交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中研究生創(chuàng)新能力“四位一體”培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐

王建軍 李夢(mèng) 方莉俐

摘 要：本研究在對(duì)交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的問題進(jìn)行全面系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，從組建交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)、重塑課程體系、創(chuàng)新教學(xué)模式和完善評(píng)價(jià)機(jī)制四個(gè)方面，對(duì)以創(chuàng)新能力提升為導(dǎo)向的研究生團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索與改革，提出了提升交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中研究生創(chuàng)新能力“四位一體”的培養(yǎng)模式，并將該模式在中原工學(xué)院低維量子物理與材料專業(yè)研究生的培養(yǎng)中進(jìn)行了實(shí)踐。實(shí)踐效果表明，“四位一體”培養(yǎng)模式能夠有效提升研究生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)；研究生教育；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

研究生是推動(dòng)國家科技創(chuàng)新的重要生力軍，創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究生教育的核心內(nèi)容和重要目標(biāo)。而個(gè)人因素和外部因素是影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的兩類主要因素。其中，缺乏創(chuàng)新的信心、經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)力，缺乏創(chuàng)新素養(yǎng)是影響創(chuàng)新能力培養(yǎng)的個(gè)人因素，這與研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)不合理、知識(shí)儲(chǔ)備不足、缺乏學(xué)術(shù)交流有關(guān)。導(dǎo)師自身素質(zhì)參差不齊、創(chuàng)新學(xué)術(shù)氛圍薄弱、實(shí)驗(yàn)條件差，是影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的外部因素。

隨著科學(xué)研究的不斷發(fā)展，多學(xué)科、多部門協(xié)同攻關(guān)，有組織的團(tuán)隊(duì)科研行為正在成為現(xiàn)代科學(xué)研究的主要范式。相應(yīng)地，研究生的培養(yǎng)模式也從傳統(tǒng)的單一導(dǎo)師制向交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變。在交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式中，導(dǎo)師成員知識(shí)結(jié)構(gòu)豐富，思維模式多樣，研究手段互補(bǔ)，能有效開闊學(xué)生視野、豐富學(xué)生的知識(shí)體系。團(tuán)隊(duì)中的共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、成員之間的相互交流和思想碰撞，能夠有效解決影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的外部問題。但是，研究生學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式仍存在組織管理松散、課程體系無序、教學(xué)模式混亂等不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的問題。因此，將交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合，探索科研團(tuán)隊(duì)中研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑，對(duì)于研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。

部分高校已經(jīng)對(duì)交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)和研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之間的協(xié)同與融合問題進(jìn)行了探索與實(shí)踐，并取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)。但由于不同層次、不同類型院校的培養(yǎng)目標(biāo)不同，學(xué)科交叉程度也有差異，探索適合中原工學(xué)院的基于交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式對(duì)于提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要作用，也能為河南省相同層次高校的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供參考。

一、基于交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索

研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿研究生培養(yǎng)的全過程，課題組從組建交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)、重塑課程體系及優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式、完善評(píng)價(jià)機(jī)制四個(gè)方面，全面探索交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式。

（一）組建交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)，整合科研平臺(tái)，體現(xiàn)交叉與融合、互補(bǔ)與共享

團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)合理、學(xué)科交叉互補(bǔ)是研究生團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式成功實(shí)施的前提條件。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的組建要注重理論與實(shí)踐的融合，充分考慮理論導(dǎo)師和實(shí)踐導(dǎo)師的比例，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的互補(bǔ)，使研究生能夠在理論與實(shí)踐方面全面發(fā)展。同時(shí)，要注重學(xué)科的交叉與互補(bǔ)，盡量吸納同一學(xué)科不同方向或者不同學(xué)科的相關(guān)成員，以體現(xiàn)專業(yè)的交叉、互補(bǔ)與融合。

交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)不同于傳統(tǒng)的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)。傳統(tǒng)的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)是較為松散的自由組合體，導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的考核管理往往流于形式，尤其在涉及項(xiàng)目研發(fā)、論文發(fā)表、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)分配等具體問題時(shí)，容易產(chǎn)生矛盾，影響整個(gè)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的合作，進(jìn)而影響到導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)對(duì)研究生指導(dǎo)的效果。交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)注重交叉與融合，強(qiáng)調(diào)互補(bǔ)與共享。在交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中，導(dǎo)師科研之間的交叉與互補(bǔ)是導(dǎo)師合作的基礎(chǔ)，資源、平臺(tái)與成果的共享是促進(jìn)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定與發(fā)展的動(dòng)力。

（二）重塑課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)基礎(chǔ)、前沿與特色

合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)是創(chuàng)新活動(dòng)的基礎(chǔ)，研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與研究生教育的課程體系、教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)。由于高校團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式涉及多學(xué)科交叉，課程體系和教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置顯得尤為重要。在傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式中，研究生的課程設(shè)置較隨意、缺乏系統(tǒng)性，課程內(nèi)容與本科階段學(xué)習(xí)內(nèi)容重復(fù)且難度差距不大，導(dǎo)致在縱向方面不能體現(xiàn)研究生課程內(nèi)容的層次性，在橫向方面不能體現(xiàn)與相近學(xué)科的交叉與融合。這不僅不能凸顯研究生教育在課程內(nèi)容上的要求和特色，還直接影響了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，在交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式中，課程整體設(shè)置上要體現(xiàn)先基礎(chǔ)后專業(yè)再到交叉學(xué)科前沿的思路?；A(chǔ)課程的設(shè)置應(yīng)注意課程內(nèi)容的系統(tǒng)性與合理性，可在一級(jí)學(xué)科范圍內(nèi)按二級(jí)學(xué)科進(jìn)行拓展，體現(xiàn)相關(guān)、相近學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)；專業(yè)課程的設(shè)置要適應(yīng)“高精尖”的培養(yǎng)要求和社會(huì)發(fā)展的需要；交叉學(xué)科前沿課程要與基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程相銜接，能夠體現(xiàn)學(xué)科交叉與融合的特點(diǎn)，反映最新研究成果的前沿問題。為突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)，課題組提出了“目標(biāo)+問題”的專題式教學(xué)模式，即以目標(biāo)為導(dǎo)向，以問題提煉教學(xué)內(nèi)容，形成若干專題教學(xué)內(nèi)容。每個(gè)專題都是基礎(chǔ)理論知識(shí)與前沿交叉課題等內(nèi)容的有機(jī)組合。

（三）創(chuàng)新教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變教育理念，體現(xiàn)開放、互動(dòng)與交流

教學(xué)模式是教學(xué)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響著教學(xué)目標(biāo)的完成。目前，研究生的教學(xué)模式多是傳統(tǒng)的以教師為中心的直接講授模式。這種教學(xué)模式的主要特征為單向知識(shí)傳授，存在師生互動(dòng)交流少、課堂氛圍低沉、師生課堂地位不對(duì)等等問題。在教學(xué)效果方面，課堂的基礎(chǔ)性地位沒有得到足夠的重視，課程教學(xué)在研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面未能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式則采用以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向、以開放、互動(dòng)與交流為主要特點(diǎn)的合作學(xué)習(xí)教學(xué)模式。課堂教學(xué)以問題為導(dǎo)向，教師依據(jù)基本知識(shí)點(diǎn)結(jié)合前沿?zé)狳c(diǎn)設(shè)計(jì)具有科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義的問題，并在課堂上引導(dǎo)研究生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析解決。交流是點(diǎn)燃創(chuàng)新的火花，師生、生生之間的交流與思想碰撞有利于激發(fā)創(chuàng)新思維。在課堂教學(xué)中，要強(qiáng)調(diào)全員互動(dòng)，教師與學(xué)生之間要相互引導(dǎo)、相互啟發(fā)、相互促進(jìn)，從而提高研究生科研創(chuàng)新的積極性。

（四）完善評(píng)價(jià)機(jī)制，健全獎(jiǎng)勵(lì)體系，體現(xiàn)公平、競(jìng)爭(zhēng)與能力

在傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式中，研究生的學(xué)習(xí)成績(jī)主要由導(dǎo)師評(píng)定。在對(duì)研究生進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)，有些導(dǎo)師只注重學(xué)生是否完成了自己布置的研究課題，喜歡用學(xué)生論文發(fā)表的數(shù)量和級(jí)別以及是否符合自己的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，并不注重學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握情況。還有個(gè)別導(dǎo)師自身創(chuàng)新能力有限，在評(píng)價(jià)學(xué)生的課程論文時(shí)，只注重論文形式是否規(guī)范、語言是否通順，不考慮課程論文的創(chuàng)新性。這不僅不能真實(shí)反映研究生的學(xué)習(xí)情況，還會(huì)在一定程度上引起研究生的抵觸情緒，打擊研究生的創(chuàng)新積極性。

如何提升研究生的創(chuàng)新能力，既能對(duì)研究生專業(yè)理論知識(shí)的掌握情況進(jìn)行考查，又能對(duì)研究生的創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，是交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式要解決的核心問題。因此，要對(duì)不同類型的課程進(jìn)行分類考核。對(duì)于基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，采用過程性考核的傳統(tǒng)考試形式進(jìn)行；對(duì)于交叉學(xué)科前沿課程，采用互動(dòng)式、答辯式的考核方式。此外，還要統(tǒng)籌考試主體。不僅要考慮專業(yè)課教師、導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的評(píng)價(jià)，還要增加研究生之間的互評(píng)。這樣能對(duì)研究生的學(xué)習(xí)成績(jī)和創(chuàng)新能力進(jìn)行有效評(píng)定，激發(fā)研究生的創(chuàng)新積極性，促進(jìn)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、“四位一體”培養(yǎng)模式在低維量子物理與材料專業(yè)研究生培養(yǎng)中的實(shí)踐

近年，學(xué)校鼓勵(lì)教師開展有組織的教學(xué)和科研活動(dòng)，支持相關(guān)學(xué)科建立交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)。在此背景下，物理學(xué)科整合了計(jì)算物理、計(jì)算材料、納米材料制備等相關(guān)學(xué)科方向的人員和資源，成立了低維量子材料計(jì)算與設(shè)計(jì)交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)。物理學(xué)科下的低維量子物理與材料碩士點(diǎn)目前主要依托該交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)進(jìn)行人才培養(yǎng)。近年，團(tuán)隊(duì)已將“四位一體”培養(yǎng)模式在低維量子物理與材料專業(yè)研究生培養(yǎng)中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了較好的效果。

（一）交叉互補(bǔ)的研究生培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)

結(jié)合專業(yè)特色，突出學(xué)科交叉，組建交叉特色鮮明的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)是一個(gè)以理論計(jì)算為主的團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員的計(jì)算方法各有所長(zhǎng)，能夠分別使用基于密度泛函理論的第一性原理方法、基于牛頓力學(xué)的分子動(dòng)力學(xué)方法、基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的有限元方法對(duì)材料進(jìn)行多角度模擬，具備了從原子、分子到宏觀材料的跨尺度模擬研究的能力。團(tuán)隊(duì)成員的研究方向涵蓋了量子生長(zhǎng)、納米摩擦、表面催化等納米材料研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。因此，導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)是一個(gè)成員結(jié)構(gòu)合理、研究方法互補(bǔ)、研究方向既相互關(guān)聯(lián)又各具特色的交叉學(xué)科培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)。

（二）多層次的課程體系與教學(xué)內(nèi)容

以培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，制定了低維量子材料計(jì)算與設(shè)計(jì)專業(yè)的課程體系。把課程分成了基礎(chǔ)課程（數(shù)值分析、計(jì)算物理、凝聚態(tài)物理導(dǎo)論、納米材料科學(xué)）、專業(yè)課程（表面界面科學(xué)、高等固體物理、高等量子力學(xué)、材料分析與表征）、交叉創(chuàng)新課程（材料計(jì)算與設(shè)計(jì)、低維量子器件物理、量子能源）和科研項(xiàng)目實(shí)踐課程四個(gè)部分，這些課程提供了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才所需要的完整知識(shí)體系。

（三）多樣化的教學(xué)模式

根據(jù)課程的特點(diǎn)進(jìn)行分類教學(xué)。在基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程部分，主要采取傳統(tǒng)的課堂講授方式進(jìn)行教學(xué)；交叉創(chuàng)新課程屬于學(xué)科前沿部分，交叉特點(diǎn)明顯，團(tuán)隊(duì)根據(jù)導(dǎo)師的研究方向設(shè)置了量子能源材料、低維納米結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體能帶工程以及微納米力學(xué)四個(gè)教學(xué)專題，由多位相關(guān)教師以專題講座的形式集體授課；科研項(xiàng)目實(shí)踐課程主要以過程指導(dǎo)和答辯的形式進(jìn)行，從導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目中選擇一些子課題讓研究生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，研究生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主研究某個(gè)課題，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，最后形成書面報(bào)告。

（四）全方位多層次的分類考核模式

采用分類評(píng)價(jià)的方式評(píng)定研究生的知識(shí)掌握水平和創(chuàng)新能力。對(duì)課程體系中的基礎(chǔ)理論知識(shí)部分，采用傳統(tǒng)的習(xí)題測(cè)試方法進(jìn)行考查。在研究方法的評(píng)價(jià)方面，要注重考查學(xué)生對(duì)該方法的應(yīng)用。一方面，根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)方法的理解程度；另一方面，在測(cè)試中有針對(duì)性地提出具體問題，考查學(xué)生解決問題的思路與能力。對(duì)交叉創(chuàng)新課程，通過與學(xué)生的互動(dòng)討論，了解學(xué)生對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)的把握程度以及對(duì)學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)的了解程度。實(shí)踐部分是對(duì)整個(gè)課程的綜合考查，通過導(dǎo)師組答辯的方式評(píng)定成績(jī)。學(xué)生的總成績(jī)由以上三部分成績(jī)加權(quán)平均給出。

三、創(chuàng)新能力提升效果的雙方評(píng)價(jià)

課題組將“四位一體”研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式在低維量子物理與材料專業(yè)研究生培養(yǎng)中進(jìn)行了實(shí)踐，并從主觀和客觀兩個(gè)方面對(duì)改革效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

主觀方面，團(tuán)隊(duì)分別從導(dǎo)師和研究生的角度對(duì)改革效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。對(duì)科研團(tuán)隊(duì)中的11名導(dǎo)師進(jìn)行了關(guān)于研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，18.18%的導(dǎo)師認(rèn)為研究生整體上具有基本的創(chuàng)新精神，54.55%的導(dǎo)師認(rèn)為研究生具備一定的創(chuàng)新能力，27.27%的導(dǎo)師認(rèn)為研究生的研究工作有明顯的創(chuàng)新性。超過80%的導(dǎo)師認(rèn)為，研究生具備了一定的創(chuàng)新能力，已經(jīng)產(chǎn)生了創(chuàng)新成果。同時(shí)團(tuán)隊(duì)還在研究生中間開展了創(chuàng)新能力的自評(píng)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，20%的研究生認(rèn)為新的培養(yǎng)模式能夠開闊視野、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，20%的研究生認(rèn)為培養(yǎng)模式提升了其對(duì)創(chuàng)新方法的認(rèn)識(shí)，60%的研究生認(rèn)為新的培養(yǎng)模式提高了其在實(shí)際科研項(xiàng)目中的創(chuàng)新能力。

客觀方面，創(chuàng)新能力是否提高最終體現(xiàn)在能否做出原創(chuàng)性的學(xué)術(shù)研究成果，一般體現(xiàn)在論文和科研項(xiàng)目上。該學(xué)科3年內(nèi)共有6名碩士研究生畢業(yè)，都有SCI論文發(fā)表，研究生創(chuàng)新能力得到了極大提升。

培養(yǎng)結(jié)果顯示，研究生在創(chuàng)新意識(shí)、方法和能力方面均有提高，創(chuàng)新能力的提升已在科研工作中得到體現(xiàn)，這也充分說明該研究模式已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了提升研究生創(chuàng)新能力的教學(xué)改革目標(biāo)。

課題組以交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)中研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高為目標(biāo)，進(jìn)行了“四位一體”的教學(xué)模式改革探索與實(shí)踐。該模式重塑了教學(xué)理念的頂層設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要地位。在低維量子物理與材料專業(yè)研究生培養(yǎng)中的實(shí)踐效果表明，該模式有效提升了研究生的創(chuàng)新能力。

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責(zé)編：初 心

基金項(xiàng)目：河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“基于交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)路徑研究與實(shí)踐”（編號(hào)：2021SJGLX149Y）；中原工學(xué)院研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：JG202123；JG202202）

作者簡(jiǎn)介：王建軍（1980— ），男，中原工學(xué)院理學(xué)院教授，研究方向?yàn)椴牧嫌?jì)算與設(shè)計(jì)；李夢(mèng)（1981— ），男，中原工學(xué)院理學(xué)院副教授，研究方向?yàn)椴牧嫌?jì)算；方莉俐（1965— ），女，中原工學(xué)院理學(xué)院教授，研究方向?yàn)楸∧の锢怼?/p>