信息與計算科學專業人才培養模式的改革與實踐

徐鳳生

摘要： 圍繞“強化數學基礎，兼顧學科交叉，注重創新應用”的辦學理念，論述了信息與計算科學專業人才培養模式改革的必要性、實施方案和具體措施，分析了該模式在實施過程中所取得的成效。

關鍵詞： 信息與計算科學； 人才培養； 課程體系； 實踐環節

中圖分類號：G642文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2012）03-56-03

Reform and practice on talent training mode of information and computer sciences

Xu Fengsheng

（Department of Mathematics，Dezhou College， Shandong 253023， China）

Abstract： According to the idea of running schools which strengthens mathematical foundations, takes into account mixing of subjects, emphasizes innovation application, the author describes in this paper the necessity, schemes and measures of reforms on talent training mode and analyzes the effect of this proposed training mode in training talents of information and computer sciences.

Key words： information and computer science； talent training program； course organization； practice

0 引言

1998年教育部頒布了高等學校新的專業目錄，信息與計算科學專業就是這次調整中的數學與統計學科的三個本科專業之一。信息與計算科學專業是由信息科學、計算科學、運籌與控制科學等學科交叉滲透而形成的一個新的數學類專業[1]。這一專業設置的背景是，信息技術已成為21世紀的核心技術，信息時代已悄然而至，為了緊跟形勢，教育部設置了這一專業，以期培養出一批有競爭力的人才。該專業的設置，反映了社會對數學學科人才的需求，為這個古老的學科注入了新的活力，也為各高校數學專業的招生帶來正面影響。這些年來，許多高校都陸續開設了信息與計算科學專業，并且對該專業的內涵、人才培養目標、教學內容和課程設置等重要問題進行了認真而深入的探討。

德州學院是一所新建本科院校，2004年依托數學與應用數學專業，開辦了信息與計算科學專業。在七年的辦學實踐中，信息與計算科學專業的人才培養方案歷經三次大的修訂，2010年上半年完成了新一輪的培養方案的制定，并從2010級新生開始實施。本文將圍繞“強化數學基礎，兼顧學科交叉，注重創新應用”的辦學理念，論述信息與計算科學專業人才培養模式改革的必要性、實施方案、具體措施，以及在實施過程中取得的成效，希望對同類院校信息與計算科學專業的建設有所幫助。

1 人才培養模式改革的必要性

信息與計算科學專業涵蓋了信息科學、計算科學、運籌學和控制論四個學科。信息科學是最新發展起來的主干學科，主要培養學生信息處理需要的數學基礎，相關課程包括現代密碼學、圖形圖像處理和計算機圖形學等專業課程；計算科學主要以數學分析、高等代數和物理學為基礎課，此外還有數值分析、數值代數和微分方程數值解等專業課；運籌學方向以最優化理論與方法和運籌學為基礎，解決現代管理科學中的理論和實際問題；控制論方向主要研究在現代科學技術和工業中出現的帶有控制參數變量的時變系統等[2]。很顯然，信息與計算科學專業是一個數學專業，但又遠超出數學學科的范圍，它應該主要研究信息技術的核心基礎與運用現代計算工具高效求解科學與工程問題的數學理論與方法，專業定位與計算機科學和信息工程專業有明顯的區別。目前，全國各高校信息與計算科學專業開設的課程、設置的專業方向各異。如何定位或者培養什么樣的信息與計算科學專業人才是一個值得認真思考和探討的重要課題，這直接影響到教學內容和課程體系設置。不同的信息與計算科學專業定位將導致不同的課程設置和不同模式的人才培養。

全國各地人才市場的統計數據資料顯示，信息與計算科學專業人才的需求量非常大[1]。隨著德州市經濟的發展，科研院所、信息產業、銀行、證券、金融等行業需要相當數量的信息與計算科學專業的應用型人才。特別是一些高新技術領域，更是迫切需要具有良好的數學素養，掌握信息科學、計算科學和金融數學的基本理論、方法和技能，能夠解決實際問題的高級應用型人才。但現實是：一方面，市場急需的專業人才缺乏；另一面，很多大學生找不到工作。因此，我們培養人才必須變被動為主動，主動適應市場對人才的需求，使我們的“產品”成為“暢銷品”，專業培養模式改革既是高等教育改革的必然趨勢，也是社會經濟發展的迫切需要。

2 信息與計算科學專業人才培養模式改革

按照國家“教指委”的教學規范[3，4]，立足德州市經濟社會發展對人才培養的新需求，在對目前信息與計算科學專業建設現狀和畢業生就業情況深入調查研究的基礎上，我們遵循“強化數學基礎，兼顧學科交叉，注重創新應用”的辦學理念，不斷調整和完善信息與計算科學專業的培養方案，通過課程體系模塊化、特色化等方式，進一步優化課程體系結構，凸顯專業特色，使之更加適應市場需求。強化數學基礎的目標是讓該專業畢業具有較好的數學理論基礎，能夠利用數學理論解決信息科學、金融數學等領域中的實際問題，這是該專業學生最終具有競爭力的根本所在。兼顧學科交叉是指該專業是一個多學科交叉滲透的專業，取各學科之長，形成本專業的特色，是本專業學生具有更廣泛就業去向的優勢所在。注重創新應用是指注重培養學生的計算素養、信息素養、創新思維能力以及應用能力，切實增強學生的社會適應力和就業競爭力。根據對畢業生的跟蹤調查分析可知，該專業畢業生主要工作在科研院所以及信息、金融等行業。參照各兄弟院校的做法[5-10]，我們制定了本專業的辦學定位和人才培養方案。

⑴ 專業定位

根據教育部專業規范，結合地方人才需求，我們將該專業的培養目標定位為：培養具有良好的數學素養，掌握信息科學、計算科學和金融數學的基本理論、方法和技能，受到科學研究的初步訓練，能運用所學知識和熟練的計算機技能解決信息處理、科學與工程計算、金融領域中的實際問題的高級應用型人才。

⑵ 教學內容改革

為了落實“強化數學基礎，兼顧學科交叉，注重創新應用”的辦學理念，在信息與計算科學專業課程教學內容設計上，采取以下做法：

① 教學設計案例化。在數學分析、離散數學、復變函數論、數據結構、數學建模與數學實驗等課程的教學過程中，依據教學內容，設計教學案例，由此引導學生形成自己的體驗和感悟，激發學生對課程的學習欲望和興趣。

② 案例設計主題化。在案例設計過程中，按照學生的認知特點和課程理論與應用特點，將教學計劃中規定的學習內容有機地加以整合，構建成一個個教學主題，主題及案例有明確的教學目標，又有相應的教學內容，同時與實際應用密切相連，從而引導學生主動、有效地學習。

③ 主題設計項目化。在主題選擇過程中，密切聯系相關課程的應用和科研，根據學生知識與能力背景，將相關教學內容設計成任務明確的訓練項目，按照項目的要求，組織實施教學與考核，使學生的數學思維能力、數學應用能力、解決實際問題能力和創新能力得以提高。

④項目設計科學化。對每個訓練項目，按照教學目標科學規劃，注重學科能力和課程能力的培養，突出問題，科學設疑，注重過程，講究實效。

⑶ 專業課程體系改革

為了培養市場需要的具有“厚基礎、寬口徑、重能力、強應用”的應用型人才，我們對信息與計算科學專業的課程體系實行模塊化、特色化設計。所有課程被分為公共平臺課、專業主干課、專業必修課和專業方向（特色）課等模塊。公共平臺課是指數學與應用數學、統計學、信息與計算科學三類課程，主要包括數學分析、高等代數、解析幾何、常微分方程、概率論與數理統計、數值分析、復變函數等。專業主干課是指本專業的主干核心課程，包括離散數學、普通物理、數值代數、信息論與編碼、微分方程數值解等。專業必修課是包括運籌學、數據結構、數學建模與實驗、實變函數與泛函分析等。專業方向（特色）課主要設置了信息科學、科學計算和金融數學三個方向。其中信息科學方向的主要課程為信息工程概論、計算機圖形學、數字信號處理；科學計算方向的主要課程為計算幾何、科學與工程計算、應用隨機過程；金融數學方向的主要課程為金融工程學、金融市場、國際金融。以上每個模塊，根據課程的性質分為理論類課程與應用類課程兩個系列，從而構建了新的信息與計算科學專業課程知識交融鏈。根據知識模塊內容之間的邏輯關聯，形成了信息與計算科學專業及優勢學科“微分方程及應用”、“粗系統理論及應用”、“密碼理論”、“金融數學”等特色方向的系列基礎理論課程，有數學分析、高等代數、解析幾何、微分方程、復變函數論、離散數學等；系列應用性課程有數據結構、數學建模與數學實驗、運籌學、金融數學等。通過這些課程模塊的有機整合，實現了專業特色與學科優勢相互交融、相互促進，共同凸顯出信息與計算科學的專業特色以及“微分方程”、“粗系統理論”、“金融數學”等的學科優勢。

⑷ 實踐教學體系改革

實踐教學的目的在于通過各種實踐環節，鞏固所學知識，培養學生動手解決實際問題的能力。它是培養應用型人才必不可少的環節。信息與計算科學專業的實踐包括課程實踐、專業實踐（包括畢業設計及實習）、社會實踐、就業指導實踐等。課程實踐是指數據結構和數學建模實驗、數值代數等課程的實驗課、課程設計等，通過實踐培養學生解決實際問題的能力。專業實踐中的畢業實習是讓學生到實習單位進行實踐，把所學專業理論運用到實際工作中，提高發現問題、解決問題的能力。專業實踐中的畢業設計是本科教育的最后一個實踐環節，既是對學生四年學習的全面總結和檢驗，也是對教學質量的全面檢查。社會實踐的目的是使學生將所學知識應用于解決實際問題，同時學會與人交際，提高合作溝通協調能力。就業指導實踐是指針對社會現實和大學生的求職心態，對畢業生進行就業觀教育，引導他們擺正心態、合理定位。

⑸ 創新課程體系構建

為了提高學生的創新能力，我們在信息與計算科學專業人才培養方案中，構造了以增強實踐技能、培養創新能力的課程體系，主要包括C語言程序設計、數據結構、運籌學、數學建模與數學實驗等課程，這些課程都是實踐性較強的課程。數據結構課程主要培養學生針對實際問題選擇合適的數據結構、設計高效的算法、編寫程序的能力。運籌學旨在培養和鍛煉學生進行企業信息系統建設的戰略決策以及信息系統整體規劃的實際能力。數學建模與數學實驗課程的目標是培養學生敏銳的觀察力、科學的思維力和豐富的想象力。實際上，數學建模本身就是一個創造性的思維過程。在學生學習上述課程的基礎上，我們還積極組織學生參加全國大學生數學建模競賽、全國大學生數學競賽等，切實提高學生的實踐技能和創新能力。

3 實施新的人才培養模式的具體措施

為了拓寬專業口徑，及時調整人才培養方向，增強學生的社會適應能力和就業競爭力，德州學院數學系信息與計算科學專業人才培養方案的具體實施措施如下。

⑴ 采取“2＋2”的培養模式，實行寬口徑分流培養。學生在一、二年級按學科大類統一學習規定的專業公共平臺課程，取得規定的學分后，于第五學期分流到相應專業繼續學習。對未取得規定學分者，編入下一年級作試讀處理。學生試讀合格后可隨下一年級分流到相應專業，試讀一年后仍不符合要求者作退學處理。

⑵ 分流到信息與計算科學專業的學生，可以根據個人的興趣、特長、志愿選擇信息科學、科學計算、金融數學等專業方向，學校在可能的情況下盡量滿足學生的個人志愿。但在尊重學生志愿的同時，也會從專業布局、人才市場需求和社會發展需要出發合理調整專業方向人數，避免修讀方向人數嚴重失衡，以保證社會對專業人才的需求。

⑶ 每一學年，根據市場調研情況以及學生就業情況，適當調整課程的設置，但調整幅度限定在一定的范圍內，以保證課程設置的穩定性、長期性和可持續發展性。

⑷ 積極鼓勵學生參加各類大學生科技創新活動。對于參加全國大學生數學建模競賽、全國大學生數學競賽等獲得較好成績的學生給予適當的創新學分。

4 結束語

德州學院信息與計算科學專業實施新的人才培養方案之后，取得了可喜的成果：該專業2011年被評為校級重點專業；建立了信息與計算科學專業主干課程教學團隊；出版主干課程教材四部；有20多位學生在全國數學建模競賽、全國大學生數學競賽等賽事中獲得國家級、省部級獎勵，有10多位學生能夠自主開發網站等。

結合市場對本專業人才的需求和地方經濟發展的需要，下一步我們要在專業特色、人才培養模式創新等方面繼續探討和研究，以期更好地實現應用型人才的培養目標。

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