与高水平科研相结合的创新人才培养

徐晓飞　王宽全　童志祥

摘要:本文主要介绍哈工大计算机科学与技术学院在50多年人才培养实践中逐渐形成的“研究型、个性化、精英式”创新人才培养金字塔教育体系,并讨论了如何发挥学科优势,将高水平科研与教学相结合,培养创新型计算机人才。

关键词:创新人才培养;科研与教学相结合;计算机金字塔教育体系

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

江泽民同志指出“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”中国要走自主创新道路,就必须培养造就宏大的创新型人才队伍。高校特别是研究型大学和研究型学科,作为我国自主创新体系的人才培养主体,应充分发挥自身高水平的科研和学科优势,探索与高水平科研相结合的创新人才培养体系,具备十分重要的示范和引领作用。

当前,提高大学生的创新精神和创新能力是时代的要求,也是提高教学质量的重点和难点。在新的历史时期,通过深化教育教学改革,使我们的教育理念、内容、方法、手段和模式等适应创新人才培养的要求,营造创新人才脱颖而出的良好环境,切实提高大学生的创新精神和创新能力,是高等教育面临的一项重要课题,也是提高教学质量的核心和灵魂。

要培养学生的创新意识、创新思维和创新能力,高水平教师队伍和良好的创新环境是关键,只有不断创新的教师才能培养出具有创新意识和创新能力的学生。高水平的科学研究是一流学科的源头活水,是培养高水平师资和提供良好创新环境的基本保障。高水平的科研工作,有力推动学科交叉和学科融合,推动新观点、新思想和新理论的不断提出和探讨,推动新产品、新材料的不断发明和发现,形成了浓厚的创新氛围。科学研究的本质是创新和创造,教师只有不断亲历科研创新实践,其知识的更新速度才能跟上日新月异的科学发展速度,才能够紧密联系学科发展及经济社会发展走向传授最新知识,传授创新之道,培养创新素质人才。

本文是基于哈工大计算机学院徐晓飞院长在第十一届全国高校计算机系主任(院长)论坛关于哈工大计算机学科的定位与人才培养目标、“研究型、个性化、精英式”创新人才培养及金字塔教育体系、与高水平科研相结合的创新人才培养方式等方面的报告整理而成的。

2哈工大“研究型、个性化、精英式”创新人才培养目标及体系

2.1哈工大计算机学科的定位与人才培养目标

哈工大计算机专业建于1956年,是中国最早的计算机专业之一。在50多年的办学历程中,我们坚持教学与科研并重,走科研为教学服务、教学促进科研的良性发展道路,培养了一大批高素质的毕业生。截止2008年,已累计培养出博士398名,硕士2000余名,学士5500余名。这些毕业生中涌现出了一大批享誉全国的品牌人才,他们中有院士、校长、所长、院长/系主任、总工程师等,受到国内同行的高度评价。

哈工大计算机学院自2000年成立以来,在总结办学传统和借鉴国内外先进办学经验的基础上,根据自身学科的特色和优势,确立了“以学科建设主线,以师资建设为重心,以科学研究与人才培养为中心,整体规划,重点突破,强化优势与特色,出标志性成果,育哈工大品牌人才,办国际知名、国内一流的计算机学科”的学科发展定位,形成了培养“研究型、个性化、精英式”品牌人才的培养目标。

通过对学生发现和认识问题的能力、参与分析问题的能力、解决问题的能力等研究型能力的训练,对学生个性化创新精神、协同合作能力、利他奉献精神等个性化属性的培养,以及对学生自信力、自觉力和自主力的养成教育,使得优秀的生源经过我们培养之后能够成为学科带头人、政府部门领导人、单位技术负责人的后备人才,逐步建立一套与国际接轨的一流计算机创新教育体系。我们的一流品牌人才所具有的能力与属性如图1所示,在本科、硕士及博士的不同培养阶段其三个属性的主要内容如表1所示。

2.2哈工大“研究型、个性化、精英式”创新人才培养及金字塔教育体系

为培养“研究型、个性化、精英式”人才,我院逐步建立起了哈工大计算机金字塔教育体系。从教育观、教学指导思想、教学与课程体系、教学实施与保障体系、教学管理与质量保障体系、教育基础设施体系和计算机学科基础等方面系统地阐述了“研究型、个性化、精英式”人才教育理念,如图2所示。

 教育观

在落实“金字塔”计算机创新教育体系过程中,我们坚持可持续发展教育观,培养综合型和创新型计算机品牌人才。

 教学指导思想

坚持以“规格严格,功夫到家,求实创新,探索进取”为教学指导思想,培养学生的创新能力,强调在对学生的能力、知识、素质的综合教育。

 教学体系及课程体系

包括培养目标导向的学生培养方案与计划、教学课程体系、教学计划与大纲、教材及参考书等。在本科生培养计划与课程体系建设中,强调知识、能力与素质的系统体现,同时,在教学大纲制定中,注重知识的相关性与系统性、求解问题的综合性与实用性。在研究生培养方案与课程体系建设中,注重理论创新与工程开发并重的研究能力和综合科研素质培养。

 教学实施与执行体系

包括师资队伍、教学方式与教学实践、大作业及综合设计、课程内外学习过程、学生工作(“三三”育人模式)等。

 教学管理与质量保障体系

包括教学规范(白皮书)、教学管理体系、教学质量保证规范及管理体系、教师评估体系与奖惩机制等。

 教学基础设施体系

包括教学条件与环境、实验教学中心、实验室软硬件与基础设施、网络设施等。

 计算机学科基础

一流的计算机学科水平与氛围是培养一流计算机人才的基础。一流的学科拥有高水平的研究成果,有相当好的教学科研条件,并能够建立强烈探索未知的氛围以构成人才成长的良好环境。

2.3创新人才素质及培养要点

我们认为,创新人才应具备的基本素质包括:研究素质、工程素质、个性素质、身心素质、 文化素质、社会素质、精英素质、诚信素质。因此,我们在创新人才培养过程中,要围绕计算机人才培养目标和哈工大计算机学科的特色,选择适当的知识为载体,实施素质教育和能力培养,并强调创新意识和丰富想象力的培养。注重加强对学生的素质、能力、知识、创新思维、创新技法培养等多方面的综合教育,将其融会贯通于教育的全过程。培养学生提出问题的能力、求解问题的能力、学习新知识及运用知识的能力。

对学生的培养应该是全方位和多层面的。在宏观层面上,我们必须建立创新教育的“教与学”环境及学生主体教育观,建立完善的创新教育体系及评价制度;在中观层面上,建立培养创新能力的教学体系及学生工作体系,推广启发式教学、交互式个性化教学与主动式学习方式,大力开展学生创新实践活动;在微观层面上,从课程、研讨、实验、作业、项目、实践、活动等环节提升学生的创新能力和创新素质。

3与高水平科研相结合的创新人才培养方式

3.1哈工大计算机学院的科研特色与优势

哈工大计算机学院坚持“以学科为主,以师生为体;以进取为魂,以务实为本;以个性为要,以和谐为贵;以文化为尊,以声誉为荣”的办学理念,学科实力不断增强,被评为国家一级重点学科,尤以计算机应用技术重点学科为国内优势。2001年以来,承担各类科研项目400余项(其中多为国家及省部级项目);平均每年科研经费7000余万元。2001年以来,获得国家科技进步一等奖1项、二等奖8项,获得国家科技发明二等奖1项,省部级成果奖近30项;获得软件著作权及专利100余项。2004～2007年,发表学术论文2198篇,其中,国际期刊论文268篇,被SCI/EI收录850篇。

经过长期积累,哈工大计算机科学与技术学科已在下列研究方向形成特色和优势:智能人机交互与数字媒体压缩、多语言处理与信息检索技术、企业计算与服务计算技术、基于多主体的智能体机器技术、生物计算与生物特征识别技术、计算机网络信息安全与信息对抗、穿戴计算机与移动计算技术、高可靠计算机与航天计算、传感器网与感知计算技术、并行海量数据库技术。

3.2科研与教学结合的方式

我院充分利用雄厚的科研实力,及时地将科研成果融入到人才培养过程中,有效的培养创新人才的基本素质,具体有以下几种方式。

(1) 科研成果入课堂

许多科研成果和科研过程对启发学生的创新意识具有很好的作用,通过鼓励各研究中心开设选修课、举办讲座、开设计算机新进展课程、推行案例教学、开设硕士博士专业课程等方式将科学研究的最新成果和研究过程很好的用于课堂教学,取得了很好的教学效果。

(2) 向学生开放科研实验室

为充分利用研究中心的科研平台,通过组织学生参观实验室、参加学术研讨会、鼓励学生到科研实验室参加科研工作和科技制作等形式,让本科生有充分机会近距离感受创新氛围,学习创新技能,让研究生有参与科学研究的广泛平台,同时把科研实验室资源很好的融入到人才培养过程中。

(3) 将科研成果转化为教学平台

将大量的科研成果转化为教学平台有利于提高教学效果和教学效率。我们充分利用学院雄厚的科研实力,开发了一系列教学平台。例如,我们依托科研力量在国家自然科学基金的支持下自主研制了“C语言编程题考试自动评分系统”,并依托该系统推动C语言程序设计的考试方式改革,加大上机考试的力度,自2004年秋季以来,已在全校本科生范围内连续使用7次,年均参加上机考试人数达3000人,很好地培养了学生的实践动手能力和创新能力。

(4) 大量的科研任务为学生毕业设计提供了充足的题目

近三年来,本科毕业设计(论文)选题大多能够结合实际,全面反映培养目标要求。硕士研究生和博士研究生的课题100%结合实际科研项目。本科生毕业设计方面,2004年结合实际工程或科研项目选题比例为99%,2005年为97%,2006年为98%。

3.3本科学生创新能力培养的重点环节

按照“循序渐进、系统推进、多重覆盖、尊重个性、务求实效”的原则制定计算机学院本科学生创新能力培养体系,重点抓住创新实践和毕业设计两个重要的培养环节,使学生的创新思维和创新能力在大学期间都得到系统的培养与训练。

(1) 一年级年度创新项目计划

为培养学生发现问题、解决问题和做项目的能力,引导学生从确定项目目标开始,体验从资料搜集、可行性考察、方案制定与设计、实验比较到最后调试实现一个完整系统的全过程,从而激发他们对从事科研工作的兴趣。针对本科生,我们从一年级开始实施年度创新项目计划,鼓励学生在老师的引导下自立题目,采取老师与学生互动的形式完成选题工作,并开展公开开题,学生采取Poster方式进行项目解释说明,进一步理清学生开展项目研究的思路。为了确保项目开展的质量,我们依靠Trac网站对项目进行过程监控和管理,项目结题方式采取全组同学共同参加答辩,学生设计作品演示等成果展示的方式进行。通过这些环节培养学生自主学习的能力,使学生具有主动探索有一定研究意义的事物的意识,并在探究过程的每一个环节学会思考,学会合理安排和利用时间,学会合作,学会交流,增强团队合作精神。

(2) 创新课程建设

课程是教育思想转化为教学行动的桥梁,我们要通过创新性示范课程建设,推动教学方式、教学手段、学习方式的创新和改革。课程改革与课程建设紧紧围绕计算机学院人才培养模式与实施方案的有关要求,把实践技能训练和创新能力培养作为创新示范性课程建设的主要目的,通过布置课后大作业、课程实验、综合设计性实验,定期开展课程学习研讨会、开展课堂笔记展示、优秀作业评选等形式,并通过落实和完善累加式考试制度等引导学生探索“探究性学习、自主性学习、合作性学习、实践性学习”等新型的学习方式,提高学习效果。

(3) 学生学术俱乐部

学生学术俱乐部是连接学生与研究中心的桥梁,有利于学生及早进入科研实验室,有利于本科/硕士/博士贯通式的培养,是研究型大学培养人才的最好体现。我们依托研究中心、知名企业建立由本、硕、博学生组成的学术俱乐部,通过组织学生参观实验室、参加研究中心的学术研讨会、组织本科生到实验室参加科研工作等形式,实现课内课外结合和一、二课堂互动,增长知识和才干,提高科学研究能力,如图3所示。

(4)ACM训练计划

我们借助ACM ICPC的online judge,设置ACM ICPC创新学分,全面开展ACM ICPC活动,对学生进行编程训练。从学生一入学开始,将ACM与C语言课程结合起来,从最基本的概念、题目、方法入手,循序渐进地进行编程教育,培养规范化编程习惯。在第二学期开设讲座形式的ACM选修课,主要是各种基本算法介绍,以问题求解为导向,结合ACM题目进行讲解。

(5) 毕业设计

毕业设计是本科学生大学期间的最后一个实践教学环节,在毕业设计管理过程中,我们要求选题要注重与生产、科研和教学实际结合,严格抓好开题、中期检查、工作验收、毕业论文与答辩各环节的过程控制,以完成实际可运行的系统或系统原型作为毕业设计验收通过的一个重要条件,充分发挥毕业设计在学生创新能力培养中的作用。

3.4硕士和博士研究生创新能力培养的重要环节

硕士研究生的创新能力培养重点抓住工程实践和论文工作,强调通过理论基础教育和实际科研项目开发,使之具有较好的创新思维和创新能力。特别重视课题研究在硕士研究生创新能力培养中的地位和作用,在论文选题时根据学生个性特点,结合指导教师的研究方向,从实际应用或科研项目中提炼硕士课题,供学生研究,重点培养学生的独立分析问题和解决问题能力。中期检查重点考察学生课题研究进度和研究深度,引入淘汰机制。学位论文答辩是对学生创新思维、创新能力、工程开发能力和表达能力的全面考察,使学生不但能够分析问题和解决问题,而且还能够将自己的创新思路和方法通过文字和语言表达出来。

博士生培养是我院“研究型、个性化、精英式”人才培养理念的集中体现,我们要通过不断强调工程实践、理论创新、论文工作等培养环节,确保对博士研究生创新思维、创新能力、组织能力、把握与开拓研究方向能力的培养。在创新能力培养过程中,特别重视博士研究生专业知识的“新与博”和基础理论知识的“深与实”。博士生在读期间须完成实际科研项目,并在实际科研项目中提炼论文课题,论文工作选题强调创新性、先进性和社会经济前景。在选题上强调创新性,重视课题在学术方面的创新和开拓;在实现方法和技术上,强调先进性。为保证博士研究生的培养质量,我们制定了一系列行之有效的保障措施,一方面强化导师制和指导强度,控制导师指导博士生人数(一般不超过2人/年);一方面强化博士生培养过程监控,制定了博士生状态对照表,明确了开题、学期进度、中期检查、预答辩前审查、责任教授审核、预答辩、答辩相关环节的流程规范,以及对论文发表,形成了高规格、严要求、高质量的培养传统,深受用人单位的好评。

4结语

创新能力培养是当前高等教育的一个重要课题,是计算机学科人才教育的根本,需要不断地宣传和动员。只有在教师中统一思想,形成共识,明确理念,关注细节,日积月累,逐步求精,创新教育才能取得成功。本文介绍了哈工大计算机创新人才培养的目标与定位,哈工大金字塔创新教育体系,以及科学研究与教学相结合的方式,并给出了我们在本科生、硕士生及博士生的培养过程中的一些具体措施,作为抛砖引玉,供同行们参考。