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第1篇

根據原國家新聞出版廣電總局的年度新聞出版產業分析報告，2016年期刊總印數比前一年降低6.3%，總印張降低9.4%；與2016年相比，2017年期刊出版總印數降低7.6%，總印張降低10.1%；與2017年相比，2018年期刊出版總印數降低8.0%，總印張降低7.3%。反觀數字出版，2016年數字出版總收入5720.85億元，2017年數字出版總收入7071.93億元，2018年數字出版總收入8330.78億元?？梢灶A見，隨著時間的推移，數字出版在期刊領域也將承擔越來越重要的角色。由于數字出版的發展和技術發展密不可分，本文嘗試從技術的角度分析數字出版態勢，并進一步探討我國科技期刊的發展態勢以及新技術可能為數字出版帶來的變化。

一、數字出版領域和新技術領域關鍵詞

在數字出版方面，本文研究了2019年數字出版會議和期刊編輯領域的論文來探討數字出版領域的關鍵詞。在技術方面，本文通過調研互聯網的發展了解了新技術的關鍵詞。1．數字出版領域的關鍵詞。2019年，重要的數字出版會議主辦方主要有中國期刊協會和中國新聞出版研究院。會議報告題目關于數字出版的關鍵詞有：數字產業、生態、經濟模式、數據、移動、互聯網、信息技術、5G、AR+、人工智能/AI/機器人、平臺、云計算、新媒體、大數據、創新產品、智慧產品、知識付費、微課程、全媒體、在線、智庫、閱讀、精準、IP、傳播、數字出版、知識服務、融合發展、出版未來、人才等。在期刊調研方面，本文調研了期刊和編輯出版領域的重要期刊——《中國科技期刊研究》《科技與出版》《編輯學報》等，分析了2019年刊發的文章。這些文章涉及數字出版領域的關鍵詞主要有：媒體融合、5G、AR、移動出版、xml/html、共媒體云和自媒體庫、人工智能、平臺、產品、APP、在線、新媒體、區塊鏈、知識圖譜、知識服務、社區服務、精準推送、全媒體、智慧媒體、數字出版、造船、有聲閱讀、賦能、書刊互動、轉型、智庫、知識付費、編輯出版工具等。從上述關鍵詞我們可以分析出，在數字出版方面，期刊和技術方分別都在哪些方面開展了工作，期刊在數字出版方面的融合可以從哪些方面突破。圖1是從2019年度相關會議和期刊論文調研得出的與數字出版相關的關鍵詞。從中可以看出，數字出版會議和相關報告更多地從技術層面出發，考慮技術、產品和運營。數字出版相關論文更多地從編輯出版角度進行分析，涉及期刊出版各環節。關鍵詞方面兩者有所重疊，也有所不同。例如，數字出版相關論文較少關注5G、產品，更多關注和專業以及學術研究息息相關的數據（尤其是科學數據）、知識服務、編輯業務和人才隊伍；而數字出版會議和相關報告則相對較多地關注5G、IP運營等技術或者產品。雙方均關注融合發展、數字出版、人工智能、新媒體等。專業技術團隊和編輯出版團隊已經在一定程度上融合，但是雙方的發力點還是有所不同。因此，若要促進科技期刊融合發展，編輯出版方需要更好地表述自己的需求，技術方也需要更深入地做好需求調研，更好地按照期刊的思路研發產品，如此建設的系統和平臺才能更好滿足期刊出版的需求。上述調研也給數字出版的研究帶來啟發。一方面，研究數字出版可從期刊編輯工作流程出發，研究各個環節中哪些環節可以利用數字化提高工作效率，或者整個工作流程中有哪些困難需要機器幫助解決；或從現有數字出版的實際態勢出發，研究同行在做哪些工作。另一方面，可研究新技術的特點，即研究其可能給數字出版領域帶來哪些變化。2．新技術關鍵詞。那么，我們需要關注哪些新技術呢？哪些新技術能代表新一代互聯網的發展呢？2019年第六屆世界互聯網大會在浙江烏鎮召開，會議的主題是“智能互聯開放合作——攜手共建網絡空間命運共同體”。會上公布了15項代表性領先的科技成果，它們的主要關鍵詞是人工智能、機器、分布式、共享、智慧、自適應、5G等，這些關鍵詞也說明了新一代互聯網技術的重點發展方向，是近幾年技術領域的重點。我們可以看出，隨著互聯網的發展，尤其是和數字出版息息相關的新技術，是5G、大數據、云計算、人工智能、物聯網、區塊鏈、虛擬現實技術等。另外，還有和數字出版領域緊密結合的碎片化技術、語義技術、新媒體技術（微信公眾號、小程序、短視頻等）。下面我們逐一分析這些技術的特點，以便后續進一步探討它們在數字出版方面的應用。5G是下一代信息社會建設的基礎設施，它的特點是高速率、大容量、低延時、低功耗，這些特點使得更多資源可以部署到云上，單位時間可以傳輸更多的內容或者整合更大量的數據；使得虛擬現實、萬物互聯等成為可能；也使得智慧城市、智慧社區等得以實現。從期刊出版的角度來說，5G將可能改變知識內容、平臺、存儲、流通、渠道、服務、消費、終端呈現等的方式，對行業帶來深度的變革。大數據技術包括數據分析技術、事件處理技術、數據流通技術。我們可以從數據采集與處理、數據挖掘與分析、數據存儲與管理、數據展現與應用方面去思考期刊出版相關數據的采集、處理、重新聚合、呈現形式等，思考大數據技術可能為數字出版帶來哪些新的應用。我們可以從分布式存儲方面考慮期刊相關數據庫的架構、設計以及分布式關系模型；可以從數據流通角度考慮期刊數據傳輸的質量、安全等；可以從數量巨大、來源分散、格式多樣的數據中發現新知識、創造新價值、提升新能力，從而考慮新一代數字出版服務業態。云計算是一種基于互聯網的超級計算模式，云計算的計算速度甚至達到每秒10萬億次，可以將繁多的系統以及云資源連接在一起以提供各種服務。云計算的特點是可以有效兼容各種不同種類的硬件和軟件，支持資源以及新業務的動態擴展，具有高可擴展性；支持多業務體系按需服務，按需配備計算能力和資源；使用數據多副本容錯和計算節點同構可互換等措施來提高可靠性；使用戶突破時間和空間的限制享受虛擬現實的服務；支持海量信息處理以便提供超大規模服務等［1］。云計算技術逐漸成熟，將使得對運算能力要求高的產品得以運用，使得對運算能力要求高的服務得以實現，使得跨空間、跨時間的虛擬服務成為現實，使得跨平臺、跨數據庫的資源得以快速整合。人工智能產業在大數據、深度學習算法、計算能力三大要素的推動下逐漸成熟，人工智能研究讓計算機模擬人的思考過程以及智能行為，如學習、問題求解、自動推理、智能檢索、思考、規劃等，其相關的技術包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等［2］。期刊可以思考，現階段或者未來在數字出版中，哪些環節可以用計算機或者機器人來實現，思考利用計算機和機器人可以幫助我們實現哪些人工難以完成的工作。物聯網作為信息通信技術的典型代表，其技術和應用的普及以及逐漸成熟，將推動人類社會進入萬物互聯的新時代，可穿戴設備、智能家居、自動駕駛汽車、智能機器人等新設備將接入互聯網。這使得未來學術出版物的產品、終端等呈現多樣化。根據物聯網的特點可以更多地思考學術出版的產品以及終端。區塊鏈技術的特點是去中心化、分布式和安全。期刊可以從這三個特點考慮在這方面有要求的產品和環節。虛擬現實技術包括VR（虛擬現實技術）、AR（增強現實技術）和MR（混合現實技術）。VR是利用電腦模擬產生虛擬世界，讓使用者如同身臨其境一般，是純虛擬數字畫面。AR是通過電腦技術將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間，是虛擬數字畫面和裸眼現實。MR包括增強現實和虛擬現實，指的是結合數字化的現實世界和虛擬世界而產生的新可視化環境，MR是數字化現實加虛擬數字畫面。虛擬現實的特點將使得學術傳播更加真實、直觀、多方位、多角度。和期刊緊密結合的語義技術、碎片化技術、新媒體技術、視頻技術等，這些期刊界比較熟悉，這里不再贅述。

二、我國科技期刊數字出版狀況

根據《中國科技期刊發展藍皮書（2017）》統計，我國科技期刊中，5020種期刊共有1375個主管單位、4381個出版單位。平均每個出版單位出版1.15本期刊，僅出版1種期刊的出版單位就有4205家［3］。我們可以看出，我國期刊眾多，但是小而散，這些小而散的科技期刊很難有比較強的經濟實力單獨開展數字出版的轉型。尤其是和國際大出版商相比，我國科技期刊的數字出版還落后很多。進行國際合作的英文學術期刊，充分利用國際數字出版平臺，在一些流程中實現數字化，是眾多國內英文科技期刊的選擇。即使如此，我國科技期刊一直堅持不懈地利用一切可利用的資源逐步摸索出自己的數字化發展之路。在科技期刊數字出版過程中，期刊出版人體驗了如圖2（1）到（5）所示的媒體傳播發展過程。尤其是近幾年，科技期刊媒體融合技術和產品日新月異，科技期刊、期刊集群、超大規?？壕跀底殖霭婧兔襟w融合方面做了大量探索，并取得一定的成績。圖2媒體傳播的發展1．期刊的數字出版我國科技期刊在數字出版方面側重于期刊出版全流程的數字化以及為學科服務。目前，我國科技期刊出版流程中很多環節已經實現了數字化、融媒體發展?？萍计诳瘮底殖霭娴闹攸c是采編審校、出版、學術傳播和知識服務等環節。在出版方面，我國很多科技期刊除出版整期外，還做優先出版、預出版，也有期刊支持已經提交預印本庫的文章，還有期刊平臺支持連續文章出版。相當數量的科技期刊實現了xml制作、html展示、全媒體出版，并實現一次制作多元，還支持讀者針對文章內容、圖、表等進行交流和評論，甚至記筆記、翻譯和分享。我國有100多家期刊加入雙語出版，使得中文期刊的文章被翻譯后得以在海外傳播。也有期刊打造多媒體欄目，有的視頻，通過多媒體的方式為讀者直觀地呈現原始的研究成果和重大發現。在學術傳播方面，期刊也是百花齊放。有的通過論文改編或者寫文章評論的方式在其他平臺進行學術推廣；有的充分利用各種數據庫、社交平臺、學術傳播平臺、學術媒體進行學術傳播，例如《中國科學數據》的平臺可以直接對接ResearchGate傳播期刊論文；有的開通微信、微博、博客等進行學術社交；有的做精準推送；有的增加在線的微視頻、音頻等內容；有的充分利用新媒體領域的短視頻平臺，如今日頭條、九州云播等開展專業領域的學術推廣活動。在知識服務方面充分發揮學科特色，如將研究區域嵌入地圖，進行線上線下推送相關專業信息、科普信息等；或者充分利用淘寶、抖音、快手等平臺展示專業內容或科普內容。2．期刊集群的數字出版期刊集群側重為所屬期刊提供各種單刊不易實現的服務，降低刊均成本。例如，學科刊群比單個期刊容易整合更多學科資源，為本學科提供更豐富的服務，并且還能為所屬期刊提供多種出版服務，進行整體學術推廣，相比單刊有更大的學術影響力。近些年有眾多聲音指出，我國科技期刊很難與國際大出版商同臺競爭的原因是我國期刊小散弱，因此呼吁我國期刊規?；l展和集群化發展。這些年也確實形成了一系列的期刊集群，并逐年擴大，如中華醫學會醫學期刊集群、科學出版社期刊群、高等教育出版社期刊集群、清華大學出版社期刊群、浙江大學出版社期刊群、中國光學期刊群、中國地理資源期刊集群等。這些期刊群均建設了自己的網站，并獲得了一定的資金支持。在資源整合方面，如中國材料期刊網實現了期刊資源的集成，除此之外還整合了圖書、專利、專家、會議等學科資源，并增加了虛擬專輯、會議系統等。中國煤炭網有期刊庫、專題庫、專家庫、視頻庫以及煤炭視聽板塊（專家報告、特別訪談、煤炭科普、會議活動等），整合了行業資源。在平臺建設方面，清華大學出版社期刊集群平臺實現了預出版、OA出版等，還制定TUP-JATS的xml標準。浙江大學出版社期刊中心實現了全流程的數字化期刊集群平臺建設，平臺集投審稿、內容、運營推廣、讀者服務于一體，打通底層數據，實現多終端訪問。中華醫學會建設CAMJATS標準，采用統一的標準處理期刊相關數據，曾中標國家數字復合出版工程的試點單位和示范單位，并升級采編平臺以及出版平臺，進一步進行資源整合，實現采、編、審、排、加工、多形態、富媒體出版、移動出版、質量管理、新媒體學術推廣、期刊銷售、會議服務等一體化、現代化的出版和服務體系。高等教育出版社實現采編、運營管理、數字化生產、數字化平臺建設、市場營銷與海外合作的體系化發展。在學術推廣方面，國內的期刊集群化平臺常對接一些學術評價和學術推廣平臺，例如Almetric、TrendMD、Kudos、PubMed、CSCD、百度學術等。在知識服務方面，國內的學科期刊集群通常整合該學科的各種學術資源，為該學科研究人員提供知識服務，或者為期刊、編輯等提供行業服務。例如中國激光雜志社提供協同會議系統、DOI注冊、編輯加工等行業服務，該集群通過舉辦會議聚攏專家資源和學術資源，同時也為光學領域提供服務［4］。3．超大期刊集群的數字出版國內的超大期刊集群，有知網、萬方、維普、龍源、超星等，特點是能更好地利用大數據資源和技術為期刊出版的上游、期刊出版環節以及期刊出版的下游提供服務。下面以知網為例敘述超大期刊群的數字出版。知網整合了我國95%以上的中文學術資源，擁有我國最大最全的中文學術資源庫，也擁有我國最廣最全的讀者群。知網在期刊上游環節，為作者以及研究人員提供的服務有：如何查資料、如何申請課題、怎么做實驗、怎么做科研等信息；讀者可通過中國知網、CNKISCHOLAR、全球學術快報、CNKI知識元搜索（碎片化地搜索圖、表、概念、數字……）等檢索學術論文、基金、碎片化資源、全媒體資源等；可以通過龐大的學者成果庫、學者圈子等獲取專家信息，進行學術社交；可以通過研究型學習平臺獲取或者管理自己關注的學術資源；可以通過大數據研究平臺利用統計數據獲取學術熱點等信息。在期刊全流程出版環節，編輯可以利用選題策劃、學術熱點、期刊按需出版中的用戶分析等模塊進行選題策劃，利用采編排發一體化出版系統（包括學術不端檢測、文章創新性檢測、

第2篇

美國麻省大學(University of Massachusetts Amherst)阿默斯特校區(以下簡稱麻省大學)是馬薩諸塞州立大學系統五個校園中的主校園,是美國知名的研究型大學。該校創辦于1863年,坐落在美國東部美麗的新英格蘭地區。

麻省大學計算機系成立于1964年,其研究生教育也有超過40年的發展歷史。由最初的3名教授發展到現在擁有43名教授,其中包括9名ACM計算機學會(Association for Computing Machinery)院士(Fellow)、4名電子和電氣工程師協會(IEEE)院士、5名人工智能學會(AAAI)院士和2名美國科學促進協會(AAAS)院士。麻省大學計算機系在人工智能、網絡與分布式系統、計算理論等多個領域的研究處于世界領先水平。作為美國知名的計算機系,麻省大學計算機系的教育理念是“培養下一代能以創新的方法解決真實世界問題的計算機科學家”(cs.umass.edu/grads/msphd-requirements)。在這個核心思想的指導下,該系非常注重對博士研究生的培養,為了達到培養學生具備進行原創性科學研究(Original Research)的能力的教育宗旨,該系制定了一套非常嚴格的課程計劃,以培養學生堅實而廣博的基礎知識、良好的科學研究方法和思維習慣。麻省大學計算機系每年大約會收到1000份左右來自世界各國的優秀學生的申請,攻讀其博士學位,而錄取的人數一般保持在30名左右。完善和嚴格的博士研究生培養體系、開放而先進的教育理念,使麻省大學計算機系成為全美最具有競爭力的計算機院系之一。

麻省大學計算機系招收兩種形式的博士研究生:碩士/博士連讀研究生和直博研究生。只有在美國其他大學獲得相應計算機碩士學位,并修完麻省大學計算機系認可的相關課程的學生,才有資格申請直接攻讀博士學位;否則,學生在錄取后必須經過碩士/博士的連續培養才能獲得博士學位。

無論哪種形式,麻省大學計算機系博士生培養大體分為兩個階段:博士生資格學習階段和博士生研究階段。博士生資格學習階段主要是對學生進行基礎知識培養和基本研究能力訓練。學生只有在通過博士資格考試論證,成為正式博士候選(PhD Candidate)人后,才能進入下一步的博士論文研究階段學習。以下是麻省大學計算機系對碩士/博士研究生的培養要求:

(1)Actively participate in research under the guidance of an advisor(在導師的指導下,積極參與研究)

(2)Satisfy 6 Core Requirements (完成6門核心課程的要求)

(3)Complete 42 course credits (core courses taken to satisfy core requirements are included)(完成42個課程學分,其中包括核心課程的學分)

(4)Complete a 6-credit MS Project (完成6個學分的碩士研究項目)

(5)Graduate with an M.S. Degree(申請獲得碩士學位)

(6)Pass the Department Qualifying Exam- Portfolio(通過博士資格考試)

(7)Form a Committee(成立答辯委員會)

(8)Propose a Thesis(提交博士開題報告)

(9)Complete 18 Dissertation Credits (完成18個學分博士論文)

(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) (完成連續兩個學期修9個學分的要求)

(12)Defend and Submit a Thesis (博士答辯和提交博士論文)

本文將以麻省大學計算機系為例,探討美國計算機專業博士研究生培養的一個重要環節――博士研究生課程教育體系的特點,以期為提高我國的計算機專業博士生教育提供借鑒。

2掌握牢固的理論知識是培養優秀博士生的基礎

美國的計算機博士教育非常注重對學生基礎理論知識的培養,為了使學生掌握牢固而廣博的基礎知識,麻省大學計算機系要求每個碩士/博士研究生必須修完6門博士核心課程,而且成績必須達到B+以上。這些核心課程分別屬于計算機科學的三大領域:理論(Theory)、系統(Systems)和人工智能(Artificial Intelligence),課程設置具體如下:

(1) 理論核心課:計算理論(Computation Theory)、高級算法(Advanced Algorithms)

(2) 系統核心課:有三組課程,分別是:

編譯技術(Compiler Techniques)、現代計算機體系結構(Modern Computer Architecture)

數據庫設計和實現(Database Design and Implementation)、高級計算機網絡(Advanced Computer Networking)、操作系統(Operating Systems)

高級軟件工程I(Advanced Software Engineering: Synthesis and Development)、高級軟件工程II(Advanced Software Engineering: Analysis and Evaluation)、程序設計語言(Programming Languages)

(3) 人工智能核心課程:高級人工智能(Artificial Intelligence)、機器人學(Robotics)、信息檢索(Information Retrieval)、不確定環境下的推理(Reasoning and Acting under Uncertainty)、增強型學習(Reinforcement Learning)、機器學習(Machine Learning: Pattern Classification)

根據不同的研究方向,學生可以在六門核心課程的選擇上有所不同,但為了加強理論基礎和掌握知識的廣度,無論哪個研究方向的學生,都必須修完兩門理論核心課程和一門高級人工智能課程,同時,再根據自己的研究方向選修其他三門核心課程。例如,一個系統方向的博士研究生除了修完以上兩門理論和一門人工智能課程以外,還必須修完來自于系統方向不同組的三門系統方向的課程;而一個人工智能方向的博士生則必須修完另外兩門人工智能方向的核心課程和一門系統方向的核心課程。

每門核心課程由教師講授一學期,其中每星期2次課,每次2小時,3個學分。根據內容不同,每門課程一般要安排5～8次書面作業、1次期中考試和1次期末考試。其中,對系統方向的課程來說,每個章節完成后一般還有一次課程項目設計(Course Project),主要要求學生實現相應的算法和進行性能評價。由于核心課程要求高,課程學習內容多,導師和系里會建議學生每學期選學不超過一門的核心課程,所有6門核心課程則在三年內完成。如果成績沒有達到B+,麻省大學計算機系允許學生重修該核心課;但是,如果學生在規定的博士資格考試申請時間前沒有通過全部的6門核心課,則不再具備繼續攻讀博士的資格。

嚴格的核心課程作業、考試制度和淘汰制度,不但使學生牢固掌握了計算機科學各領域的基礎知識,培養了學生勤奮刻苦的專研精神,而且極大地豐富了學生的視野,為學生進入實際科學研究打下了堅實的基礎。

3靈活而完善的博士生選修課程體系是培養創新型人才的重要途徑

美國一流研究型大學博士生教育的目標是培養世界一流的科學家和拔尖創新型人才,為了實現這個目標,美國的博士生教育除了注重培養學生扎實和精深的基礎知識外,還非常注重培養學生的創新思維和發現新問題的探索精神及能力。

如果核心課程體系的設置是培養優秀博士生的基礎,是向學生傳授學科領域的重要基本知識和原理與技術,是學生全面掌握計算機基本理論與方法的重要途徑,那么,選修課的設置則是對學科基本知識的補充,是培養學生學習新的知識和了解并探索前沿研究方向,從而成為創新型人才的重要手段。

麻省大學計算機系的做法是,在博士研究階段,除了要求學生完成18個學分(6門)的核心課程學習以外,還要求完成24個學分(8門)的非核心課程(或稱為選修課)學習。這些選修課大多是關于本學科及相關專業前沿領域近3～5年的新研究方向、研究方法或新技術的相關內容的介紹,一般由教師在每學期開學前提出新的課程計劃,學生則根據自己的研究興趣和職業目標自由選課。通過課程的學習,學生能在最短的時間內了解本學科相關領域的最新研究現狀,更重要的是,在課程的學習過程中,教授會將許多新出現的問題在課堂上和學生討論,同時,通過2～3個課程項目培養學生獨立(或合作)解決新問題的能力,以及教會學生各種探索問題的研究方法。

在教學模式上,可以采用由教授主講的傳統方式,也可以采用以討論為主的方式。以教授為主講的教學模式在此就不再贅述,以下著重描述以討論為主的選修課教學模式。

以討論為主的Seminar是美國計算機院系的教授最常用的選修課教學模式。Seminar的課程設置沒有固定模式,但通常有以下幾方面的特點。

第一,課程的選題一般是近年新出現的有代表性的前沿研究課題。

第二,課程內容的選擇一般來自近年來該領域頂級國際會議的專題論文。

第三,課程內容的組織由教師完成。教師在確定題目后,一般會根據論文的情況將討論的內容分為多個子專題,每個子問題由3～4篇論文組成。課程的開始一般是綜述性的論文或在該領域出現的最早的學術論文,其目的是探討該研究方向出現的新的應用背景需求和所帶來的新的挑戰。其后的每個子專題則將對具體問題和方法進行深入探討。

第四,選課的學生人數一般在20～30人左右,而且通常是由學完了核心課程以后的高年級博士生組成。學生人數太少,論文的覆蓋面可能太小;學生太多,可能導致討論的深度不夠。同時,只有學完了基本理論后,學生才有可能具備較深入分析問題的能力。在Seminar的學習討論中,找到新的研究問題也是該課程設置的重要目的之一。

第五,課堂教學的模式基本上是教師和學生互動的教學方式。教師在第一節課引導學生對該領域的基本問題有了初步認識后,學生將對每篇論文進行評估(Review)、宣講(Presentation)和進行課堂討論。每篇論文的宣講時間是25～30分鐘,課堂討論時間是10～15分鐘。其中教師將引導學生對論文中所研究的問題和關鍵技術進行深入討論,學生參與討論的情況將作為課程考核的重要依據。

選擇合適的題目并對教學討論的內容(論文)進行篩選和組織對開課教師的要求非常高。為了準備一門新的Seminar課,教師一般需要預先通讀該研究方向所有重要國際會議的相關論文,然后根據不同的研究問題對論文分類,并將其中有代表性的論文提煉出來,作為課程學習的論文。在課程項目的設置上,教師會事先準備一些題目,如對某些算法的實現、評估和改進,實現原形系統等,同時也非常鼓勵學生在論文討論的過程中有針對性地提出自己的見解和新的解決問題的方法。

4合理的課程學習安排是培養高質量博士生的有效保證

美國的博士教育是以博士生的最終質量為評判標準,而不是以年限來規定學生的畢業時間。在美國計算機專業,培養一個碩士/博士生一般需要至少5年時間。由于強調博士生專業知識學習的深度和廣度,在整個博士學習階段,博士生都會積極參與課程的學習,并盡可能地將研究項目中的問題和課程學習聯系起來,用所學到的方法或思路來解決新問題。

以麻省大學計算機系為例,雖然學生的背景不同,但為了在保證質量的前提下幫助學生用最短的時間順利完成博士課程要求和博士論文要求,系里建議學生按如表1所示的時間表安排整個博士階段的學習計劃。

麻省大學計算機系不但在本系有完善的研究生課程體系,學生可以根據自己的研究興趣和職業規劃來自由選課,而且也鼓勵學生在其他相關院系選修本系沒有開設但對研究有用的課,如數學系或電子工程系的高級課程?？傊?美國博士教育的一個重要特點是強調基礎知識的學習,鼓勵學生以積極的態度參與到課程的學習中,同時訓練學生在課程學習的過程中逐步學會發現問題和研究問題的方法。

5啟示和建議

美國的博士教育強調堅實的基礎理論知識、完善的知識體系和用于探索與創新的研究能力,而這些恰恰是決定博士畢業生日后發展潛力的關鍵。長期以來,我國計算機博士教育主要是通過參與科研項目的形式來對學生進行培養,這種“研究項目驅動型教育”在我國恢復研究生教育的初期起到了很好的推動作用,培養了大批科研人才。但隨著教育本質的回歸和創新型人才培養的需要,從總體來看,我國的這種單純強調研究項目的教育模式培養的博士生,質量與國際先進水平相比還有一定的差距。由于沒有嚴格的博士課程要求和淘汰制度,學生在學習階段往往會忽略對基礎知識的學習和對知識結構的完善。長此以往,必然會影響博士生的研究水平和發展潛力,最終將會影響國家的整體創新能力。

筆者建議,為了使學生掌握牢固的專業基礎知識,同時培養學生在某一學科領域的研究興趣和基本的研究能力,應該首先強調核心課程體系的建設,不論哪個方向的學生都必須通過一定數量的核心課程的學習,如算法、分布式操作系統、人工智能等,這些核心課程應由教師來講授;同時,應嚴格課程的考核制度和課程評價體系。對于選修課,由于其主要目的是擴展學生的視野,培養學生分析問題和研究問題的能力,所以應借鑒國內外Seminar課程的成功經驗,積極有效地激勵教師和學生共同上好Seminar課。

博士生教育是一項復雜而艱巨的系統工程,而其中的課程學習是研究生培養中非常重要的一個環節,如何通過嚴格的培養機制和靈活的培養方法,在給學生傳授基礎知識的同時培養學生分析問題和解決問題的能力;如何將合理的研究生課程體系和研究項目結合起來,嚴格博士生培養機制,完善博士生資格評估體系,從制度上保障博士研究生的質量;以及如何真正教會學生探索科學基本問題的方法,培養學生良好的科研習慣和勇于開拓創新的精神等,是我們在計算機學科建設中應該進一步思考的問題。

第3篇

關鍵詞:智能科學基礎;系列課程;國家級教學團隊;改革;建設

在國家教育部質量工程的支持下,中南大學信息科學與工程學院對國家級精品課程人工智能[1-2]和智能控制[3]、全國雙語教學示范課程人工智能和國家級智能科學基礎系列課程教學團隊[4]等進行持之以恒的改革與建設,取得一些成果。

“智能科學基礎系列課程教學團隊”的教學隊伍是一支由國家級教學名師領銜[5],知識結構、梯隊結構和年齡結構比較合理,具有明顯的學科優勢、課程優勢、人才優勢和教學科研優勢的頗具特色與影響力的教學團隊。該團隊以中南大學智能科學研究中心為核心,主要承擔人工智能基礎、智能控制導論、機器人學、專家系統等本科基礎和專業基礎課程,碩士學位課程人工智能、智能控制和機器人控制技術以及留學生碩士學位課程Artificial Intelligence和博士生學位課程智能系統原理與應用的教學。

教學團隊在建設過程中,注重教學改革,加大課程建設和教材建設力度,不斷改進教學方法,在課程改革、教材建設、教學手段、隊伍建設以及交流合作等方面取得一些進展。本文擬就教學團隊的改革與建設的相關理念與實踐問題加以總結,談談我們的見解。

1創新教學方法

教學是教師的本職和核心工作。本教學團隊一直致力于教學方法與教學模式的改革與創新,虛心學習國內外先進教學經驗和方法,積極探索教學新路,形成了“以趣導課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學模式和教學方法[6-7]。充分激勵學生的學習積極性和主動性,發揮獨立思考和創新思維,多方位培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。我們在教學過程中應用了課堂演示、課堂互動、課堂辯論、課后網絡教學、網絡實驗等一系列現代化全方位的教學新模式。此外,為提高學生的動手能力和理論水平,讓學生直接參與部分教師課題,理論聯系實際,為畢業后的工作學習打下良好基礎。具體措施如下:

1) 舉行課堂討論會,營造自由探索氛圍。

為調動學生的積極性,我們在授課過程中多次開展課堂討論會和辯論會等活動,讓學生自己查閱資料,分析整理,提出自己的觀點,使學生全方位地接觸所學課程,培養學生的研究能力,真正實現師生互動,并鼓勵學生用英語討論。學生對有些問題展開了激烈的爭論,激發了學習潛能,明確了學習目標。課程中還經常請來在科研工作中擔任主要任務的教授和博士生來給學生介紹最前沿的科學動態,激發學生們對所學知識和科學研究的興趣。在研究生教學方面,我們更進一步通過舉辦課程課堂學術研討會,讓學生在一年級就開始接觸學科前沿,自己查閱資料和動手寫科技論文,并在研討會上宣讀討論,培養獨立工作能力和從事學科前沿研究的能力,為將來的高層次研究打下基礎。

2) 倡導啟發式教學,培養學生學習能力。

注意采用面向問題的啟發式方法進行教學,啟發學生求解問題能力,強化學生的參與意識,提高他們的學習積極性。教學中還注意采用了多種交互式策略,如課堂教師提問、鼓勵或指定學生用英語提問、學生就某個知識點進行主題發言后老師點評等。此外,師生通過互聯網進行交互,方式包括Email、BBS和QQ談和交換文件等。

根據學生的興趣和創新潛力,對有專業特長的本科生,在自愿情況下,挑選2～3名參與國家級項目研究工作,進行中長期培養試點,實現本科培養過程與碩士、博士研究生培養過程的銜接。

3) 增強課程實驗教學環節,籌建智能專業實驗室。

智能科學基礎課程的概念性較強,初學者感到比較抽象,而實驗教學又是薄弱環節。因此,結合學生實際情況,我們對實踐教學環節十分重視,設計了一些新的實驗項目,探索新穎的實驗方法。新開實驗項目包括人工智能實驗、智能控制實驗、專家系統實驗、機器人學實驗、人工智能課程設計等。對相關課程的原有實驗,我們也進行了一些改革,增設了個性化的實驗,使得學生的實驗數據和實驗結果分析既有格式要求,又給學生報告自己研究的過程和結果留有空間。這些做法能夠鼓勵學生進行獨立性研究,滿足他們學習的需求。通過實驗教學,學生能夠理論聯系實際,驗證所學理論知識和概念,加深理解,充分調動了學生的學習積極性,培養了他們的創造能力。

除課堂實驗外,我們還充分發揮虛擬實驗的優點,設計了網絡虛擬實驗,讓學生在課外上網練習。通過虛擬實驗,學生可以了解算法的具體運行過程,調整參數和過程,并進行驗證以加深對知識的理解,提高學習興趣,從而達到教學目的。

結合科研,購進和自制部分新設備、新系統,計劃建設智能專業實驗室,為教學提供更多的優良實驗設備。例如,已研制“中南移動一號”和“中南移動二號”自主移動機器人共7臺,已購進RCB-1型教學機器人20套等。

教學團隊教師還指導學生參加全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽活動、大學生創新性實驗計劃及創新教育計劃項目等,取得優秀成果。

2推進課程改革

教學改革是課程建設和學科發展的生命線。我們把國家級精品課程和全國雙語教學示范課程放在優先建設的位置,并以它們帶動其他課程建設,完善系列課程建設,同時新辦了智能科學與技術專業。

2.1搞好精品課程建設,改進雙語示范課程教學,穩步推進系列課程建設

本團隊著力搞好已有的2門國家級精品課程、1門全國雙語教學示范課程,更新精品課程網站,豐富課程內容。為了及時反映上述課程中相關科學技術的最新進展,我們調整了教學體系和教學內容,修訂了教學大綱,并對教學內容進一步優化和更新,極大充實了各課程教學內容。同時,通過校際教學活動和網上資源共享對精品課程、雙語教學示范課程進行交流和推廣,起到較好的輻射作用[8-9]。

為加強精品課程建設,完善和拓展課程體系,在總結現有精品課程的建設經驗的基礎上,又建成省級精品課程1門,校級精品課程1門。

為提高學生的專業英語水平和學習興趣,使得學生能夠開拓眼界,追蹤國際前沿科學研究,本團隊長期對雙語教學進行研究和實踐。除改進人工智能雙語教學示范課程外,團隊承擔的其他課程,如智能控制、機器人學、專家系統、數據結構等也實行了雙語教學,并為該課程引進英文輔助教材。例如,對人工智能課程,我們先后采用Nilsson和Russell等編著的國外影響較大的英文原版教材作為主要教學參考書[10-11],供學生學習參考。在雙語教學中,一般以漢語講授為主,英語為輔,并對一些關鍵詞同時用漢語和英語表示。對部分章節或某個專題,采用純英語教學或以英語為主漢語為輔的教學。對PPT課件的編寫分為純漢語、純英語和英漢混合幾種方式。英語教學比例要根據教學內容和學生英語水平而定,其檢驗標準是學生的接受程度與學習效果,根據這一點來適時調整雙語教學中英語對漢語的比例。

通過教改實踐,我們承擔的智能科學基礎課程逐步形成為具有明顯特色的課程體系。我們講授的課程從智能科學的基礎課程到專業基礎課程,再到專業實踐課程,形成了配置合理、特色鮮明、循序漸進、優勢互補、協調發展的智能科學與技術學科從基礎到應用的系列課程體系。

2.2新辦智能科學與技術專業

智能科學與技術是當代科技發展的前沿學科和重要組成部分,其人才需求日益增加,超出了目前高校的培養能力[12]。我校的智能科學與技術學科方向經過近20年的發展,已形成了具有自身優勢和特點的學科,在國內具有一定的知名度和優勢。為了促進智能科學與技術學科的發展,經過多年積極準備,我們于2009年申報了智能科學與技術專業并獲得教育部批準。通過向兄弟學校學習調研,了解該專業人才需求、專業建設規劃,設定適應培養目標的教學計劃與課程設置方案。雖然我們開辦“智能科學與技術”專業較晚,但我們從2002年開始,就一直關注和積極參與國內智能科學的學科的討論與新專業籌備工作[13]。

我校于2009年申報獲準,在自動化專業增設了智能科學與技術專業方向,目前已招收2屆學生共84人。我們為選讀智能科學與技術本科專業方向的每個學生選定指導老師。每個學生都可以參加指導老師的課題,指導老師也可以利用自己的學識、經驗和責任心來更好地管理呵護學生。這一做法取得明顯效果,不僅受到同學們的普遍歡迎,也得到了學校的肯定。我們還多次召開師生見面會并通過指導老師走訪宿舍,了解每個人的情況。為了消除代溝,努力融入同學當中,學習熟悉他們的語境和思維想法。我們的目標就是不讓一個學生掉隊。

創建與建設智能科學與技術新專業,將為智能科學基礎系列課程教學建設提供一個更加寬廣的平臺,并對計算機、自動化和電子信息等學科的專業建設和課程建設提供一個新的增長點。我們將以智能科學與技術專業建設為契機,虛心學習兄弟學校的專業建設的做法和經驗,進一步規范智能科學與技術的基礎課程教學,讓智能科學基礎課程教學建設登上一個新的臺階。

3加強教材建設

教材是教學的重要工具和資源,其水平直接影響教學效果和教學質量。在教學過程中,我們與時俱進,對教學內容不斷優化與更新,精益求精地編寫反映學科發展的教材[14]。

我們對原有編寫出版的教材進行修訂,反映新世紀學科發展水平和發展趨向,以適應教改需要。把這些最新內容用于教學,使學生了解到國際前沿動態和本學科的最新成果。

以相關系列課程為平臺,注重教材配套,服務因材施教,著眼長遠教材建設。僅2007年以來我們已出版的相關教材及專著如下:

《智能控制原理與應用》,國家級精品課程配套教材,2007;《智能控制導論》,國家級精品課程配套教材,2007;《未知環境中移動機器人導航控制理論與方法》,2008;《機器人學》,第二版,國家級教學團隊配套教材,2009;《機器人學基礎》,國家級教學團隊配套教材,2009;《人工智能及其應用》,第四版,國家級“十一五”規劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《人工智能基礎》,第二版,國家級“十一五”規劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《移動機器人協同理論與技術》,2010。

4優化隊伍結構

師資隊伍建設是團隊建設的源頭,沒有一流的教師隊伍就沒有一流的教學團隊。在師資隊伍建設上,我們一直采取引進優秀人才和在職培養相結合的做法。對于人才的引進主要通過辦專業和辦學科點等方式吸引人才,還通過創造教學和科研條件,穩定教師隊伍,解決個人的發展問題。

采取有效措施,提高主講教師的學術積累和教學水平。一是教研組教師,特別是中青年教師積極參加重要科研項目,提高學術水平。二是派中青年教師赴國外研修訪問,了解和學習發達國家同類課程的先進教學經驗、相關課程設置情況與發展趨勢,將國外教學思想引入課程教學。

教學始終是教師的第一要務,為了提高青年教師的教學素質,我們實施并完善了一系列管理措施和制度。

1) 設立名師工作室,實現名師資源共享形成多元化的帶教制度,安排高年資的教師對年輕教師進行傳、幫、帶,可以有業務方面的指導,也可以有認識方面的交流。通過老教師對年輕教師全方位的指導,使老教師的教學理念和經驗得以繼承,加快了年輕教師的成長。

2) 有計劃地安排年輕教師虛心旁聽有經驗教師的講課。通過聽課,不僅使年輕教師進一步掌握課程的內容,更重要的是使年輕教師學到了老教師的教學方法和經驗,對其今后從事教學工作起到了積極的指導作用。

3) 對于第一次上課和第一次上某門新課程的年輕教師,團隊都要在課前組織他們試講。試講前,安排老教師進行指導,傳授教學經驗。試講時,由團隊的教師參加聽課并對其進行講評,肯定其優點,指出其不足,幫助青年教師盡快掌握課程的重點,找到更合適的講授方法。此外,我們還備課,統一基本教案,幫助年輕教師成長。

近兩年來本教學團隊獲得的主要教學獎勵就有徐特立教育獎、茅以升教學專項獎等。

5擴大交流合作

我們在做好自身團隊建設的同時,增進與全國相關高校和教學團隊的交流,學習兄弟團隊的建設經驗,在課程示范、教材推廣、網絡資源輻射等方面發揮積極作用。我們還開展校內合作,聯合不同院系進行教學和精品課程的申報與建設,在校內推廣改革成果;發表了一系列教改論文;發起籌備《全國智能科學技術課程教學研討會》;邀請企業界科技精英做本科生就業指導相關報告。

1) 增進校際交流,發揮輻射作用。

我們經常以講座報告形式在許多兄弟院校進行教學與教改交流。例如,最近一年來就應邀先后到上海交通大學、同濟大學、東華大學、東南大學、國防科技大學、中國礦業大學、北京科技大學、清華大學等校就智能科學技術課程的教學、教改和建設問題作專題報告,在兄弟院校師生中引起熱烈反響。已有數以百計的高等院校采用我們編著的教材和網絡課程進行教學,國內已有眾多的從事人工智能課程和智能控制課程教學的教師,來信來函索取我們開發的課程教案、課程演示和網絡課程相關資料等,我們一直盡力地搞好推廣和服務工作。

2) 撰寫課程改革論文,進行國內外交流。

本團隊成員僅近一年多來,就在中國教育開放資源網、中國人工智能學會13屆年會、計算機教育、高等理科教育、計算機與現代化等會議及刊物上發表10篇教改論文,在國內外進行交流,起到介紹情況,交流信息和經驗的積極作用。

3) 籌備全國相關課程教學研討會。

為了更好地交流經驗,擴大影響和輻射作用,我們發起并聯合中國人工智能學會教育工作委員會、中國計算機學會人工智能與模式識別專業委員會、中國人工智能學會智能機器人專業委員會、中國自動化學會智能自動化專業委員會、中國人工智能學會人工智能基礎專業委員會,籌備召開了首屆《全國智能科學技術課程教學研討會》[15]。圍繞各個學校在智能科學與技術本科專業的課程改革與建設、課程和專業教學計劃制定和未來發展設想等方面進行交流研討。通過交流研討,認真學習兄弟學校的經驗,并盡可能匯報我們的經驗。我們相信,在與會全體代表的共同努力下,本次課程教學研討會一定能夠取得積極的成果。

注:本研究獲得教育部國家級精品課程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全國雙語教學示范課程人工智能(2007年)、國家級智能科學基礎系列課程教學團隊(2008年)等項目支持。

參考文獻:

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[3] 中國高等教育學會. 中國高校國家精品課程,工學類,(上冊),2003-2007[M]. 北京:北京大學出版社,2008:426-429.

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[5] 中華人民共和國教育部高等教育司. 名師風采,第一屆高等學校教學名師獎獲獎教師集錦[M]. 北京:地質出版社,2006: 152-153.

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[9] 陳愛斌,肖曉明,魏世勇,等. 智能控制的學科發展與學科教育[J]. 現代大學教育,2006(3):102-105.

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[15] 2010年全國智能科學技術課程教學研討會征文通知[J]. 計算機科學,2010,37(6):封3.

Construction of State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU

CAI Zi-xing, CHEN Bai-fan, LIU Li-jue

(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)