融合競賽與科研的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

楊寶華　盛康

摘要：研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是科研創(chuàng)新體系的重要組成部分，創(chuàng)新能力和實踐能力是研究生培養(yǎng)的核心內容，組織研究生團隊參加創(chuàng)新實踐活動是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。針對研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在的問題，結合參加全國研究生數學建模比賽為案例來分析研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，圍繞創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力三個層次，提出了融合競賽與科研的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。通過三年的試點實踐，研究生創(chuàng)新培養(yǎng)效果良好，對一流大學和一流學科建設奠定重要的基礎。

關鍵詞：數學建模;創(chuàng)新實踐;競賽;創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G643 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0139-03

?Abstract： The cultivation of graduate students' innovative ability is an important part of the research and innovation system. Innovation ability and practical ability are the core content of postgraduate training. It is an important way to cultivate graduate students' innovative ability by organizing graduate teams to participate in innovative practice activities. In response to the problems in the cultivation of graduate students' innovative ability. A training model for graduate students' innovative ability in integrating competition and research is proposed by participating in the National Graduate Mathematical Modeling Competition. We have focused on three levels including innovation awareness， innovative thinking and innovative capabilities. A training model for graduate students' innovative ability in integrating competition and research is proposed. Through three years of practice， the effect of postgraduate innovation and training is perfect， which lays an important foundation for the construction of first-class universities and first-class disciplines.

Key words： mathematics modeling; innovative practice; competition; innovation ability training

2017年1月，國務院印發(fā)《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，明確規(guī)定“注重培養(yǎng)學生社會責任感、法治意識、創(chuàng)新精神和實踐能力”，可見，創(chuàng)新培養(yǎng)和實踐能力在大學雙一流建設過程中的重要性，因此，將創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)融入研究生培養(yǎng)過程中，是時代賦予高校的一個使命，是學科發(fā)展的需要，大學發(fā)展的需要，更是國家發(fā)展的需要。

研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是國家創(chuàng)新教育體系的重要組成部分，創(chuàng)新能力和實踐能力是研究生培養(yǎng)的核心內容，組織研究生團隊參加創(chuàng)新實踐活動是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。本文針對參加全國研究生數學建模比賽為案例來分析研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提出了融合競賽與科研的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。由于中國研究生數學建模競賽是一項面向在校研究生的數學建模應用研究的學術競賽活動，是廣大在校研究生提高建立數學模型和運用智能信息技術解決實際問題能力。近年來得到越來越多的關注度和認可度，2016年，全國共有32個?。▍^(qū)、市）的456個培養(yǎng)單位10019支隊伍、30000多名研究生參賽，2017年全國共有32個省、直轄市、自治區(qū)和香港、澳門特別行政區(qū)的445家研究生培養(yǎng)單位、以及來自美國加州大學圣克魯茲分校硅谷學院、英國謝菲爾德大學，倫敦大學學院、新加坡南洋理工大學等著名高校的11834支隊伍，35502名研究生報名參賽，參賽研究生專業(yè)領域很廣，13個學科門類全部覆蓋。所以研究生創(chuàng)新實踐系列大賽，是驗證實踐創(chuàng)新能力的最有效方式，具有較高的認可度。

1 研究生創(chuàng)新教育現狀

當今，無論是世界發(fā)達國家還是新興經濟體，面臨新的經濟形勢和格局，都重視研究生創(chuàng)新教育，搶占未來發(fā)展制高點。2013年，以“服務需求、提高質量”為主線的研究生教育綜合改革全面啟動，如何提高研究生的創(chuàng)新實踐能力成為首要的改革任務。教育部學位與研究生教育發(fā)展中心通過舉辦“中國研究生創(chuàng)新實踐系列大賽”，包括中國研究生智慧城市技術與創(chuàng)意設計大賽、中國研究生移動終端應用設計創(chuàng)新大賽、中國研究生未來飛行器創(chuàng)新大賽、中國研究生數學建模競賽等十類競賽來推動研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革，該系列大賽充分體現了創(chuàng)新培養(yǎng)的重要性。

李克強總理在達沃斯論壇開幕式上說“人人創(chuàng)新”“萬眾創(chuàng)新”。創(chuàng)新強則國運昌，創(chuàng)新弱則國運殆。研究生群體是新時代創(chuàng)新主體，對落實“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”有著舉足輕重的作用。因此，如何構建研究生創(chuàng)新培養(yǎng)體系，提高研究生教育質量，都需要一個展示科研創(chuàng)新精神和團隊合作意識的平臺，而中國研究生數學建模比賽就是展示創(chuàng)新能力的平臺，目前是國內層次最高、規(guī)模最大、影響最廣泛的全國性研究生學科競賽和創(chuàng)新實踐競賽。我校計算機學院招收的研究生生源多數來自二本院校，研究基礎薄弱，三年前我校從未參加過中國研究生數學建模比賽，這是一項對實踐能力和創(chuàng)新能力要求較高的比賽，在沒有前車之鑒的前提下，開展以競賽為契機的創(chuàng)新能力培養(yǎng)還需要不斷探索，而研究生參與數學建模競賽，是研究生階段的一次難得科研體驗，亦是研究生個人的一次難得人生經歷，更重要的是實實在在助推研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個良機，因此，為了助推創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，我校更加重視研究生數學建模競賽，今年我校參加該賽事的隊伍越來越多。

2 研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制

“雙一流”建設背景下研究生的培養(yǎng)具有重要意義，在堅持育人為本的同時，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)。近年來我國研究生教育發(fā)展趨勢良好，研究生招生人數穩(wěn)步增長，國內外知名大學將教育工作的重心逐漸由本科教育轉向研究生教育，如哈佛大學研究生與本科生之比達到1.3：1，哥倫比亞大學達到1.5：1。浙江大學、武漢大學及華中科技大學的在校研究生均超過2萬人。由于研究生層次、生源、基礎各不相同，逐漸形成針對性強、更加靈活的培養(yǎng)模式，在農林類高校中，逐年提高的農林類研究生培養(yǎng)質量得到越來越多的關注，而工科類碩士研究生在農林類高校中如何達到“更學術或者更專業(yè)”，這就需要借助學校的學科優(yōu)勢，構建跨學科的交流平臺，完善以應用為前提、以能力拓展為目標的培養(yǎng)方式，因此，本著創(chuàng)新性培養(yǎng)的標準，組織研究生參加中國研究生創(chuàng)新實踐系列大賽，圍繞創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力三個層次，提出了以競賽與科研深度融合的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

2.1 研究生創(chuàng)新意識培養(yǎng)

在創(chuàng)新競賽過程中，開放性的數學建模競賽題目需要創(chuàng)新思維來解決，為此，根據參賽研究生的基礎層次、學習經歷和專業(yè)差異等特點，幫助研究生從自身的特點出發(fā)，結合導師的科研項目需求，制定科研能力提升計劃，改變同質化趨勢，選擇主攻的科研方向，完善交叉學科的復合知識體系，提升專業(yè)領域的創(chuàng)新學習能力，從學習中培養(yǎng)創(chuàng)新意識，針對項目的問題反復地進行問題分析、方案設計、編碼實驗，在不斷的探討和失敗的實驗中總結經驗。研究生教育是個性化培養(yǎng)機制，強化研究生分類培養(yǎng)至關重要，針對我校計算機專業(yè)的學術學位研究生培養(yǎng)以提高學術創(chuàng)新能力為目標，強化全面系統(tǒng)的科研訓練;農業(yè)信息化的專業(yè)學位研究生培養(yǎng)以滿足農業(yè)領域需求、提高專業(yè)型創(chuàng)新能力為目標。錢彬彬和何紅霞雖然是我校農業(yè)信息化專業(yè)型碩士研究生，在校培養(yǎng)僅有2年的時間，經過跨專業(yè)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，他們分別取得了全國研究生數學建模大賽的二等獎和三等獎，并且在安徽省大數據技術與應用大賽、安徽高校物聯(lián)網應用創(chuàng)新大賽獲得三等獎的成績。這些都歸結于將領域問題與科研項目結合， 通過項目驅動的方式鍛煉創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，構建合理的知識結構，培養(yǎng)科學的思維方式，提高專業(yè)的實踐能力，踏踏實實的完成項目任務。2013年11月，教育部、人力資源和社會保障部下發(fā)《關于深入推進專業(yè)學位研究生培養(yǎng)模式改革的意見》，提出要以職業(yè)需求為導向，以實踐能力培養(yǎng)為重點。因此，只要培養(yǎng)方向正確，培養(yǎng)目標明確，培養(yǎng)方式合理，無論什么類型的碩士和專業(yè)領域，只要開拓思路、勇于創(chuàng)新，對研究生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新信心的增強都有很大的促進作用。

2.2 研究生創(chuàng)新思維培養(yǎng)

全國研究生數學建模競賽是面向全國在讀研究生的科技競賽活動，目的在于激發(fā)研究生群體的創(chuàng)新活力和學習興趣，提高研究生建立數學模型和運用計算機解決實際問題的綜合能力，拓寬知識面，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團隊合作意識，促進研究生中優(yōu)秀人才的脫穎而出、迅速成長，推動研究生教育改革。研究生數學建模的競賽采用組委會統(tǒng)一命題的方式，題目具有原創(chuàng)性，這些題目都是基于工程及生活中的實際問題，數據源基于真實的數據，具有重大應用價值。比如2017年A題目來源于2017年8月8日四川阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級地震的災后救援問題，提高無人機救援的使用效率為目標，解決無人機優(yōu)化運用的問題。所用的數據是震區(qū)的高程數據，共有2913列，2775行。2017年F題，通過構建地下物流系統(tǒng)網絡解決交通擁堵問題。還有面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型、基于監(jiān)控視頻的前景目標提取、多波次導彈發(fā)射中的規(guī)劃問題等都是解決不同學科的應用，研究生通過參加比賽，可以深入了解理論知識與實際工程的聯(lián)系，通過競賽培養(yǎng)工程能力，提高創(chuàng)新思維能力。因為不過無論哪種領域的命題，均都沒有唯一標準的答案，都需要學生在已有的領域知識和理論知識的基礎上，發(fā)揮創(chuàng)新性思維和發(fā)散思維，在互聯(lián)網上搜集大數據，科學分析問題及設計方案，最終提出自己解決問題的技術路線。通過數學建模競賽，使參賽研究生的創(chuàng)新思維得到明顯提高，創(chuàng)新思維激發(fā)了創(chuàng)新活力，并在競賽中取得優(yōu)異成績，同時也激發(fā)更多的專業(yè)研究生參加比賽。研究生謝申汝連續(xù)參加2016年和2017年比賽，取得二等獎和三等獎，2017年成績雖然不是很理想，但是參賽后半年內就在國內重要期刊上發(fā)表論文2 篇。因此，不同基礎的研究生，根據不同的研究方向制定競賽列表，要求研究生在問題解決方案的設計階段，注重創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和訓練，合理假設，構建模型，準確求證，為日后出色地完成創(chuàng)新性的研究工作奠定基礎。

2.3 研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

創(chuàng)新實踐競賽不同于一般的課程學習競賽，競賽問題往往是系統(tǒng)性、科學性、可測性的綜合問題，一方面要求學生短時間內熟悉問題所牽涉的研究領域，綜合運用領域知識和較強的實踐能力，另一方面又需要學生充分發(fā)揮團隊合作精神，提出創(chuàng)新性解決方案。研究生數學建模的競賽題目范圍廣，來自不同的研究領域，目的在于激勵學生運用計算機技術、數學理論及交叉學科解決實際問題的綜合能力，題目牽涉的都不是純數學問題，而是涉及多種學科的數學模型，有的甚至是當前熱點問題。比如2017年數學建模比賽的C題，就是解決當下航班延誤的原因及引起的航班恢復、航班調整等一系列問題，飛機延誤引起乘客和航空公司之間糾紛也逐漸增多，如果不能及時解決，會激發(fā)兩者之間的矛盾，從而影響航空公司的聲譽。因此創(chuàng)建合適的數學模型和采用行之有效的算法求解來解決航班恢復問題。2018年數學建模比賽F題牽涉國際國內航班中轉問題，對航班-登機口分配問題建立數學優(yōu)化模型，要求最小化中轉旅客的總體最短流程時間，并且在此基礎上最小化被使用登機口的數量。由此看來研究生數學建模競賽題目難度逐年增加，而且都是解決實際問題，參賽隊員們要在100個小時內給出解決方案，沒有長期的積累是不可能的，而研究生的培養(yǎng)機制是2-3年，所以指導老師對于理工科專業(yè)的研究生培養(yǎng)，則要求既跟蹤國際科技前沿，又要有較強的跨學科領域知識，還要有解決實踐問題的能力。2016年和2017年共指導15名研究生獲獎，他們既有學術型也有專業(yè)型的碩士研究生，包括計算機應用專業(yè)、農業(yè)信息化專業(yè)及金融專業(yè)，對待不同生源的研究生，他們的創(chuàng)新能力的個性化培養(yǎng)都是不容忽視的環(huán)節(jié)，因此，在每年的比賽前期，通常以實際問題為主要培訓內容，通過增加培訓難度，有效地提高了隊員的創(chuàng)新能力，尤其是一年級研究生需要提前進入實驗室參加集訓，成立興趣小組，授人以魚不如授人以漁，以競賽問題為目標，傳授學習方法為目標，將統(tǒng)計理論、免疫算法、神經網絡、模擬退火算法、遺傳算法等智能優(yōu)化算法為主要求解方法加以實踐，提高對專業(yè)認知，定位前沿動態(tài)和熱點問題，有助于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力。

3 結論

本文提出的改革方案在2016-2018學年我校計算機應用專業(yè)和農業(yè)信息化專業(yè)的研究生中進行試點，通過指導研究生參加近三年的全國研究生數學建模競賽活動，研究生的能力在短期內得到提高，既鍛煉了學生運用復合知識解決實際問題的能力，又增強了團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新實踐能力;同時也促進指導教師提高教學科研水平。因此，這種融合科研項目的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式和創(chuàng)新實踐活動之間形成相輔相成、相互促進的關系，為建設“雙一流”奠定了基礎。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】