基于可拓学的研究生创新能力培养模式研究

江帆 张春良 萧仲敏 刘镇章 吴青凤

[摘 要]利用可拓创新方法对研究生创新能力培养中的困难问题求解，设计解决路径，并由此构建了“一个目标、三个体系、两个融合”的研究生创新能力培养模式。一个培养目标是指拥有创新知识、创新素质与创新能力。相互作用的3个体系是指创新课程体系、创新实践体系与持续改进体系。其中，持续改进包括评价与持续改进机制。兩个融合是可拓创新方法与专业核心课程融合、研究性教学与学生自主授课融合，即通过与专业相关的创新案例，加深研究生对创新方法的理解，通过研究生自主设计课程内容的研究性教学环节，增强研究生的综合能力。

[关键词]创新能力培养;研究生;可拓学;培养模式;持续改进

[中图分类号]G640[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2019）02-0031-05

0 引言

研究生创新教育一直是世界高等教育关注的重要问题。德国将创新教育列为研究生教育的重点，积极倡导研究生热爱科学研究，以激发学生的新思维、新想法。英国的大学从各个方面培养研究生的创新思维和提高研究生的创新能力，如建立了大学与工业界联合的培养计划，共同促进研究生创新与实践能力培养。美国强调研究生基础理论学习的创新，重视创新师资队伍的建设，加强各学科研究生教育之间的交流，结合人才全面发展开展研究生创新教育。日本通过“官产学研联合”推动研究生创新教育，建立了企业技术开发和学校人才培养模式[1-3]。

我国也非常重视研究生创新教育。高等教育法提出研究生教育目的是培养具有创新精神和实践能力的人才。2013年，教育部、发改委、财政部联合发布的《关于深化研究生教育改革的意见》指出，要完善以提高创新能力为目标的学术学位研究生培养模式，注重学术创新能力评价，强化创新能力培养，提高学术创新能力。由于国家的重视，各高校非常注重研究生的创新教育。清华大学改革了课程内容、授课方式以及培养模式等方面，建立并完善科学合理的研究生培养质量评价体系，将创造性作为研究生能力和素质的最重要的指标，注意教育研究生正确处理好全面发展和个性完善的关系，为研究生提供足够自由选择并发挥主观能动性的空间，促进了研究生的创新发展，产生了许多具有创新价值的科研成果[4]。西南交通大学采取了一些措施，大力开展研究生创新教育。例如，修订培养方案，突出创新能力培养，建立创新教育平台，强化过程监控，设立创新基金和创新实验基地等[5]。浙江大学为推动研究生创新教育，校研究生院与民盟浙大委员会携手合作，共同举办了研究生创新教育沙龙[6]。除此之外，很多高校为研究生创新教育推进提出了具体措施，取得了较好的成果。当前，我国的研究生创新教育也存在一些问题。诸如，传统教育思想对创新教育的消极影响，研究性学习氛围及创新环境的缺乏，现有研究生教育制度的一些缺陷，教学科研环境的滞后，地方性高校培养机制与地方经济发展不协调等等[7-10]。本文将可拓学引入到研究生创新能力培养中，解决研究生创新能力培养中存在的难点问题，并将可拓学作为一个有效的创新工具传授给研究生，提升研究生的创新能力，建立具有特色的研究生创新能力培养模式。

1 机械专业研究生创新教育难题的可拓求解

1.1 可拓创新方法

可拓创新方法由4步组成——建模、拓展、变换、选优。可拓形式化模型是进行可拓分析的基础，包括物元、事元、关系元模型，也称基元模型，是由对象、特征、量值三元组构成，常用的形式为矩阵或表格。

物元用来描述“物”，表示为“物名称、特征、量值”的三元组，这里以研究生为例，物元描述如表1所示。

事元用来描述“动作”，表示为“动词、特征、量值”的三元组。与物元不同的是，事元的特征相对确定，如施动对象、接受对象、支配对象、时间、地点、工具等。关系元用来描述物与物之间、事与事之间，或物与事之间的“关系”，表示为“关系词，特征，量值”的三元组。关系元的特征也相对确定，常用的是前项、后项、程度，以及维系方式、联系方式、联系通道、地点等。

拓展分析是对基元模型的对象（物、事、关系）进行拓展分析，包括发散树、分合链、相关网、蕴含系等方法。表2给出了指导事元的发散树分析实例。

可拓变换将拓展分析形成的多种途径变换为可以实现的方案，包括基本变换（置换、增删、扩缩、分解、复制）、变换的运算、传导变换等。表3给出了师生关系的增加变换实例。

方案优选是对变换生成的创新方案进行选择，教师可以根据经验选择，对于复杂问题，可拓学提供了优度评价方法，即先确定衡量指标，再给出权重，选择关联函数，进而规范化关联度，最后计算出每个方案的优度，根据优度值进行方案的优选。

1.2 机械专业研究生创新教育存在的困难问题

通过对本专业师生的调研并查阅论文文献，笔者发现地方性高校机械专业研究生创新教育存在如下困难问题：（1）生源质量不高，研究生专业知识积累贫乏，缺乏创新根基和学习主动性，学习功利化，进而创新能力不足;（2）培养条件与研究生科研锻炼机会不足，制约了对研究生创新能力的培养;（3）导师学术水平有待提高，缺乏对研究生创新能力的引导与激发;（4）评价体系不完善，不利于研究生创新教育的发展，也阻碍导师培养研究生创新能力的积极性。这些困难问题导致了当下研究生创新能力的不足。

1.3 机械专业研究生创新教育难题的可拓求解

笔者通过对地方性高校机械专业研究生创新教育存在困难问题的分析，采用可拓求解方法，建立解决方案。可拓求解方法是在问题建模的基础上，进行拓展分析、可拓变换、方案优选，提出问题的解决方案。由于篇幅有限，下面仅对难题1进行可拓求解。

第一，针对难题1，建立可拓模型，而后进行发散树拓展分析，如表4所示。研究根据表中的拓展途径，进行变换，得到可能的解决方案如下。（1）转变授课方式。教师采取学生主讲，师生共同研讨的形式授课，以增加研究生的课下准备时间，提高课堂效率，强化研究生知识储备。（2）及早让研究生介入研究课题，提升其研究兴趣，并建立强化奖励与惩罚机制，激发学生学习主动性。当然，学校也可考虑创新招生选拔机制，优化生源结构，在此基础上应用上述两个措施，会更加增强研究生的创新能力。

第二，对于难题2，建立的解决方案为：（1）科研规范化，就明确研究生参与项目、参加学术会议、发表论文等方面给出明确要求，以规范对研究生科研方面的训练;（2）增设面向研究生的创新项目，鼓励研究生独立承担项目，提升研究生独立科研及创新的能力。

第三，对于难题3，建立的解决方案为：（1）通过制度建设，特别是导师选拔与晋升制度的建设，保证导师指导能力，提升导师的学术創新与学术水平;（2）建立导师组，增加指导教师多元化，以多元化背景的交流与合作来提升研究生创新能力。

第四，对于难题4，建立的解决方案为：建立合理、公平的评价体系，营造自由、平等、开放、包容的学术环境以促进研究生的创新热情。

2 可拓创新工具的传授方法

传授可拓创新工具将有助于提升研究生的创新能力。研究显示，研究生可利用两种途径提高创新工具传授的效率。（1）可拓创新工具的传授需结合专业技术与身边的案例，以便达到学以致用的效果。例如，机构分析与综合课程中，将圆周运动转换为直线运动的机构方案利用发散树方法拓展分析，可以得到曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、滚珠丝杠机构、正弦机构、链条传动、带传动等。其中，凸轮机构包括直动凸轮机构、摆动凸轮机构、槽形凸轮机构等。这个转换机构拓展分析过程，可以对物元发散树的6个规则“一物多特征、一特征多物、一特征多量值、一特征元多量值、一量值多物、一物一特征多量值”依次进行讲解。（2）将可拓创新工具与研究课题相结合，促进研究生理解与应用可拓创新工具，有助于可拓创新工具应用研究的深入。例如，当研究课题是绿色创新设计时，研究生就可利用可拓创新工具，对产品回收设计中的不相容矛盾问题（如轴承与轴的过盈配合与可拆性的矛盾）求解，扩充了不相容矛盾问题可拓求解方法。

3 基于可拓学的研究生创新能力培养模式研究

对研究生创新能力培养中存在困难问题的可拓分析显示，研究生创新能力培养模式构建主要解决3个问题：（1）如何体现研究生的创新能力？（2）如何培养研究生创新能力？（3）如何保障培养质量？针对这3个问题，并结合前面研究生创新能力培养困难问题的分析，建立了“一个目标、三个体系、两个融合”的“132”研究生创新能力培养模式，如图1所示。

图1 研究生创新能力培养模式

“一个目标”是指，建立了研究生创新能力的培养目标：拥有知识、素质、能力。（1）知识：体现在精深的专业知识、广博的知识面、创新方法知识等;（2）素质：体现在创新意识（具有发现问题、提出问题和积极解决问题的意识）、创新人格（具有不断探索的好奇心、坚定信念的自信心、百折不挠的进取心、兼容并蓄的开放心和服务社会的责任心）;（3）能力：体现在创新思维能力（在创新意识的引导下进行理性探索，以新颖独创的视角去思考问题，形成新的理论和方法的一种综合性思维能力）与创新实践能力（在发现问题的基础上，用已有信息，结合创新方法，采用先进的手段与技术去实践探索，产生新创造、新发明的能力）;整个目标体系如图2所示。

“三个体系”是指为实现创新能力培养目标而提供的3个支撑体系，具体是创新课程体系、创新实践体系、持续改进体系。（1）创新课程体系，如图3所示，包括创新方法课程与融合了创新方法的专业课程，专业课程是指学位课和核心的选修课，并将可拓创新工具与其中案例相结合，形成既能传授专业知识，又能应用创新方法的体系。（2）创新实践体系，包括创新课程项目实践与科研项目实践两个方面，如图4所示。创新课程实践是根据可拓创新工具教学的需要而设置的实践项目，科研项目实践是研究生结合自己的研究方向进行部分课题研究内容的创新实践（应用创新方法）。

持续改进体系，如图5所示，包括创新课程达成度评价、培养目标达成度评价、持续改进机制等。创新课程达成度评价是根据课程的综合得分（包括测试成绩、平时表现、课程参与等）来评价是否达到其支撑的培养目标指标点要求（一般设定为0.65）。培养目标达成度评价是在课程达成度评价的基础上，加权（权重由教学指导委员会综合各利益相关者的评测得到）综合得到的数值，高于设定要求（一般设定为0.65）即为合格。持续改进机制是指根据上述评价结果，从知识把握、教学设计、课堂管理、学习效果等方面找原因，建立改善方案并实施改进，之后进行新一轮循环评价及改进。

创新课程体系、创新实践体系与持续改进体系之间存在相互作用，创新课程体系是创新能力培养的基础，创新实践体系是创新能力的重要手段。持续改进体系为创新课程与创新实践提供评价与改进机制，起到监控与督促作用。

“两个融合”是指可拓创新工具与专业核心课程的融合、研究性教学方法与学生主讲模式的融合。可拓创新工具与专业核心课程的融合，是指根据可拓创新流程解决专业核心课程的案例求解问题，这样既能够传授专业知识，又能融合可拓创新方法，对研究生理解与掌握这两方面的知识具有重要作用，也使创新方法在学习中反复出现，增加研究生接触与应用创新方法的机会，促使研究生掌握可拓创新工具的应用。

研究性教学方法通过创设问题情境、讲解、研讨、总结的流程，让学生在接近真实的环境中学习，激发了学生学习的兴趣与创新的能力。学生主讲的模式增强了学生的课前准备环节，增加了知识的广度和深度。教师通过这两者的融合，让研究生采用研究性的教学方法主讲，根据主讲内容，设计问题情境、知识点讲解、研讨与总结方式，锻炼了研究生表达、组织与创新呈现等各方面的能力。

上文提到的研究生创新能力培养中问题的解决思路，在这个培养体系中均能找到相应的举措。由此可见，本培养体系能够解决当前研究生创新能力培养中存在的问题。

4 结束语

研究生创新能力的培养对我国实施创新驱动发展具有重要的推动作用。本文在分析研究生创新能力培养中存在的困难问题的基础上，建立了成系统的研究生创新能力培养模式。该体系从培养目标、课程体系、实践体系、持续改进机制方面给出详细的措施，并对可拓创新工具与专业核心课程融合、研究性教学方法与学生主讲模式融合进行了探讨，为地方性高校研究生创新能力培养探索了一条具有操作性的路径。

参考文献

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