基于科研项目提升机械类研究生创新能力研究

李刚 江来 丁孺琦 欧阳娜 胡国良 徐明

摘  要：參与导师科研项目，是培养机械类研究生创新能力的重要途径。文章以华东交通大学为例，针对目前机械类研究生创新能力培养中存在的实际问题，提出了相应的改进建议及策略，旨在进一步完善和细化现有的机械类研究生创新能力教育培养机制，进一步提升机械类研究生创新能力。

关键词：研究生培养;创新能力;科研项目

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：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

随着研究生教育积极适应加快建设创新型国家的战略需要，全面提高研究生的教育质量、增强自主创新实践能力、大力培养创新型人才是研究生教育教学改革的重要任务[1]。在日益激烈的国际形势和国际竞争中，要实现中华民族的伟大复兴，必须加速推进国家制造业产业转型升级和技术创新，而机械工业是制造业基础，是支撑工业及国民经济发展的重要基石。因此，机械类专业学生创新能力的提升，对国家创新驱动发展战略的推进、高校软实力的提升以及实现研究生人才培养目标有着重要意义。

关于研究生科研创新能力的培养建议和意见，很多教育、研究等一线工作者提出了很多不同的建设性意见和策略。臧兴兵等[2]基于研究生创新能力发展SWOT分析，从内因和外因两个层面探讨了制约研究生创新能力发展的四大因素。熊利芝等[3]基于对校企合作的研究以及思考，认为高校应注重传授理论，企业应充分教授技能，利用各自优势，充分发挥理论结合实际的理念来培养创新型高科技人才。涂川俊等[4]分析了学术交流平台构建与研究生知识创新培养机制的关系，并提出“持续搭台、名师影响、学术争辩、自我提升”的培养机制。朱红等[5]对北京大学教育学院2010年“首都高校学生发展调查数据”科学分析后，认为课程参与程度和方式、导师的学术指导和生活就业关怀对研究生创新能力特征的影响相对较大。刘名武等[6]文章以问卷形式调查了新入学的研究生的科研创新水平现状，并提出了招收优质生源、加大经费投入、因材施教等策略。袁本涛等[7]认为现有的研究生选拔机制过于偏重知识考察，对研究生想象能力、实践动手能力以及创新能力考查不够，应进行改革。本文针对现行的研究生教育在创新能力培养方面存在的问题，以华东交通大学为例，以作者亲身参与导师科研项目研究为切入点，结合导师多年培养和指导机械类研究生的教育经历和经验，探讨关于如何提高机械类研究生的科技创新能力问题。

一、科研项目是培养机械类研究生创新能力的重要途径

创新能力是研究生应当也是必须具备的重要能力之一。通过参与导师的科研项目研究，研究生不仅可以对所研究领域发展前沿有较全面和深入的认知，还能使研究生的洞察能力、信息获取、信息提炼和处理能力得到锻炼，使研究生逐步具备“勤于思考、大胆探索，细心验证”的科研宝贵品质。另一方面，通过在与课题组其他同学合作开展科研项目研究的同时，研究生团队协作、沟通交流的能力也得到潜移默化的提高。通过导师引导并鼓励研究生从实际的科研问题出发，到通过查找资料寻求前人如何解决这个问题，再到综合考虑、发现解决问题的新方案，可以进一步培养研究生思考问题的独立性，解决问题的开拓性和创造性，进而培养研究生创新思维方法，锻炼其独立从事科学研究的能力，深化其创新能力。此外，研究生参与导师的科研课题是“理论-实践-理论”检验真理的过程，可以继承和强化前人理论知识的认知和理解，这为创新思维和创新实践打下了坚实的量变基础，是创新能力的重要构成要素。

创新能力的根本在于创新思维，创新实践是创新能力最基本的构成要素[8]。没有了创新思维，创新工作就成为无本之木，创新能力只能成为空谈。而科学研究活动是一种具有创新性的活动，是在全面深入地了解和掌握前人积累的相关理论知识和较丰富经验方法的基础上， 结合当下科技、知识和理论，经科学地思维加工、整合以及再造，然后发现新知识、形成新理论、产生新技术的活动，其往往伴随着以问题为导向的创新思维，以解决问题为目标的创新实践[9]。故科研实践是研究生创新能力培养中一个非常重要的途径。特别是对于像机械类这种其来自于实践，创新来自于实践，最后必应用于实践型的工科学科。作者认为，机械类研究生创新能力的培养必须立足于科研项目实践。

二、當前机械类研究生科学研究的现状

（一）高水平师资力量不足或不注重研究生创新能力的培养

研究生受教育的过程最主要是依靠导师知识的传授，科研活动的指导、学术问题的探讨等[10]，其能力培养、实验研究的条件也主要依赖于导师科研项目经费的支撑。只有高水平的导师队伍，才拥有所在方向最前沿的研究课题，才能培养出具有创新意识和创新能力的创新型研究生。

目前，有些高校缺乏良好的师资力量，具备国际领先水平的指导教师少，更缺少国家级与省科技重点科研项目和先进的实验实践设备，不能进行学科前沿的研究，指导的研究生不具备多元化知识体系[11]，导致有些高校的研究生培养质量不高。其次，导师水平参差不齐且自身的学科背景单一，导致研究生质量整体不高。当然，也有不少学术能力很强的年轻导师，但大多数高校年轻教师缺乏工程实践经验，不能指导研究生进行工程实际结合性强、创新性强的前沿课题研究，导致研究生创新实践不足。

（二）地方高校导师科研经费不足，学生实践机会少

随着研究生招生规模的扩大，越来越多的高校教师当上了研究生导师，虽然每年国家和地方科研经费支持力度也在不断加大，但我国社会、 经济和科技发展水平与世界强国相比有很大差距，特别是与人均GDP几万美元的国家相比，在研究经费投入上有很大缺口。

另外，普通高校的科研经费支持力度与国家部委直属重点高校相比仍有较大差距。国家及部委级直属重点高校因其师生科研素质能力好、行业里影响力较强，所以校企合作机会多，科研经费相对充足。因此，其研究生参与优质的、高水平的科研项目以及工程项目的机会要比普通地方高校多得多。而地方高校导师承担的课题数量本身就相对较少，科研经费不足现象仍然比较突出，分配到学生身上的科研项目的机会自然就更少了。再加上，部分地方高校的研究生导师对所带研究生科研能力有所怀疑，一些重要的科研任务也不敢放心大胆地让学生们去尝试实施，这进一步导致部分地方高校的研究生无法获得在设定的研究方向深入学习、探索以及实践的机会，创新意识和创新能力也得不到培养。

（三）研究生科研参与主动性不强

研究生科研创新能力的培养，除了要有良好的学术环境和高水平的指导老师外，研究生的主观努力也是相当重要的，研究生要不断加强自我创新能力培养。首先，目前很多研究生在科研项目中必然会接触到之前不曾接触过的新知识、新技能和一些短时间内理解不了的学术问题，但是由于氛围和传统文化的影响，往往也不会大胆向导师以及师组内其他同学请教和讨论。

其次，很多研究生参与老师的课题研究，不会主动寻求在科研中所遇问题的解决办法，久而久之研究生就形成了一种依赖性，从而扼杀了研究生的创新意识[12]。此外，部分研究生读研的目的只是为了取得学位和毕业证书，对学术的追求不高，只愿意在导师的科研项目中仅从事辅助性工作，为了顺利完成毕业论文很多问题研究宁愿避难就易，选择前人研究过的课题，无法深入课题研究，更无法在科研项目中发挥主观能动性和创造性，这使得研究生培养缺乏科学性和创新性。

（四）科研方法欠妥

机械类专业发展到今天，正向机电液一体化、自动化与智能化的方面不断发展。在德国首先提出“工业 4.0”后，我国根据国情提出适合我国的“工业制造 2025”[6]，因此，部分导师的项目课题大都需要融合电子、信息、计算机等多学科的知识理论和技术方法，这对担任科研任务的机械类研究生的水平要求越来越高。在这种趋势下，我们的机械类研究生不能只会运用单一学科的理论知识和技术方法，而要与时俱进，提高综合学习运用交叉学科知识的能力。但是，近几年来作者发现，部分研究生并不能有效整合致用跨学科知识，学习方法依旧继承着本科“被动灌输式”的学习方法，这种没有重点的泛泛获取必然造成科研时间的浪费，耽误科研进度，而且也是没有必要的。因为其他学科知识发展到现在，其知识体系大都是一个庞大的、复杂的、系统性的，如果机械类研究生去“究其所以然”系统的学习其理论，正如古代哲人庄子在其著作《庄子》中所说的：“吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆已！”这无疑加大了科学研究的不必要的难度，对研究生从事科学项目的信心有所影响，不利于研究生在科研项目中创新能力和创新思维的培养。

三、基于科研项目提升机械类研究生创新能力的主要措施

（一）加强高水平师资力量，实行导师组指导培养机制

导师在工科研究生创新能力培养的过程中起着重要的指导和启发的作用[13]，教师创新意识和能力不强直接影响研究生创新能力培养。首先，高校给高水平人才创造良好的科研创新外部环境，吸引和引进各专业高水平人才进入到导师队伍里去，鼓励优秀的导师承担较多国家级及省部级科研项目，加强责任心。其次，应有计划地、多批次地利用寒暑假，举行高校老师短期培训，让年轻教师走进企业，积极参与到企业实际生产中，这样不仅有利于高校老师进一步提高理论与生产实践结合的能力，而且让参与企业生产得到高校人才指导，有利于企业的转型升级，提高竞争实力。最后，部分院校教师出国机会不多，不利于导师专业水平的提高。所以积极鼓励导师多参加国内外交流与合作。

（二）加强与一流高校的合作，为研究生提供高水平科研实践机会

地方高校应充分整合利用校内外各方资源，发挥专业特色及科研优势，与其他高校、科研院所以及科技公司进行优势互补，展开合作，形成相互交流，共同进步的局面。以作者所在华东交通大学机电液一体化实验室为例，为了有效提升研究生的创新能力和科研能力，实验室积极与浙江大学、重庆大学等国内高水平一流高校开展共同研究合作，不仅给学生创造了更多的创新实践机会，而且可以在合作中相互学习交流，并且获益良多。

例如：在七自由度重载液压机械臂项目的试验台设计阶段时，设计任务以浙江大学为主导，由重庆大学和作者所在的华东交通大学共同参与完成。浙江大学的研究生在项目设计中所展现的实事求是、细致耐心、勤奋工作的科研素养和承受挫折、百折不挠的心理素质无不影响了我们课题组的每一个成员，在其主导下全液压重载机械臂设计任务取得了圆满成功。我们参与设计的研究生在经过设计任务的历练后，不仅锻炼出了脚踏实地，持之以恒，“咬定青山不放松”的科研态度，而且夯实了基础理论知识，增强了文献查找分析、组织协调、社交合作等科研能力。在此项设计任务中，共申请国家发明专利3项，实用新型专利2项。

（三）重视科研氛围形成，完善科研交流机制

研究生创新能力教育应体现以研究生为主体，因此研讨式的科研交流方式应当成为研究生的主要方式。作者所在华东交通大学重载液压机械臂科研团队，就在课题组内、外建立了制度化、经常化、多样化的科研交流机制。

课题组内，每月的学术报告会议不仅在很大程度上保证了项目课题研究推进的进度，而且使学生之间的学术交流频率增加。除此之外，建立了每周课题组内成员围绕科研任务的非正式会议制度。本着“以科研促创新”的思想，课题例会不仅要汇报科研任务范围的近期内容和成果，还要相互质疑和答疑，成为小范围学术讨论的平台。通过课题小组范围的课题例会，小组成员之间不仅可以进行思维的碰撞，促进了学生们创新思维的形成，还有利于形成互相“攀比”的学风以及相互激励的科研学术氛围，更有利于激发学生们的主观能动性。

课题组外，每周以视频会议的方式与共同研究液压重载机械臂课题的国内高水平一流高校浙江大学、重庆大学的硕、博研究生以及导师共同汇报项目进展结果，共同讨论科研项目中出现的问题。会议以学生讨论形式进行，从不同角度分析问题，解决问题。导师在交流汇报中向学生讲清楚基本理论、思路和重点，向学生提供解决科研项目中所遇问题的方向，并指出与此相关的重要参考书目或文献资料。通过与高水平学校师生交流合作，我们的研究生不仅可以了解液压重载机械臂最前沿的研究方法及科研学术动态，而且对照一流高校的优秀硕、博研究生，找出自身科研能力和素养上的差距。

此外积极的对外交流，也是培养创新思维的重要方式之一。通过鼓励学生参加华东交通大学-孔目湖讲堂，可以增加机械类研究生其他学科的知识，拓宽知识面，有利于将这些学科的研究方法和研究思想运用到自己的科研中;通过鼓励学生积极参加相关方向国内外一流的学术会议，可以了解国际上相关学科的最前沿动态，有利于科研创新。通过构建的校企合作平台，为学生提供更多的实习岗位，使学生了解生产实践，了解社会需求，深入行业发展，进一步提高学生的创新创业的能力。

（四）实施以课题为导向的学习方法教育

教科书和传统机械类知识已不能满足科研以及工程项目的实施，应不断综合当前其他相关的研究方向的科研发展情况，拓宽研究生的知识面[14]。液压重载机械臂研究为电液控制和机器人的交叉領域，我们指导研究生参加与机器人相关的研究生课程学习，阅读相关的国内外与机械臂控制的高水平学术论文并撰写阅读报告，汇报研究生的阶段性体会和难点，参加相关的国内外机器人展览及学术会议，加深科研基础知识的领会，同时增强研究生对机器人方面的兴趣。在学习方法上我们鼓励研究生以课题为导向，大胆引导学生“课题项目需要什么就学什么”的学习方式。鼓励学生动手实践起来，在实践中学习和加深理解。多年实践和教育经验发现：即使暂时一知半解理论知识，但之后随着课题项目实践地不断推进、深化，学生们会对之前不甚了解的知识也会有更深入的领悟。

例如，在液压重载机械臂控制研究中，由于液压及机器人运动学和动力学相关理论知识较为复杂，光靠书本知识，学生很难一时完全吃透书本上复杂晦涩的数学及物理公式。但我们暂不向学生灌输相关概念、公式，要学生运用相关知识点解决项目研究中遇到的问题时，我们再结合要解决的问题详细剖析原理，阐述公式。通过这种方式，学生们既充分掌握了相关知识，也学会了如何运用知识去分析和解决问题，更节约消化理论知识的时间。

四、结束语

研究生的培养质量既是一个学校人才培养质量的标志，也是学科研究水平和创新能力的标志，它担负着为国家输送高层次、高水平、高质量的创新人才战略的历史重任。研究生创新思维和创新能力的培养是我国人才培养中的重要组成部分。目前我国正处于制造业转型升级的关键时期，在这种对机械类人才创新能力要求越来越高的趋势下，我们的机械类专业研究生创新能力教育也要与时俱进、积极探索。在这种大环境和发展要求下，基于科研项目将理论与实践结合，培养机械类研究生的创新能力是非常必要的。

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