生态学下的研究生创新能力培养

［摘要］生态学中的许多原理、方法对培养研究生的创新能力具有重要的价值和意义。课题组在对研究生创新能力结构进行剖析的基础上，提出一种由个体微环境、群体协同环境、社会仿生环境构成的研究生培养生态系统，围绕在层级化生态建设中如何优化研究生知识结构，树立创新意识，培养创新思维，加强创新实践等问题，提出一系列建设思路和对策、建议。

［关键词］生态学；研究生教育；创新能力；生态环境

21世纪是人才竞争的世纪，人才的核心竞争力主要表现为创新、创造力。在全球一体化的今天，自主创新能力日益成为支撑和引领经济社会发展，推进国家科技进步的重要动力。作为培养高层次人才的摇篮，高校理应将培养高质量创新型研究生作为主要的办学目标。为适应新形势，近年来我国提出了创新驱动发展战略，要求在科技创新方面有新理念、新设计、新策略，尤其需要一批具有创新精神、态度、能力和知识的创新型人才队伍。在此背景下，教育部适时提出了“新工科”建设战略，即：工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系，以此为我国经济新常态夯实智力和人才基础提供强大支持。随着国家层面这一“新工科”战略目标的提出，社会、企业也对人才质量和创新能力提出了更高的要求，需要研究生在科学研究中，突破传统的思维习惯和逻辑规则，用批判和发散的思维方法观察、想象、分析和判断，提出新问题，探索新规律，找到新方法。目前关于研究生创新能力的研究很多，大部分学者都得出了教学与科研实践有利于培养研究生创新能力的结论，但如何辩证理解两者与创新能力之间的关系[1]，通过何种方法和途径提升研究生创新能力的研究却很少。基于上述两个问题，本课题组试图运用教育生态学理论，探讨教学科研实践影响研究生创新能力的方式、路径，从而就“新工科”背景下研究生创新能力的培养提出一些新的思路与建议。

一、研究生创新能力结构

创新能力主要表现为主体在学习和实践能力基础上，创造出具有独创性和革新性的事物所具备的本领或技能。研究生创新能力[2]是一种综合能力，主要分为四个层面，即合理的知识结构、创新意识、创新思维和创新实践。合理的知识结构是创新的基础。对研究生而言，合理的知识结构可以表现为多个方面，如研究生掌握的知识必须全面、系统；对所掌握的知识能够融会贯通，并通过自主构建知识图谱将所掌握的知识有机联系起来。创新意识是创新的先导，是人类创造前所未有新事物的内在驱动力，是激发人们勇于挑战未知的精神源泉。研究生应当具备探索意识和批判意识，一方面能敏锐地发现别人尚未意识到的问题，迅速准确地找到问题的本质；另一方面对问题深思熟虑，保持好奇心和探索精神，能以一种开放的态度正确对待各种观点。创新思维是进行创造性活动的前提。创新思维是指在创新意识的驱动下，对现有知识体系的加工与重构，从而产生新技术、新方法的一种综合思维能力。创新思维的培养，是研究生创新能力培养体系的关键。创新实践是保证个体顺利运用所学知识、技能去解决实际问题，将抽象思维转换为实际成果的能力。在科研活动中，实践能力是研究生取得高水平科研成果的实力保证。二、研究生创新能力培养的生态学思考生态学是研究有机体与其周围环境通过能量流动、物质循环和信息传递而相互作用的学科，其中影响系统生存发展的各生物、非生物、环境、作用机理等统称为生态因子。与自然界的生态系统相似，研究生培养本身也是一个复杂的生态系统，受到社会、文化、学校、学术环境等多种因素的影响和制约。因此，如果能借鉴、利用生态学中相关原理[3-4]，如限制因子定律、生态位原理、最适度原则等，则可以找出对研究生创新能力培养起到关键作用的“限制因子”，理清其相互关系和影响程度，从而为优化和营造创新培养生态，促进研究生创新能力提供有力支持。为发现研究生培养环境与创新能力结构之间的关系，我们将研究生培养生态系统细分为一个嵌套的层级化多元环境，该环境呈同心层次结构，由内到外分别是个体微环境、群体协同环境、社会仿生环境（见图1）。

三、层级化研究生创新能力培养生态建设举措

（一）个体微环境建设举措生态学中的最适度原则告诉我们必须重视个体差异，为每个学生建立最适合的生长微环境，并在该环境中构建创新所需要的完整知识结构。这里的个体微环境可以理解为：研究生在理论学习、科学研究、实践等环节中涉及的个体影响环境。该环境主要包括两类个体：一是研究生自身，他们的研究基础、知识体系和创新动力在微环境中起到关键的作用。二是研究生导师，作为研究生学术路上的领路人，负责帮助学生构建并完善知识体系。根据每个研究生的特点，个体微环境建设尤其要注重个体差异和个性发展，具体实现途径上，可以采取研究生个人知识管理与导师创新引领相结合的培养模式。1.基于微学习的个人知识管理在纷繁复杂的知识环境下，基于微学习的研究生个人知识管理对研究生的个性化发展和知识结构优化起到关键作用。首先，在当前大数据时代，由于处于不断的更新和发展中，知识具有很强的现时性，研究生应当能利用各类知识平台、工具及时获取最新的知识。其次，海量的知识资源大多以杂乱无序的形式存在，研究生应当能将无序的数据结构化，通过显性或隐性方式将其加工成有价值的知识，并将碎片化、分散的知识通过一定的逻辑组织成知识网络或知识体系。最后，个人知识管理仅仅满足于知识的获取和储存是远远不够的，更重要的是能够做到将知识运用到实际的科研实践中，实现知识的再生产和创造。2.导师创新引领在科学研究和实验中，研究生可能不乏一些新的观点和见解，但往往限于知识的广度和深度，对困难估计不足等原因，导致“创新”过于理想化，缺乏可行性。此时，导师的介入和引导就显得非常重要。从研究目标出发，哪些构想是有创意且可行的，哪些内容是不切实际或尚不成熟的，哪些方案是需要弥补完善的，导师需要同研究生一起对构想进行规划、梳理和重构，从而产出真正可行且创新性强的科研成果。另外，实验环节往往是创新产生的重要源泉，导师应该主动介入学生的实验过程和中间成果中，及时发现那些有潜在价值但被学生忽视的内容，并适时给予启发。

（二）群体协同环境建设举措如果只将研究、创新空间限于师生间的微环境，会限制研究生涉足的专业领域，不利于创新思维的形成。因此，在个体微环境之外，面向研究生创新意识、创新思维能力培养，需要构建一个多导师、学生团队协同的群体环境[5]，借鉴生态学中能量交换、互补的原理，利用每个学生、导师在知识结构、研究方向、学科优势等方面的差异性，通过合作学习、学科交融等方式实现学生之间的交流和成长。1.合作学习模式合作学习是一种以集体学习为主要形式，旨在促进学生通过合作达到最佳效果的学习方法。该模式可以由组内讨论、组间讨论、协同研究、成果共享等多个过程组成，主要强调在学生之间，基于群体智慧进行知识研讨、知识分享、知识创新等行为。合作学习过程中，学生不再是孤立地学习，而是以互助的方式理解知识，分享知识，在具体问题的讨论中升华知识。群体智慧主要源于参与者的智慧差异，对同一问题，学生往往有不同的经验、方法、视角和理解，这种差异性会产生许多不同的解决方案。合作学习时，学生可以提出自己的理解和建议，不论这些观点是否正确，对其他人而言这都是一种启发。合作学习模式同样需要导师的参与，一方面在知识研讨中，导师可以提出更具启发性的思路，引导学生向更深层次思考；另一方面根据学生的讨论内容，导师可以控制主题的聚合度，提高合作学习的效用。2.构建学科交融的学术环境构建学科交融的学术环境[6]，即以科研课题为载体，根据项目之间的关系，进行课题组集成，打破传统课题组，甚至院系壁垒，按照集群方式灵活构建联合项目组、交叉课题组等形式的跨学科、跨学院的科技创新平台。不同学科门类、不同研究方向的导师和研究生，可以根据项目目标、学科基础、任务要求等，组合到同一课题组，合作进行专题研究、科技攻关和工程实践，同时也可以在交叉领域开展课题申报、科学研究、论文撰写、联合培养等，实现大跨度的学科交叉和专业融合，从而为研究生实现跨学科学习知识、拓展思维、激发创新能力提供更广阔、开放的平台。

（三）社会仿生环境建设举措从系统论角度出发，研究生创新能力培养需要面向社会需求，适应社会形势的新发展，同时也需要相关社会机制的支持。社会仿生环境就是这样一个激励研究生从校内走向校外，实现学以致用，服务社会的开放平台。该平台由一定区域或国家范围内的多所高校、多个学科和多家企业构成，主要面向企业、行业和社会的科技需求，整合高校、科研院所以及企业各方的优势资源，开展更为广阔的科研创新活动，是锻炼研究生创新实践能力、实践与理论相互渗透的一个重要生态环境。根据社会化参与方式的不同，研究生创新实践能力培养可以在科技竞赛与产学研互动模式间灵活切换。1.科技竞赛模式科技竞赛是培养研究生创新实践能力的有效平台，其根本目的在于通过自主学习，引导学生树立创新观念，提高分析和解决实际问题的能力。就计算机领域而言，以培养学生创新意识、思维和实践能力为目标的科技竞赛很多，如Kaggle、AtacAstle竞赛，阿里的天池、CCF和华为的大数据竞赛等，它们均具有高权威、强效果、覆盖广等特点。同时，这些竞赛受到很强的企业需求驱动，多数题目均源自企业真实数据和需求场景，在发掘、锻炼计算机专业人才的同时，进一步助力企业解决实际产业问题。如2018工业大数据创新竞赛中，两道赛题“工业刀具寿命预测”和“钢卷仓储吞吐量趋势预测”，均为电子信息制造和物流仓储业界面临的重要共性问题，其解决方案对行业发展具有重要的现实意义。2.产学研互动模式构建产学研互动的研究环境，主要指以产学研创新基地为基础，研究生在业界专家和导师的带领下，跨出学校，走向企业，走向社会，直面企业和社会的实际需求，利用校内外人才、设备、技术等科技资源，开展更为广阔的面向产业技术前沿的科研活动，培养研究生服务社会的理念、创新创业的意识和科研实践的能力。校内的学习只是赋予了学生进行科学研究的基础知识和能力，要真正达到科技创新这一目标，一定要同国家需要、市场需求相结合，充分利用产学研合作平台，在科技攻关、实验开发、产品研发等方面给予学生充分的实践和锻炼。因此，需要进一步加强产学研基地建设，以问题为导向，以产品、项目为载体，通过企业、学校、政府多方面过程要素的深化和整合，实现技术创新，同时促使研究生在这一过程中创新知识、创新思维、创新个性等能力的形成。

四、结束语

要开展一流的研究生教育，增强研究生创新能力，需要从体系层面深入思考，综合考虑各种要素，才能切实推进研究生创新能力的培养。本课题组借鉴生态学系统中的最适度原则、能量交换互补原则、群体动力原则等，提出一个由个体微环境、群体协同环境、社会仿生环境分级构成的研究生培养生态系统，并就在该系统中如何优化研究生知识结构，树立创新意识，培养创新思维，加强创新实践等问题，提出一系列建议和对策。本研究对高校系统把握研究生培养模式，认识其与外部培养环境之间的关系，具有一定的价值和意义。

［参考文献］

［1］耿有权.生态学视域中的我国研究生培养模式构建［J］.研究生教育研究，2013（4）：1-6.

［2］沈金荣，曹世敏，常雪琴.专业学位研究生协同培养生态系统的构建与思考［J］.研究生教育研究，2016（5）：79-83.

［3］李俭川.研究生创新能力培养生态环境建设的探索与实践［J］.学位与研究生教育，2010（8）：31-35.

［4］张雪，刘燕，安海娟，等.生态理论视角下的高校学术环境与研究生创新能力培养［J］.河北联合大学学报（社会科学版），2014（4）：76-81.

［5］雷兵，魏立安，黄宗升，等.研究生科研创新能力自我培养和提高的途径探讨［J］.高等教育研究学报，2009（9）：85-86.

［6］李银国，朱方彬，李方伟.研究生开放性研究环境营造与协同创新能力培养［J］.学位与研究生教育，2013（2）：19-23.

作者：古平 孙天昊 李佳 张程 杨瑞龙 单位：重庆大学计算机学院