小编精心整理了《计算机科研论文范文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。摘要：该文从分析高职院校开展科研的现状和意义入手，深层次剖析了目前高职计算机教师科研水平不高的原因。对怎样提升高职计算机教师科研能力进行了一些探索，总结出提高高职计算机教师科研能力的对策。
第一篇：计算机科研论文范文
计算机科研提速与计算科学发展探讨
摘要：理论研究科学既有深厚的科学意义，又具备丰富的应用功能，是最基本的计算机科学的组成部分，在国际上一直很受重视，但在国内却是大家不太了解的领域。本文通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾,提出量子计算系统的发展和成熟,并且提出了人类认识未知世界的规律:“计算工具不断发展-整体思维能力的不断增强-公理系统的不断扩大-旧的神谕被解决-新的神谕不断产生”不断循环。
关键词：计算科学 计算机科研 计算工具
理论研究科学既有深厚的科学意义，又具备丰富的应用功能，是最基本的计算机科学的组成部分，在国际上一直很受重视，但在国内却是大家不太了解的领域。
据了解，从1998年成立至今，微软亚洲研究院已经确立了五大研究方向，涵盖多媒体、数字娱乐、用户界面、无线及网络技术和互联网搜索与挖掘等领域。本次成立的理论研究组将与原有的五个研究组平行运作，为他们提供理论方面的支持，帮助他们进一步拓展研究的深度和广度。
首先，先谈谈关于计算科学与计算机发展。
第一，计算的本质以及远古的计算工具。抽象地说, 所谓计算, 就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说，从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2，而符号串g是2x，从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理, 那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子, 而g为含意相同的中文句子, 那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串) 开始, 一步一步地改变符号(串) , 经过有限步骤, 最后得到一个满足预先规定的符号(串) 的变换过程。
从类型上讲, 计算主要有两大类:：数值计算和符号推导。随着数学的不断发展, 还可能出现新的计算类型。早在公元前5世纪,中国人已开始用算筹作为计算工具,并在公元前3世纪得到普遍的采用,一直沿用了二千年。同时还把算法口诀化,从而加快了计算速度。
第二，近代计算系统与电动计算机和电子计算机。近代的科学发展促进了计算工具的发展:在1614年,对数被发明以后,乘除运算可以化为加减运算,对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年,冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年,曼南在计算尺上装上光标,因此而受到当时科学工作者,特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的,是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年,莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器,是长1米的大盒子。自此以后,经过人们在这方面多年的研究,特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后,出现了多种多样的手摇计算器, 并风行全世界。
20世纪初,电子管的出现,使计算器的改革有了新的发展,美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展,使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一,也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。
第三，摩尔定律与计算的极限。人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升?传统计算机计算能力的提高有没有极限?对此问题,学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高,最终地球上所有的能量将转换为计算的结果——造成熵的降低,这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的, 因此, 传统电子计算机的计算能力必有上限。
而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)为代表的理论科学家认为到21世纪30年代,芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米), 此时,导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律——牛顿力学沿导线运行,而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象,从而导致芯片无法正常工作;同样,芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后,晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。所有的美妙都是彼此联系和有意义的
第四，量子计算系统。量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼RichardP.Feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。他遇到一个问题:量子力学系统的行为通常是难以理解同时也是难以求解的。以光的干涉现象为例,在干涉过程中,相互作用的光子每增加一个,有可能发生的情况就会多出一倍,也就是问题的规模呈指数级增加。模拟这样的实验所需的计算量实在太大了,不过,在费曼眼里,这却恰恰提供一个契机。因此,只要在计算机运行的过程中,允许它在真实的量子力学对象上完成实验,并把实验结果整合到计算中去,就可以获得远远超出传统计算机的运算速度。
量子计算的出现,则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。电子计算机和互联网的出现,大大加强了人类整体的科研能力,那么,量子计算系统的产生,会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力。不仅如此, 量子计算系统会更加深刻的揭示计算的本质, 把人类对计算本质的认识从牛顿世界中扩充到量子世界中。
再次，关于理论计算机科学研究提速
据了解，从1998年成立至今，微软亚洲研究院已经确立了五大研究方向，涵盖多媒体、数字娱乐、用户界面、无线及网络技术和互联网搜索与挖掘等领域。本次成立的理论研究组将与原有的五个研究组平行运作，为他们提供理论方面的支持，帮助他们进一步拓展研究的深度和广度。
第一，理论研究科学深厚的科学意义和具备丰富的应用功能。理论研究科学既有深厚的科学意义，又具备丰富的应用功能，是最基本的计算机科学的组成部分，在国际上一直很受重视，但在国内却是大家不太了解的领域。直到2004年,计算机理论学界大师姚期智从任教多年的普林斯顿大学回归清华大学时，才算刚刚起步。
微软亚洲研究院院长沈向洋认为，理论研究组的意义在于，从科研角度来讲，理论相当于底层的基础支撑，丰富的、有深度的、坚实的理论资源将使基础研发走得更快更远。他表示，对于微软亚洲研究院来说，促进地区整体科研实力的提高是其使命之一。理论研究组的成立，除了为研究院其他组的研究以及微软产品的研发做好坚实的理论储备，进一步促进研究院的发展和创新外，还希望能和清华大学等科研院所一道促进理论计算机科学在中国的研究与发展。
第二，理论计算机科学研究的机会与挑战。理论计算机科学怎样才能够做出一些突破性的研究，让中国信息科学的研究更上一层楼，姚期智院士举了两个例子：
其一点，有些问题是效率问题，譬如互联网的搜索就能得益于理论计算机科学的发展。互联网是一个很大的图形，在这个图形里面所做的事情，基本上是理论计算机科学里面所包含的问题，如果能在算法上进行改进的话，就能在科学、时间、商业上取得非常大的效果，从而发挥强大的效益。
另一点，有些问题，不单是效率问题，而是能不能够做到的问题。譬如安全，在过去30年的研究里，大家公认的在信息安全、网络安全方面，没有一个好的理论框架和基础，不可能做到绝对安全，完全避免黑客的攻击。因此，必须在理论发展的基础上去保证各种信息的安全。
未来可能会从两个方面解决摩尔定律的极限问题：一方面是计算机的硬件，譬如说量子计算机；另一方面是计算机的软件。
综上所述，如果观察历史,会发现人类文明不断增多的“发现”已经构成了我们理解世界的“公理”,人们的公理系统在不断的增大,随着该系统的不断增大,人们认清并解决了许多问题。人类的认识模式似乎符合下面的规律：“计算工具不断发展-整体思维能力的不断增强-公理系统的不断扩大-旧的神谕被解决-新的神谕不断产生”不断循环。
无论量子计算的本质是否被发现,也不会妨碍量子计算时代的到来。量子计算是计算科学本身的一次新的革命,也许许多困扰人类的问题,将会随着量子计算机工具的发展而得到解决,它将“计算科学”从牛顿时代引向量子时代,并会给人类文明带来更加深刻的影响。如果我们用最好的方法，写的软件程序能够比现在更有效率的话，计算能力本身就会帮我们做许多现在无法做到的事情。
参考文献：
[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press.
[2]A.M.Turing.On computable numbers,with an application to the Entscheidungsproblem,Proc. Lond.
[3]Quantum Information Scienceand TechnologyQuIST program ver.2.0[J].Defense Advanced Research ProjectsAgency DARPA.
作者：唐林
第二篇：高职计算机教师科研能力分析与研究
摘要：该文从分析高职院校开展科研的现状和意义入手，深层次剖析了目前高职计算机教师科研水平不高的原因。对怎样提升高职计算机教师科研能力进行了一些探索，总结出提高高职计算机教师科研能力的对策。
关键词：高职院校;科研能力;对策;计算机教师;学术带头人;科研团队
The Analysis and Research of Computer Teacher's Science Capability in Vocational College
JIANG Guo-cui
(Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology, Bengbu 233000, China)
Key words: vocational college; research capacity; strategy; computer teacher; academic leader; research team
高职教育的发展已从外延扩张阶段转变为内涵提升阶段，建特色、创品牌，成为新时期高职教育发展的主要任务和目标，因而高职教师的能力发展也越来越受到各方面的关注。为此，作者对影响高职计算机教师科研能力发展的因素进行了调查分析，并提出了提高计算机教师科研能力的具体设想及对策。
1 问题的提出
我国高职教育的发展备受社会各界关注，现在国家也在提倡大力发展高职教育。但人们普遍关注的只是在这种快速发展下的人才培养质量问题，却没有重视教师科研能力的培养发展问题。
高职教师是个庞大而特殊的群体，全国高职每年录取的大学生，差不多一半进入高职院校，比如2010年高考本科招生人数339万，高职318万。如此算来，从数量上讲，高职院校的教师与本科院校似乎不相上下，基本是对半分。然而就科研成果而言，高职院校教师和本科院校是不可比的，可以毫不夸张地说，高职院校教师的科研成果恐怕达不到本科院校教师的1%。而其中计算机类专业教师和电子类教师相比，其科研能力水平显得更低。
高职院校要想使学校上水平、上质量、上品牌，就必须提升教师的科研水平。特别是在这个计算机技术日新月异的年代里，计算机教师必须及时更新教学内容，提升自身的实践能力，在这种情况下，要想在计算机领域创新科研成果，是必要比其他的专业教师难度更大。因此研究影响高职计算机教师科研能力发展的因素，对提高各高职院校计算机办学质量，提高教师的综合素质，是高职院校一项必不可少的工作。
2 高职院校开展科研工作的意义
高职院校在我国职业教育发展和实践过程中肩负着重要的教科研任务，而高职院校教科研工作的主力是教师。教师的科研素养是推进和深化职业教育改革的基础，是提高教育教学质量的保证。教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》中明确要求“高职院校要积极开展科技工作，以科技成果推广、生产技术服务、科技咨询和科研开发为主要内容，积极参与社会服务活动。要注意用科技工作的成果丰富或，在科技工作实践中不断提高教师的学术水平和专业实践能力”。因此提高高职院校教师的科研能力其意义相当深远：
1) 是建设一支高素质教师队伍的需要
作為一名合格的高职计算机教师，其科研素质是由专业知识、科研技能与心理品质的总和构成。其中科研技能包括教育教学的实践能力、信息的综合加工和处理能力、科研方法与手段以及科技创新能力。教师在科研时，运用科学方法探索教育教学活动中存在的问题，并解决实际问题。这一过程是对经验、概念和实践领域不断思辩的过程。这种探索和思辩促使教师不断地更新知识，改进教学方法，提高教学质量。尽管当前各高职院校非常重视教师培训，提高学历，加强“双师型”队伍建设，强化教师实践技能。但加强高职院校计算机教师的教科研意识、教科研能力、教科研行为，更好地适应高职教育发展和改革的需要，提高职业教育质量、教育效能，已成为高职院校的重要任务。
2) 是进行教育教学改革的需要
在传统教育体制下，计算机教师只强调和重视模仿，继承获取知识成果和积累信息的能力。而知识经济时代的现代教育，则要求教师进行创造性教学，即强调培养学生关于系统地提出问题，并把问题集中起来，寻找最优策略解决问题的能力。在联合国教科文组织的一份报告中指出：“教师的职责现在越来越少地传递知识，而越来越多的是激励思考;除他正式职能以外，他将越来越成为一位顾问，一位交换意见的参与者，一位帮助发现矛盾论点，而不是拿现成真理的人”。社会进步要求提高教师劳动的科技含量，要求教育工作者应用现代教育手段和方法，把先进的教育理念、教育思想转化为教育行为，作为教师，真正实现教学能力和水平的不断提高，必须提高教师的科研能力，这样才能符合现代计算机教育的需要。事实上这也是教育教学改革成败的基本条件之一。
3) 是全面提高教学质量和教师学术水平的需要
教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》明确指出，科技成果推广、生产技术服务、科技咨询和科技开发，是高职高专学校科研工作的主要内容，这就是说高职院校必须走教学、科研、产业化“ 三位一体”的发展道路。作为培养高技能应用性计算机类的高职院校，如何培养高技能计算机人才，如何适应社会经济特别是区域经济发展的需要，需要通过科研来进行探讨。通过基础理论研究，把握事物的本质，促进教学质量的提高;通过应用研究和开发研究，促进科技成果转化，解决生产、建设实践中的突出问题，促进地方经济发展，服务社会。高等职业教育现在进入内涵发展阶段。诸如课程改革、人才培养模式改革、实训教学改革、师资队伍建设、教学质量监控、示范性院校建设等问题 。然而这些改革每一项也离不开教师。我们要通过全面提高教师教育科研能力来实现这种改革。只有当教师科研素质提高了，教学改革目标才能真正得以实现。这也是将教师由经验型向学者型教师转化的必由之路。
4) 是教师自身专业发展的需要
教师的生命力来自于教育科研，教师的未来，都将与教育科研联系起来。教师既是一种职业，又是一种专业。不断提升教师的科研能力和水平，不仅仅是知识经济时代对教师的必然要求，同时也是教师自身发展的内在要求。也是现行机制下职称晋升的必备条件。
3 影响高职计算机教师科研水平的因素
由于长期历史原因，高职院校继承了以前许多本科院校的教学模式。近10年来，全国广泛开展的高职院校教学改革对此进行了大量改善，成效应该是显著的，尤其在学生培养方面，但是对教师的科研管理体系而言，这方面的改革却跟不上时代的步伐。虽然也有部分教师在进行一些科研项目，但其科研层次和档次普遍偏低，特别是计算机类教师科研能力更差，科研水平更低，究其原因主要有以下几点：
1) 科研意识薄弱，科研氛围不浓
与本科院校相比，高职院校培养对象不同、目标不同。几乎所有高职院校都是教学型的。科研意识淡薄。目前，一些高职院校的70%以上的教师认为教师的首要任务是培养学生掌握实用的工作技能，只要能把学生教好就可以了，而搞研究是高级职称教师的要做的事或者是为了评职称的需要才去做。真正希望通过科研提高教学能力与教学质量的仅占5%左右。有一些高职教师虽然意识到科研的重要性，但他们觉得科研是一项巨大的工程，高不可攀，畏难情绪比较大。认为这会浪费掉他们大量的时间和精力，这样势必会影响他们的教学工作，在他们看来，教学要比科研更重要。特别是在副教授层面上，高职院校副教授职称中的70%几乎都放弃了科研，因为正教授评审非常困难，副教授退休也不算没有面子，因此许多高职院校的教师一旦副教授评下来后，科研就没有太大的动力。
另一方面，我们知道从事科研工作，离不开中国期刊网、万方等数据库，离不开必要的科研经费支持，离不开必要的实验条件，更离不开做科研的学术氛围，而这一切，在高职院校中是相当缺乏的。以安徽省为例，一般高职院校很少有开通中国期刊网、万方等数据库的;科研经费非常缺乏，校级课题一般立项不多，经费一般也就2000元左右，这点钱差不多只能支付版面费，至于调研、参加学术会议那只是到了中层干部后才能享受的特权，普通教师从事科研真是难上加难。至于科研氛围那就更不要说了。
所以在高职院校，客观上造成了这么一种现象，80%的教师、80%的时间不从事科研。即使从事科研的，大量的是低水平的重复。在这种学术氛围不够浓厚情况下，大多数教师没有科研压力，没有自己的研究领域和研究方向，不能充分认识科研工作对发展高职院校和提高自身综合素质的重要性。部分教师还急功近利，为应付评职称而搞科研，一旦目的达到，这种肤浅的科研也就宣告结束。这种情况，计算机教师也不例外。
2) 教学任务繁重，缺乏必要的科研时间
高职教学具有很强的专业性，专业门类众多，课程体系繁杂，一名教师往往担任不同科目、不同专业的教学任务，繁重的教学任务使教师们身心疲惫，而计算机教师与其他专业教师相比要花更多的时间完成对知识的更新的积累。显然在这方面，计算机教师是没有多少精力花在科研上。这就在很大程度上影响了教师参与科研的热情度，科研能力难以提高。
3) 缺乏高水平的科研团队
大部分高职院校缺乏高层次的学术带头人，没有高素质的科研梯队来承担大项目，科研工作持续发展缺乏保障。目前，高职院校教师中只有很少一部分教师独立承担课题。而且承担的课题大部分是一般项目或面上项目。相比于普通高校的教师，高职教师还缺乏一定的学术积累，掌握的教育科研的理论知识不够,教育科研的基本技能不够娴熟，还有一部分高职教师虽然有过项目经验，但项目选题不够成熟，掌握的学术动态以及学术信息缺乏广度与深度，缺乏创新思维和创新能力，科研成果的影响力不大，难以运用于实际生产，社会认可度不高。而造成这种局面的原因主要是目前高职院校教师队伍中，40岁以下的教师所占比例均超过70%，而具有高职称、高学历的教师开展科研工作的仅占20左右%。即使他们进行了一些科研工作，但在科研上认识上还存在明显的误区，认为搞科研就是发表几篇文章，无需调查研究，无需实验论证。对于适合高职教育发展、与区域经济联系密切的应用研究和开发研究，又缺乏足够的认识和了解，致使教师队伍的科研素质整体不高。科研骨干培养不够，高层次人才缺乏，特别是缺乏有影响的学术带头人和搞科研的精英。
4) 信息渠道不畅，研究方向不明
与普通本科院校相比，高职院校的科研信息渠道相对较少，大多只是与所在省、市的科研主管部门等建立了联系，被动地按他们的科研计划申报课题。在争取国家和省、部级科研纵向课题及经费支持方面还相对较弱。高职科研主要以技术应用与技术开发为主，特别像我们蚌埠地区，本身软件就不发达，教师要与企业进行开发项目的难度，相比发达地区的计算机教师，难度更大。再加上很少有教师进行社会实践、到企业一线参与解决实际问题。另外由于经费投人不足，教师外出培训或参加学术交流及获得科研信息的机会极少。而学术交流和参加科研开发活动对提高教师的科研素质、科研能力有着不可替代的作用。但很少有教师能参加这些活动，往往都是各系主任才有这样的机会。这就阻碍了教师开阔眼界，掌握新技术、新知识，获取信息的渠道。
5) 缺乏必要的机制与激励措施
高职院校一般比较重视教研，如规划教材、精品课程、特色专业等的建设，对科研相对轻视。某些教师即使进行了一些科研活动，但其科研行为并非出于自愿，只是迫于压力才进行科研，如科研行为与职称评定相挂钩，一旦职称评定结束，教师的科研行为也就终止了，这种强制性、功利性科研既无质量可谈，也不利于教师的自身发展。其实，在一些技能型相关的专业中，比如计算机各类专业中，其科研要求比其他专业显得尤其重要。科研除了直接效用以外，它还可以促使教师更新知识结构，发现教学中存在的问题，具有很多間接作用。而现实情况是很多院校的任课教师和科研人员很少能获得科研经费支持，学院没有采取一定的机制和措施，让教师对进行科研产生动力和压力，更别说关注教师科研能力的培养了。
4 提升高职计算机教师科研实力的对策
鉴于对上述影响高职计算机教师科研能力发展因素的分析，提出以下对策：
1) 改善科研条件，创造科研氛围
为保证科研活动的顺利开展，要建立一批科研实验室和一定数量的科研设施与设备，并设立专项科研经费，积极从各种渠道筹措科研经费，优先满足科研人员的需要。为教师科研活动提供必要的手段与工具。
学院还要提供科技信息平台。建立科研网络，积极为教师提供各种新产品、新技术方面的科技信息，提供参加各种学术会议的机会。同时要积极为促进科研成果的推广和转让牵线搭桥，为更好地开展技术服务和技术咨询服务等提供各种便利。
学校还要加强科研环境的建设，创造有利于科研的宽松的心理环境，重视感情投资，通过一系列有效机制鼓励教师积极参与科研。
2) 强化高职院校科研管理，建立约束与激励机制
建立合理的科研管理机制。设立科研管理职能部门，负责学院的科研管理、课题申报、科研成果评奖、科研信息公布等工作，建立健全科研考核、奖励和档案管理制度。
要建立和完善科研约束与激励机制。不仅要关注物质激励，还要重视精神激励，把科研的量化成果与教师的职称晋升、业务考评、学科评优、专业带头人的评定、科研成果的奖励、进修培训的机会、国际交流的参与等，都应与教师的科研能力挂钩。
3) 加强培训交流活动，组建科研团队
高职院校有关科研机构应组织开展专题科研培训，让教师了解科研的诸多程序，帮助高职教师解决在科研中遇到的问题，如选题技巧、选题方法、研究方法、统计原理、问卷设计、资料收集和利用等问题，重点提高低学历、低职称教师的科研能力”。应鼓励教师参加有关学术会议和学术交流活动，让他们及时了解科技发展的最新动态，在大环境中开阔视野。在培训环节上，要走出去、请进来，既要发挥校内外专家和学科带头人的传、帮、带作用，又要充分利用校外资源提供理论指导。另外，为了加强师资队伍建设，采取一定的优惠政策引进高学历人才，如研究生、博士生，特别是博士生，他们有科研的经验，来学校后，既可在原有研究的基础上继续研究，也可根据学校的特色重新确立研究方向。另一方面，学校可以有针对性地选派中青年教师到高校做访问学者，在高校耳濡目染导师的科研风范，能到得较快的成长。只有组建高水平的科研团队，发挥科研团队的指导作用，才能切实提高教师的科研能力和水平。
4) 减少教学任务，加大科研力度
为保障教师能有精力从事科研开发工作，学院可以采取让这部分教师少带课或不带课，以促使他们在最短的时间内出更好的成果，并将该成果及时的推广应用。
5 结束语
相信各高职院校在这些措施的实施下，高职计算机教师科研能力一定会迎来他们发展的春天。
参考文献：
[1] 何添锦.高职院校科研整体实力提高的几点思考[D].杭州:浙江商业职业技术学院,2006-12-08.
[2] 孟学英,黎丽.高职院校科研工作问题及其对策研究[J].中国高教研究,2005(7):45-46.
[3] 郭健.对高职院校教师教学科研一体化的理性思考[J].大学时代,2006(2).
[4] 谢岚.我国高等职业教育发展中存在的问题及对策初探[D].济南:山东师范大学,2006.
[5] 宋嵘嵘.高职院校青年教师科研能力培养与提升的策略探析[J].职教论坛.2009(11):23-26.
[6] 王永华.高职院校体育教师科研现状的调查与分析[J].温州职业技术学院学报,2009(6):24-25.
[7] 周静,乔开文.高校青年教师科研现状分析及应对措施研究[J].研究与发展管理,2008(5):116-117.
作者：江国粹
第三篇：地方高等院校计算机专业本科生的科研能力
摘要：从教师和学生角度分析当前地方高等院校本科生科研能力培养的必要性，以计算机专业为例，从学生的选择标准、学生的培养过程以及学生的管理等角度提出本科生科研能力的培养方法。
关键词：计算机专业;本科生;科研能力;培养方法;地方高等院校
引言
21世纪是创造教育的世纪。一个国家竞争力的提高离不开具备创新思维和科研能力的高素质人才队伍，因此，培养适应新时代要求、具备创新能力和创新精神的高素质人才是创建创新型国家的需要，是当前高等教育的一个重要目标，也是“大众创业、万众创新”能够顺利推进的一个重要前提。当前，越来越多的高等院校将科研能力作为培养创新人才的重要途径，努力使学生从单纯的知识接受者转变成知识探索者。
本科生的科研能力培养是当前高等教育改革的重要目标，一些高等院校在这方面进行了尝试，并取得了很好的实践成果。例如，2015年，清华大学孙茂松教授研究组的论文《JointLearning of Character and Word Embeddings》被人工智能领域顶级会议IJCAI 2015录用，该研究成果由计算机系二年级本科生徐磊与计算机系博士生陈新雄合作完成，两人为论文的共同第一作者。武汉大学网络信息系统安全与隐私实验室的论文《Walls Have Ears!OpportunisticallyCommunicating Secret Messages Over the WiretapChannel：from Theory to Practice》被计算机安全领域顶级会议CCS 2015录用，该研究成果由2012级计算机弘毅班本科生李冠成、夏晨博，以及信息安全1班本科生陈小兵合作完成。李武军博士也曾经在上海交通大学指导三名本科生，在中国计算机学会推荐的A类会议(AAAI、SIGIR、NIPS等)上发表了多篇学术论文，并对本科生科研能力的培养经验进行了深入的总结。
虽然上述研究成果大部分都集中于国内985高校(例如清华大学、北京大学、上海交通大学和武汉大学等)，但对于南通大学这类地方高等院校，尝试摸索出有效的本科生科研能力培养模式，同样具有重要的研究意义。
1地方高等院校本科生科研能力培养的必要性
从教师角度来看，当前南通大学招收教师的门槛不断提高，以计算机学院为例，近些年来招收的新教师，基本上都毕业于国内的985或211高校(例如南京大学、东南大学、南京理工大学、南京航空航天大学等)，甚至有的毕业于国外知名高校(例如香港大学、爱尔兰国立都柏林大学)。这些教师因为刚刚博士毕业，还活跃在科研第一线，一般都有很好的研究课题(例如国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等)和研究计划。入职以后，一般从讲师做起，不具有硕士研究生的指导资格。除此之外，学院的研究生资源也不充足，不能保证每位教师每年都有研究生可以去指导。因此，如果本科生能够积极参与到这些教师的日常科研工作，将为这些教师提供极大的帮助。
从学生角度来看，首先，学院内的大部分本科生将考研定为自己的奋斗目标。如果能够在本科阶段进行一些科研能力的培养，有助于在以后的研究生阶段提高取得科研创新成果的概率。其次，本科生阶段参与科研，学生会意识到平时学习的基础课和专业课的重要性。以申请人研究的软件工程数据挖掘领域为例，学生参与导师的科研工作后，在学习一些数据挖掘方法时，会发现要深入理解这些知识，必须具备一定的高等数学、线性代数和概率论知识。在实现相应数据挖掘算法时，会主动去学习编程语言的一些高级特征和一些数据挖掘软件包中API的使用，因此会有效提高他们学习的积极性和针对性。最后，如果学生能够在本科生阶段申请到大学生创新训练计划项目，并且在项目完成期间能够有论文、专利或著作权等成果，对以后研究生的保送、研究生复试阶段的面试、研究生导师的选择或国外高校的申请都将具有很大的优势。
因此从本科生科研能力培养角度入手，结合地方高校学生特点，提出一套具有针对性并且行之有效的培养方法，是南通大学实施教学质量工程的一个重要内容，具有重要的研究意义。
2科研能力培养方法的分析
如图1所示，我们围绕地方高等院校特点，基于教师和本科生两种角色，从本科生的选择、本科生的管理和本科生的培养过程等角度对科研能力培养方法进行探讨。
2.1本科生的选择标准
地方高等院校的本科生与985或21l高校的本科生在专业基础和学习主动性等方面均存在一定的差距。如果能够提出有效的本科生选择标准，有助于导师选出合适的学生，提高导师的指导效率，并孕育出更多高质量的研究成果。
经过三年多的摸索，笔者倾向于考查学生的如下特征，并在括号中给出这些特征在选择过程中的权重取值。其取值范围介于1～5之间，取值越高，表示越重要，当然权重取值仅仅体现了这些特征间的相对重要性。
(1)兴趣(5分)。需要学生对导师当前的研究方向感兴趣。如果不感兴趣，学生是很难静下心来阅读相关专业书籍和论文，思考相关问题，提出解决方案，并设计实验进行验证的。因此对于有兴趣进行科研能力培养的学生，笔者一般会集中向他们介绍自己的最近研究方向和研究成果。
(2)勤奋踏实(4分)。勤奋踏实的学生一般自控力和执行力都比较强，对于导师布置的任务都能认真完成，出错的概率较小。在导师的悉心指导下，会进步很快。
(3)学习成绩优秀(3分)。优秀是一种习惯，能取得研究成果的学生一般学业也很优秀。以笔者指导的2012级学生为例，虽然他们在平时的科研工作中付出了很多的时间和精力，但这些并没有对他们的学习成绩产生负面影响，在2015年的奖学金评比中，这三位学生分别位列软件外包专业、软件工程专业和网络工程(合作班)专业的第1名。
(4)不服输的心态(3分)。具有不服输心态的学生一般做什么事情都想比别人做得更好，喜欢被别人承认和肯定，因此一般不会差到哪里去。
在实际学生的选择过程中，一些特征的情况容易立刻获取，例如通过辅导员可以迅速了解一个学生的学习成绩，但其他一些特征则很难迅速获取，需要导师和学生在磨合一段时间之后才能有更清晰的了解。
除此之外，在地方高等院校，很少有学生能同时在上述特征中都有好的表现，因此在实际指导中，需要结合学生的特点做到因材施教。
2.2本科生的培养过程
李武军和山世光在分析学生科研能力的培养时，将科研能力的培养流程划分为5个阶段。
(1)问题阶段：指通过调研领域的最新研究进展，提出具有价值的学术问题。
(2)思路阶段：指解决学术问题的具体方案。
(3)算法阶段：指借助编程语言，将具体方案进行编码实现，必要的时候进行正确性证明和复杂度分析。
(4)实验阶段：指在具有代表性的数据集上执行实现的算法，并用合理的评测指标来评估算法的性能。除此之外，还需要将提出的算法与已有的经典算法进行客观和详细的比较。
(5)写作阶段：指将上述流程进行整理，并形成严谨的学术论文。
他们认为博士生的培养目标是具备独立的科研能力，因此需要对上述5个阶段进行全面培养。但本科生的培养目标则不同，应该以培养学生的科研兴趣为主要目标，侧重对其中的一两个阶段进行重点培养。笔者结合他们的培养经验，形成了如下的培养过程。
(1)对新进组的本科生，由笔者在他们进行科研能力培养前，集中做一次科研指南报告。在报告中会分别从研究点的选择能力培养、论文的检索和筛选能力培养、论文阅读和分析能力培养、科研创新能力培养、研讨班报告能力培养和论文写作能力培养等方面进行讲解。这些内容基本上涉及科研的各个方面，报告的目的并不是要求学生对报告的内容完全理解，而是让学生能够对科研活动有个大概的了解。同时将幻灯片共享给学生，让学生在随后的科研过程中能时常查阅。
(2)指导学生对与导师研究课题相关的基础知识进行学习。一般来说，研究过程中需要的基础知识在本科生的专业课中很少会有涉及。早期笔者曾经尝试指定与研究课题相关的一本经典教材，带领学生一章一章地去学习，虽然效果较好，但开销也很大，需要老师花费大量的时间。近些年来随着慕课(MOOC)的出现，笔者每次会从中挑选出1～2门跟研究课题相关的课程，让学生自己去学习，并认真完成配套习题。一方面这些慕课课程的质量很高，一般是由领域内的权威教师进行讲解，另一方面也可以有效提高学生的自主学习能力。
(3)让学生精读一篇论文以对研究课题有一个初步了解。研究课题和论文由笔者指定。论文在选择时需要满足如下3个条件：首先必须是近3年发表的论文，其次必须发表在高质量的会议或期刊上，最后该论文一定要提供代码和数据集的下载。在学生的阅读过程中，要求他们了解论文的研究背景和研究问题，借助提供的代码，了解方法的实现细节，借助数据集，了解整个实验的设计流程和数据分析的方法。在完成论文分析后，需要学生在研究组中作学术报告一次。
(4)围绕上述论文关注的研究课题，找到其他相关经典论文。指导学生对这些论文进行泛读，辅助他们对已有的研究工作进行分类，并明确每一类工作的假设、优点和存在的不足，经过多轮讨论之后，形成初步的创新想法，并要求他们对其中与创新想法最为密切的几篇论文进行精读，并在组中做公开学术报告。
(5)如果学生编程实现了这些想法，并且在实际的数据集上取得了好的结果，则鼓励学生将这些结果整理成论文。笔者在实际的指导过程中发现很多学生虽然编程能力很强，但在写作上却存在很多问题。一方面是论文的整体逻辑性较差，另一方面，无论是中文还是英文，学生都存在表达不清的问题。因此在这个阶段，笔者一般需要大幅度修改，甚至重写学生提交的论文草稿。但在修改的过程中，会让学生了解前后的修改过程，让他们逐步找到科研论文的写作感觉。
通过上述5个阶段的分析，将本科生培养过程的特色进行总结，如图2所示。
首先，在培养学生的科研能力前，需要导师预先集中进行科研指南讲解。对于导师来说，科研各个环节可能非常熟悉，但对于学生来说则非常陌生。必要的科研指南可以让学生对科研产生大致的了解，并且在随后的科研中逐步加深对科研指南中内容的理解。其次，在本科生科研能力的培养过程中，应以培养学生的科研兴趣为导向。因此在问题阶段、思路阶段和写作阶段需要以导师为主，因为这些阶段的能力培养需要的时间较长，本科生很难在短时间内完成。对于算法阶段和实验阶段则需要以学生为主，以提高他们学习知识和应用知识的能力。最后，上述培养过程若要取得成功，与导师的高质量指导密不可分，导师需要确保布置给学生的研究课题明确、前沿和可行，这就对导师提出了很高的要求。
2.3本科生的管理
本科生科研能力的培养离不开导师的积极引导和日常严格管理。
目前南通大学计算机科学与技术学院为大一新生在第1学期开设了新生研讨班，该研讨班以主题讲座的方式进行组织，其目的是为了开拓学生的视野和激发学生的学习兴趣。笔者会借助新生研讨班讲解自己的最新研究方向和目前取得的一些研究成果。若一些学生对笔者的研究方向感兴趣，则初步达成合作意向。对这些学生的日常管理安排见表1。
在这几年的管理过程中，笔者总结了如下几点经验：
(1)为学生定期召开组会。由于本科生的学习任务比较繁重，因此笔者一般将组会的召开时间设定在周日上午。由学生轮流作学术报告，报告的内容可以是已有论文的分析、自己的想法或者实验结果分析等。报告的时间限制在40分钟之内，并确保有足够的讨论时间。
(2)充分利用学生的寒假时间和暑假时间，对研究过程中出现的难题进行集中突破。
(3)一旦学生在科研过程中碰到难题，积极借助通讯工具(QQ和微信)、电子邮件和手机与学生进行交流并解决难题。
(4)设定一定的淘汰机制，对一些科研态度不端正或者能力不足的学生，要及时建议他们停止科研。
3实施培养方法后取得的成果
基于上述科研能力培养方法的探索，笔者从2012年开始，先后指导了10余名本科生，指导的学生累计获得4项大学生创新训练计划的资助。期间他们对软件测试中的测试用例优先级排序、测试用例自动生成以及软件缺陷预测等当前热点研究问题进行了很深入的研究，其中6人获南通大学本科毕业优秀论文，1个研究团队获南通大学本科优秀毕业设计团队，并随后获得2015年江苏省普通高校本科团队优秀毕业论文。多人在国内外期刊发表了研究论文。指导的学生中，很多人对学术研究产生了浓厚的兴趣，有8人先后被南京大学、华东师范大学、香港浸会大学、苏州大学和南京理工大学等高校录取为研究生。
除此之外，这些学生在一些竞争较为激烈的学生竞赛中也取得了不错的成绩。如获大学生服务外包创新创业大赛全国二等奖2次、全国三等奖1次;大学生计算机设计大赛全国三等奖1次、省二等奖2次;软件杯大学生软件设计大赛全国二等奖1次等。
虽然这些实践成果与国内985高校的成果存在较大的差距，但笔者认为对本科生科研能力培养方法的探索，对提高地方高等院校学生的能力具有一定的促进作用，值得进一步去研究。
4结语
笔者在南通大学计算机科学与技术学院对上述培养方法进行了应用，三年多来取得了一定的成果，并验证了上述培养方法在地方高等院校实施的可行性。
除此之外，除了通过吸收学生进入研究组来培养科研能力，也可以在专业课的授课过程中来培养学生的科研能力。笔者在软件测试技术课程中积极将自己比较熟悉的研究课题(包括组合测试、回归测试、变异测试、软件缺陷定位和软件缺陷预测等)引入到实际的教学过程中，并设计了相关实践项目。在算法设计与分析课程中，鼓励学生用学到的算法设计与分析方法去解决科研过程中面对的难题等。
作者：陈翔