新工科背景下土木工程專業研究生交叉創新能力培養及導師團隊建設探索

勾紅葉 蒲黔輝 洪彧 莫志祥

摘要：“新工科”是中國工程教育應對新技術和新發展的重大戰略決策，土木工程作為傳統工科專業需要調整行業未來發展方向。以土木工程學科全日制研究生培養為例，闡述了土木工程專業新工科建設的必要性，分析和總結了當前研究生能力培養環節存在的問題。在此基礎上，提出研究生交叉創新能力的培養目標和培養舉措，包括實踐創新能力、科研創新能力和學科交叉能力等，并以研究生導師團隊建設為輔，協同促進研究生能力培養，旨在提高全日制研究生的整體素質。

關鍵詞：新工科;工程教育;土木工程;交叉創新能力;高水平人才

中圖分類號：G6430;TU-4 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：10052909（2021）05005407

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，服務和支撐創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，教育部提出“新工科”理念，這是一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃，其具有反映時代特征、內涵新且豐富、多學科交叉、多主體參與、涉及面廣等特點[1-3]。因為時代在變、世界在變、中國在變，高等工程教育必須超前識變、主動求變、迭代創新，支撐引領以“兩新一重”為代表的現代產業發展。在推進新工科建設過程中，先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》《教育部辦公廳關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。國家始終在推進高校的教育改革，以求完善現行教育模式，旨在建成創新型國家。在本科教育已經成為大眾教育的時代背景下，研究生教育依舊是精英教育的主體，更是社會各行業中高水平人才的代表。而研究生交叉創新能力的高低，關乎研究生教育的成敗，也與高校的學科建設及國家的人才構成息息相關[4]。

對于傳統工科專業，如土木工程、電氣工程、機械工程、化學工程等，存在學科專業長期形成的觀念、邊界、內涵等方面固化的問題，缺乏發展潛力，影響創新人才的培養，急需注入新鮮血液，煥發新的發展活力。本文以土木工程領域為背景，著眼于該專業研究生交叉創新能力培養，以導師團隊建設為輔，結合人才培養和團隊建設中的經驗對此進行探討，以期為其他同類院校研究生培養提供借鑒和參考，切實提高研究生的培養質量。

一、土木工程專業研究生交叉創新能力培養存在的問題

黨和國家對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈，同時對全面發展的社會主義建設者和接班人提出了更高要求。研究生是科研創新的主要力量，更是建設創新型國家的支柱力量[5]，在新工科建設背景下，研究生培養尤為重要，但大多數高校土木工程專業研究生交叉創新能力培養環節仍存在以下三方面問題。

（一）創新意識薄弱，與新學科接觸不足

工科研究生交叉創新能力培養是新工科建設發展急需的，土木工程是傳統工科專業的典型代表，該專業研究生的交叉創新能力培養措施對于其他專業也有一定的參考價值。交叉創新能力可分為實踐創新能力、科研創新能力和學科交叉能力（即非本專業學科學習能力）。調研發現，目前在土木工程專業研究生的交叉創新能力培養過程中存在如下問題：

（1）實踐創新能力培養不足。表現為研究生實踐機會少，實踐能力不足，存在嚴重的理論和實際結合不緊密的現象，在實踐過程中，對實踐技術、實踐方法創新不夠，在校期間學習的技術無法應對行業對人才的實際需求。

（2）科研創新能力培養不足。表現為創新精神匱乏，創新意識薄弱，學習動機缺乏，且獨立觀察、質疑問難、捍衛真理的精神欠缺[6]。

（3）與其他相關學科接觸太少。土木工程可與機械、計算機等專業結合，但實際情況是大部分研究生只專注于本專業學科的學習，未能適應目前行業對復合型人才的需求。

（二）行業前沿研究視野拓展不足，缺乏學科交叉

有些團隊固守傳統學科研究，對行業前沿方向把握不足，沒有及時學習新理論，出現知識老化問題，這對研究生創新能力的培養極為不利，部分團隊研究目光始終鎖定在本行業內，缺乏對新興學科的了解，忽視學科交叉的重要性，知識儲備不足，導致與其他學科知識接觸的機會較少。

（三）研究生導師團隊管理模式不完善，培養理念落后

研究生導師團隊的建設是研究生科研能力培養的重要輔助手段，關系到研究生學習的環境、接觸的科研內容及科研視野等。在高校中，部分導師團隊管理模式單一，缺乏規范且科學的組織管理和運行機制，團隊集體文化建設不足，缺乏對團隊凝聚力的重視，忽視對學生歸屬感和集體榮譽感的培養。此外，部分團隊存在培養理念的問題[7-8]，固守于傳統行業人才需求的標準，沒有著眼未來，未能以高水平創新人才的培養目標來指導學生。

二、研究生交叉創新能力培養舉措

新工科的“新”體現在人才培養全過程中，立足引領未來技術和產業發展方面，在準確把握國家及產業未來需求和發展方向基礎上，通過可行性分析論證后慎重作出調整。新工科理念能有效促進各大高校加快一流大學和一流學科建設，而研究生教育是培養高層次創新人才的主要途徑，是應對全球人才競爭的基礎布局，是實施創新驅動發展戰略、建設創新型國家的重要基石，也是加快高等教育治理體系和治理能力現代化，提高高等學校人才培養、科學研究、社會服務和文化傳承創新水平，使之成為知識發現和科技創新的重要力量[9]。

對研究生來說，交叉創新能力是面向未來行業需求必備的素養，交叉創新能力培養是提升研究生教學質量、培養引領未來技術和產業發展人才的戰略方針[10]。西南交通大學是一所具有百年歷史的傳統工科院校，在新工科建設背景下，以“交通特色鮮明的綜合性研究型一流大學”為定位，在研究生交叉創新能力培養措施方面，積極適應新時期國家高等教育，特別是土木類工科教育的新要求，力求探索出一條特色鮮明的發展道路，力爭取得一批處于國內領先、國際先進的成果，成為國內一流、國際知名的土木類辦學單位和人才培養基地。筆者團隊以“雙一流”建設目標為導向，堅持以“科研育人”為指導，在培養學生科研能力的同時，引導學生形成敢為人先的科學精神、開拓創新的進取意識和嚴謹求實的科研作風。

研究生交叉創新能力培養分為實踐創新能力、科研創新能力及學科交叉能力三方面。

（一）理論結合實際，實踐創新能力的培養

筆者團隊依托陸地交通地質災害防治技術國家工程實驗室和西南交通大學結構工程試驗中心，在對研究生進行實踐創新能力培養時，針對不同學位類型完善教育培養體系，嚴格質量管理，引導研究生教育高質量發展。

在培養實踐創新能力時，學術型研究生在讀期間須參加工程實踐活動，提高實踐技能熟練度，培養其終身學習能力、創新能力、國際視野和領導能力。其認定范圍主要包含科技成果獎申報、參與國際或國家及行業標準編寫、申請國家發明專利、承擔國家級（重大、重點）工程項目或課題等，完成四類中任意一種類別，均可獲得3學分。專業型研究生在讀期間須參加創新創業與社會實踐活動，其認定范圍主要包含競賽活動、知識產權、科技成果轉化、執業資格、自主創業、社會實踐，完成六類中任意一種類別，均可獲得相應2學分。專業型碩士研究生入學滿1年并完成個人培養計劃中的課程階段學習后（一般為入學后第三學期）必須進行專業實踐。專業實踐環節須進入由學校備案的校內或校外專業實踐基地完成，實踐時間最短不少于半年，最長不超過一年。專業實踐以“項目制”的方式開展，奠定學生扎實的理論和實踐基礎，使其掌握專業領域的技術技能。專業實踐結束后，學生填寫并提交《個人專業實踐結題報告》，實踐基地應組織專業實踐結題答辯會，由3～5名專家組成考核專家組，對參與專業實踐學生的專業實踐完成情況和實踐效果進行綜合考核并給出考核結果，成績合格者獲得6學分。

具體的實踐創新能力培養分兩步走：第一步，實踐能力培養。團隊導師在科研項目涉及的相關理論及實踐方向上對研究生的學習工作進行把控，從項目開始到結束，安排具有較強責任心的高年級研究生引領低年級研究生參與項目。項目執行過程中積極進行討論，若遇到技術難題，導師或相關專業人員及時給予指導;第二步，實踐創新思維培養。在進行科研或工程項目過程中，研究生遇到困難時，不是按照既有方法和思路解決問題，而是引導其廣泛閱讀相關文獻，在此基礎上進行創新性思考，提出解決方案，鍛煉其創新思維。

為保障實踐創新能力培養環節的順利進行，團隊根據每位研究生實際情況與個人興趣制定階段性目標和發展計劃，要求團隊研究生每兩周進行一次組會匯報，匯報目前科研任務的完成情況和研究進展。同時，積極發揮“傳幫帶”作用，重點指導博士生學習工作，幫助其解決科研問題，博士生協助教師指導碩士生進行科研，幫助其完成科研計劃。這種幫扶模式能幫助研究生快速適應團隊科研工作環境，提升工作效率，保證研究生的培養質量，促進團隊良性發展。

（二）適應時代發展潮流，科研創新能力培養

科研創新是國家興旺發達的不竭動力，是建立創新型國家的重要保障[11-12]。高校承擔了全國60%以上的基礎研究工作和國家重大科研任務，研究生參與高水平科研項目比重逐年上升。2020年，國家自然科學基金面上項目的人員組成中，在學研究生占比超過50%，研究生已成為我國科研創新活動的重要參與者和貢獻者。由此可見，高校研究生是科研創新的領軍力量，因此，對研究生科研創新能力的培養格外重要。

在研究生科研創新能力的培養過程中，培育學生的科研創新精神，使其能處理好知識和創新的關系，提升創新能力;培養學生堅韌的毅力，提升其創新素養，在科研工作中不“循規蹈矩”，要有“奇思妙想”，堅持走自己的路，敢于大膽懷疑、大膽設想、大膽進行前瞻性探索，具備獨立觀察、質疑問難、捍衛真理的精神;提升學生創新活動和科研實踐參與程度，保障其學術成果質量，杜絕低水平的重復研究，旨在取得高水平原創性成果，不斷提高研究質量和水平;注重學位論文研究的創新性，要求學生對所提出的思想、理論、方法和技術論述翔實具體，實驗驗證過程縝密完整，研究可信度高。同時培養其銳意進取的精神，加強其創新性思維的鍛煉，鼓勵學生參與各類學術交流，讓學生了解當前專家學者關心的熱點、難點和焦點問題，激發學生的創造力。

（三）革新傳統思想，學科交叉能力的培養

新工科建設提倡重實踐、跨學科，通過學科交叉實現協同育人，持續改進創新人才的培養目標、培養方案、課程體系。土木工程屬于傳統工程專業，在新學科和新專業的沖擊下，需要主動改革升級，以提升本專業研究生快速面對變化的適應能力，保障其專業競爭力。

研究生學科交叉能力的培養，高校需要解放傳統教學思想、轉變落后態度，革新教學理念、梳理學科脈絡、把握教育改革發展背景、謀劃未來發展方向。在課程設置時，將力學類、設計原理類及信息類學科融合（建筑信息模型技術），以立德樹人統領人才培養，融合多學科交叉工程教育，形成高度關聯、貫通融合、持續創新的新型工程人才培養體系。

在具體實施方面，建設開放型多學科培養平臺，拆除學院與專業之墻，建設跨學院、多學科、開放辦學的校院兩級新工科教育培養平臺;拆除學校與社會之墻，實施產學研深度融合、多學科交叉融合、國內-國際培養融合、教-研-學主動融合;拆除教學與科研之墻，實現學校各級各類重點實驗室、工程中心之間的跨學科合作。以傳統工科專業的升級改造為出發點，引入人工智能、智能制造、機器人、云計算等新學科內容，注重跨界交叉融合、支撐服務產教融合、綜合改革及國際合作，在標準、結構、體系、方法、技術、課程、教材、評價等方面積極適應變化，培養具備智能運維建設理念和交叉融合人工智能等新興技術能力和在土木類相關工程領域從事勘察、設計、施工、管理和科學研究等工程的高層次未來人才。

圖1為研究生交叉創新能力培養路徑的流程圖。

以筆者所在團隊為例，27名碩博研究生通過合理執行研究生交叉創新能力的培養措施，取得了豐碩成果。學生發表論文50余篇（其中關于信息化、智能化和涉及交叉學科等方面的論文有10余篇），SCI論文20余篇，5人獲得國家獎學金，8人獲得特等學業獎學金，1人獲得中國港灣獎學金，1人獲得錢冬生教育基金獎學金，5人獲得優秀研究生稱號，5人獲得優秀畢業生稱號，3人獲得研究生明誠獎，多人競賽獲獎。6名研究生獲校級優秀碩士論文獎，其中，去年的2篇優秀碩士畢業論文的研究領域不僅僅局限于土木，還涉及機械和計算機等方面。培養的碩士生就業于各大鐵路、公路設計院及科研部門，并逐漸成為單位上德才兼備的中堅力量，培養成效顯著。

三、研究生導師團隊建設方案

研究生導師團隊的建設與研究生能力培養是相輔相成、密不可分的。研究生團隊在建設過程中，應以提升研究生教學質量為核心，盡可能為學生創建良好的學習環境，始終堅持立德樹人、科研育人，堅持科研創新、成果轉化和國際交流。圍繞新工科建設步伐，擴展團隊研究內容，瞄準高速鐵路和川藏鐵路橋梁行車安全和防災減災領域的核心問題和關鍵技術難題，聚焦交通土建行業創新人才需求。構建以國家基礎設施防災減災行業需求為引領，以國家創新發展平臺為支撐，以卓越的創新型人才成長體系為核心的“三位一體”創新型研究生培養體系。將科研所涉及的內容與國家和行業發展的大環境緊密結合，引導學生了解國家重大需求和重大工程的世界性難題與技術瓶頸，引導學生接觸學科前沿、探索科學問題，激勵學生開展原創性、前沿性、跨學科研究，實現了科學研究與人才培養的良性互動，為國家基礎設施建設的發展儲備卓越拔尖人才。在此基礎上，形成特色鮮明、學術科研氛圍好、凝聚力和向心力強的可持續發展的研究生導師團隊。在探索團隊建設過程中，提出以下幾點建議：

1.完善團隊運行機制，建立和諧團隊文化

和諧有序的團隊氛圍是保障研究生可以安心進行科研工作的基本前提，在團隊內部管理上，通過探尋科學合理的運行機制，建設和諧團隊文化，為研究生營造積極高效的學習環境。

團隊運行機制主要分為管理機制、考核機制及激勵機制3個方面：（1）管理機制。建立完善的團隊管理規章制度，包括日常工作管理、實驗管理及后勤管理等多個方面，確保規章內容清晰明確，有章可循。委任教師負責人和學生負責人進行團隊大小事務的處理，學生的日常工作問題由各項目學生負責人進行匯總，然后向教師負責人進行匯報，這樣的運作機制，可以促進團隊協作能力，大幅度提高工作效率。（2）考核機制。為推進團隊各類科研項目，建立健全的考核機制，對學生科研工作定期進行考核，由學生代表及教師代表聯合對每個科研項目的相關事項進行評定。（3）激勵機制。建立激勵機制，調動研究生的學習熱情，出臺動態、優化，具有激勵功能的團隊研究生獎學金評選實施細則，打破平均化的分配體制，激勵每位研究生積極科研、勇于創新，將資源更多用在鉆研學術、勇于創新的研究生身上，對鼓勵研究生潛心學業具有重要的引導和激勵作用。設立學生工作優秀獎，獎勵為團隊工作付出較多的研究生，每年評選若干名表現優異的碩士研究生和博士研究生，并給予獎勵。這一制度可以形成團隊內研究生的良性競爭，提高整個團隊的科研能力、核心競爭力及成果轉化率。

團隊文化建設是營造良好學習環境的另一環節，通過定期組織團隊活動，如體育活動，在鼓勵學生積極鍛煉身體的同時，加強學生間的交流，促進協同合作能力，增加團隊凝聚力及團隊歸屬感，也可加深教師對學生的了解，深入認識學生的性格、能力和興趣愛好等，有助于因材施教，精確培養。

2.推進導師隊伍“傳幫帶”建設，持續革新團隊研究方向

研究生是團隊的基礎，導師是團隊的靈魂。在完善團隊建設過程中，導師隊伍圍繞“立德樹人”的根本任務，以科學研究為載體，以“人才培養”為本，不忘初心科研育人，砥礪前行創新跨越，瞄準國家重大戰略，革新人才培養體系，營造良好育人氛圍。團隊教授、副教授帶領青年講師發展及成長，提升導師隊伍水平，形成協同發展的指導梯隊，真正體現“傳幫帶”團隊建設效應[13]。

瞄準科技前沿和關鍵領域，發揚創新精神，不斷深入探索，在立足傳統研究課題的同時，深入挖掘有價值的創新點，進行技術創新、知識創新和理論創新;緊跟行業前沿方向，著眼新興學科，進行原始創新、前沿突破和正向創新;實現科學研究與人才培養的良性互動，為國家基礎設施建設的發展儲備更多具有創新意識、創新思維和創新實踐能力的高水平人才。

3.開展交叉學科研究，構建復合式創新育人體系

為響應國家創新驅動發展戰略，團隊在立足傳統學科基礎上，打破視野和傳統科研理念禁錮，推動土木工程“智能+”時代，積極探尋“土木+大數據+信息化”學科交叉研究新方向，深入推進學科專業調整，促進理工結合、工工交叉、工文滲透，推動交叉專業的產生，跨院系、跨學科、跨專業培養工程人才的教育模式，為團隊研究生提供接觸未來行業發展方向的機會，使其能快速適應未來行業發展。同時，秉承“積累、創新和應用”的科學研究態度，結合理念深化、結構優化、模式創新、師資建設、創新創業、協同育人、共同體構建、質量提升等方面構建復合式創新育人體系，形成特色鮮明的團隊文化，優化不同學科隊伍內部交流，形成更高效合理的研究生培養制度和機制[14-15]。團隊基于我國高速鐵路和川藏鐵路等重大工程建設項目背景，把脈重大工程技術難點和瓶頸問題，建立并完善“以學術創新為基礎、多能并舉”的全新培養模式，全面提升研究生綜合能力和培養質量，為國家鐵路建設培養頂級技術和交叉學科的復合式創新人才，為重大工程建設提供強大的智力支撐。

四、 結語

新工科背景下土木工程專業的改造升級建設必須以培養卓越工程創新人才為核心，以質量建設為根本，構建中國特色、世界水平的工程教育體系，加快推進中國從工程教育大國走向工程教育強國。未來高校對研究生的培養應始終堅持以交叉創新能力培養為核心，為研究生的提升和發展創造多元的機會，進而促進其快速成長，培養國家需要的高水平、高素質新時代創新人才。但是，研究生的能力培養模式不是一成不變的，各高校應根據各自的學科優勢和特色，立足國家和行業需求，建立和完善對應的培養體系，推進研究生教育的發展，培養更多高層次的創新型科研人才。

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