基于大數(shù)據(jù)競賽的大學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)

袁春蕾

（ 南京郵電大學 先進技術研究院，江蘇 南京 210023 ）

1 當前大學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)存在的問題

創(chuàng)新型人才作為實現(xiàn)中華民族復興的關鍵因素之一[1]，受到了高度關注，國家出臺了一系列的政策來推動和激勵創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。2010年6月，中共中央政治局召開會議，審議并通過《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，將培養(yǎng)有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的專門人才作為高等教育的使命。2013年11月，中國共產黨第十八屆中央委員會第三次全體會議通過了《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)作為人才強國戰(zhàn)略的重要內容。在多屆全國“兩會”中，創(chuàng)新也被多次提及[2]，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維以及自主創(chuàng)新能力，弘揚以愛國主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時代精神成為共識。創(chuàng)新思維在很大程度上決定了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的最終成效，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的關鍵內容之一。然而，近年來，高校普遍非常重視大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力的培養(yǎng)，但對創(chuàng)新思維的體系化培養(yǎng)和實踐還有所欠缺。

1）重理論、輕實踐的教學體系。

高校的教學體系以理論教學為主、實踐教學為輔。同時，由于實踐教學相對于理論教學而言，不僅教學形式更多元化，對教師的實踐能力和教學水平的要求更高，而且實踐內容的考查方式更加靈活，因此在實際執(zhí)行過程中，呈現(xiàn)出一定的重理論輕實踐的態(tài)勢，導致學生的實際動手能力沒有得到足夠的鍛煉，學生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)有所欠缺。另一方面，高校教師的實踐能力和創(chuàng)新能力良莠不齊，部分教師特別是新上崗的教師，由于缺乏足夠的實踐經驗，在教學過程中對理論教學更為偏重，也影響了對學生實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，限制了大學生實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)成效。

2）重技能、輕思維的培養(yǎng)方式。

在現(xiàn)有的教學體系下，由于實踐部分課時通常偏少、實驗環(huán)節(jié)涉及的知識點多且實驗過程中面臨一些新的或突發(fā)問題，學生經過課題理論教學的學習后，進入實驗室時仍然存在動手能力差、不能獨立完成實驗任務等情況[3]，部分學生甚至連實驗原理都弄不清楚，更談不上實驗創(chuàng)新。如此一來，指導教師在教學過程中安排的實驗內容通常以經典實驗為主，雖然對鍛煉學生的基本動手實踐能力有所幫助，但經典實驗為了突出基本原理和關鍵知識點，實驗過程往往比較死板和枯燥，影響了學生的學習興趣，缺乏對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

3）重成果、輕過程的評價模式。

當前的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，主要是通過課程教學內容改革[4-6]、開放實驗[3]、大學生創(chuàng)新項目、科研項目[7]等載體來實施，在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中，主要引導學生通過技術創(chuàng)新獲得創(chuàng)新性的成果，但是在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中，對創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)還缺乏系統(tǒng)的、行之有效的理論和實踐經驗，對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的評價，還停留在以技術成果的數(shù)量和質量為主，未充分考慮對學生在技術創(chuàng)新過程中的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維等的發(fā)展情況。

學科競賽作為一種重要的創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔的方法，以競賽的方式激發(fā)學生在深度掌握理論知識的基礎上，通過發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的過程，培養(yǎng)大學生的學習興趣和獨立自主學習的能力，對增強大學生創(chuàng)新意識和提升大學生的創(chuàng)新能力都大有裨益。教育部在《關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》中提出，要“繼續(xù)開展大學生競賽活動，重點資助在全國具有較大影響和廣泛參與面的大學生競賽活動，激發(fā)大學生的興趣和潛能，培養(yǎng)大學生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神”，將學科競賽作為實踐教學與人才培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新方向。

2 創(chuàng)新性思維培養(yǎng)

隨著大數(shù)據(jù)技術的快速發(fā)展和在各個行業(yè)的快速滲透，大數(shù)據(jù)競賽作為人才選拔的重要方式獲得了極大的關注，Kaggle、天池、DataFountain等大數(shù)據(jù)競賽平臺都獲得了快速發(fā)展，包括計算機學會、谷歌、阿里巴巴、騰訊、京東、百度等重要的學術機構和國內外互聯(lián)網巨頭，都連續(xù)舉辦了多次大數(shù)據(jù)競賽，并產生了廣泛的社會影響力。大數(shù)據(jù)競賽通常以算法挑戰(zhàn)賽為主，主要考察選手對實際數(shù)據(jù)進行分析和預測的能力，通常會采用在線評測的方式：在給定的幾天到幾十天內，選手每天有若干次提交機會，系統(tǒng)根據(jù)賽題和評測公式等來對選手提交的預測結果進行固定次數(shù)的評測，并將每個選手的最優(yōu)得分組成排行榜公示給所有選手。

大數(shù)據(jù)競賽過程中的在線評測系統(tǒng)能及時反饋成績和排名，可以很好地激勵學生在短時間內持續(xù)投入時間進行技術鉆研，從而加速學生對技術的理解和針對具體應用的創(chuàng)新，對提升大學生的創(chuàng)新性思維大有裨益。有鑒于此，可將大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)貫穿大數(shù)據(jù)競賽的全過程，從科學組隊、創(chuàng)新意識培養(yǎng)、技術創(chuàng)新激勵和創(chuàng)新成果形成等環(huán)節(jié)針對性地融入創(chuàng)新性思維指導，提升學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力：在組隊伊始，就鼓勵學生組建跨學科跨專業(yè)的隊伍形成知識互補，為后續(xù)的技術創(chuàng)新打好基礎；在比賽開始后，引導學生形成“只有創(chuàng)新才能贏”的理念，樹立學生的創(chuàng)新意識；在比賽過程中，從創(chuàng)新思維的理論體系方面對學生進行培訓，引導學生利用求同思維與求異思維、集中思維與發(fā)散思維、邏輯思維與非邏輯思維等之間的關系，尋求技術創(chuàng)新的方向；在比賽結束后，引導學生進一步完善技術創(chuàng)新內容，形成技術報告、專利、論文、軟件著作權等不同層次的成果，進一步激勵學生的創(chuàng)新意識，形成正向良性激勵。該方法的步驟如圖1所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)競賽的大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)體系

2.1 科學組隊

團隊是獲得良好比賽成績的基礎，科學合理的團隊成員構成，通常需要由3～5個跨專業(yè)、具有相同興趣愛好的同學組成，在專業(yè)技能上形成很強的互補，在團隊協(xié)助方面又因志同道合而更加高效。考慮到不同的大數(shù)據(jù)比賽涉及的領域知識差異非常大，而在求解問題方面還涉及大數(shù)據(jù)預測分析技術和良好的編程實現(xiàn)能力等，對比賽團隊的成員要求較高，很難臨時組建好科學合理的團隊，因此，需要指導教師未雨綢繆，一方面通過創(chuàng)新工場或創(chuàng)業(yè)孵化器，吸引不同專業(yè)方向和技術特長的同學組建興趣愛好小組來提前了解可用的人選，另一方面也要在合適的時候，針對不同的賽題鼓勵學生自主跨專業(yè)組建團隊。一種可行的方式是，指導老師提前聯(lián)系一些對大數(shù)據(jù)競賽感興趣的同學組成興趣小組，再由這些同學自發(fā)推薦感興趣的同學加入，并鼓勵來自不同學院不同專業(yè)的同學加入，從而形成選手庫。

在參加特定比賽時，由選手庫中的選手自主選擇隊友組隊，也可以根據(jù)賽題邀請其他同學加入。如此一來，選手庫中的同學相互之間比較了解，可以在組隊參賽時確保團隊成員之間的穩(wěn)定性和默契，提升團隊協(xié)助的效率，又可以通過吸納外部同學的加入而形成跨專業(yè)互補的團隊。指導教師需在為學生解決硬件設備（如服務器、GPU工作站等）、活動場所、交流機會、技術瓶頸和創(chuàng)新方向等問題的同時，鼓勵選手間的密切交流合作，同時要注意吸引不同年級、不同學院、不同特長的學生加入，逐漸形成跨年級、跨專業(yè)、跨學院的學生構成的學科競賽梯隊，使得學生之間既可以互相交流、知識互補，又可以讓比賽經驗在學生梯隊之間傳承，逐步增強選手庫的實力。

在實踐過程中，首先邀請了2位軟件工程專業(yè)和1位統(tǒng)計學專業(yè)學生作為選手庫中的核心成員,這3位學生分別擅長網絡數(shù)據(jù)獲取、自然語言處理和統(tǒng)計分析，具有很好的技能互補性。通過安排學生組隊參加天池和計算機學會的大數(shù)據(jù)競賽，并根據(jù)比賽需要由學生自主尋找和邀請其他學生加入，實現(xiàn)了團隊人員的擴充和團隊結構的完善。經過近半年的努力，學生參加的大數(shù)據(jù)競賽獲得了決賽第6名的好成績，而利用大數(shù)據(jù)競賽的數(shù)據(jù)和創(chuàng)新思路，整理后參加另外3個全國性的學科競賽，目前都已經獲得了決賽入圍資格。

2.2 創(chuàng)新意識培養(yǎng)

跨專業(yè)自主組隊可以很好地解決大學生參賽時技能互補和團隊協(xié)作的問題，為大學生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)奠定了良好的基礎，然而，大學生的創(chuàng)新思維和技術創(chuàng)新能力普遍較差，因此，在創(chuàng)新思維和技術創(chuàng)新能力方面仍需要指導老師加以系統(tǒng)的培訓和及時的引導。良好的創(chuàng)新意識是技術創(chuàng)新的原動力，是激勵持續(xù)創(chuàng)新的源泉，也是評價大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)成功的關鍵指標。創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不能靠假大空式的傳教培訓，而是應該通過對歷次競賽的獲獎團隊的翔實分析和科學總結，讓學生意識到唯有創(chuàng)新才能贏得比賽。同時，要為學生分析技術創(chuàng)新帶來的不僅僅是好的競賽成績，還能通過進一步的整理，形成論文、專利和軟件著作權等技術成果，放大競賽成果的收益。只有讓學生真正意識到創(chuàng)新帶來的潛在好處，才能更好地提升學生的創(chuàng)新意識。以參加天池大數(shù)據(jù)競賽為例，在比賽初期，通過組織學生深入分析歷年歷次天池大數(shù)據(jù)競賽的獲獎方案，特別是歷次獲獎團隊的創(chuàng)新思路、創(chuàng)新成果、創(chuàng)新成效等，為學生樹立了“只有創(chuàng)新才能贏得比賽”的理念，強化了學生的創(chuàng)新意識。

2.3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

創(chuàng)新性思維是邏輯思維與非邏輯思維、發(fā)散思維與集中思維、組合思維與分解思維、求同思維與求異思維、潛意識和顯意識的有機互補，它們在創(chuàng)造活動中具有非常重要的作用。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，一方面需要培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識，激勵學生的創(chuàng)新行為，另一方面也需要科學地引導學生形成良好的創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力。在創(chuàng)新思維培養(yǎng)方面，針對選手庫中的學生，可定期開展針對創(chuàng)新思維的培訓，提升學生對技術創(chuàng)新固有模式和創(chuàng)新規(guī)律的理解，同時，激勵學生解放思想，打破專業(yè)和思維限制，充分發(fā)揮主觀能動性，通過跨專業(yè)學生間的頭腦風暴等手段，實現(xiàn)對不同專業(yè)知識的融合應用，以創(chuàng)新的技術和方法來解決大數(shù)據(jù)競賽中遇到的實際問題。

以參加2017計算機學會大數(shù)據(jù)與計算智能大賽比賽為例，在參賽中期，針對學生團隊遇到的預測分析模型的性能瓶頸，指導教師團隊從創(chuàng)新思維的求同思維與求異思維的互補性出發(fā)，從創(chuàng)新的方向上為學生進行了引導：在求同思維方面，要求學生注重細節(jié)處理，充分調研現(xiàn)有的最新技術和流行解決方案，對比分析之前類似比賽的獲獎方案，做好基礎的數(shù)據(jù)探索和數(shù)據(jù)分析工作，做好與其他團隊類同的基礎工作。同時，在對整個數(shù)據(jù)處理流程進行分析的基礎上，鼓勵學生從數(shù)據(jù)處理框架、數(shù)據(jù)預處理方法、特征工程、特征選擇、數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)融合模型以及預測結果的魯棒評估方法等環(huán)節(jié)，尋求與其他團隊的差異，以創(chuàng)新的技術和方法，改進數(shù)據(jù)分析流程或某些具體的環(huán)節(jié)，從而更好地提升模型的預測性能。

2.4 創(chuàng)新成果培育

基于大數(shù)據(jù)競賽進行大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)時，需注意引導學生更好地利用大數(shù)據(jù)競賽過程中的技術創(chuàng)新和方法創(chuàng)新的結果，進一步形成論文、專利和軟件著作權等學術成果，一方面可以更好地提升大數(shù)據(jù)競賽的收益和激勵學生參加比賽的積極性，另一方面，通過形成創(chuàng)新的學術成果，可以更好地形成良性循環(huán)，強化學生的創(chuàng)新意識。創(chuàng)新成果的培育要從比賽伊始就進行規(guī)劃，如圖2所示，要將創(chuàng)新成果培育作為比賽目標之一，樹立學生的創(chuàng)新意識。在比賽中，要鼓勵學生不僅僅是為了獲得比賽獎項而參加比賽，而是要通過參加大數(shù)據(jù)競賽，借助對實際數(shù)據(jù)的分析和與其他選手的交流來提升自己的動手能力和創(chuàng)新能力，在比賽過程中要注重通過科學的調研掌握最新的技術和方法，并結合賽題的實際問題提出創(chuàng)新的技術和方法，從而在爭取競賽獎項的同時形成學術研究成果。

圖2 基于大數(shù)據(jù)比賽的創(chuàng)新成果培育方法

創(chuàng)新成果培育是很多學生參加學科競賽時非常容易忽視的環(huán)節(jié)，一方面是因為不少學生團隊在參賽過程中所做的原創(chuàng)性工作有限，難以形成好的成果，另一方面是因為創(chuàng)新成果的整理通常還需要進一步地研究和梳理，甚至需要投入比參賽過程更多的時間。指導教師應重視創(chuàng)新成果培育，要及時了解學生的創(chuàng)新想法，鼓勵學生圍繞學科競賽來做一些創(chuàng)新性的工作，并根據(jù)創(chuàng)新工作的情況，鼓勵學生形成發(fā)明專利、中文核心論文、EI會議論文或SCI期刊論文等，從而實現(xiàn)將創(chuàng)新能力培養(yǎng)、學術研究和大數(shù)據(jù)比賽的有機融合，同時也能極大激發(fā)學生參與學科競賽的熱情，提升學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3 結 語

創(chuàng)新思維是人類最高層次的思維，它是創(chuàng)新教育的核心，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神必須著力于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)，一方面要破除創(chuàng)新思維枷鎖，解放從眾思維、權威思維、經驗型思維等的影響，另一方面要通過良性暗示、團隊合作和獎勵反饋等來激發(fā)大學生創(chuàng)新思維潛能。本文提出的基于大數(shù)據(jù)競賽的大學生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)，通過將創(chuàng)新思維培養(yǎng)融入大數(shù)據(jù)競賽的全過程，對大學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)能起到良好的效果。