“知识主导，能力驱动”的信息与计算科学应用型人才培养模式研究

彭永康

（景德镇陶瓷大学信息工程学院，景德镇 333403）

一、前言

信息与计算科学专业是教育部于1998 年以数学类本科专业“计算数学及其应用软件”为基础，合并信息科学、运筹与控制科学等本科专业而成的新型本科专业。信息与计算科学专业代码为070102，属数学大类下设的理学本科专业，学生四年学习结束，成绩合格后授予理学学士。资料显示，至2018 年国内共有472 所高校开设了该专业，为国内高校开设数量最多的十大本科专业之一。但是，开设该专业的高校，有一部分是前期有计算数学及其应用软件的老牌本科专业的办学经历，设计该专业人才培养计划时会习惯性的选择以计算数学及其应用软件的专业办学理念为中心，侧重于数学理论知识的培养。另一部分高校则具有长期的理工类专业的办学经历，以兄弟院校的该专业人才培养计划为参考来设计本校该专业人才培养计划。这导致各高校在该专业培养目标上的高度相似性，人才特色和差异不明显，人才培养同质化现象严重，该专业的人才培养走上了重视专业知识的系统性与完整性，忽视了该专业人才的应用特性，在专业应用能力培养上重视不足的道路。产生的后果便是该专业的毕业生的专业能力与社会需求严重脱节，郝水侠等认为该专业学生的专业能力与社会需求不相匹配，无法胜任大数据时代对该专业人才的知识与能力需求。

同时，国内高校也认识到了该专业生存的危机，纷纷开展“互联网+”、大数据背景下的专业应用型人才培养模式的研究，胡焱等提出信息与计算科学的人才培养应该遵循“强基础、宽口径、重实际、有侧重”的办学指导思想。

教育部数学与统计学教学指导委员会数学类教学指导分委员会认为各高校应立足于本校的专业办学优势设计该专业的人才培养模式，立足于该专业的办学目标，通过与高校优势与特色相结合，形成以该专业国家教学质量标准为基础的差异化培养方式，或侧重于数学基础理论学习，或侧重于学生实践能力培养，形成具有高校办学特色的专业培养模式。

2011 年，McKingsey 发表报告《Big data：The next frontier for innovation，competition，and productivity》，预示着大数据时代的到来。2014 年，“大数据”首次写入我国《政府工作报告》。2015 年9 月5 日，国务院颁布《促进大数据发展的行动纲要》，标志着国家启动了大数据发展战略。信息与计算科学专业具有跨学科交叉的应用型理科专业，专业立足计算数学，兼具信息科学、数学、运筹学及计算机等学科特点。信息与计算科学专业的知识体系与专业领域较好的覆盖了大数据科学的知识领域要求，该专业的知识体系将数据科学的统计分析理论及知识包含于内，该专业培养的人才应该可以胜任大数据时代的需求。但通过对该专业的毕业生的专业能力培养方面来看，或为侧重于数学理论学术的学术型人才，或为侧重于工程实践的应用型人才，而大数据时代对人才的一个明显的需求是能将数学理论应用于大数据科学实践中，而这是当前的专业人才培养所欠缺的。

2015 年10 月，教育部、国家发展改革委、财政部联合提出《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》。同年的江西省教育工作会议也明确提出在教育系统继续深化改革仍是江西教育工作的主旋律，会议确定了景德镇陶瓷大学等10 所本科高校为江西省首批向应用技术型高校转型发展试点院校。如何在上述高校的专业培养与办学实践中突显专业的应用特征就成了上述试点高校在本科专业教学研究与改革中必须考虑的重要问题。

景德镇陶瓷大学的信息与计算科学专业始建于1999 年，2004 年批准成为江西省高校本科品牌专业，在近二十年的专业人才培养与实践中，始终遵循“与时俱进，理为工用，服务行业”的宗旨，不断改革和完善信息与计算科学的人才培养模式与培养方案，最终形成了“理论为基，理工融合，突出应用，拓展创新”的专业办学思路，构建了“知识主导，能力驱动”的创新应用型人才培养模式，打造了以“理论为基，面向应用”为目标的专业人才培养体系，实施了“厚基础、专应用”的应用型人才培养方案，以培养满足社会需求，适应云计算、大数据时代需要的信息与计算科学专业人才。

二、人才的能力需求与培养目标分析

首先，通过对1999 年以来的信息与计算科学专业人才培养实践的成果与教训进行总结，形成专业办学总结报告，明确该专业办学的得失与优劣势。其次，通过对校友、就业单位对本专业人才的就业情况开展以问卷调查、召开校友座谈、收集企业在“互联网+”及大数据时代对本专业人才的专业能力的新需求。第三，组织到广东、江苏等地的兄弟院校考查调研，借鉴兄弟院校的信息与计算科学专业的人才培养模式研究成果及办学经验。最后，在综合上述步骤取得的成果基础上，结合我校的行业特色，形成了以“知识主导，理工融合，能力驱动，突出应用”为特征的应用型信息与计算科学专业人才培养模式，突出专业人才培养的应用特点，明确了专业人才培养的四项专业核心能力，分别是数值计算能力、数据分析能力、数学模型分析与建模能力及软件编程能力。

信息与计算科学专业的专业知识领域、专业核心能力以及专业培养方案间的关系如图1 所示，以本专业知识的七大知识领域为基础，四大专业核心能力居中，形成学科交叉融合，覆盖计算机应用、数据分析处理、预测与决策等领域的专业培养方案。

围绕培养本专业人才的四项专业核心能力，提出信息与计算科学的培养目标是：以大数据处理为基础的统计与分析为专业培养方向，坚持理工交叉的专业办学思路，形成以图形图像处理、数据挖掘、模式识别、现代统计学、陶瓷行业信息化服务为主要研究领域，以培养具有扎实的数学基础，掌握数据统计及分析的理论、方法及技术，能熟练应用计算机软件开发技术于数据统计及分析、行业信息化服务领域，具有一定的信息与计算科学创新能力，能从事信息与计算科学领域的研究与教学、应用软件研发、大数据统计分析、基于计算智能的辅助决策等工作，可胜任基于大数据处理技术的辅助决策、计算机软件开发等需求的高水平创新应用型技术人才。

图1 专业知识领域、专业能力与专业培养方案层次关系图

三、信息与计算科学专业人才培养模式探究

信息与计算科学的专业学科涉及到数学、计算机科学与技术及信息科学三个主要学科，专业知识领域覆盖数学及计算科学、计算机科学技术、信息科学等三大学科领域，具有显明的学科交叉特点。信息与计算科学专业的人才培养实践中应该实行学科交叉融合，突出以专业知识为基础的专业核心能力培养，强调专业的理工融合特色，研究构建覆盖计算机应用、数据分析处理、预测与决策等应用领域的专业培养方案。围绕“工与理结合，理工融合，能力驱动，突出应用”的专业办学思路，形成以图形图像处理、数据挖掘、模式识别、现代统计学、陶瓷行业信息化应用为研究方向的学科发展方向与人才培养模式，注重专业的工程应用能力与创新能力培养。

通过培训使学生在以下方面得到训练：

获取知识的能力：具有良好的自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力。

应用知识能力：具有在信息与计算科学领域里从事科学研究、设计与开发计算机应用软件的能力。

创新能力：具有创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力。

专业核心能力：具有数值计算能力、数据分析能力、数学模型的分析与建模能力、软件编程能力等四方面的专业能力。

1.专业人才培养体系

本专业培养的是以数理逻辑、概率统计、数学模型及运筹学为基础的数据（或大数据）统计分析能力，以信息科学、计算机科学技术为基础的计算机应用能力，同时围绕专业核心能力，形成了由理论教学、实验实训教学、基地实训以及科研实践四大教学环节共同组成的专业人才培养体系（如图2所示）。

在信息与计算科学专业的人才培养体系中，理论教学模块承担了本专业的专业理论课程教学，学生通过该模块的学习，可以掌握本专业的数理逻辑知识、概率统计知识、数学模型原理与实例、信息科学原理、计算机科学与技术等领域的专业知识，为本专业的核心能力培养提供理论与专业知识支持。

实验实训模块由专业基础理论教学中的核心课程与计算机科学与技术课程的实验教学、以单元能力培训为目标的实训及课程设计类课程两个子模块构成。一方面为相关课程的理论教学设计相应的实验来验证教学内容，另一方面以专业单元能力培养为目标配置相应的实践实训及课程设计项目，以专业知识为基础，培养学生的专业单元能力，为学生最终掌握专业核心能力打下基础。

图2 能力驱动的专业人才培养体系

基地实训模块承担专业技能实训课的指导与实践，专业认知、专题实训，毕业实习及毕业设计等实训内容的教学与实践。通过基地实训，一方面开拓了学生的视野，增长了知识，使本专业学生对当前热门行业的职业需求有了明确清晰的了解，对自身的定位有了新的认识。另一方面本专业学生通过这些实训项目训练，相关专业能力有了显著提升，对弥合高校所学知识与企业工作需求技能间的“最后一公里”，起了承上启下的作用，对学生的专业综合能力的提高有促进作用。

2.专业课程群

专业课程设置上，以《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》（中华人民共和国教育部高等教育司编）对信息与计算科学专业的知识领域、核心课程要求为中心，以“理论为基，理工融合”为宗旨，合理配置专业课程，将专业理论课程分为学科基础课程群、专业核心课程群、专业方向课课程群三大模块。

在信息专业的专业基础课程配置方面，从专业主干学科交叉整合特色出发，围绕专业的四个核心能力，一方面提取离散数学、数据结构、学科导论、面向对象程序设计、Matlab 程序设计五门课程构建信息专业的信息基础课程模块。另一方面则从信息专业的学科交叉特点出发，选取计算科学与信息科学的主干基础课程（包括数学分析、高等代数与解析几何、概率论与数理统计、信息论基础、数值分析、微分方程等），构建信息专业的专业学科基础课程模块，打造信息与计算科学专业的学科基础课程群。

专业核心课程设置方面，选取计算机图形学、数字图像处理、运筹与优化、数学建模、软件工程、数据库系统原理六门专业课程组成信息专业的专业核心课程群。课程内容涉及信息科学、计算科学与计算机科学三个学科，既可为本专业的学生提供了信息专业必须的专业知识及技能，同时又可构成信息专业的学科专业知识与技术的核心课程体系，为信息专业的专业培养方向提供知识与技术保障。

在专业方向课程的设置上，围绕计算机应用技术、基于大数据的数据统计分析、基于计算智能的预测与决策三个专业培养方向设置课程，并在专业方向课中增设专业选修课程模块，为学生提供应用软件研发、信息与计算科学领域研究、“互联网+”应用等相关研究服务的课程，使学生能够满足多层次的信息行业人才需求。

3.专业核心能力培养模式

信息与计算科学专业的学生四年学习结束，需具备软件编程能力（P）、数据分析处理能力（A）、数值分析与计算能力（C）、数学模型分析与建模能力（M）四种主要的专业能力，专业建设、培养模式与方案均应以上述四种专业能力（简称PACM）的培养为核心。除在理论教学中要围绕上述目标来精心组织理论课程体系，为PACM 的培养提供专业理论基础外，在专业的培养模式及方案中，还需精心研究建立“能力主导”的实验实践教学模式，为PACM 培养提供实验实训环境。

图3 信息与计算科学专业课程体系

在“能力主导”的专业实践教学体系内，将本专业的实验实训类课程分解为课程实验、技能实训、综合实训、科研及科技方法实践、毕业实践（含毕业实习与毕业设计）几个环节，以专业实验实训基地为支撑，组建图4 所示的专业实验实践教学模式，实施“理论先行，能力主导”的专业能力培养模式，培养以专业核心能力为中心的学生创新应用能力。

四、信息与计算科学专业人才培养方案制订

本专业的人才培养方案制订过程中，要确保方案有完整的专业知识领域与体系的前提下，体现本专业“知识主导，能力驱动”的人才培养模式。通过结合行业和地方经济的实际情况及优化专业教学内容等措施及手段，研究构建由理论教学、课程实验教学、实习实训（包括实习实践、课程设计两部分）及科研实践四个教学环节组成（见图4），围绕信息与计算科学专业的“软件编程、数据分析、数值计算、数学建模”四项核心能力，合理组织理论教学、课程实验实训、校外基地合作办学、本科生科研实践训练、创新创业实践等教学环节，构建以科学研究与工程实践能力为表象的专业应用能力培养、创新创业思维培养为目标的专业培养方案及计划。

在本专业最新的人才培养方案中，专业教育由理论教学类模块、课程实验类模块、实习实践类模块、课程设计类模块、科研实践类模块五大模块组成，各模块在方案中的占比（见图5）分别为66%、14%、7%、10%以及3%，其中约有37%左右的专业教育内容属于知识验证以至能力培养的实践性教学内容，方案具有明显的应用型人才培养特点。

图4 能力主导的专业实践教学模式

图5 专业教育各教学模块组成及占比分析

五、结论

经过多年的专业人才培养实践，信息与计算科学专业确定了“知识主导，能力驱动”的应用型信息与计算科学人才培养宗旨，以信息技术、科学计算和运筹控制等学科的数学理论知识为基础，通过数学建模、科学计算方法、程序设计和应用软件开发等方面的训练，使学生获得解决信息技术或科学工程计算中实际问题的能力。社会对本专业的人才需求也许会发生变化，在应用主导能力驱动的人才培养模式下，应及时修改调整人才培养的知识与能力目标，则专业人才才能满足社会需求，成为适应企业与社会发展的人才。