信息與計算科學專業實踐教學探索

　　摘 要：培養學生的實踐能力和創新精神是本科教學的重要目標。上海海洋大學信息學院應用數學系經過對實踐教學的探索，逐漸摸索出比較適合的實踐教學模式。文章研究信息與計算科學專業實踐教學目的，分析其特點與原則，提出專業實踐教學的課程體系，以期對專業辦學有一定借鑒作用。
　　關鍵詞：信息與計算科學專業；實踐教學；創新能力；實踐能力
　　
　　
　　1 背景
　　信息與計算科學專業自1998年誕生以來，短短十三年的時間，設置該專業的院校已經達到466所(由中國教育在線的高考填報志愿參考系統查詢得到)，辦學困難以及對該專業的質疑之聲一直伴隨全國各地巨大的辦學熱情[1-2]。因其交叉性與綜合性，實踐教學尤顯困難[3-5]。上海海洋大學(原上海水產大學)于2003年秋開始信息與計算科學專業(以下簡稱信計專業)的招生與人才培養工作，至今辦學已有8年，已產生了4屆學生畢業。筆者對信計專業實踐教學進行探討，總結實際經驗和教訓與同行交流。
　　2 信計專業的實踐教學研究
　　2.1 信計專業人才培養規格與業務培養要求
　　教育部高等學校數學與統計學教學指導委員會于2009年公布的《信息與計算科學專業規范》(以下簡稱“專業規范”)中對信計專業人才培養規格素質結構中專業素質的要求是：具備較扎實的數學知識，學會“數學方式”的理性思維和科學的研究方法，能夠對實際問題建立數學模型，能夠用規范的數學語言表達自己的思想，具備求實創新意識。對能力結構的要求包括獲取知識的能力、應用知識的能力和創新能力。實踐教學是其中的數學建模、應用知識的能力、
　　
　　創新意識與創新能力培養的重要環節。
　　區別于與最接近的《數學與應用數學專業規范》，信計專業規范中特別強調：在實踐性方面應對課程有針對性地開展計算機編程訓練、科學計算訓練與信息工程訓練。顯然，這方面的要求只有通過科學設計的實踐教學環節才能落實。
　　在業務培養要求方面，規范提出了四點：1)具有良好的數學基礎，掌握信息科學或計算數學或運籌控制的基本理論和基本方法；2)具備熟練應用計算機(包括常用語言、工具及專用軟件)的基本技能，具有較強的算法設計、算法分析與編程能力；3)能應用所學的理論、方法和技能解決信息技術或科學與工程計算或運籌控制中的某些實際問題；4)受到科學研究的初步訓練，了解信息科學或計算數學或運籌控制理論、技術與應用的新發展，具有較強的知識更新、技術跟蹤與創新能力。其中的每一點尤其是后面三點均有賴于實踐教學環節實現。
　　2.2 信計專業實踐教學的特點與原則
　　基于對實踐教學的認識以及對信計專業人才培養目標的理解，對比與本專業關系最為密切的三個專業(數學與應用數學、計算機科學與技術、統計學)，結合信計專業辦學實踐，我們提煉得到信計專業實踐教學的特點。
　　
　　基金項目：上海市第四期本科教育高地建設項目“上海海洋大學信息管理與信息系統教育高地建設”(B-8515-10-0001)；2009年重點課程建設項目“計算與優化課程設計”(A-2600-10-0067)。
　　
　　1) 開創性：雖然1998年信計專業誕生至今已逾10年，但對大多數辦學點來說仍然是新專業，處于辦學初期的定位與建設階段。實踐教學由于認識、經濟、精力和歷史等條件的限制，尚未進入重點建設階段。缺乏適用的教學資料，對實踐內容的組織沒有成熟的經驗可以借鑒，信計專業的實踐教學總體來講還處于初創期。
　　2) 多樣性：這里所指的多樣性來自兩個方面，其一是信計專業自身的綜合性，它涵蓋信息科學、計算數學、運籌學和控制論四個主干學科。其二是信計專業辦學點背景的多樣性，這里將其分為四類，具備多年數學專業辦學經驗的數學科學學院、有計算機學與技術專業辦學經驗的計算機或信息學院、有統計學專業辦學經驗的管理學院或財經或金融學院，以及沒有任何相關專業辦學背景的理工科學校的基礎教學部等。不同辦學條件的辦學點的實踐教學環節設置，在內容、模式、時間安排等方面呈現出豐富的多樣性。
　　3) 重要性：無論從新時期我國高等教育的總任務，還是從信計專業人才培養目標看來，關鍵在于培養學生創新精神和實踐能力。僅靠單純的理論教學或僅附屬于某一門理論課的實驗課，希望學生通過自己的鉆研，自發地達到融會貫通，具備本專業所要求的熟練應用計算機解決信息技術等領域中的某些實際問題，乃至于具備知識更新和自主創新的能力，是不切實際的。綜合性、集中安排的、以解決實際問題為線索的實踐教學，是信計專業人才培養的必要、而且愈來愈重要的環節。
　　針對信計專業對業務培養的要求，以及本專業我國目前辦學情況，我們提出信計專業實踐教學的原則如下。
　　1) 創新性：教育創新是實踐教學的靈魂，實踐教學以提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神、實踐能力為目標。通過大膽改革實踐教學的內容、方法和手段，不斷進行實踐教學的創新，完善實踐培養模式。要充分吸納相關學科最新成果，借鑒其他學校和專業實踐教學的先進經驗，建立符合學生全面發展規律、激發學生創造性和創新性的新型實踐教學模式，形成相互激勵、教學相長的師生關系，努力創造有利于學生成長的良好教學環境，使每一個學生都能充分發揮自身潛能，激發學習成長的主動性，實現全面發展。
　　2) 系統性：信計專業的實踐教學是一個系統工程，教學內容的組織應將分屬于不同課程的知識技能有機結合、分層進行，其難度和綜合性應循序漸進。實踐教學貫穿四個學年，實現課程的實驗環節不斷線，同時，集中安排實習，包括不同方向的課程設計，以滿足學生的個性化發展需求。隨著教學內容的變化和學生能力的提高，教學方式由“教師手把手地教”、學生體驗或“依葫蘆畫瓢式”地模仿(低年級實驗課)，到解決較小型問題(如單純數據分析、數值分析或智能計算問題)的方法訓練(高年級實驗課)，逐漸過渡到解決中等規模的問題的綜合訓練(課程設計)，直至畢業設計(論文)階段指導學生完成研究或解決比較大型問題的任務。
　　3) 綜合性：實踐教學是理論與實際、知識與能力的融合點，其最終目標是全面培養學生的創新意識和實踐能力，增強學生對社會的適應性，從而提高畢業生就業率，并在社會上贏得良好的聲譽。因為實際問題永遠比理論假設復雜，所以社會或市場對畢業生的要求是綜合性的，包括品質、素質、能力等各方面的協調發展。在設計實踐教學環節時，既需注意教學內容的綜合性，又應在教學過程中給足空間，使學生有機會在意志品質、專業素質及能力各方面得到和諧發展。
　　3 信計專業實踐教學的嘗試
　　3.1 信計專業實踐教學課程體系
　　上海海洋大學信息與計算科學專業的實踐教學，分為跟隨理論課程開設的實驗課、單獨開設集中安排的實踐環節(實習、課程設計、實訓、畢業設計等)和學生自主校外實習等，詳細內容見表1和表2。其開設時間從學生進校的第1學期到即將畢業的第8學期，每學期都有，使學生明確“信計專業學生面對實際問題，應具備分析建模、算法設計、直至編程計算并解決問題這一系列的技能”的要求，并逐漸將這種要求內化為對自己的要求，通過系統化設計的實踐教學環節，在解決老師提出的問題、自己發現問題、再解決問題的過程中提高實踐能力，觸發創新意識，培養創新精神和創新能力。
　　實踐教學的內容涉及計算機技術(程序設計、數據結構與數據庫)、物理、科學計算(數值分析、微分方程數值解)、運籌學、信息處理(數據分析、智能計算、計量經濟學)以及數學軟件應用等。
　　
　　比較有特色的有兩點。其一是開在三年級短學期的課程設計，按方向分為兩組(計算與優化課程設計、經濟數學與建模課程設計)，教師首先通過以案例為線索的講解、討論、小練習，使學生體會每一組專業方向選修課與相關專業選修課程的關系與綜合應用，再將學生2~3人分為一組，按組指導學生，解決中等規模的實際問題，要求綜合運用所學，采用不同方法解決同一問題，并作分析對比，從中選優。考核成績由出勤、提問、態度、書面報告、口頭報告4部分組成，其中口頭報告成績評定由師生共同參與。這個課程設計起到承上啟下的作用，既是對學生之前學習課程的綜合應用，又是對畢業設計工作的必要鋪墊和準備。
　　其二是IT技術的實訓(專業生產實習)。為提高畢業生的就業競爭能力，在學生三年級第二學期或四年級第一學期，對其進行IT技術(如數據庫管理員、計算機網絡技術員等)培訓，參加政府勞動部門統一考試，合格者由國家勞動和社會保障部頒發國家職業資格證書(加蓋上海市勞動和社會保障局印鑒章)。該證書實行全國統一編號、統一注冊、全國通用。這些培訓項目均得到上海市政府補貼。
　　表中未能列出的還有大學生數學建模競賽、大學生創新項目、學生參加學院大型科研項目、學生社團活動以及學生校外實習，等等。
　　3.2 實踐教學環節的落實情況
　　表1、表2中的實踐教學環節設置是逐步形成的，還將根據學科發展情況不斷調整。其中所有項目均已開出，最多的已進行七輪，最少的只有兩次。教學效果比較好，受到學生和社會的歡迎。本專業2007、2008屆就業率分別達到98.98% 和100%，居于我校
　　前列。其就業方向分別為信息技術31.63%、軟件開發14.29%、深造11.22%、信息咨詢10.20%、物流管理8.16%、生產制造6.12%、市場營銷 6.12%、其他如金融服務等12.26%(此為2007屆畢業生數據)。信計專業學生先后獲得全國大學生數學建模競賽全國2等獎、上海1，2，3等獎、“新生杯”辯論賽冠軍、田徑運動會入場隊列及廣播操團體第二名、上海海洋大學“迎評促建先進集體”、校五四特色團組織、上海市先進集體、大學生社會實踐活動優秀項目獎、上海市十佳明星社團、全國優秀社團100強等榮譽。本科學生參加了信息學院關于數字海洋的大項目，受到項目組全體成員的肯定。嚴格的數學思維訓練與系統的實踐教學，使得信計專業學生形成了學風扎實勤奮、班風團結積極、實踐能力甚至社團工作能力都比較強的整體形象。
　　4 結語
　　實踐教學是大學教學的一個重要領域，其本身就
　　
　　需要我們不斷的創新與嘗試。隨著實踐教學體系的形成與完善，實踐教學對于學生素質尤其是職業素質的提高更將發揮無可替代的作用。當前應重新認識實踐教學，徹底改變傳統教育模式下實踐教學處于從屬地位的狀況。
　　信計專業的實踐教學應當借鑒相關專業的經驗，同時應避免照搬和拼湊，建構落實本專業培養目標的實踐教學體系。信計專業的實踐教學從數量和內容上應多于數學與應用數學專業，計算機應用方面的實踐教學可以借助計算機科學與技術專業，數據分析與處理方面的實踐教學可以借助統計學專業。但計算(包括智能計算)、優化、信息工程、運籌與控制等方面的實踐教學則是信計專業所特有，需重點建設。如何優化已開出實踐教學環節，構建具有“時代性、適應性、先進性和系統性”基本特征的實踐教學體系是我們下一步的研究內容。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 教育部數學與統計學教學指導委員會數學類教學指導分委員會. 關于信息與計算科學專業辦學現狀與專業建設相關問題的調查報告[J]. 大