信息與計算科學專業“理工融合、四能協同”的創新教育體系探索

鄒序焱 朱開曉 蒲玲

關鍵詞：信息與計算科學；應用型人才培養；能力驅動

1 背景

在1998年，教育部頒布了《普通高等學校本科專業目錄（1998年頒布）》，將原計算數學及其應用軟件、運籌學、控制科學、信息科學專業合并為信息與計算科學專業。該專業的辦學指導思想為“強基礎、寬口徑、重實際、有側重、創特色”。經過20多年的發展，全國已經有400多所高校開設了信息與計算科學專業[1]。根據不同學校的各自辦學特點[2]，各高校信息與計算科學專業也有各自不同的辦學方向。主要的培養方向分為以下幾種[3]：一是培養學生的數學能力為主，計算機編程能力為輔的培養方向；二是培養學生的計算機應用能力為主，數學能力為輔的培養方向；三是數學和計算機的能力并重的培養方向。每種培養方向側重點不同，但同時具有一定特色。然而隨著社會的發展，社會對人才的要求也越來越高。近年來，因信息與計算科學專業存在著一些困境，有不少高校取消了信息與計算科學專業的招生。這也意味著信息與計算科學專業的培養體系需要更進一步探討。

2 高新技術行業對人才的需求分析

隨著社會的發展、科技的進步，全球進入了數字技術時代，各行各業都出現新的動態，也出現了新的問題。目前，大數據分析與應用、信息領域、智能化等產業交叉融合，產生大批數字化、自動化、智能化的科技成果，并將向智能化、集成化、個性化以及網絡化發展，并廣泛融入各個領域。科技進步需要具有創新能力的高科技人才來實現。高科技人才不僅數學理論知識非常重要[4]，工科應用技能也同樣非常重要[5-6]。這些產業都需要扎實的數學理論基礎和工科應用技能，如大數據分析與應用產業中需要對數量關系進行建模，尋找數據的內在關聯關系，從而挖掘出有用的價值信息，為決策提供幫助。在輔助決策的過程中需要應用現代化立體手段直觀地展現出各種因素的內在關系，需要強有力的工科（計算機）應用技能，才能更好為社會生活服務；在智能化產業中常常需要對實際問題建立智能識別的數學模型，利用機器學習的方法對數學模型中的參數進行學習，然后利用工科（計算機）應用技能把學習好的數學模型泛化到類似的生活場景中去。

3 信息與計算科學專業辦學思路

宜賓學院信息與計算科學專業始建于2008年，在近15年的專業人才培養與實踐中，不斷改革和完善信息與計算科學專業的人才培養模式與培養方案。隨著社會的發展，遵循地方高校應該為區域經濟社會發展服務的辦學方針，根據《2018本科專業類教學質量國家標準》，結合宜賓學院的實際情況，提出了“理工融合、四能協同”的辦學思路。“理工融合”是指信息與計算科學專業培養的同學既具有濃厚的數學理論基礎，更具有工科應用背景，并以培養數據分析與挖掘、信息安全應用型工程技術人才為最終目標。“四能協同”就是基于信息與計算科學專業多學科交叉融合的特點，加強數學建模與優化能力、數據分析與挖掘能力、信息安全系統的維護與融合能力及算法設計開發能力的培養，將四能的培養貫穿于整個專業教育的全過程，以確保專業人才培養目標的達成。

4 人才培養目前存在的困境

近年來，因信息與計算科學專業存在著一些困境[7]，許多高校取消了信息與計算科學專業的招生。通過調查研究發現，取消該專業招生的原因主要有以下幾個方面。1） 需更適合的培養模式。基于學科交叉的特點，各產業都需要兼具濃厚數學功底和過硬技術支持的復合應用型人才，但由于復合應用型人才需要更廣泛的知識，且理論和技能并重，使得人才培養需要更為合理的模式；2） 課程體系不夠合理。該專業開設了數學類課程、計算機類課程以及信息類課程。雖然課程門數眾多，內容繁雜，但是課程之間的關聯關系并未體系化構建起來，尤其在專業基礎課程和方向課程上的聯系不夠緊密。學生在學習過程中無法較好的將數學類課程和計算機類課程聯系起來，導致學科知識交叉融合度不高，同時難以將所學課程知識與生活生產實際問題結合起來；3） 復合型師資力量薄弱。該專業教師需要既具有很強的數學功底，又需要深入了解行業背景。部分教師長期從事教書育人工作，脫離了生產的第一線，雖具有較好的專業知識背景，但并不太了解行業發展。因此部分專任教師難以引導學生了解各行業發展的前景和用人需求；4） 行業技能培訓體系不夠。該專業的知識面較廣、學習壓力大，雖然學生發展后勁足，但也導致了學生在畢業時沒一門專門的應用技能，與企業入職即能上手做項目的要求有差距；5） 校企資源融合不足，在人才培養中難以形成協同效應。

5 人才培養模式改革探索

5.1 持續完善能力驅動的“理工融合”專業人才培養模式

信息與計算科學專業培養模式的制定以“理工融合”為指導，設計并提出該專業以成果導向理論為支撐，遵循反向設計原則。由社會、產業對該專業人才的需求決定培養目標，再由培養目標決定培養模式。以產出為導向，動態跟蹤市場需求為改革驅動力，用理工融合思維推進人才培養創新。遵循地方高校應為區域經濟社會發展服務的辦學方針，結合宜賓學院的實際情況，深入調研，對職業崗位能力培養目標進行方案制定。構建“理論學科、行業技能與專業相溝通”的能力驅動為主導的培養模式。加大應用創新訓練課程比例，鼓勵學生通過參加工科技能的訓練，提升學生應用數學知識的創新能力。將能力的培養貫穿于整個專業教育的全過程，以確保專業人才培養目標的達成，如圖1所示。

5.2 以產出為導向的持續完善課程體系

對課程體系的探索，應深入調研行業所需基礎理論，提煉出基礎課程模塊。以行業技術發展方向和趨勢為引領，深度構建理學和工學融合的課程體系。突出以專業知識為基礎的專業核心能力培養，強調專業的工科應用背景。構架以能力驅動的課程模塊的體系結構，如圖2所示。

基礎課程模塊，主要包括數學類基礎課程、計算機類基礎課程以及信息類基礎課程。這一部分課程主要構建學生的基礎知識模塊，為“理工融合”中厚實的“理”論基礎。

數學建模與優化能力模塊課程，這一部分課程的設置主要為了讓學生形成掌握數學科學的思想方法，具有較強的數學語言表達能力和數學建模的能力。為“理工融合”中“理”和“工”相結合的模塊，以達到用理論解決工科實際問題的目的。

數據分析與挖掘能力模塊課程，掌握數據分析與挖掘的基本原理與常用方法，并能靈活運用到實踐工作中，以便有效的開展數據分析工作；能實現各種經典數據分析與挖掘算法，并能應用各種具體算法解決實際的生產問題，為管理和決策提供有效的幫助。這一部分為“理工融合”的“工”學模塊，為工學模塊提供創新驅動力。

算法設計開發能力模塊課程，該課程模塊主要讓學生掌握算法設計的基本原理和方法，開發具有工科特色的各種應用程序。這一部分為“理工融合”的“工”學模塊，以專業技能為導向。

信息安全系統的維護與滲透能力模塊課程，掌握信息安全的基本理論和方法，具有信息安全應用能力和信息安全的分析與實施能力，具備信息系統的安全性設計與信息安全軟、硬件產品開發的基本素質，了解信息安全學科的發展動向和與其他學科的交叉應用。這一部分為“理工融合”的“工”學模塊，以專業技能為導向。

5.3 構建能力主導的專業實訓體系

構建“課程實驗、基地實訓、綜合實踐和畢業實踐一體化”的綜合實踐教育體系，針對信息與計算科學專業培養目標，實現學生能夠達到“理工融合”，完善各種專業實訓體系。開設數據挖掘與機器學習、Java 程序設計、Web前端開發、軟件工程、Java EE企業級應用與開發、專業實訓等技能技巧專業實踐課程，加強學生的專業實踐能力，實現工科技能的加強。將專業實踐、校內實訓和校外實踐等有機結合，涵養學生職業情懷。掌握專業知識與技能、強化應用實踐意識、促進學生的成長。構建能力主導的專業實訓體系，如圖3所示。

5.4 打造“高素質、強應用”的師資隊伍

與企業聯合培養教師，進行雙師型教學科研隊伍建設。建立“高素質、強應用”的基層教研組織，把教學科研納入學科建設體系，打破傳統的分離狀態。建立以學科方向、學科項目組及課程群、課程組為基本單位的教學組織體系，建立起“學科帶頭人+創新團隊+平臺+項目”的運作模式和考核模式。以項目為契機，更新專任教師的教學理念，提升教師的教學能力。推行理工融合，形成教師參與企業創新、師生合作創新、學生自主創新的三級創新教育模式。

5.5 持續完善“重過程、多元化”的評價體系

“以評促改、以評促建”是一種提高辦學質量的有效途徑。構建完善的評價體系對一個專業非常重要。信息與計算科學專業具有“理工融合”的特點，培養的學生應注重用理論知識解決實際問題的能力，構建“重過程、多元化”的評價體系。“重過程”是指在課程考核的評價體系中應該重視學生在學習過程中獲得的能力，減少利用傳統試卷考試的占比。“多元化”是指從產出的角度對人才進行多元化的評價體系，其評價標準不再是單一化的，而是多元化。

6 結束語

信息與計算科學專業是一個多學科交叉融合的專業，且社會對這類型專業需求也是越來越大。然而在傳統的辦學模式中，該專業的辦學體系還存在一些問題。本文根據宜賓學院生源層次質量的實際情況，提出了能力驅動的“理工融合、四能協同”的辦學思路。構建適合于信息與計算科學專業理工融合，四能驅動的新型教學課程體系。以產出為導向，動態跟蹤市場需求為改革驅動力，用理工融合思維推進人才培養創新。深入調研行業所需基礎理論，提煉出基礎課程模塊，及時更新課程內容，以行業技術發展方向和趨勢為引領，深度構建理學和工學融合的課程體系。