生態(tài)學下的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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［摘要］生態(tài)學中的許多原理、方法對培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力具有重要的價值和意義。課題組在對研究生創(chuàng)新能力結構進行剖析的基礎上，提出一種由個體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會仿生環(huán)境構成的研究生培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，圍繞在層級化生態(tài)建設中如何優(yōu)化研究生知識結構，樹立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，加強創(chuàng)新實踐等問題，提出一系列建設思路和對策、建議。

［關鍵詞］生態(tài)學；研究生教育；創(chuàng)新能力；生態(tài)環(huán)境

21世紀是人才競爭的世紀，人才的核心競爭力主要表現(xiàn)為創(chuàng)新、創(chuàng)造力。在全球一體化的今天，自主創(chuàng)新能力日益成為支撐和引領經濟社會發(fā)展，推進國家科技進步的重要動力。作為培養(yǎng)高層次人才的搖籃，高校理應將培養(yǎng)高質量創(chuàng)新型研究生作為主要的辦學目標。為適應新形勢，近年來我國提出了創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，要求在科技創(chuàng)新方面有新理念、新設計、新策略，尤其需要一批具有創(chuàng)新精神、態(tài)度、能力和知識的創(chuàng)新型人才隊伍。在此背景下，教育部適時提出了“新工科”建設戰(zhàn)略，即：工程教育的新理念、學科專業(yè)的新結構、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質量、分類發(fā)展的新體系，以此為我國經濟新常態(tài)夯實智力和人才基礎提供強大支持。隨著國家層面這一“新工科”戰(zhàn)略目標的提出，社會、企業(yè)也對人才質量和創(chuàng)新能力提出了更高的要求，需要研究生在科學研究中，突破傳統(tǒng)的思維習慣和邏輯規(guī)則，用批判和發(fā)散的思維方法觀察、想象、分析和判斷，提出新問題，探索新規(guī)律，找到新方法。目前關于研究生創(chuàng)新能力的研究很多，大部分學者都得出了教學與科研實踐有利于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的結論，但如何辯證理解兩者與創(chuàng)新能力之間的關系[1]，通過何種方法和途徑提升研究生創(chuàng)新能力的研究卻很少?；谏鲜鰞蓚€問題，本課題組試圖運用教育生態(tài)學理論，探討教學科研實踐影響研究生創(chuàng)新能力的方式、路徑，從而就“新工科”背景下研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出一些新的思路與建議。

一、研究生創(chuàng)新能力結構

創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)為主體在學習和實踐能力基礎上，創(chuàng)造出具有獨創(chuàng)性和革新性的事物所具備的本領或技能。研究生創(chuàng)新能力[2]是一種綜合能力，主要分為四個層面，即合理的知識結構、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐。合理的知識結構是創(chuàng)新的基礎。對研究生而言，合理的知識結構可以表現(xiàn)為多個方面，如研究生掌握的知識必須全面、系統(tǒng)；對所掌握的知識能夠融會貫通，并通過自主構建知識圖譜將所掌握的知識有機聯(lián)系起來。創(chuàng)新意識是創(chuàng)新的先導，是人類創(chuàng)造前所未有新事物的內在驅動力，是激發(fā)人們勇于挑戰(zhàn)未知的精神源泉。研究生應當具備探索意識和批判意識，一方面能敏銳地發(fā)現(xiàn)別人尚未意識到的問題，迅速準確地找到問題的本質；另一方面對問題深思熟慮，保持好奇心和探索精神，能以一種開放的態(tài)度正確對待各種觀點。創(chuàng)新思維是進行創(chuàng)造性活動的前提。創(chuàng)新思維是指在創(chuàng)新意識的驅動下，對現(xiàn)有知識體系的加工與重構，從而產生新技術、新方法的一種綜合思維能力。創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的關鍵。創(chuàng)新實踐是保證個體順利運用所學知識、技能去解決實際問題，將抽象思維轉換為實際成果的能力。在科研活動中，實踐能力是研究生取得高水平科研成果的實力保證。

二、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的生態(tài)學思考

生態(tài)學是研究有機體與其周圍環(huán)境通過能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞而相互作用的學科，其中影響系統(tǒng)生存發(fā)展的各生物、非生物、環(huán)境、作用機理等統(tǒng)稱為生態(tài)因子。與自然界的生態(tài)系統(tǒng)相似，研究生培養(yǎng)本身也是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，受到社會、文化、學校、學術環(huán)境等多種因素的影響和制約。因此，如果能借鑒、利用生態(tài)學中相關原理[3-4]，如限制因子定律、生態(tài)位原理、最適度原則等，則可以找出對研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到關鍵作用的“限制因子”，理清其相互關系和影響程度，從而為優(yōu)化和營造創(chuàng)新培養(yǎng)生態(tài)，促進研究生創(chuàng)新能力提供有力支持。為發(fā)現(xiàn)研究生培養(yǎng)環(huán)境與創(chuàng)新能力結構之間的關系，我們將研究生培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)細分為一個嵌套的層級化多元環(huán)境，該環(huán)境呈同心層次結構，由內到外分別是個體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會仿生環(huán)境（見圖1）。

三、層級化研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)生態(tài)建設舉措

（一）個體微環(huán)境建設舉措生態(tài)學中的最適度原則告訴我們必須重視個體差異，為每個學生建立最適合的生長微環(huán)境，并在該環(huán)境中構建創(chuàng)新所需要的完整知識結構。這里的個體微環(huán)境可以理解為：研究生在理論學習、科學研究、實踐等環(huán)節(jié)中涉及的個體影響環(huán)境。該環(huán)境主要包括兩類個體：一是研究生自身，他們的研究基礎、知識體系和創(chuàng)新動力在微環(huán)境中起到關鍵的作用。二是研究生導師，作為研究生學術路上的領路人，負責幫助學生構建并完善知識體系。根據(jù)每個研究生的特點，個體微環(huán)境建設尤其要注重個體差異和個性發(fā)展，具體實現(xiàn)途徑上，可以采取研究生個人知識管理與導師創(chuàng)新引領相結合的培養(yǎng)模式。1.基于微學習的個人知識管理在紛繁復雜的知識環(huán)境下，基于微學習的研究生個人知識管理對研究生的個性化發(fā)展和知識結構優(yōu)化起到關鍵作用。首先，在當前大數(shù)據(jù)時代，由于處于不斷的更新和發(fā)展中，知識具有很強的現(xiàn)時性，研究生應當能利用各類知識平臺、工具及時獲取最新的知識。其次，海量的知識資源大多以雜亂無序的形式存在，研究生應當能將無序的數(shù)據(jù)結構化，通過顯性或隱性方式將其加工成有價值的知識，并將碎片化、分散的知識通過一定的邏輯組織成知識網(wǎng)絡或知識體系。最后，個人知識管理僅僅滿足于知識的獲取和儲存是遠遠不夠的，更重要的是能夠做到將知識運用到實際的科研實踐中，實現(xiàn)知識的再生產和創(chuàng)造。2.導師創(chuàng)新引領在科學研究和實驗中，研究生可能不乏一些新的觀點和見解，但往往限于知識的廣度和深度，對困難估計不足等原因，導致“創(chuàng)新”過于理想化，缺乏可行性。此時，導師的介入和引導就顯得非常重要。從研究目標出發(fā)，哪些構想是有創(chuàng)意且可行的，哪些內容是不切實際或尚不成熟的，哪些方案是需要彌補完善的，導師需要同研究生一起對構想進行規(guī)劃、梳理和重構，從而產出真正可行且創(chuàng)新性強的科研成果。另外，實驗環(huán)節(jié)往往是創(chuàng)新產生的重要源泉，導師應該主動介入學生的實驗過程和中間成果中，及時發(fā)現(xiàn)那些有潛在價值但被學生忽視的內容，并適時給予啟發(fā)。

（二）群體協(xié)同環(huán)境建設舉措如果只將研究、創(chuàng)新空間限于師生間的微環(huán)境，會限制研究生涉足的專業(yè)領域，不利于創(chuàng)新思維的形成。因此，在個體微環(huán)境之外，面向研究生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)，需要構建一個多導師、學生團隊協(xié)同的群體環(huán)境[5]，借鑒生態(tài)學中能量交換、互補的原理，利用每個學生、導師在知識結構、研究方向、學科優(yōu)勢等方面的差異性，通過合作學習、學科交融等方式實現(xiàn)學生之間的交流和成長。1.合作學習模式合作學習是一種以集體學習為主要形式，旨在促進學生通過合作達到最佳效果的學習方法。該模式可以由組內討論、組間討論、協(xié)同研究、成果共享等多個過程組成，主要強調在學生之間，基于群體智慧進行知識研討、知識分享、知識創(chuàng)新等行為。合作學習過程中，學生不再是孤立地學習，而是以互助的方式理解知識，分享知識，在具體問題的討論中升華知識。群體智慧主要源于參與者的智慧差異，對同一問題，學生往往有不同的經驗、方法、視角和理解，這種差異性會產生許多不同的解決方案。合作學習時，學生可以提出自己的理解和建議，不論這些觀點是否正確，對其他人而言這都是一種啟發(fā)。合作學習模式同樣需要導師的參與，一方面在知識研討中，導師可以提出更具啟發(fā)性的思路，引導學生向更深層次思考；另一方面根據(jù)學生的討論內容，導師可以控制主題的聚合度，提高合作學習的效用。2.構建學科交融的學術環(huán)境構建學科交融的學術環(huán)境[6]，即以科研課題為載體，根據(jù)項目之間的關系，進行課題組集成，打破傳統(tǒng)課題組，甚至院系壁壘，按照集群方式靈活構建聯(lián)合項目組、交叉課題組等形式的跨學科、跨學院的科技創(chuàng)新平臺。不同學科門類、不同研究方向的導師和研究生，可以根據(jù)項目目標、學科基礎、任務要求等，組合到同一課題組，合作進行專題研究、科技攻關和工程實踐，同時也可以在交叉領域開展課題申報、科學研究、論文撰寫、聯(lián)合培養(yǎng)等，實現(xiàn)大跨度的學科交叉和專業(yè)融合，從而為研究生實現(xiàn)跨學科學習知識、拓展思維、激發(fā)創(chuàng)新能力提供更廣闊、開放的平臺。

（三）社會仿生環(huán)境建設舉措從系統(tǒng)論角度出發(fā)，研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)需要面向社會需求，適應社會形勢的新發(fā)展，同時也需要相關社會機制的支持。社會仿生環(huán)境就是這樣一個激勵研究生從校內走向校外，實現(xiàn)學以致用，服務社會的開放平臺。該平臺由一定區(qū)域或國家范圍內的多所高校、多個學科和多家企業(yè)構成，主要面向企業(yè)、行業(yè)和社會的科技需求，整合高校、科研院所以及企業(yè)各方的優(yōu)勢資源，開展更為廣闊的科研創(chuàng)新活動，是鍛煉研究生創(chuàng)新實踐能力、實踐與理論相互滲透的一個重要生態(tài)環(huán)境。根據(jù)社會化參與方式的不同，研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)可以在科技競賽與產學研互動模式間靈活切換。1.科技競賽模式科技競賽是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新實踐能力的有效平臺，其根本目的在于通過自主學習，引導學生樹立創(chuàng)新觀念，提高分析和解決實際問題的能力。就計算機領域而言，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、思維和實踐能力為目標的科技競賽很多，如Kaggle、AtacAstle競賽，阿里的天池、CCF和華為的大數(shù)據(jù)競賽等，它們均具有高權威、強效果、覆蓋廣等特點。同時，這些競賽受到很強的企業(yè)需求驅動，多數(shù)題目均源自企業(yè)真實數(shù)據(jù)和需求場景，在發(fā)掘、鍛煉計算機專業(yè)人才的同時，進一步助力企業(yè)解決實際產業(yè)問題。如2018工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新競賽中，兩道賽題“工業(yè)刀具壽命預測”和“鋼卷倉儲吞吐量趨勢預測”，均為電子信息制造和物流倉儲業(yè)界面臨的重要共性問題，其解決方案對行業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。2.產學研互動模式構建產學研互動的研究環(huán)境，主要指以產學研創(chuàng)新基地為基礎，研究生在業(yè)界專家和導師的帶領下，跨出學校，走向企業(yè)，走向社會，直面企業(yè)和社會的實際需求，利用校內外人才、設備、技術等科技資源，開展更為廣闊的面向產業(yè)技術前沿的科研活動，培養(yǎng)研究生服務社會的理念、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識和科研實踐的能力。校內的學習只是賦予了學生進行科學研究的基礎知識和能力，要真正達到科技創(chuàng)新這一目標，一定要同國家需要、市場需求相結合，充分利用產學研合作平臺，在科技攻關、實驗開發(fā)、產品研發(fā)等方面給予學生充分的實踐和鍛煉。因此，需要進一步加強產學研基地建設，以問題為導向，以產品、項目為載體，通過企業(yè)、學校、政府多方面過程要素的深化和整合，實現(xiàn)技術創(chuàng)新，同時促使研究生在這一過程中創(chuàng)新知識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新個性等能力的形成。

四、結束語

要開展一流的研究生教育，增強研究生創(chuàng)新能力，需要從體系層面深入思考，綜合考慮各種要素，才能切實推進研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本課題組借鑒生態(tài)學系統(tǒng)中的最適度原則、能量交換互補原則、群體動力原則等，提出一個由個體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會仿生環(huán)境分級構成的研究生培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，并就在該系統(tǒng)中如何優(yōu)化研究生知識結構，樹立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，加強創(chuàng)新實踐等問題，提出一系列建議和對策。本研究對高校系統(tǒng)把握研究生培養(yǎng)模式，認識其與外部培養(yǎng)環(huán)境之間的關系，具有一定的價值和意義。

［參考文獻］

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［4］張雪，劉燕，安海娟，等.生態(tài)理論視角下的高校學術環(huán)境與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.河北聯(lián)合大學學報（社會科學版），2014（4）：76-81.

［5］雷兵，魏立安，黃宗升，等.研究生科研創(chuàng)新能力自我培養(yǎng)和提高的途徑探討［J］.高等教育研究學報，2009（9）：85-86.

［6］李銀國，朱方彬，李方偉.研究生開放性研究環(huán)境營造與協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.學位與研究生教育，2013（2）：19-23.

作者：古平 孫天昊 李佳 張程 楊瑞龍 單位：重慶大學計算機學院