交叉學科團隊中研究生創新能力“四位一體”培養模式的探索與實踐

王建軍 李夢 方莉俐

摘 要：本研究在對交叉學科團隊研究生創新能力培養中存在的問題進行全面系統分析的基礎上，從組建交叉學科團隊、重塑課程體系、創新教學模式和完善評價機制四個方面，對以創新能力提升為導向的研究生團隊培養模式進行了探索與改革，提出了提升交叉學科團隊中研究生創新能力“四位一體”的培養模式，并將該模式在中原工學院低維量子物理與材料專業研究生的培養中進行了實踐。實踐效果表明，“四位一體”培養模式能夠有效提升研究生的創新能力。

關鍵詞：交叉學科團隊；研究生教育；創新能力培養

研究生是推動國家科技創新的重要生力軍，創新能力培養是研究生教育的核心內容和重要目標。而個人因素和外部因素是影響研究生創新能力培養的兩類主要因素。其中，缺乏創新的信心、經驗和動力，缺乏創新素養是影響創新能力培養的個人因素，這與研究生知識結構不合理、知識儲備不足、缺乏學術交流有關。導師自身素質參差不齊、創新學術氛圍薄弱、實驗條件差，是影響研究生創新能力培養的外部因素。

隨著科學研究的不斷發展，多學科、多部門協同攻關，有組織的團隊科研行為正在成為現代科學研究的主要范式。相應地，研究生的培養模式也從傳統的單一導師制向交叉學科團隊培養模式轉變。在交叉學科團隊培養模式中，導師成員知識結構豐富，思維模式多樣，研究手段互補，能有效開闊學生視野、豐富學生的知識體系。團隊中的共享實驗平臺、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新能力培養的外部問題。但是，研究生學科團隊培養模式仍存在組織管理松散、課程體系無序、教學模式混亂等不利于創新能力培養的問題。因此，將交叉學科團隊建設與研究生創新能力培養相結合，探索科研團隊中研究生創新能力培養的有效途徑，對于研究生創新能力的培養至關重要。

部分高校已經對交叉學科團隊建設和研究生創新能力培養之間的協同與融合問題進行了探索與實踐，并取得了一些成功經驗。但由于不同層次、不同類型院校的培養目標不同，學科交叉程度也有差異，探索適合中原工學院的基于交叉學科團隊的研究生創新能力培養模式對于提高研究生的培養質量具有重要作用，也能為河南省相同層次高校的研究生創新能力培養提供參考。

一、基于交叉學科團隊中研究生創新能力培養模式的探索

研究生的創新能力培養貫穿研究生培養的全過程，課題組從組建交叉學科團隊、重塑課程體系及優化教學內容、創新教學模式、完善評價機制四個方面，全面探索交叉學科團隊中研究生創新能力的培養模式。

（一）組建交叉學科團隊，整合科研平臺，體現交叉與融合、互補與共享

團隊結構合理、學科交叉互補是研究生團隊培養模式成功實施的前提條件。導師團隊的組建要注重理論與實踐的融合，充分考慮理論導師和實踐導師的比例，實現理論與實踐的互補，使研究生能夠在理論與實踐方面全面發展。同時，要注重學科的交叉與互補，盡量吸納同一學科不同方向或者不同學科的相關成員，以體現專業的交叉、互補與融合。

交叉學科團隊不同于傳統的導師團隊。傳統的導師團隊是較為松散的自由組合體，導師團隊的考核管理往往流于形式，尤其在涉及項目研發、論文發表、項目經費分配等具體問題時，容易產生矛盾，影響整個導師團隊的合作，進而影響到導師團隊對研究生指導的效果。交叉學科團隊注重交叉與融合，強調互補與共享。在交叉學科團隊中，導師科研之間的交叉與互補是導師合作的基礎，資源、平臺與成果的共享是促進導師團隊穩定與發展的動力。

（二）重塑課程體系，優化教學內容，體現基礎、前沿與特色

合理的知識結構是創新活動的基礎，研究生的知識結構與研究生教育的課程體系、教學內容密切相關。由于高校團隊培養模式涉及多學科交叉，課程體系和教學內容的設置顯得尤為重要。在傳統的培養模式中，研究生的課程設置較隨意、缺乏系統性，課程內容與本科階段學習內容重復且難度差距不大，導致在縱向方面不能體現研究生課程內容的層次性，在橫向方面不能體現與相近學科的交叉與融合。這不僅不能凸顯研究生教育在課程內容上的要求和特色，還直接影響了研究生創新能力的培養。

因此，在交叉學科團隊培養模式中，課程整體設置上要體現先基礎后專業再到交叉學科前沿的思路。基礎課程的設置應注意課程內容的系統性與合理性，可在一級學科范圍內按二級學科進行拓展，體現相關、相近學科的知識結構；專業課程的設置要適應“高精尖”的培養要求和社會發展的需要；交叉學科前沿課程要與基礎課程和專業課程相銜接，能夠體現學科交叉與融合的特點，反映最新研究成果的前沿問題。為突出創新能力培養，課題組提出了“目標+問題”的專題式教學模式，即以目標為導向，以問題提煉教學內容，形成若干專題教學內容。每個專題都是基礎理論知識與前沿交叉課題等內容的有機組合。

（三）創新教學模式，轉變教育理念，體現開放、互動與交流

教學模式是教學過程中的關鍵環節，影響著教學目標的完成。目前，研究生的教學模式多是傳統的以教師為中心的直接講授模式。這種教學模式的主要特征為單向知識傳授，存在師生互動交流少、課堂氛圍低沉、師生課堂地位不對等等問題。在教學效果方面，課堂的基礎性地位沒有得到足夠的重視，課程教學在研究生創新能力培養方面未能發揮應有的作用。

交叉學科團隊培養模式則采用以學生為中心、以問題為導向、以開放、互動與交流為主要特點的合作學習教學模式。課堂教學以問題為導向，教師依據基本知識點結合前沿熱點設計具有科學價值和社會意義的問題，并在課堂上引導研究生綜合運用多學科知識進行分析解決。交流是點燃創新的火花，師生、生生之間的交流與思想碰撞有利于激發創新思維。在課堂教學中，要強調全員互動，教師與學生之間要相互引導、相互啟發、相互促進，從而提高研究生科研創新的積極性。

（四）完善評價機制，健全獎勵體系，體現公平、競爭與能力

在傳統的培養模式中，研究生的學習成績主要由導師評定。在對研究生進行成績評定時，有些導師只注重學生是否完成了自己布置的研究課題，喜歡用學生論文發表的數量和級別以及是否符合自己的學術觀點對學生進行評價，并不注重學生對課程知識的掌握情況。還有個別導師自身創新能力有限，在評價學生的課程論文時，只注重論文形式是否規范、語言是否通順，不考慮課程論文的創新性。這不僅不能真實反映研究生的學習情況，還會在一定程度上引起研究生的抵觸情緒，打擊研究生的創新積極性。

如何提升研究生的創新能力，既能對研究生專業理論知識的掌握情況進行考查，又能對研究生的創新能力進行評價，是交叉學科團隊培養模式要解決的核心問題。因此，要對不同類型的課程進行分類考核。對于基礎課程和專業課程，采用過程性考核的傳統考試形式進行；對于交叉學科前沿課程，采用互動式、答辯式的考核方式。此外，還要統籌考試主體。不僅要考慮專業課教師、導師團隊的評價，還要增加研究生之間的互評。這樣能對研究生的學習成績和創新能力進行有效評定，激發研究生的創新積極性，促進研究生創新能力的培養。

二、“四位一體”培養模式在低維量子物理與材料專業研究生培養中的實踐

近年，學校鼓勵教師開展有組織的教學和科研活動，支持相關學科建立交叉學科團隊。在此背景下，物理學科整合了計算物理、計算材料、納米材料制備等相關學科方向的人員和資源，成立了低維量子材料計算與設計交叉學科團隊。物理學科下的低維量子物理與材料碩士點目前主要依托該交叉學科團隊進行人才培養。近年，團隊已將“四位一體”培養模式在低維量子物理與材料專業研究生培養中進行了實踐，取得了較好的效果。

（一）交叉互補的研究生培養團隊

結合專業特色，突出學科交叉，組建交叉特色鮮明的導師團隊。團隊是一個以理論計算為主的團隊，團隊成員的計算方法各有所長，能夠分別使用基于密度泛函理論的第一性原理方法、基于牛頓力學的分子動力學方法、基于連續介質力學的有限元方法對材料進行多角度模擬，具備了從原子、分子到宏觀材料的跨尺度模擬研究的能力。團隊成員的研究方向涵蓋了量子生長、納米摩擦、表面催化等納米材料研究的前沿熱點。因此，導師團隊是一個成員結構合理、研究方法互補、研究方向既相互關聯又各具特色的交叉學科培養團隊。

（二）多層次的課程體系與教學內容

以培養研究生的創新能力為出發點，制定了低維量子材料計算與設計專業的課程體系。把課程分成了基礎課程（數值分析、計算物理、凝聚態物理導論、納米材料科學）、專業課程（表面界面科學、高等固體物理、高等量子力學、材料分析與表征）、交叉創新課程（材料計算與設計、低維量子器件物理、量子能源）和科研項目實踐課程四個部分，這些課程提供了培養創新型人才所需要的完整知識體系。

（三）多樣化的教學模式

根據課程的特點進行分類教學。在基礎課程和專業課程部分，主要采取傳統的課堂講授方式進行教學；交叉創新課程屬于學科前沿部分，交叉特點明顯，團隊根據導師的研究方向設置了量子能源材料、低維納米結構、半導體能帶工程以及微納米力學四個教學專題，由多位相關教師以專題講座的形式集體授課；科研項目實踐課程主要以過程指導和答辯的形式進行，從導師團隊的科研項目中選擇一些子課題讓研究生進行創新實踐，研究生在導師的指導下自主研究某個課題，并對計算結果進行分析，最后形成書面報告。

（四）全方位多層次的分類考核模式

采用分類評價的方式評定研究生的知識掌握水平和創新能力。對課程體系中的基礎理論知識部分，采用傳統的習題測試方法進行考查。在研究方法的評價方面，要注重考查學生對該方法的應用。一方面，根據學生在課堂上的表現，評價學生對方法的理解程度；另一方面，在測試中有針對性地提出具體問題，考查學生解決問題的思路與能力。對交叉創新課程，通過與學生的互動討論，了解學生對創新點的把握程度以及對學科發展動態的了解程度。實踐部分是對整個課程的綜合考查，通過導師組答辯的方式評定成績。學生的總成績由以上三部分成績加權平均給出。

三、創新能力提升效果的雙方評價

課題組將“四位一體”研究生創新能力培養模式在低維量子物理與材料專業研究生培養中進行了實踐，并從主觀和客觀兩個方面對改革效果進行了評價。

主觀方面，團隊分別從導師和研究生的角度對改革效果進行了評價。對科研團隊中的11名導師進行了關于研究生創新能力培養方面的問卷調查，結果顯示，18.18%的導師認為研究生整體上具有基本的創新精神，54.55%的導師認為研究生具備一定的創新能力，27.27%的導師認為研究生的研究工作有明顯的創新性。超過80%的導師認為，研究生具備了一定的創新能力，已經產生了創新成果。同時團隊還在研究生中間開展了創新能力的自評調查，調查結果顯示，20%的研究生認為新的培養模式能夠開闊視野、培養創新意識，20%的研究生認為培養模式提升了其對創新方法的認識，60%的研究生認為新的培養模式提高了其在實際科研項目中的創新能力。

客觀方面，創新能力是否提高最終體現在能否做出原創性的學術研究成果，一般體現在論文和科研項目上。該學科3年內共有6名碩士研究生畢業，都有SCI論文發表，研究生創新能力得到了極大提升。

培養結果顯示，研究生在創新意識、方法和能力方面均有提高，創新能力的提升已在科研工作中得到體現，這也充分說明該研究模式已經初步實現了提升研究生創新能力的教學改革目標。

課題組以交叉學科團隊中研究生的創新能力培養與提高為目標，進行了“四位一體”的教學模式改革探索與實踐。該模式重塑了教學理念的頂層設計，強調了培養創新能力的重要地位。在低維量子物理與材料專業研究生培養中的實踐效果表明，該模式有效提升了研究生的創新能力。

參考文獻：

[1]劉志，沈國江，劉端陽.基于科研團隊的研究生創新實踐能力培養模式探索[J].計算機時代，2021（1）.

[2]馬佳慧.關于以科研團隊為依托提升研究生創新創業能力的實踐探討[J].大學，2021（34）.

[3]向誠，張云懷，王東紅，等.基于導師團隊的專業學位研究生集體培養模式探索[J].研究生教育研究，2015（1）.

[4]韓鶴友，侯順，鄭學剛.新時期研究生課程教學改革與建設探析[J].學位與研究生教育，2016（1）.

[5]沈文婕，朱強.Seminar教學法：研究生教學的新模式[J].學位與研究生教育，2002（Z2）.

責編：初 心

基金項目：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于交叉學科團隊的研究生創新能力培養路徑研究與實踐”（編號：2021SJGLX149Y）；中原工學院研究生教育教學改革研究項目（編號：JG202123；JG202202）

作者簡介：王建軍（1980— ），男，中原工學院理學院教授，研究方向為材料計算與設計；李夢（1981— ），男，中原工學院理學院副教授，研究方向為材料計算；方莉俐（1965— ），女，中原工學院理學院教授，研究方向為薄膜物理。