“工商融合”背景下研究生專業基礎課程改革對學生創新能力的培養

張 軼

（浙江工商大學環境科學與工程學院 浙江·杭州 310018）

0 前言

隨著社會的發展人類的進步，研究生的培養已成為普適化教育，很多單位的用人標準已經從本科學歷背景提高到研究生學歷，這也意味著社會上很多的工作越來越專業化、精細化，但也越來越多元化、交融化。因此對于研究生的培養也需要符合社會發展的需求，特別是提升學生創新能力的培養。對于工科研究生，工程創新能力的培養是學校教學過程中必不可少的一部分，如何通過課堂創新，提高工科學生的動手能力、工程能力、創新能力，為后期研究生學習，乃至于今后進入工作崗位的能力培養，是非常有幫助的。

而針對本校環境學院的環境專業研究生，在浙江工商大學的“大商科”背景下，研究生教學要將我校“工商融合”特色與環境工程專業特色結合，符合工程專業的要求，也要凸顯環境專業的特色，一方面需要培養學生的專業素養，另一方面也需要培養有創新意識的環保工程師。因此對于專業基礎課的設計非常重要，通過課程教學改革，培養學生的動手能力、思維能力和創新能力。本項目通過研究生“數理統計與數據分析”必修課進行專業基礎課程多樣化教學與實踐探索，著重培養學生創新思維能力。這一門課程由原先的“實驗設計與數據處理”演變而來，現在的授課更著重于數學統計等方面的應用，是一門偏理論的課程。如何將一門偏數學理論的課程改革成與環境專業相關的專業基礎課，是研究的重點內容。

1 研究思路

我們知道，數理統計與數據分析在實際工作中的應用非常多，如統計學、心理學、金融、經濟、財會等專業均需要用到大數據的統計分析，特別像現在的互聯網+、云數據等等，均是對大數據的統計分析。那么在“大商科”背景下的環境工程研究生如何體現“工商融合”的理念，這門應用于商學、經濟學、心理學等方面的數據分析課程如何凸顯環境工程專業的特色，并在此基礎上提升學生的創新能力和實際應用能力，需要進行案例化教學，突出專業特色，培養學生通過數學思維形式解決專業的實際問題的能力。

因此，在理論課程的過程中，應用大量的數據處理軟件進行實際操作，常用的軟件有 Excel、Matlab、SPSS、SAS 等，可進行數據處理、數學建模、編程分析、圖像處理、數理統計、數據預測等。這類數據軟件在很多領域都能應用，我們將這些數據處理軟件應用到環境專業數據的處理上來，既讓學生掌握理論知識，又能掌握軟件操作技能，同時還能通過數據處理掌握專業數據分析的能力，了解今后專業發展的方向。

除此之外，課堂的理論知識和軟件操作并不能完全體現這門課程的應用型價值，因此根據我們環境專業的特色，水、氣、固等環保相關科研的性質，以及今后數據監測、科研、污染預測等工作崗位的需求，進行專題講座和實踐訓練，從而將這門專業基礎課應用于環境專業，具有環境行業的特色，并著重培養學生的創新能力。

2 課程教學改革與實踐探索

2.1 理論知識

理論學習是課程的主要表現形式，但為了培養學生的主觀能動性和思維創新性，課堂學習會相應減少教師的授課過程，而提高學生的課堂討論和案例分析的過程，對于環境數據分析及算法理論學習，要求學生舉一反三，通過一種類型的數據分析或算法介紹，能融會貫通，自主學習其他相關的分析方法及算法等。比如在方差分析中，在單因素方差分析的知識點后，要求學生對多因素方差分析原理及應用進行討論，從而培養學生的實際應用能力。另外，為了體現“工商融合”的特點，我們在第一堂課上就會給學生講解環境數據處理的實例，如在環境監測中的應用、環境大數據分析等，而這些內容與我們的國民經濟息息相關，通過環境數據分析指導社會經濟的發展方向，同時也可以通過環境分析尋找環境應用價值尋找商機。

2.2 軟件應用

在軟件運用方面，我們通過軟件模型原理分析、軟件應用、專業案例分析三步走，層層遞進。比如，對于箱線圖繪制，課堂上講解了箱線圖的概念，要求學生在課后自己查閱文獻資料，尋找軟件進行箱線圖的繪制。學生能找到origin 軟件、spss 軟件、excel 軟件、python 軟件來進行繪制，說明學生能自主尋找相關的軟件工具并進行學習。

但這還不足以培養學生的創新思維，我們通過課外大作業，要求同學分組討論。比如進行SPSS 軟件運用，首先要求學生進行理論計算，再進行SPSS 軟件學習，通過實際大數據案例，如環境監測數據等，讓學生進行數據分析，并通過數據分析獲得某些結論，以求獲得數據的掌握及分析過程。通過已有數據，每個組可以采用不用的數據處理方法、處理工具進行分析并獲得不同的結論，這是一個發散性的題目，那么這一過程就是鍛煉學生發散性思維和創新思維。

對于獲得的實際案例的結論，又可以在課堂上進行分組討論，也就是說最后得到的結果是可以為實際環境污染變化趨勢進行預測，讓學生的學習從書本知識飛躍到實際項目分析上，通過實踐掌握數據分析和數理統計能力，同時通過理論知識的掌握也能具備實際運用和解決實際工程問題的能力，這也是“工商融合”意識的體現，加強實際經濟效益的分析。通過課程的學習，掌握“數理統計與數據分析”中數據的處理過程，不僅可以為后續研究生科研做準備，也可以通過實踐創新，為實際工程應用提供理論支撐，為社會經濟發展提供環境數據分析。

2.3 實踐創新

實踐創新方面，更能凸顯學生的創新能力培養。我們通過課堂討論的形式，要求學生自主尋找環境相關的雜志閱讀相關的文章，并分析文章中用到的軟件模型，并能進行軟件應用分析。很多同學都找了行內TOP 期刊進行文獻閱讀，并對很多專業軟件進行講解，如jade 軟件分析已知、未知物，Artemis 軟件分析，雙誤差棒繪制，design-expert 軟件應用等等。可以將課程學習的內容引申到今后的科研，能靈活運用已有軟件技術，通過數據分析進行反應機理討論，能透過現象看本質，則是科研創新能力的體現，自我鍛煉能力的提升。

除了課堂上學生學習知識之外，我們也鼓勵學生組隊參加學科競賽，進行實踐創新。通過指導研究生團隊項目，可以培養研究生創新意識，現在很多的學科競賽、研究生基金項目都很注重科研創新和科研項目的實際應用價值。老師在指導過程中就會有意識地指導學生運用已學的理論知識、模型軟件等促進項目的開展。環境類專業研究生的項目很多涉及到前期的資料收集、實驗設計、數據處理、數據分析及結果討論，這里面運用到的數理統計與數據分析手段非常多，有很多優秀的研究生能通過數據分析提出數學模型，那就是一個理論層面的提升，極大地體現了學生的創新意識和創新能力。通過課程的學習將知識運用到實踐中，并能獲得創新性的實驗成果；通過與學生討論分析項目實際應用價值和研究價值，也培養了學生對項目的實際應用及經濟價值的分析能力，以及學生商科經濟思維能力。

課程中數據處理、軟件應用的學習，為后續科研工作打下了良好的理論基礎，好的軟件技術應用在科學研究中，能大大提高科研文章的質量，從實驗現象獲得機理研究的分析，是質的飛躍，要在高影響因子的期刊發表文章，需要透過現象看本質，從實驗到理論的深入分析才能提高學生的創新思維能力，而不僅僅停留在實驗現象的表述過程中，這也是我們課程改革的目的，將書本知識運用到實踐和科研中去，體現出學生的創新能力也體現出科研實踐的創新性和實際應用價值。

3 結論與展望

針對本次教學改革探索，主要從理論知識、軟件應用和實踐創新三個方面進行分析，培養學生的創新能力，并牢牢結合學校的“工商融合”特點，在課堂及實踐過程中強調實際經濟效益分析，能將環境數據分析應用于社會經濟發展，指導社會經濟的發展方向和環境應用價值。后續課程改革仍需加強研究生的創新能力培養，初步的思路包括以下幾點：

（1）實際案例的應用。后期我們可以擴大分析的范圍，讓學生分組進行水、氣、固等多方向的污染源數據分析，不受框架模式的限制，自己尋找合適的數學模型進行實際問題分析，從而提高學生的數據分析能力，極大鍛煉學生的創新思維能力。

（2）環境問題追蹤。在課堂上增加討論案例，要求學生針對某一個全球環境問題進行長期數據追蹤，通過10-20年或更長時間的數據收集，進行某類環境問題的數據處理及分析，并能提出自己的觀點，提出解決的對策或推演環境問題的發展趨勢，從而培養學生分析問題解決問題的能力，也是培養學生發散性創新思維的一個途徑。

（3）學生長期溯源。由于課堂教學的時間有限，在科研過程中創新能力也是非常重要的，可針對研三學生進行數據統計，從而評估在科研過程中數理統計與數據分析能力是否有應用到后續科研中并得到提升，在科技論文及畢業論文中是否能體現這門課程的實際應用價值，從而反饋課程的改進，彌補不足，為課程的發展不斷提供新的思路和想法。