信息與計算科學專業的算法設計能力培養方法

【摘 要】本文討論了當前信息與計算科學專業建設中存在的問題，提出并論證了進行科學計算方法研究與實現能力培養是該專業建設的重點方向，并討論了算法設計能力培養的可行性與實施方法。

【關鍵詞】培養目標 專業認知度 算法設計 模塊課程

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）10-0008-02

信息與計算數學專業是高校本科數學類專業，其專業培養目標是具有良好的數學基礎和計算機技能的綜合型人才。實際上，不同的高校對專業的定位還可以有很大的自由度來創建自身的特色。不管主要方向是以培養研究型人才還是應用型人才為主，信息與計算科學不應是理論數學與計算機操作的拼盤，而應在科學計算方法設計上充分發揮數理邏輯思想的優勢。教師在專業模塊課程建設上應重視這一點。

一 計算機專業學生與信息與計算機專業學生的比較

信息與計算科學專業有很大一部分畢業生走向了與IT行業相關的工作崗位。有人說，信息與計算科學專業本科生就業是在搶計算機專業的飯碗，其實不然。從就業崗位情況上看，至少表面上信息與計算科學的畢業生確實與計算機類專業的畢業生一樣，從事計算機軟件開發等工作的較多，但是若干年以后會發現，他們的發展方向有所區別，他們的工作能力特長是不一樣的。我所執教的杭州電子科技大學是一所以電子信息為特色的普通高校，因擔任數學建模課程以及全國競賽的指導工作，我有機會認識和了解一些來自我們學校數學、通信、電子信息、計算機軟件與計算機技術、信息安全、財經和管理類的學生。他們都是所在學院成績優秀的大二、大三的本科生。在研究如何利用數學方法解決大數據的實際應用問題時，我發現大二學生已經具備了一些具有專業性的特色差異：將計算機類專業學生與信息與計算科學專業的學生作比較發現：計算機類學生思路很活躍，搜索現代科技學術成果能力較強，重視一種方法的計算實現，具有較強的編程能力。他們比較注重計算結果的好壞，也比較喜歡拿程序作為研究成果，對數學方法原理的理解往往不夠深入，算法選擇的隨機性較大。而信息與計算科學專業的學生由于大規模數據計算實現能力的訓練不足，面臨著長無所用的問題。得益于基礎數學邏輯思維訓練，信息與計算科學專業學生數學方法的邏輯表述強于計算機類學生，更注重于解決問題方法的合理性和數學方法本身的質量，但是能把比較復雜的算法編程實現的學生很少，對于數據存儲與讀取方法、算法設計技巧往往缺少足夠的了解。也就是說，該拿的學分都拿了，學了不一定真正理解，也不會應用。而事實是，掌握計算實現能力的學生有能力解決實際問題，而只有解決問題的思路卻無法實現計算的學生，沒有別人的合作無法完成一個能解決大數據問題的算法實現。

二 信息與計算科學專業建設應重視算法設計能力培養

信息與計算科學專業究竟要培育什么樣的專業特色？畢業生將從事的研究或應用領域在什么方向？不同類別的學校可以根據自身條件來設計自己的專業特色。在大規模數據處理已成為通信、商業、交通管理、軍事等領域的必要手段的今天，快速、有效的算法設計方法研究及計算實現凸顯了算法在現代社會經濟發展中的重要位置。我們從算法設計能力培養對信息與計算科學專業建設的相關性、社會效益與可行性等方面，來討論專業建設在這一方面的必要性與現實意義。

1.專業相關性

強化算法設計能力可以使數學方法與現代計算工具的使用有效結合，這一目標與信息與計算科學專業的培養目標完全一致。算法設計能力的提升不僅僅有利于培養數學方法在科學計算方向的應用型人才，以研究算法效能為目標的人才培養也是一個值得建設的專業模塊。

2.專業特長認知

算法設計能力培養有利于提升信息與計算科學專業學生對專業定位的認知度。了解自己專業的特點與長處，明確自己的努力目標，可以對自己的發展建立一個適合于自身條件的規劃，有利于激發學生潛在的學習熱情。應讓我們的教育對象真正認識到所學專業是現代社會有用和有很大發展空間的專業，有了正確的認識和定位，才能激發學生主動學習和研究的興趣和動力。

3.科學計算是信息與計算科學專業的特色方向

強化算法設計訓練可以促使數學理論到生產實踐問題計算實現的有效結合，大數據綜合問題的計算方法設計與實現研究可以加深學生對計算機計算原理的認識和理解，從而激發科學計算方法的研究興趣。有效的算法設計訓練能使信息與計算科學專業的研究方向多元化，學生的軟件開發能力也更具備數學專業的特色與潛在優勢。在專業模塊課程設置中，加強算法設計的理論與實踐可以使專業理論課程與實踐課程結合得更加緊密，從而更有效地實現專業培養目標。

4.社會效益

現代社會處于國際化大市場、大信息環境，不管是通信、交通、生產、管理還是軍事及安全部門都需要能及時處理大量錯綜復雜的各類數據，提煉有用的信息與情報，并依此做出正確的判斷與決策的計算機人才。從社會需求角度看，當前許多企業及行政管理機構的市場分析、經營管理與決策都需要大量這方面的人才。高校輸出符合社會需求的畢業生將對高校的就業以及所產生的社會效益都將產生積極作用。從一些優秀畢業生的反饋情況來看，與證券業或銀行以及IT行業相關工作的畢業生中，有相當一部分從事計算機算法研究有關的工作。

5.可行性

目前全國設立信息與計算科學專業的高校多數都有計算機類專業，只要制訂培養計劃的學校相關部門以及分院真正認識到算法設計在專業建設的必要性。我們通過師資培訓以及增進數學專業與計算機專業的師資融合與交流，隨著計算機的普及，強化編程實現訓練的實驗條件已經充分具備。

從已經畢業工作若干年的畢業生發展情況來看，很多在工作崗位上表現得十分出色，有從事投資與證券分析、電子商務網搜索算法設計、金融行業風險評估管理、市場分析與生產管理方面的各種工作的畢業生來自信息與計算科學專業。我們的專業特質和潛在能力有待于社會發現，是因為這些優秀人才在社會上的影響力還沒有形成規模。有很多單位提出要我們推薦一些數學能力與計算機編程都比較強、不經過培訓就可以直接上崗的畢業生，我們發現這方面的社會需求缺口很大，有些IT行業對算法設計能力有比較高的要求，甚至帶著算法設計試卷到學校招聘。

經過我們對專業課程設置和實踐環節系統的加強，以及增加一些必要和有效的訓練，相信信息與計算科學專業會辦得更有質量，不僅僅是幫助本科生直接就業，對于進入研究生學習階段的學生來說，良好的算法設計能力對于進一步研究數學的現代計算方法也是必不可少的。當畢業生在社會各行業和部門起到主導作用時，信息與計算科學專業將獲得社會的普遍認可。從培養應用型人才的角度考慮，在理論課程與實踐環節中強化信息與計算科學專業算法設計訓練作為專業特色切合專業培養目標，操作上可行，同時符合社會需求和廣大學生的利益。

三 實踐課程要從基礎抓起

信息與計算科學專業設立至今經歷了時間的檢驗，培養目標大框架是教育部制定的，學校的課程設置雖各有所側重，但基礎數學課程和計算機語言都得到了普遍重視。問題是計算機編程實現能力在學生中的差異往往超過其他任何理論課程。不少學生計算機語言課程考試成績不差，但不能真正獨立完成編程和計算實現。我們的教法是傳統課堂講解，作業和考試幾乎都是在紙上。俗話說：“萬事開頭難。”我們缺少在學生剛剛接觸計算機語言時給予操作上的必要指導，或在最初需要實踐指導時教學環境沒有及時跟上，現實存在的課程體系分工太明確，理論課歸理論課，實踐課就是實踐課，缺少一種過渡過程的訓練和氛圍。像福州大學將數學與計算機合在一起設立學院是相當有遠見的，該校數學專業的本科畢業生在社會上就很受歡迎。

杭州電子科技大學信息與計算科學教研室除專業實驗室正常實驗教學活動外，還成立了一個攀峰工作室，由若干年輕教師負責在課外對學生進行一對一的計算機編程技術、圖像處理、統計數據分析等傳幫帶工作，這一項工作已經開展了許多年，教師的付出是巨大的，學生受益面很大，學生還可以再帶學生，一年級第二學期開始跟隨攀峰工作室的老師直到畢業的三年多時間，這些學生群體在就業方面很受歡迎，工作后個人發展空間比較大。

當前高校理工科類專業普遍重視數學基礎的背景下，數學專業的不少學生卻對專業前景比較悲觀，在普通高校，一些學生們感覺數學難學，認為自己不是做研究的料，而計算機應用能力又比不上計算機專業的，不知道自己將來可以做什么。信息與計算科學專業的學生應充分利用自身良好的數學背景，在新生入學階段學會基礎的計算機編程技術，對算法設計與分析有一個感性的認識，培養對計算科學的研究興趣，從而提升對信息與計算科學專業的認知度。正確的專業認知能激發學生的學習興趣，確立個人的努力方向和奮斗目標，在本科階段打下良好的研究基礎，為今后的發展做好準備。從長遠的角度看，強化算法設計能力不但有利于提升信息與計算科學專業本科畢業生的就業競爭力，更有利于拓寬將來的職業發展空間。

參考文獻

[1]謝海英、楊韌.信息與計算科學專業畢業設計的現狀及改革研究[J].大學數學，2012（4）：22～24

[2]余勝春.信息與計算科學專業建設的認識與實踐[J].科技創業，2013（2）：114～115

〔責任編輯：高照〕