关于信息与计算科学专业“代数类课程”建设的几点思考与建议

王秀丽　陈尚弟

摘要：这篇论文结合我校当前专业建设十三五规划，针对我校“信息与计算科学专业”代数类课程，对代数类课程建设相关方面的问题进行了梳理，得出了关于代数类课程建设方面的几点认识和思考，并给出了相应的建议和改进措施。

关键词：信息与计算科学;代数类课程;应用能力

一、引言

专业要适应社会需求，主要是指由我们所选择的教育内容所构建成的课程，使学生学习后所具备的知识、技能和能力，能胜任社会专业的需求。专业是课程的组织形式，课程建设是专业建设的基础和落脚点。课程建设是提高专业教学质量的基础工程，也是一项系统工程，高校课程建设是“教学思想与教学目标，教学内容与教学方法，教学素质与水平，教学基本条件与教学管理”等各个方面的总体系统建设。对于当前我校信息与计算科学专业代数类课程，存在的问题及改进建议如下。

二、代数类课程教学及考核方式存在的问题

1.一些代数类课程，内容比较抽象，偏难，对于大多数学生来说不易接受，造成了教与学的对立。

2.授课内容或形式过于数学化或单一化，与其他课程的相融性或联系太少，尤其是结合计算机方面的实践太少，缺乏实际应用与系统性，学生听课及学习的积极性不高，导致学习效果不好。

3.期末考试成绩所占比例过重，在一定程度上忽视了对学生学习过程的考核。

三、继续推进代数类课程建设

本着以学科建设带动课程建设，进而促进专业建设的理念，2004年，以我校数学一级学科硕士学位授权点的第一研究方向“代数及其应用”学科梯队成员为主要成员，组建了代数类课程群教学团队，包括信息与计算科学、统计学专业的学科基础课：《解析几何》、《高等代数》、信息与计算科学专业限选课程：《近世代数》、《信息与编码》等代数类课程的教学与建设工作。

在实际教学中，还发现存在某些单课程内容与课程群的内容不能有效衔接，或者对后续课程的辐射性作用不大，致使学生在学习过程中不能系统的理解课程内容。而在做一些项目或毕业设计时，发现学生代数知识方面的应用能力欠缺。为了解决上述问题，使课程群能有效服务信息与计算科学专业的人才培养目标，对本专业代数类课程建设进行以下探讨。

（一）高等代数课程的相关建设

1.开启《高等代数》校级精品资源共享课中的录课工作

本学期，课程组的任课教师，按章节分工，对高等代数（1）进行了全程“90学时”的录课工作，已接近尾声。下学期在高等代数（1）录课的基础和经验之上，继续开展高等代数（2）的录课工作。通过录课，观看自己的教学视频，查找不足，在以后的教学中进行调整和改进，从任课教师自身的角度，为提升教学质量创造良好条件。

2.教学内容和手段的改革

高等代数课程是信息与计算科学专业和统计学专业的核心基础课。教学内容除了继续加强基本的逻辑推理和严密的思维训练，还要注重理论与实践相结合，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力和创新能力。课程内容的选择遵循下面几个原则：

（1）稳定基本。以教学大纲规定的内容为基本教学内容;

（2）夯实基础。加强基础概念、基本理论和基本方法的教学;

（3）经现结合。把高等代数的经典理论与现代数学的理论结合。如将经典的多项式因式分解理论与现代密码学的公钥密码理论相结合;将经典的线性方程组的理论与现代的纠错码理论相结合。

关注前沿和引导应用。设计一些课题，布置给学生应用。例如，多项式因式分解理论和线性方程组理论在编码和密码中的应用;矩阵在经济、管理和交通运输领域中的应用等。让学生充分了解和认识到代数学及数学在现代科学技术中的基础地位和重要应用。体现以学生发展为中心，以学生学习为中心的理念。

在2018级信息与计算科学专业高等代数课程的教学中，把具有应用背景的知识点，做了如下的任务分解：学生分组去查资料，撰写研究报告，编程实现，激发学生去探究问题背后隐含的概念和原理，引导学生进行研究性学习和创新性实验，培养学生发现、分析和解决问题的能力，进而更好的发展自主学习的能力。

各组的组长都是在高等代数课程学习方面做得较好的同学，由组长自由挑选班级同学进入自己所在的小组，成员有明确的分工，参与的同学积极性很高，任务完成的较好。在这个过程中，优秀学生进一步拓展了学习空间，学生之间呈现出传、帮、带的良好学习风气。

将数学理论与计算机编程及其他学科相融为一体的做法恰好服务于本专业培养规格的部分要求，也是将代数类课程中普遍存在的单纯的知识传授，推向注重应用与能力培养的有效举措。

（二）近世代数课程的相关建设

《近世代数》课程，是信息与计算科学专业的专业限选课。课程组教师积极钻研业务，并注重把近世代数与“代数学、组合学、编码和密码学”的一些最新成果相结合，介绍给学生，让学生了解近世代数与其他课程间的密切联系。

1.教学手段的改革

在《近世代数》教学中，加强对基本概念、基本定理和基本方法的教学，注重把抽象的知识点形象化、具体化。

开展以教学效果为导向的讨论课教学方法的研究和考核方式的综合改革，增大平时过程性考核份額，平时成绩由原来的15%增大到30%。对于授课内容，通过与高等代数同类内容的类比与对比，使得学生对抽象的知识点做到简单化理解。习题课采取研讨课的形式进行。课前先进行设计，给学生布置讨论题目，让学生分组准备，课上在老师的引导下展开讨论，并记录讨论结果，根据学生的表现进行评价。

在2016级本专业近世代数课程的教学中，进行了讨论课的教学实践，取得了较好的效果。讨论课教学的开展，调动了学生学习的积极性，充分发挥学生在课堂教学中的主体作用，体现“以学生为中心”的理念。

这样的一种教学手段-类似“翻转课堂”：课外学知识，课内互动交流。教师：组织、辅导，了解学生知识的理解和掌握情况;学生：上课前对所学的内容进行准备，积极地参与课程学习、课堂讨论。从同学们的反应来看，这种方式非常受欢迎。而且通过听学生的讲解，老师能进一步发现个别学生的闪光点及所讲知识点的问题所在，做到因材施教，有针对性的进行指导，对于提高教学质量起到了极大的促进作用。

2.教学内容的调整与改革

近世代数课程比较抽象，一些内容较难。针对这一问题，在2016版培养方案调整时，对近世代数课程的教学内容进行了调整，学时由64学时变为54学时，主要讲与前续课程高等代数和与后续课程信息与编码密切相关的知识点。而对于整环上的因子分解和扩域等采取了一定程度上的删减。这样既可以优化学科结构，也可以在一定程度上减轻学生的负担，使得学生对于课程本身比较基础性的、应用较多的内容可以有精力去“学熟、学精、学透”。

本课程是理论基础课程，表面上看有些枯燥，因此尝试在教学内容上进行实践化教学改革。参照一些应用近世代数方面的教材中的实际问题，比如，图的构造与计数问题，数字通讯的可靠性与保密性问题，有限域计算的编程实现等，让学生分组去研究和讨论，最后把他们的成果以报告的形式与老师和同学分享，使得教学内容具有趣味性与实用性，提升学生学习本门课程的积极性和自主性。

（三）代数类课程的整体把握及教研相长

1.做好代数类课程相关知识的融合

代数思想和代数方法是数学研究中最基本的思想和方法，也是大学数学专业学生数学教育的重点。这些思想和方法都渗透在各门课程之中，任课教师在授课过程中，注意课程知识点的相互衔接。比如解析几何课程中有线性相关、线性无关的概念，而高等代数课程中最重要的知识点也有线性相关、线性无关的概念，二者的相通之处是什么，不同之处是什么要讲解清楚。使学生明白代数是好多几何概念的推广，几何问题的代数化，会使一些几何问题处理起来更方便;而几何又是好多抽象的代数问题的直观解释，这样学生就知道两门学科之间有密切关系，不是彼此孤立的存在了。包括高等代数和近世代数，近世代数与信息与编码等，都有千丝万缕的联系，这都需要任课教师在授课过程中渗透给学生，使得学生对于代数类课程的学习有一个系统性，整体化的认识与理解。

在2019-2020（1）学期开设的“代数方法选讲”课程中，会进一步对代数类课程的知识点进行整合，针对学生考研和兴趣使然的选课目标，兼顾理论基础的进一步打磨和代数思想方法的充分运用，把学生学过的高等代数或线性代数以及优秀参考书和网络资源的精华适当融合，使得教学内容充分体现基础性、实用性和应用性，吸引更多的学生参与到该课程的学习中来。

2.教学科研一体化

自2004年起，团队每学期都会开展一周一次的讨论班，还不定期举办短期学术研修班。长期坚持下来，使得代数类课程群教学团队教师的科研能力有了长足的提高。从科研上为教学质量的稳步提高和教学改革的可持续发展提供有力支持。近年来，团队成员在科研与教学一体化，即“教学促进科研，科研反哺教学”方面，很好的实现了二者的平衡。科研转化到学生的创新创业项目或毕业设计上，而与学生一起做研究的同时，自身科研水平也随之提升。

四、进一步思考

为了适应我国高等教育的发展和践行全国教育大会的精神，根据本专业的实际情况，进一步尝试如下探索：

1.分层培养，因材施教，使得“人尽其才，物尽其用”。借鉴我校部分专业卓越班的培养模式，经过筛选，对于入学时一部分分数较高、基础较好的同学，单独成立一个班，在代数类专业基础课等一些课程的教学内容和考核方面，适当提升课程难度和广度，为他们后续发展及终身学习创造良好的条件。

2.让思政教育真正走进课堂。人才培养，首先是人的培养，立德树人。思政教育做得好，能进一步激发学生学习兴趣和学习动力，进而促进优良学风的形成。

3.可以考虑在代数类课程中，借鉴工科的CDIO人才培养模式，应用CDIO理念，让学生以主动的、实践的方式，有效的获取相关应用能力。

4.强实践的同时，代数基础决不可削弱。本专业学生所受到的严格的数学思维训练，是其他学科难以替代的。这既是本专业学生区别于计算机、信息工程等专业学生的主要特征，也是本专业学生受市场欢迎的主要原因。

由于信息产业进入“应用”為主流的时代，高水平的从业人员要具备将实际问题提炼为计算问题（很多是数学问题）的能力，其前提是学生具有良好的数学基础（包括代数基础）。如何把二者在实际中很好的结合起来，培养具有自身特色的高素质应用型专门人才，是本专业教师一直在不断探索的主题。

参考文献：

[1]张群.课程建设与专业建设的关系.理工高教研究[J].2005，24（6）：90-92.

[2]欧阳毅.基于代数类课程教学改革的探索与实践.大学数学[J]，2018，34（4）：24-30.

[3]陈宝生.“在新时代全国高等学校本科教育工作会议上”的讲话，2018.6.21.

[4]白峰杉.办好“信息与计算科学”专业的思考及建议.中国大学教学[J].2003，3：12-13.

[5]龚日朝：“以特色取胜”建设信息与计算科学专业的新型思路与实践.大学数学[J]，2004，20（3）：12-15.

作者简介：王秀丽，中国民航大学理学院，副教授，硕士，天津，300300。

基金项目：中国民航大学2019-2020年校级教育教学改革与研究项目：“代数及其应用”在实际教学中的专题化研讨和2018-2019年理学院院级优质课程“代数方法选讲”课程建设资助。