信息與計算科學(xué)專業(yè)“理工融合、四能協(xié)同”的創(chuàng)新教育體系探索

鄒序焱 朱開曉 蒲玲

關(guān)鍵詞：信息與計算科學(xué)；應(yīng)用型人才培養(yǎng)；能力驅(qū)動

1 背景

在1998年，教育部頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（1998年頒布）》，將原計算數(shù)學(xué)及其應(yīng)用軟件、運籌學(xué)、控制科學(xué)、信息科學(xué)專業(yè)合并為信息與計算科學(xué)專業(yè)。該專業(yè)的辦學(xué)指導(dǎo)思想為“強基礎(chǔ)、寬口徑、重實際、有側(cè)重、創(chuàng)特色”。經(jīng)過20多年的發(fā)展，全國已經(jīng)有400多所高校開設(shè)了信息與計算科學(xué)專業(yè)[1]。根據(jù)不同學(xué)校的各自辦學(xué)特點[2]，各高校信息與計算科學(xué)專業(yè)也有各自不同的辦學(xué)方向。主要的培養(yǎng)方向分為以下幾種[3]：一是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力為主，計算機編程能力為輔的培養(yǎng)方向；二是培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力為主，數(shù)學(xué)能力為輔的培養(yǎng)方向；三是數(shù)學(xué)和計算機的能力并重的培養(yǎng)方向。每種培養(yǎng)方向側(cè)重點不同，但同時具有一定特色。然而隨著社會的發(fā)展，社會對人才的要求也越來越高。近年來，因信息與計算科學(xué)專業(yè)存在著一些困境，有不少高校取消了信息與計算科學(xué)專業(yè)的招生。這也意味著信息與計算科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)體系需要更進(jìn)一步探討。

2 高新技術(shù)行業(yè)對人才的需求分析

隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步，全球進(jìn)入了數(shù)字技術(shù)時代，各行各業(yè)都出現(xiàn)新的動態(tài)，也出現(xiàn)了新的問題。目前，大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、信息領(lǐng)域、智能化等產(chǎn)業(yè)交叉融合，產(chǎn)生大批數(shù)字化、自動化、智能化的科技成果，并將向智能化、集成化、個性化以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，并廣泛融入各個領(lǐng)域?？萍歼M(jìn)步需要具有創(chuàng)新能力的高科技人才來實現(xiàn)。高科技人才不僅數(shù)學(xué)理論知識非常重要[4]，工科應(yīng)用技能也同樣非常重要[5-6]。這些產(chǎn)業(yè)都需要扎實的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和工科應(yīng)用技能，如大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中需要對數(shù)量關(guān)系進(jìn)行建模，尋找數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而挖掘出有用的價值信息，為決策提供幫助。在輔助決策的過程中需要應(yīng)用現(xiàn)代化立體手段直觀地展現(xiàn)出各種因素的內(nèi)在關(guān)系，需要強有力的工科（計算機）應(yīng)用技能，才能更好為社會生活服務(wù)；在智能化產(chǎn)業(yè)中常常需要對實際問題建立智能識別的數(shù)學(xué)模型，利用機器學(xué)習(xí)的方法對數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后利用工科（計算機）應(yīng)用技能把學(xué)習(xí)好的數(shù)學(xué)模型泛化到類似的生活場景中去。

3 信息與計算科學(xué)專業(yè)辦學(xué)思路

宜賓學(xué)院信息與計算科學(xué)專業(yè)始建于2008年，在近15年的專業(yè)人才培養(yǎng)與實踐中，不斷改革和完善信息與計算科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式與培養(yǎng)方案。隨著社會的發(fā)展，遵循地方高校應(yīng)該為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展服務(wù)的辦學(xué)方針，根據(jù)《2018本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合宜賓學(xué)院的實際情況，提出了“理工融合、四能協(xié)同”的辦學(xué)思路?！袄砉と诤稀笔侵感畔⑴c計算科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)的同學(xué)既具有濃厚的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，更具有工科應(yīng)用背景，并以培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析與挖掘、信息安全應(yīng)用型工程技術(shù)人才為最終目標(biāo)。“四能協(xié)同”就是基于信息與計算科學(xué)專業(yè)多學(xué)科交叉融合的特點，加強數(shù)學(xué)建模與優(yōu)化能力、數(shù)據(jù)分析與挖掘能力、信息安全系統(tǒng)的維護(hù)與融合能力及算法設(shè)計開發(fā)能力的培養(yǎng)，將四能的培養(yǎng)貫穿于整個專業(yè)教育的全過程，以確保專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

4 人才培養(yǎng)目前存在的困境

近年來，因信息與計算科學(xué)專業(yè)存在著一些困境[7]，許多高校取消了信息與計算科學(xué)專業(yè)的招生。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，取消該專業(yè)招生的原因主要有以下幾個方面。1） 需更適合的培養(yǎng)模式。基于學(xué)科交叉的特點，各產(chǎn)業(yè)都需要兼具濃厚數(shù)學(xué)功底和過硬技術(shù)支持的復(fù)合應(yīng)用型人才，但由于復(fù)合應(yīng)用型人才需要更廣泛的知識，且理論和技能并重，使得人才培養(yǎng)需要更為合理的模式；2） 課程體系不夠合理。該專業(yè)開設(shè)了數(shù)學(xué)類課程、計算機類課程以及信息類課程。雖然課程門數(shù)眾多，內(nèi)容繁雜，但是課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系并未體系化構(gòu)建起來，尤其在專業(yè)基礎(chǔ)課程和方向課程上的聯(lián)系不夠緊密。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法較好的將數(shù)學(xué)類課程和計算機類課程聯(lián)系起來，導(dǎo)致學(xué)科知識交叉融合度不高，同時難以將所學(xué)課程知識與生活生產(chǎn)實際問題結(jié)合起來；3） 復(fù)合型師資力量薄弱。該專業(yè)教師需要既具有很強的數(shù)學(xué)功底，又需要深入了解行業(yè)背景。部分教師長期從事教書育人工作，脫離了生產(chǎn)的第一線，雖具有較好的專業(yè)知識背景，但并不太了解行業(yè)發(fā)展。因此部分專任教師難以引導(dǎo)學(xué)生了解各行業(yè)發(fā)展的前景和用人需求；4） 行業(yè)技能培訓(xùn)體系不夠。該專業(yè)的知識面較廣、學(xué)習(xí)壓力大，雖然學(xué)生發(fā)展后勁足，但也導(dǎo)致了學(xué)生在畢業(yè)時沒一門專門的應(yīng)用技能，與企業(yè)入職即能上手做項目的要求有差距；5） 校企資源融合不足，在人才培養(yǎng)中難以形成協(xié)同效應(yīng)。

5 人才培養(yǎng)模式改革探索

5.1 持續(xù)完善能力驅(qū)動的“理工融合”專業(yè)人才培養(yǎng)模式

信息與計算科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)模式的制定以“理工融合”為指導(dǎo)，設(shè)計并提出該專業(yè)以成果導(dǎo)向理論為支撐，遵循反向設(shè)計原則。由社會、產(chǎn)業(yè)對該專業(yè)人才的需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，再由培養(yǎng)目標(biāo)決定培養(yǎng)模式。以產(chǎn)出為導(dǎo)向，動態(tài)跟蹤市場需求為改革驅(qū)動力，用理工融合思維推進(jìn)人才培養(yǎng)創(chuàng)新。遵循地方高校應(yīng)為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展服務(wù)的辦學(xué)方針，結(jié)合宜賓學(xué)院的實際情況，深入調(diào)研，對職業(yè)崗位能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行方案制定。構(gòu)建“理論學(xué)科、行業(yè)技能與專業(yè)相溝通”的能力驅(qū)動為主導(dǎo)的培養(yǎng)模式。加大應(yīng)用創(chuàng)新訓(xùn)練課程比例，鼓勵學(xué)生通過參加工科技能的訓(xùn)練，提升學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的創(chuàng)新能力。將能力的培養(yǎng)貫穿于整個專業(yè)教育的全過程，以確保專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，如圖1所示。

5.2 以產(chǎn)出為導(dǎo)向的持續(xù)完善課程體系

對課程體系的探索，應(yīng)深入調(diào)研行業(yè)所需基礎(chǔ)理論，提煉出基礎(chǔ)課程模塊。以行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向和趨勢為引領(lǐng)，深度構(gòu)建理學(xué)和工學(xué)融合的課程體系。突出以專業(yè)知識為基礎(chǔ)的專業(yè)核心能力培養(yǎng)，強調(diào)專業(yè)的工科應(yīng)用背景。構(gòu)架以能力驅(qū)動的課程模塊的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

基礎(chǔ)課程模塊，主要包括數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程、計算機類基礎(chǔ)課程以及信息類基礎(chǔ)課程。這一部分課程主要構(gòu)建學(xué)生的基礎(chǔ)知識模塊，為“理工融合”中厚實的“理”論基礎(chǔ)。

數(shù)學(xué)建模與優(yōu)化能力模塊課程，這一部分課程的設(shè)置主要為了讓學(xué)生形成掌握數(shù)學(xué)科學(xué)的思想方法，具有較強的數(shù)學(xué)語言表達(dá)能力和數(shù)學(xué)建模的能力。為“理工融合”中“理”和“工”相結(jié)合的模塊，以達(dá)到用理論解決工科實際問題的目的。

數(shù)據(jù)分析與挖掘能力模塊課程，掌握數(shù)據(jù)分析與挖掘的基本原理與常用方法，并能靈活運用到實踐工作中，以便有效的開展數(shù)據(jù)分析工作；能實現(xiàn)各種經(jīng)典數(shù)據(jù)分析與挖掘算法，并能應(yīng)用各種具體算法解決實際的生產(chǎn)問題，為管理和決策提供有效的幫助。這一部分為“理工融合”的“工”學(xué)模塊，為工學(xué)模塊提供創(chuàng)新驅(qū)動力。

算法設(shè)計開發(fā)能力模塊課程，該課程模塊主要讓學(xué)生掌握算法設(shè)計的基本原理和方法，開發(fā)具有工科特色的各種應(yīng)用程序。這一部分為“理工融合”的“工”學(xué)模塊，以專業(yè)技能為導(dǎo)向。

信息安全系統(tǒng)的維護(hù)與滲透能力模塊課程，掌握信息安全的基本理論和方法，具有信息安全應(yīng)用能力和信息安全的分析與實施能力，具備信息系統(tǒng)的安全性設(shè)計與信息安全軟、硬件產(chǎn)品開發(fā)的基本素質(zhì)，了解信息安全學(xué)科的發(fā)展動向和與其他學(xué)科的交叉應(yīng)用。這一部分為“理工融合”的“工”學(xué)模塊，以專業(yè)技能為導(dǎo)向。

5.3 構(gòu)建能力主導(dǎo)的專業(yè)實訓(xùn)體系

構(gòu)建“課程實驗、基地實訓(xùn)、綜合實踐和畢業(yè)實踐一體化”的綜合實踐教育體系，針對信息與計算科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，實現(xiàn)學(xué)生能夠達(dá)到“理工融合”，完善各種專業(yè)實訓(xùn)體系。開設(shè)數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)、Java 程序設(shè)計、Web前端開發(fā)、軟件工程、Java EE企業(yè)級應(yīng)用與開發(fā)、專業(yè)實訓(xùn)等技能技巧專業(yè)實踐課程，加強學(xué)生的專業(yè)實踐能力，實現(xiàn)工科技能的加強。將專業(yè)實踐、校內(nèi)實訓(xùn)和校外實踐等有機結(jié)合，涵養(yǎng)學(xué)生職業(yè)情懷。掌握專業(yè)知識與技能、強化應(yīng)用實踐意識、促進(jìn)學(xué)生的成長。構(gòu)建能力主導(dǎo)的專業(yè)實訓(xùn)體系，如圖3所示。

5.4 打造“高素質(zhì)、強應(yīng)用”的師資隊伍

與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)教師，進(jìn)行雙師型教學(xué)科研隊伍建設(shè)。建立“高素質(zhì)、強應(yīng)用”的基層教研組織，把教學(xué)科研納入學(xué)科建設(shè)體系，打破傳統(tǒng)的分離狀態(tài)。建立以學(xué)科方向、學(xué)科項目組及課程群、課程組為基本單位的教學(xué)組織體系，建立起“學(xué)科帶頭人+創(chuàng)新團(tuán)隊+平臺+項目”的運作模式和考核模式。以項目為契機，更新專任教師的教學(xué)理念，提升教師的教學(xué)能力。推行理工融合，形成教師參與企業(yè)創(chuàng)新、師生合作創(chuàng)新、學(xué)生自主創(chuàng)新的三級創(chuàng)新教育模式。

5.5 持續(xù)完善“重過程、多元化”的評價體系

“以評促改、以評促建”是一種提高辦學(xué)質(zhì)量的有效途徑。構(gòu)建完善的評價體系對一個專業(yè)非常重要。信息與計算科學(xué)專業(yè)具有“理工融合”的特點，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)注重用理論知識解決實際問題的能力，構(gòu)建“重過程、多元化”的評價體系?！爸剡^程”是指在課程考核的評價體系中應(yīng)該重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得的能力，減少利用傳統(tǒng)試卷考試的占比?！岸嘣笔侵笍漠a(chǎn)出的角度對人才進(jìn)行多元化的評價體系，其評價標(biāo)準(zhǔn)不再是單一化的，而是多元化。

6 結(jié)束語

信息與計算科學(xué)專業(yè)是一個多學(xué)科交叉融合的專業(yè)，且社會對這類型專業(yè)需求也是越來越大。然而在傳統(tǒng)的辦學(xué)模式中，該專業(yè)的辦學(xué)體系還存在一些問題。本文根據(jù)宜賓學(xué)院生源層次質(zhì)量的實際情況，提出了能力驅(qū)動的“理工融合、四能協(xié)同”的辦學(xué)思路。構(gòu)建適合于信息與計算科學(xué)專業(yè)理工融合，四能驅(qū)動的新型教學(xué)課程體系。以產(chǎn)出為導(dǎo)向，動態(tài)跟蹤市場需求為改革驅(qū)動力，用理工融合思維推進(jìn)人才培養(yǎng)創(chuàng)新。深入調(diào)研行業(yè)所需基礎(chǔ)理論，提煉出基礎(chǔ)課程模塊，及時更新課程內(nèi)容，以行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向和趨勢為引領(lǐng)，深度構(gòu)建理學(xué)和工學(xué)融合的課程體系。