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

袁春蕾

（ 南京郵電大學(xué) 先進(jìn)技術(shù)研究院，江蘇 南京 210023 ）

1 當(dāng)前大學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)存在的問題

創(chuàng)新型人才作為實(shí)現(xiàn)中華民族復(fù)興的關(guān)鍵因素之一[1]，受到了高度關(guān)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(chǎn)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(guān)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(qiáng)國戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在多屆全國“兩會”中，創(chuàng)新也被多次提及[2]，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維以及自主創(chuàng)新能力，弘揚(yáng)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(guān)鍵內(nèi)容之一。然而，近年來，高校普遍非常重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，但對創(chuàng)新思維的體系化培養(yǎng)和實(shí)踐還有所欠缺。

1）重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)體系。

高校的教學(xué)體系以理論教學(xué)為主、實(shí)踐教學(xué)為輔。同時，由于實(shí)踐教學(xué)相對于理論教學(xué)而言，不僅教學(xué)形式更多元化，對教師的實(shí)踐能力和教學(xué)水平的要求更高，而且實(shí)踐內(nèi)容的考查方式更加靈活，因此在實(shí)際執(zhí)行過程中，呈現(xiàn)出一定的重理論輕實(shí)踐的態(tài)勢，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)際動手能力沒有得到足夠的鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)有所欠缺。另一方面，高校教師的實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過程中對理論教學(xué)更為偏重，也影響了對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，限制了大學(xué)生實(shí)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(xué)體系下，由于實(shí)踐部分課時通常偏少、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)涉及的知識點(diǎn)多且實(shí)驗(yàn)過程中面臨一些新的或突發(fā)問題，學(xué)生經(jīng)過課題理論教學(xué)的學(xué)習(xí)后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時仍然存在動手能力差、不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)等情況[3]，部分學(xué)生甚至連實(shí)驗(yàn)原理都弄不清楚，更談不上實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。如此一來，指導(dǎo)教師在教學(xué)過程中安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為主，雖然對鍛煉學(xué)生的基本動手實(shí)踐能力有所幫助，但經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為了突出基本原理和關(guān)鍵知識點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過程往往比較死板和枯燥，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺乏對學(xué)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(dāng)前的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，主要是通過課程教學(xué)內(nèi)容改革[4-6]、開放實(shí)驗(yàn)[3]、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、科研項(xiàng)目[7]等載體來實(shí)施，在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中，主要引導(dǎo)學(xué)生通過技術(shù)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的評價，還停留在以技術(shù)成果的數(shù)量和質(zhì)量為主，未充分考慮對學(xué)生在技術(shù)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(xué)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(xué)生在深度掌握理論知識的基礎(chǔ)上，通過發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問題的過程，培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力，對增強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新意識和提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力都大有裨益。教育部在《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》中提出，要“繼續(xù)開展大學(xué)生競賽活動，重點(diǎn)資助在全國具有較大影響和廣泛參與面的大學(xué)生競賽活動，激發(fā)大學(xué)生的興趣和潛能，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和創(chuàng)新精神”，將學(xué)科競賽作為實(shí)踐教學(xué)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(shù)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(guān)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(jì)算機(jī)學(xué)會、谷歌、阿里巴巴、騰訊、京東、百度等重要的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭，都連續(xù)舉辦了多次大數(shù)據(jù)競賽，并產(chǎn)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(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)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(nèi)，選手每天有若干次提交機(jī)會，系統(tǒng)根據(jù)賽題和評測公式等來對選手提交的預(yù)測結(jié)果進(jìn)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(xué)生在短時間內(nèi)持續(xù)投入時間進(jìn)行技術(shù)鉆研，從而加速學(xué)生對技術(shù)的理解和針對具體應(yīng)用的創(chuàng)新，對提升大學(xué)生的創(chuàng)新性思維大有裨益。有鑒于此，可將大學(xué)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(xué)組隊(duì)、創(chuàng)新意識培養(yǎng)、技術(shù)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(dǎo)，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力：在組隊(duì)伊始，就鼓勵學(xué)生組建跨學(xué)科跨專業(yè)的隊(duì)伍形成知識互補(bǔ)，為后續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新打好基礎(chǔ)；在比賽開始后，引導(dǎo)學(xué)生形成“只有創(chuàng)新才能贏”的理念，樹立學(xué)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(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，引導(dǎo)學(xué)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(guān)系，尋求技術(shù)創(chuàng)新的方向；在比賽結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容，形成技術(shù)報(bào)告、專利、論文、軟件著作權(quán)等不同層次的成果，進(jìn)一步激勵學(xué)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(xué)生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)體系

2.1 科學(xué)組隊(duì)

團(tuán)隊(duì)是獲得良好比賽成績的基礎(chǔ)，科學(xué)合理的團(tuán)隊(duì)成員構(gòu)成，通常需要由3～5個跨專業(yè)、具有相同興趣愛好的同學(xué)組成，在專業(yè)技能上形成很強(qiáng)的互補(bǔ)，在團(tuán)隊(duì)協(xié)助方面又因志同道合而更加高效?？紤]到不同的大數(shù)據(jù)比賽涉及的領(lǐng)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(yù)測分析技術(shù)和良好的編程實(shí)現(xiàn)能力等，對比賽團(tuán)隊(duì)的成員要求較高，很難臨時組建好科學(xué)合理的團(tuán)隊(duì)，因此，需要指導(dǎo)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(shù)特長的同學(xué)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(xué)生自主跨專業(yè)組建團(tuán)隊(duì)。一種可行的方式是，指導(dǎo)老師提前聯(lián)系一些對大數(shù)據(jù)競賽感興趣的同學(xué)組成興趣小組，再由這些同學(xué)自發(fā)推薦感興趣的同學(xué)加入，并鼓勵來自不同學(xué)院不同專業(yè)的同學(xué)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(duì)友組隊(duì)，也可以根據(jù)賽題邀請其他同學(xué)加入。如此一來，選手庫中的同學(xué)相互之間比較了解，可以在組隊(duì)參賽時確保團(tuán)隊(duì)成員之間的穩(wěn)定性和默契，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)助的效率，又可以通過吸納外部同學(xué)的加入而形成跨專業(yè)互補(bǔ)的團(tuán)隊(duì)。指導(dǎo)教師需在為學(xué)生解決硬件設(shè)備（如服務(wù)器、GPU工作站等）、活動場所、交流機(jī)會、技術(shù)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(xué)院、不同特長的學(xué)生加入，逐漸形成跨年級、跨專業(yè)、跨學(xué)院的學(xué)生構(gòu)成的學(xué)科競賽梯隊(duì)，使得學(xué)生之間既可以互相交流、知識互補(bǔ)，又可以讓比賽經(jīng)驗(yàn)在學(xué)生梯隊(duì)之間傳承，逐步增強(qiáng)選手庫的實(shí)力。

在實(shí)踐過程中，首先邀請了2位軟件工程專業(yè)和1位統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)學(xué)生作為選手庫中的核心成員,這3位學(xué)生分別擅長網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取、自然語言處理和統(tǒng)計(jì)分析，具有很好的技能互補(bǔ)性。通過安排學(xué)生組隊(duì)參加天池和計(jì)算機(jī)學(xué)會的大數(shù)據(jù)競賽，并根據(jù)比賽需要由學(xué)生自主尋找和邀請其他學(xué)生加入，實(shí)現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)人員的擴(kuò)充和團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)的完善。經(jīng)過近半年的努力，學(xué)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(xué)科競賽，目前都已經(jīng)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(duì)可以很好地解決大學(xué)生參賽時技能互補(bǔ)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的問題，為大學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)，然而，大學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力普遍較差，因此，在創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力方面仍需要指導(dǎo)老師加以系統(tǒng)的培訓(xùn)和及時的引導(dǎo)。良好的創(chuàng)新意識是技術(shù)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(xué)生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)成功的關(guān)鍵指標(biāo)。創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不能靠假大空式的傳教培訓(xùn)，而是應(yīng)該通過對歷次競賽的獲獎團(tuán)隊(duì)的翔實(shí)分析和科學(xué)總結(jié)，讓學(xué)生意識到唯有創(chuàng)新才能贏得比賽。同時，要為學(xué)生分析技術(shù)創(chuàng)新帶來的不僅僅是好的競賽成績，還能通過進(jìn)一步的整理，形成論文、專利和軟件著作權(quán)等技術(shù)成果，放大競賽成果的收益。只有讓學(xué)生真正意識到創(chuàng)新帶來的潛在好處，才能更好地提升學(xué)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(xué)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(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新思路、創(chuàng)新成果、創(chuàng)新成效等，為學(xué)生樹立了“只有創(chuàng)新才能贏得比賽”的理念，強(qiáng)化了學(xué)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(jī)互補(bǔ)，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(xué)生的創(chuàng)新意識，激勵學(xué)生的創(chuàng)新行為，另一方面也需要科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)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(xué)生，可定期開展針對創(chuàng)新思維的培訓(xùn)，提升學(xué)生對技術(shù)創(chuàng)新固有模式和創(chuàng)新規(guī)律的理解，同時，激勵學(xué)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(xué)生間的頭腦風(fēng)暴等手段，實(shí)現(xiàn)對不同專業(yè)知識的融合應(yīng)用，以創(chuàng)新的技術(shù)和方法來解決大數(shù)據(jù)競賽中遇到的實(shí)際問題。

以參加2017計(jì)算機(jī)學(xué)會大數(shù)據(jù)與計(jì)算智能大賽比賽為例，在參賽中期，針對學(xué)生團(tuán)隊(duì)遇到的預(yù)測分析模型的性能瓶頸，指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)從創(chuàng)新思維的求同思維與求異思維的互補(bǔ)性出發(fā)，從創(chuàng)新的方向上為學(xué)生進(jìn)行了引導(dǎo)：在求同思維方面，要求學(xué)生注重細(xì)節(jié)處理，充分調(diào)研現(xiàn)有的最新技術(shù)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(chǔ)的數(shù)據(jù)探索和數(shù)據(jù)分析工作，做好與其他團(tuán)隊(duì)類同的基礎(chǔ)工作。同時，在對整個數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生從數(shù)據(jù)處理框架、數(shù)據(jù)預(yù)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(yù)測結(jié)果的魯棒評估方法等環(huán)節(jié)，尋求與其他團(tuán)隊(duì)的差異，以創(chuàng)新的技術(shù)和方法，改進(jìn)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(yù)測性能。

2.4 創(chuàng)新成果培育

基于大數(shù)據(jù)競賽進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)時，需注意引導(dǎo)學(xué)生更好地利用大數(shù)據(jù)競賽過程中的技術(shù)創(chuàng)新和方法創(chuàng)新的結(jié)果，進(jìn)一步形成論文、專利和軟件著作權(quán)等學(xué)術(shù)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(xué)生參加比賽的積極性，另一方面，通過形成創(chuàng)新的學(xué)術(shù)成果，可以更好地形成良性循環(huán)，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識。創(chuàng)新成果的培育要從比賽伊始就進(jìn)行規(guī)劃，如圖2所示，要將創(chuàng)新成果培育作為比賽目標(biāo)之一，樹立學(xué)生的創(chuàng)新意識。在比賽中，要鼓勵學(xué)生不僅僅是為了獲得比賽獎項(xiàng)而參加比賽，而是要通過參加大數(shù)據(jù)競賽，借助對實(shí)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(xué)的調(diào)研掌握最新的技術(shù)和方法，并結(jié)合賽題的實(shí)際問題提出創(chuàng)新的技術(shù)和方法，從而在爭取競賽獎項(xiàng)的同時形成學(xué)術(shù)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(xué)生參加學(xué)科競賽時非常容易忽視的環(huán)節(jié)，一方面是因?yàn)椴簧賹W(xué)生團(tuán)隊(duì)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?yàn)閯?chuàng)新成果的整理通常還需要進(jìn)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(dǎo)教師應(yīng)重視創(chuàng)新成果培育，要及時了解學(xué)生的創(chuàng)新想法，鼓勵學(xué)生圍繞學(xué)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(xué)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(shí)現(xiàn)將創(chuàng)新能力培養(yǎng)、學(xué)術(shù)研究和大數(shù)據(jù)比賽的有機(jī)融合，同時也能極大激發(fā)學(xué)生參與學(xué)科競賽的熱情，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3 結(jié) 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(xué)生的創(chuàng)新精神必須著力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。大學(xué)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(quán)威思維、經(jīng)驗(yàn)型思維等的影響，另一方面要通過良性暗示、團(tuán)隊(duì)合作和獎勵反饋等來激發(fā)大學(xué)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(xué)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(xué)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。