新工科背景下數學類應用理科專業設置調研與分析

常錦才 王丹萍 李春陽 王 卓

（華北理工大學理學院 河北·唐山 063210）

0 引言

21世紀，我國大數據產業迅猛發展，市場產值及增速持續高速提升，網絡技術不斷進步，新時代新產業的到來對社會產生新崗位新需求。數學類專業是以數學為基礎的理科專業，但近年來基礎理科專業應用性不強，本科畢業生直接就業不占優勢，雖然在學習、分析能力上強于其他專業，但對于具體問題解決、實際應用方面相對較弱。為了保持理科專業的發展，發揮獨有的優勢，教育部數學專業教學指導委員會提出設立“數據計算及應用”“信息計算與安全”應用理科專業，以適應未來社會發展方向。這一舉措是現代化、信息化、智能化時代發展的迫切需要。應用理科生具有基礎理科的理論基礎和知識積累，同時有著先進的思想和卓越思維，再與大數據、電子信息、網絡安全等新興專業方向進行交叉研究學習，不僅邏輯縝密思維嚴謹，更能發現新現象掌握新規律，有著更強的創新意識和實踐能力，擁有用數學方法解決交叉領域問題的能力。在未來，這些在交叉領域科研工作的應用理科專業高素質高水平人才也將反過來推動數學領域的發展，帶動社會的進步，為企業、社會、國家做出更大貢獻。

調查中，我們把目光集中在新專業名稱的擬定，課程設置與教學方式、方法上。同時調查了數學專業現行的教學方式、方法與學生的期望值之間的異同，并且做出深層次分析研究。我們希望此次調查的結果對今后數學類應用理科專業建設有所幫助。

1 問卷設計與統計分析

為了保證調查能直觀反映同學們和老師們對新專業設立的需求和期盼，我們隨機抽取了300名本科生和研究生參與了問卷填寫，通過對新專業名稱的擬定，課程的設計及方向的發展和社會實踐等方面進行意見征集，最終得291份有效答卷。

圖1：調查對象情況

1.1 填寫問卷比例分配

在問卷的成員比例分配上，大一同學占據了將近一半的比例，隨著年級升高關注度走低，由此可見大一新生對于新專業充滿期待，不僅對應用理科專業很關注，也是對自己未來發展有所考慮，既然大家選擇了數學類專業，就都希望自己能夠從數學專業順利畢業，要么繼續深造從事數學研究，另一方面就是從事數學相關專業的工作，這樣應用理科專業的優勢也得以體現，同學們也都充滿信心。相反，隨著年級的升高，同學們對專業的關注度下降，原因可能是因為自己已經無法改變自己的專業，要么就業要么讀研，對新專業設立興趣不高。

1.2 擬定專業名支持率

表1：數據計算及(與)應用專業名稱支持率

表2：信息計算與安全專業名稱支持率

總體來看，同學們對教指委擬定的兩個新專業名稱還是給予肯定，無論是“數據計算及應用”還是“信息計算與安全”都有著非常高的支持率，新專業要有著原始基礎數學的思想和思維，根據國家戰略需求發展多層次新型數學人才，這些交叉型學科的數學人才將學以致用，用數學解決更多的實際問題，與其他專業人才對比具有很強的理論基礎優勢。

同時，對于擬定專業名稱表示不贊成的同學也提出了自己的看法，例如在大數據方向，同學們提出了“計算與應用數學”，“數據分析與應用”等專業名稱，網絡安全方向也提出了“信息計算與網絡安全”、“信息安全與計算”等，雖然提出的叫法不太一樣，但是專業方向很明確，一方面在運用數學的理論知識進行大數據計算分析，另一方面通過數學算法來研究網絡安全，都讓數學類基礎理論得到了實踐和發展。

1.3 學生期望的“數據計算及應用”專業課程設置

問卷讓學生給出期望的“數據計算及應用”專業課程。在必修課程方面，共有82.6%的人提到了數學分析課程，所占比例最高。依次向下是：概率論（60.5%），統計學（52.4%），高等代數（42.3%），算法設計與分析（40.9%）。可見，大部分學生還是認為該專業首先應當具備扎實的數學基礎。與此同時，學生還希望能夠學習統計方面的相關知識，并具備一定的編程能力。

專業選修課程方面，共有70.5%的人提到了Python/R語言編程。作為目前熱門的兩種數據編程語言，在學生群體中也得到了很高的認可度。除此之外，往下依次是：數據庫及實現（55.6%），數據結構（41.2%），人工智能（38.7%），大規模分布式系統（35.0%），數據可視化（34.3%）。學生們對目前熱門的最新技術，如Python，R語言，人工智能，Hadoop等都有著較高的學習熱情。

1.4 學生期望的“信息計算與安全”專業課程設置

問卷讓學生給出期望的“信息計算與安全”專業課程。在必修課程方面，共有70.5%的人提到了數學分析課程，所占比例仍是最高。往下依次是算法設計與分析（64.6%），C/C++（63.7%），數據結構（50.9%），計算機原理（40.8%），高等代數（34.1%）。學生依舊認為該專業應當具備較好的數學基礎，同時也應當具備計算機專業的相關基礎知識。

專業選修課程方面，計算機網絡安全技術以65.7%的比例位居第一，往下依次是：離散數學（54.3%），Python（50.1%），密碼學及安全計算（46.2%），區塊鏈技術（40.8%）。學生認為該專業選修課程應當主要偏向計算機方面。

1.5 如何與社會需求接軌

我們在問卷中向學生調查學校應如何安排讓學生與公司企業等接軌得到的實際的項目和學習訓練，便于更好的就業。學生給出的主要建議有：在基礎課程學完，學生們具備一定參與項目實踐的能力后，在大三、大四安排實踐周，由學校與對接公司進行項目聯系，安排學生參與學習訓練，積累實踐經驗；學生剛入學開始就與實習公司接觸，目的有二：一是可以讓學生更全面地了解自己所學專業應用領域，二是激發學生的學習積極性，課程階段性強一些，爭取一個階段課程上完就有相應的實習訓練；大一、大二進行專業基礎課學習，掌握扎實的基礎理論，大三、大四則可以多安排相關企業公司招聘人員或技術人員走進課堂對學生進行行業培訓和介紹；公司開展小型項目的同時，學校和公司都要鼓勵學生參與，學生參與其中，從中增長經驗，同時公司還可以從中挑選合適的人才，為公司省去招聘的過程，一舉兩得。

1.6 對數學類專業的建議

同學們就如何讓數學類專業更受歡迎，給出了許多的建議和想法。同學們表示：要切實的展現出應用在哪些方面，讓學生能夠清清楚楚的看到自己以后可以就業的方向和自己應該具備的能力，學習本專業可以進行哪些工作和研究；理論與實踐相結合，學習課本知識的同時多參與社會實踐，鍛煉能力，小組團隊解決問題；改變傳統的上課方式，讓同學們更多的要主動參加到課堂中去，讓學生多置身于實際項目中鍛煉自己；學校可以多組織一些計算機和數學的相關活動或競賽，宣傳應用理科數學的優勢和重要性，強調在數學交叉領域同學們可以有更廣泛的選擇性，讓每個人都能了解到應用理科數學，拉近與同學們的距離，讓同學們更感興趣。

2 對地方高校專業設置的建議

應用數學專業要著力于應用二字，國家戰略轉型本質是創新，改革開放以來，中國發生了翻天覆地的變化，我們要從大國轉為強國，從中國制造轉為中國智造，本質上就是要創新，要跟上社會需求，適應時代發展。

2.1 培養目標及要求

數學類應用理科專業的建設要符合高校數學人才培養規律，要與社會行業相適應，與現代科技發展相結合，在數學理論知識的基礎上與其他專業相結合，創立合理的、有質量的、與人才培養目標相適應的人才培養體系。專業設置要面向國家，放眼國際，還要結合區域經濟社會發展需求，從大數據、人工智能、網絡信息安全等專業結合，依托自身優勢及辦學特色，通過數學和相關學科師資相結合申報數學類新工科理科專業。

培養數學類應用理科專業人才，要堅持數學學科體系的完整性與應用性緊密結合，以數學學科知識體系教育為基礎和載體，開展以應用數學教育和人才培養。不斷完善人才培養方案、專業方向課程體系；建設好專業基礎課程和方向模塊課程及優質教學資源；積累建設成果，培養高素質學生。夯實專業人才培養體系。建立與人才培養目標相適應的人才培養模式，完善主輔修制度、導師制和產學研協同育人機制；通過科研促教學，著力培養學生實踐能力和創新精神。探索開展本碩或本碩博貫通培養模式改革，優化培養方案并切實實施。讓學生在畢業后可以繼續在國內外攻讀數學或交叉學科專業領域的研究生，或在國家重大需求領域行業開展研究開發、教育與管理工作。

高校在數學類應用理科專業設置上除上面提到的培養目標、培養要求及條件外，為跟好的支持與辦好數學類應用理科專業需在教學條件上給予更多的支持，尤其是師資隊伍建設及實習基地建設。

2.2 師資隊伍建設

師資隊伍是發展和建設數學類應用理科專業學科的核心資源，師資隊伍的質量直接影響著數學類應用理科專業學科的長遠發展、教學與人才培養質量，因此建設師資隊伍的重要內容包括提高教師素質和教學水平。根據數學類應用理科專業人才培養模式，本著專業人才要知識、能力和素質協調發展的原則，因此需要并要求建設一支、業務過硬、整體素質高、專業和年齡結構合理、科研與教學工作具有創新精神的復合型優秀師資隊伍，以適應數學類應用理科專業人才培養及自身發展的需要。

2.3 實習基地建設

實習基地作為實踐教學環節的重要組成部分，其存在于建設對于數學類應用理科專業人才的培養起著重要的作用。高等院校應本著發展專業特長、服務社會和人才培養的原則面向數學類應用理科專業分類建設較穩定的校內外實習基地，在實踐過程中使學生達到提高個人能力，滿足并服務與社會的要求。

2.3.1 校內實習基地建設

建設校內實習基地，一方面是能為學生提供平均每周規定時間的實踐教學環節，在此過程需要保證學生單獨設備使用時間；另一方并設有專門的指導教師，能夠對學生的實踐內容、實踐過程等進行全面的控制與管理。

2.3.2 校外實習基地建設

建設校外實習基地，一方面是作為學生了解社會和企業，接觸社會實踐的橋梁，另一方面是可以有效地彌補高校實踐教學環節中存在的不足。在相關部門的協調下，本著“就地就近、互惠互利、專業對口、相對穩定”的原則，積極與相關單位建立校外實習基地。學校同時指定責任心強、有實踐經驗的教師擔任實習指導教師，并聘請實習基地中思想政治工作好、責任心強及業務水平高的企業工作人員，聯合擔任校外指導教師。

對于學生而言，通過校外實習一方面能夠將課堂所學的專業理論知識轉化為實踐操作能力，達到學以致用；另一方面，為學生的專業技能訓練提供了真實的應用環境，從而縮小了學校與企業、社會之間的知識應用差距。對于教師而言，通過校外實習結果可以發現已有教學中存在的不足，做到今后的教學過程能及時調整教學方案，改進教學方法，提高教學效果，充分發揮校外實習在教學體系中的重要作用及地位。

3 課程設置的建議

課程設置對于專業建設來說非常重要，它決定了最終培養的人才所掌握的理論知識和技術，合理設置課程可以讓學生在就業時具備更強的適應能力和解決問題的能力，有著數學理論知識的思維使其在崗位上學習能力更強，也最終達到舉一反三，靈活運用，事半功倍的效果。數學類應用理科專業建設課程體系是多元化的，基礎性的數學課程較為封閉，從問卷結果和社會需求來看，基礎課程要保留數學分析、代數、幾何、方程、計算等課程，對于應用性課程則要根據情況設立和改進，通過問卷收集到，在數據計算及(與)應用專業的應用課程設立上有算法設計、統計、概率、Python語言等，在信息計算與安全方向有數據結構，網絡安全、密碼、編譯等課程。課程體系1+1設置需要體現數學的特征和其交叉領域的特征，在前沿方面和國際化方向都要有所接觸和聯系。

目前為學生提供大量的職業技能培訓的課程是不現實的，但也不能無視社會中出現的新問題新情況。要考慮為學生提供適量的，能提高畢業生專業技能，有利于就業的實用性課程。為學生提供多樣化的課程系列，由學生按照自己的個性特點和發展目標自主選擇。在保證專業基礎的前提下，盡可能縮減必修課時，增加選修課程，拓寬課程范圍。讓學生自由選擇符合他們個性發展的方向進行選修，既符合以學生發展為本的教育理念，也符合當今高等教育發展的規律，向交叉領域綜合方向發展。

4 結論

新時代下人工智能和大數據迅猛發展，應用理科專業建設對于數學專業的建設和發展以及人才培養是個重大機遇，各大高校應抓住時機設立新專業，必將會使數學專業迎來新的曙光，隨著交叉領域的發展，數學專業將走向熱門，數學人才將更多的參與甚至領導科研的發展，數學家們則會領導交叉領域的國家戰略需求，數學人才將以高素質、多層次、新面貌出現在人們面前，必將推動各領域迅猛發展，引領信息時代的社會方向，應用理科專業扎根數學，服務各個領域，將會全面提高數學專業的地位，一大批數學專業高素質人才將服務于各項相關工作和科學研究，為數學發展造就嶄新未來。