68 教改项目结项报告04062.docx

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68教改项目结项报告04062

项目类别：

省级

河南省高等教育教学成果鉴定

结项报告

成果名称：

信息与计算科学专业课程体系与教学内容的综合改革和整合实践

完成单位：

河南师范大学

主要完成人：

申培萍杨明波任宗修

李文强左敬亮

二零零八年四月

一、项目的意义

随着计算机技术广泛深入地应用于人类社会生活，以及全球信息产业的迅速崛起，二十一世纪的中国将向知识经济时代迈进，教育、科研、社会、经济等各个领域需要越来越多的信息与计算科学的人才，信息与计算科学的研究和应用将迈向更深入和更广泛的领域。

同时计算科学是当今科学前沿的领域，是除理论研究与实验以外的第三种科学研究手段，是我国科技发展规划中的重要学科。

信息科学与计算科学交叉渗透，共同强调数学和计算机基础。

时代呼唤信息与计算科学的飞速发展，社会迫切需要高素质的信息与计算科学专业人才，这就是信息时代给我们带来的大好机遇。

1998年教育部将信息与计算科学列为一个新的数学类专业，虽然问世时间不长，但已引起全社会的普遍关注。

各级领导非常重视,对于那些已有信息与计算科学专业的学校，他们大都将其作为热门专业、重点专业建设。

近年来，国家教育部等有关单位定期地举行了信息与计算科学专业建设的研讨会，为这一专业建设与发展创造了有利条件。

然而由于许多院校（包括我省高校）对信息与计算科学专业的专业内涵、人才培养目标、教学内容、课程设置等尚缺乏认识，加之受师资力量、办学条件、教材等多因素的影响，在这一专业的学生培养方面存在许多急待解决的问题。

特别是进入大学三年级以后的学生培养，许多学校在教学计划、课程设置、教材和教学组织与实施等方面面临困难（例如某些学校的教学计划东拼西凑，这一学期还决定不下来下学期给学生上什么课等），我省该专业尽管已有多年的办学实践和办学经验，但也存在类似问题。

本项目就是根据教育部关于《信息与计算科学》专业办学现状与专业建设相应问题的调查报告，结合我省该专业的办学实践，主要就我省该专业的课程体系与教学内容和教学手段等进行综合改革和整体优化展开深入研究和探讨。

学科建设是高等学校建设的核心内容之一，是提高办学层次和办学水平的关键，更是事关学校发展全局的一项基本建设。

本研究项目根据信息与计算科学专业的特点，制定相应的学科发展与建设规划，对信息与计算科学专业的课程体系进行全面的改革与研究，不仅是学校学科建设的一个重要组成部分，而且也适应了新世纪以信息技术为核心的全球经济发展格局下的数学人才培养与专业发展，具有重要的理论意义和实践意义。

二、项目主要内容和目标

主要内容：

1.明确信息与计算科学专业的定位。

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,或更简明地说，研究定向于信息技术、计算技术的数学基础。

2.端正办学指导思想。

根据目前实际，我们赞成“强基础、宽口径、重实际、有侧重、创特色”的办学指导思想。

强基础主要强调信息与计算科学专业学生的数学基础绝不可以削弱。

宽口径是适应当前本科通才教育特征的办学理念，强调在专业教育过程中应避免过度专门化。

3.确定信息与计算科学专业的教学大纲、培养目标、课程体系。

优化教材内容，改革教学方法及手段，完善课程考核方法。

在课程设置方面坚持宽口径，通才教育，加强学生的数学基础、计算机基础、专业基础。

目标：

在全面调查我国高校信息与计算科学专业办学现状的基础上，理清信息与计算科学专业内涵与知识结构，根据我省的具体情况，确立该专业清晰而明确的培养目标、教学基本要求、课程体系和教学大纲，推动信息与计算科学专业教材建设。

三、项目实施思路和具体方案

思路:

1.明确专业定位、人才培养目标是专业改革的起点,也是归宿,是构建科学、合理的课程体系的行动指南,专业定位、人才培养目标的制定,首先要考虑学科发展与社会进步对人才客观合理要求,同时又要结合国情和具体的办学条件。

复合应用型信息与计算科学人才是现代社会所急需的,我校在学科发展规划中,把本科办学层次定位在具有教师教育特色的人才培养上,这同样适应我校信息与计算科学专业定位和培养目标。

这样的定位于国内需求和我校资力是适宜的。

2.建立分阶段、分模块和立体结构的课程体系。

（1）分阶段:

加强系列课程和课群建设,体现阶段性和连续性,以一年级及二年上学期为第一阶段,主要加强数学基本理论学习和计算机基本技能的训练,以必修课为主,二年下期和三年级为第二阶段,以专业基础培养阶段,主要专业基础课,以限选课为主。

四年级为第三阶段,以培养学生专业技术和实际操作能力,以任选课为主。

强调课群的连续性,使学生通过逐步学习,获得较系统的领域基础知识,并对知识点的链接有较深刻的认识。

（2）课程体系模块化。

建立以专业方向为模块的课群,共分为三大模块:

科学计算模块、软件工程模块、信息技术模块,模块之间相互关联,突出重点,使学生学有所长,且知识面广。

（3）体现“精、深、广”的立体结构。

精:

主要包括学科理论基础（主要是数学理论基础）,学科技术基础课程和专业基础课程,构成课程体系的核心。

深:

加强专业理论基础教学。

为学生在大学阶段打下坚实的专业基础及今后进一步深造作准备。

广:

拓宽专业口径,开设多门有特色的任选课程,扩大学生的知识面,增强学生对社会的适应性。

（4）完整的实践教学体系,实践教学分为三种形式,课程实践（课程设计）、数学建模和毕业实习,重点培养学生分析问题和解决问题的能力及合作精神等。

3.从实际出发,明确专业方向，重视能力培养。

根据专业定位和培养目标及本单位师资结构,确定专业基础平台课程和专业拓展平台课程,无论从其基本理论和方法还是实际应用都不是截然分割的,而是互相渗透,相互关联的,正是基于这一原因在基础课和专业基础课安排上基本一致,但在专业课和部分专业基础课设置中,又有各自的特点,以此为主线培养学生的个性,充分体现素质教育的人文化、个别化。

具体方案：

1.规范课程设置和具体的教学大纲

根据教育部的统一规定，结合我省的实际情况，明确该专业的公共基础课、专业基础课、专业选修课。

以数值逼近、数值代数、微分方程数值解、最优化方法、数据结构等专业基础课程为主线，关联交叉课程为依托建立相互链接的课群,根据课程的前趋与后续分期分阶段安排,改革过去片面强调前趋与后续关系和专业一元化的课程模式。

2.按照前沿性、先进性、交叉性的原则调整课程内容和课程体系

在课程内容体系调整方面,我们发挥综合大学计算数学专业雄厚的数学和计算理论的优势,密切结合信息科学。

新增开了与信息科学相关的课程:

数学软件与实验、信息科学概论、计算机图形学、最优控制等前沿课程和交叉课程。

增加任选课扩大学生知识面、培养学生能力,例如,“数学模型”。

3.按照“三高”、“三新”方针,选用高水平教材。

教材建设是学科建设必备的环节,也是学科建设的基础。

教学内容和课程体系的改革必然反映到教材上。

几年来,按照三高（高规格、高起点、高目标）、两新（新内容、新思想）的方针,进行教材的选择和编写。

专业基础课选用北京大学、复旦大学等高校对信息与计算科学专业所采用的权威教材,如“数值逼近”教材采用蒋尔雄教授编著的《数值逼近》，“数值代数”采用徐树方教授编写的《数值线性代数》，“最优化方法”采用孙文瑜、徐成贤等编写的国家“十五”规划信息与计算科学专业教材《最优化方法》。

4.加强专业师资队伍建设

没有一流的教师队伍,难以培养出一流的人才,因此在教学内容和课程体系改革、在教材建设的同时,特别重视教师队伍的建设,主要体现在以下几方面:

（1）加强国内国际计算数学方面的学术交流,举办计算数学研讨会,聘请中国科学院林群院士、袁亚湘研究员作为我校信息与计算科学专业兼职教授，定期为该专业师生作学术报告。

另外邀请美国UniversityofTexasatDallas计算机科学系终生教授堵丁柱、上海交通大学胡毓达教授、西安交通大学徐成贤教授、曙光集团首席工程师赵崇山等国内外著名学者来我校给该专业师生作学术报告,使本专业师生了解到该专业的最新前沿动态、主要研究领域、热点研究问题等,拓宽了视野。

（2）组织本专业教师到全国进行专题考察,曾到北京大学、清华大学、南开大学、武汉大学、中山大学等国内著名大学了解全国计算数学发展新动态,掌握本专业建设与发展的最新信息。

（3）选派思想素质和业务素质较高的年轻教师进修学习,更新专业知识。

（4）根据教学需要抓好教师梯队建设,以老带新,加强青年教师培养和提高。

通过我们几年不懈的努力,使教师队伍结构合理,教师队伍的教学、科研能力、整体素质有了明显提高,本专业现有教师50人,其中正教授14人,占30%；副教授25人，占50%；讲师6人，占10%；助教5人，占10%；其中中国科学院院士1人，博士生导师3人；省、部级重点培养教师3人，校级重点培养教师10人，省、部级先进教师5人，厅局级及校级先进教师20人，为本科生主讲专业及专业基础课的教师42人，其中正副教授38人，所占比例为90%，本专业教师平均年龄在50岁以下。

因此可以说,该专业具有一支年富力强、富有朝气,教学能力强的较高水平的教师队伍。

四、主要成果

在各级领导的关怀指导下，经过本项目组全体成员对信息与计算科学专业课程体系与教学内容的改革和实践，取得了一系列研究成果，具体内容如下：

（1）名牌专业：

2007年信息与计算科学专业被评为河南师范大学名牌专业。

（2）一门省级精品课程、两门校级网络课

该专业基础课“数值代数”2007年被评为省级精品课程，网址“数值逼近”被评为第一批校级网络课程,已在河南师大网站上网投入运行多年，相关的多媒体教学资源和教学实践资源丰富。

同时结合本课程的重点内容,探索适合于本课程的教学方法和手段。

针对本课程的特点，采用案例式教学和探究式教学。

涉及的所有教学资料（如：

习题答案，教学课件，实践教学等）已全部登录河南师大校园网，并能做到定期更新，发现问题及时更正。

“C语言程序设计”2007年被评为校内网络课程。

目前部分上网内容已完成，包括习题答案，教学课件，实践教学等。

（3）大学生数学建模与科研活动

在全国大学生数学建模大赛中，我校信息与计算科学专业的学生2006年7人参赛，获3个省级一等奖,3个省级二等奖，1个省级三等奖;2007年23人参赛，获2个国家级二等奖，8个省级一等奖，2个省级二等奖，11个省级三等奖。

该专业学生获河南师范大学大学生科研活动基金项目共8项，其中重点资助项目3项，一般项目5项。

（4）与本项目有关的获奖与荣誉

2005年获河南师范大学教学成果一等奖；

2006年获省自然科学优秀论文一等奖2项、二等奖一项；

2006年获河南省教育系统优秀科技论文一等奖2项；

《高校素质教育与数学教学方法改革研究》省教育厅“十一五”教育科学规划项目，项目编号：

[2007]06446，2007年获河南省教育厅科研成果一等奖；

《学生发展性心理辅导的研究》，2005年获河南省教育厅科研成果一等奖；

《素质教育与数学教学方法改革研究》，河南省社科联调研课题，2005年结项；

2007年被评为河南省高校科技创新人才；

2005年被评为河南省学术技术带头人；

2006年获河南师范大学“三育人”先进个人；

2006年获河南师范大学优秀教师；

2005届、2008届毕业实习优秀指导教师；大学生科研项目优秀指导教师。

（5）发表与本项目有关的研究论文共32篇，出版专著一部，详细内容见附件。

五、项目特色和创新点

主要特色：

本项目组全面贯彻落实《教育部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》（教高[2007]2号）文件精神，对信息与计算科学专业的“本科生指导性教学计划”在2005年和2007年分两次进行了全面修订，旨在推进人才培养模式的改革与创新，不断完善课程体系，突出教师教育特色，进一步加强实践教学工作，加强学生创新精神和实践能力的培养。

1．河南师范大学信息与计算科学专业是我校名牌专业，“数值代数”是省级精品课程，“数值逼近”和“C语言程序设计”是河南师范大学网络课程。

2．培养的毕业生一次就业率90％以上，受到用人单位的赞赏。

其中有超过26％的应届毕业生考取了硕士研究生，以其扎实的数学基础和计算机操作技能受到导师的一致好评。

3．我省其它高校相关专业的教师曾多次来听过本专业教师的授课，他们认为我们的教学效果优秀，本专业教师中多人应邀到省内外高校讲学、指导，受到同行教师及学生的好评。

创新点：

社会的飞速发展对信息与计算科学专业课程的要求越来越高，为适应新的社会需求,站在全局的系统的角度全面研究改革信息与计算科学专业的课程体系和教学内容。

主要创新点如下：

1．本项目的研究中注意了专业基础课,专业课与相关边缘学科及其它综合课程之间的关系,构筑以实验教学体系、理论课程体系和实践教学体系为一体的信息与计算科学专业的教学体系。

新增添“信息科学概论”，“数学软件与实验”等课程，同时增加了相关的专业基础课的教学实践课时。

2．通过一定数量的科学的试验与稳妥的实践,逐步完善新的教学内容。

针对本专业的特点，采用案例式教学和探究式教学方法，并依托精品课和网络课程增添新的生动的教学手段和方式。

如对《数值代数》精品课和《数值逼近》网络课程的教学，我们开发了全部课堂教学内容（72学时）的多媒体教学课件，而且《数值代数》作为省级精品课，《数值逼近》网络课程作为河南师大第一批校级网络课程之一，这两门课程已在河南师大网站上网投入运行多年，相关的多媒体教学资源和教学实践资源丰富。

不论是在课堂上，还是在课外，授课教师和学生都可以方便地使用网络课程的丰富资源，以及网络课程所提供的与学习内容相关的多种教学策略，如网络课程提供的丰富的多媒体信息、各种有效的师生交互学习活动，还可以直接使用网络课程中所提供或附加的计算机高级语言程序（即《数值代数》、《数值逼近》课程中主要算法的MATLAB程序和C语言程序）。

借助于这些高级语言程序或借助于Excel的强大计算功能，通过将《数值代数》、《数值逼近》课程中的主要算法应用于各种实际问题求解的教学实践，大大提高了学生学习本课程以及后继专业课程的学习兴趣，教学效果明显提高。

《C语言程序设计》也相继成为校级网络课程，并逐步投入使用。

3．我们建立的信息与计算科学专业实验室不但是一个实验平台，更是学生发挥特长、培养综合素质的空间和平台。

如我们在《数值逼近》的授课过程中，充分利用实验室设备，对于课程算法中涉及到高阶线性方程组的求解、高阶差商、差分的计算、数值积分的Rombog算法，以及各种逼近曲线的作图（如插值曲线、样条曲线、贝齐尔曲线、最佳逼近多项式曲线等），我们借助于Excel的强大计算功能和图表功能，都能在课堂上方便、直观、动态地展示出来，通过动态实现算法，加深了学生对算法的理解和掌握，提高了学生的实践动手能力，激发了学生的创新精神，充分调动了学生的学习积极性。

4．在数学实验课程建设中，不但注重科研成果的教学转化，而且尝试实验教学活动的实践化，如积极组织学生参加全国大学生数学建模大赛和大学生科技创新活动等。

通过科研与实验教学结合的途径，开发了一些贴近实际，有利于培养学生实践能力的实验项目，如出版社资源的优化配置，公交车调度等。

六、应用情况

课程体系与教学内容的改革和实践不能只停留在书面上，我们结合本校本专业实际情况将其灵活运用到教学中，起到了良好效果。

1.课题组成员逐步按新的课程设置和教学内容组织教学，《数值逼近》、《数值代数》、《C语言程序设计》三门课程的部分教学内容已采用网络课程与精品课程的具体操作方案组织教学，改变了传统的教学习惯，提高学生的学习积极性，将为培养富有创新精神的高素质人才奠定基础。

2.为了加强学生实践能力和创新能力的培养，采取有效措施，激励学生积极参加全国大学生数学建模大赛和大学生科技创新活动。

在2006和2007年全国大学生数学建模赛中获得2个国家级二等奖，11个省级一等奖。

3.在专业基础课教学内容方面，我们将现已开发出的精品课和网络课程应用到实际教学当中，提高教学效果。

如“数值代数精品课程”和“数值逼近网络课程”已在河南师大网站上网投入运行。

主页网址分别为：

和

（1）覆盖全部教学基本要求的HTML网页授课教案（72学时）。

在主页的下拉式菜单中按章、节提供，只需单击即可浏览。

（2）用PowerPoint制作的包含各章主要内容的教学课件。

在主页的左列主菜单中单击“教学课件”可打开或下载；其中设计了自定义动画，方便教学使用；

（3）提供与教学内容配套的按章节组织的习题（包含参考答案）的全部HTML文档。

通过主页上的下拉式菜单中的（或主页的左列主菜单中的）“习题答案”可打开下载；

（4）提供了按章节组织的“在线测试”。

在主页的下拉式菜单中通过单击即可进入。

其中包含各章基本知识、基本内容的填空题、判断题。

并制作了动画效果（可供用户检验自己给出的答案是否正确），实现了有效的师生交互和及时反馈，方便用户使用；

（5）提供了实践教学HTML文档，在主页的下拉式菜单中“程序库”子菜单中单击，或单击主页的左列主菜单中的“实践教学”即可打开浏览。

其中提供了本课程中主要算法的MATLAB程序或C语言程序

（6）覆盖全部教学基本要求的Word授课教案（72学时）供需求者下载。

（7）有关网络课程中的以下内容，也可从主页的下拉式菜单或主页的左列主菜单中单击浏览：

课程简介、教师简介、教学大纲、教学计划、参考文献、配套教材、参考书目、友情链接等。

（8）精品课的有关内容还包括有电子教案（.html网页），算法荟萃（网页），PPT课件、习题解答（网页）、算法程序（exe可执行程序）、教学视频（.rm）等。

4．大部分研究成果已在我校应用并取得了显著效果，目前正与郑州大学、河南大学、河南工业大学等高校的有关老师接洽，将成果向兄弟院校推广，估计每年受益学生数达万人以上。

附件

专著：

申培萍（独著）、《全局优化方法》、计算数学、科学出版社、2006年3月、

ISBN7-03-016496-2、304000字。

[1]申培萍

（1）、MathematicalMethodsofOperationsResearch、2007,65（3）：

445-459、S00186-006-0130-0、6000字。

[2]申培萍

（1）、AppliedMathematicsandComputation、2005,162：

353-370、0096-3003、

6500字。

[3]申培萍

（1）、AppliedMathematicsandComputation、2005,168：

739-755、0096-3003、

6700字。

[4]申培萍

（1）、AppliedMathematicsandComputation、2006,176：

219-229、0096-3003、

5800字。

[5]申培萍

（1）、AppliedMathematicsandComputation、2006,183：

328-336、0096-3003、

5600字。

[6]申培萍

（1）、AppliedMathematicsandComputation、2006,183:

1027-1038、0096-3003、5700字。

[7]申培萍

（1）、工程数学学报、2006，23（5）：

876—880、ISSN1005-3085CN61-1269/OI、

4100字。

[8]申培萍

（1）、数学物理学报、2006，26（3）：

382—386、ISSN1003-3998CN42-1226/O、

4200字。

[9]申培萍

（1）、数学的实践与认识、2005，35（11）：

148-152、ISSN1000-0984CODENSSHRE8、4100字。

[10]申培萍

（1）、河南师范大学学报、2007,35（3）：

206—208、ISSN1000-2367CN41-1109/N、2500字。

[11]申培萍

（1）、河南师范大学学报、2007,35（3）：

209—211、ISSN1000-2367CN41-1109/N、3400字。

[12]申培萍

（1）、河南师范大学学报、2006,34（3）：

5—8、ISSN1000-2367CN41-1109/N、

3500字。

[13]杨明波

（1）、中国科学教育，2006，6：

80—81、ISSN1811-2153CN39-2835/G、

2000字。

[14]杨明波

（1）、电脑学习、2006，4：

62-62、ISSN1002-2422CN23-1185/TN、810字。

[15]杨明波

（1）、电脑知识与技术、2007，3：

1295-1296、ISSN1009-3044CN34-1205/TP、

2100字。

[16]杨明波

（1）、河南师范大学学报、2007，35（4）：

38-40、ISSN1000-2367CN41-1109/N、

3100字。

[17]杨明波

（1）、中国科技信息、2007，9：

220-223、ISSN1001-8972CN11-2739/N、

4100字。

[18]杨明波

（1）、电脑学习，2005，3：

15-16CN23-1185/TN，2100字左右。

[19]杨明波

（2）、数学的实践与认识，2005，05：

182-186CN11-2018/O1，4100字左右。

[20]杨明波

（2）、河南师范大学学报，2005，1：

22-24CN41-1109/N，4200字左右。

[21]任宗修

（1）、河南师范大学学报、2007，35

（1）：

22-25、ISSN1000-2367CN41-1109/N、

4500字。

[22]任宗修（4、通信作者）、纺织高校基础科学学报、2007，20

（1）：

51-55、ISSN1006-8341CN61-1296/TS、4700字。

[23]任宗修

（1）、中国科学教育、2006，19：

59—60、ISSN1811-2153CN39-2835/G、

950字。

[24]任宗修

（1）、河南科学、2006，24（6）：

799—801、ISSN1004-3918CN41-1084/N、

2600字。

[25]李文强

（1）、河南科技学院学报、2007，35（4）：

109-110、ISSN1673-6060CN41-1382/Z、1800字。

[26]左敬亮

（1）、教育与职业、2008，1（3）：

71-72、CN11-1004/G4、2000字.

[27]左敬亮

（1）、中国成人教育、2007，12（24）：

117-118、CN37-1214/G4、2100字。

[28]左敬亮

（1）、教育与职业、2007,8（24）:

113-114、CN11-1004/G4、2000字。

[29]左敬亮

（2）、教育与职业、2007,8（23）：

121页、CN11-1004/G4、700字。

[30]左敬亮

（1）、中国西部科技、2007,8（8）：

83-84、CN51-1633/N、1900字。

[31]左敬亮（