提高工科研究生科研創新能力的探討

董鋒斌 皇金鋒

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

關鍵詞：工科研究生;創新能力;創新精神;創新思維;創新方法

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創新型人才、提高國家創新能力的重要環節，我國高校培養的理工科研究生是科學研究的主力軍，他們的創新能力直接影響著我國的科學技術未來發展的速度和質量，他們的科學思維方式，決定著他們所從事技術領域的深度和廣度[1-2]。高校是培養研究生的重要基地，如何培養工科研究生的創新思維方式，如何培養他們的創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]。

培養工科研究生的創新能力是個漫長而系統的工程，本文主要針對陜西理工大學（簡稱“我校”）電氣工程學院能源與動力專業研究生創新能力培養中存在的問題，討論了如何培養和提高學生的科學思維方式和創新方法，提出了一些措施，希望能為培養高素質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研究生創新能力存在的問題

創新是指人類提供前所未有的、有價值的事物的一種活動，創新能力是指創造者進行創新活動的能力，創造能力是由智力和創造性組成，其中創造性等于創新精神、創新思維和創新的方法之和[6-7]。陜西理工大學能源動力專業工科研究生都是經過全國研究生選拔考試而被錄取的，部分學生還是重點大學考研因第一志愿落榜而調劑的，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造能力正常發揮的主要原因是創造性比較差，主要表現如下。

（一）? 創新精神不強

創新精神是指創造者的創新意識和創新性格，是創造發明的內動力，是創新的主導和前提[8]。一個具有創新精神的人一定是一個善于發現問題、分析問題和解決問題的人，虛心好學，持之以恒，敢想敢于實踐的人。作者在教學過程中發現，目前我校的能源與動力專業研究生有一部分同學表現為大腦不活躍，缺乏問題意識，不喜歡思考問題，沒有養成發現問題和準確地表述或界定問題的習慣，容易受知識經驗和定向思維的影響，相信權威和專家，不能很好地根據問題和現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化能力差的現象，他們在理論學習和實踐學習中也遇到了許多問題，產生了許多困惑，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，而是從網上或文獻中尋找現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該研究的課題。缺乏能將學習中遇到的問題轉變成科學研究的命題的能力。

有的學生遇到問題剛開始有信心，但虎頭蛇尾，研究一段時間發現沒有結果就放棄，缺乏持之以恒的創新精神。

（二）? 創新思維不活躍

創新思維是指發明或發現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為求同的思維方式、靜態的思維方式、線性的思維方式等。其思維過程具有單向性、習慣性、邏輯性。習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，但在創新上缺乏求異思維、發散思維與集中思維、聯想思維、直覺思維和靈感思維。其表現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;只揭示表面現象，喜歡簡單重復他人的方法，不能深入研究事物發生、發展的內在聯系，對不符合課本理論的實驗現象缺乏認真思索和探究。這可能與他們習慣于傳統的接受式學習模式有關，在中學、本科四年的學習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，學生失去了主動求索的意識。這些灌輸式教育方式僅能應付書面知識考試，對于現實問題的解決、研究能力的培養、創新思維的培養，是不相適宜的。造成他們批判性思維能力的欠缺，質疑精神的欠缺和創新思維的僵化。

（三）? 創新方法不合理

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

二? 提高電氣工程能源與動力專業工科研究生創新能力的措施

針對電氣工程能源動力專業工科研究生創新能力存在的問題，為提高他們的創新性，應在以下幾個方面進行培養和訓練。

（一）? 加強創新文化建設

對研究生創新精神的提升是通過創新文化建設實現的。創新文化建設分為內在文化和外在文化建設，兩種文化從不同的方向作用于創新活動。內在文化就是觀念文化，表現為人們對創新活動的態度，是影響創新活動的最主要的東西，它是創新的內在動力。觀念文化中所包含的信仰、觀念、價值等方面的發展和變化決定了人的活動是否能夠創新。研究生樹立以人為本的科學理念，以造福人類為終極目標，崇尚創新追求真理，通過創新來完善和優化現有科技中的不足，以實現自身價值;外在文化就是制度文化，是創新活動時的社會環境，是創新活動的外在動力。營造開放的創新實驗區環境，營造濃厚的創新氛圍和制定相應的激勵機制，凝練創新實驗區文化精神。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家、學者的成功事例，建立他們的自信和不怕失敗、百折不撓的決心。激發他們敢于創新、勇于嘗試的決心，讓他們在自己研究的領域中有“摩拳擦掌”“躍躍欲試”的銳氣。克服他們對科研創新的恐懼和消極心理，激發他們的創新活力。只有當研究生把創新作為人生價值體現的時候，他們的創新動力才能從根本上被激發，自然而然地成長為創新型人才。

（二）? 加大創新思維的培養力度

科學研究本身就是一種創新活動，創新能力是科研能力的核心。加大創新思維的培養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。所以首先應從最新最權威的期刊中找到與研究方向相同的若干文獻，了解研究現狀的同時，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上的最少5個優點和5個缺點，這可能是最困難的一步，但必須經過這樣的訓練。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別？解決的方法有何優點和缺點？這樣才能鍛煉學生的求異思維、聯想思維和靈感思維。詢問學生對文獻作者提出的方案判斷用到什么依據，是方法的實現需要投入經濟成本高，或是系統效率低，或是能源消耗大，或是制造工藝復雜，或是推廣的難度大，或是可行性差，等等。這樣鍛煉學生的比較思維方式和系統工程方法。再詢問學生以下問題：文獻作者得到的結論是僅對某個系統，還是某一類系統，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，通過上面的訓練，讓他們善于發現問題，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。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他們應用聯想思維、直覺思維和靈感思維，引導他們不要迷信權威，善于打破束縛邏輯思維的條條框框，鍛煉逆向思維、批判性思維和發散思維，在求異思維、發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現問題環節和解決問題環節來培養研究生的創新思維，同理也可在撰寫論文環節中培養他們的創新思維。

（三）? 合理訓練創新方法

有了敢于創新的勇氣和社會擔當，訓練了科學創新思維，創新方法也是創新能力重要的環節。當學生具備了扎實的基礎知識，再讓他們掌握研究工具，規范他們的創新方法，這樣才能將他們的創新潛力發掘出來形成很強的研究能力。創新方法很多，下面就對一些常用的創新方法在我校能源與動力專業研究生科研過程中如何應用進行探討。

1? 組合創新方法

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律或原則進行有機組合重組，從而誕生出新的產品、新的思路、新的方法或新的技術[10]。據統計，現代技術創新中組合型成果已經占到大約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。讓學生掌握和理解這幾種組合方法，有助于他們的創新活動。訓練學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新是組合創新方法還是別的方法，如果是組合創新方法，分析其屬于哪一類組合方法？培訓他們能在應用組合方法時，對組合元素或基合理選擇，科學界定它們的相關性，選擇適當的組合方法。具體組合方法的訓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，選擇應用的理論或技術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點和缺點。

步驟2：組合方式選擇。可以逐一應用這四類方法，將得到的結果進行分析。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會區分有效組合和無效組合，在有效組合中如何得到最優組合，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。這樣來確定可執行的方案。

步驟4：實施并進行仿真或實驗驗證。對選擇的擬最優組合進行仿真實驗驗證，若效果不佳，重復以上步驟。

2? 移植創新方法

移植法是將某個領域中已有的原理、技術、方法、結構和功能等，移植應用到其他領域，從而誕生新的設想。移植創新方法是科學研究中最有效、最簡便的方法。移植法的關鍵是要善于運用聯想思維、求異思維、發散思維、直覺思維和靈感思維，從看來無關的事物中找到啟示，找到它們之間的聯系，找到它們共有的性質。移植法分為原理移植、功能移植、材料移植和方法移植。移植創新法訓練的步驟如下。

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，找出該領域中解決此問題的不足之處，特別是原理上或技術上的缺陷。

步驟2：明確所需求的原理或方法。在不同領域、不同學科、同一學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。用選定的其他領域的原理或方法來解決問題，進行理論推導和分析，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中確定的別的領域的原理和方法進行理論推導和分析，這樣來確定可移植的原理和方法。

步驟4：實施并進行仿真或實驗驗證。對選擇的其他領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，重復以上步驟。

3? 集體討論創新方法

集體討論法就是對于某一個現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，相互激勵，使得集體思維能力大于個人思維能力，集思廣益，激發直覺思維和靈感思維。集體討論創新方法步驟如下。

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

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。提前發給參加討論的同學，以防發言過于零散，形不成有效結論。

步驟3：有組織地討論。讓參與者都能發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劣性，這樣可以充分發揮各自的創新思維。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。導師對所討論的問題必須做針對性指導。這樣好掌握學生的討論現狀，同時起到監督與督促作用，以便形成有效的討論結果。

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：實施并進行仿真或實驗驗證。對討論形成的方案進行仿真實驗，若效果不佳，重復以上步驟。

三? 結束語

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

盡管培養工科研究生的創新能力是個漫長而系統的工程，但抓住研究生在校的有限時間，激發學生的創新潛力，提高學生的科學思維方式，培養合理的創新方法，對研究生的創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高素質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改革研究項目“高校大學生創新實驗室應用型人才培養模式的研究與實踐”（21BY132）;2021年度陜西理工大學研究生教育教學改革項目“工科研究生科研創新能力的培養研究”（SLGYJG2115）

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

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