“二模塊三層次”創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的構(gòu)建與探索

○呂緒華 李德宜 龔誼承

（武漢科技大學(xué)理學(xué)院 湖北 武漢 430081）

武漢科技大學(xué)在1999年開辦信息與計算科學(xué)專業(yè)以來，為了辦好這個專業(yè)，首先對畢業(yè)生就業(yè)市場對信息與計算科學(xué)專業(yè)人才需求、人才知識結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能要求以及國內(nèi)高校信息與計算科學(xué)專業(yè)實踐課程設(shè)置情況進(jìn)行了調(diào)研，根據(jù)調(diào)查研究以及往屆畢業(yè)生的反饋信息和分析，得出信息與計算科學(xué)的畢業(yè)生必須具備以下幾方面的基本能力：數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)分析能力；計算機(jī)應(yīng)用能力；信息收集與處理能力；管理、工程等方面的實踐動手能力，為此我們對以往的培養(yǎng)方案做了全面的修訂，制訂了符合創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系改革的新培養(yǎng)方案。

一、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題

2007年2月教育部頒布了《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，指出：“高度重視實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實踐能力。要大力加強(qiáng)實驗、實習(xí)、實踐和畢業(yè)設(shè)計（論文）等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，特別要加強(qiáng)專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)等重要環(huán)節(jié)。”因此，實踐教學(xué)在信息與計算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)過程中占有十分重要的地位。根據(jù)教育部精神，武漢科技大學(xué)在信計專業(yè)開辦之初，對信計專業(yè)的專業(yè)方向和理論課程設(shè)置進(jìn)行了相關(guān)討論和研究。但在具體的實踐教學(xué)中還存在以下幾個方面的問題。

1、理論基礎(chǔ)知識不夠夯實

在對學(xué)生實踐教學(xué)效果的問卷調(diào)查中，許多同學(xué)反映在課程設(shè)計或者是上機(jī)操作的過程中，由于理論知識的欠缺，而不知道怎么開始動手做。

2、實驗課程開設(shè)與實際需要有距離

學(xué)生反映現(xiàn)有實踐教學(xué)與現(xiàn)實社會應(yīng)用中的需要有一定的脫節(jié)，課程安排中針對將書本知識與實際運(yùn)用的相結(jié)合的課程較少。

3、實習(xí)基地和實驗室建設(shè)不夠完善

信計專業(yè)畢業(yè)實習(xí)去向包括省統(tǒng)計局或市統(tǒng)計局，以及部分企業(yè)單位，學(xué)生也可以選擇自主實習(xí)。而自主實習(xí)缺乏有力的監(jiān)管考核方法，這樣讓畢業(yè)實習(xí)的作用大打折扣。

4、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文質(zhì)量不盡人意

在選題上，部分選題不能緊密聯(lián)系專業(yè)特色，純數(shù)學(xué)理論課題無法鍛煉學(xué)生的動手能力，純計算機(jī)軟件開發(fā)課題無法提高學(xué)生學(xué)術(shù)水平，自擬研究題目有的與社會實際聯(lián)系不夠緊密。

二、實踐教學(xué)體系設(shè)計的基本原則

實踐教學(xué)是信息與計算科學(xué)專業(yè)本科教學(xué)過程的重要組成部分，是培養(yǎng)和提高動手能力的一個重要過程，是加強(qiáng)理論聯(lián)系實際和勇于探索的創(chuàng)新精神必要途徑。我們在構(gòu)建信息與計算科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新性實驗教學(xué)體系的改革中注重以下原則：在課程設(shè)置上首先加強(qiáng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)，打好專業(yè)理論基礎(chǔ)，以培養(yǎng)社會所需的應(yīng)用型、研究型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)；加大實驗教學(xué)內(nèi)容在專業(yè)培養(yǎng)方案中的比重，改進(jìn)以往的對理論教學(xué)非常關(guān)心，而對實踐教學(xué)重視不夠，實踐教學(xué)的內(nèi)容少、方式單一、效果不好的傳統(tǒng)模式；在不同的課程實驗之間形成合理的銜接，使實踐內(nèi)容更加優(yōu)化，實踐體系更加完備，實踐課的教學(xué)模式更加合理，經(jīng)過完善的系列實踐課程的培養(yǎng)，提升學(xué)生的競爭實力；實施過程中注重建立科學(xué)的實踐教學(xué)管理激勵機(jī)制、實踐教學(xué)考評體系、規(guī)范實踐教學(xué)流程，使實踐教學(xué)的方案得以落實，保障教學(xué)水平和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量得到整體提高。

三、“二模塊三層次”實踐教學(xué)體系設(shè)計

信息與計算科學(xué)實踐教學(xué)體系研究包括實踐教學(xué)課程體系的設(shè)置和畢業(yè)論文（設(shè)計）兩個方面。考慮到信息與計算科學(xué)專業(yè)學(xué)生在目前的就業(yè)市場現(xiàn)狀，以及應(yīng)用計算機(jī)師資力量的不斷增強(qiáng)，綜合考慮該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，在整個教學(xué)計劃中構(gòu)建了“二模塊、三層次”的實驗教學(xué)體系。其中把專業(yè)課程設(shè)置為兩個教學(xué)模塊：“計算機(jī)技術(shù)類模塊”和“經(jīng)濟(jì)管理類模塊”，把實踐教學(xué)滲透到教學(xué)模塊課程中。實踐教學(xué)分為“基礎(chǔ)性實驗”、“綜合性實驗”、“創(chuàng)新性實驗”三個層次，實踐教學(xué)循序漸進(jìn)，逐步深入，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的實踐技能，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

1、實踐教學(xué)的課程體系設(shè)置

信息與計算科學(xué)專業(yè)既不同于數(shù)學(xué)專業(yè)又有別于計算機(jī)專業(yè)、信息管理專業(yè)，該專業(yè)的實踐教學(xué)課程應(yīng)以數(shù)學(xué)知識為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行實踐教學(xué)。在課程設(shè)置上武漢科技大學(xué)從以下五個板塊的課程設(shè)置為基礎(chǔ)構(gòu)建了該專業(yè)的實踐教學(xué)體系。設(shè)置的課程群為：學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)方向課程（模塊課程）、專業(yè)任選課程、通識教育課程。

由于信息與計算科學(xué)是以計算數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，必須在低年級打下堅實的數(shù)學(xué)計算基礎(chǔ)理論知識，為此，在學(xué)科基礎(chǔ)課程中設(shè)置了數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何等相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論課程，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力、邏輯推理能力。在專業(yè)核心課程設(shè)置中選擇最能反映學(xué)科本質(zhì)特點、基本概念、基本原理、基本方法、基本技術(shù)的內(nèi)容作為核心課程，如設(shè)置了信息處理中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計算方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、運(yùn)籌學(xué)、專業(yè)實驗與設(shè)計等課程，在專業(yè)方向課程中設(shè)置了計算機(jī)應(yīng)用模塊和經(jīng)濟(jì)管理類模塊兩個方向的模塊課。在科學(xué)設(shè)置適合信息與計算科學(xué)專業(yè)特點的課程體系的基礎(chǔ)上，將實驗內(nèi)容根植于理論教學(xué)中，增加課程設(shè)計的學(xué)時，強(qiáng)化實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生既有扎實的理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)的實際應(yīng)用能力。

2、畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文的實踐性要求

畢業(yè)論文或設(shè)計是信息與計算科學(xué)創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系的重要組成部分，是學(xué)生在完成專業(yè)教學(xué)計劃中的全部課程和其他教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的最后一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識分析問題和解決問題的能力。在這一過程中，首先把握好畢業(yè)論文的選題關(guān)，學(xué)生的選題一部分是學(xué)生通過市場調(diào)查自主選題，一部分來源于教師的科研課題，一部分結(jié)合企業(yè)的實際需要幫助企業(yè)解決實際問題的課題。接下來嚴(yán)格把控畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)問題和尋找問題的解決方案，在完成過程中注重培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神和團(tuán)隊精神，提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決實際問題的能力。實踐證明畢業(yè)論文（設(shè)計）也是創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

四、實踐教學(xué)實施的保障體系

基于學(xué)校和學(xué)院現(xiàn)有基礎(chǔ)條件和相關(guān)的管理辦法，為了保障實驗教學(xué)體系的順利實施，在本系統(tǒng)實踐過程中設(shè)計了本專業(yè)的創(chuàng)新性實踐教學(xué)的保障體系。

1、建設(shè)專業(yè)化的實踐教師隊伍

實踐教學(xué)體系的實施，離不開一批高素質(zhì)的實驗教師隊伍，我們在對現(xiàn)有在編教師進(jìn)行培養(yǎng)的同時，引進(jìn)優(yōu)秀專業(yè)教師，增加楚天學(xué)者崗位。這些專業(yè)課教師不僅需要具備深厚的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，還要具備較強(qiáng)的實驗選題能力、實驗設(shè)計能力、實驗操作能力和奉獻(xiàn)精神。這批實驗教學(xué)師資隊伍，在建設(shè)實驗室、編寫實驗指導(dǎo)，準(zhǔn)備實驗設(shè)備等方面，花費(fèi)了大量的業(yè)余時間和精力，他們在專業(yè)課程中承擔(dān)了相應(yīng)的實驗課程教學(xué)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計，修訂了信息與計算專業(yè)4門主要專業(yè)課程的教學(xué)大綱并進(jìn)行實施。同時增開了《專業(yè)實驗與設(shè)計》實踐性課程，有針對性地設(shè)計了14個實驗案例，制訂了詳細(xì)全面的實驗大綱；形成了“厚基礎(chǔ)，寬口徑，強(qiáng)能力，高素質(zhì)”為指導(dǎo)思想和特色的課程體系。實踐證明，加強(qiáng)專業(yè)課教師隊伍的建設(shè)，是創(chuàng)新行實踐教學(xué)體系實施的保障。

2、規(guī)范實驗室的管理

（1）建立教學(xué)計劃內(nèi)的實驗教學(xué)預(yù)約制度。教學(xué)計劃內(nèi)的實驗項目，教師跟實驗室預(yù)約，對學(xué)生實行時間的開放。

（2）教學(xué)計劃外實驗項目落實開放性實驗。學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計實驗項目，各實驗室設(shè)計類競賽，實驗室對學(xué)生實行登記使用辦法。

（3）實驗環(huán)節(jié)的工作流程化。實驗過程中教師進(jìn)行認(rèn)真指導(dǎo)，試驗后寫實驗報告，每一個環(huán)節(jié)都制定明確的考核標(biāo)準(zhǔn)，這樣進(jìn)一步保證學(xué)生實驗的效果。

（4）落實教學(xué)督導(dǎo)制度。團(tuán)成員分別到課堂聽課，向?qū)W生隨機(jī)發(fā)放調(diào)研問卷，對教師進(jìn)行目標(biāo)考核，這樣在制度上保證了創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系的實施。

3、優(yōu)化實踐教學(xué)方法

信息與計算科學(xué)的實踐教學(xué)的關(guān)鍵是數(shù)學(xué)建模能力，因此在實踐教學(xué)體系實施過程中，除在本專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)試驗兩門課外，我們把數(shù)學(xué)建模的思想貫穿于整個創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系中。在應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)理金融，專業(yè)實驗與設(shè)計，最優(yōu)化等課程中重點講解如何把生產(chǎn)實際問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，以及各種模型在計算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用。創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系還注重搭建課堂外學(xué)生參與實踐教學(xué)平臺，包括組織學(xué)生參加假期社會實踐調(diào)查、鼓勵學(xué)生申報學(xué)校開展的學(xué)生創(chuàng)新性科研課題、組建創(chuàng)新性實驗團(tuán)隊、參加國際國內(nèi)數(shù)學(xué)建模大賽等。

4、建立和完善實驗教學(xué)平臺

為實施創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系，武漢科技大學(xué)建立了信息分析與計算實驗室、數(shù)學(xué)建模與仿真實驗室、大學(xué)生科技創(chuàng)新基地、數(shù)力計算研究中心四個實驗室和武漢市統(tǒng)計局學(xué)生實驗基地。實驗室里配備有計算機(jī)、工作站、數(shù)學(xué)軟件、投影儀等先進(jìn)實驗設(shè)備，學(xué)院圖書館藏有專業(yè)圖書資料和試驗相關(guān)的文獻(xiàn)資料。

建立實習(xí)基地，武漢科技大學(xué)在市統(tǒng)計局掛牌為學(xué)生創(chuàng)新性實踐基地，每年畢業(yè)班學(xué)生可以到該單位實習(xí)實踐，幫助統(tǒng)計局對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，使學(xué)生真正體會實際工作的特點和學(xué)校所學(xué)理論知識在實際工作中的應(yīng)用價值。校內(nèi)學(xué)生實驗室和校外學(xué)生實習(xí)基地的加速建設(shè)，滿足了學(xué)生創(chuàng)新性教學(xué)實踐的需要。

五、實施效果

實踐證明，“二模塊三層次”的實踐教學(xué)體系符合人才培養(yǎng)的規(guī)律，幾年的創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系的實施，在信息與計算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)中取得了顯著成效。2011年的畢業(yè)生學(xué)生一次性就業(yè)率平均達(dá)93%，考研率達(dá)29%，2011年數(shù)學(xué)建模競賽也成果喜人，理學(xué)院全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中取得了數(shù)項省、國家級獎，突破性的取得了美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽國際一等獎一項。更重要的是畢業(yè)生通過創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系的培養(yǎng)，理論基礎(chǔ)扎實，實踐動手能力強(qiáng)，縮短畢業(yè)生的工作適應(yīng)期，增強(qiáng)畢業(yè)生的社會競爭能力。

（注：本文屬湖北省教育廳項目《信息與計算科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新性實踐教學(xué)體系改革研究》，項目編號：2010173。）