1964年7月28日，学校决定筹办《中国科学技术大学学报》，并对外公开发行，每半年出版一期，全年两期。同年8月27日，获中央宣传部批准出版。12月11日，郭沫若校长亲自为《中国科学技术大学学报》题写刊名，并撰写长篇发刊词，寄语学报能保持“三严”（严密、严格、严肃）态度、培养“三敢”（敢想、敢说、敢做）独创精神。1965年2月，郭沫若、华罗庚、严济慈和钱志道等一大批老科学家于北京亲手创办《中国科学技术大学学报》。学校组成了以华罗庚为主编、严济慈和钱志道为副主编以及吴文俊、赵九章、钱临照、郭永怀等45人为编委的高水平编辑委员会。头两卷发表的论文水平都相当高，基本上反映了当时科大的科研成果，华罗庚在前两卷每卷都发表了重要学术论文。1967年，学报受“文化大革命”影响而停刊。1973年科大迁址合肥，学报复刊。此后，学报虽不时受到干扰，有时一年仅出版一期，但从未间断过编辑出版工作。1976年开始，学报所刊载的论文质量明显回升，除刊有少量自然辩证法方面的论文外，已基本恢复到以自然科学论文为主。1980年，学校成立了以杨承宗为主编，阮图南、马兴孝、沈凤麟、陶懋颀为副主编，王水、石钟慈、钱临照、龚升等22人为委员的第2届编辑委员会，学报改半年刊为季刊，在“征稿启示”中明确定位为“自然科学综合性学术刊物”，同时开始编排英文目录，尝试出版专辑，还在当年多次对封面进行了设计。1981年开始接收英文稿件，编排中英文摘要，成为以中、英文两种文字出版的“双语”刊物，并且聘请了孙瑞禾教授担任英文顾问。1982年开始出增刊。1984年对封面重新进行了设计，经多次调整底色之后于年底又换回原封面。1991年再次设计封面，一直沿用至今。1998年改季刊为双月刊。2001年学校成立了以校长朱清时院士为主任、王水院士为主编、范维澄院士等21人为编委的第6届编委会。第6届编委会2002年度会议明确了要把学报办成“精品”、“一流期刊”的目标。2006年学报期开始大幅改版。包括下述四方面：一、将增加“特约评述”、“专家论坛”、 “研究突破”栏目，约请科学大家发表论文，开辟“专家论坛”栏目；二、经中国科学院与安徽省新闻出版局批准，改双月刊为月刊，并设立优先发表机制，校内重要论文经批准将进入绿色通道，优先尽快发表。三、采用国际开本，进一步提升印制、用纸档次四、尝试专题化出版，重视显示学校的主流科研成果五、积极贯彻国家标准，向国际规范靠拢，并准备聘请海外学者担任国际编委，加快《学报》国际化进程。
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