基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)教學(xué)模式研究

朱穎芳　孫玉榮　葉萍

摘? 要：隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)也面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以社會(huì)需求為導(dǎo)向的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和迫切性。本文基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)視角，從培養(yǎng)方案和課程設(shè)置入手，對(duì)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的教學(xué)模式進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型;人才培養(yǎng);信息與計(jì)算科學(xué);教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2021）19-0105-04

現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展迅速，無(wú)論是如火如荼的“5G”，還是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能以及萬(wàn)物互聯(lián)等，可能沒(méi)有哪個(gè)學(xué)科能有信息和計(jì)算科學(xué)學(xué)科與未來(lái)發(fā)展如此密切相關(guān)。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是以信息處理和科學(xué)計(jì)算為背景，由數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算科學(xué)等交叉滲透而形成的一個(gè)數(shù)學(xué)類專業(yè)。專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)學(xué)思維能力，能熟練使用計(jì)算機(jī)（包括編程語(yǔ)言、各類工具及數(shù)學(xué)軟件），具備將數(shù)學(xué)和計(jì)算科學(xué)知識(shí)在金融、計(jì)算機(jī)及工程等領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的能力[1]。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及搶占科技制高點(diǎn)的需要，我國(guó)高校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)也面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)：一方面，社會(huì)需求的增加給信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)提供了發(fā)展空間;另一方面，當(dāng)前信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、培養(yǎng)模式、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容等方面出現(xiàn)了與社會(huì)需求不一致的矛盾，使得部分信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生無(wú)法與社會(huì)應(yīng)用需求接軌，只能選擇轉(zhuǎn)行或繼續(xù)深造。因此，以社會(huì)需求為導(dǎo)向的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和迫切性[2-3]。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

中南林業(yè)科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)成立于2003年，歷經(jīng)十多年的建設(shè)發(fā)展，培養(yǎng)方案進(jìn)行了多次修訂。2019年，在國(guó)家大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)的背景下，教學(xué)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了新一輪專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制訂。通過(guò)對(duì)貴州大學(xué)、中南大學(xué)、南華大學(xué)等高校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解各自專業(yè)的建設(shè)方向，探討在新時(shí)代背景和社會(huì)需求環(huán)境下該專業(yè)的培養(yǎng)方案新思路。教研室教師也進(jìn)行了多次討論，邀請(qǐng)校外專家進(jìn)行評(píng)審，針對(duì)討論意見(jiàn)和校外專家的評(píng)審意見(jiàn)進(jìn)行反復(fù)修改，最終形成新的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案。方案明確了本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是要具有良好的人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)，社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)，掌握數(shù)學(xué)建模技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)和一定的計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和熟練的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技能、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神、德智體美全面發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

二、課程體系設(shè)置

根據(jù)培養(yǎng)方案，本專業(yè)的課程設(shè)置包括專業(yè)人才技能方面課程設(shè)置以及專業(yè)技能提升類課程設(shè)置。關(guān)注對(duì)學(xué)生通識(shí)教育的培養(yǎng)，具體的課程設(shè)置如表1所示。

專業(yè)人才技能方面的課程包括數(shù)學(xué)類課程（數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何、常微分方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)值分析、數(shù)學(xué)建模等課程）、信息與數(shù)據(jù)分析處理類課程（數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化、Linux操作系統(tǒng)、Python編程、數(shù)學(xué)軟件等課程）、計(jì)算機(jī)類課程（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及其應(yīng)用、算法分析與設(shè)計(jì)、Java程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、信息安全、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程等課程）等。

按照學(xué)校關(guān)于新專業(yè)培養(yǎng)方案學(xué)分分配的相關(guān)要求，專業(yè)畢業(yè)要求最低學(xué)分172，理論課學(xué)分119.5、實(shí)踐課學(xué)分52.5，滿足了學(xué)校對(duì)學(xué)分的總體要求。通識(shí)教育模塊學(xué)分40，專業(yè)教育課程模塊學(xué)分100，實(shí)踐教學(xué)模塊32，滿足了學(xué)校對(duì)各模塊學(xué)分的總體要求。學(xué)分的設(shè)置既滿足專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的相關(guān)要求，更突出了對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

三、應(yīng)用型人才培養(yǎng)

（一）以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類競(jìng)賽

數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是將一個(gè)實(shí)際問(wèn)題用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言和方法去近似刻畫、建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)加以解決的過(guò)程;程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言去分析和解決實(shí)際問(wèn)題，考查學(xué)生的算法分析和程序設(shè)計(jì)能力;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。鼓勵(lì)學(xué)生參加美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽（MCM/ICM）、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生軟件創(chuàng)新大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等各類比賽，不僅能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、邏輯推理與智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)等能力，比賽中展現(xiàn)出的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新能力和挑戰(zhàn)精神也將使學(xué)生受益終身，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)運(yùn)用能力應(yīng)用型人才的全方位培養(yǎng)[4]。近年來(lái)，本專業(yè)學(xué)生參加各類學(xué)科競(jìng)賽共獲國(guó)際級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)9人次，國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)9人次，省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)42人次;獲國(guó)家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽一等獎(jiǎng)1人次。

（二）統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)計(jì)類課程貫穿始終

新的培養(yǎng)方案中，確保設(shè)計(jì)類課程層層推進(jìn)[5]。第1學(xué)年開(kāi)設(shè)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“C++程序設(shè)計(jì)”課程;第2學(xué)年開(kāi)設(shè)“面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)”“JAVA程序設(shè)計(jì)”“VC++高級(jí)程序設(shè)計(jì)”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“Web前端開(kāi)發(fā)技術(shù)”課程;第3學(xué)年開(kāi)設(shè)“算法分析與設(shè)計(jì)”“軟件工程”“Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)”“python編程”課程;第4學(xué)年開(kāi)設(shè)“R語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”“Scala程序設(shè)計(jì)”和“畢業(yè)設(shè)計(jì)”。從程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、算法，到各類流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，再到畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅讓學(xué)生掌握了使用各類高級(jí)語(yǔ)言編寫程序的能力，更重要的是學(xué)生能夠在課程和實(shí)踐中逐步理解程序設(shè)計(jì)的思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）重視實(shí)踐，強(qiáng)化校企合作

實(shí)踐教學(xué)主要包括實(shí)驗(yàn)類課程、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及第二課堂等，學(xué)分共計(jì)46分，占專業(yè)總學(xué)分比例的25%。2016年，“信息科學(xué)類專業(yè)校企合作創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地”獲得省級(jí)基地建設(shè)支持。以此為契機(jī)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)實(shí)踐類課程進(jìn)行了改革。首先，將企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目引入到實(shí)驗(yàn)類課程，通過(guò)案例教學(xué)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解;其次，在課程設(shè)計(jì)中邀請(qǐng)企業(yè)工程師進(jìn)行行業(yè)和技術(shù)講座，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力;最后，在認(rèn)知實(shí)習(xí)、綜合模擬實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)中，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)企業(yè)，采用集中實(shí)訓(xùn)的方式，讓學(xué)生參與到企業(yè)項(xiàng)目的實(shí)際開(kāi)發(fā)中，近距離感受企業(yè)的文化和氛圍[6]。在畢業(yè)論文選題中，利用學(xué)校及校內(nèi)外教學(xué)實(shí)習(xí)基地的實(shí)際需求，讓同學(xué)成立項(xiàng)目小組，對(duì)口相應(yīng)項(xiàng)目研發(fā)。例如，在2019級(jí)學(xué)生培養(yǎng)中，分別指導(dǎo)學(xué)生選取“長(zhǎng)株潭生態(tài)站管理系統(tǒng)”“南方城鎮(zhèn)森林景觀樹(shù)種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)”“杜鵑種質(zhì)資源庫(kù)管理系統(tǒng)”等項(xiàng)目為開(kāi)發(fā)方向，以項(xiàng)目需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)程序語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面的理論知識(shí)和技能的掌握程度，讓學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中查漏補(bǔ)缺，提升綜合素養(yǎng)。學(xué)生在操作中提升迅速，不僅高質(zhì)量地完成了畢業(yè)論文，還取得了相關(guān)軟件著作權(quán)，培養(yǎng)成效顯著。

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