够高效完成上级交待的工作，一般都需要首先进行调查，了解任务基本情况，然后判断问题的性质，最后设计解决问题的方案，找到实施的技术路线。这些解决问题的过程和学术研究方法比较类似，例如涉及查阅文献、发现问题、提出假设、进行实证、得出结论，都需要学生具有广义上的研究能力，懂得研究程序和方法，因此导师往往要对研究生进行科研训练，希望他们能够学会如何解决问题。

1研究生导师的职责与要求

目前，各个高校研究生教育与管理中存在的问题大多与导师的管理密切相关，为此对导师也提出一系列新的要求，鉴于导师与学生的密切关系，特别强调：导师是研究生培养与教育环节的第一责任人。例如河北省为加强研究生指导教师（以下简称“导师”）队伍建设，明确导师职责，提高研究生培养质量，专门出台了《河北省教育厅关于进一步加强和改进研究生导师队伍管理的指导意见》（冀教研[2016]2 号），笔者所在学校结合过去研究生培养存在的问题与目前实际情况，特制定新的研究生导师队伍管理办法：规定导师不但是研究生培养的第一责任人，而且是学校培养高层次人才的主体力量，因为过去经验发现导师的学术道德、学术水平、学术作风和工作态度直接影响着导师所在的研究队伍。因而要求每位导师加强管理，不断提高研究生教育教学水平，增强研究生教育的事业心、责任感，切实履行好导师应尽职责，同时加强导师的培训与相互交流，让学生与导师共同成长。

1.1研究生导师对于研究生健全人格的指导和引导作用学校要求导师引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，积极帮助研究生解决学习、生活中遇到的思想困难和问题，注重研究生德、智、体、美、心等方面的发展。

一般而言，人格是指“个人的心理面貌或心理格局，即个人本身的意识倾向与各种特定而独特的心理特征的总和，依据此定义，人格包括人的能力、气质、性格、理想、信念、兴趣、爱好、心态、需要等多个方面”[2]。由此看来，人格涉及人的全面，由内而外，由表及里。国内外已有实例表明：社会中的失败者和成功者之间之所以产生不同，主要因素不是智力差异，而是例如情商、自我调节等非智力因素发挥了更大的作用，这里很多非智力因素都包含在人格范畴中，可见人格对人的成长与发展具有重要影响[2]。因为它有助于研究生更好地与人和谐共处，快速适应急剧变化的社会，并能有效地调整好自己或者快乐、或者难受、或者苦闷的生活，能主动抑制自己的自私，积极去服务自己、家庭、社会。时代的变迁、社会的变革必然出现层出不穷的新观念与新事物，学生过去没有经历过，甚至一时难以理解，只有具有健全的人格，才能积极主动地调节自我心态、学习方法、思维习惯、生活方式等以适应社会的转变。自20世纪90年代以来，世界各国的教育早已由单纯重视智力开发转向综合性的重视人格培养，例如日本教育目标是宽阔的胸怀、健壮的体魄、丰富的创造力、自由自律的精神；新加坡也早早从重视智商教育中摆脱出来，开始重视情操教育；美国提出教育的重要一环是品格教育；德国教育改革强调学校不只传播知识，而且要关心学生品德、性格的培养[2]。回头去看，不得不佩服这些国家教育理念转变的前瞻性、针对性、准确性。

现代意识中人的意义崛起越来越明显，过去人们关注家庭、物质，而现在更多关注人本身，这也促使对教育价值观进行不同意义的深刻反思。世界各国社会发展的对比研究发现：教育本身正由单一功能向社会化发展与人自身的发展相结合的方向转变，人格的成长才是教育的终极目的。当代教育的一个重要命题：培养身心健康的、全面发展的人成为教育的主旋律。研究生导师作为高级人才的培养者，必须身教大于言传，以实际行动来教导和引领学生，特别要注意己所不欲勿施于人。优秀导师要不断思考如何让学生有继续研究的兴趣、学习进步的成就感，如何把学生内在的主动性调动起来，从而针对不同学生进行个性化培养。导师需要具有高度的责任心，其为人、为学的风格都会在学生心里留下印记，相当于为学生树立了榜样和标杆，进而会长久影响这些未来的学者、专家。

1.2研究生导师应该是创新性知识的发现者、传递者、诱导者具体表现为：学校要求导师不断提高自己的实践能力、思想素质、业务能力和学术水平，否则自己都难以适应社会进步、国家的需要，更不要说给学生传播创新知识。

亚里士多德认为人的思维是从惊奇和疑问出发的，惊奇是发现与平常认识的差异，疑问是发现问题的起点，因为心里存在“疑问”能使人感到茫然，进而产生认知冲突，促使人不得不积极思考，一步步加深自己对于疑问的理解，只有经历这个过程才可能实现创新。课题组首先要具有创新氛围，才能形成推崇创新、敢于创新的意识，在学习和研究中释放创新激情，而这个创新氛围和导师的能力与风格密切关联。每个研究生产生的创新能力差别与所处的氛围有很强的关联性，民主、和谐的氛围才是产生质疑意识和突破精神的土壤，因为他们在科学思维的天空可以无所顾忌。教学相长、管理民主、学术自由、师生平等的环境下，最能发挥“自由思考精神”。将创新意识根植于大脑，就能逐渐学会把创新意识作为一种习惯性意识加以培养[2]。笔者认为：激发学生敏锐的创新动机和健康的创新情怀是国家对研究生教育的期望，更是导师的责任和义务，因为研究生毕业论文必须体现出一定的创新能力。积极的情怀会使人精神饱满，产生清晰的思维，加深对问题的理解。导师平时要鼓励课题组学生具有对未知领域的好奇心，培养个人业余爱好，鼓励其深入认识和理解所面对的生活、学习中的问题，从生活中学会去发现乐趣。很难想象，一个课题组学生对什么事情都不关注，他们会孜孜以求去创新？只有认识到自己对家庭、父母、亲戚、朋友甚至国家都负有责任，才能成为具有丰富而深刻的情感的人。这些情感，就自然有可能转化为个人的需要并引导个人持续努力的投身于创新活动。

研究生具有自由精神，能夠突破旧习惯观念和旧势力的约束，这是人的能动反应机能的体现。人离开自主性，就难以获得真正的发展。自由包括思想和个性的自由，对于在校学习的研究生来说，最终会转化为学术自由，知识和创新灵感的交融与碰撞能激发研究生的创新兴趣。创新不只是想，更需要做，需要有针对性，因此导师要创造条件让研究生多开展创新性实践，在实践中检验和体会，能够解决具体问题，在创新中学习和实践，能够加深自己对于具体问题的认识和理解。因为最高效率的学习的三大要素是接触、综合分析、实际参与。只有通过动手实践，才能把通过感知、思维、记忆获得的知识和实践结合，形成相应技能、技巧。在实践活动中运用知识，不单是学习知识，而且是创新的运用知识[2]。

1.3研究生导师应是研究生研究能力的培养者

研究能力包括观察能力和分析能力。观察能力是指你能观察到别人观察不到的能力，即与众不同；分析能力是你能够想到别人想不到的能力。没接受专门的科学研究方法训练的人，往往难以具有这种能力，另外还需要学会转换不同角度去思考同一个问题，不同观察角度对同一事物的认识结果是有很大差别的。

科研是研究生教育的重要组成，研究生科研能力的培养不是天生的、一蹴而就的，这需要研究生培养部门积极创造条件，有意识地来培养。对本科学生，主要关注其学习能力，对研究生，则更关注根据研究生科研成果来评价其创造能力，在研究生培养过程中，导师不仅仅要求学生帮自己做科研，更重要的是要利用自己的科研环境，培养具有创新能力的未来专门技术人才。要求学生积极主动参加科研实践，不是做一个重复实验操作者，而要在参与具体科研项目过程中培养独立思考的习惯，锻炼独立发现问题、分析问题、解决问题的能力以及组织管理科学试验过程的能力[3]。

一般来说，科研能力主要涉及3个步骤：（1）发现科学问题。科研课题的选择是科研工作的起始点，选择课题的重要性能决定所选择的科研工作的先进性、新颖性和创新性，就像来到一个荒野求水，从哪个地方开始能最大概率的发现水源，尽可能避免缘木求鱼。（2）科研实践动手能力。围绕问题展开工作贯穿科研工作的整个过程，从发现问题到解决问题是极其复杂而繁琐的探索过程，在这个过程中反复实践、论证，是经常性的，基本没有手到擒来、一蹴而就的机会。（3）研究论文的写作能力。研究生论文、技术报告、实验总结等特别是学位论文，是研究生学术水平和科研工作量的最终反映形式，也是其探索过程中学习、思考和实验成果的总结，更是与同行专家进行学术交流的媒介。研究论文的总结过程，是对所学知识、理论和方法的综合性应用过程，从论文中可以看出研究生对所学知识的理解、掌握和应用的深入程度。同时，研究生要树立科学的质疑意识，在对科学问题深入认识的基础上，不迷信现有的理论和观点。每篇论文、每个专家对某个问题的看法只是从其中一个角度来分析问题，其所持观点或结论换个角度、换个环境就不一定是正确的。因而研究生看待具体问题时，学会从多个角度去分析，不要总是拘于某种固定的思维方式，这样才有可能在面对科学前沿问题时力排众议、独辟蹊径。

1.4研究生导师应是科研应用的引路人

综合国力的竞争最根本的是人才的竞争。没有竞争就难以产生高效率，生活在竞争的时代，竞争是必不可少的，但要遵循社会道德规则和法律，不能为了达到自身目的而不择手段。另外要有良好的团队合作意识，学术界过去也许有单枪匹马、孤军奋战的勇士，但是目前合作共赢已不可阻挡地成为科技界人士的共同信条，因为科学问题越来越复杂，一个人的能力难以解决。没有竞争的合作，只注重整体，忽视个体力量，这样整体的力量其实也难以最大限度的发挥；没有合作的竞争，只注重个体不依靠整体，难以有国际性影响的大成果问世，只能是小敲小打，解决一些不重要的问题。因此，注重个体、依靠整体，既强调竞争基础上的合作，又强调合作基础上的竞争，才有利于科学的发展和高端技术创造，例如目前许多重大科研问题强调高校之间合作、国内之间合作、学校与企业合作。与此同时，导师要培养研究生的市场意识，因为科技成果只有转化成功才能真正发挥作用。目前高校的科研成果虽然在全国占了很大比重，但大部分属于理论实验成果，与社会脱节，与实践距离遥远，真正转化为生产力服务社会的比例很少，究其根本原因，这也与高等教育为社会服务的定位不吻合。因此，应培养工科研究生的市场意识，学会如何服务、如何定位科研应用领域，学会遵循市场经济的规律，既要有自己的科技成果，又要有把自己的科技成果转化为生产力的能力。

2导师构造基于CDIO研究生实践能力的培养实例CDIO是近年来工程教育领域的最新成果，强调“做中学”，这也是“项目式教学”思想的系统性表述和总结。其最初主要目的是强调学生运用知识的能力，培养出满足社会与企业需求的、具有工程实践能力和适应能力的工程技术人才，要求改变教学过程的主体和基本思路，例如引入任务驱动式、案例式的教学方式，围绕学生这一主体开展教学活动。笔者从2007年以来一直不停尝试构建适于导师个人研究方向的CDIO实践题目，目的是在研究生一年级锻炼学生解决信号信息处理领域相关问题的能力，为第二学期研究生论文打下坚实的基础。多年的实践证明：越重视项目能力的培养，学生的研究能力提升越快，研究生论文质量也越高。具体见表1。

由于笔者主要进行图像处理与模式识别领域的研究，设计这些有针对性的训练题目可以提高学生的编程能力，另外也让学生意识到科学问题都是与所学知识密切关联的，只有学会应用知识的能力才能真正解决一些问题，进而提高学生的学习兴趣。这里没有涉及前沿科学的问题，因为培养的是学生解决科学普遍问题的能力，让学生在做中思考、在思考中做，养成良好的做中学的习惯，学生可以通过演示、讲解、相互討论完成。

目前研究生教学逐渐得到重视，提倡启发式教学、案例式教学，但是由于教师的投入不足，这些教学方式并没有真正得到执行，不少研究生课堂教学都是教师围绕PPT进行填鸭式讲解，临考前划一下范围，以便学生考前突击，或者让学生提交一个大作业或者小论文，这样的教学方式忽略了学生思维能力的培养，特别体现在解决问题的能力不足[4]。笔者这些训练只是针对自己课题组的学生，因为笔者也需要学生具有相关的能力，便于学生进入课题组能够快速上手。实践证明：这样有目的的训练过程让学生印象深刻，他们觉得自己的进步非常大，因为导师给他们提供了在思考中学习、在做中思考的问题，而且这些知识与研究生课题是密切关联的。表1研究生CDIO训练题目设计与目标

组数Matlab科研训练题目设计锻炼目标难易程度1[1] 随机输入100个整数，要求按照从大到小进行排序，要求自己编写函数程序实现，不允许调用已有函数。

[2] 输入两个正整数，求最大公约数与最小公倍数，要求自己编写函数程序实现，不允许调用已有函数。

[3] 仿真猴子吃桃子问题。猴子第一天摘下若干桃子，当天吃了一半，还不过瘾，又多吃了一个。第2天早上又将剩下桃子吃了一半，又多吃了一个，以后每天吃前一天剩下的一半加一个。到第10天早上时，只有一个桃子了，求第一天共有多少桃子？构造基本算法与程序设计实现能力从简单到复杂2[1] 利用matlab编写一个现实生活中房屋购买的随机排号程序，假设总参加人数为1 000。

[2] 编写一个猜数游戏程序，首先由计算机产生[1，100]之间的随机整数，然后由用户输入猜测所产生的随机数，猜中游戏获胜，最多允许猜5次。理解算法与应用的关系平行难度3[1] 画出衰减振荡曲线y=e（-t/3）sin3t， t取值范围为[0，4π]。要求有坐标以及网格线，并思考如何求出其包络线（上包络线：局部极大值；下包络线：局部极小值，需要计算机自动搜索），并用不同颜色将包络线画出。

[2] 在一个图形窗中分别用不同颜色画出下面这个小波函数的图形：（x范围-30∶0.5∶30），并思考一下滤波器是何种类型的滤波器？为什么叫小波？（1） morlet小波；（2）墨西哥草冒小波。

[3] 求f（x，y）=sin（x）cos（e-2x）y2在x∈[2，3]y∈[1，2]的最大值，并求出最大值的位置。规定：不能够调用函数，自己编程序搜索，要求精度达到（0.001）。绘图与全局优化程序设计从易到难4[1] 编写程序将数组a[n]中的每一个元素依次循环向后移动1位，2位，k位。

[2] 编写程序求所有各位数字的立方和等于420的最大的三位数。

[3] 求100！的数值，要求给出所有位数的具体结果（提示：数据太长，会超出计算机数据范围，可利用数组分别保存每一位数据然后进行乘法和加法移位运算）。数组的运用从易到难5[1]求微分方程的数值解：

dy1/dt=（1-3*y2）*y1

dy2/dt=（-1+2*y1）*y2

y1（0）=y2（0）=1；

分别画出y1-t，y2-t的关系图，同时画出坐标y1（t）-y2（t）相互关系图，自己编程，不准调用matlab函数实现。连续方程可以离散化表示为下面的形式：

（y1（n+1）-y1（n））/Δt=（1-3*y2（n））*y1（n）

[2] 利用数值计算求∫21∫10cos（exy）dxdy的值，提示：利用积分定义，自己编程，不准调用matlab函数实现。数学定义运用与数值计算、迭代处理平行难度6[1] 根据输入灰度图像学习直方图的原理，（1）通过统计计算出图像的直方图（包括1D 和2D）；（2）根据1D直方图计算合适的图像门限进行图像二值处理（大津阈值法）。

[2] 给定输入灰度图象，计算其2DCT变换，并根据前系数的绝对值大小排序，分别选择前200，800，1600个系数重建图象，根据实验结果分析系数与重建质量的关系。图像与变换的认识平行难度7[1] 高阶微分方程的数值求解过程。

[2] 编写程序利用最近邻分类算法将query points分别分类到三个已知类别中（欧氏距离），并用二维图形显示出来（不同颜色与形状标记）。高阶数值计算与近邻分类平行难度8[1] 利用任意不在同一条直线的三个点画出其外接圆、内切圆，并用图形显示出来。

[2] 画出椭圆形（椭圆标准方程形式），思考任意给定椭圆上5个点的坐标，如何求出一般椭圆参数形式。几何分析从易到难9[1] 实验验证信号变换与数据重构，如何比较两个变换的质量。

[2] 实验验证信号变换的幅度与相位的关系。信号变换平行难度10[1] 实现基于混沌排序的数字图象置乱加密技术。

[2] 生命游戏进化过程模拟（给定约束条件）。矩阵理解与运算平行难度11[1] 已知给定的实验数据如下：

X（i）123456

Y（i）6.427.208.589.109.7010.22

（1） 假设已知数据关系为y=a*exp（b/x），用最小二乘法估计参数a，b的值。

（2） 在同一图形窗口画出原始数据散点图及函数y=a^*exp（b/x）的图形（a^，b^分别为参数a，b的估计值）。

[2] 编写程序代码找到下面这个图片中的红色小车。数据拟合与颜色判断平行难度12[1] 编写kmeans 聚类函数，要求设计不同初始化规则。

[2] 彩色图像车牌区域定位与检测。聚类与彩色图像处理平行难度3结束语

在现阶段，各个高校研究生教育对工科导师提出新的要求，特别强调导师是研究生培养的第一责任人，正是因为是第一责任人，也是第一受益人，所以本文希望從导师角度探索研究生能力培养的思路。根据笔者的实践在研究生科研训练中引入CDIO的思路，让学生在做中学，基于两点认识：（1）导师的要求对于学生是好的，是有用的，因为他们处于同一个战壕，互利互惠；（2）实践是检验知识、对知识再创造的最佳方式。一般的讲解式课堂教学主要体现知识的系统阐述，更多体现的是记忆、理解层面的知识；而实践过程强调知识的运用，过渡到解决复杂工程问题的能力，是将知识内化为自己的能力的过程，是操作、体验层面的东西。不得不说，这个方法不适于所有学科学生，因为学科不同、导师课题方向不同、课题要求不同，但是只要每个导师围绕自己的科研氛围能够有针对性地提出一套科研训练计划，而且能够真正执行，对于研究生的能力快速提升是非常有价值的，这也是本文的出发点。

参考文献

[1] 贾黎明.导师是老师还是老板？——试论研究生导师的职责[J].学位与研究生教育，2015（10）：15.

[2] 陈祎鸿.论导师在研究生培养中的作用[J].学位与研究生教育，2009（12）：2427.

[3] 巩亮，张万红，李卿，等.研究生科研能力影响因素实证研究[J].学位与研究生教育，2014（12）：5057.

[4] 张倩苇，崔灿，黄曼琳.研究生科研能力现状分析与提升策略[J].现代教育论丛，2017（2）：4045.

Research on ability training of fulltime engineering

postgraduates from perspective of tutors

Hu Zhengping， Gu Guanghua，Shi Hongyin， Lian Qiusheng， Qi Yuefeng

（School of Information Science and Engineering，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

AbstractEngineering ability is the core competence of engineering professional degree postgraduate students， promoting engineering graduate professional practice ability is the key to improve the level of training graduate students， also a key step to improve the efficiency of scientific research team ofevery supervisor. At the present stage of our country， various colleges and universities emphasize the tutor is the first responsible person of postgraduate training， from the perspective of teacher responsibility and personal tutor for graduate students， and according to my own personal experience discusses constructing examples of developing graduate practical ability based on CDIO in this paper. How to participate in graduate students' practical ability training from the point of view of supervisor， and explore new model based on "learning by doing"， which will enlighten the training of graduate students′ability.

Keywords CDIO；graduate student；supervisor；ability training