科學家精神引領的科教融合創新生態圈構建研究

[摘" 要]本文分析了人工智能拔尖創新人才培養中存在的問題，以及導致培養質量達不到要求的原因，結合人工智能課程建設的實際情況和需求，以科學家精神價值觀為引領，探索人工智能課程科教融合創新生態圈構建的主要方面，并在教學過程中驗證其效果。實踐證明，此次教學改革效果顯著，可在相關課程中進行推廣。學生不僅提高了學習積極性，夯實了專業基礎，還提升了學術能力和創新能力。

[關鍵詞]科學家精神" 科教融合" 課程生態圈" 人工智能

引" 言

2017年，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中提出了我國人工智能“三步走”戰略目標，將人工智能上升到國家戰略層面，可以看出，人工智能學科的發展是帶動我國產業升級和經濟研究轉型的重要動力，與我國躋身創新型國家的戰略目標息息相關。近年來，人工智能人才需求增長近3倍，存在巨大缺口，且其薪資水平遠高于全國平均水平。

作為已有50年發展歷程的學科，人工智能人才培養問題一直備受社會各界的關注。國際上，早已將人工智能相關技能納入高等教育資歷認證體系中。在國內，2018年教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》明確重點任務：優化高校人工智能領域科技創新體系、完善人工智能領域人才培養體系、推動高校人工智能領域科技成果轉化與示范應用。2020年，教育部、國家發展改革委、財政部制定《關于“雙一流”建設高校促進學科融合 加快人工智能領域研究生培養的若干意見》，指出“雙一流”建設高校應著力構建趕超世界先進水平的人工智能人才培養體系。

人工智能課程在拔尖創新人才培養方面處于關鍵地位，并具有示范作用。課程團隊以人工智能課程為例，在分析創新人才培養問題的基礎上，探索如何卓有成效地開展以拔尖創新人才培養為目標的科教融合，構建科學家精神引領的科教融合創新生態圈，力求建立較為完善的人工智能拔尖創新人才培養體系。

人工智能拔尖創新人才培養存在的問題

人工智能相關課程是高校落實人工智能人才培養的主要途徑，近年來，各高校積極響應國家號召，大力支持人工智能創新人才培養的研究和試點，也取得了一定成效，但是在拔尖創新人才培養方面的成效還不夠突出，有待進一步提升。

1.研究生科研問題意識欠缺

研究生需要具備的特質就是要在科研實踐中有發現問題的意識，從而主動提出問題、分析問題、研究問題以及解決問題。這是任何學術科研創新活動的基礎，也是研究生創新思維能力的重要體現，即學生應有意識地轉換為做研究的（研究者）身份，而如今，大部分研究生未突破固守的學生（學習者）身份。

2.課程團隊成員構成相對單一

課程團隊教師的科研能力不足，大多由以教學為主的教師構成，教師從事相關科學研究工作不夠廣泛和深入，有的教師甚至只負責授課，所涉及的科學研究極為有限。

3.教學過程缺少精心設計

課程內容龐雜，涉及知識點繁多，領域內的新知識層出不窮，然而課時相對有限，理論和實踐都要兼顧則比較困難。研究生教學不能局限于傳統的課堂教學，對教學內容、教學形式，以及教學過程的組織都提出了更高的要求。但在實際教學中，因缺乏規范化的組織，常會出現教學內容不夠深入、不同類型教學活動銜接生硬、缺乏教學反饋、教學流程沒有做到閉環管理等問題。

4.科教融合資源不足

課程現有教材大多偏重理論講述，缺乏科研實踐案例的融入。雖然線上線下有很多資源，但是缺少與科教融合高度關聯的內容，課程完整生態圈建設所需的科學資源、研究資源等配套資源未成體系，不能滿足引導創新意識、培養拔尖人才的需求。

5.科教融合途徑有限，易流于形式

科教融合的開展只有達到一定的深度和廣度，才能對拔尖創新人才的培養發揮作用。有的學校由于缺少完整的聯動體系頂層設計，導致科研融合具體內容的滲透及擴展相對獨立，未開拓出更多更有效的方法和途徑，很容易淺嘗輒止，難以形成示范性效應。

科教融合創新生態圈構建研究

1.高等教育生態系統

科技創新的關鍵在于高水平人才，高水平人才培養的關鍵在于高等教育，高等教育生態系統為拔尖創新人才培養的良性循環提供重要保障。高等教育生態系統來源于傳統的生態系統，也就是自然界一定的空間內，生物與環境構成的統一整體。在傳統的生態系統中，生物與環境相互影響、相互制約，處于相對穩定的動態平衡狀態，也就是我們所說的生態平衡。當然，傳統的生態系統是開放的系統，需要不斷更新和循環，以維持自身的穩定。

在高等教育學中運用“生態”一詞，表示處于高等教育系統中的個體和組織也具有生物體的特征，不同個體與組織及環境之間會形成生物鏈式的相互依存、錯綜復雜的緊密關系，并組成統一整體。這個系統既能動態地呈現矛盾與協調、促進與抑制、平衡與失衡的狀態，又能通過一定的自我調節，漸進式地組織發展成為一個復雜的適應系統，就像傳統的生態系統一樣，通過更新、輸入和循環，維持整個生態系統的平衡發展。“高等教育生態系統”寓意構建美好和諧的高等教育系統，能夠為不同個體和組織發展提供良好的生存狀態。高等教育生態系統以高等學校為主體，承擔著引領文化、培育人才、傳播生產知識等功能的重要社會子系統。

2.課程科教融合創新生態圈

研究生教育在一般教育學基礎上加入了學科發展和知識創新的內涵。高等教育生態系統是由若干個課程生態圈共同構成的，課程生態圈的良性運行是整個生態系統良好工作的保證。課程科教融合創新生態圈就是基于生態圈所具備的特點，由教師、學生等主體要素和學科發展、課程升級、高等教育水平等環境要素形成一個和諧共生的生態循環體，通過發揮強有力的學科應用和人才培養功能，不僅要將人才培養與學科發展、課程建設融為一體，還要將人才培養與科研創新融為一體。

3.課程科教融合創新生態圈構建研究

課程科教融合創新生態圈的構建需參考傳統生態系統的平衡發展，再結合課程建設，從以下幾個方面研究拔尖創新人才培養。

（1）課程價值引領

科研的起始點是發現和提出問題，研究生只有具有敏銳的問題感知意識和質疑能力，才能有效開展科研創新。培養拔尖創新人才的第一步，首先要解決當下研究生普遍存在的科研意識問題。據相關研究發現，產生這一問題的本質原因是缺少價值引領，需找到突破口，提煉核心要素，以突破拔尖創新人才培養價值引領層面的障礙。

（2）課程團隊的規劃和建設

結合科教融合課程的發展需要，以及拔尖創新人才培養的目標可發現，有的高校課程團隊構成存在明顯不合理，對此，高校應總結現有結構中的優勢與不足，向兄弟院校及優秀團隊取經，不斷完善、整合和優化課程團隊建設。

（3）全流程教學組織的規范化

對照拔尖創新人才培養所需的基本能力和素質要求，現有教學組織難以匹配，對此，高校需總結教學經驗，結合自身實際情況，針對性地設計以能力為導向，能夠全面提升學生科學素養的教學流程，細化課內課外教學活動，將不同階段教學組織相互之間的關聯加入考量，以體現能力和素質培養的遞進式層次關系，形成分層次、分階段、循序漸進、體系化的全流程規范。

（4）建設配套的教學、科學、研究資源庫

高校應全面分析現有課程的相關資源，圍繞科教融合創新生態圈構建要素進行充分調研，形成完整的資源需求清單，有計劃地補充資源，并要研究各類資源之間的相互關系，合理設計其內容和形式，使資源之間能夠相輔相成、相互促進、相互融合、彼此共通。

（5）構建科研與學科競賽雙向驅動的實踐體系

學科競賽對于激發研究生的創新思維，提高其實踐動手能力，培養其團隊協作精神，以及分析和解決復雜工程問題的能力發揮著至關重要的作用。高校要開展基于科研和學科競賽雙驅動的創新創業教育，構建創新型、復合型高端人才的培養體系，充分鍛煉研究生的專業技能與科研能力，推動創新創業教育目標順利實現。

科學家精神引領的科教融合創新生態圈構建實踐

課程團隊連續三年在人工智能課程中開展科學家精神引領的科教融合創新生態圈構建實踐，具體實踐包括以下內容。

1.科學家精神引領的核心價值觀塑造

新時代的科學家精神是中華民族獨具的重要品質，是引領我國科技事業發展的精神旗幟。高校研究生是我國科研活動的主要參與者，是建設世界科技強國的重要人才力量，促進他們認同、接受、信守和踐行科學家精神事關我國科技事業的長足發展。將科學家精神融入人工智能課程科教融合創新生態圈是拔尖創新人才培養的必要基礎，具體涵蓋塑造健全人格功能、恪守科學道德功能、增強科學創新功能等內容。

將科學家精神潛移默化地貫穿于課程當中，有利于引導研究生認真學習新知識、養成思考意識、形成創新思維，并勇于提出新理論、開辟新領域、探尋新路徑，主動加強學術交流，努力在提升科技創新能力上下功夫。在研究生創新實踐過程中，科學家精神有利于教育研究生不畏困難、不怕寂寞，通過深刻的洞悉、豐富的想象、縝密的思考和具體的實踐，去發現問題、提出問題、解決問題，發揚首創精神，大力推進原始創新。

2.構建融合型教師團隊

根據課程科教融合相關活動開展的需要，課程團隊構建了由關注課程理論科學發展、擅長課程課堂教學、課內外實踐及競賽指導經驗豐富、課程相關領域科研專家等各類型教師組成的科教融合型教師團隊，同時，設專人對團隊建設進行規范有效的管理，打破了科教融合的壁壘，安排教師分批到國內外高端科研院所、大科技公司、高新企業等地廣泛開展交流合作。教師通過案例展示、同行交流、評價改革等方式提升課堂教學及實踐的效果，增強學科競賽和科研項目知識傳授及指導的能力。學校在重視走出去的同時還關注引進來，邀請行業領域專家以靈活多變的形式參與課程教學，有效提升教師團隊的整體水平。

3.形成貫穿課程全流程的規范化教學組織

拔尖創新人才培養不是一蹴而就的，研究拔尖人才成長規律可發現，創新起源于好奇心，在此基礎上，通過外部因素的配合和推動，才有可能逐漸發展成追求真理、探索未知的科學精神。從能力層面來說，學生需積累大量且扎實的知識，經過消化吸收及舉一反三之后，才有可能轉化為創新成果。研究生拔尖創新人才培養要尊重學生的身心成長規律，循序漸進地開展，再不斷優化。

在教學過程中，高校可通過充分的知識獲取渠道、開放的學術交流、豐富的科研競賽實踐等形成創新學術氛圍，對學生的好奇心與創造力給予合適的科學引導。在實踐中，課程團隊從頂層開始逐步細化教學流程的各個環節，根據拔尖創新人才培養需求，將研討、實踐、擴展、學術分享等活動合理分配，按照遞進邏輯組織教學活動，并重視各個環節之間的相互關聯和銜接，同時也關注各階段的反饋和評價，以及時調整、修訂教學計劃，進而取得滿意的效果。

4.整體規劃教學資源

高校應從整體規劃教學資源，在充分利用現有資源和第三方資源的基礎上，有組織、有計劃地完善配套資源，構建完整的課程可持續發展生態圈

課程團隊有計劃地建設科教融合的教學資源和教材體系，形成上下銜接的課程標準和內容，為教學提供全方位的支持和服務。一方面組織校內外專家指導開發教學資源和教材，以現代科技發展前沿和未來方向為重點，突出基礎性與發展性、學術性與探究性、科學性與創新性的融合，為拔尖人才科學素養的全面生成奠定堅實基礎。另一方面，在自建資源的基礎上，聯合兄弟院校共同開展特色資源開發、特色科教融合活動，彼此共建共享教育資源，全面提升人才培養質量。

5.平衡科研活動和學科競賽

在教學中，要平衡科研活動和學科競賽，使兩者共同驅動課程科教融合生態圈的高效運轉和良性循環。課程團隊充分借助學科競賽強化研究生的基礎理論知識與實踐能力，讓研究生在實踐中更好地夯實專業知識，促進理論與實踐融會貫通，強化獨立思考能力與解決復雜工程問題的能力。同時，團隊教師還以相關科研項目為載體和依托進一步深化科教融合，如組織研究生參與調研與研討、合理分配科研任務、指導研究生從科研項目中找到與課程相結合的突破口，實現寓教于研，有效促進拔尖創新人才培養，使該課程的科教融合創新生態圈能夠協調統一、持續發展。

當然，科教融合拔尖創新人才培養要達到一定的深度和廣度，還需在培養的各個環節中加強課程和科研、競賽之間的相互關聯，并要給學生提供充分的指導，最大化地發揮學生的主觀能動性。在實踐中，要重視生生、師生，以及校際經驗分享，突出示范效應，以促進高質量成果的產出，推進整個課程生態系統的良性循環運轉。

成效及總結

自2022年人工智能課程成為西安郵電大學計算機類研究生的專業核心課后，課程團隊有計劃地實施了上述教學改革措施。在兩個完整的實踐周期中取得了顯著的效果，課程評分連續增長，學生對課程的參與度和認可度明顯提高，全員高質量完成了課程必做任務，選做作業的完成率也超50%，多人在國內外人工智能相關創新競賽中獲得名次。此外，學生還積極參與學術前沿探討，多次進行課堂學術報告，學術交流現場氣氛熱烈，不僅提高了學生學習該門課程的積極性，還鍛煉了他們參加學術會議的能力。在課程反饋調查中，學生普遍反映“該課程具有前沿性”“兼具學術性和實用性”“對個人科研創新能力培養有較大幫助”等。更值得關注的是，該課程改革的實施，明顯提高了學生對課程學習和科研的積極性，在師生中反響良好，對研究生相關課程有一定的參考作用。

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（李培、潘曉英、白琳：西安郵電大學計算機學院）