信息與計算科學專業(yè)的算法設計能力培養(yǎng)方法

【摘 要】本文討論了當前信息與計算科學專業(yè)建設中存在的問題，提出并論證了進行科學計算方法研究與實現(xiàn)能力培養(yǎng)是該專業(yè)建設的重點方向，并討論了算法設計能力培養(yǎng)的可行性與實施方法。

【關鍵詞】培養(yǎng)目標 專業(yè)認知度 算法設計 模塊課程

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）10-0008-02

信息與計算數(shù)學專業(yè)是高校本科數(shù)學類專業(yè)，其專業(yè)培養(yǎng)目標是具有良好的數(shù)學基礎和計算機技能的綜合型人才。實際上，不同的高校對專業(yè)的定位還可以有很大的自由度來創(chuàng)建自身的特色。不管主要方向是以培養(yǎng)研究型人才還是應用型人才為主，信息與計算科學不應是理論數(shù)學與計算機操作的拼盤，而應在科學計算方法設計上充分發(fā)揮數(shù)理邏輯思想的優(yōu)勢。教師在專業(yè)模塊課程建設上應重視這一點。

一 計算機專業(yè)學生與信息與計算機專業(yè)學生的比較

信息與計算科學專業(yè)有很大一部分畢業(yè)生走向了與IT行業(yè)相關的工作崗位。有人說，信息與計算科學專業(yè)本科生就業(yè)是在搶計算機專業(yè)的飯碗，其實不然。從就業(yè)崗位情況上看，至少表面上信息與計算科學的畢業(yè)生確實與計算機類專業(yè)的畢業(yè)生一樣，從事計算機軟件開發(fā)等工作的較多，但是若干年以后會發(fā)現(xiàn)，他們的發(fā)展方向有所區(qū)別，他們的工作能力特長是不一樣的。我所執(zhí)教的杭州電子科技大學是一所以電子信息為特色的普通高校，因擔任數(shù)學建模課程以及全國競賽的指導工作，我有機會認識和了解一些來自我們學校數(shù)學、通信、電子信息、計算機軟件與計算機技術、信息安全、財經(jīng)和管理類的學生。他們都是所在學院成績優(yōu)秀的大二、大三的本科生。在研究如何利用數(shù)學方法解決大數(shù)據(jù)的實際應用問題時，我發(fā)現(xiàn)大二學生已經(jīng)具備了一些具有專業(yè)性的特色差異：將計算機類專業(yè)學生與信息與計算科學專業(yè)的學生作比較發(fā)現(xiàn)：計算機類學生思路很活躍，搜索現(xiàn)代科技學術成果能力較強，重視一種方法的計算實現(xiàn)，具有較強的編程能力。他們比較注重計算結(jié)果的好壞，也比較喜歡拿程序作為研究成果，對數(shù)學方法原理的理解往往不夠深入，算法選擇的隨機性較大。而信息與計算科學專業(yè)的學生由于大規(guī)模數(shù)據(jù)計算實現(xiàn)能力的訓練不足，面臨著長無所用的問題。得益于基礎數(shù)學邏輯思維訓練，信息與計算科學專業(yè)學生數(shù)學方法的邏輯表述強于計算機類學生，更注重于解決問題方法的合理性和數(shù)學方法本身的質(zhì)量，但是能把比較復雜的算法編程實現(xiàn)的學生很少，對于數(shù)據(jù)存儲與讀取方法、算法設計技巧往往缺少足夠的了解。也就是說，該拿的學分都拿了，學了不一定真正理解，也不會應用。而事實是，掌握計算實現(xiàn)能力的學生有能力解決實際問題，而只有解決問題的思路卻無法實現(xiàn)計算的學生，沒有別人的合作無法完成一個能解決大數(shù)據(jù)問題的算法實現(xiàn)。

二 信息與計算科學專業(yè)建設應重視算法設計能力培養(yǎng)

信息與計算科學專業(yè)究竟要培育什么樣的專業(yè)特色？畢業(yè)生將從事的研究或應用領域在什么方向？不同類別的學?？梢愿鶕?jù)自身條件來設計自己的專業(yè)特色。在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理已成為通信、商業(yè)、交通管理、軍事等領域的必要手段的今天，快速、有效的算法設計方法研究及計算實現(xiàn)凸顯了算法在現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要位置。我們從算法設計能力培養(yǎng)對信息與計算科學專業(yè)建設的相關性、社會效益與可行性等方面，來討論專業(yè)建設在這一方面的必要性與現(xiàn)實意義。

1.專業(yè)相關性

強化算法設計能力可以使數(shù)學方法與現(xiàn)代計算工具的使用有效結(jié)合，這一目標與信息與計算科學專業(yè)的培養(yǎng)目標完全一致。算法設計能力的提升不僅僅有利于培養(yǎng)數(shù)學方法在科學計算方向的應用型人才，以研究算法效能為目標的人才培養(yǎng)也是一個值得建設的專業(yè)模塊。

2.專業(yè)特長認知

算法設計能力培養(yǎng)有利于提升信息與計算科學專業(yè)學生對專業(yè)定位的認知度。了解自己專業(yè)的特點與長處，明確自己的努力目標，可以對自己的發(fā)展建立一個適合于自身條件的規(guī)劃，有利于激發(fā)學生潛在的學習熱情。應讓我們的教育對象真正認識到所學專業(yè)是現(xiàn)代社會有用和有很大發(fā)展空間的專業(yè)，有了正確的認識和定位，才能激發(fā)學生主動學習和研究的興趣和動力。

3.科學計算是信息與計算科學專業(yè)的特色方向

強化算法設計訓練可以促使數(shù)學理論到生產(chǎn)實踐問題計算實現(xiàn)的有效結(jié)合，大數(shù)據(jù)綜合問題的計算方法設計與實現(xiàn)研究可以加深學生對計算機計算原理的認識和理解，從而激發(fā)科學計算方法的研究興趣。有效的算法設計訓練能使信息與計算科學專業(yè)的研究方向多元化，學生的軟件開發(fā)能力也更具備數(shù)學專業(yè)的特色與潛在優(yōu)勢。在專業(yè)模塊課程設置中，加強算法設計的理論與實踐可以使專業(yè)理論課程與實踐課程結(jié)合得更加緊密，從而更有效地實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標。

4.社會效益

現(xiàn)代社會處于國際化大市場、大信息環(huán)境，不管是通信、交通、生產(chǎn)、管理還是軍事及安全部門都需要能及時處理大量錯綜復雜的各類數(shù)據(jù)，提煉有用的信息與情報，并依此做出正確的判斷與決策的計算機人才。從社會需求角度看，當前許多企業(yè)及行政管理機構的市場分析、經(jīng)營管理與決策都需要大量這方面的人才。高校輸出符合社會需求的畢業(yè)生將對高校的就業(yè)以及所產(chǎn)生的社會效益都將產(chǎn)生積極作用。從一些優(yōu)秀畢業(yè)生的反饋情況來看，與證券業(yè)或銀行以及IT行業(yè)相關工作的畢業(yè)生中，有相當一部分從事計算機算法研究有關的工作。

5.可行性

目前全國設立信息與計算科學專業(yè)的高校多數(shù)都有計算機類專業(yè)，只要制訂培養(yǎng)計劃的學校相關部門以及分院真正認識到算法設計在專業(yè)建設的必要性。我們通過師資培訓以及增進數(shù)學專業(yè)與計算機專業(yè)的師資融合與交流，隨著計算機的普及，強化編程實現(xiàn)訓練的實驗條件已經(jīng)充分具備。

從已經(jīng)畢業(yè)工作若干年的畢業(yè)生發(fā)展情況來看，很多在工作崗位上表現(xiàn)得十分出色，有從事投資與證券分析、電子商務網(wǎng)搜索算法設計、金融行業(yè)風險評估管理、市場分析與生產(chǎn)管理方面的各種工作的畢業(yè)生來自信息與計算科學專業(yè)。我們的專業(yè)特質(zhì)和潛在能力有待于社會發(fā)現(xiàn)，是因為這些優(yōu)秀人才在社會上的影響力還沒有形成規(guī)模。有很多單位提出要我們推薦一些數(shù)學能力與計算機編程都比較強、不經(jīng)過培訓就可以直接上崗的畢業(yè)生，我們發(fā)現(xiàn)這方面的社會需求缺口很大，有些IT行業(yè)對算法設計能力有比較高的要求，甚至帶著算法設計試卷到學校招聘。

經(jīng)過我們對專業(yè)課程設置和實踐環(huán)節(jié)系統(tǒng)的加強，以及增加一些必要和有效的訓練，相信信息與計算科學專業(yè)會辦得更有質(zhì)量，不僅僅是幫助本科生直接就業(yè)，對于進入研究生學習階段的學生來說，良好的算法設計能力對于進一步研究數(shù)學的現(xiàn)代計算方法也是必不可少的。當畢業(yè)生在社會各行業(yè)和部門起到主導作用時，信息與計算科學專業(yè)將獲得社會的普遍認可。從培養(yǎng)應用型人才的角度考慮，在理論課程與實踐環(huán)節(jié)中強化信息與計算科學專業(yè)算法設計訓練作為專業(yè)特色切合專業(yè)培養(yǎng)目標，操作上可行，同時符合社會需求和廣大學生的利益。

三 實踐課程要從基礎抓起

信息與計算科學專業(yè)設立至今經(jīng)歷了時間的檢驗，培養(yǎng)目標大框架是教育部制定的，學校的課程設置雖各有所側(cè)重，但基礎數(shù)學課程和計算機語言都得到了普遍重視。問題是計算機編程實現(xiàn)能力在學生中的差異往往超過其他任何理論課程。不少學生計算機語言課程考試成績不差，但不能真正獨立完成編程和計算實現(xiàn)。我們的教法是傳統(tǒng)課堂講解，作業(yè)和考試幾乎都是在紙上。俗話說：“萬事開頭難。”我們?nèi)鄙僭趯W生剛剛接觸計算機語言時給予操作上的必要指導，或在最初需要實踐指導時教學環(huán)境沒有及時跟上，現(xiàn)實存在的課程體系分工太明確，理論課歸理論課，實踐課就是實踐課，缺少一種過渡過程的訓練和氛圍。像福州大學將數(shù)學與計算機合在一起設立學院是相當有遠見的，該校數(shù)學專業(yè)的本科畢業(yè)生在社會上就很受歡迎。

杭州電子科技大學信息與計算科學教研室除專業(yè)實驗室正常實驗教學活動外，還成立了一個攀峰工作室，由若干年輕教師負責在課外對學生進行一對一的計算機編程技術、圖像處理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析等傳幫帶工作，這一項工作已經(jīng)開展了許多年，教師的付出是巨大的，學生受益面很大，學生還可以再帶學生，一年級第二學期開始跟隨攀峰工作室的老師直到畢業(yè)的三年多時間，這些學生群體在就業(yè)方面很受歡迎，工作后個人發(fā)展空間比較大。

當前高校理工科類專業(yè)普遍重視數(shù)學基礎的背景下，數(shù)學專業(yè)的不少學生卻對專業(yè)前景比較悲觀，在普通高校，一些學生們感覺數(shù)學難學，認為自己不是做研究的料，而計算機應用能力又比不上計算機專業(yè)的，不知道自己將來可以做什么。信息與計算科學專業(yè)的學生應充分利用自身良好的數(shù)學背景，在新生入學階段學會基礎的計算機編程技術，對算法設計與分析有一個感性的認識，培養(yǎng)對計算科學的研究興趣，從而提升對信息與計算科學專業(yè)的認知度。正確的專業(yè)認知能激發(fā)學生的學習興趣，確立個人的努力方向和奮斗目標，在本科階段打下良好的研究基礎，為今后的發(fā)展做好準備。從長遠的角度看，強化算法設計能力不但有利于提升信息與計算科學專業(yè)本科畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，更有利于拓寬將來的職業(yè)發(fā)展空間。

參考文獻

[1]謝海英、楊韌.信息與計算科學專業(yè)畢業(yè)設計的現(xiàn)狀及改革研究[J].大學數(shù)學，2012（4）：22～24

[2]余勝春.信息與計算科學專業(yè)建設的認識與實踐[J].科技創(chuàng)業(yè)，2013（2）：114～115

〔責任編輯：高照〕