摘 要:结合工程类院校的特点,提出了信息与计算科学专业特色型人才培养模式。该模式应以信息处理及科学计算为目的、以培养学生数学计算能力、信息处理能力和数学建模能力为核心。在该模式的基础上,构建和优化了课程体系,健全了实践环节。实践证明,该模式是行之有效的。
关键词:信息与计算科学 特色型人才培养模式 信息处理与科学计算 课程体系实践环节
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)07(b)-0193-02
教育部1998年颁布的新专业目录中将信息与计算科学列为一个新的数学类专业。该专业以信息处理与科学计算的数学基础为研究对象,其培养目标是培养具有良好的数学素养,掌握信息与计算科学的基本理论和方法,受到数学与信息科学研究的初步训练,能运用所学知识和熟练的计算机技能解决实际问题,能在相应领域从事研究、应用开发和管理工作的高级专门人才[1]。目前许多高校都开办了这个专业,但是由于开办时间较短,诸多院校对专业的定位、培养方向、培养模式、课程设置、教学内容等问题尚未形成统一的认识。近年来,许多高校在建设符合本校特色的信息与计算科学专业的人才培养模式进行了全方位、多层次的改革,取得了一定的成绩,但也存在一些问题。对此本文通过对河南工程学院及兄弟院校的调研,探讨了在工程教育背景下如何对信息与计算科学专业进行特色型人才培养。
1 信息与计算科学专业教学中存在的问题
1.1 专业定位不准确、课程体系紊乱
信息与计算科学专业是在原来的计算数学专业的基础上发展起来的。计算数学专业过于专业化,在工程实践能力、计算机编程能力及信息处理能力方面比较弱;而计算机专业和信号与信息处理专业毕业生大部分数学功底较薄,对工程计算中的数学公式的意义理解不够深刻。重点院校的信息与计算科学专业,因其深厚的文化底蕴、强大的师资阵容和较高的生源质量,其培养方案基本上不适合一般院校的办学实际。而一般的院校中,有的高校只是简单的将计算数学、计算机科学及信息专业的教学计划叠加在一起;或者只是在过去的计算数学专业的基础上,稍微增加几门计算机专业和信息专业的课程,而培养方案仍只是简单的沿用计算数学的培养方案。以上两种现象导致了没有一套完整的能体现信息与计算科学专业特色的教学计划。而工程类院校新开设此专业,如果只是简单地照搬以前的培养方案,即使教学手段上有一些改变,但是仍无法突破数学、计算机和信号与信息处理专业的教学模式,无法体现信息与计算科学专业的专业特色,无法体现学科前沿和学校特色,更无法培养出满足社会需求的合格的毕业生。
1.2 实践教学不完善
多数院校都是按照自己的理解方式设置专业实践教学,诸多问题在内容上没有统一的认识和权威的规范,缺乏对实践教学体系的深入研究和整体设计,不能将理论教学与实践教学相结合,目前的教学仍然停留在试验性的教学阶段。
为了解决教学中存在的以上问题,我们对特色型人才培养模式进行了探索性的改革,目标是培养出具有强基础、重实践、有侧重的综合性人才,为现代化建设服务。
2 改革与实践
2.1 明确专业定位,构建和优化课程体系
信息与计算科学就其范畴与研究内容而言,是数学、计算机科学、信息工程等学科的交叉,远超出数学学科的范围。但我们认为,作为数学学科下的一个理科专业,信息与计算科学专业应该主要研究信息技术的核心基础与运用现代计算工具高效求解科学与工程问题的数学理论与方法,或更简明地说是研究定向于信息技术、计算技术的数学基础[2]。这样的专业定位明显地与计算机科学及信息工程是有区别的。当代社会所需要的是能立足于现实而又面向未来的特色型人才。因此,在本科阶段,特色型人才的培养,必须围绕特色型本科人才知识、能力和素质和谐发展的目标要求,以能力培养为重心,构建相对独立、内在统一的人才培养模式。大学生思想活跃,具有强烈的自主、平等和竞争意识;勇于创新,具有锐意进取;强调务实,具有较强的求知欲,注重自身各种能力的培养。大学生已经具备了良好的身心条件,只需加以“雕饰”就可以成为特色型人才。河南工程学院的办学思路和专业定位是培养在工业、工程领域的生产、建设、管理、服务等一线岗位,直接解决实际问题、维持生产正常运行的高等工程技术型人才。因此,信息与计算科学的培养模式应该符合这个办学思想和专业定位。我院信息与计算科学专业的特色型人才应突出以下专业特色:应以解决实际问题为目标,培养学生分析问题能力、数学建模能力、算法设计和信号与信息处理能力这四大能力为核心,来构建工程教育背景下的信息与计算科学专业特色型人才培养模式。
按照培养模式,我们对现有的课程体系进行了构建和优化,构建本专业自己的课程。信息与计算科学专业属于数学类专业,所以遵照教育部对本专业课程体系的要求,及参考了兄弟院校的课程体系,我们构建并实施了以下课程体系:一、二年级是公共基础课和专业基础课教学阶段,对学生进行基本的数学思想的训练、思维能力的培养,这是该专业与计算机和信号与信息处理专业的主要区别,也是该专业具有竞争力的根本所在。数学基础课应至少包括:《数学分析》、《高等代数》、《解析几何》、《常微分方程》、《概率论与数理统计》、《数学建模》;专业基础课应至少包括:《计算机基础》、《离散数学》、《C语言》、《数据结构与算法》、《高级高级语言程序设计》等;三、四年级是专业必修课与专业选修课学习阶段,这个阶段的课程学习至少包括:《运筹学》、《数值分析》、《数据库》、《信息论》、《小波分析》、《信息编码与代码》、《数字信号处理》、《信号与线性系统》、《操作系统概论》等,这些课程的系统学习明显地提高了学生利用信息技术和计算机技术解决各方面实际问题的能力。
2.2 遵照特色人才培养模式,加强实践教学环节
信息与计算科学专业是研究定向于信息技术、计算技术的数学基础。理论教学和实践教学是人才培养的两个环节,二者既有区别又有联系。理论教学和实践教学在时间上应互相协调、合理衔接,在内容上应相互补充和融合[3]。实践教学是巩固所学的理论知识、培养学生应用能力和动手能力的重要手段。按照培养模式,我们提出了实践教学的方案:一是以强化学生理解问题、分析问题及运用数学知识建模的能力的教学环节;二是运行科学计算软件辅助教学,培养学生解决问题的能力为目标的教学实践;三是掌握软件设计技术基础和信息处理技术,使学生符合社会需求的教学实践。
2.2.1 增加实验教学项目
在实验教学上,除了加强对理论知识的理解和进行基本技能、方法和能力训练外,我们将对验证性实验进行精选,增加设计性和综合性实验项目,来培养学生的创造思维和解决实际问题的能力。加强理论与实践相结合,从学数学转到用数学中来。如在开设《C语言》、《数据结构与算法》及《高级程序语言设计》的同时,再开设了Matlab、MathType和Mathemetics等数学软件课程,学生可以借助这些成熟的数学软件来解决实际问题。这样的改革不仅能增强学生学习数学的乐趣和积极性,而且也能增强学生的动手能力。
2.2.2 开展课外实践教学活动
课外实践教学能启到提高学生学习兴趣的作用,因此在教学过程中,我们首先是积极营造良好的学术氛围。具体的实施措施是,根据教师的研究课题,让学生选择自己感兴趣的课题参与到教师的科研项目中,让学生参与到实际的科研中,形成学生与老师结合的科研团队,有利于培养学生发现问题,解决问题的能力;其次是鼓励并组织学生参加数学建模竞赛,在教学中,我们利用暑期一个月开好数学建模培训课程,对学生进行强化训练,由专门的教师团队负责指导和培训建模团队。通过数学建模竞赛来培养学生利用数学思想去分析问题,建立相应的数学模型并通过计算机编程求解去解决实际问题。
2.2.3 丰富毕业设计方式
毕业设计是高校进行人才培养计划的重要组成部分,毕业设计应该与教师科研相结合,与工程实践紧密结合。利用以下三种方式开展毕业设计:一是让学生根据自己的兴趣进行选题,然后将选择的科研课题的可行性交由指导教师审查,批复后,学生再根据教师的建议进行有针对性的调研独立完成毕业论文;二是与教师科研项目合作。学生在了解教师科研内容的基础上选择自己感兴趣的科研项目,和教师一块做课题,在教师的协助下完成毕业论文;三是与实践、实习相结合。学生对暑期项目实践进行整理和完善作为毕业设计或者学生与实习单位合作,利用毕业实习的机会,参与企业的课题研究,在实习单位进行毕业设计,由学校教师和企业工程师共同指导完成毕业设计。
3 结语
信息与计算科学专业属于新型的复合型专业,该专业的建设时间不长,目前该专业的课程体系和特色建设仍处于讨论和研究阶段。借着我校开展工程教育的东风,我们对信息与计算科学专业的专业定位、培养目标、课程体系建设等方面进行了比较深入的探讨和实施,取得了明显的效果,事实证明了我院特色型人才培养模式是行之有效的,值得尝试和推广。
参考文献
[1]教育部数学与统计学教学委员会数学分类指导委员会.关于《信息与计算科学》专业办学现状与专业建设相关问题报告[J].大学数学,2003,19(1):1～4.
[2]明延桥.信息与计算科学专业课程建设和人才培养方案的思考[J].黄石理工学院学报,2010,26(2):51～53.
[3]王丰效,邓方安,陈露.信息与计算科学专业建设的实践与探索[J].考试周刊, 2008(14):176～178.