信息与计算科学专业“理工融合、四能协同”的创新教育体系探索

邹序焱 朱开晓 蒲玲

关键词：信息与计算科学；应用型人才培养；能力驱动

1 背景

在1998年，教育部颁布了《普通高等学校本科专业目录（1998年颁布）》，将原计算数学及其应用软件、运筹学、控制科学、信息科学专业合并为信息与计算科学专业。该专业的办学指导思想为“强基础、宽口径、重实际、有侧重、创特色”。经过20多年的发展，全国已经有400多所高校开设了信息与计算科学专业[1]。根据不同学校的各自办学特点[2]，各高校信息与计算科学专业也有各自不同的办学方向。主要的培养方向分为以下几种[3]：一是培养学生的数学能力为主，计算机编程能力为辅的培养方向；二是培养学生的计算机应用能力为主，数学能力为辅的培养方向；三是数学和计算机的能力并重的培养方向。每种培养方向侧重点不同，但同时具有一定特色。然而随着社会的发展，社会对人才的要求也越来越高。近年来，因信息与计算科学专业存在着一些困境，有不少高校取消了信息与计算科学专业的招生。这也意味着信息与计算科学专业的培养体系需要更进一步探讨。

2 高新技术行业对人才的需求分析

随着社会的发展、科技的进步，全球进入了数字技术时代，各行各业都出现新的动态，也出现了新的问题。目前，大数据分析与应用、信息领域、智能化等产业交叉融合，产生大批数字化、自动化、智能化的科技成果，并将向智能化、集成化、个性化以及网络化发展，并广泛融入各个领域。科技进步需要具有创新能力的高科技人才来实现。高科技人才不仅数学理论知识非常重要[4]，工科应用技能也同样非常重要[5-6]。这些产业都需要扎实的数学理论基础和工科应用技能，如大数据分析与应用产业中需要对数量关系进行建模，寻找数据的内在关联关系，从而挖掘出有用的价值信息，为决策提供帮助。在辅助决策的过程中需要应用现代化立体手段直观地展现出各种因素的内在关系，需要强有力的工科（计算机）应用技能，才能更好为社会生活服务；在智能化产业中常常需要对实际问题建立智能识别的数学模型，利用机器学习的方法对数学模型中的参数进行学习，然后利用工科（计算机）应用技能把学习好的数学模型泛化到类似的生活场景中去。

3 信息与计算科学专业办学思路

宜宾学院信息与计算科学专业始建于2008年，在近15年的专业人才培养与实践中，不断改革和完善信息与计算科学专业的人才培养模式与培养方案。随着社会的发展，遵循地方高校应该为区域经济社会发展服务的办学方针，根据《2018本科专业类教学质量国家标准》，结合宜宾学院的实际情况，提出了“理工融合、四能协同”的办学思路。“理工融合”是指信息与计算科学专业培养的同学既具有浓厚的数学理论基础，更具有工科应用背景，并以培养数据分析与挖掘、信息安全应用型工程技术人才为最终目标。“四能协同”就是基于信息与计算科学专业多学科交叉融合的特点，加强数学建模与优化能力、数据分析与挖掘能力、信息安全系统的维护与融合能力及算法设计开发能力的培养，将四能的培养贯穿于整个专业教育的全过程，以确保专业人才培养目标的达成。

4 人才培养目前存在的困境

近年来，因信息与计算科学专业存在着一些困境[7]，许多高校取消了信息与计算科学专业的招生。通过调查研究发现，取消该专业招生的原因主要有以下几个方面。1） 需更适合的培养模式。基于学科交叉的特点，各产业都需要兼具浓厚数学功底和过硬技术支持的复合应用型人才，但由于复合应用型人才需要更广泛的知识，且理论和技能并重，使得人才培养需要更为合理的模式；2） 课程体系不够合理。该专业开设了数学类课程、计算机类课程以及信息类课程。虽然课程门数众多，内容繁杂，但是课程之间的关联关系并未体系化构建起来，尤其在专业基础课程和方向课程上的联系不够紧密。学生在学习过程中无法较好的将数学类课程和计算机类课程联系起来，导致学科知识交叉融合度不高，同时难以将所学课程知识与生活生产实际问题结合起来；3） 复合型师资力量薄弱。该专业教师需要既具有很强的数学功底，又需要深入了解行业背景。部分教师长期从事教书育人工作，脱离了生产的第一线，虽具有较好的专业知识背景，但并不太了解行业发展。因此部分专任教师难以引导学生了解各行业发展的前景和用人需求；4） 行业技能培训体系不够。该专业的知识面较广、学习压力大，虽然学生发展后劲足，但也导致了学生在毕业时没一门专门的应用技能，与企业入职即能上手做项目的要求有差距；5） 校企資源融合不足，在人才培养中难以形成协同效应。

5 人才培养模式改革探索

5.1 持续完善能力驱动的“理工融合”专业人才培养模式

信息与计算科学专业培养模式的制定以“理工融合”为指导，设计并提出该专业以成果导向理论为支撑，遵循反向设计原则。由社会、产业对该专业人才的需求决定培养目标，再由培养目标决定培养模式。以产出为导向，动态跟踪市场需求为改革驱动力，用理工融合思维推进人才培养创新。遵循地方高校应为区域经济社会发展服务的办学方针，结合宜宾学院的实际情况，深入调研，对职业岗位能力培养目标进行方案制定。构建“理论学科、行业技能与专业相沟通”的能力驱动为主导的培养模式。加大应用创新训练课程比例，鼓励学生通过参加工科技能的训练，提升学生应用数学知识的创新能力。将能力的培养贯穿于整个专业教育的全过程，以确保专业人才培养目标的达成，如图1所示。

5.2 以产出为导向的持续完善课程体系

对课程体系的探索，应深入调研行业所需基础理论，提炼出基础课程模块。以行业技术发展方向和趋势为引领，深度构建理学和工学融合的课程体系。突出以专业知识为基础的专业核心能力培养，强调专业的工科应用背景。构架以能力驱动的课程模块的体系结构，如图2所示。

基础课程模块，主要包括数学类基础课程、计算机类基础课程以及信息类基础课程。这一部分课程主要构建学生的基础知识模块，为“理工融合”中厚实的“理”论基础。

数学建模与优化能力模块课程，这一部分课程的设置主要为了让学生形成掌握数学科学的思想方法，具有较强的数学语言表达能力和数学建模的能力。为“理工融合”中“理”和“工”相结合的模块，以达到用理论解决工科实际问题的目的。

数据分析与挖掘能力模块课程，掌握数据分析与挖掘的基本原理与常用方法，并能灵活运用到实践工作中，以便有效的开展数据分析工作；能实现各种经典数据分析与挖掘算法，并能应用各种具体算法解决实际的生产问题，为管理和决策提供有效的帮助。这一部分为“理工融合”的“工”学模块，为工学模块提供创新驱动力。

算法设计开发能力模块课程，该课程模块主要让学生掌握算法设计的基本原理和方法，开发具有工科特色的各种应用程序。这一部分为“理工融合”的“工”学模块，以专业技能为导向。

信息安全系统的维护与渗透能力模块课程，掌握信息安全的基本理论和方法，具有信息安全应用能力和信息安全的分析与实施能力，具备信息系统的安全性设计与信息安全软、硬件产品开发的基本素质，了解信息安全学科的发展动向和与其他学科的交叉应用。这一部分为“理工融合”的“工”学模块，以专业技能为导向。

5.3 构建能力主导的专业实训体系

构建“课程实验、基地实训、综合实践和毕业实践一体化”的综合实践教育体系，针对信息与计算科学专业培养目标，实现学生能够达到“理工融合”，完善各种专业实训体系。开设数据挖掘与机器学习、Java 程序设计、Web前端开发、软件工程、Java EE企业级应用与开发、专业实训等技能技巧专业实践课程，加强学生的专业实践能力，实现工科技能的加强。将专业实践、校内实训和校外实践等有机结合，涵养学生职业情怀。掌握专业知识与技能、强化应用实践意识、促进学生的成长。构建能力主导的专业实训体系，如图3所示。

5.4 打造“高素质、强应用”的师资队伍

与企业联合培养教师，进行双师型教学科研队伍建设。建立“高素质、强应用”的基层教研组织，把教学科研纳入学科建设体系，打破传统的分离状态。建立以学科方向、学科项目组及课程群、课程组为基本单位的教学组织体系，建立起“学科带头人+创新团队+平台+项目”的运作模式和考核模式。以项目为契机，更新专任教师的教学理念，提升教师的教学能力。推行理工融合，形成教师参与企业创新、师生合作创新、学生自主创新的三级创新教育模式。

5.5 持续完善“重过程、多元化”的评价体系

“以评促改、以评促建”是一种提高办学质量的有效途径。构建完善的评价体系对一个专业非常重要。信息与计算科学专业具有“理工融合”的特点，培养的学生应注重用理论知识解决实际问题的能力，构建“重过程、多元化”的评价体系。“重过程”是指在课程考核的评价体系中应该重视学生在学习过程中获得的能力，减少利用传统试卷考试的占比。“多元化”是指从产出的角度对人才进行多元化的评价体系，其评价标准不再是单一化的，而是多元化。

6 结束语

信息与计算科学专业是一个多学科交叉融合的专业，且社会对这类型专业需求也是越来越大。然而在传统的办学模式中，该专业的办学体系还存在一些问题。本文根据宜宾学院生源层次质量的实际情况，提出了能力驱动的“理工融合、四能协同”的辦学思路。构建适合于信息与计算科学专业理工融合，四能驱动的新型教学课程体系。以产出为导向，动态跟踪市场需求为改革驱动力，用理工融合思维推进人才培养创新。深入调研行业所需基础理论，提炼出基础课程模块，及时更新课程内容，以行业技术发展方向和趋势为引领，深度构建理学和工学融合的课程体系。