基于科研項目提升機械類研究生創(chuàng)新能力研究

李剛 江來 丁孺琦 歐陽娜 胡國良 徐明

摘 ?要：參與導師科研項目，是培養(yǎng)機械類研究生創(chuàng)新能力的重要途徑。文章以華東交通大學為例，針對目前機械類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的實際問題，提出了相應的改進建議及策略，旨在進一步完善和細化現(xiàn)有的機械類研究生創(chuàng)新能力教育培養(yǎng)機制，進一步提升機械類研究生創(chuàng)新能力。

關鍵詞：研究生培養(yǎng);創(chuàng)新能力;科研項目

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）15-0051-04

Abstract： It is an important way to cultivate the scientific and technological innovation ability of postgraduates by participating the research projects of their supervisors. At present， the research activities carried out by mechanical postgraduates are characterized by lack of initiative in scientific research， experience in scientific research knowledge learning， students' practice links， and lack of funds for scientific research by supervisors or insufficient project management. In view of this situation， this paper puts forward the main measures to strengthen the scientific research projects to improve the innovation ability of mechanical graduate students.

Keywords： graduate education; creativity; scientific research project

隨著研究生教育積極適應加快建設創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略需要，全面提高研究生的教育質量、增強自主創(chuàng)新實踐能力、大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是研究生教育教學改革的重要任務[1]。在日益激烈的國際形勢和國際競爭中，要實現(xiàn)中華民族的偉大復興，必須加速推進國家制造業(yè)產業(yè)轉型升級和技術創(chuàng)新，而機械工業(yè)是制造業(yè)基礎，是支撐工業(yè)及國民經濟發(fā)展的重要基石。因此，機械類專業(yè)學生創(chuàng)新能力的提升，對國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的推進、高校軟實力的提升以及實現(xiàn)研究生人才培養(yǎng)目標有著重要意義。

關于研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)建議和意見，很多教育、研究等一線工作者提出了很多不同的建設性意見和策略。臧興兵等[2]基于研究生創(chuàng)新能力發(fā)展SWOT分析，從內因和外因兩個層面探討了制約研究生創(chuàng)新能力發(fā)展的四大因素。熊利芝等[3]基于對校企合作的研究以及思考，認為高校應注重傳授理論，企業(yè)應充分教授技能，利用各自優(yōu)勢，充分發(fā)揮理論結合實際的理念來培養(yǎng)創(chuàng)新型高科技人才。涂川俊等[4]分析了學術交流平臺構建與研究生知識創(chuàng)新培養(yǎng)機制的關系，并提出“持續(xù)搭臺、名師影響、學術爭辯、自我提升”的培養(yǎng)機制。朱紅等[5]對北京大學教育學院2010年“首都高校學生發(fā)展調查數(shù)據(jù)”科學分析后，認為課程參與程度和方式、導師的學術指導和生活就業(yè)關懷對研究生創(chuàng)新能力特征的影響相對較大。劉名武等[6]文章以問卷形式調查了新入學的研究生的科研創(chuàng)新水平現(xiàn)狀，并提出了招收優(yōu)質生源、加大經費投入、因材施教等策略。袁本濤等[7]認為現(xiàn)有的研究生選拔機制過于偏重知識考察，對研究生想象能力、實踐動手能力以及創(chuàng)新能力考查不夠，應進行改革。本文針對現(xiàn)行的研究生教育在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在的問題，以華東交通大學為例，以作者親身參與導師科研項目研究為切入點，結合導師多年培養(yǎng)和指導機械類研究生的教育經歷和經驗，探討關于如何提高機械類研究生的科技創(chuàng)新能力問題。

一、科研項目是培養(yǎng)機械類研究生創(chuàng)新能力的重要途徑

創(chuàng)新能力是研究生應當也是必須具備的重要能力之一。通過參與導師的科研項目研究，研究生不僅可以對所研究領域發(fā)展前沿有較全面和深入的認知，還能使研究生的洞察能力、信息獲取、信息提煉和處理能力得到鍛煉，使研究生逐步具備“勤于思考、大膽探索，細心驗證”的科研寶貴品質。另一方面，通過在與課題組其他同學合作開展科研項目研究的同時，研究生團隊協(xié)作、溝通交流的能力也得到潛移默化的提高。通過導師引導并鼓勵研究生從實際的科研問題出發(fā)，到通過查找資料尋求前人如何解決這個問題，再到綜合考慮、發(fā)現(xiàn)解決問題的新方案，可以進一步培養(yǎng)研究生思考問題的獨立性，解決問題的開拓性和創(chuàng)造性，進而培養(yǎng)研究生創(chuàng)新思維方法，鍛煉其獨立從事科學研究的能力，深化其創(chuàng)新能力。此外，研究生參與導師的科研課題是“理論-實踐-理論”檢驗真理的過程，可以繼承和強化前人理論知識的認知和理解，這為創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐打下了堅實的量變基礎，是創(chuàng)新能力的重要構成要素。

創(chuàng)新能力的根本在于創(chuàng)新思維，創(chuàng)新實踐是創(chuàng)新能力最基本的構成要素[8]。沒有了創(chuàng)新思維，創(chuàng)新工作就成為無本之木，創(chuàng)新能力只能成為空談。而科學研究活動是一種具有創(chuàng)新性的活動，是在全面深入地了解和掌握前人積累的相關理論知識和較豐富經驗方法的基礎上， 結合當下科技、知識和理論，經科學地思維加工、整合以及再造，然后發(fā)現(xiàn)新知識、形成新理論、產生新技術的活動，其往往伴隨著以問題為導向的創(chuàng)新思維，以解決問題為目標的創(chuàng)新實踐[9]。故科研實踐是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中一個非常重要的途徑。特別是對于像機械類這種其來自于實踐，創(chuàng)新來自于實踐，最后必應用于實踐型的工科學科。作者認為，機械類研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)必須立足于科研項目實踐。

二、當前機械類研究生科學研究的現(xiàn)狀

（一）高水平師資力量不足或不注重研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

研究生受教育的過程最主要是依靠導師知識的傳授，科研活動的指導、學術問題的探討等[10]，其能力培養(yǎng)、實驗研究的條件也主要依賴于導師科研項目經費的支撐。只有高水平的導師隊伍，才擁有所在方向最前沿的研究課題，才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型研究生。

目前，有些高校缺乏良好的師資力量，具備國際領先水平的指導教師少，更缺少國家級與省科技重點科研項目和先進的實驗實踐設備，不能進行學科前沿的研究，指導的研究生不具備多元化知識體系[11]，導致有些高校的研究生培養(yǎng)質量不高。其次，導師水平參差不齊且自身的學科背景單一，導致研究生質量整體不高。當然，也有不少學術能力很強的年輕導師，但大多數(shù)高校年輕教師缺乏工程實踐經驗，不能指導研究生進行工程實際結合性強、創(chuàng)新性強的前沿課題研究，導致研究生創(chuàng)新實踐不足。

（二）地方高校導師科研經費不足，學生實踐機會少

隨著研究生招生規(guī)模的擴大，越來越多的高校教師當上了研究生導師，雖然每年國家和地方科研經費支持力度也在不斷加大，但我國社會、 經濟和科技發(fā)展水平與世界強國相比有很大差距，特別是與人均GDP幾萬美元的國家相比，在研究經費投入上有很大缺口。

另外，普通高校的科研經費支持力度與國家部委直屬重點高校相比仍有較大差距。國家及部委級直屬重點高校因其師生科研素質能力好、行業(yè)里影響力較強，所以校企合作機會多，科研經費相對充足。因此，其研究生參與優(yōu)質的、高水平的科研項目以及工程項目的機會要比普通地方高校多得多。而地方高校導師承擔的課題數(shù)量本身就相對較少，科研經費不足現(xiàn)象仍然比較突出，分配到學生身上的科研項目的機會自然就更少了。再加上，部分地方高校的研究生導師對所帶研究生科研能力有所懷疑，一些重要的科研任務也不敢放心大膽地讓學生們去嘗試實施，這進一步導致部分地方高校的研究生無法獲得在設定的研究方向深入學習、探索以及實踐的機會，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力也得不到培養(yǎng)。

（三）研究生科研參與主動性不強

研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，除了要有良好的學術環(huán)境和高水平的指導老師外，研究生的主觀努力也是相當重要的，研究生要不斷加強自我創(chuàng)新能力培養(yǎng)。首先，目前很多研究生在科研項目中必然會接觸到之前不曾接觸過的新知識、新技能和一些短時間內理解不了的學術問題，但是由于氛圍和傳統(tǒng)文化的影響，往往也不會大膽向導師以及師組內其他同學請教和討論。

其次，很多研究生參與老師的課題研究，不會主動尋求在科研中所遇問題的解決辦法，久而久之研究生就形成了一種依賴性，從而扼殺了研究生的創(chuàng)新意識[12]。此外，部分研究生讀研的目的只是為了取得學位和畢業(yè)證書，對學術的追求不高，只愿意在導師的科研項目中僅從事輔助性工作，為了順利完成畢業(yè)論文很多問題研究寧愿避難就易，選擇前人研究過的課題，無法深入課題研究，更無法在科研項目中發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，這使得研究生培養(yǎng)缺乏科學性和創(chuàng)新性。

（四）科研方法欠妥

機械類專業(yè)發(fā)展到今天，正向機電液一體化、自動化與智能化的方面不斷發(fā)展。在德國首先提出“工業(yè) 4.0”后，我國根據(jù)國情提出適合我國的“工業(yè)制造 2025”[6]，因此，部分導師的項目課題大都需要融合電子、信息、計算機等多學科的知識理論和技術方法，這對擔任科研任務的機械類研究生的水平要求越來越高。在這種趨勢下，我們的機械類研究生不能只會運用單一學科的理論知識和技術方法，而要與時俱進，提高綜合學習運用交叉學科知識的能力。但是，近幾年來作者發(fā)現(xiàn)，部分研究生并不能有效整合致用跨學科知識，學習方法依舊繼承著本科“被動灌輸式”的學習方法，這種沒有重點的泛泛獲取必然造成科研時間的浪費，耽誤科研進度，而且也是沒有必要的。因為其他學科知識發(fā)展到現(xiàn)在，其知識體系大都是一個龐大的、復雜的、系統(tǒng)性的，如果機械類研究生去“究其所以然”系統(tǒng)的學習其理論，正如古代哲人莊子在其著作《莊子》中所說的：“吾生也有涯，而知也無涯。以有涯隨無涯，殆已！”這無疑加大了科學研究的不必要的難度，對研究生從事科學項目的信心有所影響，不利于研究生在科研項目中創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

三、基于科研項目提升機械類研究生創(chuàng)新能力的主要措施

（一）加強高水平師資力量，實行導師組指導培養(yǎng)機制

導師在工科研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中起著重要的指導和啟發(fā)的作用[13]，教師創(chuàng)新意識和能力不強直接影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。首先，高校給高水平人才創(chuàng)造良好的科研創(chuàng)新外部環(huán)境，吸引和引進各專業(yè)高水平人才進入到導師隊伍里去，鼓勵優(yōu)秀的導師承擔較多國家級及省部級科研項目，加強責任心。其次，應有計劃地、多批次地利用寒暑假，舉行高校老師短期培訓，讓年輕教師走進企業(yè)，積極參與到企業(yè)實際生產中，這樣不僅有利于高校老師進一步提高理論與生產實踐結合的能力，而且讓參與企業(yè)生產得到高校人才指導，有利于企業(yè)的轉型升級，提高競爭實力。最后，部分院校教師出國機會不多，不利于導師專業(yè)水平的提高。所以積極鼓勵導師多參加國內外交流與合作。

（二）加強與一流高校的合作，為研究生提供高水平科研實踐機會

地方高校應充分整合利用校內外各方資源，發(fā)揮專業(yè)特色及科研優(yōu)勢，與其他高校、科研院所以及科技公司進行優(yōu)勢互補，展開合作，形成相互交流，共同進步的局面。以作者所在華東交通大學機電液一體化實驗室為例，為了有效提升研究生的創(chuàng)新能力和科研能力，實驗室積極與浙江大學、重慶大學等國內高水平一流高校開展共同研究合作，不僅給學生創(chuàng)造了更多的創(chuàng)新實踐機會，而且可以在合作中相互學習交流，并且獲益良多。

例如：在七自由度重載液壓機械臂項目的試驗臺設計階段時，設計任務以浙江大學為主導，由重慶大學和作者所在的華東交通大學共同參與完成。浙江大學的研究生在項目設計中所展現(xiàn)的實事求是、細致耐心、勤奮工作的科研素養(yǎng)和承受挫折、百折不撓的心理素質無不影響了我們課題組的每一個成員，在其主導下全液壓重載機械臂設計任務取得了圓滿成功。我們參與設計的研究生在經過設計任務的歷練后，不僅鍛煉出了腳踏實地，持之以恒，“咬定青山不放松”的科研態(tài)度，而且夯實了基礎理論知識，增強了文獻查找分析、組織協(xié)調、社交合作等科研能力。在此項設計任務中，共申請國家發(fā)明專利3項，實用新型專利2項。

（三）重視科研氛圍形成，完善科研交流機制

研究生創(chuàng)新能力教育應體現(xiàn)以研究生為主體，因此研討式的科研交流方式應當成為研究生的主要方式。作者所在華東交通大學重載液壓機械臂科研團隊，就在課題組內、外建立了制度化、經?；?、多樣化的科研交流機制。

課題組內，每月的學術報告會議不僅在很大程度上保證了項目課題研究推進的進度，而且使學生之間的學術交流頻率增加。除此之外，建立了每周課題組內成員圍繞科研任務的非正式會議制度。本著“以科研促創(chuàng)新”的思想，課題例會不僅要匯報科研任務范圍的近期內容和成果，還要相互質疑和答疑，成為小范圍學術討論的平臺。通過課題小組范圍的課題例會，小組成員之間不僅可以進行思維的碰撞，促進了學生們創(chuàng)新思維的形成，還有利于形成互相“攀比”的學風以及相互激勵的科研學術氛圍，更有利于激發(fā)學生們的主觀能動性。

課題組外，每周以視頻會議的方式與共同研究液壓重載機械臂課題的國內高水平一流高校浙江大學、重慶大學的碩、博研究生以及導師共同匯報項目進展結果，共同討論科研項目中出現(xiàn)的問題。會議以學生討論形式進行，從不同角度分析問題，解決問題。導師在交流匯報中向學生講清楚基本理論、思路和重點，向學生提供解決科研項目中所遇問題的方向，并指出與此相關的重要參考書目或文獻資料。通過與高水平學校師生交流合作，我們的研究生不僅可以了解液壓重載機械臂最前沿的研究方法及科研學術動態(tài)，而且對照一流高校的優(yōu)秀碩、博研究生，找出自身科研能力和素養(yǎng)上的差距。

此外積極的對外交流，也是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要方式之一。通過鼓勵學生參加華東交通大學-孔目湖講堂，可以增加機械類研究生其他學科的知識，拓寬知識面，有利于將這些學科的研究方法和研究思想運用到自己的科研中;通過鼓勵學生積極參加相關方向國內外一流的學術會議，可以了解國際上相關學科的最前沿動態(tài)，有利于科研創(chuàng)新。通過構建的校企合作平臺，為學生提供更多的實習崗位，使學生了解生產實踐，了解社會需求，深入行業(yè)發(fā)展，進一步提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

（四）實施以課題為導向的學習方法教育

教科書和傳統(tǒng)機械類知識已不能滿足科研以及工程項目的實施，應不斷綜合當前其他相關的研究方向的科研發(fā)展情況，拓寬研究生的知識面[14]。液壓重載機械臂研究為電液控制和機器人的交叉領域，我們指導研究生參加與機器人相關的研究生課程學習，閱讀相關的國內外與機械臂控制的高水平學術論文并撰寫閱讀報告，匯報研究生的階段性體會和難點，參加相關的國內外機器人展覽及學術會議，加深科研基礎知識的領會，同時增強研究生對機器人方面的興趣。在學習方法上我們鼓勵研究生以課題為導向，大膽引導學生“課題項目需要什么就學什么”的學習方式。鼓勵學生動手實踐起來，在實踐中學習和加深理解。多年實踐和教育經驗發(fā)現(xiàn)：即使暫時一知半解理論知識，但之后隨著課題項目實踐地不斷推進、深化，學生們會對之前不甚了解的知識也會有更深入的領悟。

例如，在液壓重載機械臂控制研究中，由于液壓及機器人運動學和動力學相關理論知識較為復雜，光靠書本知識，學生很難一時完全吃透書本上復雜晦澀的數(shù)學及物理公式。但我們暫不向學生灌輸相關概念、公式，要學生運用相關知識點解決項目研究中遇到的問題時，我們再結合要解決的問題詳細剖析原理，闡述公式。通過這種方式，學生們既充分掌握了相關知識，也學會了如何運用知識去分析和解決問題，更節(jié)約消化理論知識的時間。

四、結束語

研究生的培養(yǎng)質量既是一個學校人才培養(yǎng)質量的標志，也是學科研究水平和創(chuàng)新能力的標志，它擔負著為國家輸送高層次、高水平、高質量的創(chuàng)新人才戰(zhàn)略的歷史重任。研究生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我國人才培養(yǎng)中的重要組成部分。目前我國正處于制造業(yè)轉型升級的關鍵時期，在這種對機械類人才創(chuàng)新能力要求越來越高的趨勢下，我們的機械類專業(yè)研究生創(chuàng)新能力教育也要與時俱進、積極探索。在這種大環(huán)境和發(fā)展要求下，基于科研項目將理論與實踐結合，培養(yǎng)機械類研究生的創(chuàng)新能力是非常必要的。

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