信息与计算科学专业创新实践教学模式初探

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  摘 要:结合北京物资学院实际情况分析了信息与计算科学专业实践教学的现状及存在的主要问题,同时对经管类院校信息与计算科学专业实践教学模式的主要内容及组织管理方法等问题进行了探讨。提出了“强化基础教育 + 注重案例教学 + 拓展实践环节”为主要内容的信息与计算科学专业创新实践教学模式。
  关键词:实践教学 模式 应用型人才
  
  北京物资学院是一所以培养经管类应用型人才为主的本科院校,信息与计算科学专业是该校惟一一个授予理学学士学位的专业,该专业的培养目标是:培养具有良好的数学和信息科学的理论基础,掌握科学计算、数学建模的方法及信息处理技术,熟悉计算机及相关应用软件,了解经济、管理的基本知识,能够运用数学方法和计算工具,解决经济、管理中的实际问题的应用型人才。为了实现这一目标,我们在进行专业设置时有意增加了实践教学内容的比重。尽管如此,学生的大部分在校时间仍然是在课堂上学习他们认为枯燥的数学理论,尤其是他们认识不到这些理论将来会有什么用处,因此,学习显得很被动。但当他们走向工作岗位,真正需要用数学知识解决实际问题的时候却发现大学期间开设的许多课程:如数学分析、高等代数等原来是非常有用的,只可惜自己没有学好。正所谓:书到用时方恨少。
  如果我们能够找到一种新型的创新实践教学模式,并把这种教学模式贯穿在各门课程的教学过程中,使学生在学习各门课程的过程中接触一些大型的实际案例,并尝试解决这些问题的各种方法,则可以很好的激发学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,为他们将来就业或继续深造打好坚实的基础。
  鉴于我校的信息与计算科学专业培养目标以及学生的生源素质等因素的特殊性,我们不宜照搬别的学校的教学模式,因此,从2006年开始,我们就一直在探索一套经管类院校信息与计算科学专业的创新实践教学模式,经过多年探索与实践,形成了一套以“强化基础教育 + 注重案例教学 + 拓展实践环节”为主要特色的创新实践教学新模式。
  
  一、强化基础教育
  
  在培养高素质应用型人才的过程中,我们认为坚实的基础理论、基础知识以及宽广的知识面,是应用型人才成长的基石,假若没有这个“基石”,所谓的应用型人才就会成为空中楼阁,缺乏潜力和后劲。因此,对本专业的学生来说,基础理论、基础知识的教学,是非常必要的。为此, 我们在大一、大二阶段设置了数学分析、高等代数、解析几何、概率论、常微分方程等本专业的基础课,主要目的在于培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力,为培养应用能力打下基础。在大三、大四阶段设置了数理统计、运筹学、数值分析、数学建模、计算机程序设计等专业核心课,主要目的是培养学生解决实际问题的能力。无论是基础课还是专业核心课,都包含一些比较抽象的理论推导和证明过程,而信科专业传统的教学重点往往放在理论的推导与证明过程上,这对于培养研究型人才固然很重要,但对于我们学校的学生来说,一方面他们的数学基础并不像重点大学学生那么好,因此以理论讲授为主的教学模式极容易使他们失去学习的兴趣;另一方面,我们培养的是应用型人才,学生更需要具备把各种理论应用到实际中去的本领。为此,我们在课堂教学过程中主要采取了以下措施:
  1.删减了部分枯燥的理论推导过程,增加了实际背景的讲解
  对于数学分析、高等代数等课程中的理论性很强,证明过程很复杂的定理,如数学分析中的隐函数存在定理,只讲解定理的结论及证明的基本思路,而不再详细讲解具体的证明过程。取而代之的是增加了定理应用的实例讲解,重点培养学生用抽象的理论解决实际问题的思维方式。这种教学方法大大提高了学生学习的兴趣。
  2.探索不同的课程之间知识的交叉运用
  传统的教学过程中,课程之间缺乏必要的互通,这种状况会造成两种结果,第一种是:一个知识点在不同课程之间要反复讲解,造成课程内容的交叉,尤其是专业课之间这种情况比较明显,例如,运筹学和数学建模中有的内容是重复的。第二种是:同一个问题本来可以用不同方法解决,但由于涉及到不同的课程内容,所以讲课过程中无法系统地归纳总结。针对这两种情况,我们一方面组织各门课程的教师通过教学研讨、集体备课等多种渠道,理顺教学内容,删减课程之间交叉的部分,另一方面,组织不同课程的教师,开展用多种方法解决一些典型问题的研究。例如,数学分析问题的高等代数解法,解析几何问题的代数解法等。并把研究结果应用于教学过程中,培养学生从不同角度分析问题的思维方式。
  3.全面使用案例教学法
  考虑到国内很多高校的信息与计算科学专业教学过程中都存在重理论、轻实践的倾向,这种倾向不利于培养学生分析问题、解决问题的创新能力。我们提出了全面使用案例教学法的构想,组织教师编写了适合我校学生使用的各门课程的教学案例集以及贯穿于不同课程之间的大型案例集。要求在各门课程的教学过程中,通过分析案例的经济含义,讲解理论推导的原理,进一步通过把一些大型综合案例引入教学过程中,培养学生综合运用多学科知识解决实际问题的能力。
  4.采用参与式教学法
  参与式的教学方式对培养学生的应用能力具有很好的作用,此教学方式的特点是开放式的教学内容;提问式的讲课;无标准答案的习题和论文形式的考试。它能让学生积极参与,教师随时通过提问了解反馈信息,以便对内容和进度进行调整。教师从知识的传授者转变为学生学习的指导者,充分尊重信任学生,对每一个学生抱有真诚的期望,让学生在融洽的有利于交往的心理氛围中萌发创造动机。此方法提供和创造了一个良好的环境和条件,能充分发挥学生独立思考和开拓精神,培养应用和创新意识,锻炼和提高他们的应用能力。总之,在教学中,通过多种多样的教学方式,让学生既学到扎实的理论知识,又锻炼了独立思考、发现问题、解决问题等方面的能力。
  
  二、拓展实践环节
  
  理论教学和实践教学是人才培养的两个重要环节,两者既有联系,也有区别,既有分工,也有协作。在教学内容和功能上应互为补充和融合,在时间安排中也要互相协调、合理衔接。我们知道,若单让学生学习理论知识,学生难免会生厌,继而影响学生的学习兴趣、学习积极性和学习效果;况且,对于经管类院校信息与计算科学专业来说,实践教学是培养学生操作能力和应用能力的重要手段,是其它教学环节所不能取代的,对学生综合应用能力的培养是至关重要的。我们在拓展实践环节方面主要做了以下工作:
  1.开展课堂实践教学
  除了在理论课讲授过程中引入案例教学法,我们还在理论课中增加了课程实验,平均每门课程都有2-8学时的实验课时。除此以外,我们为大三学生专门开设了计算方法、数学实验等实验课程,着重向学生介绍各种计算技巧及工具软件(如Word,Excel,Lingo,Lindo,QSB,Matlab,Spss等)的使用方法,并结合实际案例介绍利用工具软件编写程序的技巧,使我们的实践教学课时大大增加。
  2.开展数学建模实践教学活动
  我校历来非常重视学生的数学建模实践教学活动,而且数学建模也曾取得过非常优异的成绩,为此,我们充分利用自己的优势资源,在信息与计算科学专业开展了广泛的数学建模实践教学活动。首先我们在学校的大力支持下,建立了信息与计算科学专业实验室,并以此实验室为依托,开展了数学建模第二课堂实践教学活动,其中包括开放数学建模实验室,组织学生参加校内数学建模竞赛、全国大学生数学建模竞赛以及国际大学生数学建模竞赛等活动。 通过比赛,激发了学生的学习兴趣,培养了学生解决问题的能力。
  3.让学生参与教师的科研活动
  一方面我们会鼓励教师积极开展科研活动,并把教师的科研成果及时介绍给学生,另一方面,我们会积极争取一些适合学生完成的科研项目,如北京市教委的大学生创新实践研究课题,校内大学生创新实践研究课题等,让一部分学有余力的学生参与这些科研课题,以培养他们科研能力。
  4.丰富实践教学素材
  我们意识到,实践教学活动必须有计划、有步骤地开展才能取得预期的效果,而实践教学教材对于完成实践教学过程是至关重要的。如果学生在实验时配有一本实用的实践指导书,就可为学生“模拟”一个实验环境。学生在实习前就可以预习实验将要进行的操作,模拟操作步骤,提高实习的效率;同时可以用来指导操作,帮助解决所出现的问题,培养独立操作的能力;课后还可以对照指导书“重演”实习的过程,巩固所练习的操作,这对于培养学生的操作能力和应用能力是极为有利的。为此,我们组织教师编写了《数学基础课实验指导书》、《数学建模实验指导书》、《C语言程序设计实习指导书》等一系列实验指导教材,我们教材的编写主要以“实用”为指导思想,不过于笼统,简单,遵循“详略得当,循序渐进”的原则;并注意选择一些实际问题,注意培养学生的分析与解决问题的能力,同时注意培养学生分析现有程序运行结果的方法及能力。还很好地考虑了前继课程、后续课程的联系,以培养学生的学习兴趣,从已使用过的学生来看,取得了良好的教学效果。
  5.关注学生的实践过程
  实践是培养学生应用能力的不可缺少的环节,而实验室是学生进行操作练习、锻炼和培养应用能力的主要场所,为了提高实验效率,我们在进行开放实验过程中,始终有教师巡回指导,根据上机实习过程中出现的问题及错误,及时向学生提出问题或现场作示范性解答,以指导学生更好地完成实习,努力提高实习的质量;同时,要求学生每次上机之前先预习有关内容,明确上机内容、目的、步骤、方法及程序流程,并及时记录观察的结果和在上机过程中出现的问题及最终解决的办法。写实验报告,是提高学生上机效率至关重要的一个环节,并起到对课堂讲授内容的消化理解,强化加深和拓宽知识面的作用。通过采取各种手段,一方面,激发了学生的学习积极性,变学生被动学为主动学,学生能自己发现问题和解决问题,培养了学生的综合应用能力和独立操作能力,提高了教学质量;另一方面,为学生将来走上工作岗位打下基础,使他们在日趋激烈的人才竞争中一显身手。
  
   三、加强师资队伍建设
  
  要培养和提高学生的应用能力,必须先提高教师的自身素质。教师是教育的关键和主体,是培养学生的专门人员。近年来,为了提高信息与计算科学专业教师的整体素质,我们主要做了以下几方面的工作。一方面吸引高素质人才,近3年来,学校为信息与计算科学专业引进博士(后)6名。另一方面,加强对年轻教师的培养力度,通过鼓励他们在职攻读博士学位、到国内外名牌大学进修学习、到参加各种学术会议、到兄弟院校交流等多种渠道,为他们提供自我提高的机会。教研室内部采取传帮带的方式帮助他们迅速站稳讲台。目前,我们专业已经建立了两个北京市优秀教学团队,以这两个团队为依托,开展了大量的教学研究工作,如编写教材3本、编写实验指导书2本、开展教育教学改革研究10余项、发表教学研究论文30余篇。
  
  参考文献
  [1]谢祥云,胡林,李渭清.探索信息与计算科学专业实践教学的新思路[J].大学数学,2008,4,6-9
  [2]任民宏,郭天印.浅谈我院信息与计算科学专业实践环节课程体系[J].计算机教育,2008,1175
  [3]唐晓静.信息与计算科学专业应用型人才培养模式的研究[J].大学数学,2007,2
  [4]陈建兰,张智丰.培养和提高信息与计算科学专业学生应用能力初探[J].杭州电子工业学院学报,2001,4
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