信息與計算科學專業課程體系改革探索

劉艷芹?徐鳳生?孔淑霞

【摘 要】 本文基于成果導向的（OBE）教育理念，根據分層次教學理論，探討了信息與計算科學專業課程體系改革問題。認為要以實際應用為目的，以專業需求為導向，實施“分層分類、應用驅動”的課程教學，提高教學效率。

【關鍵詞】 信息與計算科學專業；成果導向教育（OBE）；分層次教學；課程體系改革

一、引言

2003年，教育部數學與統計學教學指導委員會針對信息與計算科學專業的辦學現狀和專業建設問題作出了調查報告。[1]信科專業是一個全新發展的專業，隨著社會和科技的發展，如何設置該專業的課程體系是值得我們不斷去探討和深入研究的課題。

二、存在的問題

通過對一些地方本科院校的信科專業的招生、教學和人才就業等方面的具體調研、分析和研究，我們發現許多開設該專業的地方本科院校，普遍面臨一些亟待解決的問題，其中最為突出的有：其一，一些地方本科院校的信科專業，沒有很好地強化多學科的交叉融合，專業沒有特色，所以學生不愿報考。其二，在人才培養過程中，因學生專業基礎參差不齊，受原有課程體系和教學大綱的限制，導致一些學生難以完成教學目標的要求，直接影響學生的就業。其三，在授課過程中，部分教師難以做到因材施教。曾有人指出信科專業在數學的邊緣，是一個不是“數學”的數學專業，很多文獻對該專業的建設提出了建議。[2]

鑒于信科專業目前存在的一些問題，該專業人才培養方案的進一步研究是十分必要的，基于成果導向的OBE教育理念和分層次教學理論，我們應先對信科專業進行“分層分類、應用驅動”的課程體系研究。

三、 理論知識簡介

1、 OBE理念和分層次理論

OBE（Outcome-based education）是一種能力導向、目標導向、需求導向的教育。[3]在理念上，OBE 是一種“以學生為本”的教育哲學；在實踐上，OBE是一種聚焦于學生受教育后獲得什么能力和能夠做什么的培養模式；在方法上，OBE要求一切教育活動、教育過程和課程設計都是圍繞實現預期的學習結果（ILOs-Intended Learning Outcomes）來開展。

分層次教學理論于1868年由美國著名教育家Harris·W·T提出。分層次教學以面向全體學生、注重個體差異、因材施教的教學策略為出發點，強調“以學生為中心”的原則，具有層次性、差異性、時效性等特征。OBE教育理念與分層次教學理論都強調“以學生為本”，有一定的共通之處。

2014年8月，由高教主辦，合肥學院承辦的“應用型本科高校大學數學教學改革與課程建設研討會”在合肥召開，會上很多專家學者作了關于分層次教學的報告。陳秀教授以“橫向分類，縱向分級”為基本原則，構建了大學數學課程模塊化教學體系改革，辦出了自己的特色。[4]目前來說對整個專業進行分層次教學還是非常少見的。

2、本專業已有工作

2010年，數學科學學院在徐鳳生院長（省級教學名師）的帶領下提出了“強化數學基礎，兼顧學科交叉，注重創新應用”的專業建設理念，按照“基礎、提高、應用”的方式，構建了信科專業“四平臺、三模塊”的課程體系。[5-6]目前，信科專業人才培養方案的前期工作進展的非常順利，且已積累了豐富的研究素材，形成了一批初步的研究成果，獲得了寶貴的研究經驗。

本論文將結合OBE教育理念和分層次的教學理論，借鑒國內外的研究成果，在數學科學學院“強化數學基礎、兼顧學科交叉、注重創新應用”的專業建設理念指引下，進行信科專業課程體系改革，解決理論與現實相脫節的問題。打破原來課程體系的邏輯結構，對原有教學內容進行重組，研究 “分層分類、應用驅動”的信科專業課程體系改革，實現創新性、應用型人才的培養目標。

四、課程體系的優化

1、 基于OBE理念的教學設計

OBE是質量保障體系的工具，幫助理順“培養什么人”、“如何培養人”的問題，幫助頂層設計，幫助教學質量的持續改進。德州學院領導層重視OBE的教育改革理念，大力倡導學習和借鑒汕頭大學OBE教育模式改革的實踐。

OBE理念需要解決的這五個問題將貫穿信科專業人才培養方案的大循環全過程，包括人才培養目標、課程體系、實踐教學體系、評價機制等，OBE理念還貫穿于課程體系的小循環過程。貫穿OBE教育理念的大小循環流程設計圖如圖1。

2、“分層分類、應用驅動”的理論課程體系研究

課程體系改革是人才培養方案改革中的最關鍵和最敏感的突破口。課程體系的改革是在明確專業定位和“分層分類、應用驅動”原則的基礎上，遵循一定的原則，要有明確的措施、可行的方案和實施方略。課程體系改革要回答為什么改革，改革的目標是什么，具體的舉措是什么，取得什么預期成果。此次關于“分層分類、應用驅動”的理論課程體系改革主要是對學生分類、課程分層。

（1）學生分類。對學生進行分類培養是指信科專業的教學要為方向教學服務，而應用型本科教育的目標是培養具有較強社會適應力和競爭能力的高素質應用型人才，要求各專業緊密結合地方特色，注重學生的實踐能力，重在“應用”。根據信科專業的發展和培養人才的需要將該專業的學生按方向分為兩大類：考研提高類和擴寬應用類。

考研提高類針對數學基礎知識扎實，有著明確的考研目標，想進入更高級別的學府進一步深造并從事數學研究的學生。考研提高類主要分為“計算類”和“信息類”兩個小類進行培養，而本專業目前的5位博士教師主要研究方向是計算數學和信息安全，保障“計算類”和“信息類”學生的師資。

擴寬應用類主要采用校企合作的培養模式。“拓寬應用類”主要針對數學基礎稍薄弱，但是能夠利用所學知識和熟練的計算機技能解決實際問題的應用實踐類學生。2016年數學科學學院與青軟實訓聯合招收“智能軟件開發”方向的學生，目前已招收30人。青軟實訓是專業化的優秀IT人力資源服務提供商，成立于2006年，專注于軟件、集成電路、物聯網、嵌入式系統開發與應用、嵌入式服務外包等領域的專業化大學生實訓、培訓機構。2017年起，招生人數增至140人。

目前信科專業的考研率為25%左右，由于近幾年的招生質量較前有下滑趨勢，學生的數學基礎相對薄弱，雖有強烈的考研愿望，但要實現還需付出較大努力。針對本部分學生我們將逐漸與教師的學科方向相連接，引導部分學生向生物信息學及天文大數據處理轉移，這兩個研究方向依托生物物理省級重點實驗室，目前信科專業的5位博士教師已經籌劃如何將自己的研究方向跟這兩個研究方向相結合。這樣既能提高學生的考研率，也在一定程度上擴寬了信科專業學生考研的路子。

（2）課程分層。分層次教學的實施是以教學大綱為準繩，根據信科專業的知識結構和學生的認識能力、發展方向合理的確定各層次學生的教學要求，改變過去“一刀切”的做法。課程分層是根據學生分類分成的“兩大類”的特點和內在的聯系，在“強化數學基礎，兼顧學科交叉、注重創新應用”的專業建設理念和基于學習成果的OBE教育理念，主要從兩大方面進行分層考慮：

第一，按照信科專業的專業建設理念和基于學習成果的OBE教育理念對“考研提高類、拓寬應用類”學生的層次將一年級、二年級、三年級的數學核心課程分為I，II，III三個層次進行教學，比例大約為40%，40%，20%。

第二，按照上述專業建設理念和教育理念對考研提高類學生（計算類和信息類兩個小類）再做更詳細地分層，將“公共基礎平臺”、“學科基礎平臺”、“專業基礎平臺”、“專業特色平臺”四平臺中的“專業特色平臺”分為兩個模塊“計算模塊”、“信息模塊”。學生可根據自己的需要進行選擇，從而為信科專業的發展提供了更廣泛的空間。

“計算模塊”主要包括《微分方程數值解》、《數值分析》、《計算幾何》、《科學與工程計算》等課程。“信息模塊”主要包括《信息工程概論》、《數字信號處理》、《密碼學》、《組合數學》、《近世代數》等課程，至此信科專業的專業理論課程體系已非常明了。

五、總結

信科專業人才培養方案的優化研究特別是課程體系改革已成為當務之急，這既是高等教育改革的必然趨勢，也是社會經濟發展的迫切需要。

本文結合OBE教育理念和分層次教學理論，借鑒國內外的研究成果，進一步探索模塊化的課程體系，優化人才培養方案，通過以課程建設為核心的教學改革的探索和研究，引領帶動信科專業人才培養方案的優化研究，從而促進信科專業的持續發展。

【參考文獻】

[1] 教育部數學與統計教學指導委員會. 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] 許峰， 方賢文， 許志才. 信息與計算科學專業教學體系的實踐與探索[J]. 高等理科教育， 2007（4）70-73.

[3] 李志義. 成果導向的教學設計[J]. 中國大學教學， 2015（3）32-39.

[4] 陳秀，張霞，牛欣. 地方型本科高校數學與應用數學專業建設的探索與實踐[J]. 中國大學教學， 2012.28（1）5-9.

[5] 徐鳳生. 信息與計算科學專業基礎平臺課課程群的建設與實踐——以德州學院為例[J]. 中國大學教學，2013（1）57-59.

[6] 徐鳳生，劉艷芹，趙琳琳，張立華. 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.

【作者簡介】

劉艷芹（1981—）女，博士，德州學院數學科學學院副院長，副教授，從事高等教育和分數階方程的研究.