信息与计算科学专业实践教学探索

来源:用户上传      作者: 张建新 李莹

　　摘 要：培养学生的实践能力和创新精神是本科教学的重要目标。上海海洋大学信息学院应用数学系经过对实践教学的探索，逐渐摸索出比较适合的实践教学模式。文章研究信息与计算科学专业实践教学目的，分析其特点与原则，提出专业实践教学的课程体系，以期对专业办学有一定借鉴作用。
　　关键词：信息与计算科学专业；实践教学；创新能力；实践能力
　　
　　
　　1 背景
　　信息与计算科学专业自1998年诞生以来，短短十三年的时间，设置该专业的院校已经达到466所(由中国教育在线的高考填报志愿参考系统查询得到)，办学困难以及对该专业的质疑之声一直伴随全国各地巨大的办学热情[1-2]。因其交叉性与综合性，实践教学尤显困难[3-5]。上海海洋大学(原上海水产大学)于2003年秋开始信息与计算科学专业(以下简称信计专业)的招生与人才培养工作，至今办学已有8年，已产生了4届学生毕业。笔者对信计专业实践教学进行探讨，总结实际经验和教训与同行交流。
　　2 信计专业的实践教学研究
　　2.1 信计专业人才培养规格与业务培养要求
　　教育部高等学校数学与统计学教学指导委员会于2009年公布的《信息与计算科学专业规范》(以下简称“专业规范”)中对信计专业人才培养规格素质结构中专业素质的要求是：具备较扎实的数学知识，学会“数学方式”的理性思维和科学的研究方法，能够对实际问题建立数学模型，能够用规范的数学语言表达自己的思想，具备求实创新意识。对能力结构的要求包括获取知识的能力、应用知识的能力和创新能力。实践教学是其中的数学建模、应用知识的能力、
　　
　　创新意识与创新能力培养的重要环节。
　　区别于与最接近的《数学与应用数学专业规范》，信计专业规范中特别强调：在实践性方面应对课程有针对性地开展计算机编程训练、科学计算训练与信息工程训练。显然，这方面的要求只有通过科学设计的实践教学环节才能落实。
　　在业务培养要求方面，规范提出了四点：1)具有良好的数学基础，掌握信息科学或计算数学或运筹控制的基本理论和基本方法；2)具备熟练应用计算机(包括常用语言、工具及专用软件)的基本技能，具有较强的算法设计、算法分析与编程能力；3)能应用所学的理论、方法和技能解决信息技术或科学与工程计算或运筹控制中的某些实际问题；4)受到科学研究的初步训练，了解信息科学或计算数学或运筹控制理论、技术与应用的新发展，具有较强的知识更新、技术跟踪与创新能力。其中的每一点尤其是后面三点均有赖于实践教学环节实现。
　　2.2 信计专业实践教学的特点与原则
　　基于对实践教学的认识以及对信计专业人才培养目标的理解，对比与本专业关系最为密切的三个专业(数学与应用数学、计算机科学与技术、统计学)，结合信计专业办学实践，我们提炼得到信计专业实践教学的特点。
　　
　　基金项目：上海市第四期本科教育高地建设项目“上海海洋大学信息管理与信息系统教育高地建设”(B-8515-10-0001)；2009年重点课程建设项目“计算与优化课程设计”(A-2600-10-0067)。
　　
　　1) 开创性：虽然1998年信计专业诞生至今已逾10年，但对大多数办学点来说仍然是新专业，处于办学初期的定位与建设阶段。实践教学由于认识、经济、精力和历史等条件的限制，尚未进入重点建设阶段。缺乏适用的教学资料，对实践内容的组织没有成熟的经验可以借鉴，信计专业的实践教学总体来讲还处于初创期。
　　2) 多样性：这里所指的多样性来自两个方面，其一是信计专业自身的综合性，它涵盖信息科学、计算数学、运筹学和控制论四个主干学科。其二是信计专业办学点背景的多样性，这里将其分为四类，具备多年数学专业办学经验的数学科学学院、有计算机学与技术专业办学经验的计算机或信息学院、有统计学专业办学经验的管理学院或财经或金融学院，以及没有任何相关专业办学背景的理工科学校的基础教学部等。不同办学条件的办学点的实践教学环节设置，在内容、模式、时间安排等方面呈现出丰富的多样性。
　　3) 重要性：无论从新时期我国高等教育的总任务，还是从信计专业人才培养目标看来，关键在于培养学生创新精神和实践能力。仅靠单纯的理论教学或仅附属于某一门理论课的实验课，希望学生通过自己的钻研，自发地达到融会贯通，具备本专业所要求的熟练应用计算机解决信息技术等领域中的某些实际问题，乃至于具备知识更新和自主创新的能力，是不切实际的。综合性、集中安排的、以解决实际问题为线索的实践教学，是信计专业人才培养的必要、而且愈来愈重要的环节。
　　针对信计专业对业务培养的要求，以及本专业我国目前办学情况，我们提出信计专业实践教学的原则如下。
　　1) 创新性：教育创新是实践教学的灵魂，实践教学以提高学生的综合素质、培养学生的创新精神、实践能力为目标。通过大胆改革实践教学的内容、方法和手段，不断进行实践教学的创新，完善实践培养模式。要充分吸纳相关学科最新成果，借鉴其他学校和专业实践教学的先进经验，建立符合学生全面发展规律、激发学生创造性和创新性的新型实践教学模式，形成相互激励、教学相长的师生关系，努力创造有利于学生成长的良好教学环境，使每一个学生都能充分发挥自身潜能，激发学习成长的主动性，实现全面发展。
　　2) 系统性：信计专业的实践教学是一个系统工程，教学内容的组织应将分属于不同课程的知识技能有机结合、分层进行，其难度和综合性应循序渐进。实践教学贯穿四个学年，实现课程的实验环节不断线，同时，集中安排实习，包括不同方向的课程设计，以满足学生的个性化发展需求。随着教学内容的变化和学生能力的提高，教学方式由“教师手把手地教”、学生体验或“依葫芦画瓢式”地模仿(低年级实验课)，到解决较小型问题(如单纯数据分析、数值分析或智能计算问题)的方法训练(高年级实验课)，逐渐过渡到解决中等规模的问题的综合训练(课程设计)，直至毕业设计(论文)阶段指导学生完成研究或解决比较大型问题的任务。
　　3) 综合性：实践教学是理论与实际、知识与能力的融合点，其最终目标是全面培养学生的创新意识和实践能力，增强学生对社会的适应性，从而提高毕业生就业率，并在社会上赢得良好的声誉。因为实际问题永远比理论假设复杂，所以社会或市场对毕业生的要求是综合性的，包括品质、素质、能力等各方面的协调发展。在设计实践教学环节时，既需注意教学内容的综合性，又应在教学过程中给足空间，使学生有机会在意志品质、专业素质及能力各方面得到和谐发展。
　　3 信计专业实践教学的尝试
　　3.1 信计专业实践教学课程体系
　　上海海洋大学信息与计算科学专业的实践教学，分为跟随理论课程开设的实验课、单独开设集中安排的实践环节(实习、课程设计、实训、毕业设计等)和学生自主校外实习等，详细内容见表1和表2。其开设时间从学生进校的第1学期到即将毕业的第8学期，每学期都有，使学生明确“信计专业学生面对实际问题，应具备分析建模、算法设计、直至编程计算并解决问题这一系列的技能”的要求，并逐渐将这种要求内化为对自己的要求，通过系统化设计的实践教学环节，在解决老师提出的问题、自己发现问题、再解决问题的过程中提高实践能力，触发创新意识，培养创新精神和创新能力。
　　实践教学的内容涉及计算机技术(程序设计、数据结构与数据库)、物理、科学计算(数值分析、微分方程数值解)、运筹学、信息处理(数据分析、智能计算、计量经济学)以及数学软件应用等。

　　比较有特色的有两点。其一是开在三年级短学期的课程设计，按方向分为两组(计算与优化课程设计、经济数学与建模课程设计)，教师首先通过以案例为线索的讲解、讨论、小练习，使学生体会每一组专业方向选修课与相关专业选修课程的关系与综合应用，再将学生2~3人分为一组，按组指导学生，解决中等规模的实际问题，要求综合运用所学，采用不同方法解决同一问题，并作分析对比，从中选优。考核成绩由出勤、提问、态度、书面报告、口头报告4部分组成，其中口头报告成绩评定由师生共同参与。这个课程设计起到承上启下的作用，既是对学生之前学习课程的综合应用，又是对毕业设计工作的必要铺垫和准备。
　　其二是IT技术的实训(专业生产实习)。为提高毕业生的就业竞争能力，在学生三年级第二学期或四年级第一学期，对其进行IT技术(如数据库管理员、计算机网络技术员等)培训，参加政府劳动部门统一考试，合格者由国家劳动和社会保障部颁发国家职业资格证书(加盖上海市劳动和社会保障局印鉴章)。该证书实行全国统一编号、统一注册、全国通用。这些培训项目均得到上海市政府补贴。
　　表中未能列出的还有大学生数学建模竞赛、大学生创新项目、学生参加学院大型科研项目、学生社团活动以及学生校外实习，等等。
　　3.2 实践教学环节的落实情况
　　表1、表2中的实践教学环节设置是逐步形成的，还将根据学科发展情况不断调整。其中所有项目均已开出，最多的已进行七轮，最少的只有两次。教学效果比较好，受到学生和社会的欢迎。本专业2007、2008届就业率分别达到98.98% 和100%，居于我校
　　前列。其就业方向分别为信息技术31.63%、软件开发14.29%、深造11.22%、信息咨询10.20%、物流管理8.16%、生产制造6.12%、市场营销 6.12%、其他如金融服务等12.26%(此为2007届毕业生数据)。信计专业学生先后获得全国大学生数学建模竞赛全国2等奖、上海1，2，3等奖、“新生杯”辩论赛冠军、田径运动会入场队列及广播操团体第二名、上海海洋大学“迎评促建先进集体”、校五四特色团组织、上海市先进集体、大学生社会实践活动优秀项目奖、上海市十佳明星社团、全国优秀社团100强等荣誉。本科学生参加了信息学院关于数字海洋的大项目，受到项目组全体成员的肯定。严格的数学思维训练与系统的实践教学，使得信计专业学生形成了学风扎实勤奋、班风团结积极、实践能力甚至社团工作能力都比较强的整体形象。
　　4 结语
　　实践教学是大学教学的一个重要领域，其本身就
　　
　　需要我们不断的创新与尝试。随着实践教学体系的形成与完善，实践教学对于学生素质尤其是职业素质的提高更将发挥无可替代的作用。当前应重新认识实践教学，彻底改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况。
　　信计专业的实践教学应当借鉴相关专业的经验，同时应避免照搬和拼凑，建构落实本专业培养目标的实践教学体系。信计专业的实践教学从数量和内容上应多于数学与应用数学专业，计算机应用方面的实践教学可以借助计算机科学与技术专业，数据分析与处理方面的实践教学可以借助统计学专业。但计算(包括智能计算)、优化、信息工程、运筹与控制等方面的实践教学则是信计专业所特有，需重点建设。如何优化已开出实践教学环节，构建具有“时代性、适应性、先进性和系统性”基本特征的实践教学体系是我们下一步的研究内容。
　　
　　参考文献：
　　[1] 教育部数学与统计学教学指导委员会数学类教学指导分委员会. 关于信息与计算科学专业办学现状与专业建设相关问题的调查报告[J]. 大学数学,2003(1):1-5.
　　[2] 黄力民,何建军. 在数学的边缘:关于数学学科的信息与计算科学专业[J]. 高等建筑教育,2006(1):36-40
　　[3] 谢祥云,胡林,李渭清. 探索信息与计算科学专业实践教学的新思路[J]. 大学数学,2008(4):5-9.
　　[4] 方欢,赵前进,陈小奎. 信息与计算科学专业实践教学思考[J]. 计算机教育,2010(12):26-28.
　　[5] 周富照,王晚生,仝青山. 信息与计算科学专业实践教学体系创新研究探析[J]. 湖南工业大学学报,2010(1):103-105.
　　
　　Thoughts and Attempts of Practice Teaching on Information and Computer Science Personnel Training
　　ZHANG Jianxin, LI Ying
　　(College of Information Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
　　Abstract: Develop students’ practical skills and innovative spirit is the important goal of undergraduate education. After years of teaching practice, the more appropriate information and computing science professional practice teaching mode is gradually acquiring. According to Information and Computing Science (ICS) professional talents requirement, this paper studies the purpose of practice teaching and puts forward the characteristics and principle, so as to give Shanghai Ocean University's ICS professional practice teaching course system, and explains its implementation and the teaching effect.
　　Key words: Information and Computing Science(ICS); practical teaching; innovation ability; practice ability
　　(编辑：彭远红)

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