薛黎明，王豪杰，李長明，朱琳龍，鄭志學(xué)，杜玉琳

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京 100083；2.北京大學(xué)工學(xué)院，北京 100871)

科研能力是指一個人在其所從事的專業(yè)中，以科學(xué)的思維和適當(dāng)?shù)姆椒?，對未知領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)探索的能力。研究生是我國科技建設(shè)的基礎(chǔ)力量，其科研能力作為高校培養(yǎng)計(jì)劃的重要組成部分，對提高科技水平、改善教育質(zhì)量和開發(fā)高層次科研人才起著重要的支撐作用[1]。然而近年來，隨著我國礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級的不斷深入，各礦業(yè)高校對研究生科研能力的要求越來越高?；诖?，準(zhǔn)確地評價礦業(yè)高校研究生科研能力發(fā)展現(xiàn)狀不僅對于我國礦業(yè)高校研究生培養(yǎng)具有指導(dǎo)作用，而且對于我國礦業(yè)的未來發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)外學(xué)者已從不同角度對研究生科研能力做了大量研究。如ROSEMARY等[2]對研究生課程體系進(jìn)行了研究，對研究生掌握科學(xué)的研究方法、提高分析問題和解決問題的能力具有重要的指導(dǎo)意義。HORN[3]認(rèn)為導(dǎo)師在研究生的培養(yǎng)過程中有著重要的作用，能夠激發(fā)學(xué)生的科研積極性和加強(qiáng)專業(yè)訓(xùn)練，從而提高學(xué)生的科研能力。MANATHUNGA等[4]認(rèn)為學(xué)生參加跨學(xué)科的科研活動，能使研究生站在多學(xué)科互動的視角上進(jìn)行科研，可以幫助研究生有效地提升自身的科研能力。孟萬金[5]采用層次分析法對研究生科研能力結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行了研究，提出了文、理、工三科研究生科研能力要素重要性排序及相關(guān)建議。劉威等[6]在對國外高校研究生科研評價體系分析的基礎(chǔ)上，分別建立了個人和研究機(jī)構(gòu)兩類科研評價指標(biāo)體系。王彩霞[7]引入正交投影法建立了研究生科研能力評價模型，并針對目前研究生科研能力培養(yǎng)現(xiàn)狀提出了相關(guān)建議。

上述學(xué)者分別在研究生科研能力結(jié)構(gòu)要素、培養(yǎng)方式和評價體系等方面進(jìn)行了相關(guān)研究，對研究生科研能力評價具有一定借鑒作用。但目前現(xiàn)有的關(guān)于科研能力的評價方法較為單一，未能全面考慮到系統(tǒng)不確定性與指標(biāo)模糊性對評價結(jié)果的影響，且并未涉及對礦業(yè)高校領(lǐng)域的研究。本文建立集對云模型[8]，并應(yīng)用于礦業(yè)高校研究生科研能力評價中，通過聯(lián)系數(shù)描述系統(tǒng)的不確定性和實(shí)現(xiàn)評價指標(biāo)的模糊分級。在查閱文獻(xiàn)和咨詢專家的基礎(chǔ)上篩選了專業(yè)知識、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和論文數(shù)量等26個指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系，選用改進(jìn)AHP法確定各指標(biāo)權(quán)重[9-10]，結(jié)合云關(guān)聯(lián)度矩陣得到綜合云關(guān)聯(lián)度，對其進(jìn)行加權(quán)平均得到評價等級的期望值，繪出等級云圖并實(shí)現(xiàn)其可視化，最終得出礦業(yè)高校研究生科研能力的評價結(jié)果并提出相關(guān)建議。

1 指標(biāo)體系的建立

1.1 科研能力影響因素

研究生在從事科學(xué)研究的過程中，會受到許多因素的影響。這種影響有來自研究生個人方面的因素，如知識、能力和素質(zhì)等；也有來自導(dǎo)師方面的因素，如導(dǎo)師學(xué)術(shù)水平、科研深度和指導(dǎo)力度等；還有來自外部環(huán)境方面的因素，如表現(xiàn)為“硬件設(shè)施”的儀器設(shè)備和表現(xiàn)為“軟件設(shè)施”的學(xué)術(shù)氛圍、研究氛圍、激勵機(jī)制等。這些因素分別對科研能力產(chǎn)生不同程度的影響，同時因素之間也存在著相互制約和相互影響的關(guān)系。

圖1 科研能力指標(biāo)體系Fig.1 Research capacity index system

將以上影響因素分為外部因素和內(nèi)部因素，外部因素包括導(dǎo)師和設(shè)備方面，內(nèi)部因素包括研究生個人方面。外部因素在基礎(chǔ)條件較差時對學(xué)生科研能力的影響較大，但條件達(dá)到一定程度后，這種影響相對較?。欢鴥?nèi)部因素發(fā)揮的作用與其正好相反。目前我國礦業(yè)高校研究生科研能力培養(yǎng)在師資力量和圖書資料方面基本都能滿足，所以研究生的內(nèi)部因素對其科研能力的培養(yǎng)起著決定性作用[7]。因此，本文對礦業(yè)高校研究生科研能力的評價重點(diǎn)在于對研究生內(nèi)部因素的研究。

1.2 科研能力指標(biāo)體系

借鑒有關(guān)科研能力評價經(jīng)驗(yàn)[11]并結(jié)合上述科研能力影響因素，得出礦業(yè)高校研究生科研能力內(nèi)部因素主要由科研基礎(chǔ)能力、科研實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力三方面體現(xiàn)。本文在遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、完備性、定性與定量相結(jié)合的原則下建立了礦業(yè)高校研究生科研能力綜合評價指標(biāo)體系，分別將基礎(chǔ)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力作為3個一級指標(biāo)，下分為8個二級指標(biāo)和26個三級指標(biāo)，詳見圖1。

2 評價模型的建立

評價模型對科研能力的評價起著重要作用，將問卷得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)整理后帶入評價模型得出評價結(jié)果。為了使科研能力評價結(jié)果更具準(zhǔn)確性和客觀性，本文兼顧系統(tǒng)的不確定性與評價指標(biāo)的模糊性，將集對理論與云模型相結(jié)合建立了集對云模型。

2.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重作為各評價指標(biāo)在綜合評價中相對重要程度的反映，直接影響到綜合評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。其賦權(quán)方法通常有：客觀賦權(quán)法、主觀賦權(quán)法、組合賦權(quán)法和變權(quán)重法[12-13]。本文結(jié)合研究目標(biāo)的特性選用改進(jìn)層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重[9-10]。

根據(jù)專家意見對評價對象的m個評價影響指標(biāo)進(jìn)行重要性排序可得判斷矩陣A。指標(biāo)重要性標(biāo)度及含義見表1。

根據(jù)判斷矩陣A，各指標(biāo)權(quán)重滿足式(1)。

(1)

表1 指標(biāo)重要性標(biāo)度及含義Table 1 Index importance scale and meaning

2.2 集對云理論

集對分析是將具體背景下兩個具有一定聯(lián)系的事物用集合的形式組成一個集對，通過同一度、差異度、對立度描述兩個集合間的不確定關(guān)系，形成三元聯(lián)系數(shù)或五元聯(lián)系數(shù)，以聯(lián)系數(shù)的形式定量刻畫事物間的內(nèi)在聯(lián)系[14]，見式(2)和式(3)。

μ1=a+bi+cj

(2)

μ2=a+b1i1+b2i2+b3i3+cj

(3)

式(2)為三元聯(lián)系數(shù)，a、b、c分別為同一度、差異度和對立度，且a+b+c=1;式(3)為五元聯(lián)系數(shù)，b1、b2、b3為差異度分量，i1、i2、i3表示差異度分量系數(shù)，且a+b1+b2+b3+c=1。

云理論在集對分析的基礎(chǔ)上將各評價指標(biāo)隸屬等級分為5級。根據(jù)評價指標(biāo)對應(yīng)等級的上下限確定集對云模型的數(shù)字特征：期望、熵和超熵，以此兼顧科研能力評價等級界限值的模糊性和隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)分級區(qū)間軟化。其中期望、熵和超熵的計(jì)算分別見式(4)、式(5)和式(6)。

(5)

He=s

(6)

2.3 云關(guān)聯(lián)度

集對云模型能夠很好地兼顧評價指標(biāo)的模糊性，將正態(tài)云函數(shù)作為關(guān)聯(lián)度函數(shù)建立評價模型，將各項(xiàng)指標(biāo)值x視為一個云滴，然后產(chǎn)生一個均值為En、標(biāo)準(zhǔn)差為He的服從正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)En′,最后通過式(7)和式(8)計(jì)算云關(guān)聯(lián)度。

(8)

得到關(guān)聯(lián)度后歸一化處理后得到各指標(biāo)對應(yīng)等級的關(guān)聯(lián)度。

2.4 評價等級的確定

將各指標(biāo)的云關(guān)聯(lián)度矩陣與權(quán)重矩陣結(jié)合，得到綜合云關(guān)聯(lián)度，對其進(jìn)行加權(quán)平均得到等級的期望值，見式(9)和式(10)。

(9)

(10)

式中：bj為綜合云關(guān)聯(lián)度；R＇為等級特征值；ωi為指標(biāo)權(quán)重值；rij為指標(biāo)云關(guān)聯(lián)度矩陣；k為評價等級。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 樣本選擇及數(shù)據(jù)收集

為了實(shí)現(xiàn)對整個礦業(yè)高校研究生科研能力的準(zhǔn)確評價，本文選取四所具有代表性的礦業(yè)高校，分別為中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、太原理工大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)。這四所高校一直以來均是以礦業(yè)為特色的國內(nèi)高校。學(xué)校所在城市分別為北京、太原、阜新和西安，所處地區(qū)煤礦儲量豐富。其次，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)和太原理工大學(xué)均是“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校，綜合實(shí)力較強(qiáng)。另外，這四所高校中既有211高校也有普通高校，能夠較全面的代表國內(nèi)礦業(yè)高校研究生教育現(xiàn)狀，評價結(jié)果具有一定的代表性。

以四所礦業(yè)高校為主要研究對象，設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)查問卷，共計(jì)26個問題。其中為了體現(xiàn)礦業(yè)高校研究生的科研能力特征，在問卷中設(shè)計(jì)了與礦業(yè)相關(guān)的專業(yè)知識、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)職責(zé)等題目。另外，考慮到選項(xiàng)設(shè)計(jì)的合理性，期刊層次指標(biāo)對應(yīng)四個選項(xiàng)，分別為SCI(EI)、CSSCI、核心期刊和普通期刊。其余指標(biāo)均對應(yīng)5個選項(xiàng)，分別為非常不符合、比較不符合、符合、比較符合和非常符合。將問卷以網(wǎng)絡(luò)形式共發(fā)放240份，經(jīng)過篩選，回收有效問卷227份，回收率為94.6%>90%，符合要求。

3.2 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

數(shù)據(jù)的可靠性直接影響到評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。對問卷回收后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，得到每個問題的具體回答情況并采用李克特(Likert)點(diǎn)式量表對問題的選項(xiàng)進(jìn)行打分，非常不符合、比較不符合、符合、比較符合和非常符合依次打1、2、3、4、5分，計(jì)算每個問題得分的方差以及問卷總得分的方差，最后利用SPSS 22.0分析得到問卷數(shù)據(jù)的α系數(shù)為0.8404>0.8，所以問卷信度較高，數(shù)據(jù)可靠[15]。

3.3 指標(biāo)權(quán)重與關(guān)聯(lián)度計(jì)算

借鑒相關(guān)文獻(xiàn)[10]和文獻(xiàn)[16]及咨詢專家得到評價指標(biāo)重要性排序，以部分三級指標(biāo)為例排序結(jié)果如下：U12>U11>U13，r1=1/1.2,r2=1/1.4；U21>U22>U23，r1=1.2,r2=1；U32>U33>U31，r1=1/1.4,r2=1.2；U41>U42=U43，r1=1.2,r2=1。

根據(jù)各指標(biāo)重要性標(biāo)度，通過式(1)計(jì)算并歸一化得到各三級指標(biāo)的權(quán)重，見表2。通過改進(jìn)的層次分析法可以得到中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、太原理工大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)四所學(xué)校研究生科研能力的三級指標(biāo)權(quán)重矩陣，結(jié)合云關(guān)聯(lián)度矩陣，利用式(9)可以分別得到四所高校研究生科研能力的綜合云關(guān)聯(lián)度矩陣，對其進(jìn)行加權(quán)平均可以得到各學(xué)校的期望值，代表各學(xué)校研究生科研能力的等級，結(jié)果見表3。

表2 三級指標(biāo)權(quán)重Table 2 Three-level index weight

表3 各高校綜合評價值Table 3 Comprehensive evaluation value of each universities

結(jié)合以上數(shù)據(jù)，以中國礦業(yè)大學(xué)(北京)為例，繪制云圖并與等級概念云圖進(jìn)行對比，確定中國礦業(yè)大學(xué)(北京)研究生科研能力的等級，如圖2所示。同理可得其他三所學(xué)校研究生科研能力的等級云圖。

圖2 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)評價結(jié)果云圖Fig.2 China University of Mining and Technology(Beijing)evaluation results cloud map

3.4 結(jié)果分析

由表3可以看出四所高校的綜合評價值介于2.8～4，整體上呈現(xiàn)一定的差異。由圖2可知，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)的云圖跨度隸屬于Ⅳ級，即在模糊范圍內(nèi)其期望值屬于Ⅳ級，說明中國礦業(yè)大學(xué)(北京)的評價等級為Ⅳ級，同時表明該學(xué)校研究生科研能力較強(qiáng)。其次分別為太原理工大學(xué)(Ⅲ～Ⅳ級)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)(Ⅲ～Ⅳ級)和西安科技大學(xué)(Ⅲ級)。評價結(jié)果與各學(xué)校綜合排名情況一致，所以得到的評價結(jié)果具有真實(shí)性和客觀性。

1) 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)的科研能力綜合評價值較高，其中一個主要原因是該校研究生的基礎(chǔ)能力評價值高于其他三所學(xué)校。北京各高校為學(xué)生提供了很好的交流平臺，對學(xué)生開拓視野、了解科研動態(tài)和交流學(xué)術(shù)問題等方面具有積極作用。學(xué)術(shù)交流是使研究生產(chǎn)生新思想和新方向的重要途徑，所以各高校尤其非一線城市高?？梢越⒍嘣涣髌脚_，將中小城市與大城市教育連接起來，形成完整的教育鏈，促進(jìn)各學(xué)校之間的交流，在一定程度上做到資源共享，從而可以減小各學(xué)校之間的差距。

2) 實(shí)踐操作對于礦業(yè)高校研究生的科研能力培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。目前普通高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備并不完善，導(dǎo)致研究生的科研實(shí)踐水平較低。遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)都屬于普通高校，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、設(shè)備管理和儀器更新等方面略顯不足。所以建議加大對硬件設(shè)施的投入，為研究生建立良好的實(shí)踐平臺，保證研究生在理論創(chuàng)新的同時可以通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論的正確性，從而提高研究生的實(shí)踐能力。

3) 要不斷提高對研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。模型得到的中國礦業(yè)大學(xué)(北京)和太原理工大學(xué)的研究生科研創(chuàng)新能力評價值較高，遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)研究生的科研創(chuàng)新能力評價值較低，而創(chuàng)新因素對科研能力的影響最為重要，所以這也是導(dǎo)致遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)的研究生科研能力較弱的一個原因。因此建議研究生可以借助于學(xué)校和網(wǎng)絡(luò)等途徑掌握礦業(yè)領(lǐng)域的新動態(tài)，開拓自己的視野，并將礦業(yè)領(lǐng)域的新理論與自己的研究方向相結(jié)合，不斷探索和鉆研，逐漸提高自己的創(chuàng)新能力。

4 結(jié) 論

1) 集對云耦合模型將集對理論與云模型的各自優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，有效克服了評價系統(tǒng)的不確定性與指標(biāo)分級的模糊性對評價結(jié)果的影響，得到的研究結(jié)果與實(shí)際情況相符，為高校研究生科研能力評價提供了一種科學(xué)的可借鑒方法。

2) 本文在充分考慮礦業(yè)高校研究生科研能力影響因素的基礎(chǔ)上，從基礎(chǔ)、實(shí)踐和創(chuàng)新三方面構(gòu)建了科研能力評價指標(biāo)體系，通過該體系可充分反映礦業(yè)高校研究生科研能力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對以后礦業(yè)高校研究生科研能力的評價與提高具有一定的借鑒作用。

3) 運(yùn)用集對云模型對各評價指標(biāo)進(jìn)行分析，得到各礦業(yè)高校在研究生科研能力培養(yǎng)過程中的薄弱環(huán)節(jié)，其中中國礦業(yè)大學(xué)(北京)和太原理工大學(xué)研究生的基礎(chǔ)能力和實(shí)踐能力較強(qiáng)，創(chuàng)新能力較弱，具體表現(xiàn)為發(fā)表論文和申請專利方面；遼寧工程技術(shù)大學(xué)和西安科技大學(xué)研究生的基礎(chǔ)能力較強(qiáng)，創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力較弱，具體表現(xiàn)為發(fā)表論文、申請專利、邏輯推理和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用等方面。各高校可根據(jù)自身情況優(yōu)化培養(yǎng)方案，突破瓶頸，提高研究生的科研能力。