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信息与计算科学专业课程教学法的探索

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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）专业核心课教学，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]。

文章来源：《数学教育学报》网址: http://www.sxjyxbzz.cn/qikandaodu/2021/0318/680.html