提高工科研究生科研创新能力的探讨

董锋斌 皇金锋

摘  要：高校培养的理工科研究生是科学研究的主力军，提高工科研究生的科研创新能力对增强国家经济创新竞争力具有重要的意义。该文针对陕西理工大学电气工程学院能源动力专业研究生创新能力存在不强、创新思维不活跃、创新方法不合理等问题，提出提高研究生创新能力的措施，包括加强创新文化建设，加大创新思维的培养力度，合理训练创新方法等。并结合研究生课题研究的过程，讨论如何培养和提高学生的科学思维方式和创新方法。希望能为培养高素质的工科研究生提供一些参考价值。

关键词：工科研究生;创新能力;创新精神;创新思维;创新方法

中图分类号：G643        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）23-0028-04

Abstract： The science and engineering graduate students cultivated by colleges and universities are the main force of scientific research. Improving the scientific research and innovation ability of engineering graduate students is of great significance to enhance the competitiveness of national economic innovation. This paper aims at the problems existing in the innovation ability of the graduate students majoring in energy and power in the School of Electrical Engineering， Shaanxi University of Technology. Aiming at the problems of weak innovation spirit， inactive innovation thinking and unreasonable innovation methods， some measures are put forward to improve the innovation ability of postgraduates， including strengthening the construction of innovation culture， strengthening the cultivation of innovation thinking， and reasonably training innovation methods. This paper also discusses how to cultivate and improve students' scientific thinking mode and innovative methods in the process of graduate research. The study hopes to provide some reference value for training high-quality engineering graduate students.

Keywords： engineering graduate student; innovation ability; innovative spirit; innovative thinking; innovative approach

研究生教育是国家培养创新型人才、提高國家创新能力的重要环节，我国高校培养的理工科研究生是科学研究的主力军，他们的创新能力直接影响着我国的科学技术未来发展的速度和质量，他们的科学思维方式，决定着他们所从事技术领域的深度和广度[1-2]。高校是培养研究生的重要基地，如何培养工科研究生的创新思维方式，如何培养他们的创新方法是高校教育面临的主要问题之一，如何有效提高研究生创新能力是每一个从事高校教育的教师时常思考的问题[3-5]。

培养工科研究生的创新能力是个漫长而系统的工程，本文主要针对陕西理工大学（简称“我校”）电气工程学院能源与动力专业研究生创新能力培养中存在的问题，讨论了如何培养和提高学生的科学思维方式和创新方法，提出了一些措施，希望能为培养高素质的工科研究生提供一些参考价值。

一  电气工程能源与动力专业研究生创新能力存在的问题

创新是指人类提供前所未有的、有价值的事物的一种活动，创新能力是指创造者进行创新活动的能力，创造能力是由智力和创造性组成，其中创造性等于创新精神、创新思维和创新的方法之和[6-7]。陕西理工大学能源动力专业工科研究生都是经过全国研究生选拔考试而被录取的，部分学生还是重点大学考研因第一志愿落榜而调剂的，他们的智力没有问题，而且有一定的知识积累。这些信息从他们的笔试和面试可以看出。我们认为影响他们创造能力正常发挥的主要原因是创造性比较差，主要表现如下。

（一）  创新精神不强

创新精神是指创造者的创新意识和创新性格，是创造发明的内动力，是创新的主导和前提[8]。一个具有创新精神的人一定是一个善于发现问题、分析问题和解决问题的人，虚心好学，持之以恒，敢想敢于实践的人。作者在教学过程中发现，目前我校的能源与动力专业研究生有一部分同学表现为大脑不活跃，缺乏问题意识，不喜欢思考问题，没有养成发现问题和准确地表述或界定问题的习惯，容易受知识经验和定向思维的影响，相信权威和专家，不能很好地根据问题和现实条件寻求合适的解决方案。确切地说是我校的研究生存在着问题意识比较差和问题转化能力差的现象，他们在理论学习和实践学习中也遇到了许多问题，产生了许多困惑，但他们却不能对这些问题进行细究，深度思考，分析综合，刨根问底，而是从网上或文献中寻找现成答案或类似问题答案，当查文献没人研究过就认为这个问题很难，目前无法解决，或者认为这是博士研究生应该研究的课题。缺乏能将学习中遇到的问题转变成科学研究的命题的能力。

有的学生遇到问题刚开始有信心，但虎头蛇尾，研究一段时间发现没有结果就放弃，缺乏持之以恒的创新精神。

（二）  创新思维不活跃

创新思维是指发明或发现一种新方式用以处理某件事情或表达某件事物的思维过程。其思维过程具有多方向性、发散性、非定势性和非逻辑性[9]。而我校有一部分工科研究生其思维表现为求同的思维方式、静态的思维方式、线性的思维方式等。其思维过程具有单向性、习惯性、逻辑性。习惯用逻辑推理性的思维方式，包括判断、推理、比较、分类、分析、综合、概括、归纳、演绎、检验和抽象等。不能说这些思维方式不对，但在创新上缺乏求异思维、发散思维与集中思维、联想思维、直觉思维和灵感思维。其表现为不善于从新的视角去研究和探讨问题，甚至不愿提出新见解和新观点，因懒惰或者害怕提出错误的见解和看法，单纯站在别人的角度看别人看过的风景;不擅长站在新角度去思考原有理论存在的不合理性，一味接受他人的理论成果，缺乏批判性思维;只揭示表面现象，喜欢简单重复他人的方法，不能深入研究事物发生、发展的内在联系，对不符合课本理论的实验现象缺乏认真思索和探究。这可能与他们习惯于传统的接受式学习模式有关，在中学、本科四年的学习过程中几乎是被动地等待知识的输入，再通过记忆与理解来消化知识，学生失去了主动求索的意识。这些灌输式教育方式仅能应付书面知识考试，对于现实问题的解决、研究能力的培养、创新思维的培养，是不相适宜的。造成他们批判性思维能力的欠缺，质疑精神的欠缺和创新思维的僵化。

（三）  创新方法不合理

创新方法是指创新活动中带有普遍规律性的方法和技巧[10]。它是通过研究一个个具体的创新过程，比如创新的题目是怎样确定的、创新的设想是怎样提出的、设想又如何变成现实等，从而揭示创新的一般规律和方法。主要有模仿创新法、创意列举法、类比创新法、头脑风暴法、组合创新法、逆向转换法和移植创新法等[11]。创新方法主要目的是要创新什么，怎样去创新。作者在指导研究生课题过程中发现，有一部分同学表现为只会简单地模仿、类比和组合等技巧。没有真正理解和领会这些方法和技巧，没有真正掌握这些方法的内涵和外延，在科研活动中不会应用，导致创新方法不合理，创新能力就会不足。

二  提高电气工程能源与动力专业工科研究生创新能力的措施

针对电气工程能源动力专业工科研究生创新能力存在的问题，为提高他们的创新性，应在以下几个方面进行培养和训练。

（一）  加强创新文化建设

对研究生创新精神的提升是通过创新文化建设实现的。创新文化建设分为内在文化和外在文化建设，两种文化从不同的方向作用于创新活动。内在文化就是观念文化，表现为人们对创新活动的态度，是影响创新活动的最主要的东西，它是创新的内在动力。观念文化中所包含的信仰、观念、价值等方面的发展和变化决定了人的活动是否能够创新。研究生树立以人为本的科学理念，以造福人类为终极目标，崇尚创新追求真理，通过创新来完善和优化现有科技中的不足，以实现自身价值;外在文化就是制度文化，是创新活动时的社会环境，是创新活动的外在动力。营造开放的创新实验区环境，营造浓厚的创新氛围和制定相应的激励机制，凝练创新实验区文化精神。例举在他们这个年龄段的有成就的伟人和突出贡献的科学家、学者的成功事例，建立他们的自信和不怕失败、百折不挠的决心。激发他们敢于创新、勇于尝试的决心，让他们在自己研究的领域中有“摩拳擦掌”“跃跃欲试”的锐气。克服他们对科研创新的恐惧和消极心理，激发他们的创新活力。只有当研究生把创新作为人生价值体现的时候，他们的创新动力才能从根本上被激发，自然而然地成长为创新型人才。

（二）  加大创新思维的培养力度

科學研究本身就是一种创新活动，创新能力是科研能力的核心。加大创新思维的培养力度就得贯穿到整个工科研究生研究的过程。研究生大论文都有一个具体的研究方向和研究内容。研究是针对存在的问题而展开的。如何找到问题，找到一个适合于自己知识层次和工作量的课题问题是研究过程的第一步。所以首先应从最新最权威的期刊中找到与研究方向相同的若干文献，了解研究现状的同时，认真阅读每一篇文献，让研究生归纳出每一篇文献的理论与技术上的最少5个优点和5个缺点，这可能是最困难的一步，但必须经过这样的训练。针对每一篇文献中要解决的问题，问研究生有何解决方案，如果有，自己的方案唯一吗？解决的方法与作者有什么区别？解决的方法有何优点和缺点？这样才能锻炼学生的求异思维、联想思维和灵感思维。询问学生对文献作者提出的方案判断用到什么依据，是方法的实现需要投入经济成本高，或是系统效率低，或是能源消耗大，或是制造工艺复杂，或是推广的难度大，或是可行性差，等等。这样锻炼学生的比较思维方式和系统工程方法。再询问学生以下问题：文献作者得到的结论是仅对某个系统，还是某一类系统，还是具有普适性？能不能进行演绎？对阅读的文献中针对同一问题不同的解决方案中能否归纳出某些共性问题？将他们的优点列举出来;能否找到一些他们均没有解决的问题？将他们的缺点列举出来，等等。

在研究生阅读和消化文献时，通过上面的训练，让他们善于发现问题，敢于面对问题，特别是已有文献中对存在问题都回避的瓶颈技术。一旦选好课题，在研究生既定课题的研究过程中，解决问题的思维方法上注重有意培养他们应用联想思维、直觉思维和灵感思维，引导他们不要迷信权威，善于打破束缚逻辑思维的条条框框，锻炼逆向思维、批判性思维和发散思维，在求异思维、发散思维中找到解决问题的新思路、新方法和新策略。

以上是从科研过程中发现问题环节和解决问题环节来培养研究生的创新思维，同理也可在撰写论文环节中培养他们的创新思维。

（三）  合理训练创新方法

有了敢于创新的勇气和社会担当，训练了科学创新思维，创新方法也是创新能力重要的环节。当学生具备了扎实的基础知识，再让他们掌握研究工具，规范他们的创新方法，这样才能将他们的创新潜力发掘出来形成很强的研究能力。创新方法很多，下面就对一些常用的创新方法在我校能源与动力专业研究生科研过程中如何应用进行探讨。

1  组合创新方法

组合法是将两种及以上的理论或事物的部分或整体按照一定的规律或原则进行有机组合重组，从而诞生出新的产品、新的思路、新的方法或新的技术[10]。据统计，现代技术创新中组合型成果已经占到大约60%～70%。其主要的几种组合方法包括主体附加法、异类组合法、辐射组合法和同物组合法。让学生掌握和理解这几种组合方法，有助于他们的创新活动。训练学生能分清这四类组合的特点，针对研究课题中已有成果的剖析判断其创新是组合创新方法还是别的方法，如果是组合创新方法，分析其属于哪一类组合方法？培训他们能在应用组合方法时，对组合元素或基合理选择，科学界定它们的相关性，选择适当的组合方法。具体组合方法的训练可按下述步骤展开。

步骤1：选定组合元素及基。对选定研究的课题，选择应用的理论或技术组合时用到的组合元素或基，界定这些组合元素或基的相关性。对组合元素或基的特征进行分析，列举出各种元素或基的优点和缺点。

步骤2：组合方式选择。可以逐一应用这四类方法，将得到的结果进行分析。对每一种组合方法运用扩散思维尽可能多地提出组合设想或方案。

步骤3：判断方案的可行性。在众多的组合方案中学会区分有效组合和无效组合，在有效组合中如何得到最优组合，这些必须在一定的性能指标和目前工艺水平的制约下。同时要分析一个极致的组合的适用范围如何界定和保证。这样来确定可执行的方案。

步骤4：实施并进行仿真或实验验证。对选择的拟最优组合进行仿真实验验证，若效果不佳，重复以上步骤。

2  移植创新方法

移植法是将某个领域中已有的原理、技术、方法、结构和功能等，移植应用到其他领域，从而诞生新的设想。移植创新方法是科学研究中最有效、最简便的方法。移植法的关键是要善于运用联想思维、求异思维、发散思维、直觉思维和灵感思维，从看来无关的事物中找到启示，找到它们之间的联系，找到它们共有的性质。移植法分为原理移植、功能移植、材料移植和方法移植。移植创新法训練的步骤如下。

步骤1：选定研究的课题或确定待解决的问题。对课题中待解决的问题进行认真剖析，找出该领域中解决此问题的不足之处，特别是原理上或技术上的缺陷。

步骤2：明确所需求的原理或方法。在不同领域、不同学科、同一学科的不同研究方向中，列举针对同类问题的解决方法或理论。对这些理论和方法进行仔细琢磨，从哲学层面或方法论层面上看是否有可以借鉴之处，以便确定所需求的一个或多个原理和方法，来解决自己研究课题的难题。

步骤3：将新的原理或方法移植到该课题中。用选定的其他领域的原理或方法来解决问题，进行理论推导和分析，判断移植此原理和方法的可行性。这些也必须在一定的性能指标和目前工艺水平的制约下。依次对步骤2中确定的别的领域的原理和方法进行理论推导和分析，这样来确定可移植的原理和方法。

步骤4：实施并进行仿真或实验验证。对选择的其他领域的原理和方法在本课题的移植效果进行仿真实验验证，若效果不佳，重复以上步骤。

3  集体讨论创新方法

集体讨论法就是对于某一个现象或问题一群人分为几个小组进行讨论的方法。利用大家的智慧场来解决问题。当许多人在一起讨论问题时，各自以不同的思路思考可以突破各种局限，思维进行互补。同时各种思想互相启发，相互激励，使得集体思维能力大于个人思维能力，集思广益，激发直觉思维和灵感思维。集体讨论创新方法步骤如下。

步骤1：确定集体讨论的人数。导师作为主持人，让同一个课题组所有学生参加，也可邀请别的导师和别的研究生参加，最好是让研究方向相同的学生参加。

步骤2：确定研究课题中待解决的问题。对课题中待解决的问题进行归纳和列举。提前发给参加讨论的同学，以防发言过于零散，形不成有效结论。

步骤3：有组织地讨论。让参与者都能发表自己的观点和看法，不要急于判断。在所有人都表明了自己的解决方案时，再展开不同方案之间的比较和辩论，从不同角度来判断方案的优劣性，这样可以充分发挥各自的创新思维。让每个人的智慧在讨论中叠加，让每个的智慧向量都指向同一个问题的解决上，形成一个思维方式上的共振。导师对所讨论的问题必须做针对性指导。这样好掌握学生的讨论现状，同时起到监督与督促作用，以便形成有效的讨论结果。

步骤4：确定解决问题的方案。讨论得到的若干个方案，进行理论推导和定性定量分析， 从而判断讨论分析得到方案的可行性。

步骤5：实施并进行仿真或实验验证。对讨论形成的方案进行仿真实验，若效果不佳，重复以上步骤。

三  结束语

陕西理工大学电气工程学院能源与动力专业硕士从2015年开始招生，2018、2019年毕业的研究生的研究成果大部分是仅能满足学校基本要求。根据上面提高工科研究生创新能力的措施和方法，从2018年开始在我校能源与动力专业进行了实践。刚开始，学生有些不习惯，特别是阅读经典文献时要归纳出5个左右的优点和指出5个左右的缺点，因为非逻辑性创造思维没有被激发，对已有的知识和经验重新编码，获得新设计和新结果的习惯没有形成。经过一段时间的训练，研究生发现问题的敏感性增强，解决问题思路活跃了，创新思维和创新能力已有较明显提高，有些学生的批判性思维已慢慢形成。截至2022年，我们指导的研究生发表论文30余篇，其中EI收录近10篇，中文核心期刊近15篇，授权发明专利4项。

尽管培养工科研究生的创新能力是个漫长而系统的工程，但抓住研究生在校的有限时间，激发学生的创新潜力，提高学生的科学思维方式，培养合理的创新方法，对研究生的创新能力提高具有不可忽视的重要作用。本文的探讨希望能为培养高素质的工科研究生提供一些参考价值。

参考文献：

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[8] 任珊珊.研究生学习动机对科研创新能力的影响[D].太原：山西财经大学，2018.

[9] 王小燕.科学思维与科学方法论[M].广州：华南理工大学出版社，2015.

[10] 胡飞雪.创新思维训练与方法[M].北京：机械工业出版社，2019.

[11] 布凌格.聚焦创新[M].王河新，刘百宁，译.北京：科学出版社，2017.

基金项目：2021年度陕西省高等教育教学改革研究项目“高校大学生创新实验室应用型人才培养模式的研究与实践”（21BY132）;2021年度陕西理工大学研究生教育教学改革项目“工科研究生科研创新能力的培养研究”（SLGYJG2115）

第一作者简介：董锋斌（1973-），男，汉族，陕西周至人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为电力电子技术。

*通信作者：皇金锋（1978-），男，汉族，陕西岐山人，博士，教授，硕士研究生导师。研究方向为电力电子技术。