中國學生創新素養的相關因素及政策建議一基于大數據分析模型的實證研究創新是當今世界各國發展的動力和源泉，社會經濟的發展需要依靠創新驅動。創新意識和能力對于國家、社會及個人持續發展都非常重要.我國在2008年就提出建設創新型國家的目標，即將科技創新作為基本戰略，大幅度提高科技創新能力，形成日益強大競爭優勢。教育要為增強創新發展能力服務。2019年2月，中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》明確提出，要"加強創新人才特別是拔尖創新人才的培養學生創造力的培養是建立創新型國家的基礎。這就要求教育能夠培養出高素質的創造性人才，以適應社會變革的需要。中小學階段是培養人的創造性的關鍵時期，這一時期，實施創新教育，開展創造性活動，培養學生的創造性思維和創造性個性品質，將為學生未來的創造發明打下堅實的基礎.學生創造力的研究對未來國家整體創新素養的提高有著重要意義。2016年發布的《中國學生發展核心素養》中，實踐創新也是18個基本要點之一，需要著重進行培養。為了提高學生的創新素養，首先需要找出與學生創新能力相關的各種關鍵因素，才能有的放矢地制定相應政策提高學生的創新能力。本研究期望通過對影響學生創新素養的因素進行分析，找出影響學生創新素養的關鍵因素，以期為有關政策設計提供更為可靠的依據。本文探究的是學生創新素養的相關因素，因此首先要明確界定學生創新素養構成，然后再分析與創新素養相關的各種關鍵因素。(-)創新素養為了研究學生創新能力的培養，首先需要確定創新素養的內涵和維度.國外對創新能力、創造力有過許多研究。美國21世技能聯盟針對未來社會的職業需求和挑戰提出了包括學習和創新技能、信息媒介與技術素養、生活與職業素養在內的三大核心素養。創造力和創新作為學習與創新素養的一個維度之一，其內涵包括在工作中展現創造和發明才能；能提出和實施新的想法并把新想法傳播給他人；對新的、不同的觀點持開放的心態并積極回應；能實施有創意的設想，為出現革新的領域做出具體的、有益的貢獻。綜合來看，創造力是個人知識、能力、個性和態度、動機等因素構成的綜合素質，而不是某一兩種特殊能力的表現,創造力是指每個正常人或群體在支持的環境下運用已知的信息發現新問題，并對問題尋求答案，以及產生某種新穎而獨特、有社會價值或個人價值的物質或精神產品的能力。心理學研究表明，在智力因素相近的情況下，人格因素是創造力的關鍵因素。美國創造心理學家格林(E.I.Green)提出創造力由10個要素構成，即知識、自學能力、好奇心、觀察力、記憶里、客觀性、懷疑態度、專心致志、恒心、毅力等。日本創造學家進藤隆夫等人提出創造力由活力、擴張、結力及個性四個要素構成，其構架包括發現問題、明確問題、闡述問題、組織問題、解決問題的能力。戴維斯（C.A.Davis）對已有的創造性人格研究進行了元分析，提出創造性人格特征包括12個方面：（1）智力屬于中上等，但并不一定超常；（2）觀察力，對周圍事物的感受很敏銳，能發現常人不注意的現象；（3）流暢性，思路暢通，新思路、新觀念不斷涌現；（4）變通性，能一葉知秋，舉一反三；（5）獨創性，常常發表超出常人的見解，用特異的方法解決問題；（6）精致性，凡提出設想，并在此基礎上進一步深思熟慮，加以改善；（7）懷疑，對世事抱懷疑態度，超脫世俗；（8）持久性，不怕困難，堅持始終；（9）智力的游戲性，表現出天真的赤子之心；（10）幽默感；（11）獨立性；（12）自信心。盛曉娟等對國外7位心理學家提出的22個創新人才特征進行梳理，得出5個主要特質：充滿好奇心、意志堅定勤奮努力、性格獨立、有理想有抱負又興趣廣泛；而對其他領域的16位國外學者提出的30多種創新人才素養的梳理，表明被廣泛認知的5個創新人才的主要特征是喜愛冒瞼、堅定不移專注、洞察力、變通包容性、獨創性。綜上可見，創新素養是指個人不僅具備潛在的創造力，能夠善于吸收、處理和創造信息，進行自主的開拓和創新，而且還具備合作精神、處理人際關系和組織協調能力等參與或帶領團隊進行創新的能力。本研究主要關注在知識學習基礎上的創造力的個性品質特征。通過對以往研究的分析，本研究認為創新素養包括以下5個維度：一是創新能力。創新能力是創新素養的核心能力。創造力就是要創造、傳播和應用知識并獲取新的收益，其核心是知識創新，包括科學創新和技術創新及其創造性的應用。創新要具備習慣于尋求與他人不同的思維方式或行動方式，如積極挑戰阻力、挑戰習慣，以創造性方式進行思維和采取行動包括動機興趣好奇心、求知欲、探究性、主動性、對問題的敏感性等.創造意識能使人們自覺地關注問題，從而發現問題,做出創造性成就，而創造精神往往是成功的關鍵。二是問題解決能力。許多心理學家將創造力與日常生活中的問題解決直接聯系起來，認為創造力是生活智慧的積累。創造的本質是運用創造性思維和批判性思維，嘗試自己選擇的想法或方案是否可行。在這一環節中，可能會在實踐中遇到新的問題，可以通過改進完善方案來解決，同時也可以作為新的挑戰，開始又一輪的創造過程.三是意志力，即耐受挫折的能力。在創造、創新的過程中，常常要面對各種各樣的困難和失敗，需要具備面對困難百折不撓的毅力；目標專一，持之以恒，表現出不達目的誓不罷休的品質，這些都是創造力所必需的特質.達克沃斯(A.Duckworth)的研究發現，堅毅是最為可靠的預示成功的指標。四是溝通交流能力。團隊創新非常強調團隊成員間的相互溝通及交流，在協作互動中促進目標的實現及創新，溝通交流、清晰表達自我的能力顯得尤為重要.五是分享意識。在解決高復雜性問題時，越來越需要采取團隊式工作系統，以整合跨領域的知識和技能，增加應變與創新能力.在團隊活動中，創造性想法往往發端于個體，然而這些想法會在團隊討論中得到進一步的分享與發展。具備合作與分享意識是團隊創新中的重要素質。(二)影響創新素養的因素正如前面所闡述的，創新素養包括知識、智力、非智力三個方面，因此知識、智力和非智力因素對創新素養產生重要的影響.大量的心理學研究對非智力因素對創造力的影響進行了分析。研究表明，在智力因素相近的情況下人格因素是影響創造力的關鍵因素。美國心理學家斯滕伯格(Sternberg)在總結眾多研究的基礎上提出“創造性的多因素理論"，認為個體的創造力能否充分發揮，受到6個方面因素的影響，包括智力、知識、思維風格、人格、動機和環境。一些學者通過比較高創造性個體和低創造性個體發現，高創造性個體經常具有某些典型的人格特征，如獨立性、自信、對復雜問題感興趣、審美取向和冒險精神等。此外，除了個人因素、環境因素對個人創造力也有影響。創造力的研究最早開始于對個體差異的關注，試圖揭示出創造性個體的人格特征。20世紀70年代開始，許多研究者開始把創造力放在社會背景下考察。學者們運用多種方法對創造活動進行研究，發現環境因素的影響有積極和消極兩個方面，它們主要通過個人的活動動機起作用.斯滕伯格認為以下幾個環境因素對創造力的表現有影響：（1）工作情境；（2）作業限制；（3）評量；（4）競賽；（5）合作；（6）家庭氣氛；（7）角色模范；（8）學校氣氛；（9）組織機構氣氛——非中央集權管理；（10）社會環境。有研究顯示，寬松的外部環境和正確的激勵能促使內部動機發揮作用。不適當的外在獎勵、任務、評價和監督等往往會導致內在動機下降，只靠高水平的外在動機，反而會使創造力遭到扼殺。此外，過分強調合作或競爭都不利于創造力的提升。斯明白格認為，一個社會若能驅使其中的成員邁向未來，給予足夠的自由，該社會就會享受到成員創意的果實，而該種社會對創造力的強化不是學校能夠壓抑住的。基于此，本研究主要關注學校、教師、家庭環境、學生的成長環境等相對宏觀的社會性因素對學生創新素養的影響。（-）數據來源本研究數據來自2016年對全國中學生的一項抽樣調查。調查采用分層整群、隨機抽樣的方法，按照區域和社會經濟發展水平抽取廣東、天津、江蘇、遼寧、河北、湖南、甘肅7個省/直轄市/自治區及深圳市；根據省內各地區（地級市）社會經濟發展狀況，選擇1―3個處于中等發展水平的省屬地區（地級市）、直轄市所屬的區（縣）；各地/市/縣選擇3所學校，每所學校抽取初一、初二、高一、高二年級各3個班的學生（學生樣本部分特征見表1）,全體教師填寫教師問卷，共調查156所學校、49636名學生、5321名教師。表1學生樣本部分特征（二）變量設計目標變量是學生創新素養，由研究者設計若干測星學生創造力的題目，考察學生在遇到某個問題時的做法，每個題目采用4等級選項，從1到4進行賦值，4分代表創造力最強。創新索養又分為5個維度，每個維度由若干題目組成，5個維度得分總和為創新素養得分（見表2）。表2學生創新素養維度及得分特征變量共計78個，包括：（1）學生特征，即性別、年齡、民族、戶籍（農村居民、城市居民、其他）、是否獨生子女、是否與父母生活在一起、是否與祖父母生活在一起、是否與兄弟姐妹住在一起、是否住校、是否當過班干部、每周鍛煉時間、每周上興趣班時間、課余時間喜歡做的事情；（2）家庭特征，即父母受教育程度、父母職業、家庭經濟條件（家庭是否有電視機、電腦、上網設備、固定電話、手機、收音機、錄像機、拖拉機、洗衣機、冰箱、摩托車、自行車、小汽車、縫紉機、照相機、學生專用手機）、家庭文化資源（家里是否有中文刊物、外文刊物、書桌、單獨學習房間、專用計算機、專用上網設備）、父母教育期望、父母重視培養的品質；（3）學校特征，即學校所在區域、類型、辦學性質、辦學條件、辦學水平、師生比、高一級學歷教師所占比例、教師學歷合格率、各級教師所占比例、平均班額、實驗設備達標率、分組實驗開出率、學校設備條件（有無語音教室、計算機房、多媒體教室、校園網、衛星接收設備、體育館、運動場、專用音樂教室、電子琴或鋼琴、學生用樂器）、教師教學方式對創新的支持、教師在教學中注意培養學生的哪方面能力、教師對學生發展重要品質的認識等。對于學校教師的培養方式也是通過對該校教師的問卷調查獲得，教師不僅限于被調查學校的任課教師，也包括學校其他教師，主要反映學校教師群體的整體氛圍，對于每個題目都選取教師的平均數或高頻值做為特征。在分析之前，對非0,1變量數據進行了標準化處理。(=)分析模型研究采用數據挖掘技術，具體來說是機器學習的大數據分析方法，對學生創新素養的各種相關因素進行系統、完整的分析。機器學習理論主要是設計和分析一些讓計算機可以自動"學習”的算法，進而從大量的資料中搜索隱藏于其中的有著特殊關聯性的信息，從數據中自動分析獲得規律，并利用規律對未知數據進行預測。給定新的特征變量能對其對應的目標變量進行預測.傳統的社會科學的數據分析往往基于先前的研究基礎提出假設，對有限數量的多變量進行假設驗證。機器學習更強調模擬人的學習方式，教計算機自動地識別有用的知識，從大數據庫中提取有意義的模式和知識.數據挖掘是可以直接用于社會科學數據分析的一個有力的分析工具。對于學生創造力的研究通常用線性或邏輯回歸模型以及結構方程模型來驗證某些特征間的關聯。這種分析模型一次能夠分析的變量有限，不能對大量變量進行系統探索，應用數據挖掘技術可以很好的解決該問題.本研究主要應用隨機森林(RandomForest)模型進行機器學習，探索影響學生創新能力的因素。隨機森林算法是從N個訓練樣本中以有放回抽樣的方式取樣N次，形成一個訓練集，并用未抽到的樣本作預測，估計其誤差。在機器學習中，隨機森林由許多的決策樹組成，這些決策樹的形成采用了隨機的方法，因此決策樹之間是沒有關聯的。當測試數據進入隨機森林時，其實就是讓每一顆決策樹進行分類，看看這個樣本應該屬于哪一類，最后取所有決策樹中分類結果最多的那類為最終的結果。本研究中使用了PythonSklearnPackage中的隨機森林模型，決策樹的形成采用了隨機的方法；具體是在每個決策點形成的時候只提供隨機選取的所有特征變量的一個子集，也就是說每個決策樹都是基于隨機選取的部分決策信息，從而降低關聯性.本模型用了100棵決策樹，每次選1/3的特征變量來決策。（四）分析過程基于機器學習的研究流程分為以下幾個步驟：（1）元數據收集各種變量信息并做適當處理（降噪），以便可以被模型擬合。（2）選擇合適的模型。例如本研究有大量分類型特征變量，并且不同變量間值域相差較大，所以選擇決策樹類模型.（3）擬合并檢驗模型。將原始數據隨機分割成80%訓練集與20%測試集，用訓練集擬合模型，用測試集來檢驗模型，并計算R2值。（4）基于訓練得到的模型來分析驗證假設。因為訓練集的數據更多，因此機器學習模型的結論根據訓練集得到，測試集主要用于檢驗機器學習模型是否學到了足夠的規律。.學生創新素養對學生創新素養總體得分以及各個維度的得分分別進行擬合，模型擬合后各模型的R2見表3,各個模型的R2都在0.87以上，說明模型擬合程度較高。表3各模型的擬合程度通過隨機森林模型得出的各個特征對學生創新素養總體得分的相關程度排序（見表4、圖1）可以看出，排在前幾位的因素主要是學生個人特征即每周鍛煉時間、上課外班時間及年齡；其次是家庭因素，主要是母親和父親受教育程度；再次是學校教師的學歷或師生比。表4創造力特征指標相關程度排序表圖1各個特征與創新素養的相關程度排序圖研究選取模型中與學生創新素養關系密切的前幾個特征繪制關系。如圖2所示：（1）學生創新素養的總體水平與學生每周鍛煉時間和上興趣班時間呈現先增后降的趨勢，即學生創新素養的得分會隨著每周鍛煉時間的增加呈現出逐漸增加的趨勢，但是每周鍛煉時間達到20小時之后，學生創新素養的得分呈現遞減趨勢.學生每周上興趣班的時間與每周運動時間類似，學生創新素養的得分會隨著每周課外學習時間的增加呈現逐漸增加的趨勢，但是每周課外學習時間超過10小時后，創新素養得分將下降。(2)隨著學生年齡的增加，學生的創新素養得分隨之下降。(3)父母受教育程度與學生的創新素養相關性較高，母親受教育水平在高中時會有一個洼點，隨后學歷提升，創新素養得分也有所提高。父親學歷在高中時學生創新素養出現高點，總體趨勢是學歷提升創新素養得分也會提高。(4)教師學歷水平與學生創新素養呈正相關，高一級學歷教師所占比例在20%-40%時，學生創新素養會有一個明顯提升,高一級學歷教師所占比例在40%以上時，學生創新素養得分基本穩定在一個水平。圖2學生創新素養總體得分與主要相關因素關系圖.意志力意志力是學生未來進行創造活動時能否經受挫折、能否持續進行創新的一種潛在素養。如圖3、圖4所示，學生每周鍛煉時間、每周上興趣班時間、年齡、父母學歷和教師學歷水平與學生意志力密切相關：（1）學生每周鍛煉時間在25小時以內時，學生的意志力呈現逐漸提高趨勢；在25小時以后，意志力會快速降低。（2）學生每周用于上課外班興趣班的時間對學生意志力的影響不是完全線性關系，學生意志力會隨著每周上興趣班時間增加在降低，但是在每周學習17小時以上時，意志力會有小幅的增加。（3）18歲以前，隨著年齡增加意志力有所提高；18歲以后，意志力隨著年齡增加有所降低。（4）父母學歷為高中時孩子的意志力得分較高。圖3各個特征與學生意志力相關程度排序圖圖4學生意志力得分與主要相關因素關系圖.創新能力創新能力是學生創新素養的核心內容，反映了學生在創新方面的潛在意識和能力。如圖5、圖6所示，學生每周鍛煉時間、每周上興趣班時間、年齡、父母學歷與學生創新能力相關性較強：（1）學生創新能力隨著每周運動時間增加而增加，到20小時出現小幅下降，30小時以后又出現明顯提高。（2）學生每周興趣班時間在5小時左右時創新能力得分最高，5小時以后創新能力得分逐漸下降。（3）隨著學生年齡的增加，創新能力得分逐漸下降。（4）母親學歷提高學生創新能力得分增加，但變化幅度很小。（5）父親學歷高，學生創新能力得分高。（6）師生比在0.075時學生創新能力得分最高，此后逐漸降低.創新不僅需要有創造性的思路，還需要較強的問題解決能力將創造性內容付諸實踐，這需要不斷地發現問題、解決問題。如圖7、圖8所示，學生每周鍛煉時間、每周上興趣班時間、年齡、父母學歷與學生解決問題能力得分有較大關系：（1）學生問題解決能力得分在每周鍛煉20小時之內時，得分相對較高；鍛煉20小時以上時，得分逐漸降低.（2）課外興趣班時間在12小時以內時，學生問題解決能力得分較高；12小時以上時，解決問題能力得分迅速下降。（3）年齡在14歲以上時，隨著年齡增加問題解決能力得分逐漸降低。（4）母親教育水平在高中以上時，孩子問題解決能力得分較高.（5）父親教育水平提高，學生問題解決能力得分有所增加，但是教育水平在大專以上時，問題解決能力得分又呈負相關。（6）隨著高一級學歷教師比例增加，學生解決問題能力得分有所提瓦圖7各個特征與學生解決問題能力相關性排序圖圖8學生解決問題能力得分與主要相關因素關系圖.溝通交流能力未來社會，團隊的創新越來越普遍，溝通交流能力對于團隊的創新非常重要。如圖9、圖10所示：（1）每周體育運動時間在7-8小時左右時，學生的溝通交流能力得分最高；當每周運動時間超過20小時時，溝通交流能力得分下降，呈負相關。（2）學生溝通交流能力得分與興趣班時間呈負向關系。（3）母親受教育程度高,學生溝通交流能力得分也高。（4）學生13—15歲左右時，溝通交流能力得分最高，隨著年齡增加溝通交流能力得分降低。（5）父親教育程度為小學、初中時，學生溝通交流能力得分較低；教育程度達到高中以上時，學生溝通交流能力基本差異不大。（6）一級教師比例在40%—60%時，學生溝通交流能力得分最高。.分享意識分享意識是團隊創新的重要素質。如圖11、圖12所示，學生每周鍛煉時間、每周上興趣班時間、年齡、父母學歷與學生分享意識得分有較大關系：（1）學生每周運動時間在18—25小時時，分享意識得分較高；隨著運動時間增加，分享意識得分迅速降低。（2）隨著興趣班學習時間增加，學生分享意識降低.（3）隨著年齡增加，學生分享意識降低。（4）父母學歷在高中及以下時，隨著學歷增加學生分享意識增加；學歷在大專以上時，學歷增加分享意識降低。圖9各個特征與學生溝通交流能力相關程度排序圖圖12學生分享意識得分與主要相關因素關系圖大數據分析模型的結果揭示出如下值得思考的問題：第一，適度的運動鍛煉與學生的意志力、創新能力、分享意識、問題解決能力等正相關。但是當鍛煉時間超過一定時長后，學生在這幾方面的能力呈下降趨勢.例如每周體育運動時間超過20小時，除了創新能力外，還會對學生其他方面的能力造成負向影響。可能的原因是，每周固定鍛煉20小時以上時，學生很可能參加了專門的體育訓練課程，較長時間的體育鍛煉可能會造成學生一定的心里負擔和壓力，或者體育競技特殊的競爭環境也會影響初高中學生的分享意識與意志力等。國外學校非常重視學生的體育教育。牛津大學久負盛名的羅德獎學金的四項招生標準之一就是喜愛體育，最好有運動成就。他們認為，這樣的人往往具備優秀的心智，是值得栽培的未來領袖。可見，適度的體育鍛煉有利于學生創新素養的培育。第二，適度的課外興趣學習與學生創新素養的形成有相關性，但是過度的課外興趣班學習會使學生各方面的能力出現急速下降。最為顯著的是學生的分享意識，每周興趣班時間達到5小時后，學生的分享意識就出現顯著下降；達到10小時后，學生的意志力和創新能力得分顯著下降；達到15或20小時后，學生的問題解決能力和溝通交流能力得分會降低。目前我國教育中學校課業負擔有所減少，但是課外負擔有所加重，值得關注。第三，家庭是影響學生創新素養發展的一個重要因素。研究結果顯示，父母的受教育程度與學生創新素養有較為顯著地相關。蓋澤爾斯（Getzels）和杰克遜（Jackson）比較了高智商青少年與高創造力青少年的家庭環境，發現高創造力組的父母更加重視諸如興趣、價值等方面的培養。倫科（Runco）對具有特殊天賦和高創造力的孩子做了近20年的跟蹤研究,結果表明母親對孩子的期望與孩子的創造力之間有高相關。巴布（Barbe）等人的研究顯示，在特殊領域取得杰出成就的兒童的家庭早年就開始為其在特殊領域的探索提供了物質和情感上的支持。鮑姆林德（Baumrind）發現，民主型的家庭教育才有利于孩子創造力的發展，民主型父母不任意打罵孩子，對孩子的行為更多的是加以分析與引導，對于孩子在成長或學習過程中發生的問題更多的是采取幫助與鼓勵的方法，并合理地應用獎勵與處罰的手段，使孩子從父母的行為與教育中獲得知識，明白事理。第四，學校因素與學生的創新素養有一定相關。學校因素尤其是教師，如教師的學歷、生師比、教師的教學理念均會對學生創新素養的不同方面產生影響。此外，學生創新素養的各個方面隨著年齡增加在逐漸降低。按照常理學生的意志力、問題解決能力等應該隨著年齡增加而有所提高，但是研究結果恰恰與之相反，說明學生在現有教育環境中的時間越長，素養和能力有下降趨勢。.為學生成長創造寬松的環境，避免過多的競爭環境良好的創造力培養的社會環境是使學生創造力得以發展的一個重要因素，整個社會要為學生創設寬松的成長環境。尤其是家長、學校、教師更應切實遵循學生的身心特點和發展規律，以培養出健康的人、快樂的人、有發展潛力的人。家長不要給孩子不切實際的教育期望，要尊重孩子的意愿，不能強迫他們學習不愿學的東西，要從孩子的興趣愛好和實際情況出發，讓孩子體驗成功的快樂。教育系統正在通過考試和評價制度改革來改變應試教育傾向.從研究結果來看，競爭環境不利于學生創新素養的形成，競爭抑制了學校、教師和學生的個性發展，人格中越來越缺少創新傾向.據2009年教育進展國際評估組織對世界21個國家學生的調查發現，中國中學生的創造力在所有參加調查的國家中排名倒數第五。在中學生中，認為自己有好奇心和想象力的只占4.7%。教育系統要給學生創造更加寬松的環境，給學生拓展知識、發展興趣愛好的空間和時間。家庭和學校應從小重視培養學生的規則意識、自主管理、自主學習意識，創設每個學生在遵守一定規則條件下相對寬松成長的環境。學校要優化和建立有利于學生創新素養培養的環境，建立有助于師生創造力發揮的機制，即容許、鼓勵和幫助教師創造性地進行教學提供展示與激發學生創造力的校園環境;完善學校評估體系，注重學生創新素養的考有。此外，在教師隊伍建設中，還須重視培養自身具有創造力，有強烈的求知欲，能創設寬容、理解、和諧的班級氣氛，尊重學生個性的教師。.重視學生的體