“二模块三层次”创新实践教学体系的构建与探索

○吕绪华 李德宜 龚谊承

（武汉科技大学理学院 湖北 武汉 430081）

武汉科技大学在1999年开办信息与计算科学专业以来，为了办好这个专业，首先对毕业生就业市场对信息与计算科学专业人才需求、人才知识结构、基础理论和专业技能要求以及国内高校信息与计算科学专业实践课程设置情况进行了调研，根据调查研究以及往届毕业生的反馈信息和分析，得出信息与计算科学的毕业生必须具备以下几方面的基本能力：数学建模、系统分析能力；计算机应用能力；信息收集与处理能力；管理、工程等方面的实践动手能力，为此我们对以往的培养方案做了全面的修订，制订了符合创新性实践教学体系改革的新培养方案。

一、实践教学环节中存在的问题

2007年2月教育部颁布了《关于进一步深化本科教学改革，全面提高教学质量的若干意见》，指出：“高度重视实践环节，提高学生实践能力。要大力加强实验、实习、实践和毕业设计（论文）等实践教学环节，特别要加强专业实习和毕业实习等重要环节。”因此，实践教学在信息与计算科学专业人才培养过程中占有十分重要的地位。根据教育部精神，武汉科技大学在信计专业开办之初，对信计专业的专业方向和理论课程设置进行了相关讨论和研究。但在具体的实践教学中还存在以下几个方面的问题。

1、理论基础知识不够夯实

在对学生实践教学效果的问卷调查中，许多同学反映在课程设计或者是上机操作的过程中，由于理论知识的欠缺，而不知道怎么开始动手做。

2、实验课程开设与实际需要有距离

学生反映现有实践教学与现实社会应用中的需要有一定的脱节，课程安排中针对将书本知识与实际运用的相结合的课程较少。

3、实习基地和实验室建设不够完善

信计专业毕业实习去向包括省统计局或市统计局，以及部分企业单位，学生也可以选择自主实习。而自主实习缺乏有力的监管考核方法，这样让毕业实习的作用大打折扣。

4、毕业设计和毕业论文质量不尽人意

在选题上，部分选题不能紧密联系专业特色，纯数学理论课题无法锻炼学生的动手能力，纯计算机软件开发课题无法提高学生学术水平，自拟研究题目有的与社会实际联系不够紧密。

二、实践教学体系设计的基本原则

实践教学是信息与计算科学专业本科教学过程的重要组成部分，是培养和提高动手能力的一个重要过程，是加强理论联系实际和勇于探索的创新精神必要途径。我们在构建信息与计算科学专业创新性实验教学体系的改革中注重以下原则：在课程设置上首先加强数学基础教学，打好专业理论基础，以培养社会所需的应用型、研究型、创新型人才为目标；加大实验教学内容在专业培养方案中的比重，改进以往的对理论教学非常关心，而对实践教学重视不够，实践教学的内容少、方式单一、效果不好的传统模式；在不同的课程实验之间形成合理的衔接，使实践内容更加优化，实践体系更加完备，实践课的教学模式更加合理，经过完善的系列实践课程的培养，提升学生的竞争实力；实施过程中注重建立科学的实践教学管理激励机制、实践教学考评体系、规范实践教学流程，使实践教学的方案得以落实，保障教学水平和学生培养质量得到整体提高。

三、“二模块三层次”实践教学体系设计

信息与计算科学实践教学体系研究包括实践教学课程体系的设置和毕业论文（设计）两个方面。考虑到信息与计算科学专业学生在目前的就业市场现状，以及应用计算机师资力量的不断增强，综合考虑该专业的培养目标，在整个教学计划中构建了“二模块、三层次”的实验教学体系。其中把专业课程设置为两个教学模块：“计算机技术类模块”和“经济管理类模块”，把实践教学渗透到教学模块课程中。实践教学分为“基础性实验”、“综合性实验”、“创新性实验”三个层次，实践教学循序渐进，逐步深入，以培养学生理论联系实际的实践技能，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

1、实践教学的课程体系设置

信息与计算科学专业既不同于数学专业又有别于计算机专业、信息管理专业，该专业的实践教学课程应以数学知识为基础，结合计算机技术进行实践教学。在课程设置上武汉科技大学从以下五个板块的课程设置为基础构建了该专业的实践教学体系。设置的课程群为：学科基础课程、专业核心课程、专业方向课程（模块课程）、专业任选课程、通识教育课程。

由于信息与计算科学是以计算数学为基础，必须在低年级打下坚实的数学计算基础理论知识，为此，在学科基础课程中设置了数学分析、高等代数、解析几何等相关的数学基础理论课程，目的在于培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力。在专业核心课程设置中选择最能反映学科本质特点、基本概念、基本原理、基本方法、基本技术的内容作为核心课程，如设置了信息处理中的数学基础、计算方法、数据结构、运筹学、专业实验与设计等课程，在专业方向课程中设置了计算机应用模块和经济管理类模块两个方向的模块课。在科学设置适合信息与计算科学专业特点的课程体系的基础上，将实验内容根植于理论教学中，增加课程设计的学时，强化实验过程，培养学生既有扎实的理论基础，又有较强的实际应用能力。

2、毕业设计或毕业论文的实践性要求

毕业论文或设计是信息与计算科学创新性实践教学体系的重要组成部分，是学生在完成专业教学计划中的全部课程和其他教学环节的基础上进行的最后一个综合性教学环节。通过毕业设计，能够培养学生综合运用所学理论知识分析问题和解决问题的能力。在这一过程中，首先把握好毕业论文的选题关，学生的选题一部分是学生通过市场调查自主选题，一部分来源于教师的科研课题，一部分结合企业的实际需要帮助企业解决实际问题的课题。接下来严格把控毕业论文或毕业设计的质量关，培养学生创新性地发现问题和寻找问题的解决方案，在完成过程中注重培养学生协作精神和团队精神，提高学生独立分析和解决实际问题的能力。实践证明毕业论文（设计）也是创新性实践教学体系中不可缺少的关键环节。

四、实践教学实施的保障体系

基于学校和学院现有基础条件和相关的管理办法，为了保障实验教学体系的顺利实施，在本系统实践过程中设计了本专业的创新性实践教学的保障体系。

1、建设专业化的实践教师队伍

实践教学体系的实施，离不开一批高素质的实验教师队伍，我们在对现有在编教师进行培养的同时，引进优秀专业教师，增加楚天学者岗位。这些专业课教师不仅需要具备深厚的专业理论基础知识，还要具备较强的实验选题能力、实验设计能力、实验操作能力和奉献精神。这批实验教学师资队伍，在建设实验室、编写实验指导，准备实验设备等方面，花费了大量的业余时间和精力，他们在专业课程中承担了相应的实验课程教学环节和课程设计，修订了信息与计算专业4门主要专业课程的教学大纲并进行实施。同时增开了《专业实验与设计》实践性课程，有针对性地设计了14个实验案例，制订了详细全面的实验大纲；形成了“厚基础，宽口径，强能力，高素质”为指导思想和特色的课程体系。实践证明，加强专业课教师队伍的建设，是创新行实践教学体系实施的保障。

2、规范实验室的管理

（1）建立教学计划内的实验教学预约制度。教学计划内的实验项目，教师跟实验室预约，对学生实行时间的开放。

（2）教学计划外实验项目落实开放性实验。学生进行创新设计实验项目，各实验室设计类竞赛，实验室对学生实行登记使用办法。

（3）实验环节的工作流程化。实验过程中教师进行认真指导，试验后写实验报告，每一个环节都制定明确的考核标准，这样进一步保证学生实验的效果。

（4）落实教学督导制度。团成员分别到课堂听课，向学生随机发放调研问卷，对教师进行目标考核，这样在制度上保证了创新性实践教学体系的实施。

3、优化实践教学方法

信息与计算科学的实践教学的关键是数学建模能力，因此在实践教学体系实施过程中，除在本专业开设数学建模和数学试验两门课外，我们把数学建模的思想贯穿于整个创新性实践教学体系中。在应用数理统计，数理金融，专业实验与设计，最优化等课程中重点讲解如何把生产实际问题转换为数学模型，以及各种模型在计算机科学中的应用。创新性实践教学体系还注重搭建课堂外学生参与实践教学平台，包括组织学生参加假期社会实践调查、鼓励学生申报学校开展的学生创新性科研课题、组建创新性实验团队、参加国际国内数学建模大赛等。

4、建立和完善实验教学平台

为实施创新性实践教学体系，武汉科技大学建立了信息分析与计算实验室、数学建模与仿真实验室、大学生科技创新基地、数力计算研究中心四个实验室和武汉市统计局学生实验基地。实验室里配备有计算机、工作站、数学软件、投影仪等先进实验设备，学院图书馆藏有专业图书资料和试验相关的文献资料。

建立实习基地，武汉科技大学在市统计局挂牌为学生创新性实践基地，每年毕业班学生可以到该单位实习实践，帮助统计局对统计数据进行处理分析，使学生真正体会实际工作的特点和学校所学理论知识在实际工作中的应用价值。校内学生实验室和校外学生实习基地的加速建设，满足了学生创新性教学实践的需要。

五、实施效果

实践证明，“二模块三层次”的实践教学体系符合人才培养的规律，几年的创新性实践教学体系的实施，在信息与计算科学专业的学生培养中取得了显著成效。2011年的毕业生学生一次性就业率平均达93%，考研率达29%，2011年数学建模竞赛也成果喜人，理学院全国大学生数学建模竞赛中取得了数项省、国家级奖，突破性的取得了美国大学生数学建模竞赛国际一等奖一项。更重要的是毕业生通过创新性实践教学体系的培养，理论基础扎实，实践动手能力强，缩短毕业生的工作适应期，增强毕业生的社会竞争能力。

（注：本文属湖北省教育厅项目《信息与计算科学专业创新性实践教学体系改革研究》，项目编号：2010173。）