访问美国德雷克塞尔大学计算机专业的见闻及启示

吴 陈

1背景介绍

在江苏省政府2003年度公派留学计划“访问学者”项目资助下,我于2006年3月～2007年2月对美国德雷克塞尔大学(Drexel University)进行了访问研究。在美期间,我观摩了信息科学与技术学院信息处理专业、软件工程以及工程学院计算机科学与技术系计算机科学专业的软件工程、数据结构、数据库及数据库管理系统、高级人工智能、数据挖掘、数字图书等的教学,接触了导师所申请到的美国国家自然科学基金课题和宾夕法尼亚(PA)州的研究基金课题(NSF Career Grant IIS 0448023;NSF CCF 0514679;Dept of Health Tobacco Settlement Formula Grant, PA, No.240205 and No.240196; Dept of Health Grant, PA, No.239667),参与了博士生的研究指导活动和每周的专题学术研讨会,并撰写了7篇研究论文(后来陆续在国际学报Kybernetes、国际学术会议上公开发表),取得了圆满的访问成果。

采用计算机科学技术、现代信息技术和新的数学理论和工具处理复杂的信息,从各类文本、数据、表格、图像、视频等浩瀚的数据海洋中挖掘规律,发现有用的潜在知识,指导人们进行科学分类、预测、决策,是多年来美国及国际计算机、信息科学和数学家一直在探索的研究领域。知识获取、知识表示和智能化的人机交互,甚至实现计算机可视化信息处理,建立新颖的知识库,从而获得领域信息和知识分析结果,将有助于商业活动、生物信息处理、蛋白质结构分析、科技研究动态分析,有助于科学家在复杂的科研信息中开辟新的未知领域,提供快速独立科学判断的客观依据,探讨和预测学科知识的发展前沿,准确把握学科研究方向,从事科学创新和研究。

多年来,我一直在智能信息处理这一研究领域进行探索。这次联系到美国德雷克塞尔大学信息科学技术学院Tony• H教授,在他的指导下进行数据挖掘、生物信息挖掘以及Rough Set Theory等方向的研究。

Tony•H教授现担任国际学报《Data Mining and Bioinformatics》和《Granular Computing》等的主编和国际粒计算会议的程序委员会主席,他所研究的Rough Set Theory、Data mining、Bioinformatics和Data Management Systems等内容,是近年来在世界智能信息分析中最具特色和影响力的研究领域。从2000年至今,他在这一研究领域中发表的研究论文达60多篇,出版的研究专著为3部。在为期一年的时间里,我与Tony•H进行了很好的合作研究,采用新的研究方法,对前沿领域进行了有益的探索研究,并接受了Tony•H等教授们的研究思想、研究方法、教学思想和教学方法的熏陶,对相关课程的教学方法、教学手段、教学组织方式进行了深入的交流和探讨。此外,我还以志愿者的身份参加了在美国举办的两个大型的全球性国际会议:美国工业数学联合会举办的2006年国际知识发现与数据挖掘会议(Knowledge Discovery and Data Mining- KDD, by SIAM, Maryland April,2006);国际知识发现和数据挖掘会议(International Knowledge Discovery and Data Mining (KDD), Philadelphia August, 2006)。

这次访问研究使我开阔了眼界,接触到很多当今信息科学研究领域中最先进的思想和方法。对Rough Set Theory、Data mining、Bioinformatics等前沿性探索和预测的科学研究也有了更深入的认识。同时,能够有机会和这一研究领域的世界知名专家和教授进行面对面的学术交流与探讨,参加各种类型的学术研讨会,我觉得受益匪浅。我所感受的学术氛围、学到的教学思想和教学方法是一笔宝贵的精神财富,我会将他们直接应用到自己的教学和科研中。下面就我在访美期间印象深刻的几件事谈谈体会,以期对我们的工作有所启示。

2优秀的学习环境

2.1优美的校园环境

我所访问的德雷克塞尔大学地处美国费城的市中心西部,紧邻世界著名的宾法尼亚大学(世界上第一台电子计算机ENIAC在这里诞生,现在这里还保留有部分元件的展览)。虽然离市中心较近,校园也没有围墙与外界明显隔开,由跨南北东西几条街和大道的建筑组成,但校区及周边环境寂静优雅。校园中央有一座代表性的龙雕塑,路边插的许多旗杆上挂着印有龙的图案和Dragon字样的杏黄校旗,几只松鼠在校园内的树上自由地跳跃活动,小道边或树下都设有长凳,供教职工或学生休息、讨论。

教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、体育馆内中央空调处于恒温状态,非常适合工作学习。每栋楼的大厅或较宽的走道边的墙壁上都贴有各种名言及名画,营造着好的学习环境,渲染着极其重要的文化氛围。大厅内布置有椅子和圆桌,在上课、实验或面谈之前,教师或学生可在此休息等待,这一点的确做到了以人为本,给我留下了十分深刻的印象。

体育馆内各种体育设施齐全,如健身、跑步、球类等,全年对学生免费开放。游泳也只需支付少量的费用(3个月只需25美元),全天多时段使用。

9月迎接新生、校际间的篮球比赛等活动举办得井井有条,充满生机。

2.2完备的信息化建设

首先,信息化建设表现在数字资源的建设上。图书馆大厅内设有很多计算机,学生可在此上网浏览,查阅资料。书架周边靠墙处设有自习的桌椅,供有网络插口,学生可链接自己的笔记本电脑。图书馆资料丰富,如果在本馆找不到相关资料,也可请图书管理员在馆际间查找,将返回的电子文档通过邮件发送到学生校园网内的电子邮箱中,十分方便。

校园无线网覆盖了整个校园,教室周围也预设了网线插口,在教室内上课或自习的学生均可免费无线或有线上网。在校的本、硕、博学生都有自己的校内学号,凭该学号可直接在自己的实验室登陆校园网的电子图书馆,查到仅在校园网上提供的论文资料。学生还可从校园网中心服务器上下载以学校或机构名义购买的正版软件,这一点国内很多高校还没能做到。

其次,信息化建设也体现在师生信息素养的建设上。无论在信息意识、信息知识、信息能力,还是在信息道德上,师生们都显现出十分成熟的高水平。良好的信息化数字资源建设为师生的教学科研提供了良好的保障,师生们利用简单的搜索机制或便捷的馆际服务就可查到需要的资源。虽然本校师生可从校园网上下载正版软件,但每个人都遵守不宜外拷的基本原则,这也体现了良好的信息素养。

3教师教学与学生学习

3.1教师教学情况

美国高校一般一年分为4个学期,每个学期大约3个月。按照校方的要求,每个教师至少3个学期要有教学任务,而且必须在每个学期完成平均3门课程的教学,个别教师甚至在一个学期要承担4门课程的教学任务。一门课的教学约32学时,这样,每个教师每学期(一学期不到3个月)约完成72～96学时的教学工作量。除非有科研课题,可以用科研任务充抵教学工作量,否则,教学任务就是相当饱满的。除了承担教学工作外,每个教师还要承担科研、指导硕士及博士生进行研究的工作。年轻教师除了要完成教学任务,还要进一步深造,提高自己的学位和水平。教师的教学情况由学生来评价,学生填写调查表格,收齐后交由学院教学秘书统计,最后由学院将统计结果通报给教师本人,类似国内高校的学生评教。所以教师同样很有压力,他们对教学一丝不苟、敬业,并非普通人所想象的美国教师工资高、工作轻松。

在课下,教师必须将所授课程的内容介绍、大纲、演示文档资料、习题等组织好,全部挂在校园网的个人主页上,以便学生随时浏览。备课、批改作业、设计实验题目等各个环节,教师都要十分认真地对待,每周有一次约定学生到办公室进行问题讨论或答疑,保证教学任务圆满完成。教师对实验项目的设计循循善诱,既不是全盘托出,也不是仅给一个题目,让学生冥思苦想地琢磨。除了将学生建立成团队,教师还布置与课程相关的大量文献和资料阅读,并要求学生写出读书报告。对于课程结束或评定成绩用的大作业,甚至要求每个学生制作成演示文稿,并加以汇报、讨论。我看到一位叫爱德华(中译名)的老师,他承担了数据库、软件工程等多门课程的教学任务,每天都在办公室工作到很晚,有时甚至在教学楼大厅的休闲式自习间伏案研究。

在课上,每门课程开始的第一节课,教师就将学生分组,形成一个一个团队。在布置学习和研讨课题后,教师要求学生先独立思考,不明白的东西可在团队内讨论,有问题还可及时问老师。也就是说,每门课都在培养学生的团队协作精神。教师在课堂上的演示文稿经过精心准备,图文并茂,层次分明,令人赏心悦目,但他们也不完全拘泥于演示稿,也在黑(或白)板上演绎关键的内容,突出重点,使学生感到他们备课充分,对教学内容十分精通。

3.2学生学习情况

在美国读书的学生,普遍感到课外阅读任务较重。学生不光要学好课内的基本教学内容,还要阅读文献,查找与主题相关的资料,并加以整理、归纳、汇总。这培养了学生自主学习的意识,清除他们完全靠老师课堂讲授的依赖心理。

课堂上,学生们会踊跃发言,认真记笔记,回答老师的提问,在老师的引导下完成课堂练习。下课后,学生到图书馆查阅资料或自习,也会在网上下载老师在主页上布置的作业,按时完成后及时提交给老师批改。如在课程结束时,教师会给学生布置大作业,学生要在一定时间内当面交给老师,并接受面试提问,作为考查依据的一部分。在接到作业任务后,学生要认真对待,完成后连带其他作业一起交给老师。老师根据学生的总体完成情况给出五级分制的成绩。

我曾遇到一位硕士生,她就接到这样一个大作业。老师给的任务是一个较大的程序,要求她调试运行通过。经过一周的调试,程序始终没能运行成功。在快要到期时,她正好碰到我,听说我是从事这方面教学工作的,就向我请教。我很想了解美国教师采用什么样的教学方法,出什么样的题目让学生做,于是答应帮他。我仔细阅读分析和反复测试网上下载的源代码,终于找出了问题所在。原来老师在程序中故意预设了两个问题,这是学生在学习此类程序设计语言时容易忽略或犯错的问题,程序在编译中并不报错,但就是运行结果不正确,得不到期望的结果,学生找不到出错的地方,感到很困惑。经过修改,程序很快调试运行通过,进一步优化和调整后,她交给了老师。老师看了她的程序运行结果,并问了她的体会,得到非常满意的回答后,表示十分高兴。

其实,这就是教师在主导学生去主动学习,自己找资料,自己研究问题,形象地讲,就是“逼”学生好好学习。这样可以解决学生遇到较难问题时无从下手的迷惑,循循善诱他们找到解决问题的方法,避免了“越俎代庖”。

4 硕士生和博士生的培养过程

在硕、博研究生的指导过程中,如何对学生加以良好的指导,始终是困扰国内外导师们的问题,至今仍无绝对规范。

从导师与学生一见面,指导工作就已开始。导师一般提供很多必要的帮助,如帮助开设相互联系的校园邮箱,确定联系方式和时间,根据学生的知识结构制定研究方向等。作为一项基本约定,指导教师每周要有一个下午与学生见面,由学生汇报学习和研究情况,导师当面给出指导意见。导师有时还会帮助学生查找并提供最相关的研究论文或资料,必要时将研究论文的电子稿发送给学生,甚至将论文复印件放在学生的信箱中——这绝对有别于国内有的指导老师因兼职过多或担任其他职务,指导缺乏或持久不到位现象。这种指导方式加强了导师与学生的交流,也便于将学生引导到相关研究领域的最前沿,而导师也始终站在研究的最高点。而通过不断的交流和指导,学生能很快系统地了解相关领域的研究进展,较早找到问题的抓手,有兴趣地开展有意义的研究,往往容易产生创新型成果,包括理论和应用性实验成果等,并能发表论文。

当学生或导师认识到某个研究点的价值所在时,就会着力加以深入研究。如导师要求学生认真阅读研究后再来参加讨论,甚至有时要求学生将讨论内容制成演示文档讲解,这样他们对重要的概念和研究结果的掌握就会更加透彻,文献跟踪程度和研究思路水平就会得到提升。这种有意识的训练大大强于“散放式”的指导方式。

5良好的学术氛围

学科建设和课程教学离不开学术研究。在德雷克塞尔大学,给人留下深刻印象的就是每个教授(正教授、副教授和助理教授)都将自己的研究方向和最新论文或成果以一幅画的形式贴在工作室的外墙上,上面有个人简介、主要方法和结果说明。这样就打出了自己的招牌,便于他人了解自己。此外,每个教授甚至普通教师都在校园网上建有自己的主页,对自己的教学科研工作进行介绍,并将研究论文、著作等目录列在其中,便于与他人交流或沟通。教师也经常根据教学内容联系国际国内的专家做学术报告,始终用新知识武装学生的头脑。

重视营造活跃的学术氛围,并使学术交流制度化、经常化,是我在美做访问学者期间感受最深的一点。每个系或学院基本上每周都举办1～2次学术研讨会,主讲者有来自世界各地的专家教授,也有某个研究领域资深的校内教师。每次学术研讨会的时间大都定在中午12:30,12:00就开始提供免费的午餐。这样既充分利用了时间,又解决了听报告者的午饭问题,也通过免费午餐吸引了不少听众,特别是一些来自第三世界国家的“穷”留学生们。通过网上邀请,大多数感兴趣的学生甚至老师都会来参加研讨会,在这里了解一些最新的研究进展和报告人的研究思路,并能与主讲人交流自己的研究体会,视野随之开阔,思想也随之富有。有时,一些大的跨国公司或政府部门(如安全部门)的技术专家也被邀请来做专题报告,这样学术交流的氛围就比较活跃,研究工作也不会是一潭死水。

6结语

在美国德雷克塞尔大学访问进修一年,我目睹了该大学在环境建设、教学科研等方面的好的做法,开阔了视野。回国后,我给我的学生们讲解我的所见所闻,也给他们留下了深刻印象。这次进修不仅使我在业务上得到进一步修炼,也获得了不少“精神财富”,如下所示:

(1) 抓实抓好教学工作的每个环节,是高校教师的永恒主题。任何一个环节,如教学方法、教学手段、实验项目设计、主导学生学习、提出学习要求、组织讨论答疑、批改作业等方面的提高,都会大大提高教学质量和教学效率,取得事半功倍的效果。

(2) 指导学生方向和过程并重,确保处于研究前沿。指导学生,特别是硕、博士生的导师,不仅在一开始就要帮助学生确定研究方向,而且要定期开展学习检查和交流活动,必要时还要为学生提供前沿性的研究论文或资料,以便将他们早日引导到国际国内的前沿阵地,保持在高新水平上从事研究工作,取得创新性的研究成果。

(3) 创造活跃的学术氛围和良好的学习环境,是高校各级领导及教师的基本责任。只有将教师和学生置于始终向前的滚滚波涛中,教学和研究才会具有不可估量的创造力,才会在科学的道路上获得可持续发展。

参考文献:

[1] 郭佳慧. 谈高校图书馆的数字资源整合[J]. 当代图书馆,2008(3):61-62,70.

[2] 乔菊英. 高校图书馆与信息素养教育[J]. 科技文献信息管理,2008,22(3):42-43.