彭高輝,李幸福,張清年

(華北水利水電學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,河南鄭州 450011)

系統(tǒng)論的方法在創(chuàng)新教育中的應(yīng)用
——以信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)為例

彭高輝,李幸福,張清年

(華北水利水電學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,河南鄭州 450011)

利用系統(tǒng)論的方法,從數(shù)學(xué)與信息專業(yè)的調(diào)查問卷入手,系統(tǒng)探討了入學(xué)教育、理論教育、應(yīng)用教育、畢業(yè)與就業(yè)等環(huán)節(jié)需要注意的問題,以及各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系,以專業(yè)發(fā)展和就業(yè)為目標(biāo),分析了如何系統(tǒng)地在專業(yè)的培養(yǎng)上創(chuàng)新,提出新的想法和觀點(diǎn).

系統(tǒng)論;創(chuàng)新教育;數(shù)學(xué)教育;信息;計(jì)算科學(xué)

1 研究背景

教育部1998年頒布的專業(yè)目錄中將“信息與計(jì)算科學(xué)”列為一個新的數(shù)學(xué)類專業(yè).這一專業(yè)的設(shè)置滿足了新世紀(jì)以信息技術(shù)為核心的全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下的數(shù)學(xué)人才的培養(yǎng)需要,也對數(shù)學(xué)類專業(yè)如何與其他學(xué)科更好地結(jié)合提供了一個探索的方向[1].

表1 信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)問卷調(diào)查表Tab.1 Survey of Information Specialty

某校的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)自2001年招生以來,在近幾年的發(fā)展中取得了不菲的成績,并取得了數(shù)學(xué)一級碩士學(xué)位授權(quán),在該校“更名大學(xué)”、由教學(xué)型向教學(xué)科研型過渡的特殊階段,為專業(yè)和就業(yè)更好地發(fā)展,對信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的2006級至2009級全體同學(xué)以無記名方式進(jìn)行問卷調(diào)查:①入校時是不是調(diào)劑至本專業(yè);②現(xiàn)是否有改志愿想法(結(jié)果見表1).近幾年的報(bào)考研究生人數(shù)都占全體學(xué)生的75%以上,而其中只有寥寥數(shù)人報(bào)考的是數(shù)學(xué)類研究生,可見從大一至大四,學(xué)生普遍對數(shù)學(xué)類專業(yè)認(rèn)同感不強(qiáng),數(shù)學(xué)思想大部分沒有培養(yǎng)起來.究其原因,一是該類專業(yè)基本在所有高校都有開設(shè),在就業(yè)壓力以及實(shí)用主義流行的當(dāng)下,學(xué)生有些情緒浮躁;二是在二本院校中尤其以工科等專業(yè)為主的高校,由于該類院校工科等應(yīng)用型專業(yè)特色鮮明,此類院校中的數(shù)學(xué)類專業(yè)的學(xué)生多是在錄取時由其他專業(yè)調(diào)劑而來.所以,對于工科院校,如何培養(yǎng)和加強(qiáng)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)出更多更好的數(shù)學(xué)類專業(yè)人才,是在就業(yè)壓力日益增加的前提下,擺在眾多院校面前的又一個急需解決的難題,尤其對處于轉(zhuǎn)型期的高校,解決此問題顯得更為重要和迫切.

2 一般系統(tǒng)論與教育過程

1937年貝塔朗菲在芝加哥大學(xué)的一次哲學(xué)討論會上第一次提出一般系統(tǒng)論的概念,并在1968年所著的《一般系統(tǒng)論——基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用》一書中總結(jié)了一般系統(tǒng)論的概念、方法和應(yīng)用.系統(tǒng)論包括:系統(tǒng)思想、整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性、統(tǒng)一性等幾個方面[2].

2010年5月國務(wù)院通過的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》[3]中指出,人才是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的第一資源,并且要確立國家人才競爭比較優(yōu)勢,進(jìn)入世界人才強(qiáng)國行列.數(shù)學(xué)作為其他學(xué)科的基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),一個國家數(shù)學(xué)的實(shí)力從某種程度上反映了這個國家的科研實(shí)力在世界中所處的地位.十二次五中全會公報(bào)中談到“堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展,更加注重以人為本,更加注重全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,更加注重統(tǒng)籌兼顧”,由此可見,注重全面的系統(tǒng)的發(fā)展是十分必要的.

常言道,“百年樹人”,教育不是一朝一夕的事情,其時間跨度大、系統(tǒng)性強(qiáng),因此,若把大學(xué)教育作為一個系統(tǒng)來看,從大學(xué)生入學(xué)教育、課程學(xué)習(xí)、日常生活的安排直到他們畢業(yè)以及走入社會后的信息反饋等各環(huán)節(jié)共同構(gòu)成了系統(tǒng)的各個層次,這些環(huán)節(jié)是相輔相成、相互影響的.

2.1 入學(xué)教育

我們要培養(yǎng)出什么樣的學(xué)生,首先得有一個定位和目標(biāo),要結(jié)合院校各自的特點(diǎn),同時又不能忽略時代要求,在人才培養(yǎng)的各個階段要注意其關(guān)聯(lián)性[4].

從接到通知書的那一刻,學(xué)生的入學(xué)教育就開始了.學(xué)?？梢园褜W(xué)生手冊、專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃等郵寄給學(xué)生,讓他們提前為大學(xué)生活做好準(zhǔn)備.“大一是‘不知道自己不知道’,大二是‘知道自己不知道’,大三是‘不知道自己知道’,大四是‘知道自己知道’”.這句話概述了從大一的躊躇滿志到彷徨,然后到大四探索后的清晰.針對帶著夢想走入校園的“90后”,各院校根據(jù)自身人才培養(yǎng)目標(biāo)的不同,要能夠從整體、長遠(yuǎn)的角度告訴新生一個客觀發(fā)展中的大學(xué),可以引入學(xué)長制、拓展、網(wǎng)絡(luò)教育等較新的培訓(xùn)方式.由指導(dǎo)專員、畢業(yè)學(xué)生、高年級學(xué)生等結(jié)合自身經(jīng)歷,定期給學(xué)生做有關(guān)學(xué)習(xí)規(guī)劃、學(xué)習(xí)感受的報(bào)告,談自己對本專業(yè)的學(xué)習(xí)感受和認(rèn)識,促使新生自覺制定階段性目標(biāo),明白自覺融入集體、自覺培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的必要性,真正培養(yǎng)起主動思考、自我教育的意識.同時,鑒于二本工科院校的信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生大部分是在錄取時由所報(bào)院校的名牌專業(yè)、熱門專業(yè)調(diào)劑所致,導(dǎo)致所謂的“專業(yè)不理想”,對于這種情況需要有經(jīng)驗(yàn)的教師在入學(xué)教育時結(jié)合教學(xué)計(jì)劃講解本專業(yè)的優(yōu)勢所在,明確課程的任務(wù)以及課程間的銜接關(guān)系.針對“90后”新生特點(diǎn)可以采用多種信息化手段和他們交流.在入學(xué)教育上需要經(jīng)常換位思考,考慮主體的普遍性和個體的差異性,同時切忌脫離所學(xué)專業(yè)展開,切忌為了入學(xué)教育的形式而進(jìn)行入學(xué)教育.

2.2 專業(yè)理論教育

對于信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生,在剛開始接觸數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)等幾門專業(yè)基礎(chǔ)課時,被類似于ε-N、一致連續(xù)等較晦澀難懂的定義所困惑,隨著學(xué)習(xí)的深入,越來越多的定理證明使他們產(chǎn)生煩悶情緒:發(fā)現(xiàn)大學(xué)的數(shù)學(xué)和中學(xué)的數(shù)學(xué)似乎不是一回事.此時就不僅僅需要輔導(dǎo)員來給學(xué)生答疑解惑,更多的需要專業(yè)導(dǎo)師多用一些時間結(jié)合課程知識點(diǎn)和同學(xué)有意識地加強(qiáng)專業(yè)認(rèn)識上的交流,多一些理解和鼓勵.例如,關(guān)于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論定理的重要性方面,要結(jié)合具體的應(yīng)用來講解理論.在定理講解證明過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣,以培養(yǎng)他們的專業(yè)認(rèn)同感.

“授人以魚,不如授人以漁”,大學(xué)教育的目的不僅僅是為了傳授知識,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)探索的一種精神,培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)的方法和鉆研的態(tài)度.而這些素質(zhì)的培養(yǎng)需要通過知識點(diǎn)的講解、學(xué)習(xí)的感受來體現(xiàn).例如,數(shù)學(xué)分析中數(shù)列極限的概念,在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)參數(shù)的一致性估計(jì)時也同樣涉及該概念,當(dāng)然,這都離不開對極限概念的理解,這也就是所謂的“橫看成嶺側(cè)成峰”.分形幾何中關(guān)于壓縮映射的幾個引理的證明再一次印證了問題轉(zhuǎn)化的技巧:把分形空間轉(zhuǎn)化為歐式空間,進(jìn)而得到定理的論證,其實(shí)這種思路和高等代數(shù)中的非線性方程組的求解思路如出一轍,即非線性轉(zhuǎn)化為線性,進(jìn)而求解.在離散數(shù)學(xué)中的代數(shù)系統(tǒng)一章,幾個代數(shù)系統(tǒng)之間的關(guān)系,可以結(jié)合樹的概念,讓學(xué)生用樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié).當(dāng)然,對這些知識的講解技巧,需要任課教師把數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課先通教一遍,在講解時才能有意識地引導(dǎo)學(xué)生去思考這些問題間的聯(lián)系,讓學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)本來就是一個處處聯(lián)系的真實(shí)的系統(tǒng).

對于專業(yè)知識的探索不是一蹴而就的,數(shù)學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)更是這樣,數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生需要忍受更多的寂寞,完成更多的獨(dú)立思考,具備更強(qiáng)的堅(jiān)毅品質(zhì).然而,這樣的道路也并非到處是冰霜雪雨,并非寂寞無助地一個人在趕路;在這條寬廣的、四通八達(dá)的道路上,其實(shí)處處都有美麗的風(fēng)景.教學(xué)過程中,教師要審時度勢,把枯燥的理論知識化作各種跳動的有韻律的符號,尤其是在推導(dǎo)定理過程中,教師不僅要享受邏輯推理的理性之美,更重要的是要像導(dǎo)游一樣,使學(xué)生有一種美感油然而生,這就是數(shù)學(xué)之美——數(shù)學(xué)的細(xì)致之美、哲學(xué)之美和和諧之美.同時,在教學(xué)過程中教師要多談?wù)勛约旱睦斫膺^程,把數(shù)學(xué)界的精神領(lǐng)袖不斷地介紹給學(xué)生,讓學(xué)生以這些偉大的數(shù)學(xué)家為榜樣,了解他們的成長歷程,學(xué)習(xí)他們的愛國情操、自強(qiáng)不息的奮斗精神、獻(xiàn)身科學(xué)的奉獻(xiàn)精神,以及努力創(chuàng)新、不斷攀登科學(xué)高峰的堅(jiān)強(qiáng)意志[5].

2.3 專業(yè)應(yīng)用教育

“學(xué)以致用”,尤其在目前實(shí)用主義流行的當(dāng)下,如何引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)應(yīng)用到實(shí)際是一個重要的問題.對于基礎(chǔ)理論學(xué)科,在強(qiáng)大的就業(yè)壓力下,這樣的困難似乎更急需解決.

中國科學(xué)院院士李大潛指出:“數(shù)學(xué)的教學(xué)不能像其他學(xué)科,和整個外部世界隔離開來”,“可以逐步將數(shù)學(xué)建模的精神、內(nèi)涵和方法有機(jī)地體現(xiàn)到一些重要的數(shù)學(xué)課程中去,并在條件成熟時最終取消專門開設(shè)的數(shù)學(xué)建模類課程,或?qū)⑵渥兂烧n外訓(xùn)練的輔助環(huán)節(jié),應(yīng)該是一個努力的方向”[6].

數(shù)學(xué)建模的過程,是通過從若干實(shí)際問題出發(fā)——發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律——提出猜想——進(jìn)行證明或論證來完成對問題的解答.此過程中,要求學(xué)生結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù),靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)的思想和方法獨(dú)立地分析和解決問題,可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的成就感.要多從理論的講解中引申出應(yīng)用的課題,提供給學(xué)生思考.例如,離散數(shù)學(xué)的圖論理論中有一個非常重要的算法——匹配算法,針對此知識點(diǎn)可以提出以下問題:“近年來,隨著在校學(xué)生人數(shù)逐年增多,高?？荚嚂r間安排成為一項(xiàng)復(fù)雜的工作.一般來說,考試時間表的安排是將當(dāng)學(xué)期所開設(shè)的所有課程分配在固定的時間段內(nèi)考試.考試安排問題可以看成是時間表問題,而時間表問題則是一個典型的組合優(yōu)化問題,可描述為:由不同的約束條件將事件安排到一定的時間段中,要求爭取在較短時間內(nèi)安排完所有課程的考試.問題的關(guān)鍵是解決考生不同科目考試時間之間的沖突以及在場地有限的情況下的考試日程安排”.此問題的解決可以利用匹配算法,然后尋找“1”的最大獨(dú)立集.目前很多高校的教務(wù)管理系統(tǒng)就是用軟件來進(jìn)行排課,而其中的核心算法就是匹配算法,如果在講授該算法時結(jié)合上述實(shí)例,通過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想利用所學(xué)理論知識解決該問題,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的興趣,從而領(lǐng)悟到理論知識的重要性,進(jìn)而提高并加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

這就要求教師精心設(shè)置教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的各個步驟,引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)理論知識,將枯燥的理論融于應(yīng)用型問題中,通過這個過程體會創(chuàng)造帶來的成就感,真正認(rèn)識到“理論+應(yīng)用”缺一不可的重要性,從而自主重視理論知識的學(xué)習(xí)和研究.

2.4 畢業(yè)論文和就業(yè)學(xué)生的信息反饋

畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是我國高等學(xué)校人才培養(yǎng)計(jì)劃中的重要組成部分,檢驗(yàn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力,為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文打下良好的基礎(chǔ).教師的選題要緊密聯(lián)系專業(yè)特色和學(xué)生的就業(yè)需求以及升學(xué)需求,在輔導(dǎo)環(huán)節(jié)要加強(qiáng)監(jiān)管,要有科學(xué)規(guī)范的管理考核制度,不斷提高學(xué)生思考、認(rèn)識、判斷的意識,論文的每個環(huán)節(jié)都應(yīng)該考慮清楚,避免學(xué)生認(rèn)為寫論文就是“粘粘貼貼”,當(dāng)然,如果前面的環(huán)節(jié)做好了,該環(huán)節(jié)就是水到渠成的了[7].

學(xué)生走向社會,他們是學(xué)校的社會資源,他們的表現(xiàn),影響著社會對學(xué)校的認(rèn)識,因此,對畢業(yè)生的關(guān)注不僅體現(xiàn)了師生情感,也反映了教師對自己專業(yè)的關(guān)注.社會需求變化很快,通過畢業(yè)生的境況以及他們的感受,可以讓在校生更好地認(rèn)識自己的專業(yè),同時根據(jù)社會需求及時調(diào)整專業(yè)的培養(yǎng).

3 結(jié)語

加強(qiáng)信息類學(xué)科建設(shè),培養(yǎng)強(qiáng)大的專業(yè)認(rèn)同歸屬感,認(rèn)同歸屬感的強(qiáng)弱直接影響學(xué)生對所學(xué)專業(yè)和發(fā)展前景的看法與對學(xué)校的認(rèn)同程度.在人才培養(yǎng)的過程中,各個層次的目標(biāo)完全符合并能有效地服務(wù)于總目標(biāo),才能發(fā)揮其在系統(tǒng)中的功能,使系統(tǒng)的整體功能得到提高,以達(dá)到教育改革的目的.

[1] 教育部數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會,數(shù)學(xué)類教學(xué)指導(dǎo)分委員會.關(guān)于《信息與計(jì)算科學(xué)》專業(yè)辦學(xué)現(xiàn)狀與專業(yè)建設(shè)相關(guān)問題的調(diào)查報(bào)告[J].大學(xué)數(shù)學(xué),2003,19(1):1-5.

[2] 貝塔朗菲.一般系統(tǒng)論[M].北京:高等教育出版社,2007.

[3] 規(guī)劃綱要工作小組辦公室.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)[EB/OL].2010-02-23[2010-10-20].http://news. xinhuanet.com/politics/2010-02/28/content_13069032.htm.

[4] 王煥寶,李義寶,黃己立.普通工科院校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)定位問題研究[J].高教論壇,2009(12):57-59.

[5] 袁合才,張清年,陳自高.《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)中的和諧理念[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào):社會科學(xué)版,2010,26(4):172-174.

[6] 李大潛.素質(zhì)教育與數(shù)學(xué)教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué),2000(3):9-11.

[7] 周曉晶,于曉秋,張宏禮.信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)探究[J].經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊,2009(1):242-243.

Application of Systematology in Innovation Education:Illustrating by Information and Computing Science Specialty

PENG Gao-hui,L IXing-fu,ZHANG Qing-nian

(College of M athem atics and Infor m ation Sciences,North China Institute of W ater Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou450011,China)

Using systematology,based on the questionnaire to students of mathematics and information specialty, systematically analyzed the problems to be noticed in such links as entrance education,theoretical education,application graduation and employment application,and discussed relationship be tween each link.Taking professional development and employment as target,analyzed on how to innovate in cultivation of professionals systematically, and put for ward new ideas and perspectives.

systematology;innovative education;mathematics education;information;computing science

G640

A

1007-0834(2011)01-0057-03

10.3969/j.issn.1007-0834.2011.01.018

2010-12-26

河南省科技廳軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目資助(092400450015)

彭高輝(1978—),男,河南新鄉(xiāng)人,華北水利水電學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院講師.