學科競賽驅動下的民辦本科信科專業創新人才培養模式的實踐研究

【摘 要】對民辦本科院校信科專業的創新能力建設進行了分析研究，從實踐課程、學科競賽、生產實踐三個方面進行了分析，構建了信科專業的實踐教學體系，并介紹了宿遷學院信科專業的創新能力建設活動。

【關鍵詞】創新能力建設;實踐教學;數學建模競賽;生產實踐;嵌入式培養模式;實踐創新

中圖分類號： G642.4文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）20-0129-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.059

0 引言

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。[1]創新型人才對提高我國自主創新能力、建設創新國家具有重要的意義。高校作為重要的人才培養基地，在創新人才培養中具有無可替代的作用。在培養創新型人才的過程中，轉變教育思想，更新教育觀念，以培養學生的創新精神和創造能力為重點，探索并建立適應學科特點的創新性人才培養模式，完善有利于創新型人才培養的教育體系，是高校目前所面臨的迫切任務。

信息與計算科學專業是由計算數學及其軟件應用、運籌學、控制科學、信息科學四個專業整合而來，培養目標為具有良好的數學基礎，能運用所學的專業知識和技能解決實際問題，能在數學、信息科學與技術及計算機軟件開發等部門從事研究、教學、應用開發和管理工作，具有一定創新精神和較強實踐能力的應用型中高級人才。2014年教育部啟動高校轉型改革，將理工科高校分為研究型大學和應用技術型大學。[2]

宿遷學院于2002年建校，是一所公辦民營本科院校，辦學已有16年歷史，信息與計算科學專業于2008年招收第一屆學生，目前已招收十屆學生，辦學定位為培養合格的專業應用型人才。限于我校區位優勢、辦學時間、辦學水平的限制，我校的信科專業在專業建設、專業特色及社會服務方面存在著較大的欠缺。如何對信科專業進行教學課程改革，提高學生動手能力和創新能力建設，滿足社會需求，為地方經濟發展提供人才和技術支撐，培養學生的動手實踐能力是重中之重。信科專業實踐教學體系的改革與構建是信科專業教學改革的重要部分，對實踐教學體系進行科學研究，改革創新，培養和提高學生的創新實踐能力，推動信科專業的專業建設和發展，具有重要意義。為做好我校信科專業的創新型人才培養工作，我校信科專業在實踐教學、學科競賽、創新實踐項目訓練、校企合作培養等方面進行了扎實的工作。

1 扎實做好實踐教學工作，提高學生動手能力

實踐教學課程體系是培養高素質應用型人才的重要內容，應充分認識到實踐教學對信科專業創新能力建設的重要意義，加強師資隊伍建設，加強實踐教學的培養，提高信科學生動手能力和實踐創新能力。根據學校定位及學生情況精心設計實踐教學內容，突出特色。同時實踐教學應進行一體化設計，應具有整體性和連續性，先進行驗證性實驗，再進行綜合設計性實驗，最后進行創新性實踐訓練。

經過十年的調整和改革，我校對于信科專業實踐課程的安排形成了一套較為合理的做法。對相關課程進行教學改革，設計符合應用型信科專業的教學模式，適當減少理論難度，增加應用教學內容及實踐部分。實踐課程包含兩大部分：應用數學課程和計算機課程。應用數學課程包括數學實驗、數學建模、運籌學、數值分析、信息論與編碼、密碼學、概率統計課程。計算機課程包括C語言、數據結構、數據庫、算法設計、Java語言、軟件工程、計算機圖形學。該類課程的實踐教學屬于基礎實驗部分，教學過程中，注重學生動手能力的培養，注重實踐與理論之間的聯系，訓練學生的基本動手能力，通過實驗理解和掌握課程中的基本原理和基本方法。設計的實驗要由簡單到復雜、逐步提高。

相關課程實踐內容安排如下：“數學實驗”課程為32節理論學時加16節實踐學時;數學建模課程學時為48理論學時加32實踐學時，另外還有一周的課程設計;數值分析、概率統計、運籌學分別安排一周課程設計時間。計算機學科的C語言、數據結構、數據庫、算法設計、Java語言、軟件工程、計算機圖形學均安排16課時上機實踐時間，另外還安排了一周時間課程設計。學生學習過相關課程后，其理論知識的理解能力、數學建模能力和編程能力有了明顯提高，為后續課程的學習、各類競賽活動打下扎實的基礎。

2 參加學科競賽，提升學生創新能力

創新型人才是指具有創新意識，創新精神、創新能力并能夠取得創新成果的人才。[3]創新型人才培養是高校人才培養的重要方向，是高校教育的重要目標。應用型人才的培養，應以培養具有較強分析解決實際問題的能力為主要培養目標，如何提高信科專業學生的創新能力，對于民辦高校來說，是一個巨大的難題。我校結合信科專業的培養目標，以學科競賽為引導，組建學生科技創新團隊，通過分層培養、創新實踐、團隊合作的模式，對信科專業創新型人才培養模式作出了積極的探索。我校信科專業學生參加的各類競賽活動有：全國大學生數學建模競賽[4]、江蘇省五一數學建模競賽[5]、“挑戰杯”大學生課外科技作品競賽[6]、“藍橋杯”程序設計大賽[7]等。通過參加各類競賽，提高信科專業學生的綜合能力。

2.1 大學生數學建模競賽

信科專業在二年級第二學期（春天學期）開設數學建模專業課，課程結束后報名參加數學建模暑期培訓。對于非信科專業我校開設了多種形式的數學建模選修課，參加培訓的學生主要是理工經管類專業學生，課程結束后亦可以報名參加數學建模競賽暑期培訓。暑期培訓時間為一個月，培訓10個數學建模專題，要求在老師的指導下建立數學模型、編程求解、撰寫論文，秋天組隊參加全國大學生數學建模競賽。春天學期組織老隊員和部分優秀的新隊員，參加江蘇省五一數學建模競賽，新老隊員混合組隊，起到以老帶新的作用，參加五一數學建模競賽，也是參加秋天全國數學建模競賽的一次很好的練兵。信科專業學生學習過多門數學應用課程，數學建模能力較強，在數學建模競賽中起到骨干作用。獲獎學生中信科專業學生也占較大比例。

2.2 大學生創新實踐訓練項目

在平時的教學過程中，以數學建模協會為平臺，積極組織信科學生對一些實際問題進行深入研究，建立數學模型求解，并將研究成果申報省級、校級大學生創新實踐訓練項目和參加“挑戰杯”課外科技作品競賽，鼓勵學生將研究的數學建模問題深入細化、建模模型、分析求解、撰寫論文、投稿發表，通過這些后續的學習研究方式，學生不僅對數學建模知識有了進一步的認識，更學會了如何寫作科技論文、如何投稿發表。

2.3 “藍橋杯”程序設計大賽

對于編程能力強的信科專業學生，鼓勵其參加“藍橋杯”程序設計大賽，“藍橋杯”大賽由工業和信息化部人才交流中心主辦，目的為推動軟件開發技術的發展，促進軟件專業技術人才的培養，提升學生編程能力及軟件開發能力。[7]我校信科專業學生歷年共有30多人報名參賽，參賽組為C/C++組和JAVA組，獲得多項省級獎項。通過參加培訓及參賽，學生的編程能力與軟件開發能力有了極大的提高。

2.4 取得成績

我校以信科專業學生為主體，組建了宿遷學院數學建模協會和宿遷學院創新創業服務協會兩個學生團體。以這兩個學生團體為學習平臺，開展上述學科競賽活動。我校于2006年第一次參加全國大學生數學建模競賽，截止2017年共參加了12屆數學建模競賽，歷年共獲得3個國家一等獎、4個國家二等獎、20多個省級獎項，這在民辦高校中是不可多得的成績。這主要是由于我校數學建模教學工作扎實、教學模式符合學生實際情況、教師認真進行競賽培訓有關。[8-9]

歷年共組織信科學生申報了20多項各類省級、校級大學生實踐創新項目。組織20多個作品參加“挑戰杯”課外科技作品競賽，獲得省級校級獎勵10多項。參加過數學建模創新實踐項目以及“挑戰杯”競賽的學生，其數學建模能力、創新能力有著極大的提高。參加數模競賽和挑戰杯競賽獲獎學生，在畢業就業、考研復試很容易獲得企業和導師青睞，學生經歷過相關數學建模的訓練，在以后的工作和學習中，能夠具有較好的優勢。我校2009級一名數模競賽獲獎的信科專業學生，考取安徽工業大學研究生，畢業后應聘到上海飛機制造有限公司任職，承擔飛機設計過程中的數據分析建模處理工作，其數學建模的優勢得到很好的體現和應用。

組織信科專業學生參加“藍橋杯”程序設計大賽，獲得多項省級獎項。通過參加培訓及參賽，學生的編程能力與軟件開發能力有了極大的提高，在畢業找工作時也更容易獲得優秀企業的青睞。例如我校2010級一位信科專業學生，在校期間獲得2012年大學生數學建模競賽國家一等獎和“藍橋杯”大賽省二等獎，畢業后被高知特信息技術（上海）有限公司錄用（該公司為美國財富500強公司），一名民辦本科院校學生能夠被國際知名大公司錄用，很大程度上是看中其綜合能力和編程水平。

3 數學課程、計算機課程與生產實踐的有機結合

3.1 出現的問題

信科專業一般來說課程安排是兩條主線：數學課程與計算機課程。兩部分課程在實際的教學過程中往往相互脫節，即數學課程只講數學知識以及數學知識的應用，計算機課程只講計算機知識以及相關的軟件開發知識。數學與計算機的結合這一部分內容相關教師介紹的比較少，導致不少學生認為信科專業的課程僅僅是數學+計算機，對于數學與計算機如何有機結合解決實際生活工程問題不甚理解，學生對于數學和計算機課程往往根據自身喜好來進行選擇，要么主要學習數學知識，不學計算機知識，要么就是主要學習計算機知識，不喜歡數學。相對來說，計算機課程的應用性更廣，畢業后企業需求更多，我校信科專業學生多數選擇學習計算機方向知識，甚至有少部分學生非常排斥數學課程，數學課程經常掛科。信科專業在我校是錄取分數線最低的理工科專業，學生綜合素質相對不高，學生常有怨言，說信科專業既學數學課程又學計算機課程，單獨一個方向的課程就已經很難了，現在要學兩個方向的課程，是難上加難。

上述出現的情況，實際上是信科專業設置及課程教學的一種失敗，信科專業的專業定位和專業特色得不到體現。造成這樣的困局主要有兩個原因：一是相關任課教師知識能力的不足，數學課程的教師往往是純數學專業的畢業教師，計算機課程的教師往往也是純計算機專業畢業，對于數學與計算機知識兩者之間的聯系結合情況本身也不是很了解，接觸到的也不多，缺乏相關的研究。民辦本科院校教師綜合能力相對欠缺，能在自身研究領域有所研究有所建樹已經很不容易，在學科交叉以及數學與計算機知識結合的研究方面往往研究較少，在這樣的情況下，相關教師在教學中要想講清楚之間的聯系往往比較困難。二是學生的問題，民辦本科院校學生綜合素質相對不高，學習興趣不濃，學習游戲化現象較重，對于感興趣的地方聽一下，不感興趣的就不聽，數學課程相對來說理論難度大、學生學習興趣不高。教師講授一門課程連完成基本的教學任務都有難度，再補充講解應用方面的內容也顯得不現實。這就造成一種惡性循環，學生不認真聽課，教師就沒辦法補充課程知識之外的各種應用，只能講一些基本的數學知識，學生看不到這門課程有什么用，就越不認真聽課，教與學之間的矛盾越來越大。

3.2 我校的做法

對于上述的問題，我校信科專業采取的方法如下：

（1）針對青年教師實踐經驗不足的問題，我校對于青年教師，均要求參加企業生產實習活動，脫崗時間至少半年，半脫崗時間至少一年，期滿后進行考核。我校信科專業的相關教師參加過的生產實習單位有：宿遷市物價局、宿遷市統計局、蘇州高博軟件公司、南京達內軟件公司、江蘇開通建設工程建設公司等。相關教師非常珍惜實習機會，在實習期間，認真學習，積極主動向企業技術人員請教，同時也積極利用自身所學知識幫助實習單位解決各種實際問題。例如筆者在宿遷市物價局實習期間，聯合物價局做了“宿遷市市級涉企行政事業收費指數研究”的課題。在宿遷市統計局實習期間，聯合統計局做了“提升宿遷城市競爭力的對策研究”的課題。在江蘇開通建設工程建設公司實習期間，為公司解決了“塑料波紋管工程下料問題”、“道路施工工程材料投放問題”、“道路施工工程余料收集回收問題”等問題，提高了企業施工效率，節約了成本;其他兩位老師在宿遷市物價局實習期間，聯合物價局做了“宿遷市零售藥品價格指數研究”的課題，開發了相關軟件，用于物價局對宿遷市零售藥品價格進行監測和風險預報。經過實習培訓，教師自身的實踐水平有了極大的提高，對數學在生活工程的應用有了切身的體會，為自身各門課程的教學提供了有力的實踐保障，在平時的理論和實踐教學過程中，結合自身的實踐收獲來進行教學活動，更具有實際應用價值，也更能吸引學生。在實踐期間，相關教師積極組織信科專業學生參加自己所做的研究課題，學生一起參加實際問題的分析、數據處理、協助教師進行軟件開發等工作，學生的綜合能力得到了極大的提高。

（2）在各門數學課程中增加補充數學應用的講解，計算機課程中補充各種算法、程序對應的數學解決原理。針對學生學習興趣不高的問題，可以采取多種教學方法教學手段吸引學生的注意力，補充講解一些生動活潑的應用實例，提高學生學習興趣。

（3）每個學期組織相關教師，給信科專業學生開設專題講座，相關的專題講座有：數學分析建模案例分析專題講座、高等代數建模案例分析專題講座、大學生數學建模競賽專題講座、“藍橋杯”程序設計大賽專題講座、大學生實踐創新項目專題講座、“挑戰杯”競賽專題講座、教師學術科研應用專題講座等。利用講座專題講解數學應用案例，讓學生具體了解一個一個數學應用案例，了解大學四年中可以參加的各類學科競賽。在教師學術科研應用講座中，相關教師具體講解自己的相關科研成果，例如筆者研究信息安全中的數字簽名技術，數字簽名技術是一種加解密技術，其原理是數論中的相關知識，工作生活中的電子商務、電子政務、電子貨幣、電子投票等技術，均是使用數字簽名原理進行設計。在專題講座中，筆者對相似的內容進行了適當的加工，補充增加了一系列應用案例，學生聽得津津有味，非常感興趣。筆者于2014年組織信科專業學生申報了江蘇省大學實踐創新項目，項目內容是“數字簽名算法改進及仿真”，指導學生對離散對數數字簽名方案進行了改進，提出了一個效率更高、更安全的簽名方案，使用JAVA軟件編寫出相關程序。[10]該學生畢業后從事信息安全軟件開發工作，由于有著信息安全方面的學習經歷，能夠很好地適應企業需求，進行項目開發方面的工作，目前已經擔任該企業的項目經理職位。另一位教師給學生開設了“宿遷市零售藥品價格指數編制”的講座，借鑒經濟學中的CPI價格指數設計藥品價格指數數學模型，利用概率統計知識對相關數據進行分析處理，最后使用JAVA語言編寫相關的網上查詢系統。使用真實案例讓學生真實體會到將數學和計算機結合起來可以解決生活中的很多問題，兩方面缺一不可，僅僅學好數學知識或計算機知識這個問題都無法解決。尤其是教師介紹到這個項目獲得的項目合作經費后，學生更是驚呼，深刻感受到知識就是力量。

（4）學生在企業實習過程中會遇到各種實際問題，我校組織教師積極聯系學生，學生、教師、企業三方一起積極討論，探索解決方法，建立問題解決的模型，編寫算法軟件程序，既為企業解決了相關問題，學生從中又學習到了知識，提高了能力，深刻體會到只有數學與計算機有機結合，才能解決問題。這些措施經多年實踐，已經形成具體可行的實施方案。

3.3 成果舉例

上述做法我校信科專業的學生非常歡迎，學生反映都說大學學習枯燥無味，學習與工作沒什么大聯系，但是信科專業的課程非常接地氣，能夠讓學生在大學學習中就了解各種各樣的生活工程實例，并且還學習了如何使用所學知識來解決該類問題，能夠實實在在的提高學生解決實際問題的創新能力和應用能力。

實例一：2010級一位信科專業的同學在企業實習中遇到企業生產工序優化問題，企業生產工序多達幾十種，長期以來企業對于這些工序的安排都是根據經驗摸索進行的，形成的工序安排客觀上也比較合理可行。該同學嘗試使用運籌學知識來建立約束規劃模型，學生、教師、企業技術人員一起研究討論，最后建立了合理的數學模型，編寫數學軟件進行求解，得出的工序安排結果比已有的安排方法更好，工序時間節約10%，提高了生產效率，降低了企業生產成本，得到企業各個部門的一致好評。

實例二：2011級一位信科專業的同學在南京達內軟件公司實習手機軟件開發，遇到手機軟件中的人臉識別系統問題。人臉識別系統有著廣泛的應用，其原理為對人臉面部特征進行定位采樣，使用數學方法建立模型，進行相似度檢驗，給出判別結果。信科專業同學學習過數學建模課程，同時該同學參加過2013年全國大學生數學建模競賽，賽題為“碎紙片拼接的數學建模”[4]，該問題的解決方法是對碎紙片的兩側進行相似度分析，建立數學模型，判別兩張碎紙片能否拼接。該同學有了碎紙片拼接知識的基礎，很快就進入到人臉識別系統的學習中，上手人臉識別系統軟件的開發和改進工作。

經歷過這樣的事例，學生能夠深刻感受到只有將數學、計算機、工程問題有機結合起來，才能更好地解決問題，才能夠適應社會、企業的需要，在工作中才能更好地發展自己、提升自己。對于教師來說，只有親身經歷將數學、計算機、工程問題的有機結合的事例，才能在自己的課程教學中做到有的放矢，吸引學生。

4 重視企業生產實踐教學，提升學生解決實際問題的能力

為提高信科專業學生解決實際問題的能力，了解企業需求，我校信科專業在四年級上下學期分別安排了三個星期的企業實習和八個星期的畢業生產實習活動，實習單位有蘇州高博軟件公司、南京達內軟件公司、南京中興軟件公司等二十多家企業。學生非常珍惜這樣的實習機會，在企業實習期間，認真學習，積極參加生產實習實踐，將自身所學知識與企業需求結合起來，努力提高工程問題解決的實際能力。

為進一步提高信科專業學生的實踐能力，我校與南京中興軟件公司進行深入合作，從2017屆信科專業學生開始，進行“嵌入式”人才培養模式合作，培養方向為移動互聯網。學校與中興軟件公司共同構建校企合作平臺，構建“核心+崗位”的課程體系，建立以能力為核心、理論和實訓相結合的教學模式，突出職業素質培養和專業技能訓練。學生在完成不同階段集中課程學習后，在企業項目工程師的指導下進行實訓項目的實戰訓練，進一步理解移動軟件設計的理論與方法，掌握軟件開發工具的使用。同時根據學習的深入和知識技能的提升，將多個實戰訓練項目穿插在不同的學習階段中，逐步提升學生的移動軟件開發能力、團隊合作能力與組織管理能力。努力探索出一條符合民辦本科院校的信科專業工學結合之路。

5 我校信科專業創新能力建設培養模式

經過多年的教學實踐與改革，我校對于信科專業的創新能力的培養已經形成課程實驗、課程設計、專業實踐、企業實踐四大模塊，在四年的本科學習生涯中，對信科專業學生進行全方位的創新能力培訓，改革人才培養模式。具體模式如圖1。

6 總結

對民辦本科院校信科專業的創新能力建設問題進行了分析和探討，從實踐課程、學科競賽、企業實踐三個方面進行了分析，構建了信科專業的實踐教學體系。我校按此思路對信科專業設計實踐教學活動，學生的綜合素質得到了極大提升，學生參加學科競賽、創新實踐項目碩果累累，畢業生在用人單位獲得一致好評。宿遷學院信科專業的創新能力建設活動為民辦本科院校信科專業建設做出了有意義的實踐和探索。在未來的時間里，爭取進一步做好相關工作，為民辦本科院校的信科專業發展、教學改革做出有意義的探索。

【參考文獻】

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[3]姜文.困境與思路：“錢學森之問”引發創新人才培養的思考[J].中國成人教育，2010（21）：80-82.

[4]全國大學生數學建模競賽網站www.mcm.edu.cn.

[5]江蘇省五一數學建模競賽網站www.51mcm.net.

[6]“挑戰杯”大學生課外科技作品競賽網站 www.tiaozhanbei.net.

[7]“藍橋杯”程序設計大賽網站 http：//dasai.lanqiao.cn/.

[8]周克元，費紹金，王玉春.三本院校數學建模競賽的探索與實踐——以宿遷學院為例[J].高等函授學報（自然科學版），2010，23（5）：13-15.

[9]周克元，費紹金.三本院校線性代數教學改革研究[J].高師理科學刊，2015，35（11）：70-74.

[10]韋敏，肖鑫，沈雁，等.離散對數數字簽名算法的改進[J]. 計算機與現代化，2013（11）：82-84.