信息與計算科學專業課程體系改革的探討

唐志強

摘要： 本文討論了信息與計算數學專業課程體系改革的必要性，提出了以大數據處理及應用開發為培養方向的課程體系改革思路，并對專業實踐、實訓體系的構建進行了初步的研究。

Abstract： This paper discusses the necessity of curriculum system reform of information and computational mathematics， puts forward the thinking about the curriculum system reform for the direction of the big data processing and application development， and takes a preliminary study on the professional practice and the construction of training system.

關鍵詞： 信息與計算科學；課程體系；改革；大數據處理及應用開發方向

Key words： information and computing science；curriculum system；reform；the direction of large data processing and application development

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0129-03

0 引言

隨著社會經濟的發展，社會對數學類人才的需求日趨多元。一方面，信息IT、金融、保險、投資、經濟統計、企業管理等領域迫切需要具有良好的數學基礎又有較寬的行業知識面的專業人才進行科學化管理、分析和決策。另一方面，由于信息與計算科學是一個內容非常廣泛的學科領域，要從中選擇出“既能體現學科前沿，又能體現本校特色，既能符合本校教師專長，又能保證所培養的學生適應社會需求”的專業方向確非易事[1]。因此，如何進行教學改革和專業建設，培養適應社會發展需要的復合型、應用型人才，是當前高校數學院系正在積極探索的重要課題。本文結合本校的專業建設實踐，進一步明確本校信息與計算科學專業的發展方向和具體應用領域，給出比較完備的能適應社會發展的課程體系，以培養滿足社會需求的創新性數學人才，形成適合社會經濟需要的專業發展方向，高效利用各項教學資源，提高專業學生的就業競爭力。

為順應本科二類學校向應用型本科院校轉型的發展思路，也為適應信息技術發展和地區經濟的的人才需求，信息與計算科學專業的課程體系改革勢在必行。根據我們對蘇州、無錫、上海等地收集的人才需求信息來看，伴隨互聯網以及移動互聯網的快速普及，海量數據獲取、存儲與處理方法與技術得到廣泛發展，大數據在各行各業備受關注，大數據處理和應用開發高、中、低端人才資源匱乏與市場需求激增的矛盾凸顯。另外，非軟件類的大型企業中也專門設置了數據處理或數據分析崗位。這充分體現信息技術、計算技術的核心地位，并且和信息與計算科學專業有著較高的結合度。信息與計算科學專業可以以數學為依托，以數值計算、算法設計和大數據處理為三大核心，兼顧理科專業特點的同時體現培養學生的創新創業能力，形成數學與信息計算、大數據處理相融合的專業特色[2]。

基于本校的實際，在相關研究結果基礎上[3-6]，我們提出信息與計算科學專業課程體系改革總體思路是以“理學與工學相結合”、“數據、信息與軟件相融通”為專業人才培養特色，繼續推進人才培養模式改革與課程體體系創新設計，以適應高等教育改革與社會發展的新形勢。

①優化課程體系結構。課程體系充分考慮社會、企業、職業、學生等因素的動態影響，最大限度地滿足企業（行業）對應用型人才的要求。以企業（行業）崗位應具備的綜合能力作為配置課程和界定課程的依據。課程體系以能力培養為主線，對專業基礎課、專業課優化整合，實現課程結構的綜合化和模塊化。

②建立學校主導、企業參與的“聯合”培養合作機制。根據企業人才需求并結合專業、產業發展需要進行專門培養，做好與企業“零距離”對接的充分準備，解決大學教育模式單一、實踐缺乏和IT產業應用型人才短缺的瓶頸，并實現學校人才培養與企業對員工的崗前教育培訓的相互滲透、提前結合，縮短學生進入企業的工作適應期。

③建立“課程設計-技能實訓-項目實訓”三階段的漸進式集中實訓模式。構建以項目實訓為主的實踐教學體系。根據專業特點構建實踐體系框架，設置教學環節，一、二年級安排在校內進行，以基本技能和專業技能訓練為主，三、四年級安排在校外進行，以培養職業技能和綜合創新能力為主。在實踐教學環節分階段的進行課程設計、技能實訓和項目實訓等，并依托軟件外包人才實訓企業落實各階段的實踐、實訓。

1 課程體系的優化設計

1.1 課程模塊化設計

1.1.1 學科基礎課程模塊

學科基礎課程部分強調學生的數學和計算機科學基礎，涉及的主要課程有數學分析、高等代數與解析幾何、概率統計、離散數學、計算機程序設計、數據結構等。對前三門數學基礎性核心課程適當精簡其理論教學而強化其應用能力，而后三門計算機科學核心課程是偏側重于軟件應用和開發的基礎。本模塊僅是突出本專業的最低要求，部分基礎課程移入了專業選修模塊。

1.1.2 專業方向基礎課模塊

本模塊包括專業方向的三個基礎層面：以數學建模、算法設計與分析等課程為主重點培養學生數學應用能力和解決分析實際問題能力的數學層面；以面向對象程序設計、數據庫原理及應用等課程為主培養學生實際開發能力的技術層面；以多元統計分析、云計算技術基礎、數據倉庫與數據挖掘等課程為主培養學生數據處理和分析的應用層面。本課程模塊的教學大部分采用案例式和研究性教學。

1.1.3 專業方向選修課模塊

本模塊包含三個子模塊：一是軟件應用開發技術類，其中包含linux操作系統、web開發基礎、計算機圖形學、面向對象分析與設計（UML）、J2EE應用框架設計與項目開發、軟件工程等，這些課程包括的內容是當前企業軟件項目開發所需要的核心的專業技術；二是大數據應用技術類，其中包含ORACLE數據庫與云存儲技術、離線大數據處理、實時大數據處理、數據存儲服務、應用系統可視化技術等校企合作課程，集中體現了專業方向上大數據處理的主流技術；三是信息科學類，主要包括分布式并行計算、信息與編碼、人工智能等學科前沿課程，主要目的是提高專業學生的專業視野。這些課程的核心算法均與數學關聯，也是數學在計算機領域應用的主要分支。

1.1.4 實踐教學模塊

實踐環節設置了課程設計、數學實驗、技能實訓、項目實訓和軟件工程訓練等環節，旨在提高學生的創新應用能力和項目開發能力。

新課程體系的特點：課程體系建立數學和信息科學雙重基礎基礎、軟件項目開發和大數據應用技術間的內在聯系，學科基礎課、專業基礎課及方向選修課的互補和協調關系，更具有科學性和可行性；實踐環節的加強使學生的數學應用能力和項目開發能力有所提高；實現了學校教育和企業實際項目開發之間的銜接。

1.2 知識、能力和素質的結構設計

1.2.1 基礎性能力培養（表1）

1.2.2 專業能力培養（表2）

1.2.3 綜合創新能力培養（表3）

2 專業實踐體系的構建

一方面社會急需應用型、復合型、創新型、創業型、具有能較快地進入信息IT產業的專業人才；另一方面學校教育重知識傳授，輕能力素質培養，重理論教學，輕實踐教學，造成學生就業磨合期長，適應性差，難以滿足實際部門對人才的要求。因此強化實踐環節，分層次構建實踐教學體系顯得尤為迫切。

構建以實驗教學、實訓、畢業（課程）設計、創新實踐項目和校外科技活動、頂崗實習等形式的實踐教學體系，第一層次是基本技能訓練，配合課程教學，達到基本要求；第二層次為綜合性、設計性訓練，培養學生的設計能力；第三層次為現場訓練，通過設置現場訓練項目培養學生的知識應用能力和工程意識；第四層次為項目開發，由多位學生合作完成較大型的開發項目，培養學生團隊合作意識和工程實踐能力；第五層次為頂崗實習，完成職業崗位訓練，培養學生職業適應能力。

實施“學校—園區—企業”三基地的軟件人才實訓實習基地建設。在校內建立專業實訓基地；在當地經濟開發區建立園區型軟件與服務外包人才實訓基地；聯合企業建設校企合作的職業實訓基地和崗位訓練基地。通過技能強化、項目實戰、職業訓練等環節，幫助畢業生擺脫求職尷尬，輕松跨過企業門檻，成為掌握實用技能、富有項目經驗、職業化程度高的實用型大數據應用人才，拓展人才培養空間，縮短人才培養周期，提高人才培養效率，從根本上突破理論與實踐脫節、知識傳授與能力培養割裂的瓶頸。

2.1 實踐性教學體系的基本構成

實踐性教學體系由課程基本技能訓練、專業技能訓練、綜合創新能力訓練等部分組成。本體系是根據專業培養計劃的總體要求來確定的。

2.2 實踐性教學體系的主要內容

2.2.1 課程基本技能

通過課程基本技能的實訓使學生能加深對課堂教學內容的理解，更好地完成教學大綱所規定的教學任務。

課程基本技能訓練的主要內容有數學實驗、計算機語言程序設計、數據庫課程設計等。

數學實驗：主要遵循從實例出發——利用計算機做大量實驗——發現其中可能存在的規律——提出猜想——進行論證的過程。這里大量的實驗是需要學生自己完成，包括實驗設計、確定參數及其變化范圍，如何編程等，并提出猜想等等。

計算機語言程序設計：系統結構設計（系統中的功能模塊、系統中數據庫及數據表的建立）；設計系統的啟動界面及用戶登錄；各功能模塊的設計；調試程序，運行程序和測試程序的健壯性。

數據庫課程設計：使學生建立對數據庫設計的認知；通過對某小型信息系統的數據庫的設計，使學生掌握數據庫設計的主要步驟和方法，提升學生解決實際問題的能力；使學生學會在一個實際的軟件平臺上創建數據庫；培養學生的團隊合作精神。

2.2.2 專業技能訓練

主要有R語言統計建模、技能實訓。具體分述如下：

R語言統計建模：包括工程技術、經濟管理、社會生活等各方面豐富的統計問題及其統計建模方法，通過R軟件將所建模型進行求解，使學生得到從實際問題建模，到利用軟件進行求解，以及對計算結果進行分析的全面訓練。

技能實訓：包括企業常用數據庫的操作、管理和維護、軟件設計的基本方法、開發工具的使用、企業常用的管理軟件、軟件的測試方法。在此基礎上，指導學生了解和掌握軟件功能性模塊的設計、軟件設計的常用方法及應用、小型項目的開發與管理（如企業員工管理系統、生產管理系統、倉庫進出貨管理系統等），主要培養學生掌握軟件設計的一般過程，同時對企業的計算機管理有一定的認識。

2.2.3 綜合創新能力訓練

創新實踐項目：大學生實踐創新訓練計劃注重實踐創新研究過程。引導學生在導師的指導下，自主選題、自主設計實驗實訓、進行數據分析處理和撰寫總結報告等工作，不斷提高學生的自我學習能力、團結協作能力和組織實施能力。注重實踐創新，鼓勵學生結合學科專業，從自身所長與興趣出發，積極參與實驗實踐活動，在探索、研究、創新的實踐訓練過程中，提出自己的觀點與見解。

創新性綜合實驗：由教師牽頭、組織學習去企業實踐，發現問題，并提出解決方案，旨在培養專業學生綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理及查閱資料能力，培養學生的創新能力、團隊協作能力。

項目實訓和工程訓練（企業項目）：依托各實訓基地，為企業級項目開發全過程實訓。

2.2.4 畢業實習和畢業設計

畢業實習：通過企業實習使專業學生初步了解企業生產管理的基本流程與組織結構，了解專業知識在企業實際中的具體應用領域，了解企業的崗位需求和技能要求。培養學生在實踐中發現和提煉數學問題的能力，培養學生運用所學專業知識幫助企業分析、解決問題的能力。建立學生專業知識、技能與企業生產管理實際之間的聯系，強化專業學生的崗位意識，并為后續的企業實習與就業作準備。

畢業設計：在內容上要體現軟件設計的流程：系統分析，軟件項目設計，需求分析，軟件設計，編碼，軟件測試，軟件維護等。設計（論文），主體部分一般應包括：問題描述（問題的提出，研究工作的基本前提、假設和條件，理論基礎）；模型的建立和論證比較與分析；設計與實現（形式化描述，算法推/求解方法，硬件設計和軟件設計）；測試與實驗結果的討論與分析（功能測試和性能測試；實驗方法、實驗采用的算法、結果的分析）。

3 結語

本文所作的討論主要是：進一步明確信息與計算科學專業的發展方向，和專業應用的具體領域，嘗試改變信息與計算科學專業應用型人才培養與社會需求嚴重脫節的現狀；在培養模式上探索理科應用型人才培養的方式，既區別于工科應用型人才的培養模式，又積極引進其建設思路，嘗試校企合作嵌入式培養；形成較為完善的實踐體系，充分銜接學生的專業學習與企業應用實際、專業知識和行業技能之間的關系。

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].大學數學，2003，19（1）：1-5.

[2]張松艷，陶祥興.大數據時代信息與計算科學專業課程體系優化改革與實踐[J].高教學刊，2016（12）：70-74.

[3]徐鳳生，劉艷芹，等.基于分層分類的信息與計算科學專業課程體系的構建[J].高等理科教育，2016（3）：103-106.

[4]王勝奎，徐光輝，等.普通院校“信息與計算科學專業”課程體系優化研究[J].數學教育學報，2009，18（5）：99-102.

[5]葛仁東，孫雪蓮，等.關于信息與計算科學專業學科體系改革的探討[J].數學教育學報，2008，17（1）：99-102.

[6]李學勇，王鑫，等.應用型本科院校信息與計算科學專業人才培養模式[J].長沙大學學報，2009，23（5）：109-111.