提高工科研究生科研創(chuàng)新能力的探討

董鋒斌 皇金鋒

摘? 要：高校培養(yǎng)的理工科研究生是科學(xué)研究的主力軍，提高工科研究生的科研創(chuàng)新能力對增強國家經(jīng)濟創(chuàng)新競爭力具有重要的意義。該文針對陜西理工大學(xué)電氣工程學(xué)院能源動力專業(yè)研究生創(chuàng)新能力存在不強、創(chuàng)新思維不活躍、創(chuàng)新方法不合理等問題，提出提高研究生創(chuàng)新能力的措施，包括加強創(chuàng)新文化建設(shè)，加大創(chuàng)新思維的培養(yǎng)力度，合理訓(xùn)練創(chuàng)新方法等。并結(jié)合研究生課題研究的過程，討論如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維方式和創(chuàng)新方法。希望能為培養(yǎng)高素質(zhì)的工科研究生提供一些參考價值。

關(guān)鍵詞：工科研究生;創(chuàng)新能力;創(chuàng)新精神;創(chuàng)新思維;創(chuàng)新方法

中圖分類號：G643? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

研究生教育是國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、提高國家創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，我國高校培養(yǎng)的理工科研究生是科學(xué)研究的主力軍，他們的創(chuàng)新能力直接影響著我國的科學(xué)技術(shù)未來發(fā)展的速度和質(zhì)量，他們的科學(xué)思維方式，決定著他們所從事技術(shù)領(lǐng)域的深度和廣度[1-2]。高校是培養(yǎng)研究生的重要基地，如何培養(yǎng)工科研究生的創(chuàng)新思維方式，如何培養(yǎng)他們的創(chuàng)新方法是高校教育面臨的主要問題之一，如何有效提高研究生創(chuàng)新能力是每一個從事高校教育的教師時常思考的問題[3-5]。

培養(yǎng)工科研究生的創(chuàng)新能力是個漫長而系統(tǒng)的工程，本文主要針對陜西理工大學(xué)（簡稱“我?！保╇姎夤こ虒W(xué)院能源與動力專業(yè)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的問題，討論了如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維方式和創(chuàng)新方法，提出了一些措施，希望能為培養(yǎng)高素質(zhì)的工科研究生提供一些參考價值。

一? 電氣工程能源與動力專業(yè)研究生創(chuàng)新能力存在的問題

創(chuàng)新是指人類提供前所未有的、有價值的事物的一種活動，創(chuàng)新能力是指創(chuàng)造者進行創(chuàng)新活動的能力，創(chuàng)造能力是由智力和創(chuàng)造性組成，其中創(chuàng)造性等于創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新的方法之和[6-7]。陜西理工大學(xué)能源動力專業(yè)工科研究生都是經(jīng)過全國研究生選拔考試而被錄取的，部分學(xué)生還是重點大學(xué)考研因第一志愿落榜而調(diào)劑的，他們的智力沒有問題，而且有一定的知識積累。這些信息從他們的筆試和面試可以看出。我們認為影響他們創(chuàng)造能力正常發(fā)揮的主要原因是創(chuàng)造性比較差，主要表現(xiàn)如下。

（一）? 創(chuàng)新精神不強

創(chuàng)新精神是指創(chuàng)造者的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新性格，是創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)動力，是創(chuàng)新的主導(dǎo)和前提[8]。一個具有創(chuàng)新精神的人一定是一個善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的人，虛心好學(xué)，持之以恒，敢想敢于實踐的人。作者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，目前我校的能源與動力專業(yè)研究生有一部分同學(xué)表現(xiàn)為大腦不活躍，缺乏問題意識，不喜歡思考問題，沒有養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題和準確地表述或界定問題的習(xí)慣，容易受知識經(jīng)驗和定向思維的影響，相信權(quán)威和專家，不能很好地根據(jù)問題和現(xiàn)實條件尋求合適的解決方案。確切地說是我校的研究生存在著問題意識比較差和問題轉(zhuǎn)化能力差的現(xiàn)象，他們在理論學(xué)習(xí)和實踐學(xué)習(xí)中也遇到了許多問題，產(chǎn)生了許多困惑，但他們卻不能對這些問題進行細究，深度思考，分析綜合，刨根問底，而是從網(wǎng)上或文獻中尋找現(xiàn)成答案或類似問題答案，當查文獻沒人研究過就認為這個問題很難，目前無法解決，或者認為這是博士研究生應(yīng)該研究的課題。缺乏能將學(xué)習(xí)中遇到的問題轉(zhuǎn)變成科學(xué)研究的命題的能力。

有的學(xué)生遇到問題剛開始有信心，但虎頭蛇尾，研究一段時間發(fā)現(xiàn)沒有結(jié)果就放棄，缺乏持之以恒的創(chuàng)新精神。

（二）? 創(chuàng)新思維不活躍

創(chuàng)新思維是指發(fā)明或發(fā)現(xiàn)一種新方式用以處理某件事情或表達某件事物的思維過程。其思維過程具有多方向性、發(fā)散性、非定勢性和非邏輯性[9]。而我校有一部分工科研究生其思維表現(xiàn)為求同的思維方式、靜態(tài)的思維方式、線性的思維方式等。其思維過程具有單向性、習(xí)慣性、邏輯性。習(xí)慣用邏輯推理性的思維方式，包括判斷、推理、比較、分類、分析、綜合、概括、歸納、演繹、檢驗和抽象等。不能說這些思維方式不對，但在創(chuàng)新上缺乏求異思維、發(fā)散思維與集中思維、聯(lián)想思維、直覺思維和靈感思維。其表現(xiàn)為不善于從新的視角去研究和探討問題，甚至不愿提出新見解和新觀點，因懶惰或者害怕提出錯誤的見解和看法，單純站在別人的角度看別人看過的風(fēng)景;不擅長站在新角度去思考原有理論存在的不合理性，一味接受他人的理論成果，缺乏批判性思維;只揭示表面現(xiàn)象，喜歡簡單重復(fù)他人的方法，不能深入研究事物發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系，對不符合課本理論的實驗現(xiàn)象缺乏認真思索和探究。這可能與他們習(xí)慣于傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)模式有關(guān)，在中學(xué)、本科四年的學(xué)習(xí)過程中幾乎是被動地等待知識的輸入，再通過記憶與理解來消化知識，學(xué)生失去了主動求索的意識。這些灌輸式教育方式僅能應(yīng)付書面知識考試，對于現(xiàn)實問題的解決、研究能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，是不相適宜的。造成他們批判性思維能力的欠缺，質(zhì)疑精神的欠缺和創(chuàng)新思維的僵化。

（三）? 創(chuàng)新方法不合理

創(chuàng)新方法是指創(chuàng)新活動中帶有普遍規(guī)律性的方法和技巧[10]。它是通過研究一個個具體的創(chuàng)新過程，比如創(chuàng)新的題目是怎樣確定的、創(chuàng)新的設(shè)想是怎樣提出的、設(shè)想又如何變成現(xiàn)實等，從而揭示創(chuàng)新的一般規(guī)律和方法。主要有模仿創(chuàng)新法、創(chuàng)意列舉法、類比創(chuàng)新法、頭腦風(fēng)暴法、組合創(chuàng)新法、逆向轉(zhuǎn)換法和移植創(chuàng)新法等[11]。創(chuàng)新方法主要目的是要創(chuàng)新什么，怎樣去創(chuàng)新。作者在指導(dǎo)研究生課題過程中發(fā)現(xiàn)，有一部分同學(xué)表現(xiàn)為只會簡單地模仿、類比和組合等技巧。沒有真正理解和領(lǐng)會這些方法和技巧，沒有真正掌握這些方法的內(nèi)涵和外延，在科研活動中不會應(yīng)用，導(dǎo)致創(chuàng)新方法不合理，創(chuàng)新能力就會不足。

二? 提高電氣工程能源與動力專業(yè)工科研究生創(chuàng)新能力的措施

針對電氣工程能源動力專業(yè)工科研究生創(chuàng)新能力存在的問題，為提高他們的創(chuàng)新性，應(yīng)在以下幾個方面進行培養(yǎng)和訓(xùn)練。

（一）? 加強創(chuàng)新文化建設(shè)

對研究生創(chuàng)新精神的提升是通過創(chuàng)新文化建設(shè)實現(xiàn)的。創(chuàng)新文化建設(shè)分為內(nèi)在文化和外在文化建設(shè)，兩種文化從不同的方向作用于創(chuàng)新活動。內(nèi)在文化就是觀念文化，表現(xiàn)為人們對創(chuàng)新活動的態(tài)度，是影響創(chuàng)新活動的最主要的東西，它是創(chuàng)新的內(nèi)在動力。觀念文化中所包含的信仰、觀念、價值等方面的發(fā)展和變化決定了人的活動是否能夠創(chuàng)新。研究生樹立以人為本的科學(xué)理念，以造福人類為終極目標，崇尚創(chuàng)新追求真理，通過創(chuàng)新來完善和優(yōu)化現(xiàn)有科技中的不足，以實現(xiàn)自身價值;外在文化就是制度文化，是創(chuàng)新活動時的社會環(huán)境，是創(chuàng)新活動的外在動力。營造開放的創(chuàng)新實驗區(qū)環(huán)境，營造濃厚的創(chuàng)新氛圍和制定相應(yīng)的激勵機制，凝練創(chuàng)新實驗區(qū)文化精神。例舉在他們這個年齡段的有成就的偉人和突出貢獻的科學(xué)家、學(xué)者的成功事例，建立他們的自信和不怕失敗、百折不撓的決心。激發(fā)他們敢于創(chuàng)新、勇于嘗試的決心，讓他們在自己研究的領(lǐng)域中有“摩拳擦掌”“躍躍欲試”的銳氣?？朔麄儗蒲袆?chuàng)新的恐懼和消極心理，激發(fā)他們的創(chuàng)新活力。只有當研究生把創(chuàng)新作為人生價值體現(xiàn)的時候，他們的創(chuàng)新動力才能從根本上被激發(fā)，自然而然地成長為創(chuàng)新型人才。

（二）? 加大創(chuàng)新思維的培養(yǎng)力度

科學(xué)研究本身就是一種創(chuàng)新活動，創(chuàng)新能力是科研能力的核心。加大創(chuàng)新思維的培養(yǎng)力度就得貫穿到整個工科研究生研究的過程。研究生大論文都有一個具體的研究方向和研究內(nèi)容。研究是針對存在的問題而展開的。如何找到問題，找到一個適合于自己知識層次和工作量的課題問題是研究過程的第一步。所以首先應(yīng)從最新最權(quán)威的期刊中找到與研究方向相同的若干文獻，了解研究現(xiàn)狀的同時，認真閱讀每一篇文獻，讓研究生歸納出每一篇文獻的理論與技術(shù)上的最少5個優(yōu)點和5個缺點，這可能是最困難的一步，但必須經(jīng)過這樣的訓(xùn)練。針對每一篇文獻中要解決的問題，問研究生有何解決方案，如果有，自己的方案唯一嗎？解決的方法與作者有什么區(qū)別？解決的方法有何優(yōu)點和缺點？這樣才能鍛煉學(xué)生的求異思維、聯(lián)想思維和靈感思維。詢問學(xué)生對文獻作者提出的方案判斷用到什么依據(jù)，是方法的實現(xiàn)需要投入經(jīng)濟成本高，或是系統(tǒng)效率低，或是能源消耗大，或是制造工藝復(fù)雜，或是推廣的難度大，或是可行性差，等等。這樣鍛煉學(xué)生的比較思維方式和系統(tǒng)工程方法。再詢問學(xué)生以下問題：文獻作者得到的結(jié)論是僅對某個系統(tǒng)，還是某一類系統(tǒng)，還是具有普適性？能不能進行演繹？對閱讀的文獻中針對同一問題不同的解決方案中能否歸納出某些共性問題？將他們的優(yōu)點列舉出來;能否找到一些他們均沒有解決的問題？將他們的缺點列舉出來，等等。

在研究生閱讀和消化文獻時，通過上面的訓(xùn)練，讓他們善于發(fā)現(xiàn)問題，敢于面對問題，特別是已有文獻中對存在問題都回避的瓶頸技術(shù)。一旦選好課題，在研究生既定課題的研究過程中，解決問題的思維方法上注重有意培養(yǎng)他們應(yīng)用聯(lián)想思維、直覺思維和靈感思維，引導(dǎo)他們不要迷信權(quán)威，善于打破束縛邏輯思維的條條框框，鍛煉逆向思維、批判性思維和發(fā)散思維，在求異思維、發(fā)散思維中找到解決問題的新思路、新方法和新策略。

以上是從科研過程中發(fā)現(xiàn)問題環(huán)節(jié)和解決問題環(huán)節(jié)來培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維，同理也可在撰寫論文環(huán)節(jié)中培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。

（三）? 合理訓(xùn)練創(chuàng)新方法

有了敢于創(chuàng)新的勇氣和社會擔當，訓(xùn)練了科學(xué)創(chuàng)新思維，創(chuàng)新方法也是創(chuàng)新能力重要的環(huán)節(jié)。當學(xué)生具備了扎實的基礎(chǔ)知識，再讓他們掌握研究工具，規(guī)范他們的創(chuàng)新方法，這樣才能將他們的創(chuàng)新潛力發(fā)掘出來形成很強的研究能力。創(chuàng)新方法很多，下面就對一些常用的創(chuàng)新方法在我校能源與動力專業(yè)研究生科研過程中如何應(yīng)用進行探討。

1? 組合創(chuàng)新方法

組合法是將兩種及以上的理論或事物的部分或整體按照一定的規(guī)律或原則進行有機組合重組，從而誕生出新的產(chǎn)品、新的思路、新的方法或新的技術(shù)[10]。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新中組合型成果已經(jīng)占到大約60%～70%。其主要的幾種組合方法包括主體附加法、異類組合法、輻射組合法和同物組合法。讓學(xué)生掌握和理解這幾種組合方法，有助于他們的創(chuàng)新活動。訓(xùn)練學(xué)生能分清這四類組合的特點，針對研究課題中已有成果的剖析判斷其創(chuàng)新是組合創(chuàng)新方法還是別的方法，如果是組合創(chuàng)新方法，分析其屬于哪一類組合方法？培訓(xùn)他們能在應(yīng)用組合方法時，對組合元素或基合理選擇，科學(xué)界定它們的相關(guān)性，選擇適當?shù)慕M合方法。具體組合方法的訓(xùn)練可按下述步驟展開。

步驟1：選定組合元素及基。對選定研究的課題，選擇應(yīng)用的理論或技術(shù)組合時用到的組合元素或基，界定這些組合元素或基的相關(guān)性。對組合元素或基的特征進行分析，列舉出各種元素或基的優(yōu)點和缺點。

步驟2：組合方式選擇?？梢灾鹨粦?yīng)用這四類方法，將得到的結(jié)果進行分析。對每一種組合方法運用擴散思維盡可能多地提出組合設(shè)想或方案。

步驟3：判斷方案的可行性。在眾多的組合方案中學(xué)會區(qū)分有效組合和無效組合，在有效組合中如何得到最優(yōu)組合，這些必須在一定的性能指標和目前工藝水平的制約下。同時要分析一個極致的組合的適用范圍如何界定和保證。這樣來確定可執(zhí)行的方案。

步驟4：實施并進行仿真或?qū)嶒烌炞C。對選擇的擬最優(yōu)組合進行仿真實驗驗證，若效果不佳，重復(fù)以上步驟。

2? 移植創(chuàng)新方法

移植法是將某個領(lǐng)域中已有的原理、技術(shù)、方法、結(jié)構(gòu)和功能等，移植應(yīng)用到其他領(lǐng)域，從而誕生新的設(shè)想。移植創(chuàng)新方法是科學(xué)研究中最有效、最簡便的方法。移植法的關(guān)鍵是要善于運用聯(lián)想思維、求異思維、發(fā)散思維、直覺思維和靈感思維，從看來無關(guān)的事物中找到啟示，找到它們之間的聯(lián)系，找到它們共有的性質(zhì)。移植法分為原理移植、功能移植、材料移植和方法移植。移植創(chuàng)新法訓(xùn)練的步驟如下。

步驟1：選定研究的課題或確定待解決的問題。對課題中待解決的問題進行認真剖析，找出該領(lǐng)域中解決此問題的不足之處，特別是原理上或技術(shù)上的缺陷。

步驟2：明確所需求的原理或方法。在不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、同一學(xué)科的不同研究方向中，列舉針對同類問題的解決方法或理論。對這些理論和方法進行仔細琢磨，從哲學(xué)層面或方法論層面上看是否有可以借鑒之處，以便確定所需求的一個或多個原理和方法，來解決自己研究課題的難題。

步驟3：將新的原理或方法移植到該課題中。用選定的其他領(lǐng)域的原理或方法來解決問題，進行理論推導(dǎo)和分析，判斷移植此原理和方法的可行性。這些也必須在一定的性能指標和目前工藝水平的制約下。依次對步驟2中確定的別的領(lǐng)域的原理和方法進行理論推導(dǎo)和分析，這樣來確定可移植的原理和方法。

步驟4：實施并進行仿真或?qū)嶒烌炞C。對選擇的其他領(lǐng)域的原理和方法在本課題的移植效果進行仿真實驗驗證，若效果不佳，重復(fù)以上步驟。

3? 集體討論創(chuàng)新方法

集體討論法就是對于某一個現(xiàn)象或問題一群人分為幾個小組進行討論的方法。利用大家的智慧場來解決問題。當許多人在一起討論問題時，各自以不同的思路思考可以突破各種局限，思維進行互補。同時各種思想互相啟發(fā)，相互激勵，使得集體思維能力大于個人思維能力，集思廣益，激發(fā)直覺思維和靈感思維。集體討論創(chuàng)新方法步驟如下。

步驟1：確定集體討論的人數(shù)。導(dǎo)師作為主持人，讓同一個課題組所有學(xué)生參加，也可邀請別的導(dǎo)師和別的研究生參加，最好是讓研究方向相同的學(xué)生參加。

步驟2：確定研究課題中待解決的問題。對課題中待解決的問題進行歸納和列舉。提前發(fā)給參加討論的同學(xué)，以防發(fā)言過于零散，形不成有效結(jié)論。

步驟3：有組織地討論。讓參與者都能發(fā)表自己的觀點和看法，不要急于判斷。在所有人都表明了自己的解決方案時，再展開不同方案之間的比較和辯論，從不同角度來判斷方案的優(yōu)劣性，這樣可以充分發(fā)揮各自的創(chuàng)新思維。讓每個人的智慧在討論中疊加，讓每個的智慧向量都指向同一個問題的解決上，形成一個思維方式上的共振。導(dǎo)師對所討論的問題必須做針對性指導(dǎo)。這樣好掌握學(xué)生的討論現(xiàn)狀，同時起到監(jiān)督與督促作用，以便形成有效的討論結(jié)果。

步驟4：確定解決問題的方案。討論得到的若干個方案，進行理論推導(dǎo)和定性定量分析， 從而判斷討論分析得到方案的可行性。

步驟5：實施并進行仿真或?qū)嶒烌炞C。對討論形成的方案進行仿真實驗，若效果不佳，重復(fù)以上步驟。

三? 結(jié)束語

陜西理工大學(xué)電氣工程學(xué)院能源與動力專業(yè)碩士從2015年開始招生，2018、2019年畢業(yè)的研究生的研究成果大部分是僅能滿足學(xué)校基本要求。根據(jù)上面提高工科研究生創(chuàng)新能力的措施和方法，從2018年開始在我校能源與動力專業(yè)進行了實踐。剛開始，學(xué)生有些不習(xí)慣，特別是閱讀經(jīng)典文獻時要歸納出5個左右的優(yōu)點和指出5個左右的缺點，因為非邏輯性創(chuàng)造思維沒有被激發(fā)，對已有的知識和經(jīng)驗重新編碼，獲得新設(shè)計和新結(jié)果的習(xí)慣沒有形成。經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練，研究生發(fā)現(xiàn)問題的敏感性增強，解決問題思路活躍了，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力已有較明顯提高，有些學(xué)生的批判性思維已慢慢形成。截至2022年，我們指導(dǎo)的研究生發(fā)表論文30余篇，其中EI收錄近10篇，中文核心期刊近15篇，授權(quán)發(fā)明專利4項。

盡管培養(yǎng)工科研究生的創(chuàng)新能力是個漫長而系統(tǒng)的工程，但抓住研究生在校的有限時間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力，提高學(xué)生的科學(xué)思維方式，培養(yǎng)合理的創(chuàng)新方法，對研究生的創(chuàng)新能力提高具有不可忽視的重要作用。本文的探討希望能為培養(yǎng)高素質(zhì)的工科研究生提供一些參考價值。

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基金項目：2021年度陜西省高等教育教學(xué)改革研究項目“高校大學(xué)生創(chuàng)新實驗室應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”（21BY132）;2021年度陜西理工大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項目“工科研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)研究”（SLGYJG2115）

第一作者簡介：董鋒斌（1973-），男，漢族，陜西周至人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向為電力電子技術(shù)。

*通信作者：皇金鋒（1978-），男，漢族，陜西岐山人，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向為電力電子技術(shù)。