國家創新體系下物理專業研究生的創新能力培養與實踐

白龍 韓奎 唐軍 陳雷鳴

摘要：物理專業研究生創新能力的培養對于制定研究生創新能力培養方案起著重要的范例作用。本文以如何培養具有創新意識和創新精神的物理學研究生為例，詳細論述了研究生創新能力培養的措施，其結果具有一定的示范性和借鑒意義。

關鍵詞：物理專業；研究生；創新能力

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0106-02

一個國家的國民創新能力決定了這個國家的未來命運，一個缺乏創新能力的民族無法在全球化的信息時代中屹立于世界民族之林。在經濟與社會快速發展的今天，國民的創新意識與創新能力日益成為衡量一個國家國際競爭力的決定性因素。《國家中長期教育改革與發展綱要（2010-2020）》提出了對創新人才的培養要求：創新人才培養模式。適應國家和社會發展需要，遵循教育規律和人才成長規律，深化教育教學改革，創新教育教學方法，探索多種培養方式，形成各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面。

在全面推進建設創新型國家的中國，培養具有創新能力的高級人才業已成為高等教育面臨的緊迫任務。高等院校作為培養創新型人才的搖籃，在培養適應社會發展需要的高素質人才過程中起著不可替代的作用。研究生歷來是推動國家經濟發展和知識創新的中堅力量，是高等院校中創新意識非常活躍的生力軍，研究生創新能力的優劣直接影響著國家整體的自主創新能力，也是建設創新型國家成敗的關鍵所在。

在高等教育擴招的背景下，近年來的研究生招生數量快速增長。研究生招生規模的擴大導致了研究生培養質量的下滑，突出的表現就是研究生創新意識和創新能力的不足。如何培養研究生的創新能力成為研究生教育的重點和難點。《國家中長期教育改革與發展綱要（2010-2020）》對于研究生的培養指出：“大力推進研究生培養機制改革。建立以科學與工程技術研究為主導的導師責任制和導師項目資助制，推行產學研聯合培養研究生的‘雙導師制。實施‘研究生教育創新計劃。加強管理，不斷提高研究生特別是博士生培養質量”。眾所周知，物理學作為自然科學的基礎之一，是人類在認識自然和生產實踐中形成的學科。物理學主要是研究物質的組成、物質之間的相互作用以及物質運動規律的科學。物理學規律具有普遍性，已經應用到其他自然科學領域，不僅豐富了人們對客觀規律的深刻認識，而且促進了工程技術學科的進步。因此，在國家創新體系下探索出一個適合物理專業研究生創新能力培養的方案，不僅在研究生培養的理論和實踐方面都有著重要性，而且對于促進我國研究生培養質量方面有著示范性和借鑒意義。筆者認為，培養物理專業研究生的創新品質和創新精神應該著重從以下五個方面入手。

一、以培養研究生創新能力為宗旨的課程設置

研究生創新能力培養的構成要素首先是研究生所學課程的合理設置。物理專業研究生必須學習本專業的基礎課程，最大程度地理解和掌握基本理論，這為進一步培養創新能力奠定了堅實的基礎。如果只是一味強調如何培養創新能力，而缺乏對物理學知識的理解和掌握，創新能力的培養就成為無本之末和空中樓閣。這就要求在研究生的課程設置必須兼顧基本知識掌握和創新能力培養并重的原則，每門課程必須包含基礎知識和涉及該課程科學發展前沿兩個部分的內容，使學生不僅掌握本門課程的基礎知識，而且理解基本原理與當代科技發展前沿的內在聯系，這對培養物理專業研究生的創新能力是非常有幫助的。《高等量子力學》是物理專業研究生的一門必須課，以往的教學內容只注重基本量子知識的傳授，割裂了基本原理與科技前沿的聯系，所以，應該把基礎知識與現代量子物理的最新研究成果（例如量子計算、量子通訊、量子材料等）結合起來講解，使學生深刻體會量子物理的巨大應用潛力。同時，改變過去單純的只注重傳授知識的教學模式，加強研討式教學，鼓勵學生在教學活動中積極參與課堂教學，使學生成為創新活動的主體，不斷培養學生的創新意識。

二、注重導師在研究生創新培養過程中的角色

在培養物理專業研究生的創新能力方面，必須重視導師的學術水平、創新意識、責任意識所起的至關重要的作用。研究生的教學活動與本科教學有著很大不同，導師的“教”與研究生的“學”幾乎是一對一的，這就要求導師必須能夠熟諳物理學科的基本知識，掌握本專業的發展前沿，只有這樣才能在教學活動中做到理論與實踐相結合，引導學生走到學科發展的最前沿。導師具有較高學術造詣的同時，也必須具有較強的創新意識。優秀的導師必須是一個具有較強創新意識的出色的研究者，在指導學生的科研過程中把學生引入到學科領域和科研前沿，以教師的創新意識和責任意識指導學生進行科研選題、收集資料、尋找問題的突破口，在科研過程中幫助學生逐步具備創新品質和創新精神。

三、在科研項目研究中培養學生的創新能力

《國家中長期教育改革與發展綱要（2010—2020）》提出了對研究生的創新能力培養的要求：“促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合。充分發揮研究生在科學研究中的作用。”完成科研項目是科學研究活動中的重要方面。科研項目支撐著研究生的創新教育，讓研究生積極參與導師的科研項目，引導研究生利用所學的物理理論和物理思維方法解決科研項目中的一些問題，培養研究生發現問題、分析問題以及解決問題的能力，激發研究生的學習和創新熱情，不斷培養其創新意識、創新思維和創新能力。例如，自從2010年石墨烯的發現獲得諾貝爾物理學獎以來，很多研究生導師都在從事二維量子材料的基礎和應用研究。在研究生學習完《固體物理》的相關知識后，導師可以引導學生解決一些二維量子材料課題研究所遇到的問題，在科研項目中培養研究生善于發現問題、獨立思考、理論與實踐相結合的創新實踐能力。

四、注重物理學與其他學科交叉優勢對培養研究生創新能力的作用

當今世界的科技發展日新月異，新發現、新技術和新產品層出不窮，這些新成果幾乎都與物理學的發展緊密相關。物理學的思考方法和研究方式幾乎滲透到了自然科學和工程技術的每一個領域。物理學與其他學科的融合形成很多交叉學科，例如：量子化學、量子信息學、生物物理、物理化學等。學科交叉往往成為科學發現的增長點并且能夠產生新的前沿，一些重大的科學突破往往在交叉學科中產生。例如，2014年諾貝爾化學獎的三位獲獎者的獲獎原因是“發展了超高分辨率熒光顯微鏡”。光學顯微鏡的研究本屬于物理學研究范疇，但其在化學和生物學的研究中已被廣泛應用。如何突破光學中阿貝成像原理，把光學顯微鏡的分辨率推進到納米尺度是化學和生物學領域研究中的難題。三位科學家利用熒光分子，機智地解決了這一難題，帶來了光學成像技術的革命。這一獲獎成果是物理、化學和生物學的高度交叉所產生的重大科學突破的典型范例。因此，在研究生課程的設置中適當設置一些與物理學交叉的課程，鼓勵學生跨學科選學一些適當課程，同時參加一些跨學科的學術活動，這有助于完善研究生的知識結構，形成良性的創新思維和創新品格，激發研究生的創新熱情，拓展新的研究領域，不斷培養研究生的創新能力和創新精神。

五、建立完善的研究生創新能力評價體系

研究生經過了階段性的基礎知識學習和創新能力訓練后，其結果如何，必須給予適當的評價。完善的評價體系不僅對研究生個人起著引導作用，而且對研究生教育有著導向作用，甚至影響培養研究生創新能力方案的制定。對于物理專業的研究生而言，須對研究生基本物理知識的理解和掌握、閱讀文獻、文獻綜述、論文選題、開題報告、論文撰寫、論文答辯等培養環節制定詳細的評價細則，具有合理性、可行性和創新性的評價體系能夠從制度上引導研究生樹立創新意識、培養創新思維和創新精神、開展創新研究工作。

總之，研究生創新能力的培養是一個系統工程，取決于多方面因素的有效結合，營造良好的創新環境和制定合理的培養方案，是培養具有創新品質研究生的有力保證。

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