“新工科”背景下計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)

李曉紅，葉永飛

（1.天津大學(xué) 智能與計算學(xué)部，天津 300350；2.河北北方學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院，河北 張家口 075000）

0 引言

當(dāng)今世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程教育質(zhì)量提出更高要求，對科學(xué)知識和卓越人才的渴求日趨激烈，高等教育育人質(zhì)量成為國家核心競爭力。2017 年2 月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后達成“復(fù)旦共識”，開展“天大行動”，制定“北京指南”，為新時代工程科技人才培養(yǎng)探索中國模式、中國經(jīng)驗，旨在成為全球工程教育的“領(lǐng)跑者”。新工科要在多學(xué)科交叉融合中扎根發(fā)芽，要在實踐中推進落實，要將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿人才培養(yǎng)始終。研究生是高等院校應(yīng)用實踐和科學(xué)研究的生力軍，是重點培養(yǎng)對象，其自身的素質(zhì)水平關(guān)系著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展及“雙一流”工程的實現(xiàn)。我國在讀研究生的規(guī)模僅次于美國，研究生教育成為建設(shè)高等教育強國和創(chuàng)新型國家的重要環(huán)節(jié)[1]。計算機學(xué)科在信息時代肩負(fù)著重要的歷史使命，對我國的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力提升起著關(guān)鍵的推動作用。為提升我國研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，匹配行業(yè)需求，政府部門出臺了一系列的政策文件作為后盾支持，力促各高校形成完善的培養(yǎng)體系。

1 國內(nèi)外研究生培養(yǎng)模式現(xiàn)狀

科教興國、人才強國是我國的一項長期發(fā)展戰(zhàn)略。在研究生教育發(fā)展初期，我國先后借鑒了日本、德國、美國、蘇聯(lián)等國家的培養(yǎng)模式，后經(jīng)過不斷地探索研究形成了中國特色的研究生培養(yǎng)模式[2-5]。國內(nèi)研究生培養(yǎng)典型模式有學(xué)徒式、導(dǎo)師制、校企聯(lián)合、產(chǎn)學(xué)研合作培養(yǎng)等[6]?？v觀各種培養(yǎng)模式，其人才培養(yǎng)的核心基本圍繞“科研”展開，輕視了教學(xué)的應(yīng)用價值和人文的持續(xù)作用。隨著高等教育的快速發(fā)展，我國研究生數(shù)量急劇增長，開始了從精英式教育向大眾化教育的轉(zhuǎn)變。中共中央和國務(wù)院下達《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 2010—2020 年》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》等系列重要文件，明確要求高校要完成立德樹人的根本任務(wù)，重視應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

國際對研究生的培養(yǎng)主要采取工程教育的方式，將實踐教育作為辦學(xué)理念，開辟多途徑培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，改革的最新成果是CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式，將實踐教育、工程教育和創(chuàng)新教育制度化[7]。美國將協(xié)同創(chuàng)新和工程應(yīng)用滲透到研究生培養(yǎng)中，使工程教育與本土高科技綁定在一起，培養(yǎng)“厚學(xué)術(shù)、強實踐、多技能”的高學(xué)歷人才；英國注重高品質(zhì)和應(yīng)用型高學(xué)歷人才培養(yǎng)，研究生培養(yǎng)模式受人才市場需求調(diào)控；德國將培養(yǎng)高素質(zhì)工程師作為高等教育的主要任務(wù)，將工程師教育貫穿培養(yǎng)過程的始終[8]；日本將培養(yǎng)創(chuàng)新人才作為“科技立國”戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，推行聯(lián)合學(xué)位，多樣化培養(yǎng)理念和培養(yǎng)目標(biāo)，形成完善的研究生培養(yǎng)制度，將“國際化”和“研究生培養(yǎng)”的豐富內(nèi)涵融為一體[9]。

當(dāng)前國內(nèi)研究生人才培育中普遍存在以下問題：一是人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)未能充分關(guān)注培養(yǎng)對象的特點，導(dǎo)致培養(yǎng)過程缺乏有效指引；二是學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足，科研興趣難以被激發(fā)；三是學(xué)生重視程度不夠，綜合素質(zhì)欠缺；四是學(xué)生更多關(guān)注自身學(xué)業(yè)，不重視團隊協(xié)作和輸出成果傳承。突破我國計算機學(xué)科研究生培養(yǎng)的瓶頸，構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系，融合優(yōu)化各方資源，強化工程教育，將科研與應(yīng)用并重，推進學(xué)科內(nèi)涵式發(fā)展。

2 計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

樹立“培養(yǎng)終身具有科研創(chuàng)新競爭力、實踐力和領(lǐng)導(dǎo)力的創(chuàng)新型人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，借鑒國內(nèi)“雙一流”大學(xué)、“新工科”大學(xué)以及國際一流高校在計算機學(xué)科領(lǐng)域的人才培養(yǎng)經(jīng)驗，創(chuàng)造性地制定出包括“教學(xué)任務(wù)、科技競賽、交流合作、文化制度”4 個維度15 個指標(biāo)的“計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)”，如圖1 所示。4個維度明晰“研究與教學(xué)相統(tǒng)一、科研與實踐相統(tǒng)一、創(chuàng)新與交流合作相統(tǒng)一、學(xué)術(shù)與人文相統(tǒng)一”的培養(yǎng)原則，以“國際國內(nèi)學(xué)校之間協(xié)同合作、師生之間協(xié)同合作、學(xué)生之間協(xié)同合作”的方式培育高層次人才的綜合素質(zhì)，以確保工程教育可持續(xù)發(fā)展。

落實計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，秉持“由科學(xué)而達至修養(yǎng)”的教育原則，以人為本，消除當(dāng)前研究生人才培育中普遍存在的“科研素養(yǎng)匱乏”“科研興趣難以激發(fā)”“ 綜合素質(zhì)有所欠缺”和“文化教育體制構(gòu)建不夠完善”等現(xiàn)象。

圖1 計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

3 計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系的構(gòu)建與實施

遵照計算機學(xué)科研究生培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建包括研究生科研基礎(chǔ)能力提升、研究生綜合科研素質(zhì)培養(yǎng)和研究生文化價值觀建設(shè)的“三位一體”計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系，如圖2 所示。圍繞研究生學(xué)習(xí)知識、應(yīng)用實踐、形成卓識的人才培育過程，推行9 項舉措。以軟件與信息安全工程實驗室為試點，研究學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的提升成效。

3.1 研究生科研基礎(chǔ)能力提升

研究生的科研基礎(chǔ)能力即科學(xué)研究的創(chuàng)新能力?？茖W(xué)研究豐富了研究生人才培養(yǎng)過程，是創(chuàng)新能力訓(xùn)練的最佳素材，承載創(chuàng)新人才培養(yǎng)重任。研究生創(chuàng)新人才是指那些擁有“見一葉落而知秋至”的敏銳性，善于發(fā)現(xiàn)問題和追求真理，能夠主動運用已有理論和研究方法，去探究和解決本學(xué)科領(lǐng)域的歷史或現(xiàn)實問題的創(chuàng)造型人才[10]。導(dǎo)師應(yīng)正確引導(dǎo)研究生的科研方向，開啟研究生的科研生涯大門。

圖2 計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系

1）學(xué)科知識交叉。

科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，科學(xué)研究活動呈現(xiàn)復(fù)雜性、知識體系的交叉性，許多重大科研問題都需要不同理論、思維、觀念、技術(shù)和方法協(xié)同合作方能解決。實施跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨學(xué)科聯(lián)合培養(yǎng)，可以使研究生學(xué)習(xí)思路活躍清晰，知識結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，應(yīng)用技能增強，對知識有著較高的利用率，富于創(chuàng)造力和團隊協(xié)作精神。

2）科技競賽實踐。

采用“以賽促學(xué)”的教學(xué)模式提升研究生的工程實踐能力。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽，直面實際問題，鍛煉其在短時間內(nèi)迅速做出分析并提出解決方案的能力。在過去的幾年中，緊抓提升專業(yè)水準(zhǔn)的機會，組織研究生參加各類比賽30 多次，包括計算機領(lǐng)域內(nèi)久負(fù)盛名的ACM 大賽、XCTF 大賽、數(shù)學(xué)建模大賽和全國大學(xué)生移動互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽等，在校級、國家級、國際賽事中均取得優(yōu)異的成績。

3）導(dǎo)師規(guī)范指導(dǎo)。

導(dǎo)師與研究生是親密的科研伙伴關(guān)系，在培養(yǎng)過程中扮演“導(dǎo)”的角色，要用科學(xué)而人性化的方法去評價學(xué)生的成長和進步。教學(xué)過程中，導(dǎo)師一方面向?qū)W生傳授專業(yè)的科研方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)精神，另一方面嚴(yán)于律己、以身作則，樹立良好的師德，恪守學(xué)術(shù)道德，為人師表，以高尚的科研道德去塑造學(xué)生。

3.2 研究生綜合科研素質(zhì)培養(yǎng)

搭建由科研基礎(chǔ)資源、國內(nèi)外交流、學(xué)術(shù)論壇會議與學(xué)術(shù)兼職等多途徑融合的育人平臺，提升計算機學(xué)科研究生綜合科研素質(zhì)。

1）完善科研基礎(chǔ)資源。

配備良好的硬件設(shè)施，為教學(xué)及科研提供基礎(chǔ)保障。引進國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)研究生教育資源，使學(xué)生及時了解最新最先進的科研進展，學(xué)習(xí)國內(nèi)外知名高校經(jīng)典課程、頂級學(xué)術(shù)會議報告、國家級精品課程等。實驗室主要通過定期采購國內(nèi)外高水平期刊和會議論文集、技術(shù)圖書及引入高質(zhì)量在線教育資源和網(wǎng)絡(luò)課程等渠道購置相關(guān)資源。提供高質(zhì)量基金項目作為學(xué)生研究課題。近年來，課題組獲批多項國家基金項目、天津市科技支撐計劃項目、國家基金重點支持項目，為學(xué)生的工程實踐能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了寶貴的機會。

2）加強國內(nèi)外交流。

加強項目交流合作，研究領(lǐng)域與國際接軌，引導(dǎo)學(xué)生接觸前沿科學(xué)，鼓勵師生發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文。實驗室與新加坡南洋理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)及加拿大埃德蒙頓大學(xué)等國際高水平院校建立深層次的合作關(guān)系，在多個重點項目上開展合作。將安全與人工智能技術(shù)相結(jié)合，開辟出軟件安全、信息安全研究新方向，師生協(xié)同合作，在CCF、FSE 等國際知名會議上發(fā)表論文多篇，與會做報告并進行學(xué)術(shù)交流。多次邀請軟件工程、信息安全領(lǐng)域?qū)＜摇⒔淌趤硇Ｗ鲌蟾?、開講座，分享經(jīng)驗，對研究生教育進行深入指導(dǎo)。

3）參與學(xué)術(shù)論壇和會議。

帶領(lǐng)學(xué)生積極參加各種與計算機學(xué)科相關(guān)的學(xué)術(shù)會議和論壇，開闊視野，增長學(xué)識，展示自我。鼓勵教師學(xué)術(shù)兼職，為學(xué)科發(fā)展引入更優(yōu)渥的教學(xué)科研資源，為研究生培養(yǎng)注入新鮮血液。實驗室?guī)熒鷧⒓有畔踩叻逭搲叩谑畬眯畔踩┒捶治雠c風(fēng)險評估大會、軟件工程領(lǐng)域的知名學(xué)術(shù)會議RE16 等，期間學(xué)生認(rèn)真聽取報告并與國內(nèi)外專家交流，積極汲取新知識。

3.3 研究生文化價值觀建設(shè)

文化價值觀為計算機學(xué)科的生存與發(fā)展提供精神支柱，為高層次人才培養(yǎng)的質(zhì)量和產(chǎn)出標(biāo)明航向，強化學(xué)生對自身存在意義的認(rèn)識，追求理想價值共享。心理學(xué)家凱爾曼提出態(tài)度轉(zhuǎn)變須經(jīng)歷3 個階段：依從、認(rèn)同、內(nèi)化。依從性使學(xué)生依規(guī)辦事，認(rèn)同性可密切師生關(guān)系，內(nèi)化階段使文化價值觀成為學(xué)生的信念，使之自覺踐行并時刻感染他人。研究生文化價值觀建設(shè)主要從以下3 方面開展。

1）良性人才培育體系。

創(chuàng)新人才的培育不僅是高校資源的“拿來主義”，更應(yīng)該是自主發(fā)展的“有機自生”，要形成自我組織、自我完善的螺旋式上升培育體系。良性人才培育體系建設(shè)是一項長期有效、生態(tài)持續(xù)的系統(tǒng)工程，以正確的世界觀、人生觀、價值觀為育人出發(fā)點，不拘泥于時空，大膽走出去、引進來。以國際合作、國家和省市級橫向、縱向項目為線索，建立由研究生導(dǎo)師牽頭，以青年教師和研究生為主體的科研團隊；積極參與或承辦國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議和研討會，邀請行業(yè)、專業(yè)的知名專家學(xué)者走進學(xué)科建設(shè)和研究生教育，建立密切的戰(zhàn)略伙伴合作關(guān)系；建立讀書會、學(xué)術(shù)沙龍和專業(yè)互聯(lián)、研究方向交叉融合的課程研討小組，逐步構(gòu)建培養(yǎng)研究生綜合素養(yǎng)的知識圖譜和生態(tài)協(xié)同育人體系。

2）人才獎勵機制。

建立多層次、多元化的立體激勵機制，引發(fā)學(xué)習(xí)研究積極性，激發(fā)科研潛力，有效提升研究生的創(chuàng)新能力。研究生獎助體系以公平、公正為原則，面向全體學(xué)生開放。研究生科研創(chuàng)新獎勵受益對象是經(jīng)過自我不斷創(chuàng)新而取得科技成果的師生，成果是在國際重要科研刊物發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，獲得的國際、國家級科技競賽獎及國家發(fā)明專利等。多元化的精神激勵機制適應(yīng)多元化學(xué)生、多元化思維以及多元化需求，使學(xué)生振作奮發(fā)，實現(xiàn)個人價值與組織價值最大化。

3）人文教育宣傳。

建設(shè)學(xué)術(shù)科研和文化生活互相促進的人文生態(tài)環(huán)境，為高水平學(xué)術(shù)成果的產(chǎn)出創(chuàng)造具有良好文化價值觀的科研氛圍，注重“薪火相傳”。創(chuàng)建具有良好文化價值觀的學(xué)術(shù)品牌和口碑，強化產(chǎn)權(quán)意識。在學(xué)科建設(shè)過程中，對師生研發(fā)的軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和重要理論模型，應(yīng)積極申請知識產(chǎn)權(quán)，建立有序的成果保護流程，自覺地完成規(guī)范化和梯隊化，甚至做到成果有效孵化和產(chǎn)業(yè)化。使研究生在自我發(fā)展中深刻認(rèn)識到人文社科知識的重要性，從而激發(fā)學(xué)習(xí)動力，內(nèi)化文化價值觀。學(xué)術(shù)帶頭人圍繞自身做學(xué)問和成長的經(jīng)歷體會，通過宣講活動、論壇等多種形式宣傳人文教育，提升境界，塑造學(xué)生理想人格。

4 研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系的實施成效

將軟件與信息安全工程實驗室作為試點，驗證計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系的實效性。自實施以來已經(jīng)惠及團隊50 余名碩博研究生，學(xué)生的科研能力持續(xù)增強，科研素質(zhì)穩(wěn)步提升，文化教育價值觀得到很好的傳承。總結(jié)成功經(jīng)驗后及時在其他學(xué)科中推廣實施，并通過開展座談會、召開會議、多媒體宣傳、發(fā)表論文及參與國內(nèi)國際學(xué)術(shù)論壇和會議等渠道加大宣傳力度。

4.1 學(xué)生科研動力持續(xù)提升，培養(yǎng)成效突顯

選取實驗室近幾屆研究生為推廣對象，對“計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系”進行先行先試，分析調(diào)查結(jié)果，主要有3 點成效。

（1） 實驗室先后申請多項高質(zhì)量的自然科學(xué)基金項目，為學(xué)生提供有價值有意義的研究內(nèi)容。課題組主持和參與科技部“863”計劃、國家重大研究計劃、國家重點、面上基金、天津市重點項目等20 余項。

（2） 引入交叉學(xué)科知識，研究生在國際期刊和會議上發(fā)表百余篇高水平論文。將信息安全領(lǐng)域問題與人工智能技術(shù)相結(jié)合，將課題研究的更深入、更精準(zhǔn)、更科學(xué)，其中有95%的論文是CCF 推薦類別論文，25%的論文發(fā)表為CCF 二區(qū)以上水平，20%的論文發(fā)表為SCI 二區(qū)以上水平。研究生先后獲批12 項國家發(fā)明專利、5 項軟件著作權(quán)。

（3） 創(chuàng)新競賽水平顯著提升，彰顯核心競爭力。推廣該培養(yǎng)體系以來，計算機學(xué)科研究生先后獲得大獎10 余項，5 名研究生獲得國家獎學(xué)金，部分學(xué)位論文被評為天津市年度優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。

4.2 成果示范效果輻射好，社會評價高

近年來，與新加坡國立大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、加拿大埃德蒙頓大學(xué)緊密合作，致力于軟件安全和信息安全領(lǐng)域的研究工作?？蒲袌F隊獲得科技進步獎多項，國家自然科學(xué)基金重大研究計劃培育項目“基于攻擊模式的可信軟件的建模、度量與驗證”在中期檢查時，得到與會專家的認(rèn)可和好評。

導(dǎo)師擔(dān)任相關(guān)領(lǐng)域國際會議程序委員會委員、執(zhí)委會委員。團隊主持、參加國內(nèi)外相關(guān)研討會百余場，邀請工程領(lǐng)域的國際知名專家來校進行學(xué)術(shù)交流，多次與軟件工程、信息安全領(lǐng)域青年專家開展合作研究。師生發(fā)表有影響力的學(xué)術(shù)論文多篇，其中謝肖飛在2016 年軟件工程國際頂級會議International Symposium on the Foundations of Software Engineering （FSE）上發(fā)表論文，并獲得優(yōu)秀論文獎。

計算機學(xué)科定期召開周會，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍為研究生搭建良好的交流學(xué)習(xí)平臺。會上，每位研究生都向?qū)焻R報本周的科研進展及學(xué)習(xí)情況，其他與會同學(xué)觀摩學(xué)習(xí)，導(dǎo)師做出詳細點評并引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)前行。每屆畢業(yè)生會把自己的研究成果傳承給新入學(xué)的師弟師妹，經(jīng)過新一周期的學(xué)習(xí)實踐，創(chuàng)新點被再次挖掘發(fā)現(xiàn)，成果得到累積。此外，實驗室還舉辦系列集體活動，培養(yǎng)團隊榮譽感的同時愉悅身心，為學(xué)生更好的發(fā)展打造活力、和諧的育人環(huán)境。

5 結(jié)語

在“新工科”背景下，結(jié)合國際工程教育CDIO 先進理念，改革傳統(tǒng)的工程人才培養(yǎng)模式，采用“三位一體”計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系，將軟件與信息安全工程實驗室作為試點，統(tǒng)計結(jié)果表明，研究生核心競爭力和實踐創(chuàng)新能力顯著提升，實驗室與國內(nèi)外知名院校開展了更為緊密的交流與合作。計算機學(xué)科研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)體系應(yīng)時代發(fā)展需求而生，為建設(shè)工程教育強國的高層次人才培養(yǎng)提供了可借鑒的育人模式。今后工作的重點是積極挖掘更豐富的研究生協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)資源，強化提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，充分發(fā)揮計算機學(xué)科優(yōu)勢，促進多學(xué)科創(chuàng)新性交叉融合，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，推進產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展，建立高層次人才培養(yǎng)良性生態(tài)圈。