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美国麻省大学(University of Massachusetts Amherst)阿默斯特校区(以下简称麻省大学)是马萨诸塞州立大学系统五个校园中的主校园,是美国知名的研究型大学。该校创办于1863年,坐落在美国东部美丽的新英格兰地区。
麻省大学计算机系成立于1964年,其研究生教育也有超过40年的发展历史。由最初的3名教授发展到现在拥有43名教授,其中包括9名ACM计算机学会(Association for Computing Machinery)院士(Fellow)、4名电子和电气工程师协会(IEEE)院士、5名人工智能学会(AAAI)院士和2名美国科学促进协会(AAAS)院士。麻省大学计算机系在人工智能、网络与分布式系统、计算理论等多个领域的研究处于世界领先水平。作为美国知名的计算机系,麻省大学计算机系的教育理念是“培养下一代能以创新的方法解决真实世界问题的计算机科学家”(cs.umass.edu/grads/msphd-requirements)。在这个核心思想的指导下,该系非常注重对博士研究生的培养,为了达到培养学生具备进行原创性科学研究(Original Research)的能力的教育宗旨,该系制定了一套非常严格的课程计划,以培养学生坚实而广博的基础知识、良好的科学研究方法和思维习惯。麻省大学计算机系每年大约会收到1000份左右来自世界各国的优秀学生的申请,攻读其博士学位,而录取的人数一般保持在30名左右。完善和严格的博士研究生培养体系、开放而先进的教育理念,使麻省大学计算机系成为全美最具有竞争力的计算机院系之一。
麻省大学计算机系招收两种形式的博士研究生:硕士/博士连读研究生和直博研究生。只有在美国其他大学获得相应计算机硕士学位,并修完麻省大学计算机系认可的相关课程的学生,才有资格申请直接攻读博士学位;否则,学生在录取后必须经过硕士/博士的连续培养才能获得博士学位。
无论哪种形式,麻省大学计算机系博士生培养大体分为两个阶段:博士生资格学习阶段和博士生研究阶段。博士生资格学习阶段主要是对学生进行基础知识培养和基本研究能力训练。学生只有在通过博士资格考试论证,成为正式博士候选(PhD Candidate)人后,才能进入下一步的博士论文研究阶段学习。以下是麻省大学计算机系对硕士/博士研究生的培养要求:
(1)Actively participate in research under the guidance of an advisor(在导师的指导下,积极参与研究)
(2)Satisfy 6 Core Requirements (完成6门核心课程的要求)
(3)Complete 42 course credits (core courses taken to satisfy core requirements are included)(完成42个课程学分,其中包括核心课程的学分)
(4)Complete a 6-credit MS Project (完成6个学分的硕士研究项目)
(5)Graduate with an M.S. Degree(申请获得硕士学位)
(6)Pass the Department Qualifying Exam- Portfolio(通过博士资格考试)
(7)Form a Committee(成立答辩委员会)
(8)Propose a Thesis(提交博士开题报告)
(9)Complete 18 Dissertation Credits (完成18个学分博士论文)
(10)Pass the Teaching Assistant Requirement(完成助教的工作要求)
(11)Pass the Residency Requirement (at least 9 credits in back-to-back semesters) (完成连续两个学期修9个学分的要求)
(12)Defend and Submit a Thesis (博士答辩和提交博士论文)
本文将以麻省大学计算机系为例,探讨美国计算机专业博士研究生培养的一个重要环节――博士研究生课程教育体系的特点,以期为提高我国的计算机专业博士生教育提供借鉴。
2掌握牢固的理论知识是培养优秀博士生的基础
美国的计算机博士教育非常注重对学生基础理论知识的培养,为了使学生掌握牢固而广博的基础知识,麻省大学计算机系要求每个硕士/博士研究生必须修完6门博士核心课程,而且成绩必须达到B+以上。这些核心课程分别属于计算机科学的三大领域:理论(Theory)、系统(Systems)和人工智能(Artificial Intelligence),课程设置具体如下:
(1) 理论核心课:计算理论(Computation Theory)、高级算法(Advanced Algorithms)
(2) 系统核心课:有三组课程,分别是:
编译技术(Compiler Techniques)、现代计算机体系结构(Modern Computer Architecture)
数据库设计和实现(Database Design and Implementation)、高级计算机网络(Advanced Computer Networking)、操作系统(Operating Systems)
高级软件工程I(Advanced Software Engineering: Synthesis and Development)、高级软件工程II(Advanced Software Engineering: Analysis and Evaluation)、程序设计语言(Programming Languages)
(3) 人工智能核心课程:高级人工智能(Artificial Intelligence)、机器人学(Robotics)、信息检索(Information Retrieval)、不确定环境下的推理(Reasoning and Acting under Uncertainty)、增强型学习(Reinforcement Learning)、机器学习(Machine Learning: Pattern Classification)
根据不同的研究方向,学生可以在六门核心课程的选择上有所不同,但为了加强理论基础和掌握知识的广度,无论哪个研究方向的学生,都必须修完两门理论核心课程和一门高级人工智能课程,同时,再根据自己的研究方向选修其他三门核心课程。例如,一个系统方向的博士研究生除了修完以上两门理论和一门人工智能课程以外,还必须修完来自于系统方向不同组的三门系统方向的课程;而一个人工智能方向的博士生则必须修完另外两门人工智能方向的核心课程和一门系统方向的核心课程。
每门核心课程由教师讲授一学期,其中每星期2次课,每次2小时,3个学分。根据内容不同,每门课程一般要安排5~8次书面作业、1次期中考试和1次期末考试。其中,对系统方向的课程来说,每个章节完成后一般还有一次课程项目设计(Course Project),主要要求学生实现相应的算法和进行性能评价。由于核心课程要求高,课程学习内容多,导师和系里会建议学生每学期选学不超过一门的核心课程,所有6门核心课程则在三年内完成。如果成绩没有达到B+,麻省大学计算机系允许学生重修该核心课;但是,如果学生在规定的博士资格考试申请时间前没有通过全部的6门核心课,则不再具备继续攻读博士的资格。
严格的核心课程作业、考试制度和淘汰制度,不但使学生牢固掌握了计算机科学各领域的基础知识,培养了学生勤奋刻苦的专研精神,而且极大地丰富了学生的视野,为学生进入实际科学研究打下了坚实的基础。
3灵活而完善的博士生选修课程体系是培养创新型人才的重要途径
美国一流研究型大学博士生教育的目标是培养世界一流的科学家和拔尖创新型人才,为了实现这个目标,美国的博士生教育除了注重培养学生扎实和精深的基础知识外,还非常注重培养学生的创新思维和发现新问题的探索精神及能力。
如果核心课程体系的设置是培养优秀博士生的基础,是向学生传授学科领域的重要基本知识和原理与技术,是学生全面掌握计算机基本理论与方法的重要途径,那么,选修课的设置则是对学科基本知识的补充,是培养学生学习新的知识和了解并探索前沿研究方向,从而成为创新型人才的重要手段。
麻省大学计算机系的做法是,在博士研究阶段,除了要求学生完成18个学分(6门)的核心课程学习以外,还要求完成24个学分(8门)的非核心课程(或称为选修课)学习。这些选修课大多是关于本学科及相关专业前沿领域近3~5年的新研究方向、研究方法或新技术的相关内容的介绍,一般由教师在每学期开学前提出新的课程计划,学生则根据自己的研究兴趣和职业目标自由选课。通过课程的学习,学生能在最短的时间内了解本学科相关领域的最新研究现状,更重要的是,在课程的学习过程中,教授会将许多新出现的问题在课堂上和学生讨论,同时,通过2~3个课程项目培养学生独立(或合作)解决新问题的能力,以及教会学生各种探索问题的研究方法。
在教学模式上,可以采用由教授主讲的传统方式,也可以采用以讨论为主的方式。以教授为主讲的教学模式在此就不再赘述,以下着重描述以讨论为主的选修课教学模式。
以讨论为主的Seminar是美国计算机院系的教授最常用的选修课教学模式。Seminar的课程设置没有固定模式,但通常有以下几方面的特点。
第一,课程的选题一般是近年新出现的有代表性的前沿研究课题。
第二,课程内容的选择一般来自近年来该领域顶级国际会议的专题论文。
第三,课程内容的组织由教师完成。教师在确定题目后,一般会根据论文的情况将讨论的内容分为多个子专题,每个子问题由3~4篇论文组成。课程的开始一般是综述性的论文或在该领域出现的最早的学术论文,其目的是探讨该研究方向出现的新的应用背景需求和所带来的新的挑战。其后的每个子专题则将对具体问题和方法进行深入探讨。
第四,选课的学生人数一般在20~30人左右,而且通常是由学完了核心课程以后的高年级博士生组成。学生人数太少,论文的覆盖面可能太小;学生太多,可能导致讨论的深度不够。同时,只有学完了基本理论后,学生才有可能具备较深入分析问题的能力。在Seminar的学习讨论中,找到新的研究问题也是该课程设置的重要目的之一。
第五,课堂教学的模式基本上是教师和学生互动的教学方式。教师在第一节课引导学生对该领域的基本问题有了初步认识后,学生将对每篇论文进行评估(Review)、宣讲(Presentation)和进行课堂讨论。每篇论文的宣讲时间是25~30分钟,课堂讨论时间是10~15分钟。其中教师将引导学生对论文中所研究的问题和关键技术进行深入讨论,学生参与讨论的情况将作为课程考核的重要依据。
选择合适的题目并对教学讨论的内容(论文)进行筛选和组织对开课教师的要求非常高。为了准备一门新的Seminar课,教师一般需要预先通读该研究方向所有重要国际会议的相关论文,然后根据不同的研究问题对论文分类,并将其中有代表性的论文提炼出来,作为课程学习的论文。在课程项目的设置上,教师会事先准备一些题目,如对某些算法的实现、评估和改进,实现原形系统等,同时也非常鼓励学生在论文讨论的过程中有针对性地提出自己的见解和新的解决问题的方法。
4合理的课程学习安排是培养高质量博士生的有效保证
美国的博士教育是以博士生的最终质量为评判标准,而不是以年限来规定学生的毕业时间。在美国计算机专业,培养一个硕士/博士生一般需要至少5年时间。由于强调博士生专业知识学习的深度和广度,在整个博士学习阶段,博士生都会积极参与课程的学习,并尽可能地将研究项目中的问题和课程学习联系起来,用所学到的方法或思路来解决新问题。
以麻省大学计算机系为例,虽然学生的背景不同,但为了在保证质量的前提下帮助学生用最短的时间顺利完成博士课程要求和博士论文要求,系里建议学生按如表1所示的时间表安排整个博士阶段的学习计划。
麻省大学计算机系不但在本系有完善的研究生课程体系,学生可以根据自己的研究兴趣和职业规划来自由选课,而且也鼓励学生在其他相关院系选修本系没有开设但对研究有用的课,如数学系或电子工程系的高级课程。总之,美国博士教育的一个重要特点是强调基础知识的学习,鼓励学生以积极的态度参与到课程的学习中,同时训练学生在课程学习的过程中逐步学会发现问题和研究问题的方法。
5启示和建议
美国的博士教育强调坚实的基础理论知识、完善的知识体系和用于探索与创新的研究能力,而这些恰恰是决定博士毕业生日后发展潜力的关键。长期以来,我国计算机博士教育主要是通过参与科研项目的形式来对学生进行培养,这种“研究项目驱动型教育”在我国恢复研究生教育的初期起到了很好的推动作用,培养了大批科研人才。但随着教育本质的回归和创新型人才培养的需要,从总体来看,我国的这种单纯强调研究项目的教育模式培养的博士生,质量与国际先进水平相比还有一定的差距。由于没有严格的博士课程要求和淘汰制度,学生在学习阶段往往会忽略对基础知识的学习和对知识结构的完善。长此以往,必然会影响博士生的研究水平和发展潜力,最终将会影响国家的整体创新能力。
笔者建议,为了使学生掌握牢固的专业基础知识,同时培养学生在某一学科领域的研究兴趣和基本的研究能力,应该首先强调核心课程体系的建设,不论哪个方向的学生都必须通过一定数量的核心课程的学习,如算法、分布式操作系统、人工智能等,这些核心课程应由教师来讲授;同时,应严格课程的考核制度和课程评价体系。对于选修课,由于其主要目的是扩展学生的视野,培养学生分析问题和研究问题的能力,所以应借鉴国内外Seminar课程的成功经验,积极有效地激励教师和学生共同上好Seminar课。
博士生教育是一项复杂而艰巨的系统工程,而其中的课程学习是研究生培养中非常重要的一个环节,如何通过严格的培养机制和灵活的培养方法,在给学生传授基础知识的同时培养学生分析问题和解决问题的能力;如何将合理的研究生课程体系和研究项目结合起来,严格博士生培养机制,完善博士生资格评估体系,从制度上保障博士研究生的质量;以及如何真正教会学生探索科学基本问题的方法,培养学生良好的科研习惯和勇于开拓创新的精神等,是我们在计算机学科建设中应该进一步思考的问题。
物体为什么会呈现出人们所看到的视觉效果?经过多重反射后,光线将怎样变化?如何让计算机把真实世界里的物理原理数字化表现出来?这些都是松下康之在微软亚洲研究院工作时要思考的问题,摄像机拍摄出的画面抖动看不清怎么办?松下康之也遇到过生活提出的小挑战。
松下康之用研究员的“专属语言”解释道,“低层视觉研究”和“满帧视频稳定技术”可以很好地回答和解决上面问题。“这也正是我所从事的两个研究方向:一个是光度学,另一个是视频分析,”微软亚洲研究院视觉计算组主管研究员松下康之说,“两者之间并没有十分紧密的联系,但这也正是有趣的地方。”
从东京大学的博士到微软亚洲研究院实习生、从日本东京到北京的希格玛大厦、从电气工程学专业到以物理学为基础的计算机视觉和视频分析与合成。事实上,这种“毫无关系”所带来的惊喜与巧合也贯穿于松下康之的经历之中。于是,松下康之给记者讲述了一个充满偶然与必然、选择与坚持的故事。言语间,流露出日本文化的严谨、美国式的活泼和与在微软亚洲研究院的中国研究员一样的亲切与随和。
邂逅未来
微软亚洲研究院院长洪小文曾说过:“创新更多的是意外”。而松下康之与微软亚洲研究院的缘分,正是充满着这种“必然的意外”。
在东京大学读书的时候,松下康之本科、硕士、博士的专业方向都是电气工程。那时,松下康之已经研究了智能交通系统。“但是,我意识到自己想做一些更加基础的研究,并且希望可以把这些研究应用到不同的事情上。”在博士毕业前两年,松下康之就发现了自己对计算机视觉领域的浓厚兴趣。而电气工程与计算机科学联系紧密,计算机系统结构和软件都有学习,所以对于松下康之来说,从电气工程转到计算机视觉并不是一个很大的跨越。
2002年,当时松下康之还在读博,在一次国际性的计算机视觉大会上,他见到了时任微软亚洲研究院副院长的沈向洋,“我之前就认识他,还知道他在计算机视觉领域非常有名。我希望能有机会与他一起工作,学到更多东西。”于是,松下康之向沈向洋毛遂自荐,“意外地”成了一名微软亚洲研究院的实习生,经过4个月的实习生活之后,松下康之发现自己已经喜欢上了这里的研究环境和生活,就这样,在微软亚洲研究院的工作开始了。
如何用科技来解决实际问题,从而改变更多人的生活,一直是微软亚洲研究院的初衷。生活也不断地给松下康之带来灵感和意外的收获。
其中,“满帧视频稳定技术”的“诞生”就源于松下康之的婚礼――用手持的摄像机拍摄的婚礼画面是摇晃的,看起来很不舒服,新婚妻子对婚礼录像效果很不满意,松下康之就想通过研究解决视频颤抖的问题。“现有的数字影像镶嵌技术可以对画面进行稳定性处理,但如果物体移动,这种在场景固定的情况下才能实现的方法就不可行了。而通过‘满帧视频稳定技术’,丢失掉的像素被自然的补充上了。”同理,还可以去除覆盖在视频上的文字、镜头上的污点,来补上丢失的像素。
科技的光影魔术
“视频分析在不久的将来将变得更加重要,因为图像和视频的界限已经越来越模糊,我相信最后一切都将变成视频。”松下康之对记者说。
微软亚洲研究院的计算机视觉包括:高层视觉(如人脸识别技术)和低层视觉(如光度学,即研究光线与物体的相互作用),松下康之的研究方向属于后者。
“光度学也非常重要,因为如果我们不明白‘低层’上发生了什么,就无法在‘高层视觉’研究上取得突破,所以‘低层视觉’研究是非常基础的。如果“低层视觉”发展了,那么“高层视觉”也会随之发展。”
虽然是“肉眼”难以察觉的变化,但是松下康之却给记者描述了光度学形象的应用――3D复原和现实物体数字化。而要实现上面的两项应用,很明显需要比普通人更特别的“视力”。
“计算机视觉里有一个传统的方法,叫多视角立体视觉法(multi-view stereo),通过不同视角拍摄的图片我们可以重现3D,但不能做细节的重现;还有另一种方法,叫立体光学法(photometric stereo),摄像机和物体都是固定的,但是光线是变化的,如果移动光源就可以得到物体的不同观察值,通过观察值可以得到表面方向(surface orientation)。”
前者可以得到整体的形状,但却无法得到细节,而后者不能给你整体的形状,因为它只能给你表面方向。如何把两个技术的优点结合起来得到最真实的3D图像呢?
“我们考虑如果把一个持续光源固定在摄像机上,这样我们就可以同时移动光源和摄像机。”于是,松下康之和他来自东京大学的实习生一起做出了看起来与普通家用数码产品没有太大差别的“3D摄像机”。“这个3D摄像机的相关的配件在市场上很容易就能买到,手持永远是简单的,人们不会想要拿着一个庞然大物。”松下康之向记者介绍研发背后的原因。
文化熔炉
作为美国电气电子工程师协会2009年计算机视觉与模式识别国际会议(CVPR)和2009年计算机视觉国际会议(ICCV)的区域主席、著名期刊International Journal of Computer Vision(IJCV)和Computer Vision Applications(CVA)的编委,松下康之坦言,微软亚洲研究院对研究员在专业领域的自由交流的支持,使得研究员对自己的研究领域“看得更远、更透彻”。
“通过这些职务,我对研究方向有了更高的认识,这种视野能够帮助我决定今后什么样的研究更有价值。此外,我能够认识计算机视觉界的很多人,这是另一个收获。”松下康之笑着说。
【关键词】计算机 工程硕士 质量保障 认证体系
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2015)09C-0057-03
一、我国计算机学科工程硕士教育概况
信息产业是20世纪以来世界关注的焦点,也是我国经济中的发展重点,其关键技术的研究开发及业务创新已经成为提高我国核心竞争力的关键环节。推进我国信息产业自主创新基础能力建设,实现我国信息产业结构的战略调整,创新计算机学科领域人才培养模式,为信息产业提供相当数量的高层次研究型人才支撑,已成为当务之急。
为满足信息产业的人才需求,我国在培养学术型人才的同时大力开展专业学位教育,目前全国在包括计算机技术和软件工程等40个工程领域开设了专业学位。专业学位人才培养与学术性人才培养是高层次人才培养中的两个重要方面。经国务院批准,1997年至今教育部先后授权北京大学、清华大学、上海交通大学等178所高校为计算机技术专业工程硕士的培养单位,还授权中国人民大学、华中科技大学等119所高校作为软件工程专业工程硕士的培养单位。
在计算机学科工程硕士教育规模日渐扩大的同时,其教育质量也受到了来自经济社会各个领域的关注。高等教育的质量保障体系一般分为内部质量保障和外部质量保障:内部质量保障一般在各培养单位内部开展,其标准和程序的制定、实施、监管都由培养单位的教职人员做出判断并进行管理;而外部质量保障主要由政府的教育主管部门和其他社会中介机构负责。根据我国学者陈玉琨和陆震的研究,我国的高等教育属于政府占绝对主导地位的“大陆模式”,因而本研究主要针对我国计算机学科工程硕士教育的外部质量保障体系展开研究。
二、我国计算机学科工程硕士教育认证体系现状
我国计算机学科工程硕士教育的认证机构――全国工程教育专业认证专家委员会成立和应用时间较短,但已形成了一套明晰的组织架构,制定了较完备的认证标准和程序。
(一)组织结构
全国工程教育专业认证委员会是经教育部等行政主管部门授权,负责全国工程教育专业认证工作的组织机构,其下主要设有全国工程教育专业认证专家委员会及其秘书处、监督与仲裁委员会和各专业认证分委员会(试点工作组)。根据2007年出台的《全国工程教育专业认证试点办法》整理其总体组织结构如图1所示。
图1 全国认证专家委员会组织结构图
我国工程教育认证专家委员会组织结构采用了企业组织中的职能型结构,这种组织是以工作方法和技能作为部门划分依据的,每一个职能部门所开展的工作将为整个组织服务,同时专业人员属于同一部门,有利于知识和经验的交流,有助于技术问题获得创造性的解决。
(二)认证标准
目前我国的计算机学科工程硕士教育专业认证遵照根据全国工程教育专业认证专家委员会2008年制定的《工程教育专业认证标准(试行)》进行,认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。如表1所示。
为了突出各专业的针对性和可操作性,我国计算机学科工程教育专业认证标准的制定从一般标准落实到特定专业的具体标准,通过从共同到专业标准的不断提高,使教育的质量也不断提高,以保证学生学习输出质量满足社会需求。
通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求,涵盖7项指标,认证分委员会(试点工作组)就7项指标下共18个方面的内涵,按照认证标准给予是否合格的判定;专业补充标准则从两个方面同时进行:一是考查学校的输出结果,即学校是如何根据自己的办学宗旨制定专业培养目标的,学生学成以后是否达到了专业培养目标,毕业生及用人单位对毕业生的评价;二是考查教学过程,即教学计划和教学过程是如何设计和实施,是否能够根据本专业特点从适用范围、课程体系、实践及毕业设计或毕业论文等几个方面来保障培养目标的实现。
表1 计算机学科工程教育专业认证标准
(三)认证程序
根据《全国工程教育专业认证试点办法》相关规定,我国计算机学科工程硕士教育专业认证工作的基本程序包括6个阶段,大致流程及时间安排如图2所示。
图2 中国认证专家委员会认证流程
(四)认证结论
通过工程教育专业认证流程,最终得出的结论可能有四种情况,而认证状态的保持又分为两种情况。根据《全国工程教育专业认证试点办法》相关内容整理如表2所示:
表2 我国认证专家委员会认证结论及状态保持情况表
认证过程中遭遇不受理申请或者未通过认证的,则认证专家组向申请单位说明理由,认证工作到此停止,申请单位须在达到申请认证的基本条件后重新申请认证。
认证结论为通过认证的,申请单位应在有效期内针对认证专家组的认证意见以及本校专业建设方面的新进展定期向秘书处提交一次改进报告。在有效期内如对课程体系做重大调整,或师资、办学条件等发生重大变化,应立即向认证分委员会(试点工作组)申请对调整或变化部分进行重新认证。重新认证通过者,可继续保持原认证结论至有效期届满;否则,终止原认证的有效期。重新认证工作参照原认证程序进行,但可以视具体情况适当简化。
三、我国计算机学科工程硕士教育质量认证体系存在的问题
我国计算机学科工程教育的专业认证试点工作于2006年启动,试点工作以提高实践能力为导向,以学习产出评估和教育过程评估并重,以评估研究与评估实践相结合,变单纯的教育系统评估为社会评估,规范学校管理和鼓励办学特色相统一,至今已取得了显著的成效,但同时也存在以下问题。
(一)相关法规建设滞后
目前我国学位设置及相关教育发展的指导法规仍然是1981年颁布的《中华人民共和国学位条例》,至今已有30多年时间,随着经济社会及专业学位研究生教育的发展,其显然已经不能适应现阶段的需求,越来越多的问题日益凸显。
(二)社会参与角色缺失
我国的计算机学科工程教育专业认证机构――全国工程教育专业认证委员会是由教育部等行政主管部门授权的,是从属于政府机构的组织,独立性较差,政府的主导性和权威性较强,这直接导致我国工程教育专业认证结论较为缺乏说服力。而在社会参与方面,虽然我国有一些事业单位性质的、具有独立法人资格的社会评估机构,但多数还是直属于相应的教育部门,对于我国专业学位的外在约束和鞭策力相当有限,也使专业学位研究生教育质量缺乏可靠的约束机制。
(三)评估标准有待加强
我国计算机学科工程硕士教育的评价指标没有提出可量化的、可操作的、全面的指标体系。另一方面,目前我国计算机学科工程硕士教育认证的标准是2007年8月颁布的试行标准,其在制定时很大程度上参考了美国ABET(Accreditation Board for Engineering and Technology)工程专业认证标准中的内容,ABET评估标准的一大特点是尤其强调持续改进,每隔几年时间都会重新预测未来的工程教育质量要求,并对认证标准进行大范围的修订,这是尚处于试点阶段的中国工程教育专业认证体系短期内难以达到的。
(四)国际认可程度不高
目前我国计算机工程硕士教育认证尚缺乏国际互认的概念,并没有一个专门的组织或机构代表国家参与国际工程评估组织开展交流与合作,从评估标准中也没有看到与国际评估标准衔接的导向。同时我国现有的计算机学科工程教育质量评估只是合格评估,结果仅分为合格与不合格两种情况,各培养单位绝大多数只追求及格,按照全国统一的评估标准来进行,而不太会主动追求特色化、国际化的工程硕士教育质量。
四、完善我国计算机工程硕士教育认证体系的对策
为了加强本国工程教育专业认证制度的建设,建立健全相关标准和程序,推动我国高等工程教育质量的持续改进和完善,促进工程教育界、产业界和行业协会的沟通和协调,同时推进工程教育学位和工程师资格的国际互认,可以从如下几方面着手。
(一)完善相关法规,准确定位专业学位
在专业学位研究生教育已经得到初步发展并且还将有更大发展的背景下,要解决专业学位教育目前存在的问题,首要的是转变思想观念,将专业学位放在与其他学位同样的教育地位来办,还需要进一步健全学位制度。目前国务院学位办正在积极起草《学位法》,以取代1980 年颁布的《学位管理条例》,其中将把专业学位与传统的学术性学位并列为我国研究生教育的主体,还将给予专业学位研究生教育的各专业学科一个规范的专业目录,这将为改变专业学位的地位提供强有力的制度保障。
(二)转变政府定位,发挥中介机构作用
计算机学科工程教育专业认证是需要政府、教育界、工业界、行业协会都参与的系统工程,政府应逐步转变定位,从直接参与向间接指导、从微观具体事务到中宏观政策制定过度。举办“高校排名”的民间组织、用人单位和新闻媒体等中介机构都是保障专业学位研究生教育质量的重要力量,对专业学位研究生教育的发展有着不可低估的影响。中介机构在政府教育管理部门的监督和宏观管理下独立进行评估和研究,评估和研究的结果既可以为有关政府管理部门和高校提供参谋意见,也可以向公众提供咨询服务
(三)强化质量理念,强调持续改进概念
追求卓越的良性循环是认证标准、认证机构的生命源泉,尤其对于计算机类更新速度快、周期短的学科,只有质量跟上了时代的要求,与企业和社会的需要齐步,认证机构才有存在的价值和意义。应该发现落伍的坚决抛弃,察觉不全的及时丰富补充,尤其是认证标准要具有前瞻性,保证与社会经济发展并行,真正做到持续性改进。
(四)加强国际合作,拓宽认证适用范围
伴随着全球社会经济的发展,对工程教育专业人才的要求也不断提高,国际工程教育认证的标准也会不断调整,因此我们必须时刻关注和研究国际认证标准的变化与发展趋势。认证机构内部应单独设置一个国际交流合作的窗口,专门负责和关注世界范围的认证工作交流和相关协议(如《华盛顿条约》等)的谈判等事务。还应对认证标准进行不断地修订和完善,使我国的认证标准与世界其他发达国家的认证水平相当,使我国计算机学科工程教育的质量得到国际同行的承认,为我国的信息产业走向世界创造积极的条件。
【参考文献】
[1] 陆震.政府视角下的研究生教育质量再造[D].同济大学,2008
[2]周远清.积极发展专业学位研究生教育,培养更多高层次应用型专门人才[J].学位与研究生教育,2001(5)
【关键词】研究型实践 工程任务 组合式教学 过程考核
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)04-0226-02
教育部《2003-2007年教育振兴行动计划》中提出要“实施研究生教育创新计划”,探索并建立与社会主义市场经济体制相适应的研究生教育体制和运行机制,鼓励在研究生培养体制、培养目标、课程设置、教学内容和教学方法、教材教案、培养方式、科研训练、社会实践、导师指导方式、学位论文标准、管理与运行机制等方面加强创新研究[1],促使我国研究生培养质量和研究生教育的整体水平接近或达到发达国家水平,为实施科教兴国战略和人才强国战略奠定坚实的人才基础。目前,我国一些工科专业招收工学硕士和工程硕士两类硕士研究生,此外由于专业间交叉研究等需求,不同专业本科毕业生进入同一专业攻读硕士学位,形成同一专业在读全日制硕士研究生具备不同专业基础和培养目标的现状,通过控制研究生培养过程中的一些培养环节[2],[3],来完成并检验硕士研究生的培养,而在硕士研究生课堂课程教学上却大都采取统一授课、同等评价等本科教学方式,既影响教学效果,又不利于在教学中培养研究生创新与工程实践能力。
因此,本文结合“大地测量学与测量工程”专业硕士研究生课程《卫星大地测量基础》教学内容与教学方式,探讨以“研究型”和“工程任务”相结合的组合式教学方式,以有效提升研究生理论水平和创新实践能力。
一、明确课程教学目标
由于计算机微处理与自动化技术、机械制造、新型材料、数值算法等方面的飞速发展,一些工科专业硕士学位课程理论与实践技术更新较快,加上课程改革与调整,课堂理论与实践教学学时压缩,导致最终演变成课堂讲座。学生了解了专业新技术与新理论、开阔专业视野,却难以通过该课程学习系统掌握某一专业方向的研发基础,或解决某类专业实际工程问题的能力。因此,讲授基本原理,注重专业课程前沿理论与技术,并顾及工学硕士和工程硕士的培养目标,合理安排教学内容与区分学习任务,是研究生个性化教学培养的保证。
《卫星大地测量基础》课程主要讲授卫星定位理论与技术及其在大地测量领域中的应用。近十年,“大地测量学与测量工程”专业全国优秀硕士论文中有1/5与卫星定位理论和技术相关。GNSS数据处理与应用研究已成为该专业攻读硕士学位的主要研究领域。目前,卫星定位技术正处于一个快速发展与变化时期:GPS、GLONASS、Galileo、北斗等系统已经或正将实现全功能[4];网络RTK(VRS)、PPP、PPK、快速静态、多系统联合网平差等GNSS新技术不仅理论研究趋于成熟,且已在一些测绘项目中应用,原有GPS静态、单基站RTK等教学内容可能导致工程硕士研究生毕业后不能胜任GNSS工程任务;同时,在讲座式授课方式下工学硕士研究生难以锻炼计算机编程能力,开展GNSS理论算法或拓展应用研究,降低其创新能力。故有必要建立最新的、培养研究型与工程应用高素质人才的课程教学内容。此外,依据宁津生院士对“测绘工程”专业认证的论述,各高校应扬长避短,建设有本校特色的课程体系。硕士研究生课程教学内容在创新能力培养与实践应用上也可考虑向本校优势学科倾斜。
二、设计双向、组合式教学内容
工学硕士教育以培养教学和科研人才为主,侧重于研究能力的培养;工程硕士专业学位则强调工程应用,培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才[5]。研究生课程体系在研究生培养方案中处于核心地位,作为一门专业学位课程除强调理论学习外,创新思维与创新能力启发与培养,及最新工程实践技术传授更具重要作用。
1.公共教学内容
工科专业学位课程基本原理与基本理论、与课程相关的当前理论与技术最新进展状况,是硕士研究生必须掌握或了解的专业背景知识。《卫星大地测量基础》硕士学位课程为2个学分共32个学时,此部分设置4~5次课,以讲座方式介绍课程理论基础与前沿内容,如图1公共教学内容所示。无论工学硕士与工程硕士,还是有无本专业知识背景,此部分教学内容皆可起到入门或回顾,并激发与本课程内容相关的创新思考。
2.研究型教学内容
工科专业学位课程传授的理论与技术其自身也存在不断发展和变化的过程。算法研究与技术创新,一般离不开计算机辅助编程、计算与控制。工程中仪器设备改造与控制、观测信号捕获、测量数据采集、计算模型优化等都可成为研究生创新能力培养的研究方向。
伪距单点定位既是《卫星大地测量基础》课程教学内容的一个综合性知识点,也是GPS定位技术在工程领域中已广泛进行应用创新的基础,如旅行导航、物流行车优化、精细农业、安全防盗等等。对于工学硕士、具备相关专业背景知识的学生,利用Matlab、VC#、VB或Fortune等编程语言,参考GPS中间交换数据文件RINEX协议进行观测数据的提取、解析、解译与存储,依次建立卫星轨道方程、伪距观测方程等数值计算模型,从而逐步实现伪距单点定位,如图1所示。以课外动手编程为主,课内辅导答疑为辅,设置5~6次课,构建形成性测试项目,既分散集中考核的压力,又锻炼了学生编程与数据处理能力。
3.工程任务型教学内容
提高硕士研究生实际操作能力、加强实际工程问题解决能力的培养,是当前国家扩大工程硕士研究生招生规模的动因。根据教育部的要求,工程硕士将逐步取代工学硕士成为研究生教育主体。购置国内外一流专业设备与数据处理软件,参考现行国家标准与行业规范,培养研究生应用专业设备完成实际工程任务的能力,符合国家对工程硕士的培养要求。
GPS网约束(联合)平差、网络RTK定位等是《卫星大地测量基础》课程主要理论与实践教学内容。利用美国Trimble公司开发并发行的Trimble TGO/TBC、Trimble Data Transfer、Trimble Configuration Tools、Trimble Survey Controller等专业软件,掌握GPS数据下载、RINEX数据格式转换、Trimble 5800/R8接收机设置、GPS基线处理、GPS无约束平差和约束平差或联合平差、网络RTK测量与道路放样等,培养能利用GPS专业设备与软件进行GPS(快速)静态定位、网络RTK动态定位等工程应用实践能力,将有利于提高工程硕士研究生的实际动手能力。此部分教学内容以课外自学软件为主,课内辅导答疑、现场演示等为辅,设置5~6次课,构建形成性测试项目,如图1所示。
参考文献:
[1]教育部关于实施研究生教育创新计划加强研究生创新能力培养进一步提高培养质量的若干意见. http://,2005
[2]吴瑞林,王建中.研究性教学与研究生创新能力培养[J].学位与研究生教育,2013(3):10-15
[3]The framework for higher education qualifications in England, Wales and Northern Ireland. The Quality Assurance Agency for Higher Education, UK. http://qaa.ac.uk/, 2008
刚刚获得“山东省青年五四奖章”的禹晓辉,身兼美国计算机学会信息与知识管理国际会议组织委员会主席等诸多国际学术组织和刊物的负责人、审稿人,中国计算机学会数据库专业委员会委员等职,并曾主持加拿大自然科学与工程理事会、加拿大国家自适应系统研究卓越中心、IBM公司等资助的多个重大课题……
“一颗正在升起的新星”
1977年,禹晓辉出生于山东德州一个知识分子家庭。父亲是一所中专学校校长,母亲是医生。
禹晓辉从小兴趣广泛,聪明好学,成绩一路领先,属于那种从不让老师、父母操心的孩子。
1995年,禹晓辉以全校第一名的成绩被保送至南京大学。4年后,他获得香港中文大学全额奖学金,赴港攻读硕士。又过了2年,他又获得加拿大多伦多大学全额奖学金,遂赴加攻读博士。
在禹晓辉看来,海外留学经历不仅开拓了视野,更给他一种与过去“不一样”的感受。这种“不一样”,就是一种前所未有的“自由”。
在加拿大多伦多大学,禹晓辉的第一位导师是该校计算机科学系原系主任、计算机系统性能领域的创始人、美国计算机学会计算机性能测量与评估专业组终身成就奖获得者、美国计算机学会会士肯尼斯·塞夫奇克(Kenneth Sevcik)教授。
导师的鼎鼎大名曾让禹晓辉感觉高山仰止,第一次见面时不免有几分紧张。但塞夫奇克教授的和蔼可亲立刻让他感觉沟通没有任何问题,尽管他的英语当时还不够流利。
接下来更是全新的感觉。“导师不是给我限定严格的框框,而是问我想做什么?兴趣在哪里?让我自己找到想做的事情。”禹晓辉说。
一开始禹晓辉比较茫然,过去习惯于跟着老师的指挥棒走,自己想做什么?能做什么?真是不知道。他尝试着走过多条道路,发现可能走不通,再折返回来。这个过程中碰到很多困难。“那段时间很有挫折感,甚至怀疑自己能否读下去。”撞了很多“南墙”,吃了不少苦头,他终于在数据库领域安营扎寨。这个过程用了接近2年的时间。
“找对了方向就顺利了,再深入挖掘,就有可能创新。”禹晓辉经常把这段经历讲给自己的学生听,“任何一个读博士的人都不可能一帆风顺。”
导师给予禹晓辉的帮助是引导和点拨。搞科研一是解决经典问题,二是解决热点问题。导师建议他不要去追大家都在追的热点问题,而是花点时间去解决经典问题,做些有份量的工作。
数据库产品应用极广,涉及银行、学校、管理等各行各业,全球有几百亿的市场。而“数据库查询优化”是数据库里的核心问题,也是难度较大的经典问题,已经有人做了20多年,仍有很多问题没有解决。一个偶然的契机,导师推荐他主持IBM公司多伦多实验室的合作研究项目。
经过3年多的不懈努力和探索,禹晓辉在“关系数据库查询优化”及“时空数据库”等关键技术上提出了自己的看法,在国际上首次提出“查询优化中的风险和不确定性管理”这一课题,并解决了其中的关键性问题,从理论到应用都有了重大突破,得到业内的高度评价。
后来,禹晓辉还与导师和师弟共同做过一个社交媒体的挖掘项目。这个项目的目标是通过对博客、论坛、微博等新兴社交媒体的监控与深度挖掘,为大型企业提供市场情报分析服务。由于技术先进,项目后来发展成一个公司并取得很好的业绩(2010年公司被收购),成为科技转化为生产力的一个典型案例。
禹晓辉说:“初创项目成功的前景有2个,一是上市,一是被大公司收购。在创业过程中,我学到了很多东西,成为一笔宝贵的财富。”
谈到自己取得的成绩,禹晓辉总要提及自己的几位导师。导师的勤奋敬业和对学生的认真负责,令他深深感动。
塞夫奇克教授当时已年近花甲,不幸身患癌症,而且已到晚期,病痛折磨,非常痛苦,他经常在上课时服药止痛,却依然乐呵呵地面对大家。
“我尽量少打扰他。写了东西仅是出于尊重送给他,没指望他能看。”禹晓辉说,“可是他却逐字逐句地审阅,连标点符号、语法错误都指出来。有一次一份8页的论文草稿,塞夫奇克教授竟然写了10页的反馈意见,让我十分感动。”
禹晓辉的另一位导师是“加拿大杰出青年教授奖”获得者、数据库领域的国际权威尼克·库达斯(Nick Koudas)教授,是一位著作等身的学者。
有时候禹晓辉半夜给库达斯教授发电子邮件,不到2分钟库达斯教授就回复了,这让禹晓辉知道“库达斯教授睡得肯定比我少”。
禹晓辉说,无论在学术上,还是在做人上,导师们都是自己一生的楷模。他要求自己做导师那样的学者和师者。
计算机领域发展迅捷,竞争也极为激烈,能够在这里打拼的多是高智商者。当初与禹晓辉一起读博士的,有的来自国内名校,有的来自其他国家,最后只剩下了他一个人。导师要求严格,发现不适宜留下的,便会及时劝其退出。在多伦多大学读博士,淘汰率大约是50%,获得博士学位平均需要6年,而禹晓辉只用了4年。
“海阔凭鱼跃,天高任鸟飞”。经过多年历练,年轻的禹晓辉登上了一个广阔的平台,学术成就令人瞩目:2006年他从近百名竞争者中脱颖而出,荣任加拿大约克大学信息技术学院终身制助理教授职务,并担任IBM高级研究中心客座教授及许多一流学术机构和学术刊物的负责人或审稿人,2009年,获约克大学阿金森杰出研究奖。
数据挖掘领域的国际权威、美国伊利诺依大学的刘兵教授曾这样评价禹晓辉:“晓辉在数据库系统和数据挖掘领域取得了巨大成就,无疑是一颗正在升起的新星……”
一种难以割舍的“归属感”
事业成功的禹晓辉,生活也颇为顺利。妻子刘洋是他在香港中文大学时的同学,美丽、温婉,又是同行。后来他们又有了可爱的儿子,在加拿大买了200多平米的花园别墅。终身制助理教授的薪金,加上参与各种项目的收入,可以使他们的生活保持较高的水准。房子、车子、位子、票子,似乎一般人希望得到的都得到了。可禹晓辉心底深处总有种不满足。是什么呢?他自己也说不清。
2008年北京奥运会召开的盛况令禹晓辉特别激动。从那时起,他忽然明白了自己的所欲所求。虽然在国外职业稳固,生活安定,事业有成,也很受人尊敬,但总有一种客居他乡的感觉,在禹晓辉的内心深处,他知道自己迟早是要回来的。
“中国处于高速成长时期,是一个很有活力的社会,在中国崛起的历史时期,我不想仅仅当一名看客,我要参与进来,作出自己的贡献,那样会比较有成就感。”禹晓辉尽力回避着一些大的字眼,只用“归属感”来表达自己的强烈愿望。
2009年,禹晓辉带着妻儿回到家乡,作为“齐鲁青年学者”特聘教授,成为山东大学计算机学院最年轻的教授、博士生导师,妻子也任教于山东大学计算机学院。
巧的是,禹晓辉的父亲和哥哥都毕业于原山东工业大学,2000年该校与原山东大学和原山东医科大学共同组建为新的山东大学,一家人都成了“山大人”。
近3年来,禹晓辉继续保持着在海外养成的治学严谨、精益求精的作风,在科研上不断创新,在国际知名期刊《国际电气电子工程师学会知识与数据工程学报》(IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering - TKDE)以及国际顶级会议WWW、SIGIR、ICDE上录用和发表学术论文10余篇,并撰写了1部英文专著Cardinality Estimation Techniques in Relational Database Systems(《面向关系数据库的基数估计技术》)。期间,他积极申报课题,承担国家自然科学基金等多项国家级项目。带领自己所在的软件与数据工程研究中心学术团队,发表了许多高水平的论文,大大提升了研究中心的学术水平。
作为一名海外归来的学子,禹晓辉充分发挥自己的国际视野优势,积极参与百年山大的跨越式发展建设:
禹晓辉认为大数据的时代已经来临,要走学术研究和实际应用紧密结合的道路,主要围绕大数据管理与分析这个主题展开研究,力争将山东大学数据管理领域的研究推向新的高度;
作为软件与数据工程方向的学术带头人,禹晓辉积极参与谋划学院的学科建设,特别是在数据库学术方向建设规划方面,出谋划策,尽心尽力;
禹晓辉还在学院组织了青年教师学术沙龙,经常举办各种形式的学术专题研讨会,促进学者之间的交流,营造良好的学术氛围,目前已发展到五六十人,成为一支充满活力的学术力量。
一份自觉承担的责任
在禹晓辉办公室的电脑旁,笔者看到一册翻开的书,竟然是《宋词三百首详注》。一个计算机领域的杰出学者,竟也喜欢这类书籍。笔者明白了禹晓辉身上浓郁的传统文化气息从何而来。
这也与禹晓辉的家庭教育有关。从懂事起,父母就教导他好好读书,正派为人,长大做一个对社会有用的人,但从不限制他的求知兴趣,人文学科一直对他有着巨大吸引力。
小时候,禹晓辉最愿意暑假到乡下姥姥家住。姥姥家邻居就是一家书店,禹晓辉可以把各种想看的书带回家。他如鱼得水,不仅读遍了店里所有的武侠小说,而且还读了不少包罗万象的各科书籍。
中学时,禹晓辉有一次偶然发现学校的图书馆竟有英文报纸,于是一有空就躲在那里看《中国日报》、《英语周报》以及英文小说,词汇量大增,英语水平突飞猛进。
父母的引导,广泛的阅读,开阔的视野,逐步形成禹晓辉的家国情怀和报国情结,这不仅是他回国发展的根本驱动力,也是他格外看重教师职责的根本原因。
在禹晓辉看来,能够和那些充满青春活力的学生在一起,并把自己所学传授给他们,是一件非常幸福的事情。回国至今,他已培养博士、硕士研究生13名。他为山东大学计算机学院的研究生和本科生讲授《数据库新技术》等前沿课程,采用全英文授课方式,将广博的理论知识和丰富的实践经验融于课堂教学,深受学生欢迎。
禹晓辉悉心指导自己所带的每一位博士生和硕士生,学生有问题求教时,不管是复杂高深的理论问题,还是简单天真的琐碎问题,他都耐心解答。学生们眼中,禹晓辉亦师亦友,大家私下里亲切地称他“晓辉哥”,希望自己以后也能成长为他这样的人。
从学生们那里,笔者还得知了禹晓辉资助贫困地区学生读书的事。原来,禹晓辉就读南京大学时,有位来自贵州的同学讲述了家乡贫困孩子读不起书的情况,禹晓辉便和几个同学发起集体捐款,资助贵州贫困学生。
从2003年开始,他们每人每年出资500~1000元,至今已经坚持了整整9年,禹晓辉在国外时也没有中断。
在禹晓辉的电脑上,笔者还看到了他们今年捐款的情况汇总报告,不仅包括参与人员的名单、捐款的数目,还包括捐款受惠地区和受惠学校的名单。“兴义市,都匀市,麻江县……”一条一款细致明晰。
禹晓辉说:“现在参与的人已经越来越多,每年能汇集几十万元。捐款对那些学校很有用处,我们经常会收到得到资助的孩子们的来信。”这令他非常欣慰。
在采访最后,笔者问了禹晓辉一个题外问题:“宋词,最喜欢谁的?”
禹晓辉回答:“很多,苏轼、辛弃疾、李清照、秦观,尤其是苏轼的‘大江东去,浪淘尽,千古风流人物……’”
这或许会让我们读出他那种不愿轻易表达的深深情感。