1、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
2、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，
3、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
4、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。1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
5、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
6、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
7、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
8、 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。2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 3
9、2 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
10、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
11、。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
12、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3实践。项目
13、所取得的成果总结如下。（1）专业课程设置体现领域交叉特征，为创新性人才培养奠定了多学科知识基础原来计算机应用技术专业博士生课程设置为：专业基础课 2 门（计算机数学、知识工程） ，专业方向课 3 门（机器学习、语言工程与统计语言模型、数据库理论与技术） 。课程设置较为单一，且语言工程与统计语言模型、数据库理论与技术两门课在硕士研究生阶段都学过一定的内容，对其他方向的研究生帮助不大，为此改革研究生课程体系势在必行。除本学科专业基础课和机器学习方向课外，将原有方向课程（语言工程与统计语言模型、数据库理论与技术）加上现有各方向的研究进展整合为学科前沿讲座 1 门课，并将开展前沿研究所需其他学科知识如
14、统计学、最优化理论与方法、运筹学、现代控制理论、数据挖掘、系统工程、系统仿真技术、管理科学、决策理论与方法、DNA 计算、现代生物学、量子计算等 12 门课程纳入选修课体系，每人必选课为 4 门，除数据挖掘、系统工程、系统仿真技术外，其他 9 门课程跨学院选修，这些课程每年开设，研究生可根据个人情况在第 1 至第 4 学期选修。另外，研究生课程的授课方式灵活多样，既可以由一名研究生导师承担，也可以采用集体授课方式，同时聘请年轻的有一定学术成就的博士或讲师承担了部分课程的教学工作。（2）多学科指导教师组制度、跨学科研究生选拔制度、跨学科指导研究生制度和跨学科项目研究制度，为创新性人才培养提供了制
15、度保障自项目实施以来，项目组建立了两个不同学科背景的研究生指导教师组，除项目组成员外，第一组包括管理学院、数学科学学院、复杂系统研究所的导师；第二组包括生物科学学院、数学科学学院的导师。从研究生的选题、开题、中期检查到预答辩、答辩等关键环节由指导教师组严格把关，将研究生的跨学科培养落到实处。在项目成员招收的 22 名博士生和 56 名硕士生中，除本学科外，招收了数学背景博士生 5 名、硕士生 3 名，管理学背景博士生 5 名，电子学背景硕士生 2 名；与香港城市大学联合培养博士生3 名，与中科院地理所联合培养博士生 2 名、硕士生 3 名；联合培养西安交通大学信息与系统工程专业博士生 1 名。
16、项目组承担的 11 个国家自然科学基金项目、2 个 863 国家计划及国家 973 计划前期研究专项先后有本学科各专业 38 名研究生和管理学科 10 名研究生参与；本学科 3 名博士生分别参与了 1项生物学科国家自然科学基金项目。（3）健全的交叉学科日常学术交流制度，启迪了学生的创新性思维项目组研究生参加国际和国内学术交流每人每年不少于 1 次，每人每年跨学科听讲座次数不少于 5 次，参加每周一次的小组讨论和两周一次的大组学术研讨，每人每年讲座 3-5 次。由此强化研究生吸取其他学科学术思想的意识，激发其科研创新灵感。（4）加强联合培养，为有潜力的学生提供了创新性研究的平台加强与国内外著名大
17、学的合作，探索多形式、多渠道的研究生联合培养模式，以提高研究生的培养质量。目前项目组已与香港城市大学、中科院地理所、西安交通大学信息与系统科学研究所共同培养了 6 名博士生和 3 名硕士生，并与加拿大 Regina 大学签订了合作研究的协议。4（5）建设高品质教学资源，深化持久教学改革为了使研究生教学改革不流于形式，持续长久地发挥效用，建设了符合改革目标和方针、利于教学理念和方法实施、支持教学内容改革的教材、课件和网站。建设了人工智能 、 数据通讯与计算机网络山西省精品课程和机器学习网站，为不同领域的研究人员提供了学习、研究和交流的平台。项目组成员参编的研究生教材粗糙集理论与方法 ，是数据分析
18、领域最早的一部介绍粗糙集理论与方法的专著，可广泛用于机器学习、模式识别、决策与管理等领域，目前已作为许多大学计算机学科、管理学科等相关学科研究生教材，在已发表的学术论文中引用达到 3894 次以上。项目组成员编著的研究生教材信息系统中的不确定性与知识获取 ，针对机器学习、模式识别、决策分析、医疗诊断、金融数据分析、过程控制、数据库知识发现等领域在粗糙集理论框架下，对信息熵、粗糙熵、知识粒度、包含度和知识获取等信息系统中一系列重要问题进行了研究，为交叉领域的研究与应用起到了积极的推动作用。清华大学张钹院士为该教材作了序，目前在已发表的学术论文中引用达到 207 次。项目实施期间，梁吉业指导的博士
19、生钱宇华获得了 2013 年度百篇优秀博士论文提名奖、2011年度中国计算机学会优秀博士论文奖、2009 年度宝钢优秀学生特等奖，曹付元、白亮分别获中国人工智能学会优秀博士论文奖（2011 年度、2013 年度） ，课题组成员指导的研究生在国际、国内顶级刊物上发表了 30 余篇论文；每个毕业博士生均有 SCI 收录论文；在读学生中获得国家自然科学基金 2 项、省部级项目 12 项；获得计算机软件著作权登记 25 项。项目组取得的各项研究成果以论文方式发表 7 篇，同时本项目还获得了 2010 年度山西省教学成果一等奖。三、推广应用及实践效果项目推广应用期间项目组教师的教学水平和科研水平得以普遍
20、提高，学生的科研素质和科研能力也普遍有了很大提高，并取得了一系列的创新性成果。随着教学资源的建设和相关论文的发表，项目成果得到了广泛的推广。1、本校应用（1）专业课程设置和学术交流体现领域交叉特征除本学科专业基础课外，将原有方向课程（语言工程与统计语言模型、数据库理论与技术）加上现有各研究方向的研究进展整合为学科前沿讲座 1 门课，增加了 12 门领域交叉选修课，每人必选课为 4 门；参加国际和国内学术交流每人每年不少于 1 次，每人每年跨学科听讲座次数不少于 5 次，参加每周一次的小组讨论和两周一次的大组学术研讨，每人每年讲座 3-5 次。（2）跨学科、多渠道招收交叉领域研究生在项目成员招收
21、的 22 名博士生和 56 名硕士生中，除本学科外招收了具有数学、管理学、电子学等背景的博士生 10 名、硕士生 5 名；与香港城市大学联合培养博士生 3 名，与中科院地理所联合培养博士生 2 名、硕士生 3 名；联合培养西安交通大学博士生 1 名。5（3） 培养高层次创新性人才课题组培养的硕士研究生中有 1 人赴美国麻省理工大学 Lowell 分院攻读博士学位，5 人分别考取中科院、同济大学、北京理工大学、厦门大学攻读博士学位，9 人考取山西大学博士研究生继续深造。（4）项目实施成效显著项目组研究生目前已发表了 30 余篇高水平学术论文（SCI 核心高区论文） ，获得实用新型专利 4 项（参
22、加） 、软件著作权登记 25 项（第一完成人） 。2 人获得国家自然科学青年基金、2 人获得山西省青年科学基金、1 人获得山西省高校科技开发项目、2 人次获得太原市大学生创新项目、8 人获得山西省研究生优秀创新项目。1 人获宝钢教育基金优秀学生特等奖，2 人分别获得山西大学 2010 年度十大杰出青年称号。（5）典型人才培养带来示范效应本项目实践的典型代表是我院青年教师、在职博士生钱宇华。他是计算机科学与技术专业的本科生，从硕士研究生阶段开始从事人工智能与决策分析与管理学科的交叉领域研究。读博阶段由山西大学梁吉业教授与香港城市大学教授、山西省百人计划引进的党创寅博士共同培养，期间他多次赴港进行
23、合作研究，目前已在国际、国内高水平期刊如Artificial Intelligence 、 IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 、 IEEE Transactions on Fuzzy Systems 、IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 、 Pattern Recognition 、 International Journal of Approximate Reasoning 、 Information Sciences 、 Data & Knowledge E
24、ngineering 、中国科学 、 计算机学报等 SCI 核心高区和国内重要学术期刊发表学术论文 60 余篇，主持国家自然科学青年基金 1 项、山西省青年科学基金 1 项、山西省留学基金 1 项。两次获得山西大学“富士康”奖学金，当选山西大学 “十佳科研标兵”，入选山西省高等学校优秀硕士毕业生、山西大学 2010 年度十大杰出青年，2008 年获宝钢教育基金优秀学生特等奖，2011 年获中国计算机学会优秀博士论文奖，2013 年获全国百篇优秀博士论文提名奖，2012 年获国家自然科学基金委“优青”项目资助。在他的带动下，智能计算与数据挖掘方向有 6 人在国际高水平学术期刊上发表论文 17 篇
25、，3人在本学科一级学科主学报发表论文 8 篇；8 人次获得省、市级科研项目资助 11 项；1 人获得实用新型专利 1 项，5 人获得软件登记 8 项；1 人获山西大学 2010 年度十大杰出青年称号。（6）学科建设、科学研究、师资建设辐射作用突出项目实施期间，本学科获得系统工程博士点、计算机科学与技术博士后科研流动站和一级学科博士点、软件工程一级学科博士点，分别被批准成立教育部重点实验室和山西省重点实验室，以项目组成员为主要支撑获得山西省优秀创新团队和山西省科技创新团队，并获得山西省自然科学一等奖。王文剑成为教育部新世纪优秀人才和山西省青年学术带头人，梁吉业成为山西省拔尖创新人才，李德玉成为山
26、西省青年学术带头人。王文剑主持国家自然科学基金 3 项、教育部博士点专项基金 1 项、教育部科技重点项目 1 项、省级项目 10 余项；梁吉业主持国家 863 计划项目 2项，国家自然科学基金重点项目 2 项、面上项目 4 项、教育部博士点专项基金 2 项、教育部科技6重点项目 1 项、省级项目 10 余项；李德玉主持国家自然科学基金 3 项、教育部博士点专项基金 1项、教育部科技重点项目 1 项、省级项目及企事业委托项目 10 余项。2、校际推广（1）为其他院校研究生培养提供借鉴本项目培养模式得到西安交通大学理学院的肯定，应用数学专业博士生张瑞于 2007 年 5 月至2008 年 5 月来
27、本学科联合培养，师从本项目负责人王文剑。期间该生发表 SCI 收录论文 4 篇，EI收录论文 2 篇，于 2009 年 9 月博士毕业，博士论文得到评审专家和西安交通大学指导教师的好评。（2）教学成果获得专家认可与好评本项目前期研究探索出的“培养计算机创新人才的三阶段教学模式与实践”获山西省教学成果二等奖；本项目的教学改革成果“计算机学科交叉领域研究生的创新培养模式与实践”获山西省教学成果一等奖。（3）教学资源广泛共享山西省精品课程人工智能和数据通讯与计算机网络及机器学习教学网站的建设，不仅为研究生创新能力的培养提供了平台，也使教学资源得以广泛共享。编写的 3 部专著粗糙集理论与方法 、 信息
28、系统中的不确定性与知识获取 、 支持向量机及应用建模已作为研究生教材和相关领域研究的参考书目，得到广泛认可，引用 4000 余次。（4）研究生创新能力得到国内外同行关注与认可研究生的科研成果得到英国、加拿大、美国香港等国外同行的关注，被 SCI 论文他引达 1000余次；并开展了论文、课题等方式的合作；研究生论文被多次评为国内学术会议优秀学生论文。这些成果的取得和应用实践充分说明了本项目的前瞻性，以及对计算机学科交叉领域高层次专门人才培养的成功。3、本项目实施前后对比（1）专业课程设置和学术交流制度项目实施前，研究生的课程设置存在因人设课现象，如项目申请人曾承担神经网络、专家系统等课程，在读博
29、期间（2000 年至 2004 年）本课程被取消，教学计划每年变动。学术交流普遍偏少，研究生都没参加过国际国内学术会议，各方向都没有固定的小组讨论制度。项目实施后，专业课程计划不断完善，没有因人设课；也建立了学术交流制度。（2）跨学科、多渠道招收交叉领域研究生项目实施前，所招收的都是本学科学生，研究生导师也只在本专业招生，没有跨学科科研项目。项目实施后，招收了具有数学、管理、电子等学科背景的博士生 10 名、硕士生 5 名；与香港城市大学、中科院地理所、西安交通大学联合培养博士生 6 名、硕士生 3 名。（3）人才培养项目实施前，本学科刚开始招收博士生。培养的硕士生中没有人继续深造，没有研究生
30、获得7省级优秀论文，没有取得突出研究成果的典型人才。项目实施以来，本方向有 14 名硕士研究生继续深造；3 人获得山西省优秀博士论文；发表 SCI 收录论文 42 篇，承担国家自然科学基金 2 项，省部级项目 12 项，软件著作登记 25 项。（4）学科建设、科学研究、师资建设项目实施前，本学科只有 1 个二级学科博士点，没有一级学科硕士点、省部级重点实验室、重点学科；SCI 收录论文和一级学科主学报论文只有项目组成员发表的 16 篇，整个学科年平均发表论文 18 篇；国家自然科学基金只有 4 项；具有博士学位的教师只有项目组成员 3 名，具有硕士学位的 10 人。项目实施以来，本学科在学科建
31、设、科学研究、师资建设等方面都取得了跨越式发展。四、成果特色及评价（1）培养观念先进、培养模式科学、培养制度创新，为地方综合性大学交叉学科领域的研究生培养提供了可资借鉴的模式本项目以培养具有国际竞争力的拔尖创新人才、创造重要研究成果为目标，以为我国现代化建设提供有力的人才保障和重要的知识贡献为理念，以计算智能与数据挖掘方向研究生为典型，提出了计算机学科交叉领域研究生创新能力的培养模式。提出的科学设置专业课、多学科指导教师组制度、跨学科学术交流制度、多渠道联合培养制度等旨在提高研究生培养质量的一系列方法和措施，已取得良好效果，可为地方综合性大学研究生的培养提供借鉴模式。（2）培养模式的创新与实践
32、对学科建设、科学研究、师资水平和社会服务起到了重要的辐射作用培养模式的创新与实践不仅对提高学生的培养质量有重要的作用，同时对教师的教学水平与科研水平也提出了更高的要求，而教师水平的提高对山西大学相关学位点、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都具有积极的促进作用，同时对研究生服务社会也具有积极的意义。结 语山西省位于中国北部黄土高原，由于其地理结构的特殊性，在经济建设、科技发展等方面已远远落后于周边省份。尤其近年来山西省基础研究处于较低的水平，在高等院校的学生人数则高于全国平均水平，这说明我省具有一定高科技人力资源基础。本项目的
33、研究不仅为我省提供了高素质创新性人才的培养模式，而且为各级领导和有关部门加大科技投入，制定相关人才政策提供了参考，同时对建设高水平研究型大学、构建多学科集成和交叉的创新人才培养平台、建立符合创新人才培养要求的研究生培养机制、进一步深化研究生培养管理体制改革都具有典型示范作用。本项目的交叉领域研究生的创新性培养模式不仅适用于计算机学科，对其他学科和专业的创新性人才培养同样具有重要的意义，因此项目成果的推广范围是非常广泛的。相信随着改革的不8断深入，受益学生的数量将是可观的，越来越多的研究生将会取得高水平的论文、高质量的研究成果，项目改革一定会取得更加理想的效果。在今后的工作中，将继续进行教师、教学资源的建设、各项制度的完善，并拓展研究生联合培养渠道，将跨学科、跨领域研究和持续培养更多的具有创新能力的研究型人才推向一个新的高度。
