基于信计专业的计算机实践教学模式探讨

摘要：从课程体系、教学平台、教师队伍和学生创新能力4个方面对信计专业计算机实践教学模式进行探讨，以天津工业大学理学院信计专业为例，阐述计算机实践教学中采取的措施，提出专业课程分层次模块教学，校内与校外相结合拓展教学平台，校企合作扩大教师队伍，通过建模与自创来培养学生的创新能力。

关键词：创新能力；校企合作；数学建模；实践教学

0.引言

信息与计算科学专业（以下简称信计专业）是以软件信息服务业为背景的将数学与计算机软件设计开发相结合的理科专业，信计专业把计算数学、信息科学和计算机的理论与应用相结合、相互交叉渗透，目标是使学生具有扎实的数学基础和数学思维能力及计算机理论基础，又具有一定的数学建模和计算机编程能力，能够运用数学知识和计算机软件解决信息技术领域的实际问题。随着高校对数学实验室的投资增大、软件和硬件条件增强，信计专业的实验课程设计随之增加，基于信计专业的计算机实践教学也不断增加，加强计算机实践教学，更好地建设实验课程并突出信计专业特色，这需要将教学过程中的课程教学体系、教学师资等与计算机实践结合起来。

1.优化课程体系

1）学科基础课把理论与实际结合。

信计专业的学科基础课由数学分析、高等代数、解析几何、常微分方程和概率论5门课程构成。任课教师在进行课程安排时需要适当考虑实验课程设计，在保证完成教学大纲规定的理论教学任务基础上，把数学分析、高等代数和解析几何3门课程中能结合实际讲解的问题，从现实中找出一些具体应用，并用MATLAB软件进行编程，使学生深刻体会程序的应用原理和过程，从而把抽象理论简化为实际运用。教师利用SPSS软件或MATLAB软件，对概率统计中的统计部分结合其他学科数据进行实际运用；在考虑往年建模有关问题的基础上，结合MATLAB软件对常微分方程进行计算机实践教学。

2）专业基础课突出计算。

离散数学、数值分析、微分方程数值解、数据挖掘等课程构成信计专业的专业基础课，主要研究数值计算。根据数值计算类课程的特点，教师要提炼其中具有应用背景的相关知识点，结合实际问题并以实际问题为主干，形成数值计算方向的特色案例，通过计算机实践教学，让学生在解决问题的过程中掌握知识、锻炼能力，并能结合软件编程解决实际问题。

3）专业方向课注重就业。

课程根据专业方向划分为“算法分析与软件设计”和“信息安全”两个专业方向。其中，操作系统、Java程序设计、软件工程、计算机图形学等课程构成软件设计方向的课程模块，信息安全数学基础、密码学与网络安全、信息论与编码、数据通讯与计算机网络、组合数学等课程构成信息安全方向的课程模块，学校将这些课程结合相应的就业方向进行教学设计，适当增加学生的企业实践环节并聘请校外有丰富实际工作经验的企业人员来校讲授。

2.完善实践教学平台

信计专业技能型人才的培养离不开实践教学。其中，对学生理论基础技能的培养可以安排在学院数学实验室，通过计算机进行实践教学；而学生就业所需的实践技能则必须与企业进行联合培养，学生通过到企业实习和实践，把在校内完成的数学实验与校外相对应的专业实习相结合，完善实践教学平台的搭建。

1）完善校内数学实验室。

培养信计专业技能型人才必须具备与专业教学相配套的硬件。天津工业大学理学院（以下简称我院）此前的数学实验室承担理学院数学专业和信计专业的教学实践任务，实验室内电脑陈旧老化，与之配套的设备落后，不利于学院的教学。2013年，通过与天津师范大学数学学院及天津理工大学理学院开展联合教学，利用3所高校的优势，我院信计专业成功入选天津市“十二五”战略型新兴产业专业并获得天津市资金支持。学校将获助资金用于加大机房建设，购人大量成套的机器设备，改建原数学实验室并扩建公共数学实验室、概率论与数理统计实验室、数学建模实验室和信计专业高性能计算实验室，扩建和投入后的实验室可承担本专业的校内计算机实践教学任务。同时，利用3所大学的联合，还可以实现资源共享，优势互补，如3所学校信计专业的学生可互相选课，3校之间相互认可学生所选择课程的课程成绩。此外，3所学校的任课教师积极沟通交流，共同探讨信计专业的教学经验及方法。

2）巩固校外实习基地。

天津市大学软件学院集中了众多天津高等院校和天津知名企业，天津大多数软件企业与软件培训机构在市大学软件学院内设有培训基地，通过与市大学软件学院及学院内的软件企业和培训机构联合，我院在此建立了校外实习基地。同时，我院还与天津高新技术产业开发区内的软件企业联合建立了毕业生实习基地。校外实习基地主要是学生在基地工程师的指导下，学习Java及信息安全知识，同时注重编程与应用；天津高新区内的实习基地主要是让学生进行上岗实习，为毕业后能快速适应岗位需求打下坚实基础。近几年来，学院信计专业一直坚持与IBM、浙大网新等企业联合办学，与天津市高新区内天地伟业、长虹立川、直针节点等企业建立良好合作关系，不断巩固校外实习基地的建设。

3.校企结合及扩大教师队伍

1）校企结合。

我院每年选派一名信计系教师到相关软件企业全职工作半年。教师通过实践工作，将其在企业中收获的学习和工作经验传授给信计专业的学生，不仅能满足教学需要，还能使教师的实践能力得到锻炼，为以后的科研和教学工作打下牢固的基础、创造更好的条件。

2）扩大教师队伍。

教师虽然有丰富的教学经验，但与企业软件工程师相比，教师在具体软件开发和解决企业实际问题方面还缺乏经验。企业高级工程师或管理人员具有丰富的生产实践经验和阅历，聘请具有丰富实践经验的企业人员来校完成某些实践环节和理论课程的教学，聘请软件行业的领军人物来校讲座，能进一步缩短企业与学院的距离，为进一步强化学生的计算机实践操作能力提供更多机会，也能帮助学生积累从业经验，以便毕业后满足企业的需求。

4.提高学生的创新能力

信计专业的有些学生认为数学基础课不重要，因此不认真学习；还有些学生对计算机操作感兴趣，对数学理论知识感到乏味，如何通过计算机实践教学提高学生学习的兴趣，培养学生自主学习的意识，从而提高学生的创新能力，这是需要教师和学生共同努力解决的一个课题。

1）鼓励学生积极参与数学建模。

数学建模取材于各种专业实际问题，通过解决实际问题，其结果又能再运用于实际。由于数学建模的选题范围广泛，又没有一定的规矩可循，而出题者往往没有事先设定标准答案，因此问题的解答方式不只一种。学生思维灵活，通过学习数学建模及参与各种活动，学生能将数学应用于实际尝试，并通过数学的运用来求解问题及完成相对应的计算。这些过程需通过软件编程计算机实现，而开展数学建模竞赛能为学生搭建探索和研究的平台，提高学生的创新能力。为此，我院把数学建模课程作为信计专业的必选课，鼓励信计专业学生参加学校每年5月份举办的“求实杯”数学建模竞赛，7月份学院举办的全国大学生数学建模竞赛前的建模培训以及9月份的全国大学生数学建模竞赛。

2）激励学生自主创业。

培养学生能力的教学体系，目标在于培养学生的创新精神和实践能力，为学生毕业后的就业提供条件。大学生是否具备创业的实践能力是影响创业活动效率的主要因素，创业能力的提高可以保证创业实践活动更好进行，信计专业的学生主要在数学应用与信息及计算机相结合的领域较其他专业更有优势。天津工业大学为各学院的学生提供了一定的实践环境和条件，为想创业的学生提供实践机会，使学生能够更好地展现自我，培养创新意识。信计专业学生的自主创业主要集中在计算机实践方面，如学生利用所学知识设计网站、提供网络平台、网上开店、在学校周边开小饰品店等，又如在教师指导下由兴趣相投的同学组成创业团队，自选大学生创业科研课题，从适合自己专业和自身特点的项目人手，开展实践科研项目。近几年，信计专业的学生每年都有团队参加校级、市级和国家级大学生创业项目，并取得一定的成绩。

3）鼓励学生参与教师科研项目。

当下，大学生的培养目标已从知识型转向素质型，对理论知识的掌握更注重于将其应用于实际，为此，学生的学习能力、动手能力和综合解决问题的能力也必须有所提高。通过开展科研创新活动，学生所学的理论知识从抽象变得具体，有了实践依托；通过计算机实践教学，不仅能使学生更深刻地了解已学知识，进一步提高学习积极性，也能激发学生对科研的兴趣。教师通过把本学科前沿的研究成果介绍给学生，把自己所研究的课题简介给学生，不仅能帮助学生初步了解本学科的前沿研究动态，还能拓宽学生的知识面，激发学生的创新意识。此外，教师还可以招募一些对科研感兴趣的学生参与自己的科研项目，把其中一些相对简单易理解或需借助计算机进行软件编程的内容交由学生完成，从而培养学生的科研能力。近几年来，信计系已有3位教师招募学生参与他们的科研项目。

5.结语

通过10年的信计专业建设工作，我院初步建成了具有自身特色的数学应用型人才培养实验平台；2013年，“基于应用型人才培养模式的探索与研究”项目获评为天津市教学成果二等奖；近几年，信计专业学生积极参加全国数学建模大赛并有多人次取得优越成绩；参加的创新项目多人次获得校级、市级基金支持；信计专业学生的就业率一直排在学校所有专业就业的前几名；信计专业一直坚持与天津市大学软件学院及一些企业联合开展教学实践。学院集中数学实践、实验和建模的师资力量，成立了数学实践教学团队，积累了丰富的实践教学经验，同时，我们还在不断努力深入探索信计专业计算机实践教学。

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