叶国栋

[摘 要] 信息与计算科学专业是教育部于1998年将原来的计算数学及其应用软件专业加以更名而成立的一个新的数学类专业，主要以信息为依托，数学、信息科学与计算机科学相交叉，培养大学生经过数学、信息论和计算机科学的训练与熏陶，能在信息科学与计算科学领域从事科学研究、软件开发、项目管理和教育教学等工作。本文结合信息与计算科学的专业认识，探索在专业数学基础课程教学、计算机科学课程教学、信息与大数据课程教学、校企合作培养课程教学中的教学法，为推动信息与计算科学专业的发展和完善提供参考，以便提高人才培养的质量。

[关键词] 信息与计算科学;课程;数学;教学

一、专业认识

为适应培养新世纪高端科技型人才的需要，教育部决定撤销原先的“计算数学”专业（1987年更名为“计算数学及其应用软件”），于1998年成立新的交叉学科专业“信息与计算科学”（Information and Computing Science）。2003年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在其调查报告《关于“信息与计算科学”专业办学现状与专业建设相关问题》中确定，信息与计算科学专业就其范畴与研究内容而言是数学、计算机科学、信息工程等广泛学科的交叉。信息与计算科学专业应该主要研究“信息技术的核心基础与运用现代计算工具高效求解科学与工程问题的数学理论与方法”（或者说，研究定向于信息技术、计算技术的数学基础）[1]。

广东海洋大学于2002年开始招收信息与计算科学专业的本科生，结合本校实际情况设置了本专业的培养目标为，即培养具备一定的人文素质，具有扎实的数学基础和良好的数学思维能力，掌握信息科学、计算科学的基本理论、方法与技能，受到计算科学、信息处理技术和软件应用技术的训练，具有初步科学研究和应用所学知识解决实际问题的能力，能从事科学与工程计算、信息处理、软件开发、管理决策、数据分析的高素质应用型高级专门人才。为培养信息与计算科学专业的应用人才，毕业前使得大学生具有扎实的数学基础、良好的数学思维，并具备计算机科学、信息处理、软件与网站开发及应用能力等。在课程教学上，我校本专业的主干课程分为：（1）专业核心課教学，包括数学分析、高等代数与解析几何、常微分方程、概率论与数理统计、Python基础、数值分析、运筹学、数学模型、数据分析基础等。（2）实践性教学，包括生产实习、毕业实习、毕业设计、程序设计综合实践、算法设计与分析综合实践、数据分析综合实践、数学建模方法及应用综合实践等。（3）实验性教学，包括C++程序设计、Java程序设计、数值分析、运筹学、模式识别、数学模型、数据结构与算法、数字图像处理、利息理论、金融工程学、程序设计综合实践、金融建模综合实践等。

本文结合我校在信息与计算科学专业多年的办学经验，在现今“新工科”以及数据与信息时代的背景下，建议将本专业课程设置分为专业数学基础课程教学、计算机科学课程教学、信息与大数据课程教学、校企合作培养课程等，拟提出信息与计算科学专业的课程体系改革，以顺应时代的发展和社会的需要，更好地在高等学校培养科技型、应用型、创新型、实践型的复合人才，推动本专业的发展和优化调整。

二、专业数学基础课程教学的探索

信息与计算科学专业以数学为基础，融合了数学、计算机科学、信息科学等学科。本专业要求大学生掌握数学科学的基本理论、方法与技能，能够运用数学工具和数学技术方法解决实际问题[3]。建议设置专业数学基础课程教学，包括数学分析、高等代数与解析几何、常微分方程、概率论与数理统计、数值分析、运筹学、数学模型、复变函数、MATLAB数学软件等，培养大学生具有良好的数学基础、数学思维能力、数学素养和数学模型意识;能够参加各类大学生数学建模竞赛或大学生数学竞赛，将理论应用于实际，达到学以致用的效果，切实运用“数学”解决与生活贴近的问题。例如，2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛的题目“高温作业专用服装设计”：在高温环境下工作时，人们需要穿着专用服装以避免灼伤。为设计专用服装，将体内温度控制在37oC的假人放置在实验室的高温环境中，然后测量假人皮肤外侧的温度。为了降低研发成本、缩短研发周期，在模拟场景下，请用数学模型来确定假人皮肤外侧的温度变化情况[2]。

通过专业数学基础课程教学，培养大学生的逻辑思维能力、抽象思维能力、数学基本计算能力和数学理解能力。随着科学技术的不断发展和成熟，数学及其应用已融入到军事、航空、经济、金融、管理等领域，在解决各类实际问题时，数学工具成为主要手段、重要途径和有力保障，在许多领域发挥着极其重要的作用。

三、计算机科学课程教学的探索

计算机科学课程是信息与计算科学专业的重要组成课程，通过计算机课程的学习，可使大学生具有扎实的计算机科学技术操作能力、实践能力和开发能力，提升大学生的计算机综合素养。建议设置的计算机类课程包括C++程序设计、Java程序设计、Python基础、模式识别、数字图像处理、软件工程、数据结构、操作系统、数据库原理及应用等。为加强大学生的动手能力，在教学的同时注重创新型人才的培养与引导，在这里，鼓励大学生参加学科竞赛以验证创新型人才的培养质量，如由美国计算机协会组织的国际大学生程序设计竞赛（ACM）、中国大学生计算机设计大赛、中国软件杯计算机软件设计竞赛等。引导大学生进入实际的开发训练，挖掘大学生运用计算机技术解决实际问题的综合实践能力和团队合作意识。例如，2019年中国软件杯计算机软件设计竞赛（第八届）题目“旅客行程智能推荐系统”：按照旅行时间最短、总体花费最少、舒适度最高等多种影响行程方案选择的方式，并考虑不同旅客类型（如商务旅客、个人出行、家庭出游等）的旅客偏好，试开发一套智能化查询系统，支持民航航班、铁路运输、城市公共交通等多种交通方式组合，为旅客提供最优的行程推荐服务[3]。

通过计算机科学课程的学习，高等学校信息与计算科学专业的人才培养应达到如下目标：掌握计算机科学的基本知识、理论和方法，具有较强的专业能力、实践能力、创新能力、开发能力，能够在相关单位或部门从事软件开发与维护、网站设计与维护、数据挖掘与分析、项目管理等应用型人才[4]。因此，培养大学生学会以数学为工具，利用计算机科学技术开发与维护计算机的新系统、新软件、新网站和新功能。

四、信息與大数据课程教学的探索

信息与大数据时代的到来，信息与计算科学专业的教学课程设置也应顺应大趋势而作出适当的改革，以增强信息与计算科学专业的生机、活力及前瞻性。当前，由于社交网络、电子商务、移动互联、智慧社区、共享服务等领域出现了许多与以往时代不同的特征，如交互数量大、种类繁多、信息速度快、数据价值高、特征隐藏深、安全受重视等[5]。基于大数据时代数字信息的广泛传播，为深度挖掘数据的内在规律和特征，建议信息与计算科学专业在信息与大数据课程中，增设信息论、人工智能、大数据技术原理与应用、数据挖掘技术与应用、数据可视化技术、机器学习等。课程教学过程结合实践训练，培养大学生的数据挖掘能力、大数据分析与处理能力，旨在激励大学生学习数据挖掘的积极性，提高大学生通过大数据分析建立数据挖掘模型，并应用数学工具解决实际问题的综合能力。例如，2019年“泰迪杯”数据挖掘挑战赛题目“运输车辆安全驾驶行为的分析”：请根据所提供的运输企业所采集的数据，分析车辆行驶过程中的驾驶行为对行车安全、运输效率、节能情况等的影响，运用数据挖掘的方法，建立有效的数学模型并进行适当的评价[6]。

信息与大数据课程融入到信息与计算科学专业，通过相关的信息处理、数据挖掘、大数据分析，提高信息与计算科学专业的办学质量，以使本专业建设更具科学性和时效性;同时满足当前社会对数据收集、数据提取和数据挖掘的人才需求，推动信息与计算科学在正常轨道上“行驶”。这样，结合时代特征的信息与计算科学专业才能办得更好，更能与时俱进。

五、校企合作培养课程教学的探索

以数学为基础工具、以计算机科学为技术，着力培养大学生的开发能力和数据处理能力是信息与计算科学专业的培养目标。在课程教学方面，首先是通过在校期间的专业课程教学（包括基础课程、专业课程、实验课程）培养大学生的理论知识;其次是通过实训实践类课程教学丰富大学生的实际操作能力。因此，在信息与计算科学专业教学中设置了校企合作培养课程，由企业单位引导大学生了解企业需求，特别是主流开发工具和应用系统平台[7]，以便更好地培养学生的实践创新能力并收到岗前培训的效果，这是培养应用型人才的高价值途径之一。

校企合作培养课程以企业的技术人员（包括工程师）为主讲教师，结合企业背景和自身经历以实际的研发项目入手，弥补校内实践课程的不足，引导大学生明确企业方向与需求。通过校企业合作培养课程培养大学生的自动操作能力，加强企业与大学生的深入结合，让大学生真实体会企业的工作流程、管理模式、应用平台。从而使大学生在毕业之前能够模拟融入企业，模拟为“准职工”，毕业之后能够更快速地适当企业环境。

六、结语

新的时代对信息与计算科学专业的教学设置提出了新的要求，数学、计算机科学、信息科学、大数据技术和人工智能的交叉结合是大势所趋，也是时代的要求。因此，各类课程的合理设置更显其重要性。为了培养大学生的数学思维能力、实验实践能力、创新驱动能力、智能计算能力、数据挖掘能力，信息与计算机科学专业的老师们要加强对本专业的认识，加强对课程教学的改革，加强理论与实践相结合，加强与时代发展步伐相接轨。

参考文献

[1]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.关于“信息与计算科学”专业办学现状与专业建设相关问题的调查报告[J].大学数学，2003（1）：1-5.

[2]于晓秋，野金花，高德宝，等.基于“卓越计划”的信息与计算科学专业创新人才培养的研究[J].高教学刊，2019（13）：31-33.

[3]中国软件杯计算机软件设计竞赛网[DB/OL].http：//www.cnsoftbei.com/.

[4]黎永壹，杨忠强，胡俐蕊，等.计算机专业人才培养体系探究——基于工程教育专业认证与新工科建设相结合[J].钦州学院学报，2019（3）：72-79.

[5]罗天任，许友军.基于大数据战略的信息与计算科学专业建设的浅析[J].电子技术与软件工程，2019（10）：193.

[6]广州泰迪智能科技有限公司网[DB/OL].http：//www.tipdm.org/.

[7]王凯，张成堂.新工科建设下信息与计算科学专业校企合作实践[J].高师理科学刊，2019（2）：72-75.