面向科研应用的算法设计教学改革探索总结-山西大学研究生院

地方综合性高校计算机学科 高水平研究型创新人才的培养模式探索

成果总结

引 言

本科教学意识的增强和本科教育水平的提升,必然要求我们站在更高的层面来思考高层次人才培养的问题,要培养高层次人才,离不开研究生教育。研究生是建设高水平大学的一支重要力量,研究生教育对学科建设、科学研究、人才培养、师资队伍和社会服务等具有重要的推动作用。随着学科建设的跨越式发展,研究生规模进一步扩大,研究生教育的重要地位日益凸显,因此,探索研究生培养的新模式,可以培养一批具有国际竞争力的拔尖高素质人才、创造重大的研究成果,并为社会主义现代化建设提供有力的人才保障和重要的知识贡献。

本项目以“计算智能与数据挖掘”这一计算机学科交叉领域研究生的培养为典型,深入探索了研究生培养的新模式,将观念创新、制度创新和模式创新落到实处,为地方综合性大学研究生的培养提供了可资借鉴的模式。

一、问题提出及理论探索

我国的计算机教育经过近60年的发展,规模上得以快速扩张、层次结构上日趋完善,质量上得以很大提高。目前全国开设计算机科学与技术专业的高校多达1681所,计算机专业已名符其实地成为全国高等教育中的“第一专业”。与传统学科如数学、物理、化学等相比,计算机学科是一个年轻的学科,同时也是一个发展变化十分迅速的学科,特别是计算机和互联网技术的飞速发展使人类社会进入了真正的信息时代,对人类的生产和生活方式都产生了深刻的影响和变革。目前,计算机技术向其他学科的广泛渗透使得计算机学科的范畴不断扩展,呈现出高度交叉的特点,诸如生物功能基因组研究、航空航天飞机的升空、重大科技攻关项目的完成等,都凸显出学科交叉的重要性。因而,社会对计算机人才的要求呈现出多极化、层次化的趋势,尤其是对创新性人才的培养也提出了更高的要求。

作为高等教育结构中高层次的研究生教育,对国家的政治、经济、军事、文化的发展,增强国家综合国力,建设高水平研究型大学有着举足轻重的作用,其发展日益受到重视。本着“以人为本,创新机制,优化结构,提高质量,适应需求,引领未来”的研究生教育发展方针,“十一五”期间,国家对学位与研究生教育提出了新的要求:“要培养一大批具有国际竞争力的拔尖高素质人才,创造重大研究成果,为社会主义现代化建设提供有力的人才保障和重要的知识贡献”。为此,我国各高校关于研究生培养模式的探索一直在进行,特别是发展变化十分迅速、不断向其他学科领域渗透的计算机学科的研究生教育改革引起了广泛关注。

虽然计算机专业研究生教育已取得了长足进步,但目前仍然还存在以下主要问题:

◆ 课程设置不尽合理,忽视了学生创新能力培养需要的多学科知识结构。研究生专业基础和专业课设置不够科学,学科分割过细、知识较为零散,普遍存在因人设课现象。

◆ 独立导师指导制度存在知识结构的片面性,不利于学科交叉。绝大多数的研究生是由导师独立指导,由于受导师研究领域的局限,学生基本上是做导师布置的任务,很难有机会关注或参与相关领域或学科的研究,更谈不上进行领域或学科的交叉,因此也很难取得创新性的研究成果。

◆ 缺乏有效的学术交流,无法获得科研创新灵感。现有的学术交流往往是导师领导的课题组内部进行讨论,由于很多导师科研经费不足,学生参加本方向的国内国际会议很少,无法真正获知最新研究进展,更谈不上创新思维的碰撞。

◆ 研究生选拔制度单一,不利于创新人才的优选。从2009年开始计算机科学与技术专业全国硕士研究生入学考试的专业课改为全国统考(主要包含4门专业课。2012年后逐渐放开,可由培养单位自主命题),有些基础较好的本专业学生往往因为数学、英语或政治课的原因不能继续深造,而相关专业有潜力、有兴趣的学生则由于专业课的原因被拒之门外。

◆ 联合培养力度不足,不能为创新人才提供高层次平台。由于导师的科研水平有限,一些有较强科研能力的研究生不能充分发挥其潜能,造成了时间和智力资源的浪费。

特别地,对于地方高校,各类经费投入不足,软硬件实验条件有限;生源质量不高;师资队伍整体水平与重点高校存在一定的差距;且综合性大学计算机学科应用能力和服务社会能力不足。这些原因导致地方综合性大学的计算机学科研究生虽然偏重于理论研究但难以取得高水平的研究成果。考虑到计算机学科对其他学科领域的广泛交叉和渗透,从学科发展的长远来看,如何立足本学科,深入探索计算机学科交叉领域研究生的培养模式、教学规律对于创新性科研成果的产生,特别是高层次创新人才的培养具有重要的意义。

二、教学方案形成及主要成果

1、教学方案形成

根据山西省教育厅《关于加强研究生教育工作 提高研究生创新能力的若干意见》(晋教研【2006】1号)文件精神和中国学位与研究生教育发展纲要,结合我校“建设区域特色鲜明的高水平研究性大学”的办学思路和学校的中长期发展规划,2009年本项目申请人主持的 “计算机学科交叉领域研究生的创新培养模式与实践”,被列为山西省研究生教育改革研究立项项目;课题组主要成员梁吉业教授主持的 “计算机学科研究生创新能力培养模式的探索与实践” 于2006年获山西省首批研究生教育改革研究课题立项。

该项目的前期工作于2004年启动,经过认真调研,对研究生的课程设置、取得的科研成果、存在的问题等进行了深入的分析和研究,针对性地开展了一系列工作。

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目前山西大学计算机与信息技术学院拥有计算机科学与技术博士后科研流动站、一级学科博士点和硕士点及2个专业学位领域(计算机技术、软件工程),软件工程具有一级学科博士点和硕士点,系统工程二级学科博士点和硕士点;计算智能与中文信息处理教育部重点实验室、智能信息处理山西省重点实验室;计算机科学与技术山西省特色重点学科;智能信息处理山西省科技创新团队、山西省高等学校优秀创新团队;面向信息化的大数据分析和处理山西省协同创新基地。目前有博士生导师10人,硕士生导师32人。经过30多年的发展,目前已形成几个稳定的研究方向:计算智能与数据挖掘、中文信息处理、数据库与数据库知识发现、计算机科学理论、图形图像处理、网络与信息安全等,这些研究方向涉及计算机、数学、系统工程、控制论、生物、神经生理学、管理、中文、哲学等学科。在这些方向中,典型的学科交叉方向是计算智能与数据挖掘,它主要通过对海量、高维、非线性等复杂数据进行分析建模,以解决现实世界中的复杂问题,而这些问题往往用传统方法无法求解或不能获得满意的结果,我们采用的方法是立足于计算机学科,借鉴数学、生物学、脑神经科学、心理学、哲学、行为学等学科的理论与方法求解问题,应用领域则涉及计算机科学、管理学、自动控制、统计分析、生物学等等。

项目组成员的研究方向均为智能计算与数据挖掘,课题组先后承担国家自然科学基金重点项目2项、面上项目9项、国家863计划3项、国家973计划前期专项1项、省部级项目19项,发表SCI收录论文80余篇,多次在国际、国内学术会议上担任组委会/程序委员会主席,取得了一系列创新性研究成果,在国内外本领域具有重要的影响。与学院其他研究方向相比,本方向取得的成果对计算机科学与技术博士后科研流动站和博士点、软件工程和系统工程博士点、山西省特色重点学科、教育部重点实验室、山西省重点实验室、山西省科技创新团队、山西省协同创新基地等的建设起着显著的支撑作用。这也充分说明本学科交叉领域的研究更易取得创新性的研究成果,因此,项目组重点以本学科交叉领域研究生的培养为典型,探索研究培养的新模式,以提高整个学科研究生的培养质量。

项目组成员梁吉业于2001年至2008年担任计算机学院院长,李德玉于2003年至2008年分管研究生培养工作,王文剑从2008年开始分管研究生培养工作,项目组成员的工作性质保证了项目实施的可行性和连续性。经过长期的努力,项目组落实了研究生教学改革的实施细则,优化了专业基础和专业课程的教学计划和教学大纲,逐步研讨和确定了相应的教学内容和方法,制定了一系列的制度和实施策略以保障改革成果深入持久地发挥效用。几年来,经过脚踏实地的教学改革与实践,潜心进行了制度建设和教学资源建设,并在典型专业和研究方向上进行实践,最终在提升研究生创新能力方面取得了丰硕的成果,获得了校内外的好评。

2、项目取得的成果

本项目立足于计算机学科,借鉴相关学科的理论与方法进行交叉领域的研究,并将研究成果应用于管理、生物、自动控制等多个学科。项目的改革和成果的应用是在山西大学计算机应用技术、计算机软件与理论、系统工程等专业实施的,其中课程设置主要针对计算机应用技术、系统工程两个博士专业和计算机应用技术、计算机软件与理论、系统工程三个硕士专业;跨学科的培养、指导教师组制度、学术交流和联合培养等则以智能计算与数据挖掘方向为试点进行实践。项

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