国家创新体系下物理专业研究生的创新能力培养与实践

2016-05-30白龙韩奎唐军陈雷鸣

教育教学论坛 2016年19期

白龙韩奎唐军陈雷鸣

摘要：物理专业研究生创新能力的培养对于制定研究生创新能力培养方案起着重要的范例作用。本文以如何培养具有创新意识和创新精神的物理学研究生为例，详细论述了研究生创新能力培养的措施，其结果具有一定的示范性和借鉴意义。

关键词：物理专业；研究生；创新能力

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）19-0106-02

一个国家的国民创新能力决定了这个国家的未来命运，一个缺乏创新能力的民族无法在全球化的信息时代中屹立于世界民族之林。在经济与社会快速发展的今天，国民的创新意识与创新能力日益成为衡量一个国家国际竞争力的决定性因素。《国家中长期教育改革与发展纲要（2010-2020）》提出了对创新人才的培养要求：创新人才培养模式。适应国家和社会发展需要，遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。

在全面推进建设创新型国家的中国，培养具有创新能力的高级人才业已成为高等教育面临的紧迫任务。高等院校作为培养创新型人才的摇篮，在培养适应社会发展需要的高素质人才过程中起着不可替代的作用。研究生历来是推动国家经济发展和知识创新的中坚力量，是高等院校中创新意识非常活跃的生力军，研究生创新能力的优劣直接影响着国家整体的自主创新能力，也是建设创新型国家成败的关键所在。

在高等教育扩招的背景下，近年来的研究生招生数量快速增长。研究生招生规模的扩大导致了研究生培养质量的下滑，突出的表现就是研究生创新意识和创新能力的不足。如何培养研究生的创新能力成为研究生教育的重点和难点。《国家中长期教育改革与发展纲要（2010-2020）》对于研究生的培养指出：“大力推进研究生培养机制改革。建立以科学与工程技术研究为主导的导师责任制和导师项目资助制，推行产学研联合培养研究生的‘双导师制。实施‘研究生教育创新计划。加强管理，不断提高研究生特别是博士生培养质量”。众所周知，物理学作为自然科学的基础之一，是人类在认识自然和生产实践中形成的学科。物理学主要是研究物质的组成、物质之间的相互作用以及物质运动规律的科学。物理学规律具有普遍性，已经应用到其他自然科学领域，不仅丰富了人们对客观规律的深刻认识，而且促进了工程技术学科的进步。因此，在国家创新体系下探索出一个适合物理专业研究生创新能力培养的方案，不仅在研究生培养的理论和实践方面都有着重要性，而且对于促进我国研究生培养质量方面有着示范性和借鉴意义。笔者认为，培养物理专业研究生的创新品质和创新精神应该着重从以下五个方面入手。

一、以培养研究生创新能力为宗旨的课程设置

研究生创新能力培养的构成要素首先是研究生所学课程的合理设置。物理专业研究生必须学习本专业的基础课程，最大程度地理解和掌握基本理论，这为进一步培养创新能力奠定了坚实的基础。如果只是一味强调如何培养创新能力，而缺乏对物理学知识的理解和掌握，创新能力的培养就成为无本之末和空中楼阁。这就要求在研究生的课程设置必须兼顾基本知识掌握和创新能力培养并重的原则，每门课程必须包含基础知识和涉及该课程科学发展前沿两个部分的内容，使学生不仅掌握本门课程的基础知识，而且理解基本原理与当代科技发展前沿的内在联系，这对培养物理专业研究生的创新能力是非常有帮助的。《高等量子力学》是物理专业研究生的一门必须课，以往的教学内容只注重基本量子知识的传授，割裂了基本原理与科技前沿的联系，所以，应该把基础知识与现代量子物理的最新研究成果（例如量子计算、量子通讯、量子材料等）结合起来讲解，使学生深刻体会量子物理的巨大应用潜力。同时，改变过去单纯的只注重传授知识的教学模式，加强研讨式教学，鼓励学生在教学活动中积极参与课堂教学，使学生成为创新活动的主体，不断培养学生的创新意识。

二、注重导师在研究生创新培养过程中的角色

在培养物理专业研究生的创新能力方面，必须重视导师的学术水平、创新意识、责任意识所起的至关重要的作用。研究生的教学活动与本科教学有着很大不同，导师的“教”与研究生的“学”几乎是一对一的，这就要求导师必须能够熟谙物理学科的基本知识，掌握本专业的发展前沿，只有这样才能在教学活动中做到理论与实践相结合，引导学生走到学科发展的最前沿。导师具有较高学术造诣的同时，也必须具有较强的创新意识。优秀的导师必须是一个具有较强创新意识的出色的研究者，在指导学生的科研过程中把学生引入到学科领域和科研前沿，以教师的创新意识和责任意识指导学生进行科研选题、收集资料、寻找问题的突破口，在科研过程中帮助学生逐步具备创新品质和创新精神。

三、在科研项目研究中培养学生的创新能力

《国家中长期教育改革与发展纲要（2010—2020）》提出了对研究生的创新能力培养的要求：“促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合。充分发挥研究生在科学研究中的作用。”完成科研项目是科学研究活动中的重要方面。科研项目支撑着研究生的创新教育，让研究生积极参与导师的科研项目，引导研究生利用所学的物理理论和物理思维方法解决科研项目中的一些问题，培养研究生发现问题、分析问题以及解决问题的能力，激发研究生的学习和创新热情，不断培养其创新意识、创新思维和创新能力。例如，自从2010年石墨烯的发现获得诺贝尔物理学奖以来，很多研究生导师都在从事二维量子材料的基础和应用研究。在研究生学习完《固体物理》的相关知识后，导师可以引导学生解决一些二维量子材料课题研究所遇到的问题，在科研项目中培养研究生善于發现问题、独立思考、理论与实践相结合的创新实践能力。

四、注重物理学与其他学科交叉优势对培养研究生创新能力的作用

当今世界的科技发展日新月异，新发现、新技术和新产品层出不穷，这些新成果几乎都与物理学的发展紧密相关。物理学的思考方法和研究方式几乎渗透到了自然科学和工程技术的每一个领域。物理学与其他学科的融合形成很多交叉学科，例如：量子化学、量子信息学、生物物理、物理化学等。学科交叉往往成为科学发现的增长点并且能够产生新的前沿，一些重大的科学突破往往在交叉学科中产生。例如，2014年诺贝尔化学奖的三位获奖者的获奖原因是“发展了超高分辨率荧光显微镜”。光学显微镜的研究本属于物理学研究范畴，但其在化学和生物学的研究中已被广泛应用。如何突破光学中阿贝成像原理，把光学显微镜的分辨率推进到纳米尺度是化学和生物学领域研究中的难题。三位科学家利用荧光分子，机智地解决了这一难题，带来了光学成像技术的革命。这一获奖成果是物理、化学和生物学的高度交叉所产生的重大科学突破的典型范例。因此，在研究生课程的设置中适当设置一些与物理学交叉的课程，鼓励学生跨学科选学一些适当课程，同时参加一些跨学科的学术活动，这有助于完善研究生的知识结构，形成良性的创新思维和创新品格，激发研究生的创新热情，拓展新的研究领域，不断培养研究生的创新能力和创新精神。

五、建立完善的研究生创新能力评价体系

研究生经过了阶段性的基础知识学习和创新能力训练后，其结果如何，必须给予适当的评价。完善的评价体系不仅对研究生个人起着引导作用，而且对研究生教育有着导向作用，甚至影响培养研究生创新能力方案的制定。对于物理专业的研究生而言，须对研究生基本物理知识的理解和掌握、阅读文献、文献综述、论文选题、开题报告、论文撰写、论文答辩等培养环节制定详细的评价细则，具有合理性、可行性和创新性的评价体系能够从制度上引导研究生树立创新意识、培养创新思维和创新精神、开展创新研究工作。

总之，研究生创新能力的培养是一个系统工程，取决于多方面因素的有效结合，营造良好的创新环境和制定合理的培养方案，是培养具有创新品质研究生的有力保证。

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