地方性院校數(shù)學實驗示范中心建設研究

吳東慶，張超龍，侯超鈞，王 前，楊志偉

(仲愷農(nóng)業(yè)工程學院 計算科學學院，廣東 廣州 510225)

0 引言

數(shù)學類專業(yè)是地方性院校設立最普遍的專業(yè)之一，普遍存在辦學底子薄、生源質(zhì)量一般、師資隊伍不穩(wěn)定等不足之處[1-2]。從整體辦學情況來看，如果盲目追求純粹的數(shù)學研究的人才培養(yǎng)方向，往往導致學生的就業(yè)前景不佳[3]。因此，如何在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，因地制宜，規(guī)劃好面向應用型人才培養(yǎng)需求的教學實驗條件建設，是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。

仲愷農(nóng)業(yè)工程學院是地方性農(nóng)業(yè)院校，在推進“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”和“大數(shù)據(jù)”“大計算”方面的協(xié)同應用型人才培養(yǎng)具有一定的優(yōu)勢，數(shù)學類專業(yè)的辦學特色是培養(yǎng)具有扎實的數(shù)學功底、掌握軟件工程、統(tǒng)計學理論、技術和工具，能夠?qū)Ω餍袠I(yè)領域復雜問題進行數(shù)學建模、軟件研發(fā)、數(shù)據(jù)分析的應用型人才[4-5]。在專業(yè)建設過程中，建設一個緊扣“互聯(lián)網(wǎng)+”時代脈搏的實驗示范中心，對于提升專業(yè)建設水平非常有必要。

基于在學科競賽、工程訓練方面的基礎和優(yōu)勢，依據(jù)國家經(jīng)濟社會發(fā)展戰(zhàn)略提出本實驗示范中心建設方案，可以在相當長的一段時間內(nèi)滿足學校培養(yǎng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代應用型人才的需要。

1 實驗示范中心運作模式

1.1 能力培養(yǎng)的復合性

數(shù)學類專業(yè)的核心課程涵蓋了數(shù)學、計算機和數(shù)據(jù)科學等多種學科，內(nèi)容較為繁雜。如果沒有精煉的、體現(xiàn)能力復合的實踐教學培養(yǎng)計劃，培養(yǎng)的學生既對理論一知半解，又缺乏應用能力[6-7]。數(shù)學建模課能起到能力復合培養(yǎng)的關鍵作用，其是綜合運用數(shù)學語言、方法解決實際問題的過程，是能夠充分激發(fā)學生潛能和學習欲望的創(chuàng)新實踐活動。學生通過學習數(shù)學模型，觀摩、體驗現(xiàn)成的經(jīng)典案例，也可以圍繞某個開放性問題展開多角度的剖析和求解[8-10]。

1.2 管理的彈性化

實驗室開放時間可以按照學生自主協(xié)調(diào)的時間來安排。在非上班時間，安排勤工助學的學生值班，并建立完善的學生自我管理與自我約束機制。嚴格落實實驗室安全制度，確保實驗室的安全運行。在指導教師調(diào)配方面，積極引進校外專家，充實雙師型隊伍，形成師生雙向選擇的機制，通過師生的協(xié)同創(chuàng)新培育出更多、更好的創(chuàng)意。

1.3 實驗室的開放性

創(chuàng)新靈感的產(chǎn)生得益于多學科的交匯融合，固守學科籬笆、因循守舊、拒絕交流與合作是創(chuàng)新的“攔路虎”。實驗室的開放性就是要消除障礙，讓學生對研究的內(nèi)容既有深度又有廣度的親密接觸，才能為創(chuàng)新打好基礎。具體做法體現(xiàn)在以下兩個方面[3]。

一方面體現(xiàn)在對學生的開放程度。學生可以依托大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，向?qū)嶒炛行奶岢鰧嶒炇沂褂蒙暾垼瑫r有相應的考核機制、考核團隊的成效。

另一方面表現(xiàn)在與外界的交流與合作。采用“數(shù)學+專業(yè)應用”模式鼓勵數(shù)學類專業(yè)學生與其他專業(yè)的學生進行聯(lián)合實驗，擴大交流與合作，還可以利用多種信息技術與同行進行深度交流與合作。

1.4 實驗體系的多層設計

結合地方院校數(shù)學類專業(yè)學生的特點，按難度設計分層次的實驗內(nèi)容，先驗證性基礎實驗、后設計性、綜合性和探索性實驗。主線為應用能力的培養(yǎng)，設計問題導向、與生產(chǎn)實際需求高度契合的實踐教學培養(yǎng)體系。其中，驗證性實驗主要是與課程配套的算法實驗、編程實現(xiàn)以驗證理論等實踐活動。綜合型實驗依托各類大學生學科競賽、大學生創(chuàng)新基金項目等活動，跨越專業(yè)的知識，完成設計性實驗。探究型實驗主要是面向拔尖學生設立的高難度、長周期的研究項目。

2 建設方案

2.1 公共數(shù)學與數(shù)學建模創(chuàng)新實驗室

公共數(shù)學是理工經(jīng)管類專業(yè)的基礎課程，在建設高水平的應用型本科大學，全面提升學生的思維能力方面的基礎性作用是毋庸置疑的。仲愷農(nóng)業(yè)工程學院積極采納新興大學數(shù)學教育教學理念，并結合長期以來的積淀提出建設本實驗室。實驗室的職能包括：大學數(shù)學系列課程改革實踐基地、數(shù)學建模創(chuàng)新訓練基地、數(shù)學建模產(chǎn)學研合作基地。

2.2 高性能數(shù)據(jù)采集聯(lián)合實驗室

隨著信息技術的發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析的應用日益普及到政府、高校、企業(yè)等各個方面。社會治理、機器學習、環(huán)境保護等領域存在著大量亟待研究的問題。大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”領域的關鍵問題，在很大程度上是數(shù)學建模和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的問題。通過定量研究揭示數(shù)據(jù)背后隱藏的客觀規(guī)律，正是統(tǒng)計調(diào)查方法的用武之地。

目前，大多數(shù)院校統(tǒng)計調(diào)查和數(shù)據(jù)分析的教學手段單一，不少高校停留在板書+PPT的傳統(tǒng)教學方式，缺乏師生互動，教學效果不理想。本實驗室基于現(xiàn)代計算機技術、網(wǎng)絡多媒體技術，采用項目小組教學、角色場景真實融入等多種手段，構建以課堂、實驗中心和社會實踐多樣化的立體教育教學體系，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提升應用能力，同時，也為產(chǎn)學研合作提供廣闊的平臺。既可滿足各專業(yè)建設需求，又滿足高校培養(yǎng)復合型人才的需求。

2.3 ACM程序設計競賽實驗室

程序設計能力是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代研發(fā)人才的核心競爭力，盡管現(xiàn)在軟件開發(fā)的門檻越來越低，但面臨“互聯(lián)網(wǎng)+”時代日益增多的海量數(shù)據(jù)和高并發(fā)應用系統(tǒng)的設計需求，最終還是要在算法設計能力強的工程師手里才能得到解決。仲愷農(nóng)業(yè)工程學院依托自主研發(fā)的計算機協(xié)會(Associine for Computer Mair coolinghinery，ACM)競賽訓練系統(tǒng)，將實驗室作為ACM程序設計集訓隊的大本營，通過與國內(nèi)外學子切磋，可提高學生學習編程、研究算法的成就感和獲得感。

2.4 軟件工程訓練與實踐基地

工程實踐能力是培養(yǎng)畢業(yè)生對職場適應度的關鍵一環(huán)。根據(jù)社會對應用型人才的需求，適當調(diào)整教學內(nèi)容，實施以工程訓練與實踐為驅(qū)動的人才培養(yǎng)模式，為社會輸送合格的人才。針對學生工程實踐能力不足的缺點，在教學中突出實踐，強化工程應用，注重學生應用能力、創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)，將實踐教學環(huán)節(jié)貫穿教學全過程。努力把本實驗室打造成為“軟件實訓工廠”。經(jīng)過與軟件公司的深度密切合作，捕捉用人方在實用型軟件人才規(guī)格上的要求，根據(jù)企業(yè)對人才的具體需求，開展以軟件生命周期各環(huán)節(jié)(需求、設計、開發(fā)、部署實施、維護)有針對性的實戰(zhàn)訓練。學生在此過程中分飾不同角色進行項目分析、方案設計以及應用程序的開發(fā)和交付，實現(xiàn)了校園到職場的平滑對接。

3 結語

本中心的建設目標緊扣創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的脈搏，以培養(yǎng)特色應用型本科人才為指導思想，瞄準“大數(shù)據(jù)”“大計算”的素養(yǎng)和技能訓練對專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎性、革命性的作用，構建新形勢下地方性院校數(shù)類專業(yè)實踐教學體系，文中所述建設思路和方案可以為相關院校的實驗室建設提供借鑒。