唐志強

摘要： 本文討論了信息與計算數(shù)學(xué)專業(yè)課程體系改革的必要性，提出了以大數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用開發(fā)為培養(yǎng)方向的課程體系改革思路，并對專業(yè)實踐、實訓(xùn)體系的構(gòu)建進行了初步的研究。

Abstract： This paper discusses the necessity of curriculum system reform of information and computational mathematics， puts forward the thinking about the curriculum system reform for the direction of the big data processing and application development， and takes a preliminary study on the professional practice and the construction of training system.

關(guān)鍵詞： 信息與計算科學(xué)；課程體系；改革；大數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用開發(fā)方向

Key words： information and computing science；curriculum system；reform；the direction of large data processing and application development

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0129-03

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會對數(shù)學(xué)類人才的需求日趨多元。一方面，信息IT、金融、保險、投資、經(jīng)濟統(tǒng)計、企業(yè)管理等領(lǐng)域迫切需要具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)又有較寬的行業(yè)知識面的專業(yè)人才進行科學(xué)化管理、分析和決策。另一方面，由于信息與計算科學(xué)是一個內(nèi)容非常廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，要從中選擇出“既能體現(xiàn)學(xué)科前沿，又能體現(xiàn)本校特色，既能符合本校教師專長，又能保證所培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)社會需求”的專業(yè)方向確非易事[1]。因此，如何進行教學(xué)改革和專業(yè)建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的復(fù)合型、應(yīng)用型人才，是當(dāng)前高校數(shù)學(xué)院系正在積極探索的重要課題。本文結(jié)合本校的專業(yè)建設(shè)實踐，進一步明確本校信息與計算科學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向和具體應(yīng)用領(lǐng)域，給出比較完備的能適應(yīng)社會發(fā)展的課程體系，以培養(yǎng)滿足社會需求的創(chuàng)新性數(shù)學(xué)人才，形成適合社會經(jīng)濟需要的專業(yè)發(fā)展方向，高效利用各項教學(xué)資源，提高專業(yè)學(xué)生的就業(yè)競爭力。

為順應(yīng)本科二類學(xué)校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型的發(fā)展思路，也為適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展和地區(qū)經(jīng)濟的的人才需求，信息與計算科學(xué)專業(yè)的課程體系改革勢在必行。根據(jù)我們對蘇州、無錫、上海等地收集的人才需求信息來看，伴隨互聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，海量數(shù)據(jù)獲取、存儲與處理方法與技術(shù)得到廣泛發(fā)展，大數(shù)據(jù)在各行各業(yè)備受關(guān)注，大數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用開發(fā)高、中、低端人才資源匱乏與市場需求激增的矛盾凸顯。另外，非軟件類的大型企業(yè)中也專門設(shè)置了數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)分析崗位。這充分體現(xiàn)信息技術(shù)、計算技術(shù)的核心地位，并且和信息與計算科學(xué)專業(yè)有著較高的結(jié)合度。信息與計算科學(xué)專業(yè)可以以數(shù)學(xué)為依托，以數(shù)值計算、算法設(shè)計和大數(shù)據(jù)處理為三大核心，兼顧理科專業(yè)特點的同時體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，形成數(shù)學(xué)與信息計算、大數(shù)據(jù)處理相融合的專業(yè)特色[2]。

基于本校的實際，在相關(guān)研究結(jié)果基礎(chǔ)上[3-6]，我們提出信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系改革總體思路是以“理學(xué)與工學(xué)相結(jié)合”、“數(shù)據(jù)、信息與軟件相融通”為專業(yè)人才培養(yǎng)特色，繼續(xù)推進人才培養(yǎng)模式改革與課程體體系創(chuàng)新設(shè)計，以適應(yīng)高等教育改革與社會發(fā)展的新形勢。

①優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)。課程體系充分考慮社會、企業(yè)、職業(yè)、學(xué)生等因素的動態(tài)影響，最大限度地滿足企業(yè)（行業(yè)）對應(yīng)用型人才的要求。以企業(yè)（行業(yè)）崗位應(yīng)具備的綜合能力作為配置課程和界定課程的依據(jù)。課程體系以能力培養(yǎng)為主線，對專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課優(yōu)化整合，實現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)的綜合化和模塊化。

②建立學(xué)校主導(dǎo)、企業(yè)參與的“聯(lián)合”培養(yǎng)合作機制。根據(jù)企業(yè)人才需求并結(jié)合專業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要進行專門培養(yǎng)，做好與企業(yè)“零距離”對接的充分準(zhǔn)備，解決大學(xué)教育模式單一、實踐缺乏和IT產(chǎn)業(yè)應(yīng)用型人才短缺的瓶頸，并實現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)對員工的崗前教育培訓(xùn)的相互滲透、提前結(jié)合，縮短學(xué)生進入企業(yè)的工作適應(yīng)期。

③建立“課程設(shè)計-技能實訓(xùn)-項目實訓(xùn)”三階段的漸進式集中實訓(xùn)模式。構(gòu)建以項目實訓(xùn)為主的實踐教學(xué)體系。根據(jù)專業(yè)特點構(gòu)建實踐體系框架，設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)，一、二年級安排在校內(nèi)進行，以基本技能和專業(yè)技能訓(xùn)練為主，三、四年級安排在校外進行，以培養(yǎng)職業(yè)技能和綜合創(chuàng)新能力為主。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)分階段的進行課程設(shè)計、技能實訓(xùn)和項目實訓(xùn)等，并依托軟件外包人才實訓(xùn)企業(yè)落實各階段的實踐、實訓(xùn)。

1 課程體系的優(yōu)化設(shè)計

1.1 課程模塊化設(shè)計

1.1.1 學(xué)科基礎(chǔ)課程模塊

學(xué)科基礎(chǔ)課程部分強調(diào)學(xué)生的數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)基礎(chǔ)，涉及的主要課程有數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)與解析幾何、概率統(tǒng)計、離散數(shù)學(xué)、計算機程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。對前三門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)性核心課程適當(dāng)精簡其理論教學(xué)而強化其應(yīng)用能力，而后三門計算機科學(xué)核心課程是偏側(cè)重于軟件應(yīng)用和開發(fā)的基礎(chǔ)。本模塊僅是突出本專業(yè)的最低要求，部分基礎(chǔ)課程移入了專業(yè)選修模塊。

1.1.2 專業(yè)方向基礎(chǔ)課模塊

本模塊包括專業(yè)方向的三個基礎(chǔ)層面：以數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計與分析等課程為主重點培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和解決分析實際問題能力的數(shù)學(xué)層面；以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用等課程為主培養(yǎng)學(xué)生實際開發(fā)能力的技術(shù)層面；以多元統(tǒng)計分析、云計算技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘等課程為主培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理和分析的應(yīng)用層面。本課程模塊的教學(xué)大部分采用案例式和研究性教學(xué)。

1.1.3 專業(yè)方向選修課模塊

本模塊包含三個子模塊：一是軟件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)類，其中包含linux操作系統(tǒng)、web開發(fā)基礎(chǔ)、計算機圖形學(xué)、面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計（UML）、J2EE應(yīng)用框架設(shè)計與項目開發(fā)、軟件工程等，這些課程包括的內(nèi)容是當(dāng)前企業(yè)軟件項目開發(fā)所需要的核心的專業(yè)技術(shù)；二是大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)類，其中包含ORACLE數(shù)據(jù)庫與云存儲技術(shù)、離線大數(shù)據(jù)處理、實時大數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)可視化技術(shù)等校企合作課程，集中體現(xiàn)了專業(yè)方向上大數(shù)據(jù)處理的主流技術(shù)；三是信息科學(xué)類，主要包括分布式并行計算、信息與編碼、人工智能等學(xué)科前沿課程，主要目的是提高專業(yè)學(xué)生的專業(yè)視野。這些課程的核心算法均與數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)，也是數(shù)學(xué)在計算機領(lǐng)域應(yīng)用的主要分支。

1.1.4 實踐教學(xué)模塊

實踐環(huán)節(jié)設(shè)置了課程設(shè)計、數(shù)學(xué)實驗、技能實訓(xùn)、項目實訓(xùn)和軟件工程訓(xùn)練等環(huán)節(jié)，旨在提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力和項目開發(fā)能力。

新課程體系的特點：課程體系建立數(shù)學(xué)和信息科學(xué)雙重基礎(chǔ)基礎(chǔ)、軟件項目開發(fā)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)間的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課及方向選修課的互補和協(xié)調(diào)關(guān)系，更具有科學(xué)性和可行性；實踐環(huán)節(jié)的加強使學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和項目開發(fā)能力有所提高；實現(xiàn)了學(xué)校教育和企業(yè)實際項目開發(fā)之間的銜接。

1.2 知識、能力和素質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.2.1 基礎(chǔ)性能力培養(yǎng)（表1）

1.2.2 專業(yè)能力培養(yǎng)（表2）

1.2.3 綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)（表3）

2 專業(yè)實踐體系的構(gòu)建

一方面社會急需應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型、具有能較快地進入信息IT產(chǎn)業(yè)的專業(yè)人才；另一方面學(xué)校教育重知識傳授，輕能力素質(zhì)培養(yǎng)，重理論教學(xué)，輕實踐教學(xué)，造成學(xué)生就業(yè)磨合期長，適應(yīng)性差，難以滿足實際部門對人才的要求。因此強化實踐環(huán)節(jié)，分層次構(gòu)建實踐教學(xué)體系顯得尤為迫切。

構(gòu)建以實驗教學(xué)、實訓(xùn)、畢業(yè)（課程）設(shè)計、創(chuàng)新實踐項目和校外科技活動、頂崗實習(xí)等形式的實踐教學(xué)體系，第一層次是基本技能訓(xùn)練，配合課程教學(xué)，達到基本要求；第二層次為綜合性、設(shè)計性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力；第三層次為現(xiàn)場訓(xùn)練，通過設(shè)置現(xiàn)場訓(xùn)練項目培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和工程意識；第四層次為項目開發(fā)，由多位學(xué)生合作完成較大型的開發(fā)項目，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作意識和工程實踐能力；第五層次為頂崗實習(xí)，完成職業(yè)崗位訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)適應(yīng)能力。

實施“學(xué)校—園區(qū)—企業(yè)”三基地的軟件人才實訓(xùn)實習(xí)基地建設(shè)。在校內(nèi)建立專業(yè)實訓(xùn)基地；在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟開發(fā)區(qū)建立園區(qū)型軟件與服務(wù)外包人才實訓(xùn)基地；聯(lián)合企業(yè)建設(shè)校企合作的職業(yè)實訓(xùn)基地和崗位訓(xùn)練基地。通過技能強化、項目實戰(zhàn)、職業(yè)訓(xùn)練等環(huán)節(jié)，幫助畢業(yè)生擺脫求職尷尬，輕松跨過企業(yè)門檻，成為掌握實用技能、富有項目經(jīng)驗、職業(yè)化程度高的實用型大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才，拓展人才培養(yǎng)空間，縮短人才培養(yǎng)周期，提高人才培養(yǎng)效率，從根本上突破理論與實踐脫節(jié)、知識傳授與能力培養(yǎng)割裂的瓶頸。

2.1 實踐性教學(xué)體系的基本構(gòu)成

實踐性教學(xué)體系由課程基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練、綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練等部分組成。本體系是根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃的總體要求來確定的。

2.2 實踐性教學(xué)體系的主要內(nèi)容

2.2.1 課程基本技能

通過課程基本技能的實訓(xùn)使學(xué)生能加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，更好地完成教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)任務(wù)。

課程基本技能訓(xùn)練的主要內(nèi)容有數(shù)學(xué)實驗、計算機語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計等。

數(shù)學(xué)實驗：主要遵循從實例出發(fā)——利用計算機做大量實驗——發(fā)現(xiàn)其中可能存在的規(guī)律——提出猜想——進行論證的過程。這里大量的實驗是需要學(xué)生自己完成，包括實驗設(shè)計、確定參數(shù)及其變化范圍，如何編程等，并提出猜想等等。

計算機語言程序設(shè)計：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計（系統(tǒng)中的功能模塊、系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)表的建立）；設(shè)計系統(tǒng)的啟動界面及用戶登錄；各功能模塊的設(shè)計；調(diào)試程序，運行程序和測試程序的健壯性。

數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計：使學(xué)生建立對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的認知；通過對某小型信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要步驟和方法，提升學(xué)生解決實際問題的能力；使學(xué)生學(xué)會在一個實際的軟件平臺上創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫；培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。

2.2.2 專業(yè)技能訓(xùn)練

主要有R語言統(tǒng)計建模、技能實訓(xùn)。具體分述如下：

R語言統(tǒng)計建模：包括工程技術(shù)、經(jīng)濟管理、社會生活等各方面豐富的統(tǒng)計問題及其統(tǒng)計建模方法，通過R軟件將所建模型進行求解，使學(xué)生得到從實際問題建模，到利用軟件進行求解，以及對計算結(jié)果進行分析的全面訓(xùn)練。

技能實訓(xùn)：包括企業(yè)常用數(shù)據(jù)庫的操作、管理和維護、軟件設(shè)計的基本方法、開發(fā)工具的使用、企業(yè)常用的管理軟件、軟件的測試方法。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生了解和掌握軟件功能性模塊的設(shè)計、軟件設(shè)計的常用方法及應(yīng)用、小型項目的開發(fā)與管理（如企業(yè)員工管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、倉庫進出貨管理系統(tǒng)等），主要培養(yǎng)學(xué)生掌握軟件設(shè)計的一般過程，同時對企業(yè)的計算機管理有一定的認識。

2.2.3 綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練

創(chuàng)新實踐項目：大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃注重實踐創(chuàng)新研究過程。引導(dǎo)學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主選題、自主設(shè)計實驗實訓(xùn)、進行數(shù)據(jù)分析處理和撰寫總結(jié)報告等工作，不斷提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力、團結(jié)協(xié)作能力和組織實施能力。注重實踐創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生結(jié)合學(xué)科專業(yè)，從自身所長與興趣出發(fā)，積極參與實驗實踐活動，在探索、研究、創(chuàng)新的實踐訓(xùn)練過程中，提出自己的觀點與見解。

創(chuàng)新性綜合實驗：由教師牽頭、組織學(xué)習(xí)去企業(yè)實踐，發(fā)現(xiàn)問題，并提出解決方案，旨在培養(yǎng)專業(yè)學(xué)生綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理及查閱資料能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力。

項目實訓(xùn)和工程訓(xùn)練（企業(yè)項目）：依托各實訓(xùn)基地，為企業(yè)級項目開發(fā)全過程實訓(xùn)。

2.2.4 畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)實習(xí)：通過企業(yè)實習(xí)使專業(yè)學(xué)生初步了解企業(yè)生產(chǎn)管理的基本流程與組織結(jié)構(gòu)，了解專業(yè)知識在企業(yè)實際中的具體應(yīng)用領(lǐng)域，了解企業(yè)的崗位需求和技能要求。培養(yǎng)學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)和提煉數(shù)學(xué)問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)專業(yè)知識幫助企業(yè)分析、解決問題的能力。建立學(xué)生專業(yè)知識、技能與企業(yè)生產(chǎn)管理實際之間的聯(lián)系，強化專業(yè)學(xué)生的崗位意識，并為后續(xù)的企業(yè)實習(xí)與就業(yè)作準(zhǔn)備。

畢業(yè)設(shè)計：在內(nèi)容上要體現(xiàn)軟件設(shè)計的流程：系統(tǒng)分析，軟件項目設(shè)計，需求分析，軟件設(shè)計，編碼，軟件測試，軟件維護等。設(shè)計（論文），主體部分一般應(yīng)包括：問題描述（問題的提出，研究工作的基本前提、假設(shè)和條件，理論基礎(chǔ)）；模型的建立和論證比較與分析；設(shè)計與實現(xiàn)（形式化描述，算法推/求解方法，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計）；測試與實驗結(jié)果的討論與分析（功能測試和性能測試；實驗方法、實驗采用的算法、結(jié)果的分析）。

3 結(jié)語

本文所作的討論主要是：進一步明確信息與計算科學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向，和專業(yè)應(yīng)用的具體領(lǐng)域，嘗試改變信息與計算科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)與社會需求嚴重脫節(jié)的現(xiàn)狀；在培養(yǎng)模式上探索理科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的方式，既區(qū)別于工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，又積極引進其建設(shè)思路，嘗試校企合作嵌入式培養(yǎng)；形成較為完善的實踐體系，充分銜接學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)與企業(yè)應(yīng)用實際、專業(yè)知識和行業(yè)技能之間的關(guān)系。

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