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摘要:高校硕士点作为一个培养人才的最基层的组织,在创新人才培养方面理应承担起责任,努力创新人才培养模式。生物数学专业是一个交叉学科,在培养生物数学专业硕士研究生时,可以在师资队伍建设、导师队伍结构优化、学术交流、教学方法创新等方面引入交叉性元素,使学生在三年的学习过程中初步形成创新素养。
关键词:研究生教育;创新;生物数学
从2005年起,病榻上的钱学森就多次问温家宝总理同一个问题:“为什么我们的高校总是培养不出杰出人才?”2009年10月31日钱老离开我们后,安徽11名教授联合《新安晚报》给教育部部长袁贵仁及全国教育界发出一封公开信:让我们直面“钱学森之问”!在2009年11月15日召开的中国教育学会成立30周年纪念会上,袁贵仁部长在题为《下大决心,花大力气,努力培养创新人才》的讲话中谈到钱学森对创新人才的忧虑,提到培养创新型人才不是一时的工作,需要花长时间和大力气。这一连串的问题与答复足以显示中国教育界对培养创新人才的高度重视。
高校硕士点作为一个培养人才的最基层的组织,在创新人才培养方面理应承担起责任,努力创新人才培养模式。近年,许多学者从国外研究生创新教育、国内创新教育环境和课程体系等方面对研究生创新能力培养进行有益的探索。本文结合生物数学硕士方向的人才培养,探讨生物数学硕士研究生应具备的创新能力及其培养模式。
一、生物数学专业硕士研究生创新能力的内涵
随着生物科学的发展,生物科学工作者对数学知识的需求越来越大,他们不断地提出新的问题,为生物数学的发展提供了巨大的应用背景,而生物数学的研究又促进了生物科学的发展。目前,我国从事生物数学研究与教学的人员比较缺乏,既掌握生物科学又掌握数学知识的人才相对稀少,开展生物数学研究和培养该专业的硕士研究生不仅符合现代生物科学迅猛发展的需要,也可以为我国开展这一学科研究输送高级人才。
生物数学硕士专业培养既具有一定的生物学知识,又具有扎实宽广的数学基础的高层次人才。正是由于生物数学硕士专业融合了生物科学和数学两门学科,因此在创新能力培养方面不能完全沿用应用数学硕士专业的培养模式,而应不断探索。关于创新人才的含义,日本学者思田彰认为:“创新型人才就是能够构思和创造有价值的东西,具备创造能力。”也就是说,创新人才可以通过对有关问题准确、全面地捕捉和分析,不断形成或提出独到的见解,最终正确、客观地归纳和推广所获取的新成果。这就要求创新人才以宽厚的多学科知识为基础、以敏锐的观察能力为起点、以极强的问题意识为动力去从事科学研究。以生物数学专业为例,该专业研究生应该具备以下四种能力和素质。
1.具有扎实的数学学科专业知识和相关的生物科学基础知识
生物数学是数学和生物科学的交叉学科,它研究的问题来源于生物科学,而研究方法基于数学,研究结果又要能够在生物科学中得到解释和应用。因此,这个专业以培养既懂数学理论又掌握一定生物科学和农业科学知识的高素质创新型人才为目标,要求学生同时具有这两个学科的相关知识。
2.具有较强的发现问题、解决问题的能力
随着生物科学的发展,大量的问题不断出现,海量数据大量涌现,能够从中找到适合自己的问题就成为一件相当困难的事情。这就需要我们跟踪最新研究成果,具有敏锐的眼光和洞察力,在浩瀚的生物科学信息中发现研究的机遇,找好着力点。
3.具有分析、发展、建立和求解数学模型的能力
生物数学研究中一个非常重要的方法就是对一种生物现象用数学模型来描述。数学模型是对现实问题的简化和抽象。如果不能通过建立数学模型来描述生物现象,我们就无法进一步开展精确、定量的数学分析。很多生物学问题都已经在一些假设下建立了基本模型,我们要通过分析这些模型了解它是在哪一种假设情况下建立的,如果假设对于自己所研究的种群不成立,就要研究如何修改模型。同时,对已有模型还要分析它没有考虑到哪些因素,对于较复杂的情形,我们还要发展甚至重新建立模型。生物数学现有的一些成熟模型都经历了一个从简单到复杂的发展历程。
4.具有良好的科研协作精神
现代科学研究无不是由一个团结合作的、具有创新精神的团队集体完成的。在团队中互相协作是一个现代人最重要的工作素质,特别是在生物数学领域,这种协作精神尤其重要。由于生物数学是一门交叉学科,这一领域的研究团队必须具有数学和生物科学两方面的知识,而一个人要同时扎实地掌握这两个学科的专业知识几乎是不可能的,但是一个研究团队却可以做到。因此,团队中的人员尽管在研究方向上有分工,但在研究方法上都必须具有良好的协作精神,做到相互学习、相互探讨。
二、生物数学专业硕士研究生创新人才交叉培养模式
生物数学专业是一个交叉学科,在培养生物数学专业硕士研究生时,可以在师资队伍建设、导师队伍结构优化、学术交流、教学方法创新等方面引入交叉性元素,使学生通过三年的学习初步形成创新素养。
1.强化师资队伍自身创新力
教师是整个研究生培养体系中的主体力量,没有一支具有创新思想的师资队伍就不可能培养出创新人才,因此要采取措施强化师资队伍本身的创新力。
第一,师资队伍在学科构成上要体现专业背景的多源性。在新增导师时,不但要考虑导师的学术水平,而且要考虑其专业方向,在数学学科这个大方向下,吸引与数学相近的力量到队伍中来。以湖南农业大学生物数学硕士点为例,目前生物数学专业师资队伍中,既有数学专业教师,也有生物信息等专业教师。而在数学专业教师中,既有从事生物动力系统方向的教师,也有从事生物统计、分形、智能计算等方向的教师。这些不同专业方向背景的教师可以整合多学科知识。
第二,加强对中青年教师的培养,积极支持和鼓励中青年教师融入生物数学团队,参与团队的集体讨论和课题研究,协助指导硕士研究生。客观上说,中青年教师获取新知识的能力更强,思想更加活跃和开放,这些都十分有利于硕士研究生创新能力的培养。
第三,加强以学科带头人为首的学术梯队建设。在师资队伍构成上,既要考虑专业方向的交叉性,又要有核心方向。队伍不能因为专业方向的多样性而成为一盘散沙,各自为战,而要在每个方向上都有一个学术带头人起关键作用。目前,我们初步形成了生物信息处理、生物动力系统、生物统计和生物分形等四个主要方向,在每个方向上都以一批相对稳定、专业相近或交叉的学术骨干组成学术梯队。
2.构建三层指导结构,实行集体培养模式
我们在生物数学硕士生培养模式中提出了学术顾问、导师小组和导师三个层次的集体指导结构。学术顾问由学位点领衔人和合作单位的专家教授担任,每学期邀请他们专门就生物数学专业建设和研究生培养等问题提出意见和建议。导师小组由导师邀请相近领域的教师组成,采取集体指导的方式培养研究生。这样有利于发挥每个导师的知识优势和特长。一般来说,导师都在自己所从事的专业上有雄厚的基础,并具有在此基础上向纵深方向发展的特长。每个导师在自己专业特长以外的其他相近的学科不可能样样出色,而集体指导方式则可以有效地避免学生知识面窄、兴趣单一的劣势,培养学生的科研协作精神和相互沟通能力。在实行导师小组集体培养模式时要在课程、选题等方面实行导师负责制。
3.加强学术交流,改善知识结构
学术交流在科学创新中有独特作用,它不仅是检验科研成果的舞台,更是启迪思维、掌握新知、纠正谬误、提高学术水平的最佳方式。学术交流有三个层次:第一个层次是校内交流,第二个层次是国内交流,第三个层次是国际交流。校内交流可以定期举行,将校内相近专业方向的教师和研究生定期组织在一起开展讨论,相互沟通,在讨论中可以提出问题、阐述思路,也可以汇报研究进展、质疑研究方法。这种模式有利于研究生博采众长、拓宽视野,并改善知识结构,发挥团体优势,在学科交叉讨论的氛围和环境中激发学生的灵感,提升学生的创造力,有力地推进教师之间的交流与合作。湖南农业大学生物数学硕士点长年坚持与生物信息、作物信息、农业信息化等专业的教师合作,经常开展学术讨论,相互参加对方专业的开题报告、研究进展报告等。在国内交流和国际交流方面,除积极参加国内外本专业的学术会议外,我们每年还邀请2~4名国内外专家学者到校作关于生物数学研究前沿的报告,听取他们对科研的建议。
4.尝试跨专业招生,拓宽学生来源
生物数学专业除招收数学专业的学生外,还招收生物科学方面的学生,如生物信息、生物工程、医学等专业的学生。这些学生的加入为我们带来了观察问题的新角度。他们在数学模型建立和应用等方面可以更多地从生物专业层面思考,问题可以分析得更加细致,模型可以建立得更加精细,结果可以解释得更加贴切。为加强培养和管理,发挥多学科的综合优势,对研究生课程学习实行补修制,我们要求本科非数学专业的学生要补修《数学分析》《高等代数》《概率统计》和《微分方程》等课程,要求本科是数学专业的学生要补修《生物学》等课程。
5.改进教学方法,实行研讨式课程教学
课程教学是我国硕士研究生培养的重要环节,是研究生创新意识培养的基础。如果不改变传统的“满堂灌”的教学模式,学生就会在课堂上失去主动性,思维就会被迫跟着教师走。研讨式课程教学是一种有助于研究生能力培养的方法,这种具有学术研究氛围的教学环境对学生的创新能力培养起着十分重要的作用。
根据我们的经验,采用研讨式课程教学方法需要做到以下三点。一要为教学内容准备充分的辅助资料,预先布置学生收集、整理这些材料,以培养学生文献查询、归纳的能力。二要将教学内容设计成一些小课题,要求学生进行探究式学习。在探究式学习过程中,教师要提倡独立思考,鼓励有创见的主张,发现、尊重和培养学生的个性行为。教师还要组织学生一起讨论,深化学生对课程内容的认识。三要让学生在文献收集、问题研究的基础上完成一篇课程论文,训练学生的写作能力。
在研讨式教学过程中,教师通过指导学生收集资料和研究问题,不但发挥了学生的主体作用,调动了他们的学习主动性,而且培养了他们的科研能力,强化了他们自主探索、合作研讨、相互沟通的科研素质。
参考文献:
[1]姚聪莉,任保平.国外高校创新人才的培养及对中国的启示[J].中国大学教学,2008,(9).
[2]曾光明,卓利,刘云国等.优化创新教育环境,促进创新型研究生培养[J].高等理科教育,2003,(2).
[3]向萍.关于研究生创新教育的几点思考[J].学位与研究生教育,2006,(1).
[4]王忠伟,陈鹤梅.论研究生培养中的课程创新[J].学位与研究生教育,2006,(9).
责编:一木
关键词:研究生教育;创新;生物数学
从2005年起,病榻上的钱学森就多次问温家宝总理同一个问题:“为什么我们的高校总是培养不出杰出人才?”2009年10月31日钱老离开我们后,安徽11名教授联合《新安晚报》给教育部部长袁贵仁及全国教育界发出一封公开信:让我们直面“钱学森之问”!在2009年11月15日召开的中国教育学会成立30周年纪念会上,袁贵仁部长在题为《下大决心,花大力气,努力培养创新人才》的讲话中谈到钱学森对创新人才的忧虑,提到培养创新型人才不是一时的工作,需要花长时间和大力气。这一连串的问题与答复足以显示中国教育界对培养创新人才的高度重视。
高校硕士点作为一个培养人才的最基层的组织,在创新人才培养方面理应承担起责任,努力创新人才培养模式。近年,许多学者从国外研究生创新教育、国内创新教育环境和课程体系等方面对研究生创新能力培养进行有益的探索。本文结合生物数学硕士方向的人才培养,探讨生物数学硕士研究生应具备的创新能力及其培养模式。
一、生物数学专业硕士研究生创新能力的内涵
随着生物科学的发展,生物科学工作者对数学知识的需求越来越大,他们不断地提出新的问题,为生物数学的发展提供了巨大的应用背景,而生物数学的研究又促进了生物科学的发展。目前,我国从事生物数学研究与教学的人员比较缺乏,既掌握生物科学又掌握数学知识的人才相对稀少,开展生物数学研究和培养该专业的硕士研究生不仅符合现代生物科学迅猛发展的需要,也可以为我国开展这一学科研究输送高级人才。
生物数学硕士专业培养既具有一定的生物学知识,又具有扎实宽广的数学基础的高层次人才。正是由于生物数学硕士专业融合了生物科学和数学两门学科,因此在创新能力培养方面不能完全沿用应用数学硕士专业的培养模式,而应不断探索。关于创新人才的含义,日本学者思田彰认为:“创新型人才就是能够构思和创造有价值的东西,具备创造能力。”也就是说,创新人才可以通过对有关问题准确、全面地捕捉和分析,不断形成或提出独到的见解,最终正确、客观地归纳和推广所获取的新成果。这就要求创新人才以宽厚的多学科知识为基础、以敏锐的观察能力为起点、以极强的问题意识为动力去从事科学研究。以生物数学专业为例,该专业研究生应该具备以下四种能力和素质。
1.具有扎实的数学学科专业知识和相关的生物科学基础知识
生物数学是数学和生物科学的交叉学科,它研究的问题来源于生物科学,而研究方法基于数学,研究结果又要能够在生物科学中得到解释和应用。因此,这个专业以培养既懂数学理论又掌握一定生物科学和农业科学知识的高素质创新型人才为目标,要求学生同时具有这两个学科的相关知识。
2.具有较强的发现问题、解决问题的能力
随着生物科学的发展,大量的问题不断出现,海量数据大量涌现,能够从中找到适合自己的问题就成为一件相当困难的事情。这就需要我们跟踪最新研究成果,具有敏锐的眼光和洞察力,在浩瀚的生物科学信息中发现研究的机遇,找好着力点。
3.具有分析、发展、建立和求解数学模型的能力
生物数学研究中一个非常重要的方法就是对一种生物现象用数学模型来描述。数学模型是对现实问题的简化和抽象。如果不能通过建立数学模型来描述生物现象,我们就无法进一步开展精确、定量的数学分析。很多生物学问题都已经在一些假设下建立了基本模型,我们要通过分析这些模型了解它是在哪一种假设情况下建立的,如果假设对于自己所研究的种群不成立,就要研究如何修改模型。同时,对已有模型还要分析它没有考虑到哪些因素,对于较复杂的情形,我们还要发展甚至重新建立模型。生物数学现有的一些成熟模型都经历了一个从简单到复杂的发展历程。
4.具有良好的科研协作精神
现代科学研究无不是由一个团结合作的、具有创新精神的团队集体完成的。在团队中互相协作是一个现代人最重要的工作素质,特别是在生物数学领域,这种协作精神尤其重要。由于生物数学是一门交叉学科,这一领域的研究团队必须具有数学和生物科学两方面的知识,而一个人要同时扎实地掌握这两个学科的专业知识几乎是不可能的,但是一个研究团队却可以做到。因此,团队中的人员尽管在研究方向上有分工,但在研究方法上都必须具有良好的协作精神,做到相互学习、相互探讨。
二、生物数学专业硕士研究生创新人才交叉培养模式
生物数学专业是一个交叉学科,在培养生物数学专业硕士研究生时,可以在师资队伍建设、导师队伍结构优化、学术交流、教学方法创新等方面引入交叉性元素,使学生通过三年的学习初步形成创新素养。
1.强化师资队伍自身创新力
教师是整个研究生培养体系中的主体力量,没有一支具有创新思想的师资队伍就不可能培养出创新人才,因此要采取措施强化师资队伍本身的创新力。
第一,师资队伍在学科构成上要体现专业背景的多源性。在新增导师时,不但要考虑导师的学术水平,而且要考虑其专业方向,在数学学科这个大方向下,吸引与数学相近的力量到队伍中来。以湖南农业大学生物数学硕士点为例,目前生物数学专业师资队伍中,既有数学专业教师,也有生物信息等专业教师。而在数学专业教师中,既有从事生物动力系统方向的教师,也有从事生物统计、分形、智能计算等方向的教师。这些不同专业方向背景的教师可以整合多学科知识。
第二,加强对中青年教师的培养,积极支持和鼓励中青年教师融入生物数学团队,参与团队的集体讨论和课题研究,协助指导硕士研究生。客观上说,中青年教师获取新知识的能力更强,思想更加活跃和开放,这些都十分有利于硕士研究生创新能力的培养。
第三,加强以学科带头人为首的学术梯队建设。在师资队伍构成上,既要考虑专业方向的交叉性,又要有核心方向。队伍不能因为专业方向的多样性而成为一盘散沙,各自为战,而要在每个方向上都有一个学术带头人起关键作用。目前,我们初步形成了生物信息处理、生物动力系统、生物统计和生物分形等四个主要方向,在每个方向上都以一批相对稳定、专业相近或交叉的学术骨干组成学术梯队。
2.构建三层指导结构,实行集体培养模式
我们在生物数学硕士生培养模式中提出了学术顾问、导师小组和导师三个层次的集体指导结构。学术顾问由学位点领衔人和合作单位的专家教授担任,每学期邀请他们专门就生物数学专业建设和研究生培养等问题提出意见和建议。导师小组由导师邀请相近领域的教师组成,采取集体指导的方式培养研究生。这样有利于发挥每个导师的知识优势和特长。一般来说,导师都在自己所从事的专业上有雄厚的基础,并具有在此基础上向纵深方向发展的特长。每个导师在自己专业特长以外的其他相近的学科不可能样样出色,而集体指导方式则可以有效地避免学生知识面窄、兴趣单一的劣势,培养学生的科研协作精神和相互沟通能力。在实行导师小组集体培养模式时要在课程、选题等方面实行导师负责制。
3.加强学术交流,改善知识结构
学术交流在科学创新中有独特作用,它不仅是检验科研成果的舞台,更是启迪思维、掌握新知、纠正谬误、提高学术水平的最佳方式。学术交流有三个层次:第一个层次是校内交流,第二个层次是国内交流,第三个层次是国际交流。校内交流可以定期举行,将校内相近专业方向的教师和研究生定期组织在一起开展讨论,相互沟通,在讨论中可以提出问题、阐述思路,也可以汇报研究进展、质疑研究方法。这种模式有利于研究生博采众长、拓宽视野,并改善知识结构,发挥团体优势,在学科交叉讨论的氛围和环境中激发学生的灵感,提升学生的创造力,有力地推进教师之间的交流与合作。湖南农业大学生物数学硕士点长年坚持与生物信息、作物信息、农业信息化等专业的教师合作,经常开展学术讨论,相互参加对方专业的开题报告、研究进展报告等。在国内交流和国际交流方面,除积极参加国内外本专业的学术会议外,我们每年还邀请2~4名国内外专家学者到校作关于生物数学研究前沿的报告,听取他们对科研的建议。
4.尝试跨专业招生,拓宽学生来源
生物数学专业除招收数学专业的学生外,还招收生物科学方面的学生,如生物信息、生物工程、医学等专业的学生。这些学生的加入为我们带来了观察问题的新角度。他们在数学模型建立和应用等方面可以更多地从生物专业层面思考,问题可以分析得更加细致,模型可以建立得更加精细,结果可以解释得更加贴切。为加强培养和管理,发挥多学科的综合优势,对研究生课程学习实行补修制,我们要求本科非数学专业的学生要补修《数学分析》《高等代数》《概率统计》和《微分方程》等课程,要求本科是数学专业的学生要补修《生物学》等课程。
5.改进教学方法,实行研讨式课程教学
课程教学是我国硕士研究生培养的重要环节,是研究生创新意识培养的基础。如果不改变传统的“满堂灌”的教学模式,学生就会在课堂上失去主动性,思维就会被迫跟着教师走。研讨式课程教学是一种有助于研究生能力培养的方法,这种具有学术研究氛围的教学环境对学生的创新能力培养起着十分重要的作用。
根据我们的经验,采用研讨式课程教学方法需要做到以下三点。一要为教学内容准备充分的辅助资料,预先布置学生收集、整理这些材料,以培养学生文献查询、归纳的能力。二要将教学内容设计成一些小课题,要求学生进行探究式学习。在探究式学习过程中,教师要提倡独立思考,鼓励有创见的主张,发现、尊重和培养学生的个性行为。教师还要组织学生一起讨论,深化学生对课程内容的认识。三要让学生在文献收集、问题研究的基础上完成一篇课程论文,训练学生的写作能力。
在研讨式教学过程中,教师通过指导学生收集资料和研究问题,不但发挥了学生的主体作用,调动了他们的学习主动性,而且培养了他们的科研能力,强化了他们自主探索、合作研讨、相互沟通的科研素质。
参考文献:
[1]姚聪莉,任保平.国外高校创新人才的培养及对中国的启示[J].中国大学教学,2008,(9).
[2]曾光明,卓利,刘云国等.优化创新教育环境,促进创新型研究生培养[J].高等理科教育,2003,(2).
[3]向萍.关于研究生创新教育的几点思考[J].学位与研究生教育,2006,(1).
[4]王忠伟,陈鹤梅.论研究生培养中的课程创新[J].学位与研究生教育,2006,(9).
责编:一木