與高水平科研相結合的創新人才培養

徐曉飛　王寬全　童志祥

摘要:本文主要介紹哈工大計算機科學與技術學院在50多年人才培養實踐中逐漸形成的“研究型、個性化、精英式”創新人才培養金字塔教育體系,并討論了如何發揮學科優勢,將高水平科研與教學相結合,培養創新型計算機人才。

關鍵詞:創新人才培養;科研與教學相結合;計算機金字塔教育體系

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

江澤民同志指出“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力?！敝袊咦灾鲃撔碌缆?就必須培養造就宏大的創新型人才隊伍。高校特別是研究型大學和研究型學科,作為我國自主創新體系的人才培養主體,應充分發揮自身高水平的科研和學科優勢,探索與高水平科研相結合的創新人才培養體系,具備十分重要的示范和引領作用。

當前,提高大學生的創新精神和創新能力是時代的要求,也是提高教學質量的重點和難點。在新的歷史時期,通過深化教育教學改革,使我們的教育理念、內容、方法、手段和模式等適應創新人才培養的要求,營造創新人才脫穎而出的良好環境,切實提高大學生的創新精神和創新能力,是高等教育面臨的一項重要課題,也是提高教學質量的核心和靈魂。

要培養學生的創新意識、創新思維和創新能力,高水平教師隊伍和良好的創新環境是關鍵,只有不斷創新的教師才能培養出具有創新意識和創新能力的學生。高水平的科學研究是一流學科的源頭活水,是培養高水平師資和提供良好創新環境的基本保障。高水平的科研工作,有力推動學科交叉和學科融合,推動新觀點、新思想和新理論的不斷提出和探討,推動新產品、新材料的不斷發明和發現,形成了濃厚的創新氛圍?？茖W研究的本質是創新和創造,教師只有不斷親歷科研創新實踐,其知識的更新速度才能跟上日新月異的科學發展速度,才能夠緊密聯系學科發展及經濟社會發展走向傳授最新知識,傳授創新之道,培養創新素質人才。

本文是基于哈工大計算機學院徐曉飛院長在第十一屆全國高校計算機系主任(院長)論壇關于哈工大計算機學科的定位與人才培養目標、“研究型、個性化、精英式”創新人才培養及金字塔教育體系、與高水平科研相結合的創新人才培養方式等方面的報告整理而成的。

2哈工大“研究型、個性化、精英式”創新人才培養目標及體系

2.1哈工大計算機學科的定位與人才培養目標

哈工大計算機專業建于1956年,是中國最早的計算機專業之一。在50多年的辦學歷程中,我們堅持教學與科研并重,走科研為教學服務、教學促進科研的良性發展道路,培養了一大批高素質的畢業生。截止2008年,已累計培養出博士398名,碩士2000余名,學士5500余名。這些畢業生中涌現出了一大批享譽全國的品牌人才,他們中有院士、校長、所長、院長/系主任、總工程師等,受到國內同行的高度評價。

哈工大計算機學院自2000年成立以來,在總結辦學傳統和借鑒國內外先進辦學經驗的基礎上,根據自身學科的特色和優勢,確立了“以學科建設主線,以師資建設為重心,以科學研究與人才培養為中心,整體規劃,重點突破,強化優勢與特色,出標志性成果,育哈工大品牌人才,辦國際知名、國內一流的計算機學科”的學科發展定位,形成了培養“研究型、個性化、精英式”品牌人才的培養目標。

通過對學生發現和認識問題的能力、參與分析問題的能力、解決問題的能力等研究型能力的訓練,對學生個性化創新精神、協同合作能力、利他奉獻精神等個性化屬性的培養,以及對學生自信力、自覺力和自主力的養成教育,使得優秀的生源經過我們培養之后能夠成為學科帶頭人、政府部門領導人、單位技術負責人的后備人才,逐步建立一套與國際接軌的一流計算機創新教育體系。我們的一流品牌人才所具有的能力與屬性如圖1所示,在本科、碩士及博士的不同培養階段其三個屬性的主要內容如表1所示。

2.2哈工大“研究型、個性化、精英式”創新人才培養及金字塔教育體系

為培養“研究型、個性化、精英式”人才,我院逐步建立起了哈工大計算機金字塔教育體系。從教育觀、教學指導思想、教學與課程體系、教學實施與保障體系、教學管理與質量保障體系、教育基礎設施體系和計算機學科基礎等方面系統地闡述了“研究型、個性化、精英式”人才教育理念,如圖2所示。

? 教育觀

在落實“金字塔”計算機創新教育體系過程中,我們堅持可持續發展教育觀,培養綜合型和創新型計算機品牌人才。

? 教學指導思想

堅持以“規格嚴格,功夫到家,求實創新,探索進取”為教學指導思想,培養學生的創新能力,強調在對學生的能力、知識、素質的綜合教育。

? 教學體系及課程體系

包括培養目標導向的學生培養方案與計劃、教學課程體系、教學計劃與大綱、教材及參考書等。在本科生培養計劃與課程體系建設中,強調知識、能力與素質的系統體現,同時,在教學大綱制定中,注重知識的相關性與系統性、求解問題的綜合性與實用性。在研究生培養方案與課程體系建設中,注重理論創新與工程開發并重的研究能力和綜合科研素質培養。

? 教學實施與執行體系

包括師資隊伍、教學方式與教學實踐、大作業及綜合設計、課程內外學習過程、學生工作(“三三”育人模式)等。

? 教學管理與質量保障體系

包括教學規范(白皮書)、教學管理體系、教學質量保證規范及管理體系、教師評估體系與獎懲機制等。

? 教學基礎設施體系

包括教學條件與環境、實驗教學中心、實驗室軟硬件與基礎設施、網絡設施等。

? 計算機學科基礎

一流的計算機學科水平與氛圍是培養一流計算機人才的基礎。一流的學科擁有高水平的研究成果,有相當好的教學科研條件,并能夠建立強烈探索未知的氛圍以構成人才成長的良好環境。

2.3創新人才素質及培養要點

我們認為,創新人才應具備的基本素質包括:研究素質、工程素質、個性素質、身心素質、 文化素質、社會素質、精英素質、誠信素質。因此,我們在創新人才培養過程中,要圍繞計算機人才培養目標和哈工大計算機學科的特色,選擇適當的知識為載體,實施素質教育和能力培養,并強調創新意識和豐富想象力的培養。注重加強對學生的素質、能力、知識、創新思維、創新技法培養等多方面的綜合教育,將其融會貫通于教育的全過程。培養學生提出問題的能力、求解問題的能力、學習新知識及運用知識的能力。

對學生的培養應該是全方位和多層面的。在宏觀層面上,我們必須建立創新教育的“教與學”環境及學生主體教育觀,建立完善的創新教育體系及評價制度;在中觀層面上,建立培養創新能力的教學體系及學生工作體系,推廣啟發式教學、交互式個性化教學與主動式學習方式,大力開展學生創新實踐活動;在微觀層面上,從課程、研討、實驗、作業、項目、實踐、活動等環節提升學生的創新能力和創新素質。

3與高水平科研相結合的創新人才培養方式

3.1哈工大計算機學院的科研特色與優勢

哈工大計算機學院堅持“以學科為主,以師生為體;以進取為魂,以務實為本;以個性為要,以和諧為貴;以文化為尊,以聲譽為榮”的辦學理念,學科實力不斷增強,被評為國家一級重點學科,尤以計算機應用技術重點學科為國內優勢。2001年以來,承擔各類科研項目400余項(其中多為國家及省部級項目);平均每年科研經費7000余萬元。2001年以來,獲得國家科技進步一等獎1項、二等獎8項,獲得國家科技發明二等獎1項,省部級成果獎近30項;獲得軟件著作權及專利100余項。2004～2007年,發表學術論文2198篇,其中,國際期刊論文268篇,被SCI/EI收錄850篇。

經過長期積累,哈工大計算機科學與技術學科已在下列研究方向形成特色和優勢:智能人機交互與數字媒體壓縮、多語言處理與信息檢索技術、企業計算與服務計算技術、基于多主體的智能體機器技術、生物計算與生物特征識別技術、計算機網絡信息安全與信息對抗、穿戴計算機與移動計算技術、高可靠計算機與航天計算、傳感器網與感知計算技術、并行海量數據庫技術。

3.2科研與教學結合的方式

我院充分利用雄厚的科研實力,及時地將科研成果融入到人才培養過程中,有效的培養創新人才的基本素質,具體有以下幾種方式。

(1) 科研成果入課堂

許多科研成果和科研過程對啟發學生的創新意識具有很好的作用,通過鼓勵各研究中心開設選修課、舉辦講座、開設計算機新進展課程、推行案例教學、開設碩士博士專業課程等方式將科學研究的最新成果和研究過程很好的用于課堂教學,取得了很好的教學效果。

(2) 向學生開放科研實驗室

為充分利用研究中心的科研平臺,通過組織學生參觀實驗室、參加學術研討會、鼓勵學生到科研實驗室參加科研工作和科技制作等形式,讓本科生有充分機會近距離感受創新氛圍,學習創新技能,讓研究生有參與科學研究的廣泛平臺,同時把科研實驗室資源很好的融入到人才培養過程中。

(3) 將科研成果轉化為教學平臺

將大量的科研成果轉化為教學平臺有利于提高教學效果和教學效率。我們充分利用學院雄厚的科研實力,開發了一系列教學平臺。例如,我們依托科研力量在國家自然科學基金的支持下自主研制了“C語言編程題考試自動評分系統”,并依托該系統推動C語言程序設計的考試方式改革,加大上機考試的力度,自2004年秋季以來,已在全校本科生范圍內連續使用7次,年均參加上機考試人數達3000人,很好地培養了學生的實踐動手能力和創新能力。

(4) 大量的科研任務為學生畢業設計提供了充足的題目

近三年來,本科畢業設計(論文)選題大多能夠結合實際,全面反映培養目標要求。碩士研究生和博士研究生的課題100%結合實際科研項目。本科生畢業設計方面,2004年結合實際工程或科研項目選題比例為99%,2005年為97%,2006年為98%。

3.3本科學生創新能力培養的重點環節

按照“循序漸進、系統推進、多重覆蓋、尊重個性、務求實效”的原則制定計算機學院本科學生創新能力培養體系,重點抓住創新實踐和畢業設計兩個重要的培養環節,使學生的創新思維和創新能力在大學期間都得到系統的培養與訓練。

(1) 一年級年度創新項目計劃

為培養學生發現問題、解決問題和做項目的能力,引導學生從確定項目目標開始,體驗從資料搜集、可行性考察、方案制定與設計、實驗比較到最后調試實現一個完整系統的全過程,從而激發他們對從事科研工作的興趣。針對本科生,我們從一年級開始實施年度創新項目計劃,鼓勵學生在老師的引導下自立題目,采取老師與學生互動的形式完成選題工作,并開展公開開題,學生采取Poster方式進行項目解釋說明,進一步理清學生開展項目研究的思路。為了確保項目開展的質量,我們依靠Trac網站對項目進行過程監控和管理,項目結題方式采取全組同學共同參加答辯,學生設計作品演示等成果展示的方式進行。通過這些環節培養學生自主學習的能力,使學生具有主動探索有一定研究意義的事物的意識,并在探究過程的每一個環節學會思考,學會合理安排和利用時間,學會合作,學會交流,增強團隊合作精神。

(2) 創新課程建設

課程是教育思想轉化為教學行動的橋梁,我們要通過創新性示范課程建設,推動教學方式、教學手段、學習方式的創新和改革。課程改革與課程建設緊緊圍繞計算機學院人才培養模式與實施方案的有關要求,把實踐技能訓練和創新能力培養作為創新示范性課程建設的主要目的,通過布置課后大作業、課程實驗、綜合設計性實驗,定期開展課程學習研討會、開展課堂筆記展示、優秀作業評選等形式,并通過落實和完善累加式考試制度等引導學生探索“探究性學習、自主性學習、合作性學習、實踐性學習”等新型的學習方式,提高學習效果。

(3) 學生學術俱樂部

學生學術俱樂部是連接學生與研究中心的橋梁,有利于學生及早進入科研實驗室,有利于本科/碩士/博士貫通式的培養,是研究型大學培養人才的最好體現。我們依托研究中心、知名企業建立由本、碩、博學生組成的學術俱樂部,通過組織學生參觀實驗室、參加研究中心的學術研討會、組織本科生到實驗室參加科研工作等形式,實現課內課外結合和一、二課堂互動,增長知識和才干,提高科學研究能力,如圖3所示。

(4)ACM訓練計劃

我們借助ACM ICPC的online judge,設置ACM ICPC創新學分,全面開展ACM ICPC活動,對學生進行編程訓練。從學生一入學開始,將ACM與C語言課程結合起來,從最基本的概念、題目、方法入手,循序漸進地進行編程教育,培養規范化編程習慣。在第二學期開設講座形式的ACM選修課,主要是各種基本算法介紹,以問題求解為導向,結合ACM題目進行講解。

(5) 畢業設計

畢業設計是本科學生大學期間的最后一個實踐教學環節,在畢業設計管理過程中,我們要求選題要注重與生產、科研和教學實際結合,嚴格抓好開題、中期檢查、工作驗收、畢業論文與答辯各環節的過程控制,以完成實際可運行的系統或系統原型作為畢業設計驗收通過的一個重要條件,充分發揮畢業設計在學生創新能力培養中的作用。

3.4碩士和博士研究生創新能力培養的重要環節

碩士研究生的創新能力培養重點抓住工程實踐和論文工作,強調通過理論基礎教育和實際科研項目開發,使之具有較好的創新思維和創新能力。特別重視課題研究在碩士研究生創新能力培養中的地位和作用,在論文選題時根據學生個性特點,結合指導教師的研究方向,從實際應用或科研項目中提煉碩士課題,供學生研究,重點培養學生的獨立分析問題和解決問題能力。中期檢查重點考察學生課題研究進度和研究深度,引入淘汰機制。學位論文答辯是對學生創新思維、創新能力、工程開發能力和表達能力的全面考察,使學生不但能夠分析問題和解決問題,而且還能夠將自己的創新思路和方法通過文字和語言表達出來。

博士生培養是我院“研究型、個性化、精英式”人才培養理念的集中體現,我們要通過不斷強調工程實踐、理論創新、論文工作等培養環節,確保對博士研究生創新思維、創新能力、組織能力、把握與開拓研究方向能力的培養。在創新能力培養過程中,特別重視博士研究生專業知識的“新與博”和基礎理論知識的“深與實”。博士生在讀期間須完成實際科研項目,并在實際科研項目中提煉論文課題,論文工作選題強調創新性、先進性和社會經濟前景。在選題上強調創新性,重視課題在學術方面的創新和開拓;在實現方法和技術上,強調先進性。為保證博士研究生的培養質量,我們制定了一系列行之有效的保障措施,一方面強化導師制和指導強度,控制導師指導博士生人數(一般不超過2人/年);一方面強化博士生培養過程監控,制定了博士生狀態對照表,明確了開題、學期進度、中期檢查、預答辯前審查、責任教授審核、預答辯、答辯相關環節的流程規范,以及對論文發表,形成了高規格、嚴要求、高質量的培養傳統,深受用人單位的好評。

4結語

創新能力培養是當前高等教育的一個重要課題,是計算機學科人才教育的根本,需要不斷地宣傳和動員。只有在教師中統一思想,形成共識,明確理念,關注細節,日積月累,逐步求精,創新教育才能取得成功。本文介紹了哈工大計算機創新人才培養的目標與定位,哈工大金字塔創新教育體系,以及科學研究與教學相結合的方式,并給出了我們在本科生、碩士生及博士生的培養過程中的一些具體措施,作為拋磚引玉,供同行們參考。