摘要
随着国家政策导向转变与相关产业的快速发展,培养高素质创新型工程人才已成为工程硕士研究生教育的当务之急。为科学评价我国工程硕士的创新能力水平,本文基于素质冰山模型构建并优化了工程硕士创新能力评价模型,运用层次分析法与熵权法建立了涵盖创新技能、创新知识、创新思维、创新人格与创新成果5个因素层、16个指标层的工程硕士创新能力评价指标体系。基于该评价指标体系,以全国1821名工程硕士为研究对象,运用云模型技术评测并分析了我国工程硕士创新能力的整体水平。研究发现:从整体看,我国工程硕士创新能力总体处于良好水平,但个体间仍存在一定的差异性;从各维度看,工程硕士在创新知识、创新人格与创新成果这三个维度上的表现较为良好,而在创新思维与创新技能维度上的表现一般;从各项指标看,工程硕士在综合知识基础、创新成果优化与知识习得能力三项指标上表现最好,而在批判性思维、复杂工程问题解决与复杂工程问题提出指标上的表现最弱,亟需进一步提升。本文基于此,进一步提出对策:完善工程硕士创新能力评价体系,促进工程硕士创新能力的全面提升;聚焦工程硕士的创新技能与创新思维,着力补长其创新能力短板;强化工程硕士的创新主体意识与作用,实现其创新能力的自主提升。
2023年5月29日,习近平总书记在中共中央政治局第五次集体学习时强调,进一步加强科学教育、工程教育,加强拔尖创新人才自主培养,为解决我国关键核心技术攻关提供人才支
开展工程硕士创新能力的科学评价,通过构建一套全面系统的评价指标体系,科学客观地评估工程硕士的创新能力,并在此基础上推动我国研究生工程教育模式改革,对于提升工程硕士研究生的培养质量与创新能力,以及国家科技创新整体水平具有极其重要的意义。当前,国内学者在研究生创新能力评价方面已从多个角度进行了深入研究并取得了丰富的研究成果。杭祖圣等综合考虑了创新主体(高校和企业)间合作创新所产生的影响效果,构建了涵盖创新知识积累、创新思维、创新技能、创新个性与团队、创新环境,以及创新成果等维度的研究生创新能力评价指标体
工程硕士创新能力是指工程硕士研究生在接受工程教育和参与企业实践的过程中,形成的由创造性认知活动产生创新性成果的能
1993年,斯宾塞创造性地提出了素质冰山模型,该模型刻画了个体素质的四个层次:技能;知识;思维、自我概念、价值观;动机、人格特质。斯宾塞认为个体的综合素质如同一座冰山,在海平面以上的表层部分能够清晰地呈现出个体的知识与技能,而思维、价值观、自我概念,以及动机与人格特质埋藏在海平面下方,这些构成了素质冰山的基础。这四个层次的素质共同影响个体综合素质的形成。基于素质冰山模型,结合工程硕士创新能力的概念内涵与特征,本文构建了工程硕士创新能力评价模型,如

图1 素质冰山模型与工程硕士创新能力评价模型
工程硕士创新能力具有外显性与内隐性并存的特征。外显性创新能力可以通过工程硕士是否掌握创新知识、是否具备创新技能等方面进行评价;而内隐性创新能力具有不确定性和无法定性等特征,比如创新思维是否活跃、创新人格倾向是否强烈等,需要选取合理的指标进行科学评价。此外,鉴于工程硕士在实践过程中所创造的成果往往具有学术价值、应用价值和社会价值,这些成果能够全面反映其创新能力的总体水平。因此,本文将创新成果纳入工程硕士创新能力评价模型中。
基于工程硕士创新能力的内涵、特征与评价模型,结合已有相关文献,经过15位教育学与工程学领域的专家反复多轮讨论与筛选,从工程硕士创新能力实现的结构角度,构建了由1个目标层、5个因素层和16个指标层组成的工程硕士创新能力评价指标体系,各项指标及其来源如
目标 | 因素层 | 指标层 | 指标层来源 |
---|---|---|---|
工 程 硕 士 创 新 能 力 | 创新技能 | 复杂工程问题提出 |
尚元明 |
复杂工程问题解决 |
钟柏昌 | ||
创新知识 | 综合知识基础 |
吕科建 | |
知识习得能力 |
修光利 | ||
知识运用能力 |
高敏等 | ||
创新思维 | 系统性思维 |
林 | |
批判性思维 |
《华盛顿协议 | ||
工程伦理思维 |
郑庆 | ||
逻辑思维 |
刘甜甜 | ||
数理思维 |
章丽辉 | ||
创新人格 | 想象力 |
威廉斯创造力倾向测量 | |
冒险性 | |||
好奇心 | |||
挑战性 | |||
创新成果 | 创新成果产出 |
邹浩 | |
创新成果优化 |
杨蕙 |
创新技能主要指工程硕士在工程活动中为实现新颖的、有价值的创新活动或解决工程活动中遇到的现实问题所需具备的一种综合能力。自我国加入《华盛顿协议》以来,解决复杂工程问题逐渐成为工科生毕业要求的重要标准。复杂工程问题往往综合性强,包含非工程因素,需借助创新手段解
创新知识主要指工程硕士开展创新活动所需具备的各种知识及其相关能力,本文主要包含综合知识基础、知识习得能力与知识运用能力这三个指标。首先,丰富的知识储备是工程硕士提升自身创新能力的重要前
创新思维是一种高级的、特殊的思考方式和思维活动,它强调以全新的认知方式与方法从不同视角、不同思路对客观事物进行认识、概括与掌
创新人格是指工程硕士在工程创新实践活动中所体现出的具有一定倾向性且较为稳定而独特的心理特征。本文基于威廉斯创造力倾向测量表,从想象力、冒险性、好奇心与挑战性四个维度评价工程硕士在创新人格指标上的表现。想象力是创新、创造和生产能力的源泉;冒险性要求工程硕士具备探索新想法和尝试新事物的开拓精神;强烈的好奇心能够驱使工程硕士在工程活动中进行自由探索,以寻求复杂工程问题的解决方案;挑战性人格要求工程硕士对社会惯例加以质疑,突破已有规范进行创新创造,具备挑战性人格的工程硕士往往是富有创造力和创新精神的工程型人
创新成果是工程硕士在创新实践中产出的兼具新颖性与实用价值的工程产品,直接体现其创新能力,并融合了创新人格、创新思维、创新知识与创新技能。倘若用一棵树作为比喻,创新人格好似树根,汲取所需养分;创新思维是树干,吸收营养向上生长;创新知识则是树枝,朝着不同方向前进;创新技能像树枝所到之处长出的茂盛树叶;创新成果便是树叶下的果
考虑层次分析法的系统性和熵权法的客观性,本文综合运用AHP-熵权法这种组合赋权法展开对工程硕士创新能力评价指标体系的赋权。邀请参与评价指标选取的15位专家,进一步对工程硕士创新能力评价指标体系中各项指标的重要程度综合打分,采用Yaahp 12.3软件中的群决策功能与Excel软件分别对指标权重进行了测算,再通过求取两者的均值确定各项指标的最终权重,在一定程度上避免了层次分析法主观性太强而熵权法不够系统等问题。运用熵权法对评价指标体系赋权的具体步骤如下。
步骤一:计算特征比重
, | (1) |
式中:为特征比重;为第个系统中的第项指标数据。
步骤二:计算熵值
, | (2) |
式中:为熵值。
步骤三:得到最终权重
, | (3) |
式中:为熵权。
工程硕士创新能力评价指标体系权重最终结果的计算公式为,其中,为层次分析法测算的权重;为熵权法测算的权重;为综合权重。工程硕士创新能力评价指标的赋权结果如
因素层 | 指标层 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
评价指标 | 综合权重 | 评价指标 | 主观权重 | 客观权重 | 综合权重 | |
创新技能 | 0.139 | 复杂工程问题提出 | 0.047 | 0.080 | 0.063 | |
复杂工程问题解决 | 0.053 | 0.098 | 0.076 | |||
创新知识 | 0.178 | 综合知识基础 | 0.062 | 0.064 | 0.063 | |
知识习得能力 | 0.077 | 0.056 | 0.066 | |||
知识运用能力 | 0.043 | 0.056 | 0.049 | |||
创新思维 | 0.369 | 系统性思维 | 0.066 | 0.043 | 0.055 | |
批判性思维 | 0.098 | 0.095 | 0.096 | |||
工程伦理思维 | 0.040 | 0.105 | 0.072 | |||
逻辑思维 | 0.115 | 0.033 | 0.074 | |||
数理思维 | 0.070 | 0.073 | 0.072 | |||
创新人格 | 0.191 | 想象力 | 0.054 | 0.032 | 0.043 | |
冒险性 | 0.020 | 0.031 | 0.025 | |||
好奇心 | 0.067 | 0.090 | 0.078 | |||
挑战性 | 0.057 | 0.031 | 0.044 | |||
创新成果 | 0.123 | 创新成果产出 | 0.108 | 0.038 | 0.073 | |
创新成果优化 | 0.025 | 0.075 | 0.050 |
结合上述工程硕士创新能力评价指标体系,本文设计了工程硕士创新能力评价问卷,从内部一致性出发,对问卷信效度进行了检验。结果显示,问卷整体的 系数为0.859,巴特利特球形检验值为0.844,表明该问卷的信效度良好,可进行后续分析。进一步利用工程硕士创新能力评价问卷,面向我国工程硕士采用线上问卷星平台与线下纸质问卷两种方式展开调研,共发放问卷2 240份,回收有效问卷1 821份,回收率达81.29%。调研对象来自北京、上海、重庆、湖北、广东五个地区的25所高校。其中,985高校3所,211高校5所,“双一流”高校(不含985与211高校)5所,其他高校12所,占比分别为12%、20%、20%、48%;男性1 354人,女性467人,占比分别为74.35%、25.65%;有工程专业相关工作经历的工程硕士共1 164人,占比为63.92%。基于调研结果,运用云模型技术对工程硕士的创新能力水平进行了测评,并展开了可视化分析。
云模型是一种处理不确定知识定性定量转换的新模型,能实现定量数值和定性语言之间的转换,较好地解决评价过程中模糊性和随机性的问
由于正态云模型能得出较为直观的结论,且具有较好的普适性,本文采用正态云模型展开工程硕士创新能力评价研究。云模型的数字特征可以体现其整体特性,期望、熵、超熵为云的数字特征。期望值作为云滴在论域空间中分布的中心,是最能代表定性概念的点;熵值是用来度量定性概念的模糊度,反映定向概念被接受的程度;超熵值是熵的熵,不仅可以表示云滴的离散程度,还可以表示云图的准确
运用云模型开展工程硕士创新能力水平的科学测评首先需基于评价集构建云标尺,并由专家根据实际情况进行评分,赋予每个评价区间云模型的数字特征。具体公式如下:
, | (4) |
式中:与分别代表等级标准的最大边界值与最小边界值;代表常数。
进一步采取等级综合云的方法,将多个独立等级的云集合成1个更广义的云,各项指标也相应地综合成1个综合云特征值,具体公式如下:
, | (5) |
式中:为第个云集的期望值;为第个云集的熵值;为第个云集的超熵值;为综合云的期望值;为综合云的熵值;为综合云的超熵值;为第个云集的权重。
基于调研数据,结合工程硕士创新能力评价指标体系中指标层各项指标的权重,运用云模型技术计算得到各指标的云特征值,结果如
评价指标 | 期望值 | 熵值 | 超熵值 |
---|---|---|---|
复杂工程问题提出 | 3.294 | 1.032 | 0.218 |
复杂工程问题解决 | 3.140 | 1.070 | 0.055 |
综合知识基础 | 3.943 | 0.666 | 0.088 |
知识习得能力 | 3.795 | 1.010 | 0.262 |
知识运用能力 | 3.787 | 1.052 | 0.216 |
系统性思维 | 3.706 | 1.039 | 0.390 |
批判性思维 | 2.792 | 1.091 | 0.314 |
工程伦理思维 | 3.525 | 1.146 | 0.425 |
逻辑思维 | 3.778 | 1.160 | 0.404 |
数理思维 | 3.389 | 1.223 | 0.359 |
想象力 | 3.624 | 0.861 | 0.297 |
冒险性 | 3.538 | 1.109 | 0.391 |
好奇心 | 3.692 | 0.878 | 0.305 |
挑战性 | 3.643 | 0.832 | 0.267 |
创新成果产出 | 3.787 | 1.102 | 0.237 |
创新成果优化 | 3.833 | 1.160 | 0.377 |
由
评价等级 | 得分区间 | 标准云 |
---|---|---|
差 | (0.00~2.50] | (1.250,0.417,0.050) |
较差 | (2.50~3.00] | (2.750,0.083,0.050) |
一般 | (3.00~3.50] | (3.250,0.083,0.050) |
良好 | (3.50~4.25] | (3.875,0.125,0.050) |
优秀 | (4.25~5.00] | (4.625,0.125,0.050) |
结合正态云发生器算法,运用Matlab编程软件制作了工程硕士创新能力评价等级标准云图,如

图2 工程硕士创新能力评价等级标准云图
注: Ⅰ级—Ⅴ级为等级云,下同。
由
本文进一步测算了工程硕士创新能力评价指标体系中五项因素层指标的云特征值,并通过Matlab编程绘制了工程硕士创新能力因素层各项指标的评价云图,如
评价指标 | 期望值 | 熵值 | 超熵值 |
---|---|---|---|
创新技能 | 3.210 | 1.052 | 0.153 |
创新知识 | 3.845 | 0.897 | 0.202 |
创新思维 | 3.385 | 1.135 | 0.376 |
创新人格 | 3.645 | 0.893 | 0.308 |
创新成果 | 3.806 | 0.926 | 0.302 |

图4 因素层各指标评价云图
由
基于素质冰山模型构建并优化了工程硕士创新能力评价模型,在此基础上科学选取工程硕士创新能力评价指标,运用层次分析法与熵权法组合赋权测算了工程硕士创新能力各项评价指标的权重,构建了较为客观全面的工程硕士创新能力评价指标体系。进一步以1 821位工程硕士的调研数据为研究样本进行了实例研究,利用云模型技术测算了工程硕士在各项评价指标上的云特征值。基于云特征值与评价云图的研究发现,工程硕士的创新能力水平整体表现良好,但个体之间仍存在一定的差异性;工程硕士在创新知识、创新人格与创新成果这三个维度上的表现均为良好,而在创新思维与创新技能维度上的表现一般;工程硕士在综合知识基础、创新成果优化与知识习得能力三项指标上表现最好,在批判性思维、复杂工程问题解决与复杂工程问题提出指标上的表现最弱,亟需进一步提升。针对工程硕士创新能力评价研究结论提出以下三点建议。
(1)完善工程硕士创新能力评价体系,促进工程硕士创新能力的全面提升。评价是工程硕士创新能力提升的关键性激励手段。工程硕士创新能力的提升是一个渐进的过程,需要通过科学完善的评价体系推进工程硕士经历由外至内、“冲突—适应—内化—协调”螺旋式复杂变化,实现其在创新知识、创新思维、创新技能、创新人格与创新成果五个维度的逐步提升。一方面,需要不断完善工程硕士创新能力评价体系的修订制度,确保评价指标体系能够及时反映新时期国家对工程硕士创新能力的新要求,在增强评价指标体系成长性的同时,强化其适应性和有效性,以保证工程硕士创新能力评价结果的客观性和准确性;另一方面,合理使用先进的技术与方法,充分利用现代化、信息化系统,构建并完善工程硕士创新能力评价数据库。通过对工程硕士进行多维度、全过程、立体式、全景式的科学评
(2)聚焦工程硕士的创新技能与创新思维,着力补长其创新能力短板。首先,应积极鼓励高校联合企业搭建校外实践基地,鼓励工程硕士深入企业参与专业实习。这将为工程硕士学习前沿知识、掌握前沿方法、探索前沿问题提供平台,从而增强工程硕士提出和解决复杂工程问题的能力。其次,积极完善双导师制,实现校内导师与企业导师在理论和实践指导方面的优势互补,推进工程硕士参与工程实践活动。最后,创新思维是工程硕士培养目标定位的逻辑起点,针对其薄弱点可以考虑引入批判性思维网络训练课程,鼓励工程硕士合理质疑、审慎评估、不断创新,为其在工程实践中有效运用批判性思维奠定坚实基础。
(3)强化工程硕士的创新主体意识与作用,实现其创新能力的自主提升。工程硕士只有主动参与创新活动,才能实现创新能力的提升。首先,工程硕士要有创新主体意识,加强自身创新行为的训练,对前沿科学问题与具体工程问题进行积极探索与实践分析,培养并激发自身潜在的创新思维与创新型人格特质。其次,持续拓展和丰富工程硕士创新能力的培养路径,将创新理念融入校园文化,举办专业的学术论坛、创新创业大赛等活动,营造积极向上的工程学习环境,形成一个鼓励创新、勇于创新的文化氛围。最后,持续完善和发展工程硕士创新能力培养的相关政策和措施,鼓励工程硕士进行自主创新,通过内外部激励充分挖掘创新潜能,激发创新动力,帮助其在创新活动中实现自我完善与超越。
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