生態學下的研究生創新能力培養

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

［關鍵詞］生態學；研究生教育；創新能力；生態環境

21世紀是人才競爭的世紀，人才的核心競爭力主要表現為創新、創造力。在全球一體化的今天，自主創新能力日益成為支撐和引領經濟社會發展，推進國家科技進步的重要動力。作為培養高層次人才的搖籃，高校理應將培養高質量創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新驅動發展戰略，要求在科技創新方面有新理念、新設計、新策略，尤其需要一批具有創新精神、態度、能力和知識的創新型人才隊伍。在此背景下，教育部適時提出了“新工科”建設戰略，即：工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系，以此為我國經濟新常態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”戰略目標的提出，社會、企業也對人才質量和創新能力提出了更高的要求，需要研究生在科學研究中，突破傳統的思維習慣和邏輯規則，用批判和發散的思維方法觀察、想象、分析和判斷，提出新問題，探索新規律，找到新方法。目前關于研究生創新能力的研究很多，大部分學者都得出了教學與科研實踐有利于培養研究生創新能力的結論，但如何辯證理解兩者與創新能力之間的關系[1]，通過何種方法和途徑提升研究生創新能力的研究卻很少。基于上述兩個問題，本課題組試圖運用教育生態學理論，探討教學科研實踐影響研究生創新能力的方式、路徑，從而就“新工科”背景下研究生創新能力的培養提出一些新的思路與建議。

一、研究生創新能力結構

創新能力主要表現為主體在學習和實踐能力基礎上，創造出具有獨創性和革新性的事物所具備的本領或技能。研究生創新能力[2]是一種綜合能力，主要分為四個層面，即合理的知識結構、創新意識、創新思維和創新實踐。合理的知識結構是創新的基礎。對研究生而言，合理的知識結構可以表現為多個方面，如研究生掌握的知識必須全面、系統；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系起來。創新意識是創新的先導，是人類創造前所未有新事物的內在驅動力，是激發人們勇于挑戰未知的精神源泉。研究生應當具備探索意識和批判意識，一方面能敏銳地發現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，能以一種開放的態度正確對待各種觀點。創新思維是進行創造性活動的前提。創新思維是指在創新意識的驅動下，對現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。創新思維的培養，是研究生創新能力培養體系的關鍵。創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、研究生創新能力培養的生態學思考

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

三、層級化研究生創新能力培養生態建設舉措

（一）個體微環境建設舉措生態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境，并在該環境中構建創新所需要的完整知識結構。這里的個體微環境可以理解為：研究生在理論學習、科學研究、實踐等環節中涉及的個體影響環境。該環境主要包括兩類個體：一是研究生自身，他們的研究基礎、知識體系和創新動力在微環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。根據每個研究生的特點，個體微環境建設尤其要注重個體差異和個性發展，具體實現途徑上，可以采取研究生個人知識管理與導師創新引領相結合的培養模式。1.基于微學習的個人知識管理在紛繁復雜的知識環境下，基于微學習的研究生個人知識管理對研究生的個性化發展和知識結構優化起到關鍵作用。首先，在當前大數據時代，由于處于不斷的更新和發展中，知識具有很強的現時性，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據結構化，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，實現知識的再生產和創造。2.導師創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，哪些構想是有創意且可行的，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劃、梳理和重構，從而產出真正可行且創新性強的科研成果。另外，實驗環節往往是創新產生的重要源泉，導師應該主動介入學生的實驗過程和中間成果中，及時發現那些有潛在價值但被學生忽視的內容，并適時給予啟發。

（二）群體協同環境建設舉措如果只將研究、創新空間限于師生間的微環境，會限制研究生涉足的專業領域，不利于創新思維的形成。因此，在個體微環境之外，面向研究生創新意識、創新思維能力培養，需要構建一個多導師、學生團隊協同的群體環境[5]，借鑒生態學中能量交換、互補的原理，利用每個學生、導師在知識結構、研究方向、學科優勢等方面的差異性，通過合作學習、學科交融等方式實現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。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性的思路，引導學生向更深層次思考；另一方面根據學生的討論內容，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境構建學科交融的學術環境[6]，即以科研課題為載體，根據項目之間的關系，進行課題組集成，打破傳統課題組，甚至院系壁壘，按照集群方式靈活構建聯合項目組、交叉課題組等形式的跨學科、跨學院的科技創新平臺。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、聯合培養等，實現大跨度的學科交叉和專業融合，從而為研究生實現跨學科學習知識、拓展思維、激發創新能力提供更廣闊、開放的平臺。

（三）社會仿生環境建設舉措從系統論角度出發，研究生創新能力培養需要面向社會需求，適應社會形勢的新發展，同時也需要相關社會機制的支持。社會仿生環境就是這樣一個激勵研究生從校內走向校外，實現學以致用，服務社會的開放平臺。該平臺由一定區域或國家范圍內的多所高校、多個學科和多家企業構成，主要面向企業、行業和社會的科技需求，整合高校、科研院所以及企業各方的優勢資源，開展更為廣闊的科研創新活動，是鍛煉研究生創新實踐能力、實踐與理論相互滲透的一個重要生態環境。根據社會化參與方式的不同，研究生創新實踐能力培養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研究生創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，以培養學生創新意識、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和華為的大數據競賽等，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需求驅動，多數題目均源自企業真實數據和需求場景，在發掘、鍛煉計算機專業人才的同時，進一步助力企業解決實際產業問題。如2018工業大數據創新競賽中，兩道賽題“工業刀具壽命預測”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界面臨的重要共性問題，其解決方案對行業發展具有重要的現實意義。2.產學研互動模式構建產學研互動的研究環境，主要指以產學研創新基地為基礎，研究生在業界專家和導師的帶領下，跨出學校，走向企業，走向社會，直面企業和社會的實際需求，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技術前沿的科研活動，培養研究生服務社會的理念、創新創業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、產品研發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、學校、政府多方面過程要素的深化和整合，實現技術創新，同時促使研究生在這一過程中創新知識、創新思維、創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新能力的培養。本課題組借鑒生態學系統中的最適度原則、能量交換互補原則、群體動力原則等，提出一個由個體微環境、群體協同環境、社會仿生環境分級構成的研究生培養生態系統，并就在該系統中如何優化研究生知識結構，樹立創新意識，培養創新思維，加強創新實踐等問題，提出一系列建議和對策。本研究對高校系統把握研究生培養模式，認識其與外部培養環境之間的關系，具有一定的價值和意義。

［參考文獻］

［1］耿有權.生態學視域中的我國研究生培養模式構建［J］.研究生教育研究，2013（4）：1-6.

［2］沈金榮，曹世敏，常雪琴.專業學位研究生協同培養生態系統的構建與思考［J］.研究生教育研究，2016（5）：79-83.

［3］李儉川.研究生創新能力培養生態環境建設的探索與實踐［J］.學位與研究生教育，2010（8）：31-35.

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

［5］雷兵，魏立安，黃宗升，等.研究生科研創新能力自我培養和提高的途徑探討［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境營造與協同創新能力培養［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