基于信計(jì)專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式探討

摘要：從課程體系、教學(xué)平臺、教師隊(duì)伍和學(xué)生創(chuàng)新能力4個(gè)方面對信計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行探討，以天津工業(yè)大學(xué)理學(xué)院信計(jì)專業(yè)為例，闡述計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中采取的措施，提出專業(yè)課程分層次模塊教學(xué)，校內(nèi)與校外相結(jié)合拓展教學(xué)平臺，校企合作擴(kuò)大教師隊(duì)伍，通過建模與自創(chuàng)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；校企合作；數(shù)學(xué)建模；實(shí)踐教學(xué)

0.引言

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)（以下簡稱信計(jì)專業(yè)）是以軟件信息服務(wù)業(yè)為背景的將數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)相結(jié)合的理科專業(yè)，信計(jì)專業(yè)把計(jì)算數(shù)學(xué)、信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)的理論與應(yīng)用相結(jié)合、相互交叉滲透，目標(biāo)是使學(xué)生具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)思維能力及計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)，又具有一定的數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)編程能力，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和計(jì)算機(jī)軟件解決信息技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際問題。隨著高校對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的投資增大、軟件和硬件條件增強(qiáng)，信計(jì)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)隨之增加，基于信計(jì)專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)也不斷增加，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)，更好地建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程并突出信計(jì)專業(yè)特色，這需要將教學(xué)過程中的課程教學(xué)體系、教學(xué)師資等與計(jì)算機(jī)實(shí)踐結(jié)合起來。

1.優(yōu)化課程體系

1）學(xué)科基礎(chǔ)課把理論與實(shí)際結(jié)合。

信計(jì)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課由數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何、常微分方程和概率論5門課程構(gòu)成。任課教師在進(jìn)行課程安排時(shí)需要適當(dāng)考慮實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，在保證完成教學(xué)大綱規(guī)定的理論教學(xué)任務(wù)基礎(chǔ)上，把數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)和解析幾何3門課程中能結(jié)合實(shí)際講解的問題，從現(xiàn)實(shí)中找出一些具體應(yīng)用，并用MATLAB軟件進(jìn)行編程，使學(xué)生深刻體會程序的應(yīng)用原理和過程，從而把抽象理論簡化為實(shí)際運(yùn)用。教師利用SPSS軟件或MATLAB軟件，對概率統(tǒng)計(jì)中的統(tǒng)計(jì)部分結(jié)合其他學(xué)科數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用；在考慮往年建模有關(guān)問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合MATLAB軟件對常微分方程進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)。

2）專業(yè)基礎(chǔ)課突出計(jì)算。

離散數(shù)學(xué)、數(shù)值分析、微分方程數(shù)值解、數(shù)據(jù)挖掘等課程構(gòu)成信計(jì)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究數(shù)值計(jì)算。根據(jù)數(shù)值計(jì)算類課程的特點(diǎn)，教師要提煉其中具有應(yīng)用背景的相關(guān)知識點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際問題并以實(shí)際問題為主干，形成數(shù)值計(jì)算方向的特色案例，通過計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生在解決問題的過程中掌握知識、鍛煉能力，并能結(jié)合軟件編程解決實(shí)際問題。

3）專業(yè)方向課注重就業(yè)。

課程根據(jù)專業(yè)方向劃分為“算法分析與軟件設(shè)計(jì)”和“信息安全”兩個(gè)專業(yè)方向。其中，操作系統(tǒng)、Java程序設(shè)計(jì)、軟件工程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等課程構(gòu)成軟件設(shè)計(jì)方向的課程模塊，信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全、信息論與編碼、數(shù)據(jù)通訊與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、組合數(shù)學(xué)等課程構(gòu)成信息安全方向的課程模塊，學(xué)校將這些課程結(jié)合相應(yīng)的就業(yè)方向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)并聘請校外有豐富實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)人員來校講授。

2.完善實(shí)踐教學(xué)平臺

信計(jì)專業(yè)技能型人才的培養(yǎng)離不開實(shí)踐教學(xué)。其中，對學(xué)生理論基礎(chǔ)技能的培養(yǎng)可以安排在學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)；而學(xué)生就業(yè)所需的實(shí)踐技能則必須與企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，學(xué)生通過到企業(yè)實(shí)習(xí)和實(shí)踐，把在校內(nèi)完成的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與校外相對應(yīng)的專業(yè)實(shí)習(xí)相結(jié)合，完善實(shí)踐教學(xué)平臺的搭建。

1）完善校內(nèi)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

培養(yǎng)信計(jì)專業(yè)技能型人才必須具備與專業(yè)教學(xué)相配套的硬件。天津工業(yè)大學(xué)理學(xué)院（以下簡稱我院）此前的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)理學(xué)院數(shù)學(xué)專業(yè)和信計(jì)專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)電腦陳舊老化，與之配套的設(shè)備落后，不利于學(xué)院的教學(xué)。2013年，通過與天津師范大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院及天津理工大學(xué)理學(xué)院開展聯(lián)合教學(xué)，利用3所高校的優(yōu)勢，我院信計(jì)專業(yè)成功入選天津市“十二五”戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)并獲得天津市資金支持。學(xué)校將獲助資金用于加大機(jī)房建設(shè)，購人大量成套的機(jī)器設(shè)備，改建原數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室并擴(kuò)建公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室和信計(jì)專業(yè)高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，擴(kuò)建和投入后的實(shí)驗(yàn)室可承擔(dān)本專業(yè)的校內(nèi)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。同時(shí)，利用3所大學(xué)的聯(lián)合，還可以實(shí)現(xiàn)資源共享，優(yōu)勢互補(bǔ)，如3所學(xué)校信計(jì)專業(yè)的學(xué)生可互相選課，3校之間相互認(rèn)可學(xué)生所選擇課程的課程成績。此外，3所學(xué)校的任課教師積極溝通交流，共同探討信計(jì)專業(yè)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及方法。

2）鞏固校外實(shí)習(xí)基地。

天津市大學(xué)軟件學(xué)院集中了眾多天津高等院校和天津知名企業(yè)，天津大多數(shù)軟件企業(yè)與軟件培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在市大學(xué)軟件學(xué)院內(nèi)設(shè)有培訓(xùn)基地，通過與市大學(xué)軟件學(xué)院及學(xué)院內(nèi)的軟件企業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)聯(lián)合，我院在此建立了校外實(shí)習(xí)基地。同時(shí)，我院還與天津高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)的軟件企業(yè)聯(lián)合建立了畢業(yè)生實(shí)習(xí)基地。校外實(shí)習(xí)基地主要是學(xué)生在基地工程師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)Java及信息安全知識，同時(shí)注重編程與應(yīng)用；天津高新區(qū)內(nèi)的實(shí)習(xí)基地主要是讓學(xué)生進(jìn)行上崗實(shí)習(xí)，為畢業(yè)后能快速適應(yīng)崗位需求打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近幾年來，學(xué)院信計(jì)專業(yè)一直堅(jiān)持與IBM、浙大網(wǎng)新等企業(yè)聯(lián)合辦學(xué)，與天津市高新區(qū)內(nèi)天地偉業(yè)、長虹立川、直針節(jié)點(diǎn)等企業(yè)建立良好合作關(guān)系，不斷鞏固校外實(shí)習(xí)基地的建設(shè)。

3.校企結(jié)合及擴(kuò)大教師隊(duì)伍

1）校企結(jié)合。

我院每年選派一名信計(jì)系教師到相關(guān)軟件企業(yè)全職工作半年。教師通過實(shí)踐工作，將其在企業(yè)中收獲的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)驗(yàn)傳授給信計(jì)專業(yè)的學(xué)生，不僅能滿足教學(xué)需要，還能使教師的實(shí)踐能力得到鍛煉，為以后的科研和教學(xué)工作打下牢固的基礎(chǔ)、創(chuàng)造更好的條件。

2）擴(kuò)大教師隊(duì)伍。

教師雖然有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但與企業(yè)軟件工程師相比，教師在具體軟件開發(fā)和解決企業(yè)實(shí)際問題方面還缺乏經(jīng)驗(yàn)。企業(yè)高級工程師或管理人員具有豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和閱歷，聘請具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)人員來校完成某些實(shí)踐環(huán)節(jié)和理論課程的教學(xué)，聘請軟件行業(yè)的領(lǐng)軍人物來校講座，能進(jìn)一步縮短企業(yè)與學(xué)院的距離，為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作能力提供更多機(jī)會，也能幫助學(xué)生積累從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，以便畢業(yè)后滿足企業(yè)的需求。

4.提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

信計(jì)專業(yè)的有些學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課不重要，因此不認(rèn)真學(xué)習(xí)；還有些學(xué)生對計(jì)算機(jī)操作感興趣，對數(shù)學(xué)理論知識感到乏味，如何通過計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，這是需要教師和學(xué)生共同努力解決的一個(gè)課題。

1）鼓勵(lì)學(xué)生積極參與數(shù)學(xué)建模。

數(shù)學(xué)建模取材于各種專業(yè)實(shí)際問題，通過解決實(shí)際問題，其結(jié)果又能再運(yùn)用于實(shí)際。由于數(shù)學(xué)建模的選題范圍廣泛，又沒有一定的規(guī)矩可循，而出題者往往沒有事先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)答案，因此問題的解答方式不只一種。學(xué)生思維靈活，通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模及參與各種活動(dòng)，學(xué)生能將數(shù)學(xué)應(yīng)用于實(shí)際嘗試，并通過數(shù)學(xué)的運(yùn)用來求解問題及完成相對應(yīng)的計(jì)算。這些過程需通過軟件編程計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，而開展數(shù)學(xué)建模競賽能為學(xué)生搭建探索和研究的平臺，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。為此，我院把數(shù)學(xué)建模課程作為信計(jì)專業(yè)的必選課，鼓勵(lì)信計(jì)專業(yè)學(xué)生參加學(xué)校每年5月份舉辦的“求實(shí)杯”數(shù)學(xué)建模競賽，7月份學(xué)院舉辦的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽前的建模培訓(xùn)以及9月份的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽。

2）激勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)。

培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)體系，目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，為學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)提供條件。大學(xué)生是否具備創(chuàng)業(yè)的實(shí)踐能力是影響創(chuàng)業(yè)活動(dòng)效率的主要因素，創(chuàng)業(yè)能力的提高可以保證創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)更好進(jìn)行，信計(jì)專業(yè)的學(xué)生主要在數(shù)學(xué)應(yīng)用與信息及計(jì)算機(jī)相結(jié)合的領(lǐng)域較其他專業(yè)更有優(yōu)勢。天津工業(yè)大學(xué)為各學(xué)院的學(xué)生提供了一定的實(shí)踐環(huán)境和條件，為想創(chuàng)業(yè)的學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會，使學(xué)生能夠更好地展現(xiàn)自我，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。信計(jì)專業(yè)學(xué)生的自主創(chuàng)業(yè)主要集中在計(jì)算機(jī)實(shí)踐方面，如學(xué)生利用所學(xué)知識設(shè)計(jì)網(wǎng)站、提供網(wǎng)絡(luò)平臺、網(wǎng)上開店、在學(xué)校周邊開小飾品店等，又如在教師指導(dǎo)下由興趣相投的同學(xué)組成創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，自選大學(xué)生創(chuàng)業(yè)科研課題，從適合自己專業(yè)和自身特點(diǎn)的項(xiàng)目人手，開展實(shí)踐科研項(xiàng)目。近幾年，信計(jì)專業(yè)的學(xué)生每年都有團(tuán)隊(duì)參加校級、市級和國家級大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并取得一定的成績。

3）鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目。

當(dāng)下，大學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)已從知識型轉(zhuǎn)向素質(zhì)型，對理論知識的掌握更注重于將其應(yīng)用于實(shí)際，為此，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和綜合解決問題的能力也必須有所提高。通過開展科研創(chuàng)新活動(dòng)，學(xué)生所學(xué)的理論知識從抽象變得具體，有了實(shí)踐依托；通過計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)，不僅能使學(xué)生更深刻地了解已學(xué)知識，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)積極性，也能激發(fā)學(xué)生對科研的興趣。教師通過把本學(xué)科前沿的研究成果介紹給學(xué)生，把自己所研究的課題簡介給學(xué)生，不僅能幫助學(xué)生初步了解本學(xué)科的前沿研究動(dòng)態(tài)，還能拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。此外，教師還可以招募一些對科研感興趣的學(xué)生參與自己的科研項(xiàng)目，把其中一些相對簡單易理解或需借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件編程的內(nèi)容交由學(xué)生完成，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。近幾年來，信計(jì)系已有3位教師招募學(xué)生參與他們的科研項(xiàng)目。

5.結(jié)語

通過10年的信計(jì)專業(yè)建設(shè)工作，我院初步建成了具有自身特色的數(shù)學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)平臺；2013年，“基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索與研究”項(xiàng)目獲評為天津市教學(xué)成果二等獎(jiǎng)；近幾年，信計(jì)專業(yè)學(xué)生積極參加全國數(shù)學(xué)建模大賽并有多人次取得優(yōu)越成績；參加的創(chuàng)新項(xiàng)目多人次獲得校級、市級基金支持；信計(jì)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率一直排在學(xué)校所有專業(yè)就業(yè)的前幾名；信計(jì)專業(yè)一直堅(jiān)持與天津市大學(xué)軟件學(xué)院及一些企業(yè)聯(lián)合開展教學(xué)實(shí)踐。學(xué)院集中數(shù)學(xué)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)和建模的師資力量，成立了數(shù)學(xué)實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，積累了豐富的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，我們還在不斷努力深入探索信計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)。