高校研究生创新型人才微环境影响系统模型构建

张 勋 胡 妍 李文国 李 娟 李本银

1．哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001；2．青岛市不动产登记中心，山东 青岛 266001；3．青岛哈尔滨工程大学创新发展中心，山东 青岛 266000

高校研究生作为创新人才的一部分，是创新的重要力量。对高校研究生创新人才的培养，已经成为世界各国走向创新型国家的重要战略途径之一。通过对高校研究生创新人才微环境的分析，不难发现这些微环境之间不是相互独立的个体，而是相互影响、相互关联形成的一个相对稳定的统一体系［1］。根据我国目前高校研究生创新人才的培养形式来看，影响高校研究生创新人才的微环境主要包括家庭、社会、高校、个人四个层面［2］。本文主要通过构建系统模型的方法，对不同层面的微环境因素进行系统分析，并最终求解出基于系统模型的微环境因素的最优解。

一、创新人才微环境分析

在创新人才培养过程中，社会大环境以及人文环境、国家或者高校所制定的政策，概括起来是一个宏观的概念，在宏观层面上的一些具体措施是难以实施和操作的。对于创新人才本身和高校实际培养创新人才的教育者本身的一些因素是微观的概念，在这里借鉴一个医学上的术语，称为“微环境”。

（一）家庭微环境对创新人才发展的影响

家庭教育在国家培养人才的过程中起到了不可估量的作用［3］，主要表现于三个方面。1．创新人才的培养源于家庭教育的启蒙；2．创新人才的培养长期依赖于家庭教育影响；3．创新人才学习思维方式的培养离不开家庭教育影响。在素质教育的大背景下，更加突出的是创新人才的想象力的培养，以及灵活运用所学知识的思维方式的培养，家庭微环境具有深远影响。

（二）社会微环境对创新人才发展的影响

社会教育对创新人才培养的质量问题提出了更高的要求［4］。社会微环境主要表现在两个方面。1．社会教育微环境的形成与社会生产活动中的每一个个体获取知识及产出有益于社会进步的能力息息相关；2．改革开放以来，我国与世界各国高等人才之间交流的机会日益增加，许多到欧美等国进修学习的中国留学生，在当地高校的课堂及考试中十分突出，然而当参与实践创新活动时，中国留学生的创新能力与西方国家的学生还是有所差距。社会教育源于实践活动，受教育群体所学到的理论知识都需要充分的实践活动来验证，从而提升我国创新人才的质量。因此，社会微环境不仅在创新人才发展过程中具有重要的作用，同时对于创新人才的质量具有直接影响。

（三）高校微环境对创新人才发展的影响

高校微环境对于高校创新人才的培养具有重要作用［5］，主要表现在三个方面。1．高校教育理念在高校创新人才培养过程中起到导向作用；2．高校学术氛围本身应是百花齐放的存在，在学术研究上应去鼓励及奖励那些真正具有创新精神的高校教授或专家学者，同时对那些创新能力强的硕博士研究生应该给予各层面的认同与资助［6］；3．高校教育学习过程中，导师微环境的影响不容小觑，导师是否能够鼓励并支持创新人才进行创新活动，将会对创新人才的培养产生影响。因此，对于高校微环境的研究具有积极意义。

（四）个人微环境对创新人才发展的影响

高校研究生的培养是导师与研究生相互交流的一个过程。在此期间，研究生作为交流的主体，同样对其创新能力的提升起到了重要作用，故对研究生个人微环境的分析也显得尤为重要［7］。1．个人行为习惯的养成是一个长期过程，良好的行为习惯会使创新人才在遇到难题时沉着冷静，处理得当；2．个人思维意识的养成对于创新型人才在创新发展中，能够帮助其实现技术突破与革新；3．个人微环境中短期的好奇心及洞察力，在创新人才进行创新过程中将会取得创新性进展。对创新人才来说，创新能力的培养并不是一蹴而就的。因此，对于受教育者本身而言，要抓住教育本身的主要矛盾，并找到合适的方式去开拓思路、拓宽视野，其中对基础知识的扎实掌握及对新事物进行探究的好奇心和机敏的直觉起到了关键作用。

二、系统分析模型的构建

（一）微环境因素系统分析模型的构建

将创新人才微环境作为自变量，创新人才的最终质量作为因变量建立方程（1）。

其中F指的是创新人才评估总得分，i 指的是某个微环境指标的序号，ni指的是系统中第i 个指标的得分，θi指的是第i 个指标所占的权重。将系统微环境的得分划分为五个等级，每个等级分别为1、2、3、4、5；将创新人才的质量分为五个层次，分别是极优，优秀，良好，一般，较差。对于某一个微环境因素的层级介于两者之间的情况，可以选择将此微环境因素的赋值为1．5、2．5、3．5、4．5。此外，F的数值越大，说明创新型人才的质量就越高。

（二）确定系统模型中微环境因素权重的工具

在创新人才发展的过程中，不难发现各个环节的微环境都将会对其产生深远的影响。不同环节的微环境主要有以下四个方面：家庭微环境、社会微环境、高校微环境、个人微环境。家庭微环境包括家庭受教育水平、家庭创新引导、家庭实践引导等；社会微环境包括社会人才政策、社会科创环境、社会学术环境等；高校微环境包括高校地域环境、高校科研环境、高校导师指导等；个人微环境包括个人学术积累、个人行为习惯、个人思维意识等。在对系统模型进行求解的过程中，需先确定每个微环境因素对创新人才发展的影响，即每个微环境因素所占的权重。采用熵值法对微环境各个因素的权重进行确定。熵值法确定微环境因素权重的过程如下：

1．计算第j 个二级指标中第i 个三级指标的比重Pij：

其中m 为指标的个数；

2．计算指标的熵值e 及信息效用值r：

其中κ=1/1n m，有效信息值r =1－e；3．计算第j 个指标的熵权ωj：

其中n 为样本个数；

4．确定指标的综合权重βj：

（三）样本分析

采用问卷调查法，在哈尔滨工程大学进行线上问卷调查，主要调查对象有硕、博士研究生、在职工作者及其他相关人员。此次线上的问卷调查，由问卷星平台提供技术支持，共发放问卷300份，收回问卷254 份，回收率为84．7%，有效问卷246 份，有效率为96．9%。样本数据主要包括家庭微环境、社会微环境、高校微环境、个人微环境因素，其中共含有24 项研究指标，样本数据汇总情况如表1 所示。

表1 样本数据汇总

（四）样本评价

创新人才的质量会受到多方面微环境的影响，依据现有的研究成果，并且根据数据处理的综合有效性，我们不难确定创新人才微环境体系的4 个一级指标，即家庭微环境、社会微环境、高校微环境、个人微环境；每个一级指标包括3个二级指标，每个二级指标中包含2 个三级指标，共24 个三级指标。

家庭受教育水平（α1：父母接受过高等教育；α2：与父母就教育方面有过讨论并得出较为一致的结论）、家庭创新引导（α3：父母鼓励您有自己的想法，培养创造力、想象力；α4：父母鼓励您独立思考解决问题）、家庭实践引导（α5：父母对您进行有效的监督；α6：父母重视培养您的实践动手能力）、社会人才政策（β1：所在地区具有完善的人才吸引政策；β2：所在地区具有完善的人才服务政策）、社会科创环境（β3：所在地区对新事物具有较高的接受程度；β4：所在地区有较丰富的科技资源）、社会学术环境（β5：社会追求学术进步的氛围浓厚；β6：创新人才因微视频的迅速崛起而广受影响）、高校地域环境（γ1：所在高校为北京、上海、广州等一线城市；γ2：所在地区对创新有较高的支持程度）、高校科研环境（γ3：学校将实践与理论教育同样重视；γ4：图书馆书籍电子文件等满足需求）、高校导师指导（γ5：导师具有很高的学术水平；γ6：导师会鼓励学生发散思维并自己解决问题）、个人学术积累（ε1：对本专业研究具有较为全面的掌握；ε2：喜欢并参加过理论或科研实践活动）、个人行为习惯（ε3：能够遇事自主解决；ε4：刻苦努力学习并相信勤能补拙）、个人思维意识（ε5：个人长期关注自己创新思维的建立；ε6：个人长期注重创新意识的培养）。

依据熵值法确定微环境因素权重的过程，最终确定本次问卷调查项目中24 个三级指标的权重如表2 所示。

表2 微环境因素权重

三、基于遗传算法的优化模型求解

基于系统模型的高校研究生创新人才微环境研究的过程，利用遗传算法［8］求解最优解。

（一）创新人才染色体编码

采用二进制基因编码的方式，将每位创新人才12 个不同微环境因素（即二级指标）的得分序列编码成一条染色体，将形成的每条染色体作为一组遗传基因进行后续遗传操作［9］。其中，每条染色体基因序列从左向右依次为上述12 个不同微环境因素的得分。

（二）初始化种群

将每位创新人才的12 个微环境因素得分进行编码形成一条染色体后，由Matlab 软件随机生成Nκ个初始化的字符串，将每一个字符串称为一个遗传个体［10］。在遗传算法的运行中，计算机是以Nκ个个体字符串的形式进行迭代遗传的，其中Nκ为初始化种群规模，即Nκ个个体形成了一个大的群体，从而完成了种群的初始化操作。依据遗传算法的流程，在对高校研究生创新人才微环境研究的过程中，令初始化种群的种群规模Nκ=4，且每个遗传个体中基因位的值可由［0，1］随机的产生，并转换为十进制的实际值，即利用Matlab 软件生成一定数量的微环境因素矩阵，不同的遗传个体可以获得多种随机产生的编码，经过筛选后去除掉重复的遗传个体，从而获取到不同微环境因素的初始化字符串。最后对所有遗传个体进行综合分析后形成本文所需要的初始化种群。

（三）适应度函数值的计算

在遗传算法中，适应度函数所反映的是遗传个体对于环境适应性的强弱，根据适者生存的遗传法则及适应度函数的值，能够有效控制遗传个体在大环境下生存的机会，从而对适应环境的遗传个体达到选择的目的。

为了能够保证适应度函数值的有效性及合理性，在构建适应度函数时要参考多种约束条件。本文假设综合评价分数F∈［3．2，4．1］时，创新人才的质量达到良好水平。如果经过目标函数的计算后距离4．1 的差距越小，则说明遗传个体的适应度越强，越有利于进行遗传操作；反之，越容易被环境所淘汰。

根据高校研究生创新人才微环境因素研究问题的特点并依据遗传特性，构建以下适应度函数来确定微环境因素的适应度函数值：

其中

F（nκ）表示创新人才评估目标函数值；nκ表示对每位创新人才微环境因素得分经过编码形成的字符串进行反编码之后的真实值；ωi表示二级指标的权重；Fn 表示在假设指标水平良好的基础上所得到的适应度函数值；Fm 表示调整后的适应度函数值。经过综合分析，依据本文数据所得到的N1－N4适应度函数值为0．3742、0．1568、0．4982、0．7662，在创新人才微环境因素得分序列中对环境适应能力最强的是N4，对环境适应能力最弱的是N2。

（四）遗传算子设计

1．选择

通过对适应度函数值的比较，来决定哪些由创新人才微环境因素得分组成的染色体序列的遗传个体保留下来，进行后续的遗传操作，即选择出新的由创新人才微环境因素得分组成的染色体序列群体。本文利用“轮盘赌”的方式，将适应度函数值按照一定的比例进行遗传概率的分配，经由模拟轮盘旋转的方式得到有限个随机数（即产生介于不同分配概率之间的随机值），通过随机数的比较选择出合适的遗传个体，从而达到选择的目的。概率分配函数为：

2．交叉

将经过选择之后用于遗传的个体，随机选取编码的位置进行交叉变换，从而产生两个新的遗传个体。该过程是在经过选择后保留下来的遗传个体中随机选择出两条染色体作为父辈，并选取染色体中的一个节点，将两个父辈染色体节点右端的部分进行交叉操作，本文是将社会学术环境与高校地域环境进行交叉操作。

3．变异

将遗传群体中的遗传个体经过变异操作后，将得到一个新的遗传个体从而得到一个新的遗传群体。对遗传群体中由创新人才微环境因素得分序列构成的遗传个体进行随机的选择后，将选择出来的遗传个体进行编码处理，并将该个体按照一定的变异概率，随机对编码字符串的某一位数字的数值进行改变。由于使用了二进制编码的方式，故在进行变异操作的时候，将字符串的0 变换为1 或将字符串的1 变换为0，即完成了遗传个体的变异操作［11］。本文是将创新人才12 个微环境因素得分中随机选取遗传个体的家庭创新引导或者家庭实践引导的得分序列段，进行字符串的遗传变异操作。

（五）遗传终止

通过遗传算法的优化求解，使得每一代种群中的优良基因都向下一代进行遗传操作，从而保证了在最新形成的一代种群中包含了前面每一代的良好基因。在上述遗传过程中，由创新人才微环境因素得分序列构成的染色体遗传群体及遗传个体的适应度都呈现上升趋势，对于目标函数所需要的最优解，在迭代遗传操作的作用下逐渐向设定的目标值趋近。在完成多次选择、交叉、变异操作及达到系统终止条件后，系统完成遗传终止操作，即遗传过程到达一定的条件后，系统通过终止程序对系统微环境因素的研究进行函数收敛性操作，最终得到最优的个体解，所求即为系统所需的最优解。

其中

由上式分析可得，在高校研究生创新人才微环境研究过程中，当假设创新人才综合评价分数F∈［3．2，4．1］为良好成立时，创新人才微环境因素中家庭受教育水平、家庭创新引导、家庭实践引导、社会人才政策、社会科创环境、社会学术环境、高校地域环境、高校科研环境、高校导师指导、个人学术积累、个人行为习惯、个人思维意识（共计12 个因素）的综合评价分数依次为：3．4152、4．3561、2．6114、3．9032、3．5492、4．0782、3．5146、3．2564、3．8725、3．0026、3．8425、3．9142。此时所求即所得，由综合评价分数的大小，可以判断出各个微环境因素的重要程度。按照不同微环境因素的重要程度，从大到小的顺序排列依次为：家庭创新引导、社会学术环境、个人思维意识、社会人才政策、高校导师指导、个人行为习惯、社会科创环境、高校地域环境、高校科研环境、家庭受教育水平、个人学术积累、家庭实践引导。

四、创新人才培养意见及建议

随着国家创新发展战略的不断推进，对创新人才微环境的研究具有深远意义。通过建立微环境系统模型并通过遗传算法对数据进行分析及优化［12］，在假设创新人才的质量为良好水平的基础上，求解出有效的最优组合，再按照综合评价分数从高到低的原则排列顺序为：家庭创新引导、社会学术环境、个人思维意识、社会人才政策、高校导师指导、个人行为习惯、社会科创环境、高校地域环境、高校科研环境、家庭受教育水平、个人学术积累、家庭实践引导。

基于微环境系统模型及遗传算法对问卷调查数据的分析及优化，提出如下意见和建议。

（一）政府要积极协调各方面资源，营造良好的社会学术氛围并构建起有效的创新人才实践活动体系。政府部门要统筹协调各大公司、企业等重大机构，将有限的资源进行最优化分配，建立健全求职机制，为创新人才就业、创新等活动提供更为有力的保障，并加大创新人才对于创新项目的资金支持、资源倾向等。

（二）大学文化和大学宗旨是创新型人才成长和创造性成果产出的沃土，它与高校体制机制的改革息息相关。

首先，应克服人才管理领域存在的行政化弊端和“官本位”倾向，建设健康的大学学术环境。这种良好创新环境的形成需要相应的文化支持和文化创新，建设重视创新的学术环境。其次，我国现行的教育体系存在着封闭性弊端，要使其得以改善，应着重拓展学生学习区域，着力建设开放式的教育体系，与校外企业、社会部门建立广泛的联系与交流。最后，积极促成产学研合作，促进书本知识与社会实践相结合，促进科学研究与知识转化、技术运用相结合，并建设项目研究基地与创新团队，为创新人才成长提供充足的条件。

（三）在家庭教育中，要切实重视创新人才对于创新能力、创新思维及意识的引导和培养，并充分意识到实践对创新活动起到的重要作用。一方面，家庭成员应该积极鼓励孩子养成独立思考的习惯，同时形成自己看待问题的价值观，并不断培养其创造力及想象力；另一方面，家庭成员应该重视培养孩子的实践动手能力，在一定的条件下，应该就教育方面的问题与孩子进行讨论并形成较为正确的一致结论。

五、结语

高校研究生创新人才建设是我国在复杂多变的国际环境中不断迎接新挑战的重要一环。在创新人才培养过程中，不断提高个人思维意识能力、提升社会学术大环境的水准，是使得创新人才数量及能力取得重大突破的重要理念。

依据建立的高校研究生微环境因素系统模型，并运用遗传算法对多个微环境因素进行优化分析，最终得到的一组最优解，即影响高校研究生创新型人才培养起主导作用的因素。系统模型的构建为创新人才培养提供了有力依据，同时提升了创新人才的创新能力及思维意识，促进了高校教育的改革与发展，为国家创新发展注入了新的生机。