淺談信息與計算科學專業的認識及建設范文

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摘要：人才培養是一流大學建設的核心目標，人才培養的過程體現在學生所屬專業的規劃與建設上，因而專業建設是一流大學建設的重要一環。分析了信息與計算科學專業的發展與現狀，介紹了我校信息與計算科學專業在專業定位、培養目標、師資隊伍、課程設置、教學管理等方面的一些工作，探討了下一步專業建設的方向。

關鍵詞：信息與計算科學；專業建設；人才培養方案；課程設置；實踐教學

一、信息與計算科學專業的認識

1998年教育部對所有專業的數量與名稱進行了統一的調整，將原來的八個數學學科專業合并為三個專業，即數學與應用數學專業、信息與計算科學專業，以及（與經濟類的統計學合一的）統計學專業。“信息與計算科學專業”由信息科學、計算數學、運籌學和控制論四個主干專業方向整合而成[1]。專業方向的多樣性導致了專業發展過程中專業認識的若干問題。

（一）信息與計算科學專業的定位當前信息與計算科學專業的定位出現了兩種方向性問題：一是許多學校在專業調整前就具有計算數學專業，由于歷史、師資等原因，自然地保持以計算數學為專業方向，而僅增設幾門信息方面的課程[2]；二是一些學校將該專業當做計算機專業，輕視數學基礎的培養、過分強調社會應用性[3]。如何結合專業要求以及學校實際做好專業定位是專業發展與專業人才培養的首要任務。教育部數學類教學指導分委員會指出[2]，信息與計算科學專業的定位應該是：“信息與計算科學專業主要研究信息技術的核心基礎與運用現代計算工具高效求解科學與工程問題的數學理論與方法（或更簡明地說，研究定向于信息技術、計算技術的數學基礎）”。同時指出“這樣的專業定位明顯地與計算機科學與信息工程是有區別的。”

（二）信息與計算科學專業的辦學思想辦學思想涉及培養什么人才的問題，這與學校的實際情況有關。正是由于院校眾多、情況復雜，導致專業辦學思想不明朗———有的院校將該專業的人才培養目標定位為培養創新型人才，有的定位為培養應用型人才，有的定位為復合型人才等等。教育部數學類教學指導分委員會贊成將“強基礎、寬口徑、重實際、有側重、創特色”作為信息與計算科學專業的辦學指導思想[2]。“強基礎”主要強調信息與計算科學專業學生的數學基礎決不可以削弱。“寬口徑”是適應當前本科通才教育特征的辦學理念，這里主要用以強調在專業教育過程中應避免過度專門化。“重實際”有兩層含義：一是緊密聯系信息技術與計算技術的實際；二是應緊緊結合本校的實際。“有側重”主要建議各學校在專業方向選擇與課程開設上力戒“面面俱到”，鼓勵在“加強數學基礎，發展信息與計算科學”這樣的一個大前提下，各校根據自己的特點，在各自熟悉的應用領域長期深入，辦出自己的優勢與特色。

（三）信息與計算科學專業的課程體系正是由于定位不明，導致課程體系多樣：有的采用計算數學專業的課程體系，有的采用計算機專業的課程體系，有的是二者疊加。特別是信息方向的課程，多種多樣———有的開設軟件開發課程、有的開設信息編碼課程、有的開設信息安全課程、有的開設圖像處理課程、有的以并行計算為主、有的以數值分析為主等等。

（四）信息與計算科學專業的規模專業目錄調整后，鑒于專業名稱的吸引力以及信息產業的快速發展，信息與計算科學專業成了招生熱門專業。1998年全國不足80個專業（1998年調整專業目錄前，全國設立計算專業的學校約有70個，全國設立信息專業的學校還不足10個）[1]；2016年，全國約有500所高校設置信息與計算科學專業，每年招生規模近3萬人[4]。如果專業特色不突出，學生就業將會面臨嚴峻的挑戰。

二、我校信息與計算科學專業的建設

（一）明確專業定位我校信息與計算科學專業于1998年經教育部批準設置，1999年招收了第一屆本科生。2008年，本專業被評為山東省特色專業，2011年，本專業所依托的“計算數學”學科被確定為山東省“十二五”重點學科。定位時，以教育部數學類教學指導分委員會給出的信息與計算科學專業的定位為依據，即：“信息與計算科學專業主要研究信息技術的核心基礎與運用現代計算工具高效求解科學與工程問題的數學理論與方法（或更簡明地說，研究定向于信息技術、計算技術的數學基礎）”[2]，我們首先確定信息與計算科學專業是數學類本科專業；另外，我專業教師在數值計算與數據處理方向實力突出，與此實際相適應，在定位的信息技術方面，我們以數據處理及相關的數學理論、軟件研發及應用為研究對象；在計算技術方面，我們以計算科學的數值方法及相關的數學理論為研究對象。最終，我們確定了我校信息與計算科學專業的辦學定位為：本專業是以數據處理和計算科學的數值方法及相關的數學理論、軟件研發及應用為研究對象的數學類本科專業，為國家建設和發展培養信息量化分析和計算科學高級人才。

（二）確定培養目標與專業教學規范[5]相適應，我們確定的專業人才培養目標是：培養能夠從事計算科學研究或者數據分析及信息挖掘工作的創新型復合型專業人才。學生畢業后，能在科技、教育等部門從事研究、教學或在企事業單位、金融機構和行政部門從事應用研究、科技開發、數據分析和軟件研發等工作。培養目標確立的依據是：信息與計算科學專業涵蓋信息科學、計算數學、運籌學和控制論四個主干專業方向，每一方向的深層發展都需要本專業培養出高水平的創新型人才；國家經濟建設和社會發展需要越來越多的既有數學和計算科學基礎又有信息量化分析處理能力的復合型專業人才。

（三）加強專業師資隊伍建設一流大學的建設離不開高水平的本科教育。培養專業創新型人才，必須具有高水平的學科力量[4-5]。我校信息與計算科學專業所依托的“計算數學”學科是山東省“十二五”重點學科。學院一直把學科建設放在龍頭地位，按照“以學科帶專業、以專業促學科”的指導思想，制定了數學學科建設發展規劃，積極開展學術研究，努力推進學科建設。在師資隊伍建設方面，學院堅持培養與引進相結合的原則，取得了良好成效。本專業教師在矩陣計算方面的學術研究處于國內先進地位，在偏微分方程計算、運籌學等領域的研究具有一定影響力。依托于專業教師的這些科研優勢，近幾年先后引進了2位“綠卡工程”客座教授，1位“筑峰工程”教授，3位海外特聘教授。另外，通過加大支持力度，在原有教師中培養出山東省優秀教師1人，教育部新世紀人才計劃2人。目前，信息與計算科學專業有專任教師41人，其中教授9人（博士生導師5人），副教授14人。在科研上逐漸形成了矩陣計算團隊、運籌與控制團隊、偏微分方程計算團隊。近三年來，信息與計算科學專業教師在研或立項國家自然科學基金共18項（其中重大項目1項，面上基金項目6項，青年基金項目12項），省部級項目共16項，本專業教師共超過百篇，被SCI、EI索引近90篇。教師隊伍年齡結構呈現中青年骨干教師為主的良性可持續發展的態勢。

（四）做好課程設置教育部要求，信息與計算科學專業的辦學思想應該是“強基礎、寬口徑、重實際、有側重、創特色”[2]，并據此給出了專業教學規范[5]。根據這一指導思想，經過調研[6-10]并結合我院實際，我們在2016年修訂了信息與計算科學專業培養方案。方案中確定：信息與計算科學專業所開設課程由公共基礎層面課程、專業知識層面課程和專業教育層面課程三部分組成。公共基礎層面課程設置情況（“寬口徑”思想）：包含思想政治類、大學外語類、大學物理類、軍事、體育類課程，共39.5學分。專業知識層面課程設置情況（“寬口徑”思想）：學校設置“科學精神與科學技術”、“社會發展與公民教育”、“經典閱讀與人文修養”、“藝術與審美”、“海洋環境與生態文明”五個通識教育知識模塊課程供學生選修，共8學分。專業教育層面課程設置情況：這是課程設置的核心部分，既要體現專業辦學思想，又要有自己的特色。經過調研并結合專業發展趨勢以及我院師資現狀，我們確定該部分課程包含學科基礎類課程、專業知識類課程和工作技能類課程。具體如下：1.學科基礎類（“強基礎”思想）———自2016年開始數學院實行大類招生，學生前兩年不分專業，必須完成下列15門數學類學科基礎課的學習：數學分析I、II、III，高等代數I、II，空間解析幾何，常微分方程，復變函數，實變函數，概率論，數理統計，結構化程序設計，數值分析，數學模型，專業概覽，共59學分。2.專業知識類（“有側重、創特色”思想）———信息與計算科學專業按照模塊化方案培養學生，分為計算科學模塊和信息科學模塊，學生完成學科基礎類課程學習后，可根據個人興趣與發展規劃選擇一個模塊的課程進行學習。計算科學模塊：體現培養目標中所要求的“能從事計算科學研究工作”，本模塊包含必修課與選修課。必修課（12學分）———從下列課程中至少選修4門：泛函分析，數值代數，偏微分方程數值解法，數學物理方程，最優化方法，多元統計分析。選修課———從信息模塊必修課或專業選修課中至少修滿16學分的課程。信息科學模塊：體現培養目標中所要求的“能從事數據分析及信息挖掘工作”，本模塊包含必修課與選修課。必修課（12學分）———從下列課程中至少選修4門：數字圖像處理，離散數學，數據結構，數據挖掘，軟件工程，并行計算基礎。選修課———從計算科學模塊必修課或專業選修課中至少修滿16學分的課程。兩個模塊的專業選修課包括：現代數值方法選講、機器學習、運籌學基礎、圖論與網絡優化、博弈論基礎、計算復雜性理論基礎、抽樣調查、非參數統計、應用回歸分析、統計計算、隨機過程、時間序列分析、近世代數、拓撲學、計算機操作系統、計算機圖形學、Java面向對象的程序設計、C++面向對象的程序設計、數據庫等。特別地，為了實現培養目標中的“復合型人才”的培養，我們還開設了個性特色培養課程：宏觀經濟學、微觀經濟學；地球科學概論、地球物理信息處理基礎；流體力學、流體力學實驗。此部分課程面向高年級同學，每人至多選擇同一學院的兩門課程。3.工作技能類（“重實際”思想）：必修課（16學分）：數學實驗基礎，數學實驗，數學分析實踐I，數學分析實踐II，高等代數實踐I，高等代數實踐I－I，創新創業教育，畢業論文。選修課（5學分）：數學建模實踐，統計軟件，LaTeX科技排版，軟件實訓。

（五）保證教學質量1.保證課程教學質量（1）選用優秀教材。我校信息與計算科學專業開設課程中，除《專業概覽》是講座形式，不使用教材外，其它課程都使用的教材多由高等教育出版社、科學出版社、清華大學出版社、北京大學出版社出版，而且版本較新，大多是國家規劃教材和教育部推薦以及省部級獲獎教材。（2）重視教學研究。學院鼓勵教師開展教育教學研究與教學改革項目的申請，近三年來，共獲得省教學改革立項項目2項，校級項目16項。近幾年，本專業教師獲得中國海洋大學優秀教學成果獎7項，發表教育教學論文近20篇。（3）加大教學投入、改善辦學條件。本專業每年都投入教學經費約60萬元用于教學運行、教學改革與專業建設、實驗教學與實踐教學、教師培訓進修、學生活動等。學院現有3個實驗室：數學實驗室、數學建模實驗室和高性能計算實驗室。其中，數學實驗室配置160臺電腦，主要用于本科生教學實驗；數學建模實驗室配置33臺電腦，主要用于學生國際國內數學建模競賽實驗等；高性能計算實驗室配置集群式計算服務器1套（20個節點），能進行并行計算，主要用于大學生創新計劃科研實驗、各種大學生科技競賽實驗等。（4）積極進行課程資源建設。本專業重視數字技術在教學中的應用，抓住學校正在加大網絡教學投入時機，鼓勵教師開展課程網絡資源建設與網絡教學工作。目前已經完成了山東省精品課程《高等數學》與《常微分方程》的建設，正在愛課程數字課程網絡平臺開設MOOC通識課程《數學文化》和在智慧樹數字課程網絡平臺進行專業必修課《數學實驗基礎》的教學工作。（5）加強教學管理。本專業的教學工作納入到學院的監督體系中。學院堅持教授為本科生授課制度，近3年本專業教授、副教授講授本科課程者的比例為100%。具體體現在：教學質量保障方面———除有學校督導進行監督外，學院還不定時安排教學經驗豐富的教師進行聽課與指導以及對學生進行問卷調查，以適時調整教學安排；對剛入職的新教師，第一學期不安排其課堂教學，而是為其指定指導教師，要求其旁聽指導教師所授課程，積累授課經驗；鼓勵教學經驗較為豐富的教師申報學校組織的教學評估，并對評估優秀者給予嘉獎，本專業共有21位教師參與中國海大學教學評估，其中12人獲得優秀。課程考試方面———學院統一規定了各門課程總成績的構成與比例，要求教師保留各單項成績的說明與依據，嚴格按照學校要求進行試卷歸檔；為避免考試違紀行為，考試前學院會對本專業學生進行誠信迎考教育，與所有學生簽訂誠信考試承諾書，近三年來本專業無考試違紀行為發生。2.保證實踐教學質量實踐教學共分為三個層面，分別是學科基礎及專業知識教育層面，工作技能教育層面，創業創新教育層面。各層面有若干課程及其它活動支撐，分別實現學生專業素質培養、技能培養、創新意識及能力培養這三個培養目標。（1）學科基礎及專業知識教育層面的實踐課程主要指一些學科基礎課、專業必修與選修課的上機實驗部分以及部分學科基礎課的習題課。主要在學院數學實驗室與數學建模實驗室完成。（2）工作技能教育層面的實踐課程主要包括數學軟件類課程、實習實訓與畢業論文。數學軟件類課程有數學實驗、統計軟件等；實習實訓主要指為學生開設《軟件實訓》課程，與東軟公司和甲骨文公司合作，每年定期選派學生進行為期4周的軟件實訓，培訓合格者獲得4個學分。主要培訓方向有：C++方向，Java方向，和大數據處理方向。畢業論文要求本專業40余名教師參與指導，支持跨專業、跨學院做畢業論文或申請做校外畢業設計。（3）創新創業教育層面，開設《創業創新教育》課程，讓學生通過參加各類科技活動、社會實踐、創業訓練，取得成效，獲得學分。本專業創新創業教育的具體做法有:a.鼓勵學生積極參加學校的各種創新創業實踐項目，如校內本科生研究發展計劃（OUC-SRDP）、國家級大學生創新創業訓練計劃。b.支持學生進行科技創新活動。選拔優秀學生參加到學院教師主持的科研項目研究中，研究成果除作為畢業論文主要內容外，優秀成果還可在科研期刊上發表。c.組織學生參加科技競賽活動。學院建設有“中國海洋大學大學生數學創新實踐活動基地”，包括“建模俱樂部”、“大數據俱樂部”和“高性能計算俱樂部”三個學生社團，組織、培訓、指導學生參加多個學科競賽以及相應的賽前培訓工作，如：美國大學生數學建模競賽；深圳杯數學建模夏令營競賽；“高教社杯”全國大學生數學建模競賽；大學數學競賽；ACM-ICPC程序設計大賽；“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽；iGEM國際遺傳工程機器大賽等。d.倡導學生參加社會實踐活動，開展假期調研與三下鄉活動。e.開展以學生為主體的創新研習小組活動。選拔部分學生組織了“量化投資研究小組”，本專業教師及來自校外企業的專家共同參與指導，由學生講解，共同研討有關證券投資技術分析的方法；組織學生成立了“數學興趣小組”，每周公布數學問題，開展有獎征解；組織了以教師為主，師生共同參與的StudyGroup活動，對創新實踐活動常用的數學方法、統計學習方法等進行研習。f.舉辦以創新創業教育為主題的校園文化活動。學院將學生校園文化活動進行整合，打造“小數點”學生活動品牌，推廣宣傳數學文化。開展“數學文化節”，內容涉及“創業大賽”、“玩轉數學”、“數學建模大賽”、“數海拾貝”征文大賽以及以“數學-文化與實踐”為主題的專家講座等活動。

三、專業建設中人才培養方面取得的部分成績

1.正常畢業率較高。以2016屆畢業生為例：大學英語四級通過率100%，六級通過率76.1%，考研率45%，體質測試合格率100%。正常畢業率與獲得學士學位證書率為93.5%。2.就業率較高。2015屆本專業畢業生共45人，未就業5人，就業率為88.9%；2016屆本專業畢業生共47人，未就業5人，就業率為89.36%；2017屆本專業畢業生共37人，截止2017年8月，就業率達到97%。3.畢業生社會認可度較高。2016年學院對進入企事業單位的20名畢業生進行了就業跟蹤調查，用人單位對畢業生整體滿意度達到80%以上；另外，近幾年本專業每年有十名左右畢業生被推免至北京大學、浙江大學、復旦大學、南開大學、廈門大學等名校讀研并被接收，每年約有2-4名同學出國留學。4.學生就讀數學的意愿逐年提高。2015年，本專業招收60人，第一志愿報考人數19人，占31.7%。自2016年起，數學院實行大類招生，2016年共招數學類學生112人，第一志愿報考人數為63人，占56.3%；2017年共招數學類學生121人，第一志愿報考人數為82人，占67.8%。第一志愿人數逐年增多。5.創新成績突出。以2016度為例。本年度本專業學生發表科研論文2篇；獲全國大學生數學建模競賽國家一等獎1項、二等獎2項、山東省一等獎6項，在競賽組委會從全國參賽隊所提交的近30000篇論文中評選出的10篇優秀論文中本專業學生參與的有2篇；在全國大學生數學競賽中，本專業學生獲得國家二等獎3人、山東省一等獎4人。6.創業有突破。2016年3月，包含本專業學生在內的數學科學學院八名同學組成德爾塔數據創業團隊，正式注冊成立了青島德爾塔數據科技有限公司。該創業團隊的研究方向涵蓋數據挖掘、統計學、運籌學、應用開發等，其前身是中國海洋大學大數據俱樂部，2015年入駐學校大學生創業孵化基地，2016年3月在學校就業創業指導與服務中心的幫助下由俱樂部的核心技術團隊成立了青島德爾塔數據科技有限公司，并致力于進行大數據終端應用的定制化服務，可以提供包括數字、圖表、文本、視頻在內的多種信息的數據挖掘、可視化實現以及人才培訓等服務。四、專業建設中發現的若干問題經過多年建設，我校信息與計算科學專業取得了很大進步，但多年來，仍有一些沒有解決的問題困擾著專業的發展，這也是未來專業建設需要努力的方向。1.缺乏高水平學科帶頭人。學科的發展能極大帶動專業的發展，引進高水平學科帶頭人是學院需要下大力氣解決的重點工作。2.數字課程資源建設滯后。在當前網絡課程大發展的時期，應抓住機會、與時代同步，大力推進專業課程數字化建設。3.專業教學團隊需要提升。目前本專業在計算數學、運籌學、信息科學方向已經形成穩定的教學團隊，學院應促使這些團隊多出教學成果，向高水平教學團隊邁進。4.專業特色需要凝練。數學有自己的發展規律，可以強調專業發展以強化數學基礎為主，但在當前形勢下，全國有近500個學校設有信息與計算科學專業、每年近3萬名畢業生，競爭如此激烈，如何才能使得自己更加突出，所培養的學生更加有競爭力？專業特色就顯得很重要了。凝練出自己的特色并在培養方案中加以實施，是值得我們探討的重要工作。

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作者：張京良 王衛國 李長軍 單位：中國海洋大學 數學科學學院