理论研究

把握好指导博士生的重要环节

冯 钢

 

在过去十余年中,我在南洋理工大学及电子科技大学指导了十余名博士生,毕业了七、八名。指导过程中有一些经验,也有一些教训。在这里与大家分享一下这些经验教训以及博士学位论文指导重要环节中的一些个人体会,涉及的问题包括博士生招生;课程的选课、学习;怎么样跟学生建立一种良好的师生关系;研究课题的选题(这是最重要的一个环节之一);研究过程指导;论文的写作、发表;学位论文组织写作,以及最后的论文答辩等。
一、博士研究生的挑选
我们在招收博士研究生时,常常面临很多选择,比如是选直博生,还是有硕士学位的学生;是选本校的学生,还是选择外校考进来的学生;是选在职的还是全日制的学生;是男生还是女生;是有个性的还是协作精神好的学生等等。我在过去的十余年中,各种情况都碰见过,所以也有一些体会。当然最理想的博士研究生有这么一些要素——聪明、自我激励、有创造性、工作刻苦、技能好(包括实验技能、仿真技能、计算机应用技能、数学能力等等),当然最好他在研究上还要比较幸运。这种完美的学生很少见。
直博生和有硕士学位的学生,我觉得区别不是很大,通常都需要四到五年才能具有较好的学术研究能力。但电子科技大学的直博生较少。我在新加坡南洋理工大学的时候招收过北大的、清华的、浙大的学生,都非常好。他们本科毕业直接来读三至四年,基本上研究工作量及研究成果就满足毕业要求了,并且水平较高,而这种情况在电科科技大学较为少见,因为没有那么好的条件。对在职博士生的录取要小心,工作的学生能够专心做研究的时间太少,开始的时候他们雄心万丈,一定要来读博士,真正读起来很难分配管理好时间。但是高校教师中攻读博士学位的,如果能结合自己的研究方向,有一定的时间脱产,能够保证学习的时间,就比较容易完成博士学位论文研究工作。
博士研究生最重要的特质是要有研究上的兴趣、自信,有较强的自我激励能力,在招收学生时就需要好好地鉴别他们读博的动机,在研究上有无真正的兴趣。如果都是为了投机的目的读博,我觉得宁缺毋滥为好。
二、课程学习
对于博士生的课程学习,我们有些老师不太重视。但实际上课程学习对博士生打好研究基础是非常重要的。在国外博士生课程学习负担很重,要扎扎实实学习好多门课。学生可能有较多疑问:是要多点学分,还是少点学分?是基础课多一些,还是前沿课程多一些?数学基础课多一些,还是少一些?范围广一些,还是专一些?我个人体会是:博士生的数学课一定要多选一些;与研究相关的学科也可以选修,比如在我所指导研究生的无线通信与网络领域,我就要求他们尽量选修下面的课程:优化理论、算法设计、矩阵理论、应用数学、图论、随机过程、排队系统、动态规划、博弈论等等;即使个别课程我们学校没有开,我也要求他们自己去学。可以推荐几本经典书籍让他们学习,并且检查他们学习的进度和掌握的情况。如有余力,选课范围还可广一些,让他们去学一些物理学方面的知识,甚至经济学中的课程如博弈论等也可能会非常有用。
三、师生关系
导师跟学生的关系是博士生研究成功中非常重要的一个因素。我们可能也看见过一些失败的例子,如有教授反映,博士生不太听他的指导,学生不愿意按照教授指引的方向来做研究等等。另一方面,现在许多博士生也有认识上的误解,认为只要发表论文满足学校要求就可以毕业了,所以就千方百计,甚至不择手段去发表论文。这是本末倒置的,做不出好的研究成果;更危险的是有可能违反学术规范,出大问题。博士生的研究应该和指导教师的学术研究相辅相成。博士生导师基本都自己带了一个团队,都有很多的课题研究,把博士生当成什么角色是非常重要的。到底是把博士生当成游离于课题之外的独立研究者还是纯粹当成研究助理?如果把博士生纯粹当成研究助理,让他们承担较多的项目工作,可能导致在学术研究上的训练有限,学生不会满意,同时由于要分心做学术研究,课题工作也可能做不好。我个人经验是:工程性较强的课题主要由硕士生承担,博士生可在课题研究的理论层面上起到作用。另一方面,博士生很适合做基础性理论性强的基金项目。在他们有两年研究基础后,可以他们的工作为基础加上指导教师的一些思路,去申请一个基金项目,例如我有三个博士生,以前两年的工作为基础成功申请了基金项目支持,有国家自然科学基金、中兴企业基金和中央博士点高校基金。这样对他们的博士学位论文研究以及以后的研究工作会非常有利。一方面,他们的博士学位论文研究可以围绕这个项目展开,针对性目的性较强,应用前景及研究意义明确;另一方面这个过程能帮助他们积累项目申请经验,因为大多数博士生毕业后还是从事科研工作,项目申请经验对他们就非常有用。还有一个好处是有较充足的经费支持博士生出席高水平国际学术会议。我认为博士生学习期间应该出国参加一到三次国际会议,这种国际交流对他们的研究是一个非常大的鼓励,通过学术交流可以帮助他们了解研究前沿,更有用的是了解国际学术界做研究工作的方式和风格,这对他们的研究帮助非常大。大多数同学出席国际会议后,都反映收获非常大,对做研究有了感觉,也更能理解“研究”的含义。
对于博士生的角色定位,我个人的感想是:指导博士生,就是培养一个专业研究人员,所以导师就是起一个“引领者”和“领导者”的作用,在学术研究上有引导并且还要给他们的创造力留下足够的空间。具体来讲,在确定研究课题,特别是论文开题定义问题时给他们多一些帮助,但是在一些具体的研究问题上要留给他们一定空间,我们需要把握研究方向,放手让他们去做,也只有这样,培养出来的才是一个经历完整研究过程的成熟研究者。
我曾经在学生中调查过:你们希望博士生导师是一个什么角色?有什么要求?他们提出,要定期和他们会面交流,帮他们发现问题,指导研究,写论文等等。当然最重要的就是研究指导,特别是有博士生开始做研究工作时,对“研究”的具体含义和内涵是不清楚的,都有很迷茫的时期,觉得做的研究工作没有意义,或者遇到瓶颈,这个时候导师就应多一些正面鼓励,要和他们一起分析问题,对他们进行方法论及研究问题本身的指导,帮助他们克服困难。另外,在论文写作上要对学生进行特别的指导和训练。我的研究生博士生是可以随时来找我的,但是每周固定有一个半天时间来会面。而在他们写论文的时候,特别是第一篇第二篇论文,要花很多时间帮助他们。我可能会在两周左右时间里每天当面修改论文,从论文写作的各个方面进行指导,同时,在讨论中,也会帮助他们发现新的研究问题,以拓展研究,定义新的研究课题。另外学生希望导师给他们一些资助,以支持他们参加国际学术会议,这样可以扩大他们交流的范围。学生还希望导师能够帮助他们毕业时找到理想的工作。总的来说,博士生导师的角色应该是这样的:在选材阶段,我们是质量控制员;在研究选题、研究设计阶段我们是指导专家;在论文写作阶段应该是教练和编辑;在论文答辩阶段应该是教练;毕业以后应该是学术咨询专家和朋友。
四、博士学位论文研究选题
博士学位论文研究选题,是非常重要的一个环节。学位条例规定博士学位获得者要求要有坚实宽广的理论基础、系统深入的专门知识和独立从事科研的能力,要达到这三个方面的要求,研究选题就很重要。当然从学校的要求来看,主要是看论文发表,但是我觉得发表论文只是叙述能力的标志之一,是一个量化的指标。对于博士生来说,更重要的是做出创新性的、有学术价值的研究成果,如果博士生从一开始就盯着论文,纯为发表论文满足毕业条件做研究工作,是不会有太大的出息的。我经常告诉学生,做博士学位论文的目标要做出真正有价值有创新的研究工作,这样论文发表就不成问题。判断博士学位论文研究水平最重要的标准是有没有成体系的创新和理论贡献。所以博士学位论文研究出发点的选择就非常重要:可以选择理论性较强的课题,或以研究项目为中心的课题,可以选择工程项目背景很强的课题,也可以是以研究问题为导向的课题。我的建议是做以研究问题为中心的课题,先确定有明确学术及理论意义的问题。但可能有的教授觉得有一些大的项目研究需要博士生参与,倾向于让学生结合自己的研究项目选题。我认为如果导师的项目是理论性较强的自然科学基金项目、“973计划”项目等,博士生的课题研究一般与项目研究目标契合较好,但对于工程性较强的项目,特别是一些横向课题,学生较难把握好课题任务和博士学位论文研究之间的契合点;另外,二者在思维方式上也可能有较大的差异。我曾经指导过一个博士生,他的研究基础较好,已有硕士学位,但是做博士学位论文研究不太上路。仔细分析原因,发现是由于他对博士学位论文研究目标的理解出现偏差:他的理解是博士学位论文研究需要开发一个完整的系统。他研究应用层P2P内容分发问题,他认为需要完成一个完整的可以工作的原型系统。在这样的指导思想下,较难在一些关键理论或技术问题上做出较大的创新。虽然这样做能保证博士学位论文的体系性,但学术性创新性就可能不足。
另外一个问题是选择“开放问题” 还是自己定义的“新问题”,这个选择比较纠结。“开放问题”研究难度大,研究意义也大,解决了影响也会很大,但风险也较大。更多学生可能是在已有工作基础上做一些改进性的研究工作,也有可能发很多论文,甚至十几篇SCI论文,但可能每一个工作都是较小的,工作的影响有限。如果是定义了新的研究问题,从源头上创新,研究取得进展可能比较容易,但是研究第一步的问题定义(problem identification)非常关键也很困难,单靠学生自己几乎不能完成,要把握好问题的学术价值、研究意义、难度与风险以及可行性,导师就应该发挥重要作用。综上所述,在博士学位论文选题上,我个人的建议是选择以学术问题为中心的理论课题,就是从问题出发有较大学术价值和理论意义的研究,最好是选指导教师比较熟悉的、比较有心得的研究领域。选题还有一个需要注意的方面是要考虑有战略意义、有前途、越做越宽的课题。一个人的精力有限,投入精力做一项研究工作如果没有继续拓展、深入下去的可能,就不合算。让博士生做一个课题,也应该着眼于越做越宽,在一定成果基础上,可以拓展做更多的工作,可以以此为基础申请到更多的相关课题,在这个领域里做出更多的成果积累,也就是说可以越做越大。我个人的体会是,一个比较理想的课题具有以下条件:学生有能力达到最基本的要求(可以毕业),然后有一些可拓展的研究问题,这些拓展研究可能有风险,学生可能做不出有价值的成果,也可能取得一些激动人心的、出人意料的成果。实践上是怎么做呢?通常我们在一个特定的研究领域里选几个非常相关的课题来做。做博士学位论文首先应该达到这样的要求:整个博士学位论文应该有一个完整的体系结构,定义一个由几个研究课题所组成的框架。学生在博士学位论文研究中研究了多个子课题,相应发表多篇论文,但最后学位论文的系统性体系性变得非常重要。这样,在课题最开始的研究过程中,教师一定要把关,注意最后的博士学位论文能够成为一个有框架性的东西,不能是由分散的几篇论文工作组合而成。在这个问题上许多博士生有误解,他们认为只要发表几篇论文达到学校的要求,组合成的材料就是合格的博士学位论文, 这是不对的。我评审过几十本博士学位论文,觉得这个问题特别严重,做的几个研究工作联系不起来,不能形成一个体系性的结构。甚至最极端的,有一篇博士学位论文第一章研究光网络的OBS,接着研究无线通信网WLAN,最后为了使得课题有联系,设计一个没有合理性的OBS over WLAN,完全是胡乱拼凑的东西,虽然在WLAN和OBS研究上也发表了几篇论文,但作为学位论文完全不合格。另外,诸如 “XXXX的关键问题研究”也是一个糟糕的博士学位论文题目,这是因为研究工作做得太散,只好用一个大的题目包围起来。
在博士学位论文开题报告中,最重要的是问题定义,以及采用的研究理论和方法以及数学工具,还有就是预测它的新颖性、重要性、创新性,当然同样重要的是研究的动机及研究出发点。这个研究动机也包含着对研究问题的背景和已有研究工作、文献的深入了解,还要强调工作的重要性。
五、研究指导
指导学生做研究通常是确定研究领域和给学生讲述研究背景后,让学生们去查阅大量相关文献,要告诉他们阅读论文时一定带着批判的思维去读,而不能认为发表的东西都是无懈可击的。还有,我个人建议,学生查阅论文一定要从本领域最顶尖最重要的学术会议论文集和期刊开始;开始时可明确告诉学生要读哪几个杂志、哪几年的会议、甚至会议哪几个讨论组里的论文,并且一定要求把选定的经典、重要论文读完,要检查他们的理解。我觉得博士生开始时至少读30~50篇文章是必要的。博士生需要做的是形式化和模式化的研究,不是为数学而数学,也就是说要用很严谨的数学语言来描述你的问题,描述你解决问题的思路,描述你的解决方案,这样的话,自然就需要数学语言严谨的描述了。所以,要告诉学生不要单纯地为数学而堆砌数学,放没意义的公式在论文里。多数学生通过计算机仿真做性能评估,许多学生对统计的概念不是很清楚,对一定的置信区间需要多少个统计样点也不清楚,比如出现仿真中用了10000样点估计出通信误码率10-6这样的明显错误。这就一定需要导师把关,告诉学生学术道德的底线,虚构数据或数据掺假是很严重的错误。
六、论文撰写与发表
发表论文是博士生最关心的事情。有的学生还没有什么基础,研究也不深入,就急着写论文,作为导师就要用经验指导学生正确的研究过程,不要急着发表一些低水平论文,对学生要有明确的要求,淡化对学生论文发表的要求,告诉他们尽量做好的有价值的研究工作,只要做出真正有价值的研究工作,在论文发表上也就很容易满足毕业要求。另外,太关注论文发表,容易忽略系统性体系性的研究,可能学生为了尽快毕业,发表多篇“快餐”式论文,但是博士学位论文的研究内容还不够,最后写出的论文也不成体系,就不是一篇合格的博士论文。很多学生开始乐意做一些很一般的工作发表在很差的会议或杂志上,并期望以后可以逐步提高档次。这并不是一个好的路线。我认为较好的做法是“自顶向下”法,就是从第一篇论文工作开始,目标就至少是发表在SCI 收录期刊或者IEEE Transaction。即使发表不了,也可以得到很中肯很有价值的评审意见,再修改完善投差一点的会议或期刊。这样开始阶段会困难一些,但是起点较高,后面会走得很顺。博士生会议论文也要投给本领域主流学术会议,如通信领域是Globecom, ICC 这个级别会议,其他的一般不应考虑。我现在的几个博士生差不多每个人都能发表一到两篇IEEE Transaction论文,即使中不了,在第二档次的其他SCI期刊发表就比较容易了。如果学生在开始2~3年内没有大的成果,不要着急,因为学生经过了很好的训练,坚持下去一定可以做出好的成果来,要达到学校毕业要求也是水到渠成。论文投稿时另外一个选择是从国际学术期刊还是国内期刊开始。我的建议是尽量投给国外的期刊,国内期刊的要求比较难把握,审稿周期也太长。现在我的学生较少写中文论文了,基本上都投英文期刊或会议。
特别要注意对学生强调学术规范问题。给国际期刊投稿,更要特别小心。各种学术规范问题,包括自抄论文部分内容,互抄(课题组内),多源抄袭,伪造数据,引文复制等的标准都要明确告知学生。特别是引文复制问题,即使标注了,也不能原封不动地使用多个句子。国际学术期刊要比国内期刊的审查更严格一些,超过几句完全一样的句子肯定就被定为学术不端,有的学生可能认识不到。我的学生论文里的几乎每一句话我都会修改完善,这样就不太可能出现这种问题了。
在指导学生写论文时,我通常告诉学生写一篇论文就像讲一个故事一样,讲故事就要讲得圆满,一篇科技论文也要能“自洽”,首先它要吸引人,还有逻辑上要严谨,没有漏洞。在论文组织上采用“自顶向下”的组织方法。信息通信领域的论文,基本上都是采用自顶向下的写法。我曾经读一个学生的论文,开始怎么看都觉得结构很乱,很难看懂,后来才发现他的思维和论文写作是“自底向上”的方式。因为我们这个领域的作者和审稿人都是用“自顶向下”的方式,就是先描述架构,再在架构下描述具体的方法、算法等,而先描述细节再阐述总体的方式是不对的。还要注意强调逻辑要严密,论文不是写得越玄虚越复杂越好,有些学生故意把数学弄得很复杂,让人看不懂,就觉得自己水平高。要告诉他们如果你自己是读者你会怎么看,所以一定要写得很清晰很明白,要站在读者的角度写作论文。另外在表述论文研究工作意义时要小心,不要太谦虚但是也不能过头。论文的意义要提升到一般性的贡献上去,但又要很小心说开创了一个新的研究领域等过头的表述。
开始写论文可能是非常辛苦的。我会告诉学生第一篇论文的写作,修改完善可能需要半年到大半年时间,如果是IEEE 期刊论文的话,我大概要帮他们修改完善十几二十几遍,才可能成功。还有,我个人的体会是学生写论文的过程本身就是研究的一部分。通常在指导学生论文写作时会发现有很多漏洞,或者结论是错的,或者研究方法有误,在修改论文时又会发现一些漏洞,这个时候再让他去针对性地研究,要补充很多东西,才可能研究出新的东西,研究工作就会深入下去,逐渐完善,论文就越改越长。我有个学生开始写的论文只有七八页,我指导他修改论文时发现有很多问题和漏洞,就让他逐渐去完善,可能要新做一些分析建模,增加数值结果,做得更严谨,这个反复的过程大概是半年时间左右,最后写出了一篇有二十几页的长论文,被IEEE Transaction接受。
还有个体会,就是不要让学生做完一个研究工作后再写论文,而是每周都写一个进展报告,这个报告不是每一周都不一样,而是在原来的基础上增加一些东西,是在研究的进展中不断增加完善,最后成为一个完整的技术报告。根据这个技术报告我们可以组织成完整会议论文或期刊长论文。另外我们需要的很多材料也可能从报告中抽取,例如申请课题时的材料等。
七、博士学位论文写作及答辩
怎么才能写出好的博士学位论文?首先对已有的研究工作领域要有一个透彻的了解,然后要有自己的创新和学术贡献,这是最重要的两点。做好研究工作,答辩是一件相对容易的事。学生答辩时用的PPT呈现的工作一定要有结构的框架,要体现它的体系性完整性,只有这样才能体现出博士学位论文不是分散的几个课题研究组成的一个东西。答辩讲解自己工作时通常包括背景,研究领域综述分析,研究动机与出发点,研究问题定义与描述,研究方法与主要研究工作,新的发现、创新与学术贡献等几个要素。
八、总结
我个人感觉,一个好的博士生导师对待学生是人性化的、有针对性的且对不同的学生用不同的方法培养的,不能简单把学生当作研究助理,首先要把学生当成培养对象,需要注重感情交流,要了解每一个学生的基础如何、问题在哪里。培养的核心是指导学生成为一个合格的独立的研究工作者,他要有能力从问题定义开始,而不是我们什么都做好了让他来帮帮忙、编编程。要帮助学生发现他们的优点,克服他们的缺点,帮助他们开发自己。最重要的一点是导师要把对学术研究的热爱和执著严谨的态度通过言传身教影响学生,使得治学和工作中严谨求实、勤勉奋进的精神得到传承。