新工科背景下农林院校土木与...研究生培养质量的监控与提升_刘景良.pdf
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1、高等建筑教育 2023 年第 32 卷第 2 期JOURNAL OF ARCHITECTURAL EDUCATION IN INSTITUTIONS OF HIGHER LEARNING Vol.32 No.2 2023 doi:10.11835/j.issn.1005-2909.2023.02.010欢迎按以下格式引用:刘景良,方露,黄志伟.新工科背景下农林院校土木与水利专业研究生培养质量的监控与提升J.高等建筑教育,2023,32(2):77-87.修回日期:2022-01-12基金项目:福建农林大学研究生教育教学改革研究项目(712018270380,69915001025)作者简介:刘
2、景良(1983),男,福建农林大学交通与土木工程学院副教授,博士,主要从事结构健康监测研究,(E-mail)。新工科背景下农林院校土木与水利专业研究生培养质量的监控与提升刘景良a,b,方 露a,黄志伟a,b(福建农林大学 a.交通与土木工程学院;b.“数字福建”智能交通技术物联网实验室,福建 福州 350002)摘要:随着“新工科”理念的提出,我国研究生教育迎来了结构调整的关键时期,然而,当前土木与水利工程专业研究生的培养因为受到各类因素的影响而出现了质量下降的问题。立足于农林院校的办学特点和基础条件,通过问卷调查的方式收集福建农林大学土木与水利工程专业研究生的发展现状,引入灰度预测模型预测问
3、卷数据的未来发展趋势。研究结果表明:土木水利专业研究生创新能力质量系数与实践水平质量系数均呈现出明显的下滑趋势,外语能力也未得到有效提升。为此,从学校和教师层面出发,详细阐述了提升创新能力、实践水平及外语能力的改进措施和建议。研究成果在一定程度上揭示了当今土木与水利工程专业研究生培养过程中存在的主要问题,提出了符合“新工科”理念和农林院校特点的研究生质量提升方法,这将有助于高校有针对性地培养适应未来发展格局的高素质土木与水利工程专业人才。关键词:质量动态监控;创新能力;实践水平;新工科;培养质量中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2023)02-0077-11“
4、新工科”理念是为了应对新一轮科技革命和产业变革所面临的新机遇和新挑战而提出的一种发展战略1-2。2017 年 2 月和 4 月,教育部在复旦大学和天津大学分别召开了综合性高校和工科优势高校的新工科研讨会,形成了新工科建设的“复旦共识”和“天大行动”。伴随着“新工科”理念的不断深入,我国研究生教育事业蓬勃发展,研究生的数量屡创新高。然而,基数庞大的研究生群体的整体培养质量并不乐观,这给国家和社会带来了巨大的就业压力,而新冠疫情的影响更是加剧了这种趋势。硕士研究生教育是一个培养高素质创新人才的过程。近年来,土木与水利工程专业研究生的77 高等建筑教育 2023 年第 32 卷第 2 期 创新能力明
5、显不足,因此提高其创新能力成为当务之急。伴随着研究生招生规模的不断扩大,优质生源比例逐年降低,再加上如今大部分硕士研究生培养都是以单一导师负责制为主3-4,而导师的学术水平、知识储备、教学方式并非完全符合“新工科”理念,这极大程度地影响了研究生的培养质量5-7。基于此,以质量监控为手段,对福建农林大学土木与水利专业硕士研究生的培养质量进行问卷调查和跟踪,发现研究生培养过程中存在的问题并提出了相应的改进措施和建议。一、研究生培养质量动态监控及存在的问题高校研究生的培养质量动态监控体系是提升研究生质量的有效手段,旨在将质量动态监控措施深入到研究生培养教育的各个环节,从而及时发现并解决培养过程中存在
6、的问题,使人才培养质量达到规定的标准并确保逐步提升8-9。当前,我国正处于社会和经济发展的关键时期,对土木与水利工程高素质人才的需求日益增大。因此,高校教育工作者不能局限于研究生数量的增加,而应该着重提高研究生培养质量监控与管理水平。为客观了解福建农林大学土木与水利专业硕士研究生的培养质量,对福建农林大学 47 名土木与水利工程专业硕士毕业生与研三学生进行了问卷调查,设计问卷如表 1。表 1 福建农林大学土木与水利工程专业硕士研究生质量动态调查问卷问题及选项1.您的年级是:级(是/否)已毕业2.您研一的综测排名为:/(您的排名/专业人数)您研二的综测排名为:/3.研究生期间奖学金获得情况研一:
7、一等;二等;三等;其他;研二:一等;二等;三等;其他;4.研究生期间论文发表情况研一:篇;研二:篇;研三:篇5.研究生期间专利发表情况研一:次;研二:次;研三:次6.研究生期间参与出版著作情况研一:次;研二:次;研三:次7.您在哪一阶段通过六级本科;研一;研二;研三;以上选项都不是8.研究生学习对您的英语水平是否有提升有提升;没有提升9.您在哪一阶段学术交流频率最高研一;研二;研三10.对研究生期间的学术交流频率是否满意太少;正常;过多11.您毕业后的就业情况(毕业生)国有企业;私营或民营企业;公务员;事业单位;读博;其他:12.您的月薪为(毕业生)3000-5000;5000-7000;70
8、00-9000;9000 以上13.研究生的学习对您的专业实践能力有无提升有提升;没有提升14.研究生的学习对您的创新能力有无提升有提升;没有提升15.研究生的学习对您的工作态度有无帮助有帮助;没有帮助16.研究生的学习对您的就业是否有帮助有帮助;没有帮助17.请总体评价您的研究生学习生活非常满意;满意;一般;不满意;非常不满意 通过对47 份问卷整理发现,福建农林大学土木与水利工程专业研究生培养过程中存在以下问题。87刘景良,等 新工科背景下农林院校土木与水利专业研究生培养质量的监控与提升(一)研三阶段创新动力明显不足在调查问卷中,挑选出 4、5、6、14 这四个能够反映创新能力的问题,然后
9、针对每项问题赋予一定的权重计算每位学生在每项问题上的得分,最终统计出总分并求取平均值,从而得出如图 1 所示的研究生创新能力培养质量系数。在图1 中,横坐标1、2 和3 分别表示研一、研二和研三阶段。由图1可知:研一至研二阶段学生的创新培养质量提升明显,但是研二至研三阶段学生的创新培养质量呈现小幅度下滑。研三学生大多专注于整理成果,较少参与新的项目研究是产生这种现象的主要原因。校外实习、找工作等原因让学生消耗了太多的时间和精力,因而无法专注于科研创新活动。此外,部分学生在研三会产生消极对待科研工作的心理,从事创新活动的主观意愿不强。上述这一系列因素的综合作用导致研三学生创新动力明显不足,进而创
10、新质量系数下滑。图 1 研究生创新能力培养质量系数 图 2 基于灰度预测模型的研究生创新能力质量系数 为预测未来几年研究生创新能力的发展趋势,引入灰度预测模型。灰度预测模型本质上是一种对系统因素之间的发展趋势进行关联分析的预测方法。它通过对原始数据的处理生成有较强规律性的数据序列,然后建立相应的微分方程模型来预测事物的未来发展趋势状况。定义 X(0)为如式(1)所示的预测模型的数据合集,而 X(1)为 X(0)的一次累加生成数序列,如式(2)所示。X(1)=x(0)(1),x(0)(2)x(0)(k)x(0)(n)(1)式中,n 表示预测模型内的数据总量。X(1)=x(1)(1),x(1)(2
11、)x(1)(k)x(1)(n)(2)式中,x(1)(k)=ki=1x(0)(i),k=1,2n。其中,Z(1)为 X(1)的紧邻均值生成序列,如式(3)所示。Z(1)=z(1)(2),z(1)(3)z(1)(k)z(1)(n)(3)式中,z(1)(k)=0.5x(1)(k)+x(1)(k-1)。假定上述 Z(1)与 X(1)序列同号,其累加生成数序列应为单调序列。如果采用指数曲线对这个单调序列进行拟合,则该序列可以写成如式(4)所示的微分方程形式。dx(1)dt+ax(1)=b(4)式(4)的解为x(1)=x(1)(1)-ba|eat+ba(5)式中,a 和 b 为待定系数。97 高等建筑教育
12、 2023 年第 32 卷第 2 期 将式(4)中的dx(1)dt和 x(1)(t)分别用 x(0)(k)和 z(1)(k)替换,可得x(0)(k)+az(1)(k)=b,k=2,3n(6)实际上,式(6)的白化方程或影子方程即为式(4)。设 a?为未知向量且 a?=(a,b)T,则 a?的最小二乘估计为a?=(BTB)-1BTYn(7)式中,B=-z(1)(2)1-z(1)(3)1-z(1)(n)1|,Yn=x(0)(2)x(0)(33)x(0)(n)|。根据式(4)(7)可知:式(6)所示的灰色微分方程的时间响应序列为x?(1)k+1()=x(1)-ba|e-ak+bak=1,2n(8)式
13、(8)的还原值为x?(0)(k+1)=x?(1)(k+1)-x?(1)(k)(9)此时,式(9)即为如式(1)所示的预测模型的预测方程。通过建立灰度预测模型对研究生创新能力质量系数进行分析,结果如图 2 所示。在图 2 中,横坐标 1、2 和 3 的意义与图 1 相同,而 4、5 和 6 则分别表示研究生毕业后一年、二年和三年。由图 2可知,本次调查的研究生样本在未来三年的创新能力质量系数将会进一步下滑。(二)实践水平下滑严重为分析研究生的实践水平,从问卷中选取 5、9、10、13、15 和 16 题的调查结果作为参考,通过赋予权重、求解平均值得到如图 3 所示的研究生期间实践水平结果。由图
14、3 可知,研一至研二阶段研究生的实践水平大幅上升,研二至研三阶段出现下滑。图 4 灰度模型预测结果表明,研究生的实践水平在毕业后三年内将逐步下滑。图 3 研究生实践水平质量系数 图 4 基于灰度预测模型的研究生实践水平质量系数 高校研究生实践水平的不足与实践环境有着密不可分的关系。实践环境由实验条件、实践基地和研究生的实践积极性等因素构成10-11。相对人文社会科学,工科研究生课题研究更需要实验设备、实验场地及人员经费等条件支持。此类实践环境因素对研究生的实践水平影响较大,尤其是研三学生实践水平的下滑与实践环境和积极性有着较强的关联性。学生在研三阶段会进行大量的08刘景良,等 新工科背景下农林
15、院校土木与水利专业研究生培养质量的监控与提升科研实验,很多情况下学生会受到实验条件的影响而无法进行正常的科研活动,这也造成部分学生选择放弃科学实验这一步骤,从而大大降低了研究生的实践水平。(三)外语水平亟待提升外语水平也是硕士研究生培养质量评价的标准之一。在“新工科”思潮的冲击下,土木与水利工程整个行业对智能化十分重视,这必将要求研究生拥有更强的外语水平以从容应对国际交流。此外,研究生在开展课题研究需要查阅外文文献。因此,通过对问卷第 7 题和第 8 题中的调查数据进行整理,得出如图 5 所示结果:在三年学习期间,60%的土木水利专业研究生(28 人)未能通过英语六级考试,仅有40%的研究生(
16、19 人)通过英语六级考试。其中,除了在本科阶段已经通过的4 人外,23%的研究生(11 人)在研一已通过英语六级,而在研二和研三阶段通过六级的人数分别为 4 和0。图 6 给出了研究生期间的外文学习对外语水平的影响结果。75%的学生认为通过研究生期间的外文学习外语水平有所提升,而 25%的学生并不这么认为。虽然研究生期间的外文学习能够在一定程度上提高研究生的外语水平,但就当前整体水平来看,土木与水利专业研究生的外语运用能力还不乐观;因此,如何提升学生在研究生期间的外语水平迫在眉睫。图 5 土木水利研究生六级通过情况 图 6 研究生期间的外文学习对外语水平的影响 通过问卷调查这一质量监控和跟踪
17、手段,更好地了解了目前福建农林大学土木与水利工程专业硕士研究生的培养现状,发现了当前培养过程中存在的问题,同时也为未来研究生培养工作的改革提供了依据和参考。基于此,建议高校根据自身的实际情况,努力培养学生的创新和实践能力,积极探索外语课程改革,最终构建出符合土木与水利工程专业研究生教育规律和特点的培养模式。二、大力提倡创新能力建设创新是引领社会和经济发展的第一生产力。因此,创新能力的培养对研究生质量的提升具有非常直观的效果。“新工科”是时代信息化、智能化的产物,在新经济和新兴产业的背景下,人才创新能力的培养比以往任何时期都更加重视。这样的客观现实要求土木与水利工程专业人才发挥不同于常人的创造能
18、力12。当前土木与水利工程专业的教学以理论教学配合少量实践教学为主,并没有充分地在课堂上给予学生开拓和发散思维的机会。除此之外,学生的学习过于应试化,其目的仅仅是为了完成学习任务、通过考核,以至于在日常学习和生活中没有养成举一反三的思维习惯,遑论创新思维的培养13-15。各高校只有在教学中充分将科研创新注入到学生的日常生活和学习中,才能提升学生的创新意识,进而鼓励学生更好地展开创新性的科研活动。为此,建议如下。18 高等建筑教育 2023 年第 32 卷第 2 期 (一)建设高校创新体系科研院所、高校、企业是我国的三大创新主体。教育部实施的“高等学校创新能力提升计划”有效促进了三大主体的合作,
19、实现了人才、资金、信息、技术创新要素的动态有效趋同,使得拥有不同需求的创新主体形成了不同的创新模式16-17。自“新工科”理念提出以来,部分高校虽然大力推崇创新能力建设,却没有真正形成创新培养体系,其口头上的创新培养只能让学生在思想上有一定提升,并没有达到实质效果。面对创新教育这种新型的教育模式,高校必须在有限的资源下激发学生的创新潜能,真正将创新体系建设落到实处。各高校可以通过各类科技竞赛、开放性实验等活动来健全校内创新体系。其次,对于竞赛和活动的挑选也要严格审核,不能拘泥于传统类型,应增加智能建造等新兴元素,进一步深化和提高学生创新能力18-22。在创新体系的构建过程中,科研竞赛是创新能力
20、培养的一大风向指标。无论是本科阶段还是研究生阶段,大部分学生有过参与学科竞赛的经验。每一次竞赛活动都能很好地挑战学生的思维能力、组织能力及创新意识。相比本科阶段,研究生阶段的科研竞赛是一种更高层次的创新能力培养,其不仅能够在竞赛过程中激发学生主动进取的意识,而且鼓励研究生将该种能力实质性地运用到日常科研学习中并逐步提升。除此之外,各类科研竞赛也能给枯燥的日常科研活动以调剂,进而提升学生对科研创新活动的兴趣。(二)培养导师与时俱进的创新能力“新工科”理念的提出,必然要求高校要在工程科技创新和产业创新中发挥主体作用;因此,高校有必要在创新培养模式上作出实质性改进,其中导师要具备与时俱进的创新能力。
21、在创新模式不够完善的大环境下,导师容易受传统应试教育理念的束缚,其创新教学理念较为陈旧,教学偏传统。与此同时,导师在面对新型的创新模式时接受度不高,以致创新教学水平远远达不到理想状态,而这毫无疑问阻碍了研究生创新教育的发展。需要强调的是,导师的教育方式和水平对研究生的创新能力影响巨大。优秀的导师将培养出学习积极、勇于探索的研究生,这对于学生的自身发展乃至学校的创新发展大有裨益。因此,导师应结合学生的个体特征制定个性化的创新培养模式,在教学和指导过程中要重视对学生拓展性思维的引导,注重激励型教育并提倡学生发表独立见解。唯有如此,研究生的创新能力才能不断得到锻炼和升华。(三)高校交叉学科创新在科学
22、技术高速发展的今天,土木与水利工程结构不断向大跨度、新高度发展,各种复杂工程陆续涌现,而这一切都需要工程师们持续研发新结构、新技术、新工艺、新材料和新设备,以适应和引领社会主义建设事业的发展23-25。福建农林大学作为一所农林院校,其土木与水利工程专业在面对其他院校激烈竞争时并不占优势,而这对福建农林大学吸引优质生源及毕业生就业造成了较大的影响26;因此,如何在创新教育中发挥好学校优势和特色成为关注的重点。鉴于农林院校的办学特点和特色,土木与水利工程专业应重点关注建筑材料领域,即将福建农林大学国家级特色专业林业工程与土木工程专业交叉融合,开展一系列古建筑修复、竹木结构加固与鉴定研究,这样既能够
23、充分利用林业工程和材料工程专业的教学资源和科研平台,又能体现学校28刘景良,等 新工科背景下农林院校土木与水利专业研究生培养质量的监控与提升硕士研究生培养特色,同时也能为新兴产业的进步提供更多的发展思路。近年来,福建农林大学新增智能建造专业,它是面向国家战略需求和建筑业升级转型的新专业,在专业建设过程中将人工智能化技术与土木与水利工程结构紧密结合并交叉,实现弯道超车,进而培养出适应当前建筑自动化和智能化趋势的高层次优秀专业人才。诸如此类的交叉学科融合发展既优化了福建农林大学的创新培养模式,又有利于催生和培育新的科研成果与专业人才,因而必将成为未来学科发展与创新人才培养的必然趋势。三、切实加强专
24、业实践锻炼土木与水利专业研究生教育工作的重点在于培养高层次应用型人才。除了创新能力之外,专业实践能力的培养也是研究生培养质量的一个重要体现,同时也是一项艰巨任务。在当前的工程项目建设中,我们迫切需要一批通过研究生教育主渠道培养的、能够在掌握专业知识的基础上应用好技术和技能的专业实践型人才27。相对其他学科,土木与水利工程专业的实践性非常强,更需要重点关注以理论结合实践为特点的培养方式。截至目前,虽然不少高校在土木与水利专业硕士研究生实践能力培养方面做出了有益的探索,但是土木与水利专业硕士研究生教育仍过于注重理论教学,高校的实践环境和条件并没有达到预期的理想水准。硕士研究生在毕业后和本科毕业生几
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