生態(tài)學(xué)下的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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［摘要］生態(tài)學(xué)中的許多原理、方法對(duì)培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力具有重要的價(jià)值和意義。課題組在對(duì)研究生創(chuàng)新能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析的基礎(chǔ)上，提出一種由個(gè)體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會(huì)仿生環(huán)境構(gòu)成的研究生培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，圍繞在層級(jí)化生態(tài)建設(shè)中如何優(yōu)化研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)，樹立創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐等問題，提出一系列建設(shè)思路和對(duì)策、建議。

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

21世紀(jì)是人才競(jìng)爭(zhēng)的世紀(jì)，人才的核心競(jìng)爭(zhēng)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(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，推進(jìn)國家科技進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?。作為培養(yǎng)高層次人才的搖籃，高校理應(yīng)將培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型研究生作為主要的辦學(xué)目標(biāo)。為適應(yīng)新形勢(shì)，近年來我國提出了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，要求在科技創(chuàng)新方面有新理念、新設(shè)計(jì)、新策略，尤其需要一批具有創(chuàng)新精神、態(tài)度、能力和知識(shí)的創(chuàng)新型人才隊(duì)伍。在此背景下，教育部適時(shí)提出了“新工科”建設(shè)戰(zhàn)略，即：工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系，以此為我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)夯實(shí)智力和人才基礎(chǔ)提供強(qiáng)大支持。隨著國家層面這一“新工科”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，社會(huì)、企業(yè)也對(duì)人才質(zhì)量和創(chuàng)新能力提出了更高的要求，需要研究生在科學(xué)研究中，突破傳統(tǒng)的思維習(xí)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(guān)于研究生創(chuàng)新能力的研究很多，大部分學(xué)者都得出了教學(xué)與科研實(shí)踐有利于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的結(jié)論，但如何辯證理解兩者與創(chuàng)新能力之間的關(guān)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。基于上述兩個(gè)問題，本課題組試圖運(yùn)用教育生態(tài)學(xué)理論，探討教學(xué)科研實(shí)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(jié)構(gòu)

創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)為主體在學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出具有獨(dú)創(chuàng)性和革新性的事物所具備的本領(lǐng)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(gè)層面，即合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實(shí)踐。合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。對(duì)研究生而言，合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)為多個(gè)方面，如研究生掌握的知識(shí)必須全面、系統(tǒng)；對(duì)所掌握的知識(shí)能夠融會(huì)貫通，并通過自主構(gòu)建知識(shí)圖譜將所掌握的知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來。創(chuàng)新意識(shí)是創(chuàng)新的先導(dǎo)，是人類創(chuàng)造前所未有新事物的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，是激發(fā)人們勇于挑戰(zhàn)未知的精神源泉。研究生應(yīng)當(dāng)具備探索意識(shí)和批判意識(shí)，一方面能敏銳地發(fā)現(xiàn)別人尚未意識(shí)到的問題，迅速準(zhǔn)確地找到問題的本質(zhì)；另一方面對(duì)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(duì)待各種觀點(diǎn)。創(chuàng)新思維是進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)的前提。創(chuàng)新思維是指在創(chuàng)新意識(shí)的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)現(xiàn)有知識(shí)體系的加工與重構(gòu)，從而產(chǎn)生新技術(shù)、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(guān)鍵。創(chuàng)新實(shí)踐是保證個(gè)體順利運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技能去解決實(shí)際問題，將抽象思維轉(zhuǎn)換為實(shí)際成果的能力。在科研活動(dòng)中，實(shí)踐能力是研究生取得高水平科研成果的實(shí)力保證。二、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的生態(tài)學(xué)思考生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體與其周圍環(huán)境通過能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞而相互作用的學(xué)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(jī)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(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，受到社會(huì)、文化、學(xué)校、學(xué)術(shù)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(xué)中相關(guān)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(duì)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到關(guān)鍵作用的“限制因子”，理清其相互關(guān)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(jìn)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(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，我們將研究生培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)細(xì)分為一個(gè)嵌套的層級(jí)化多元環(huán)境，該環(huán)境呈同心層次結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外分別是個(gè)體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會(huì)仿生環(huán)境（見圖1）。

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

（一）個(gè)體微環(huán)境建設(shè)舉措生態(tài)學(xué)中的最適度原則告訴我們必須重視個(gè)體差異，為每個(gè)學(xué)生建立最適合的生長微環(huán)境，并在該環(huán)境中構(gòu)建創(chuàng)新所需要的完整知識(shí)結(jié)構(gòu)。這里的個(gè)體微環(huán)境可以理解為：研究生在理論學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、實(shí)踐等環(huán)節(jié)中涉及的個(gè)體影響環(huán)境。該環(huán)境主要包括兩類個(gè)體：一是研究生自身，他們的研究基礎(chǔ)、知識(shí)體系和創(chuàng)新動(dòng)力在微環(huán)境中起到關(guān)鍵的作用。二是研究生導(dǎo)師，作為研究生學(xué)術(shù)路上的領(lǐng)路人，負(fù)責(zé)幫助學(xué)生構(gòu)建并完善知識(shí)體系。根據(jù)每個(gè)研究生的特點(diǎn)，個(gè)體微環(huán)境建設(shè)尤其要注重個(gè)體差異和個(gè)性發(fā)展，具體實(shí)現(xiàn)途徑上，可以采取研究生個(gè)人知識(shí)管理與導(dǎo)師創(chuàng)新引領(lǐng)相結(jié)合的培養(yǎng)模式。1.基于微學(xué)習(xí)的個(gè)人知識(shí)管理在紛繁復(fù)雜的知識(shí)環(huán)境下，基于微學(xué)習(xí)的研究生個(gè)人知識(shí)管理對(duì)研究生的個(gè)性化發(fā)展和知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到關(guān)鍵作用。首先，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代，由于處于不斷的更新和發(fā)展中，知識(shí)具有很強(qiáng)的現(xiàn)時(shí)性，研究生應(yīng)當(dāng)能利用各類知識(shí)平臺(tái)、工具及時(shí)獲取最新的知識(shí)。其次，海量的知識(shí)資源大多以雜亂無序的形式存在，研究生應(yīng)當(dāng)能將無序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，通過顯性或隱性方式將其加工成有價(jià)值的知識(shí)，并將碎片化、分散的知識(shí)通過一定的邏輯組織成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)或知識(shí)體系。最后，個(gè)人知識(shí)管理僅僅滿足于知識(shí)的獲取和儲(chǔ)存是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是能夠做到將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的科研實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的再生產(chǎn)和創(chuàng)造。2.導(dǎo)師創(chuàng)新引領(lǐng)在科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)中，研究生可能不乏一些新的觀點(diǎn)和見解，但往往限于知識(shí)的廣度和深度，對(duì)困難估計(jì)不足等原因，導(dǎo)致“創(chuàng)新”過于理想化，缺乏可行性。此時(shí)，導(dǎo)師的介入和引導(dǎo)就顯得非常重要。從研究目標(biāo)出發(fā)，哪些構(gòu)想是有創(chuàng)意且可行的，哪些內(nèi)容是不切實(shí)際或尚不成熟的，哪些方案是需要彌補(bǔ)完善的，導(dǎo)師需要同研究生一起對(duì)構(gòu)想進(jìn)行規(guī)劃、梳理和重構(gòu)，從而產(chǎn)出真正可行且創(chuàng)新性強(qiáng)的科研成果。另外，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)往往是創(chuàng)新產(chǎn)生的重要源泉，導(dǎo)師應(yīng)該主動(dòng)介入學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和中間成果中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)那些有潛在價(jià)值但被學(xué)生忽視的內(nèi)容，并適時(shí)給予啟發(fā)。

（二）群體協(xié)同環(huán)境建設(shè)舉措如果只將研究、創(chuàng)新空間限于師生間的微環(huán)境，會(huì)限制研究生涉足的專業(yè)領(lǐng)域，不利于創(chuàng)新思維的形成。因此，在個(gè)體微環(huán)境之外，面向研究生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)，需要構(gòu)建一個(gè)多導(dǎo)師、學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)同的群體環(huán)境[5]，借鑒生態(tài)學(xué)中能量交換、互補(bǔ)的原理，利用每個(gè)學(xué)生、導(dǎo)師在知識(shí)結(jié)構(gòu)、研究方向、學(xué)科優(yōu)勢(shì)等方面的差異性，通過合作學(xué)習(xí)、學(xué)科交融等方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的交流和成長。1.合作學(xué)習(xí)模式合作學(xué)習(xí)是一種以集體學(xué)習(xí)為主要形式，旨在促進(jìn)學(xué)生通過合作達(dá)到最佳效果的學(xué)習(xí)方法。該模式可以由組內(nèi)討論、組間討論、協(xié)同研究、成果共享等多個(gè)過程組成，主要強(qiáng)調(diào)在學(xué)生之間，基于群體智慧進(jìn)行知識(shí)研討、知識(shí)分享、知識(shí)創(chuàng)新等行為。合作學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不再是孤立地學(xué)習(xí)，而是以互助的方式理解知識(shí)，分享知識(shí)，在具體問題的討論中升華知識(shí)。群體智慧主要源于參與者的智慧差異，對(duì)同一問題，學(xué)生往往有不同的經(jīng)驗(yàn)、方法、視角和理解，這種差異性會(huì)產(chǎn)生許多不同的解決方案。合作學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生可以提出自己的理解和建議，不論這些觀點(diǎn)是否正確，對(duì)其他人而言這都是一種啟發(fā)。合作學(xué)習(xí)模式同樣需要導(dǎo)師的參與，一方面在知識(shí)研討中，導(dǎo)師可以提出更具啟發(fā)性的思路，引導(dǎo)學(xué)生向更深層次思考；另一方面根據(jù)學(xué)生的討論內(nèi)容，導(dǎo)師可以控制主題的聚合度，提高合作學(xué)習(xí)的效用。2.構(gòu)建學(xué)科交融的學(xué)術(shù)環(huán)境構(gòu)建學(xué)科交融的學(xué)術(shù)環(huán)境[6]，即以科研課題為載體，根據(jù)項(xiàng)目之間的關(guān)系，進(jìn)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(gòu)建聯(lián)合項(xiàng)目組、交叉課題組等形式的跨學(xué)科、跨學(xué)院的科技創(chuàng)新平臺(tái)。不同學(xué)科門類、不同研究方向的導(dǎo)師和研究生，可以根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)、學(xué)科基礎(chǔ)、任務(wù)要求等，組合到同一課題組，合作進(jìn)行專題研究、科技攻關(guān)和工程實(shí)踐，同時(shí)也可以在交叉領(lǐng)域開展課題申報(bào)、科學(xué)研究、論文撰寫、聯(lián)合培養(yǎng)等，實(shí)現(xiàn)大跨度的學(xué)科交叉和專業(yè)融合，從而為研究生實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)知識(shí)、拓展思維、激發(fā)創(chuàng)新能力提供更廣闊、開放的平臺(tái)。

（三）社會(huì)仿生環(huán)境建設(shè)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(huì)需求，適應(yīng)社會(huì)形勢(shì)的新發(fā)展，同時(shí)也需要相關(guān)社會(huì)機(jī)制的支持。社會(huì)仿生環(huán)境就是這樣一個(gè)激勵(lì)研究生從校內(nèi)走向校外，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，服務(wù)社會(huì)的開放平臺(tái)。該平臺(tái)由一定區(qū)域或國家范圍內(nèi)的多所高校、多個(gè)學(xué)科和多家企業(yè)構(gòu)成，主要面向企業(yè)、行業(yè)和社會(huì)的科技需求，整合高校、科研院所以及企業(yè)各方的優(yōu)勢(shì)資源，開展更為廣闊的科研創(chuàng)新活動(dòng)，是鍛煉研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力、實(shí)踐與理論相互滲透的一個(gè)重要生態(tài)環(huán)境。根據(jù)社會(huì)化參與方式的不同，研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)可以在科技競(jìng)賽與產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)模式間靈活切換。1.科技競(jìng)賽模式科技競(jìng)賽是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力的有效平臺(tái)，其根本目的在于通過自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生樹立創(chuàng)新觀念，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。就計(jì)算機(jī)領(lǐng)域而言，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、思維和實(shí)踐能力為目標(biāo)的科技競(jìng)賽很多，如Kaggle、AtacAstle競(jìng)賽，阿里的天池、CCF和華為的大數(shù)據(jù)競(jìng)賽等，它們均具有高權(quán)威、強(qiáng)效果、覆蓋廣等特點(diǎn)。同時(shí)，這些競(jìng)賽受到很強(qiáng)的企業(yè)需求驅(qū)動(dòng)，多數(shù)題目均源自企業(yè)真實(shí)數(shù)據(jù)和需求場(chǎng)景，在發(fā)掘、鍛煉計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的同時(shí)，進(jìn)一步助力企業(yè)解決實(shí)際產(chǎn)業(yè)問題。如2018工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新競(jìng)賽中，兩道賽題“工業(yè)刀具壽命預(yù)測(cè)”和“鋼卷倉儲(chǔ)吞吐量趨勢(shì)預(yù)測(cè)”，均為電子信息制造和物流倉儲(chǔ)業(yè)界面臨的重要共性問題，其解決方案對(duì)行業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2.產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)模式構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)的研究環(huán)境，主要指以產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新基地為基礎(chǔ)，研究生在業(yè)界專家和導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，跨出學(xué)校，走向企業(yè)，走向社會(huì)，直面企業(yè)和社會(huì)的實(shí)際需求，利用校內(nèi)外人才、設(shè)備、技術(shù)等科技資源，開展更為廣闊的面向產(chǎn)業(yè)技術(shù)前沿的科研活動(dòng)，培養(yǎng)研究生服務(wù)社會(huì)的理念、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)和科研實(shí)踐的能力。校內(nèi)的學(xué)習(xí)只是賦予了學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)知識(shí)和能力，要真正達(dá)到科技創(chuàng)新這一目標(biāo)，一定要同國家需要、市場(chǎng)需求相結(jié)合，充分利用產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，在科技攻關(guān)、實(shí)驗(yàn)開發(fā)、產(chǎn)品研發(fā)等方面給予學(xué)生充分的實(shí)踐和鍛煉。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)，以問題為導(dǎo)向，以產(chǎn)品、項(xiàng)目為載體，通過企業(yè)、學(xué)校、政府多方面過程要素的深化和整合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)促使研究生在這一過程中創(chuàng)新知識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新個(gè)性等能力的形成。

四、結(jié)束語

要開展一流的研究生教育，增強(qiáng)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(shí)推進(jìn)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本課題組借鑒生態(tài)學(xué)系統(tǒng)中的最適度原則、能量交換互補(bǔ)原則、群體動(dòng)力原則等，提出一個(gè)由個(gè)體微環(huán)境、群體協(xié)同環(huán)境、社會(huì)仿生環(huán)境分級(jí)構(gòu)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(shí)結(jié)構(gòu)，樹立創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐等問題，提出一系列建議和對(duì)策。本研究對(duì)高校系統(tǒng)把握研究生培養(yǎng)模式，認(rèn)識(shí)其與外部培養(yǎng)環(huán)境之間的關(guān)系，具有一定的價(jià)值和意義。

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作者：古平 孫天昊 李佳 張程 楊瑞龍 單位：重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院