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摘要:文中讨论了如何通过毕业设计这一实践环节提高独立学院计算机专业学生的工程应用能力,并介绍了我院的具体做法,最后对网络工程及应用方向的毕业设计项目实例进行了说明,期望能起到参考和借鉴作用。
关键词:毕业设计;独立学院;工程应用能力;计算机专业
中图分类号:G642
文献标识码:B
中国计量学院现代科技学院是浙江省一所独立学院,其中计算机专业又是学院规模最大的一个专业,其学生特点是理论基础相对较差,但动手能力、综合运用知识能力和社会活动能力较强,根据专业学生的特点,我们的人才培养目标定位是“计算机工程应用型”,要求学生既有一定的计算机基础理论功底,又具备较强的计算机实际工程应用能力。在教学过程中除加强各类课程的实践环节之外,我们特别在毕业设计这一重要的实践性教学环节上就学生的计算机实际工程应用能力培养进行了一些有益的探索。
1前期专业课程设置
毕业设计是综合一系列专业课程内容,并将新的实际工程应用知识与个人知识基础加以整合,进而有效解决模拟或真实的工程应用问题的课程。因此,前期计算机专业课程设置是关键。专业课程设置既包括计算机专业基础课,又包括根据计算机技术的发展和社会对计算机专业人才的需求而设置的专业方向课程。我们将计算机专业课程分成了三个阶段:
第一阶段是以理论教学为主的公共基础知识的学习阶段,重点是夯实基础。其课程主要包括:计算机导论、高级语言程序设计、离散数学、算法与数据结构和汇编语言程序设计等针对专业所有学生的专业基础课程。
第二阶段是宽口径的专业技术基础知识的学习阶段,注重理论与实践的密切结合,使学生掌握专业技术基础理论和基本的实践动手能力。课程主要包括:计算机组成原理、计算机操作系统、计算机体系结构、数据库系统原理、计算机网络原理、软件工程等专业必修课和面向对象程序设计、JAVA程序设计 、信号与系统、微机与接口、Web程序设计等专业选修课。
第三阶段是专业方向学习阶段。我们采用专业方向平台教学手段,进行专业知识的学习与毕业设计训练,注重学生的工程应用实践能力、个性发展、创新意识与综合素质的全面提高,学生可根据自己的专业兴趣、发展方向、就业趋向选择合适的平台课程进行学习。根据社会对计算机专业人才需求和自身专业特点,我们共设置了以下三个专业方向平台。
(1) 软件工程设计与应用方向平台:侧重计算机软件应用和测试技术的学习与实践,使学生具有应用软件的设计、开发、调试、应用和测试的能力。平台方向课程包括面向对象分析与设计、软件文档写作、数据库工程技术、
.NET架构与实践、软件评测技术、项目管理与案例分析等课程,且要求进入该平台学习的同学应先完成面向对象程序设计、JAVA程序设计、中间件技术等前期专业选修课的学习。
(2) 网络工程及应用方向平台:侧重计算机网络工程和应用技术的学习与实践,使学生能运用所学知识与技能从事各类网络系统的工程设计、结构设计、开发、维护和管理以及计算机网络的应用和软件开发。平台方向课程包括计算机网络组网技术、网络设计工程技术、网络程序设计及实践、网络安全及测试技术、数据库应用技术、软件评测技术等课程,且要求进入该平台学习的同学应先完成面向对象程序设计、信号与系统、计算机安全技术等前期专业选修课的学习。
(3) 嵌入式系统设计及应用方向平台:侧重计算机硬件设计与应用的学习与实践,使学生掌握嵌入式软件理论、主流嵌入式系统硬件架构和嵌入式软件编程的技术、方法和工具,具有从事嵌入式软件设计与开发的能力。平台方向课程包括嵌入式系统原理与体系结构、嵌入式系统设计与应用、单片机原理与应用、电子电路CAD、网络程序设计及实践等课程,且要求进入该平台学习的同学应先完成面向对象程序设计、微机与接口、信号与系统等专业选修课的学习。
每门专业技术基础课程中都有大量的课内实验,加强学生的感性认识,培养学生分析问题和实际操作能力。毕业设计课程放在每个专业方向平台上进行,要求学生完成一个包含平台各方面综合知识的模拟实际工程应用的项目设计与开发。
2毕业设计的实施过程
为保证学生通过毕业设计能在计算机实际工程应用能力和综合素质等方面得到提高,我们按照美国工程与技术认证委员会ABET近几年在高等工程教育方面提出的包括沟通、合作、专业知识技能、终生学习的能力及世界观等11项学生核心能力指标(EC-2000)要求,首先在大学4年级第一学期的每个方向平台上增加了一门计算机新技术专题课程,除讲述方向平台上所涉及的专业新知识新技术外,还以讨论形式学习如项目管理、经费预算、如何撰写技术报告、项目团队协作等非专业技术知识,目的是增强学生专业技能外的软技能。
在毕业设计过程中,教师一般扮演课程培训者、课程引导者和项目的用户等三个角色。作为课程培训者,教师负责讲授毕业设计项目中专业技术知识和基本的实际动手技能;作为课程引导者,教师需要为学生组织和获得毕业设计项目所需的各种软硬件资源,安排实验场所和实验时间;而作为项目用户,教师将站在用户角度对项目的进度和质量进行监督,并对项目进行验收和评价。毕业设计设计项目实施分为几个阶段,前4周要求学生提交开题报告,内容包括项目实施目标、实现方法、完成时间及成果提交形式、项目经费预算和团队组织方式及项目成员分工;同时要求学生每个月完成一份项目进度报告,汇报项目进展情况和开发过程中的问题及解决办法;最后学生递交毕业设计报告和相关的文档,并对项目进行演示通过教师的验收。
毕业设计项目应具有综合性,适合学生多人参加,以培养学生团队协作意识。在项目实施过程中,应尽量使实施环境与实际企业社会环境相似,使得学生可以在模拟逼真的工作环境中训练自身的专业技能。同时学生可根据自己的特点和能力自觉定位自己在项目组的角色和职责,在项目实施过程中充分发挥自己的能力和利用一切可利用的资源,提高在遇到问题时通过外力帮助解决问题的能力和解决问题过程的多样化能力。另外我们允许多个学生组成多个项目组通过不同的方法来完成同一个毕业设计项目,营造不同项目组间相互竞争的氛围,增强学生的竞争意识。
3毕业设计课程管理
我们的毕业设计课程是根据三个专业方向平台而设计的,学生一般在三年级第一学期就选择合适的平台课程进行学习,为毕业设计做专业知识和技能的准备,同时我们以讲座形式将毕业设计项目内容、采用的方法、所需的设备和开发工具及项目的难点等向学生进行介绍。
我们积极鼓励学生以社会实践等形式到企业去了解企业的情况和需求,并根据企业需要自己提出毕业设计项目,项目成员的组成和人数由学生根据项目需要自己确定和组织,为学生提供自由发挥的空间和自,训练学生的实际动手操作能力、创新能力和探究精神。另外,学生自己开展的项目要有一定的工作量和难度,还要求项目设计与开发内容必须涵盖平台方向课程中的大部分内容,如软件工程设计与应用方向的项目需包括软件工程、软件设计与开发和软件测试等内容;网络工程及应用方向的项目需包括网络工程设计与管理、网络软件开发和网络信息安全等内容;嵌入式系统设计及应用方向的项目需包括嵌入式硬件系统设计与嵌入式系统软件开发等内容。学生毕业设计成绩中专门有10%的分数用于鼓励学生根据企业需要自行设计项目。
4工程应用项目实例
2007年我院为计算机网络及安全课程实验准备自己设计可根据实验需求灵活配置的网络实验室,考虑到该网络实验环境的设计与实现难度不大,且包含了计算机硬件环境、网络工程和网络软件设计等综合内容,非常适合作为网络工程及应用方向的毕业设计综合项目,决定将此任务交给学生通过毕业设计形式来完成。项目的内容包括:1)计算机硬件环境设计及实现,要求有20台工作站和1台通过RAID5实现磁盘镜像和备份服务的服务器,并通过KVM(Keyboard、Video、Mouse)技术实现对计算机的灵活配置和访问;2)网络环境设计与实现,通过多台3层交换机和2层交换机实现网络通信,而且网络环境能够方便实现如VLAN划分、通过Sniff分析多个子网和VLAN中的网络流量的生成树端口的配置和访问控制列表的配置,同时要求能根据不同网络及安全实验内容的要求方便实现不同网络的拓扑结构变化。3)软件设计与开发,实验环境的灵活变化和配置的关键技术是磁盘影映像技术,要求通过基于Linux平台的管理软件来实现,实现方式是后端为Shell脚本,前端为一动态的Web管理,通过这些程序控制实验室所有客户端主机的软件映像建立部署和网络配置。
我们根据报名参加的12位同学的网络工程能力、程序设计能力和其他软技能能力将他们分成了3个项目组。为营造项目组间相互竞争环境,规定每个项目组在项目每阶段可通过不同方法完成相同的任务。在项目实施过程中,首先要求每个项目组根据教师提出的阶段任务提出解决方案、设计实现思路和具体时间进度安排,并就其向由教师组成的项目指导小组和全体参与项目开发的同学进行陈述,由项目组全体教师和同学对其进行评价并评出最好的方案和实现方法,这极大地激励了项目组间的相互竞争和学生积极向上的精神。
该项目经过一个学期的实施已基本完成,由于学生的技术水平和工程能力有限,项目完成的功能非常有限,还需进一步完善和修改方能投入正常使用。但由于项目的真
实需求激发了参与项目的学生的学习积极性,从中学到了平时在课堂上学不到的东西,我们发现这些学生除在实际应用工程能力方面有比较明显的提高外,更重要的是由于通过他们努力已获得了实际的成果,因此在日后的学习和工作中更加自信、主动和有目的性。
5结束语
下一步我们将加强与参加这种形式的毕业设计且已毕业走向社会的学生的跟踪联系,通过他们在企业的工程应用能力的表现及反馈意见对我们的方法做进一步完善。
参考文献:
[关键词]本科毕业设计;新工科;贯穿式培养;交互式指导
1传统计算机本科毕业设计现状分析
传统计算机专业课程设置偏重于课堂授课,即理论教学,对实践教学重视不足。首先体现在课时分配上,理论教学授课时间一般要多于实践授课[3]。其次体现在实践资源上,公共计算机实践平台有限,计算机课程同时也是很多计算相关专业的基本必修课或选修课,导致实践资源紧张。实践学习相对于理论学习需要更多的时间来慢慢体会和提升[4]。虽然大部分学生可以自行配置计算机设备,但是没有公共实践课程的强制约束,能自觉在课下进行实践练习的学生很少。这一点也在传统计算机专业本科毕业设计中得到体现。虽然经过了大学本科前三年半共计七个学期的理论学习和实践学习,大部分学生的实践能力依旧非常差。很多学生只是记得简单的编程语言知识,缺乏实际的编程经验,没有真正经历过全面的、系统的实践训练。此外,计算机专业是一个不断快速发展的学科,新知识、新技术不断涌现。而课堂教学内容往往比较固定、更新较慢,教师们也常常需要依照课程教纲授课,能介绍的新知识有限,致使很多学生只关注于书本知识,不了解学科领域最新的发展。在本科毕业设计环节,指导老师选定的课题一般都是自己科研领域的较新或者较前沿的方向[5],大多数学生没有接触过,需要临时学习,在有限的时间内很难有好的成果产出。总的来说,传统计算机专业本科毕业设计过程暴露出本科培养的两个问题:理论与实践脱节,没有扎实的实践,就不会有对知识的深刻理解;课程设置跟不上学科新进展,所学知识无法满足实际新需求。
2新工科背景下计算机专业发展需求
新工科建设是国家在新一轮科技革命与产业变革的大形势下提出的新时代工科专业发展战略。新工科主演涵盖了与计算机紧密相关的若干专业,如人工智能、大数据、云计算、区块链、虚拟现实等。新工科建设的目的是探索高等教育新模式、新理念,建设工程教育强国,培养“实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力”的新型高素质工科人才。传统的计算机本科教学模式及本科毕业设计实践模式显然无法满足新工科建设的需求。一方面,计算机本科教学对新工科涉及的人工智能、大数据等方向难以做出及时调整;另一方面,毕业设计学生难以在短时间内对新方向开展深入研究。此外,正如第2章节所述,教师们也难以在有限课堂时间内将额外新知识很好地传授给学术[6]。鉴于此,很有必要探索适应于新工科建设需求的全新的计算机专业本科毕业设计培养方法。
3新工科背景下计算机专业本科毕设提升思路
我们旨在改变传统计算机本科毕业设计培养方式的两方面不足:短周期培养和单方向指导。相应地,我们需要开展两方面工作:一方面将本科毕业设计培养贯穿于整个大学培养周期,进行全流程、可跟踪式培养;另一方面用交互式指导模式代替单方向填鸭式指导模式,激发学生兴趣、挖掘学生潜能。
3.1贯穿式培养
计算机专业本科毕业设计贯穿式培养模式主要有两个特点:全周期和可跟踪。全周期是指从大学第一个学期开始就为本科生选配毕业设计指导老师,将毕业设计融入到大学全周期的教学与实践环节中去。需要指出的是,全周期培养并不是一开始就给学生指定毕业设计题目,而是根据学生兴趣及指导老师研究方向,在前期给学生一个相对自由的探索与实践空间,后期再让学生选定毕业设计题目。可跟踪是指整个培养周期内,指导老师可以及时、全面地掌握学生的学习与实践动态,根据具体情况实时调整培养方案。全周期模式有三方面优点:第一,充足的实践。理论需要联系实际,公共实践资源极为有限,更多的私有实践资源分散在指导老师那里。指导老师可以为本科生提供实践的物理空间和设备资源,使学生有充足的实践锻炼,深刻领会课堂所学知识,达到融会贯通的目的;第二,更多的收获。指导老师还可以让研究生协助培养本科生,把研究生丰富的课题研究实践经验传授于本科生;第三,更大的创新空间。本科生思维活跃,融合理论知识和实践锻炼,有利于产生创新性研究成果。可跟踪模式的优点在于指导老师对学生有全面的了解,可以根据学生前期的学习及科研情况选定最终的毕业设计题目,做到因人选题、有的放矢,实现提升毕业设计质量的目的。
3.2交互式培养
计算机专业本科毕业设计的交互式培养是指导老师与学生进行双向的互动,而不是单向的灌输式培养。交互式培养有利于提高学生的主动性、激发学生的活力,使学生有更大的获得感,从而不断激励学生自发地搜集资料、学习知识、加强实践,实现自我综合素质的提升,最终到达毕业设计质量的提升。交互式培养贯彻于整个培养周期,包括前期的学习、实践以及最终毕业设计论文的完成。交互式培养在老师指导、学生反馈、老师与学生讨论以及再指导、再反馈、再讨论的循环往复过程中实现学生潜能的不断发掘与提高。本科毕业设计不是无源之水、无本之木,前期充足的积累才能写出高质量的毕业论文。计算机专业毕业设计不是简单地完成、调试成功了程序,而是针对所选定的题目,根据所学理论知识及调研资料,设计出解决问题的创新方案,并与指导老师不断讨论与优化,在此基础上利用掌握的程序语言和工具,实现毕业设计课题的研究目标。在毕业设计的实现阶段,交互式培养会更加频繁,这个阶段是对整个培养方式的考核,需要在指定时间内实现一个具体的研究课题,并要求有创新性思路。
4结语
【论文摘 要】由计算机专业学生就业难的现象分析其主要原因,存在教学与社会需求脱节和多数毕业生实践能力弱等原因。针对以上原因提出提升计算机专业学生就业竞争力的建议:明确就业目标及方向和构建合理的知识体系,优化课程结构、提倡学以致用,加强实验、实践教学环节管理,全面提高学生综合素质。
近年来,我国普通高等院校毕业生就业率下降,部分学生一毕业就意味着失业。专业人士认为主要是高等院校扩招后,毕业生人数迅速增加,而就业需求增长速度过小引发这样的后果。2007~2009连续三年失业人数最多的专业中,计算机专业的就业率也迅速下降,达到历史最低水平, 计算机科学与技术排名第2[1]。此种现象是否纯粹属于该专业毕业生过剩和就业需求不足产生矛盾的必然结果?经过调查发现,事实并非如此,例如,智联、中华英才网等知名招聘网站,网络工程师等IT相关职位常年处于招聘热门职位前列,每一天的招聘信息竟达到万余条[2]。是什么原因造成毕业生就不了业、而用人单位也招不到人才?
1 计算机专业毕业生竞争力弱的原因探析
就当前我国计算机专业教育现状及学生就业情况来看,普遍存在就业竞争力弱且和社会需求严重脱节的情况。主要表现在以下三方面:首先,应届本科毕业生就业难,而用人单位招不到所需求人才;其次,各种计算机职业培训学校招生和就业十分火爆;第三,高职高专学生就业呈上升趋势,普通院校毕业生就业呈现下降趋势。究其原因,众说纷纭,智者见智、仁者见仁。作者主要从以下两个方面来分析。
1.1 教学内容陈旧,与社会需求严重脱节
计算机科学发展日新月异,新技术层出不穷,高等学校的计算机教育在强化专业基础的同时,还应结合计算机科学的发展,传授新知识和前沿技术,让学生能学以致用、且能适应社会的需求。当前主流计算机培训学校每18个月左右教材进行一次动态更新,教学过程融入主流的技术和产品,使学员掌握最新的技术;师资通常拥有5~6年的实战经验,多数担任过研发一线的项目经理。然而据了解,为数不少的高校还在使用5年前出版的教材,有些课程甚至还基于Windows 95/98平台进行授课,教材更新慢,新知识、新技术很难快速进入课堂。同样,高校里为数不少的计算机老师多年来工作仅限于课堂教学,没有更多的实战经验, 由此师资不能及时更新知识结构, 跟紧计算机科学前沿的发展, 也是计算机教育与社会需求脱节的主要因素[2]。
1.2 学生知识结构不合理,实践能力弱
随着教育体制改革的深入,教学模式和教学方法发生了较大的改变,要求学生具有较强的自主学习能力和良好的学习习惯。然而高校的扩招使得进入高校的门槛逐级降低,学生的学习能力和学习积极性有下降的趋势,使得多数学生的知识结构不合理。由于教学资源配置跟不上扩招的速度,师资、实验和实践条件不能充分满足教学需求,加之师生对实践教学环节的重视不够、实践环节的考核的复杂性和难操作性等众多原因,很大程度上造成学生实践能力差。这也是很多用人单位不想招应届毕业生的主要原因。正如摩根资本与投资集团公司中国总裁刘建华曾说过:“我们不会轻易去用毕业生,因为招聘应届毕业生,需要花费很多时间和成本去培养。应届生动手操作的能力很差,比如,像一些基本的办公技能,传真机、打印机的使用,都得手把手的去教。”[3]
2 提升计算机专业学生就业竞争力的建议
要提升计算机专业大学生就业竞争力,需要多方面的共同努力。作者多年主管毕业生实习工作和就业指导,结合在用人单位的反馈和,就学校和毕业生力所能及的方面提出几点建议。
2.1 及早进行专业和就业指导、明确就业目标和方向,构建合理的知识体系
在本科学生大一入学就建议开始专业指导和就业指导,通过课程和讲座相结合的方式,给学生介绍专业知识体系、主要就业方向及所需的专业素养。让学生在大学一年级起就了解计算机专业的知识体系、主要课程、就业方向及相应的专业素养,有利于他们在夯实基础知识基础上进行有目的、有选择的学习。进入大学三年级后,根据学生的兴趣爱好、就业倾向等引导学生选择专业方向(如程序开发、网络工程、嵌入式系统等),并根据学生的专业方向指导学生进行课程选修,同时在毕业设计选题和毕业实习等主要实践环节也要依据学生的专业方向进行,从而构建合理的专业知识体系。
2.2 优化课程结构、提倡学以致用
学校应结合计算机学科发展趋势和人才培养要求,为保证教学内容的延续性和先进性,定期修订教学计划、更新教学内容,同时要求教师在授课过程中紧跟专业发展的方向,使学生能够及时掌握计算机科学领域的新技术和新知识。同时在主干课程和专业方向课中紧跟计算机科学的发展和社会需求,采用主流技术、方法和平台进行教学,使学生所学
知识能在今后职业生涯中发挥作用,做到学以致用。
2.3 加强实践和实验教学管理,提高学生实践能力
实验和实践教学是计算机专业教育中比较重要的环节,本环节的教学效果很大程度决定了计算机专业学生就业竞争力,也是用人单位对应届计算机专业毕业生最不满意的地方。就提高学生实践能力的有效措施作者提出以下几点建议。第一,科学合理地安排实验教学内容,增加课程设计和综合设计内容,做到难易适中且实验任务不能过重,如果多数学生无法正常完成的实验就没有开设的价值。第二,加强毕业设计和毕业实习的指导、管理和考核工作,重实绩和实效,通过毕业设计和毕业实习切实提高学生实践能力,同时也积累一定的工作经验和工作业绩。第三,建立、健全实验教学的考核体系,由于实验教学不同于理论教学,有效的考核方式将极大督促学生动手提高操作能力。第四,鼓励学生参加教师科研和项目开发活动,提高科研和项目开发水平,同时也尽早了解社会需求。
2.4 认识不足、全面提升自身综合素质
当然,计算机专业学生也需要看清就业形势,认识自身不足,有意培养自身道德修养、语言与书面表达能力、组织与社会活动能力和自主学习能力,树立团队合作意识、创新意识和诚信意识,增强社会责任感和能吃苦精神,加强基本素质和综合素质的培养。同时也要积极参加各种竞赛、比赛活动,参加与专业及专业方向相关的主要认证考试(如软件设计师、网络工程师、各种厂家或专业的认证考试)。
3 结语
总之,通过学校和学生共同努力,通过建立完善、合理的知识体系,强化实验、实践能力的培养,加强专业和就业指导,做到学以致用、紧跟学科发展和社会需求,全面提高学生自身综合素质等措施,将极大的提高计算机专业毕业生的就业竞争力,毕业生学生就业困难、用人单位要不到所需人才的难题才能得到逐步解决。
参考文献:
[1] 麦可思研究院. 2010年中国大学生就业报告[M]. 社会科学文献出版社, 2010年.
【关键词】培养目标 专业认知度 算法设计 模块课程
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)10-0008-02
信息与计算数学专业是高校本科数学类专业,其专业培养目标是具有良好的数学基础和计算机技能的综合型人才。实际上,不同的高校对专业的定位还可以有很大的自由度来创建自身的特色。不管主要方向是以培养研究型人才还是应用型人才为主,信息与计算科学不应是理论数学与计算机操作的拼盘,而应在科学计算方法设计上充分发挥数理逻辑思想的优势。教师在专业模块课程建设上应重视这一点。
一 计算机专业学生与信息与计算机专业学生的比较
信息与计算科学专业有很大一部分毕业生走向了与IT行业相关的工作岗位。有人说,信息与计算科学专业本科生就业是在抢计算机专业的饭碗,其实不然。从就业岗位情况上看,至少表面上信息与计算科学的毕业生确实与计算机类专业的毕业生一样,从事计算机软件开发等工作的较多,但是若干年以后会发现,他们的发展方向有所区别,他们的工作能力特长是不一样的。我所执教的杭州电子科技大学是一所以电子信息为特色的普通高校,因担任数学建模课程以及全国竞赛的指导工作,我有机会认识和了解一些来自我们学校数学、通信、电子信息、计算机软件与计算机技术、信息安全、财经和管理类的学生。他们都是所在学院成绩优秀的大二、大三的本科生。在研究如何利用数学方法解决大数据的实际应用问题时,我发现大二学生已经具备了一些具有专业性的特色差异:将计算机类专业学生与信息与计算科学专业的学生作比较发现:计算机类学生思路很活跃,搜索现代科技学术成果能力较强,重视一种方法的计算实现,具有较强的编程能力。他们比较注重计算结果的好坏,也比较喜欢拿程序作为研究成果,对数学方法原理的理解往往不够深入,算法选择的随机性较大。而信息与计算科学专业的学生由于大规模数据计算实现能力的训练不足,面临着长无所用的问题。得益于基础数学逻辑思维训练,信息与计算科学专业学生数学方法的逻辑表述强于计算机类学生,更注重于解决问题方法的合理性和数学方法本身的质量,但是能把比较复杂的算法编程实现的学生很少,对于数据存储与读取方法、算法设计技巧往往缺少足够的了解。也就是说,该拿的学分都拿了,学了不一定真正理解,也不会应用。而事实是,掌握计算实现能力的学生有能力解决实际问题,而只有解决问题的思路却无法实现计算的学生,没有别人的合作无法完成一个能解决大数据问题的算法实现。
二 信息与计算科学专业建设应重视算法设计能力培养
信息与计算科学专业究竟要培育什么样的专业特色?毕业生将从事的研究或应用领域在什么方向?不同类别的学校可以根据自身条件来设计自己的专业特色。在大规模数据处理已成为通信、商业、交通管理、军事等领域的必要手段的今天,快速、有效的算法设计方法研究及计算实现凸显了算法在现代社会经济发展中的重要位置。我们从算法设计能力培养对信息与计算科学专业建设的相关性、社会效益与可行性等方面,来讨论专业建设在这一方面的必要性与现实意义。
1.专业相关性
强化算法设计能力可以使数学方法与现代计算工具的使用有效结合,这一目标与信息与计算科学专业的培养目标完全一致。算法设计能力的提升不仅仅有利于培养数学方法在科学计算方向的应用型人才,以研究算法效能为目标的人才培养也是一个值得建设的专业模块。
2.专业特长认知
算法设计能力培养有利于提升信息与计算科学专业学生对专业定位的认知度。了解自己专业的特点与长处,明确自己的努力目标,可以对自己的发展建立一个适合于自身条件的规划,有利于激发学生潜在的学习热情。应让我们的教育对象真正认识到所学专业是现代社会有用和有很大发展空间的专业,有了正确的认识和定位,才能激发学生主动学习和研究的兴趣和动力。
3.科学计算是信息与计算科学专业的特色方向
强化算法设计训练可以促使数学理论到生产实践问题计算实现的有效结合,大数据综合问题的计算方法设计与实现研究可以加深学生对计算机计算原理的认识和理解,从而激发科学计算方法的研究兴趣。有效的算法设计训练能使信息与计算科学专业的研究方向多元化,学生的软件开发能力也更具备数学专业的特色与潜在优势。在专业模块课程设置中,加强算法设计的理论与实践可以使专业理论课程与实践课程结合得更加紧密,从而更有效地实现专业培养目标。
4.社会效益
现代社会处于国际化大市场、大信息环境,不管是通信、交通、生产、管理还是军事及安全部门都需要能及时处理大量错综复杂的各类数据,提炼有用的信息与情报,并依此做出正确的判断与决策的计算机人才。从社会需求角度看,当前许多企业及行政管理机构的市场分析、经营管理与决策都需要大量这方面的人才。高校输出符合社会需求的毕业生将对高校的就业以及所产生的社会效益都将产生积极作用。从一些优秀毕业生的反馈情况来看,与证券业或银行以及IT行业相关工作的毕业生中,有相当一部分从事计算机算法研究有关的工作。
5.可行性
目前全国设立信息与计算科学专业的高校多数都有计算机类专业,只要制订培养计划的学校相关部门以及分院真正认识到算法设计在专业建设的必要性。我们通过师资培训以及增进数学专业与计算机专业的师资融合与交流,随着计算机的普及,强化编程实现训练的实验条件已经充分具备。
从已经毕业工作若干年的毕业生发展情况来看,很多在工作岗位上表现得十分出色,有从事投资与证券分析、电子商务网搜索算法设计、金融行业风险评估管理、市场分析与生产管理方面的各种工作的毕业生来自信息与计算科学专业。我们的专业特质和潜在能力有待于社会发现,是因为这些优秀人才在社会上的影响力还没有形成规模。有很多单位提出要我们推荐一些数学能力与计算机编程都比较强、不经过培训就可以直接上岗的毕业生,我们发现这方面的社会需求缺口很大,有些IT行业对算法设计能力有比较高的要求,甚至带着算法设计试卷到学校招聘。
经过我们对专业课程设置和实践环节系统的加强,以及增加一些必要和有效的训练,相信信息与计算科学专业会办得更有质量,不仅仅是帮助本科生直接就业,对于进入研究生学习阶段的学生来说,良好的算法设计能力对于进一步研究数学的现代计算方法也是必不可少的。当毕业生在社会各行业和部门起到主导作用时,信息与计算科学专业将获得社会的普遍认可。从培养应用型人才的角度考虑,在理论课程与实践环节中强化信息与计算科学专业算法设计训练作为专业特色切合专业培养目标,操作上可行,同时符合社会需求和广大学生的利益。
三 实践课程要从基础抓起
信息与计算科学专业设立至今经历了时间的检验,培养目标大框架是教育部制定的,学校的课程设置虽各有所侧重,但基础数学课程和计算机语言都得到了普遍重视。问题是计算机编程实现能力在学生中的差异往往超过其他任何理论课程。不少学生计算机语言课程考试成绩不差,但不能真正独立完成编程和计算实现。我们的教法是传统课堂讲解,作业和考试几乎都是在纸上。俗话说:“万事开头难。”我们缺少在学生刚刚接触计算机语言时给予操作上的必要指导,或在最初需要实践指导时教学环境没有及时跟上,现实存在的课程体系分工太明确,理论课归理论课,实践课就是实践课,缺少一种过渡过程的训练和氛围。像福州大学将数学与计算机合在一起设立学院是相当有远见的,该校数学专业的本科毕业生在社会上就很受欢迎。
杭州电子科技大学信息与计算科学教研室除专业实验室正常实验教学活动外,还成立了一个攀峰工作室,由若干年轻教师负责在课外对学生进行一对一的计算机编程技术、图像处理、统计数据分析等传帮带工作,这一项工作已经开展了许多年,教师的付出是巨大的,学生受益面很大,学生还可以再带学生,一年级第二学期开始跟随攀峰工作室的老师直到毕业的三年多时间,这些学生群体在就业方面很受欢迎,工作后个人发展空间比较大。
当前高校理工科类专业普遍重视数学基础的背景下,数学专业的不少学生却对专业前景比较悲观,在普通高校,一些学生们感觉数学难学,认为自己不是做研究的料,而计算机应用能力又比不上计算机专业的,不知道自己将来可以做什么。信息与计算科学专业的学生应充分利用自身良好的数学背景,在新生入学阶段学会基础的计算机编程技术,对算法设计与分析有一个感性的认识,培养对计算科学的研究兴趣,从而提升对信息与计算科学专业的认知度。正确的专业认知能激发学生的学习兴趣,确立个人的努力方向和奋斗目标,在本科阶段打下良好的研究基础,为今后的发展做好准备。从长远的角度看,强化算法设计能力不但有利于提升信息与计算科学专业本科毕业生的就业竞争力,更有利于拓宽将来的职业发展空间。
参考文献
关键词:多学科联合;毕业设计;人才培养
随着现代科学技术和社会经济文化的发展,人类社会许多重大问题的解决越来越取决于多学科的协同攻关。同时,科学技术以高度综合为主要特征加速发展,形成了大量新兴交叉学科、边缘学科的出现,原有学科间的界限正在不断淡化。这就在客观上要求高等院校必须以培养具有多学科交叉能力的复合型人才为教学目标[1]。
近年来,计算机科学与技术在其他领域中的渗透作用越来越大。作为一门相对独立的学科,它正在逐渐演变成为其他学科提供服务的学科,跨学科性特点尤为明显。计算机专业的毕业生仅仅掌握本专业知识,在择业上已经没有明显的优势。跨专业、跨学科培养高层次人才,既是学科发展的内在规律,也是社会、经济进步的必然要求。因此,倡导跨学科、跨专业培养高层次人才的教学模式有着重要的现实意义。
1现状与需求
“多学科交叉人才培养”的思想在国外已经出现了很多年,积累了丰富的实践经验,取得了很好的效果。麻省理工学院在20世纪中叶后大力发展交叉学科,实力不断增强,跻身世界一流大学之列。斯坦福大学一直主张以跨学科领域的“大学院”打破学科和专业壁垒,开展在深度与广度上都具有引领高等教育发展方向作用的“多学科教学与研究”行动。为支持跨学科研究,杜克大学专门制定了《跨越边界:九十年代的跨学科规划》( Crossing Boundaries:Interdisciplinary Planning for the Nineties),并为此建立了新的管理机构和资金机制,为杜克大学成为美国国内和国际上都名列前茅的综合性研究型大学和国际性大学奠定了基础[2]。日本在1973年首度创建以交叉学科教育和研究为特色之一的国立筑波大学。1998年,通过《二十一世纪的大学与今后的改革对策》决议后,日本文部省出台了一系列促进和加强大学研究功能的政策措施,如跨学科的“大讲座制”、流动性科研组织等,为日本高校的迅速发展创造了动力[3]。
而在我国,20世纪80年代时,著名科学家钱三强就提出了学术发展即将进入“交叉科学的新时代”观点。20多年间,“多学科交叉人才培养”的思想在国内进行了许多实践。在本科教育中,学生可以在力所能及的情况下辅修第二专业,跨专业选读感兴趣的课程等;在研究生教育中,许多高校也已经对跨学科培养进行了探索,如在一级学科中开展导师跨学科招生和学生跨学科交叉培养,扩大选修课的范围,允许研究生在其他院系听课甚至参加科研课题等,取得了一定成效[4]。但也存在一些问题,如学生辅修第二专业时,如果要拿到第二专业的毕业证书,就要完成相当数量的第二专业课程学习,导致本专业基础不很扎实;又比如跨专业选读感兴趣的课程,学生完全按照自己的兴趣任意选择,没有一个系统性方向[5]。这些都导致一些学生学习了很多方向,但都是“博”而“不精”。而且大多数交叉新学科或领域仍然举步维艰,交叉科学研究机制和支撑体系处于缺位和滞后状态。
在这样的大背景下,各高校对于如何更好地培养多学科交叉人才的探索也一直没有停止过。作为一所已有百年历史的教学研究型综合性大学,华南农业大学也把跨学科、跨专业培养复合型人才作为教学改革的一个重要方向,不断进行尝试,取得了一定的效果。
2 “多学科联合毕业设计”教学模式
在深入研究国内外人才培养模式的基础上,结合社会经济发展要求,我校提出了“多学科联合毕业设计”的教学模式新思路,如图1所示。我们组织我校优势学科(如农、林、生物等专业)的学生与计算机专业的学生组成课题小组,相互取长补短,共同完成毕业设计的相关内容。
2.1改革思路
“多学科联合毕业设计”以毕业设计为基础,建立一套完整的、便于操作的多学科联合培养方案,并在实践中不断完善。整个思路与工作流程如图2所示。
首先,通过给非计算机专业学生讲授计算机基础等课程,了解他们的爱好,重点关注对计算机专业知识有兴趣的学生,相应地,了解和掌握计算机专业学生专业以外的兴趣爱好。
其次,根据掌握的情况,有方向性地将非计算机专业和计算计专业的学生组成课题小组,课题组除学习本专业必修的基础理论、专业知识外,还要有目的、有计划、有针对性地在校内、校外选修非专业课程,以授课、讲座、研讨、知识共享等为手段,强调同小组不同专业学生之间的学术联系和交流,促进联系和知识共享。
最后,协同相关专业的老师共同设计题目,共同指导,完成最后的毕业设计。
2.2具体实施
以计算机专业、生物专业、数学专业学生联合毕业设计为例,具体实施进度如表1所示。
(1) 准备阶段。给生命科学学院学生讲授计算机基础及程序设计课程,教师留意一些计算机相关课程比较好的学生,做好联合毕业设计的人员储备。同时,通过与计算机专业的学生交流,选一些对生物信息学有兴趣的学生,由这两方面的学生共同组建一个有关生物信息学方向的课题小组。
(2) 实施阶段。教师首先帮助生命科学专业的学生和数学专业的学生学习计算机程序开发、算法设计等方面的基础内容;辅导计算机专业的学生旁听一些生物学的基础课程,并且通过每周固定时间的小组内成员交流,对小组成员进行交叉方向基础知识的培养。其次,与生命科学学院和理学院的老师共同探讨,制定“蛋白质三维结构数据库的建立”和“蛋白质序列比对”两个具体的毕业设计题目,同时将学生分为两组,每组都有生命科学专业、数学专业和计算机专业的学生。最后,教师分别指导两个小组的学生,要求他们依据自己的专业特长分工合作,共同完成毕业设计。
(3) 总结阶段。对跨学科跨专业联合毕业设计模式进行分析和总结。
3改革反思
3.1需要解决的关键问题[6]
(1) 如何协调计算机专业和其他专业老师共同制定联合毕业设计的研究方向或题目。
(2) 如何根据已有的研究方向选定联合毕业设计的计算机专业和其他专业的学生。
(3) 如何为每一个课题小组的学生设定具体的学习和研究计划。
(4) 如何协调课题小组成员间的关系,促进小组成员相互交流、互相学习,完成最终的毕业设计。
3.2解决问题的措施
通过这次实践,我们发现与交叉学科相对应的课程较少,如计算机和生物相交叉的生物信息学的专门课程很少,各个专业开设的都是本专业非常深入的专业基础课程。要解决这个问题,需要联系一些相关教师,为需要进行交叉学科学习的学生进行专业讲座和辅导,并且通过项目小组每周的固定讨论进行交叉学科基础知识的学习和互补。
3.3取得的成绩
(1) 参加本次“多学科联合毕业设计”实践的8名同学,在完成毕业设计的相关内容后,均顺利通过毕业答辩,其中有3名同学获得了“优秀”。
(2) 通过本次探索,我们得到一种新的培养多学科交叉人才的方法,为高等院校的教育创新实践提供一些基本方法。
(3) 通过本次实践,我们摸索出了“多学科联合毕业设计”科学合理的指导管理方法,包括时间节点的设置安排、专业问题协调、设计成果呈交等。
(4) 多学科的联合还催生了新的学科生长点,有利于探索新的学科方向。
(5) 通过交叉合作,学生的群体意识、团队合作精神大大加强,组员之间相互促进,通力合作,这是毕业设计成功的基本保证。
(6) 通过此项探索,我们改善了教师的知识结构,拓宽教师的知识面,为进行进一步教育改革和师资培养奠定基础。
(7) 在团队合作的全过程中,成员相互交流,以交叉、融合、渗透的方式掌握各学科的专业知识。学生原来认识问题受专业制约,局限于一个狭隘的领域,而通过合作,学到了许多非本专业领域又与本专业密切相关的知识,提高了综合素质。
(8) 实现资源共享,提高实验室和实验设备的使用效率,推动实验室建设的改革。
4结语
毕业设计是对大学生所学知识成果的综合体现。作为多学科人才培养的一种手段,“多学科联合毕业设计”教学模式对研究毕业设计的新方法、新思路有很好的借鉴意义。
参考文献:
[1] 孙玉萍. 全球化时代高校的人才培养[J]. 长春工业大学学报:高教研究版,2002(03):4-5.
[2] 刘冬. 英美部分高校交叉学科建设研究及借鉴[D]. 上海:上海交通大学高等教育研究所,2008:20-24.
[3] 杨红霞. 20世纪80、90年代加强独创性的日本大学科研[J]. 咸宁学院学报,2003(02):74-75.
[4] 李明. 大力开展基于创新教育的本科生科研活动[J]. 中国冶金教育,2008(03):5-6.
[5] 刘彩红. 我国研究型大学开展交叉学科研究的障碍及对策[J]. 内蒙古电大学刊,2009(01):80-81.
[6] 钱佩忠. 高校跨学科研究的组织和障碍分析[J]. 高等农业教育,2007(01):56-57.
Exploration and Practice in Multidisciplinary of Graduation Project
CHEN Yan, XU Dong-feng, CHANG Shan
(College of Informatics, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)