基于可拓學的研究生創新能力培養模式研究

江帆 張春良 蕭仲敏 劉鎮章 吳青鳳

[摘 要]利用可拓創新方法對研究生創新能力培養中的困難問題求解，設計解決路徑，并由此構建了“一個目標、三個體系、兩個融合”的研究生創新能力培養模式。一個培養目標是指擁有創新知識、創新素質與創新能力。相互作用的3個體系是指創新課程體系、創新實踐體系與持續改進體系。其中，持續改進包括評價與持續改進機制。兩個融合是可拓創新方法與專業核心課程融合、研究性教學與學生自主授課融合，即通過與專業相關的創新案例，加深研究生對創新方法的理解，通過研究生自主設計課程內容的研究性教學環節，增強研究生的綜合能力。

[關鍵詞]創新能力培養;研究生;可拓學;培養模式;持續改進

[中圖分類號]G640[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634（2019）02-0031-05

0 引言

研究生創新教育一直是世界高等教育關注的重要問題。德國將創新教育列為研究生教育的重點，積極倡導研究生熱愛科學研究，以激發學生的新思維、新想法。英國的大學從各個方面培養研究生的創新思維和提高研究生的創新能力，如建立了大學與工業界聯合的培養計劃，共同促進研究生創新與實踐能力培養。美國強調研究生基礎理論學習的創新，重視創新師資隊伍的建設，加強各學科研究生教育之間的交流，結合人才全面發展開展研究生創新教育。日本通過“官產學研聯合”推動研究生創新教育，建立了企業技術開發和學校人才培養模式[1-3]。

我國也非常重視研究生創新教育。高等教育法提出研究生教育目的是培養具有創新精神和實踐能力的人才。2013年，教育部、發改委、財政部聯合發布的《關于深化研究生教育改革的意見》指出，要完善以提高創新能力為目標的學術學位研究生培養模式，注重學術創新能力評價，強化創新能力培養，提高學術創新能力。由于國家的重視，各高校非常注重研究生的創新教育。清華大學改革了課程內容、授課方式以及培養模式等方面，建立并完善科學合理的研究生培養質量評價體系，將創造性作為研究生能力和素質的最重要的指標，注意教育研究生正確處理好全面發展和個性完善的關系，為研究生提供足夠自由選擇并發揮主觀能動性的空間，促進了研究生的創新發展，產生了許多具有創新價值的科研成果[4]。西南交通大學采取了一些措施，大力開展研究生創新教育。例如，修訂培養方案，突出創新能力培養，建立創新教育平臺，強化過程監控，設立創新基金和創新實驗基地等[5]。浙江大學為推動研究生創新教育，校研究生院與民盟浙大委員會攜手合作，共同舉辦了研究生創新教育沙龍[6]。除此之外，很多高校為研究生創新教育推進提出了具體措施，取得了較好的成果。當前，我國的研究生創新教育也存在一些問題。諸如，傳統教育思想對創新教育的消極影響，研究性學習氛圍及創新環境的缺乏，現有研究生教育制度的一些缺陷，教學科研環境的滯后，地方性高校培養機制與地方經濟發展不協調等等[7-10]。本文將可拓學引入到研究生創新能力培養中，解決研究生創新能力培養中存在的難點問題，并將可拓學作為一個有效的創新工具傳授給研究生，提升研究生的創新能力，建立具有特色的研究生創新能力培養模式。

1 機械專業研究生創新教育難題的可拓求解

1.1 可拓創新方法

可拓創新方法由4步組成——建模、拓展、變換、選優?？赏匦问交Ｐ褪沁M行可拓分析的基礎，包括物元、事元、關系元模型，也稱基元模型，是由對象、特征、量值三元組構成，常用的形式為矩陣或表格。

物元用來描述“物”，表示為“物名稱、特征、量值”的三元組，這里以研究生為例，物元描述如表1所示。

事元用來描述“動作”，表示為“動詞、特征、量值”的三元組。與物元不同的是，事元的特征相對確定，如施動對象、接受對象、支配對象、時間、地點、工具等。關系元用來描述物與物之間、事與事之間，或物與事之間的“關系”，表示為“關系詞，特征，量值”的三元組。關系元的特征也相對確定，常用的是前項、后項、程度，以及維系方式、聯系方式、聯系通道、地點等。

拓展分析是對基元模型的對象（物、事、關系）進行拓展分析，包括發散樹、分合鏈、相關網、蘊含系等方法。表2給出了指導事元的發散樹分析實例。

可拓變換將拓展分析形成的多種途徑變換為可以實現的方案，包括基本變換（置換、增刪、擴縮、分解、復制）、變換的運算、傳導變換等。表3給出了師生關系的增加變換實例。

方案優選是對變換生成的創新方案進行選擇，教師可以根據經驗選擇，對于復雜問題，可拓學提供了優度評價方法，即先確定衡量指標，再給出權重，選擇關聯函數，進而規范化關聯度，最后計算出每個方案的優度，根據優度值進行方案的優選。

1.2 機械專業研究生創新教育存在的困難問題

通過對本專業師生的調研并查閱論文文獻，筆者發現地方性高校機械專業研究生創新教育存在如下困難問題：（1）生源質量不高，研究生專業知識積累貧乏，缺乏創新根基和學習主動性，學習功利化，進而創新能力不足;（2）培養條件與研究生科研鍛煉機會不足，制約了對研究生創新能力的培養;（3）導師學術水平有待提高，缺乏對研究生創新能力的引導與激發;（4）評價體系不完善，不利于研究生創新教育的發展，也阻礙導師培養研究生創新能力的積極性。這些困難問題導致了當下研究生創新能力的不足。

1.3 機械專業研究生創新教育難題的可拓求解

筆者通過對地方性高校機械專業研究生創新教育存在困難問題的分析，采用可拓求解方法，建立解決方案?？赏厍蠼夥椒ㄊ窃趩栴}建模的基礎上，進行拓展分析、可拓變換、方案優選，提出問題的解決方案。由于篇幅有限，下面僅對難題1進行可拓求解。

第一，針對難題1，建立可拓模型，而后進行發散樹拓展分析，如表4所示。研究根據表中的拓展途徑，進行變換，得到可能的解決方案如下。（1）轉變授課方式。教師采取學生主講，師生共同研討的形式授課，以增加研究生的課下準備時間，提高課堂效率，強化研究生知識儲備。（2）及早讓研究生介入研究課題，提升其研究興趣，并建立強化獎勵與懲罰機制，激發學生學習主動性。當然，學校也可考慮創新招生選拔機制，優化生源結構，在此基礎上應用上述兩個措施，會更加增強研究生的創新能力。

第二，對于難題2，建立的解決方案為：（1）科研規范化，就明確研究生參與項目、參加學術會議、發表論文等方面給出明確要求，以規范對研究生科研方面的訓練;（2）增設面向研究生的創新項目，鼓勵研究生獨立承擔項目，提升研究生獨立科研及創新的能力。

第三，對于難題3，建立的解決方案為：（1）通過制度建設，特別是導師選拔與晉升制度的建設，保證導師指導能力，提升導師的學術創新與學術水平;（2）建立導師組，增加指導教師多元化，以多元化背景的交流與合作來提升研究生創新能力。

第四，對于難題4，建立的解決方案為：建立合理、公平的評價體系，營造自由、平等、開放、包容的學術環境以促進研究生的創新熱情。

2 可拓創新工具的傳授方法

傳授可拓創新工具將有助于提升研究生的創新能力。研究顯示，研究生可利用兩種途徑提高創新工具傳授的效率。（1）可拓創新工具的傳授需結合專業技術與身邊的案例，以便達到學以致用的效果。例如，機構分析與綜合課程中，將圓周運動轉換為直線運動的機構方案利用發散樹方法拓展分析，可以得到曲柄滑塊機構、齒輪齒條機構、凸輪機構、滾珠絲杠機構、正弦機構、鏈條傳動、帶傳動等。其中，凸輪機構包括直動凸輪機構、擺動凸輪機構、槽形凸輪機構等。這個轉換機構拓展分析過程，可以對物元發散樹的6個規則“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”依次進行講解。（2）將可拓創新工具與研究課題相結合，促進研究生理解與應用可拓創新工具，有助于可拓創新工具應用研究的深入。例如，當研究課題是綠色創新設計時，研究生就可利用可拓創新工具，對產品回收設計中的不相容矛盾問題（如軸承與軸的過盈配合與可拆性的矛盾）求解，擴充了不相容矛盾問題可拓求解方法。

3 基于可拓學的研究生創新能力培養模式研究

對研究生創新能力培養中存在困難問題的可拓分析顯示，研究生創新能力培養模式構建主要解決3個問題：（1）如何體現研究生的創新能力？（2）如何培養研究生創新能力？（3）如何保障培養質量？針對這3個問題，并結合前面研究生創新能力培養困難問題的分析，建立了“一個目標、三個體系、兩個融合”的“132”研究生創新能力培養模式，如圖1所示。

圖1 研究生創新能力培養模式

“一個目標”是指，建立了研究生創新能力的培養目標：擁有知識、素質、能力。（1）知識：體現在精深的專業知識、廣博的知識面、創新方法知識等;（2）素質：體現在創新意識（具有發現問題、提出問題和積極解決問題的意識）、創新人格（具有不斷探索的好奇心、堅定信念的自信心、百折不撓的進取心、兼容并蓄的開放心和服務社會的責任心）;（3）能力：體現在創新思維能力（在創新意識的引導下進行理性探索，以新穎獨創的視角去思考問題，形成新的理論和方法的一種綜合性思維能力）與創新實踐能力（在發現問題的基礎上，用已有信息，結合創新方法，采用先進的手段與技術去實踐探索，產生新創造、新發明的能力）;整個目標體系如圖2所示。

“三個體系”是指為實現創新能力培養目標而提供的3個支撐體系，具體是創新課程體系、創新實踐體系、持續改進體系。（1）創新課程體系，如圖3所示，包括創新方法課程與融合了創新方法的專業課程，專業課程是指學位課和核心的選修課，并將可拓創新工具與其中案例相結合，形成既能傳授專業知識，又能應用創新方法的體系。（2）創新實踐體系，包括創新課程項目實踐與科研項目實踐兩個方面，如圖4所示。創新課程實踐是根據可拓創新工具教學的需要而設置的實踐項目，科研項目實踐是研究生結合自己的研究方向進行部分課題研究內容的創新實踐（應用創新方法）。

持續改進體系，如圖5所示，包括創新課程達成度評價、培養目標達成度評價、持續改進機制等。創新課程達成度評價是根據課程的綜合得分（包括測試成績、平時表現、課程參與等）來評價是否達到其支撐的培養目標指標點要求（一般設定為0.65）。培養目標達成度評價是在課程達成度評價的基礎上，加權（權重由教學指導委員會綜合各利益相關者的評測得到）綜合得到的數值，高于設定要求（一般設定為0.65）即為合格。持續改進機制是指根據上述評價結果，從知識把握、教學設計、課堂管理、學習效果等方面找原因，建立改善方案并實施改進，之后進行新一輪循環評價及改進。

創新課程體系、創新實踐體系與持續改進體系之間存在相互作用，創新課程體系是創新能力培養的基礎，創新實踐體系是創新能力的重要手段。持續改進體系為創新課程與創新實踐提供評價與改進機制，起到監控與督促作用。

“兩個融合”是指可拓創新工具與專業核心課程的融合、研究性教學方法與學生主講模式的融合?？赏貏撔鹿ぞ吲c專業核心課程的融合，是指根據可拓創新流程解決專業核心課程的案例求解問題，這樣既能夠傳授專業知識，又能融合可拓創新方法，對研究生理解與掌握這兩方面的知識具有重要作用，也使創新方法在學習中反復出現，增加研究生接觸與應用創新方法的機會，促使研究生掌握可拓創新工具的應用。

研究性教學方法通過創設問題情境、講解、研討、總結的流程，讓學生在接近真實的環境中學習，激發了學生學習的興趣與創新的能力。學生主講的模式增強了學生的課前準備環節，增加了知識的廣度和深度。教師通過這兩者的融合，讓研究生采用研究性的教學方法主講，根據主講內容，設計問題情境、知識點講解、研討與總結方式，鍛煉了研究生表達、組織與創新呈現等各方面的能力。

上文提到的研究生創新能力培養中問題的解決思路，在這個培養體系中均能找到相應的舉措。由此可見，本培養體系能夠解決當前研究生創新能力培養中存在的問題。

4 結束語

研究生創新能力的培養對我國實施創新驅動發展具有重要的推動作用。本文在分析研究生創新能力培養中存在的困難問題的基礎上，建立了成系統的研究生創新能力培養模式。該體系從培養目標、課程體系、實踐體系、持續改進機制方面給出詳細的措施，并對可拓創新工具與專業核心課程融合、研究性教學方法與學生主講模式融合進行了探討，為地方性高校研究生創新能力培養探索了一條具有操作性的路徑。

參考文獻

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