1、;項目類別：省級河南省高等教育教學成果鑒定項報告信息與計算科學專業課程體系與成果名稱：教學內容的綜合改革和整合實踐完成單位：河南師范大學申培萍楊明波任宗修主要完成人:李文強 左敬亮二零零八年四月一、項目的意義隨著計算機技術廣泛深入地應用于人類社會生活，以及全球信息產業的迅速 崛起，二十一世紀的中國將向知識經濟時代邁進，教育、科研、社會、經濟等各 個領域需要越來越多的信息與計算科學的人才，信息與計算科學的研究和應用將 邁向更深入和更廣泛的領域。同時計算科學是當今科學前沿的領域， 是除理論研 究與實驗以外的第三種科學研究手段，是我國科技發展規劃中的重要學科。信息 科學與計算科學交叉滲透，共同強調數

2、學和計算機基礎。時代呼喚信息與計算科學的飛速發展，社會迫切需要高素質的信息與計算科 學專業人才，這就是信息時代給我們帶來的大好機遇。1998年教育部將信息與計算科學列為一個新的數學類專業， 雖然問世時間不長，但已引起全社會的普遍 關注。各級領導非常重視，對于那些已有信息與計算科學專業的學校， 他們大都 將其作為熱門專業、重點專業建設。近年來，國家教育部等有關單位定期地舉行了信息與計算科學專業建設的研 討會，為這一專業建設與發展創造了有利條件。 然而由于許多院校（包括我省高 校）對信息與計算科學專業的專業內涵、人才培養目標、教學內容、課程設置等 尚缺乏認識，加之受師資力量、辦學條件、教材等多因素

3、的影響，在這一專業的 學生培養方面存在許多急待解決的問題。特別是進入大學三年級以后的學生培 養，許多學校在教學計劃、課程設置、教材和教學組織與實施等方面面臨困難 （例 如某些學校的教學計劃東拼西湊，這一學期還決定不下來下學期給學生上什么課 等），我省該專業盡管已有多年的辦學實踐和辦學經驗，但也存在類似問題。本項目就是根據教育部關于 信息與計算科學專業辦學現狀與專業建設相 應問題的調查報告，結合我省該專業的辦學實踐，主要就我省該專業的課程體系 與教學內容和教學手段等進行綜合改革和整體優化展開深入研究和探討。學科建設是高等學校建設的核心內容之一，是提高辦學層次和辦學水平的關 鍵，更是事關學校發展全

4、局的一項基本建設。 本研究項目根據信息與計算科學專 業的特點，制定相應的學科發展與建設規劃，對信息與計算科學專業的課程體系 進行全面的改革與研究，不僅是學校學科建設的一個重要組成部分， 而且也適應 了新世紀以信息技術為核心的全球經濟發展格局下的數學人才培養與專業發展， 具有重要的理論意義和實踐意義。二、項目主要內容和目標主要內容：1 .明確信息與計算科學專業的定位。信息與計算科學專業應該主要研究信息技術的核心基礎與運用現代計算工具高效求解科學與工程問題的數學理論與方法，或更簡明地說，研究定向于 信息技術、計算技術的數學基礎。2 .端正辦學指導思想。根據目前實際，我們贊成“強基礎、寬口徑、重實際

5、、有側重、創特色”的 辦學指導思想。強基礎主要強調信息與計算科學專業學生的數學基礎絕不可 以削弱。寬口徑是適應當前本科通才教育特征的辦學理念，強調在專業教育過程中應避免過度專門化。3 .確定信息與計算科學專業的教學大綱、培養目標、課程體系。優化教材內容，改革教學方法及手段，完善課程考核方法。在課程設置方面 堅持寬口徑，通才教育，加強學生的數學基礎、計算機基礎、專業基礎。目標：在全面調查我國高校信息與計算科學專業辦學現狀的基礎上，理清信息與計算科學專業內涵與知識結構，根據我省的具體情況，確立該專業清晰而明確的培 養目標、教學基本要求、課程體系和教學大綱，推動信息與計算科學專業教材建 設。三、項目

6、實施思路和具體方案思路:1 .明確專業定位、人才培養目標是專業改革的起點，也是歸宿，是構建科學、合 理的課程體系的行動指南，專業定位、人才培養目標的制定，首先要考慮學科 發展與社會進步對人才客觀合理要求，同時又要結合國情和具體的辦學條 件。復合應用型信息與計算科學人才是現代社會所急需的，我校在學科發展規劃中，把本科辦學層次定位在具有教師教育特色的人才培養上，這同樣適應我校信息與計算科學專業定位和培養目標。 這樣的定位于國內需求和我校 資力是適宜的。2 .建立分階段、分模塊和立體結構的課程體系。(1)分階段：加強系列課程和課群建設，體現階段性和連續性，以一年級及二 年上學期為第一階段，主要加強數

7、學基本理論學習和計算機基本技能的 訓練，以必修課為主，二年下期和三年級為第二階段，以專業基礎培養階 段，主要專業基礎課，以限選課為主。四年級為第三階段，以培養學生專 業技術和實際操作能力，以任選課為主。強調課群的連續性，使學生通過 逐步學習，獲得較系統的領域基礎知識，并對知識點的鏈接有較深刻的 認識。(2)課程體系模塊化。建立以專業方向為模塊的課群，共分為三大模塊：科學 計算模塊、軟件工程模塊、信息技術模塊，模塊之間相互關聯，突出重點， 使學生學有所長，且知識面廣。(3)體現“精、深、廣”的立體結構。精：主要包括學科理論基礎(主要是數 學理論基礎)，學科技術基礎課程和專業基礎課程，構成課程體系

8、的核 心。深：加強專業理論基礎教學。為學生在大學階段打下堅實的專業基 礎及今后進一步深造作準備。廣：拓寬專業口徑，開設多門有特色的任選 課程，擴大學生的知識面，增強學生對社會的適應性。(4)完整的實踐教學體系，實踐教學分為三種形式，課程實踐(課程設計)、數 學建模和畢業實習，重點培養學生分析問題和解決問題的能力及合作精 神等。3 .從實際出發，明確專業方向，重視能力培養。根據專業定位和培養目標及本單位師資結構，確定專業基礎平臺課程和專業 拓展平臺課程，無論從其基本理論和方法還是實際應用都不是截然分割的，而是互相滲透，相互關聯的，正是基于這一原因在基礎課和專業基礎課安排上基本一致，但在專業課和部

9、分專業基礎課設置中，又有各自的特點，以此為 主線培養學生的個性，充分體現素質教育的人文化、個別化。具體方案:1 .規范課程設置和具體的教學大綱根據教育部的統一規定，結合我省的實際情況，明確該專業的公共基礎課、 專業基礎課、專業選修課。以數值逼近、數值代數、微分方程數值解、最優 化方法、數據結構等專業基礎課程為主線，關聯交叉課程為依托建立相互鏈 接的課群，根據課程的前趨與后續分期分階段安排 ，改革過去片面強調前趨 與后續關系和專業一元化的課程模式。2 .按照前沿性、先進性、交叉性的原則調整課程內容和課程體系在課程內容體系調整方面，我們發揮綜合大學計算數學專業雄厚的數學和計 算理論的優勢，密切結合

10、信息科學。新增開了與信息科學相關的課程：數學軟 件與實驗、信息科學概論、計算機圖形學、最優控制等前沿課程和交叉課程。 增加任選課擴大學生知識面、培養學生能力，例如，“數學模型”。3 .按照“三高”、“三新”方針，選用高水平教材。教材建設是學科建設必備的環節，也是學科建設的基礎。教學內容和課程體 系的改革必然反映到教材上。幾年來，按照三高（高規格、高起點、高目標）、 兩新（新內容、新思想）的方針，進行教材的選擇和編寫。專業基礎課選用北 京大學、復旦大學等高校對信息與計算科學專業所采用的權威教材，如“數值逼近”教材采用蔣爾雄教授編著的數值逼近，“數值代數”采用徐樹方 教授編寫的數值線性代數，“最優

11、化方法”采用孫文瑞、徐成賢等編寫的 國家“十五”規劃信息與計算科學專業教材最優化方法。4 .加強專業師資隊伍建設沒有一流的教師隊伍，難以培養出一流的人才，因此在教學內容和課程體系 改革、在教材建設的同時，特別重視教師隊伍的建設，主要體現在以下幾方 面：（1）加強國內國際計算數學方面的學術交流，舉辦計算數學研討會，聘請中 國科學院林群院士、袁亞湘研究員作為我校信息與計算科學專業兼職教 授，定期為該專業師生作學術報告。另外邀請美國University of Texas at Dallas計算機科學系終生教授堵丁柱、上海交通大學胡毓達教授、 西安交通大學徐成賢教授、曙光集團首席工程師趙崇山等國內外著

12、名學 者來我校給該專業師生作學術報告，使本專業師生了解到該專業的最 新前沿動態、主要研究領域、熱點研究問題等，拓寬了視野（2）組織本專業教師到全國進行專題考察,曾到北京大學、清華大學、南開 大學、武漢大學、中山大學等國內著名大學了解全國計算數學發展新動 態，掌握本專業建設與發展的最新信息。（3）選派思想素質和業務素質較高的年輕教師進修學習，更新專業知識。（4）根據教學需要抓好教師梯隊建設，以老帶新，加強青年教師培養和提高。通過我們幾年不懈的努力，使教師隊伍結構合理，教師隊伍的教學、 科研能力、整體素質有了明顯提高，本專業現有教師50人，其中正教授 14人 占30%副教授25人，占50% 講師6

13、人，占10%助教5人，占 10%其中中國科學院院士 1人，博士生導師3人；省、部級重點培養教 師3人，校級重點培養教師10人，省、部級先進教師5人，廳局級及校 級先進教師20人，為本科生主講專業及專業基礎課的教師 42人，其中 正副教授38人，所占比例為90%本專業教師平均年齡在 50歲以下。 因此可以說，該專業具有一支年富力強、富有朝氣，教學能力強的較高水 平的教師隊伍。四、主要成果在各級領導的關懷指導下，經過本項目組全體成員對信息與計算科學專業課程體 系與教學內容的改革和實踐，取得了一系列研究成果，具體內容如下：（1）名牌專業：2007年信息與計算科學專業被評為河南師范大學名牌專業。（2）

14、 一門省級精品課程、兩門校級網絡課該專業基礎課“數值代數” 2007年被評為省級精品課程，網址 。針對精品課程的特點，結合本課程的重點內容，目前 已組織了六個上網授課視頻剪輯，同時上網在線內容還包括：電子教案（.html網 頁），算法薈萃（網頁），PPT課件、習題解答（網頁）、算法程序（exe可執行程 序）、教學視頻（.rm）等。專業基礎課 “數值逼近”被評為第一批校級網絡課 程，已在河南師大網站上網投入運行多年，相關的多媒體教學資源和教學實踐資 源豐富。同時結合本課程的重點內容，探索適合于本課程的教學方法和手段。針 對本課程的特點，采用案例式教學和探究式教學。涉及的所有教學資料（如：習 題答

15、案，教學課件，實踐教學等）已全部登錄河南師大校園網，并能做到定期更 新，發現問題及時更正。“C語言程序設計” 2007年被評為校內網絡課程。目前部分上網內容已完 成，包括習題答案，教學課件，實踐教學等。(3)大學生數學建模與科研活動在全國大學生數學建模大賽中，我校信息與計算科學專業的學生 2006年7 人參賽，獲3個省級一等獎,3個省級二等獎，1個省級三等獎；2007年23人參 賽，獲2個國家級二等獎，8個省級一等獎，2個省級二等獎，11個省級三等 獎。該專業學生獲河南師范大學大學生科研活動基金項目共8項，其中重點資助項目3項，一般項目5項。(4)與本項目有關的獲獎與榮譽2005年獲河南師范大

16、學教學成果一等獎；2006年獲省自然科學優秀論文一等獎 2項、二等獎一項；2006年獲河南省教育系統優秀科技論文一等獎 2項；高校素質教育與數學教學方法改革研究省教育廳“十一五”教育科學規劃項 目，項目編號：200706446 , 2007年獲河南省教育廳科研成果一等獎；學生發展性心理輔導的研究，2005年獲河南省教育廳科研成果一等獎；素質教育與數學教學方法改革研究，河南省社科聯調研課題，2005年結項；2007年被評為河南省高校科技創新人才；2005年被評為河南省學術技術帶頭人；2006年獲河南師范大學“三育人”先進個人；2006年獲河南師范大學優秀教師；2005屆、2008屆畢業實習優秀指

17、導教師；大學生科研項目優秀指導教師。(5)發表與本項目有關的研究論文共 32篇，出版專著一部，詳細內容見附件。五、項目特色和創新點主要特色：本項目組全面貫徹落實教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學 質量的若干意見(教高20072號)文件精神，對信息與計算科學專業的“本 科生指導性教學計劃”在2005年和2007年分兩次進行了全面修訂，旨在推進人 才培養模式的改革與創新，不斷完善課程體系，突出教師教育特色，進一步加強 實踐教學工作，加強學生創新精神和實踐能力的培養。1 .河南師范大學信息與計算科學專業是我校名牌專業，“數值代數”是省級精品課程，“數值逼近”和“ C語言程序設計”是河南師范

18、大學網絡課程。2 .培養的畢業生一次就業率90%以上，受到用人單位的贊賞。其中有超過26% 的應屆畢業生考取了碩士研究生，以其扎實的數學基礎和計算機操作技能受 到導師的一致好評。3 .我省其它高校相關專業的教師曾多次來聽過本專業教師的授課，他們認為我們的教學效果優秀，本專業教師中多人應邀到省內外高校講學、 指導，受到 同行教師及學生的好評。創新點：社會的飛速發展對信息與計算科學專業課程的要求越來越高，為適應新的社會需求，站在全局的系統的角度全面研究改革信息與計算科學專業的課程體系和 教學內容。主要創新點如下：1 .本項目的研究中注意了專業基礎課，專業課與相關邊緣學科及其它綜合課程 之間的關系，

19、構筑以實驗教學體系、理論課程體系和實踐教學體系為一體的 信息與計算科學專業的教學體系。新增添“信息科學概論”，“數學軟件與實 驗”等課程，同時增加了相關的專業基礎課的教學實踐課時。2,通過一定數量的科學的試驗與穩妥的實踐，逐步完善新的教學內容。針對本 專業的特點，采用案例式教學和探究式教學方法，并依托精品課和網絡課程 增添新的生動的教學手段和方式。如對數值代數精品課和數值逼近網絡課程的教學，我們開發了 全部課堂教學內容（72學時）的多媒體教學課件，而且數值代數作為 省級精品課，數值逼近網絡課程作為河南師大第一批校級網絡課程之一， 這兩門課程已在河南師大網站上網投入運行多年， 相關的多媒體教學資

20、源和 教學實踐資源豐富。不論是在課堂上，還是在課外，授課教師和學生都可以方便地使用網絡 課程的豐富資源，以及網絡課程所提供的與學習內容相關的多種教學策略， 如網絡課程提供的豐富的多媒體信息、 各種有效的師生交互學習活動，還可 以直接使用網絡課程中所提供或附加的計算機高級語言程序（即數值代 數、數值逼近課程中主要算法的MATLA醒序和C語言程序）。借助于這 些高級語言程序或借助于Excel的強大計算功能，通過將數值代數、數 值逼近課程中的主要算法應用于各種實際問題求解的教學實踐，大大提高了學生學習本課程以及后繼專業課程的學習興趣，教學效果明顯提高。C語言程序設計也相繼成為校級網絡課程，并逐步投入

21、使用。3 .我們建立的信息與計算科學專業實驗室不但是一個實驗平臺，更是學生發揮特長、培養綜合素質的空間和平臺。如我們在數值逼近的授課過程中，充分利用實驗室設備，對于課程算法中涉及到高階線性方程組的求解、高階差商、差分的計算、數值積分的RombogT法，以及各種逼近曲線的作圖（如 插值曲線、樣條曲線、貝齊爾曲線、最佳逼近多項式曲線等），我們借助于Excel的強大計算功能和圖表功能，都能在課堂上方便、直觀、動態地展示 出來，通過動態實現算法，加深了學生對算法的理解和掌握， 提高了學生的 實踐動手能力，激發了學生的創新精神，充分調動了學生的學習積極性。4 .在數學實驗課程建設中，不但注重科研成果的教

22、學轉化，而且嘗試實驗教學 活動的實踐化，如積極組織學生參加全國大學生數學建模大賽和大學生科技 創新活動等。通過科研與實驗教學結合的途徑，開發了 一些貼近實際，有利于培養學生實踐能力的實驗項目，如出版社資源的優化配置，公交車調度等。六、應用情況課程體系與教學內容的改革和實踐不能只停留在書面上，我們結合本校本專 業實際情況將其靈活運用到教學中，起到了良好效果。1 .課題組成員逐步按新的課程設置和教學內容組織教學，數值逼近、數值代數、C語言程序設計三門課程的部分教學內容已采用網絡課程與精品 課程的具體操作方案組織教學，改變了傳統的教學習慣，提高學生的學習積 極性，將為培養富有創新精神的高素質人才奠定

23、基礎。2 .為了加強學生實踐能力和創新能力的培養，采取有效措施，激勵學生積極參 加全國大學生數學建模大賽和大學生科技創新活動。在2006和2007年全國大學生數學建模賽中獲得2個國家級二等獎，11個省級一等獎。3 .在專業基礎課教學內容方面，我們將現已開發出的精品課和網絡課程應用到 實際教學當中，提高教學效果。如“數值代數精品課程”和“數值逼近網絡 課程”已在河南師大網站上網投入運行。主頁網址分別為： http:和 。主要內容有：（1）覆蓋全部教學基本要求的HTML網頁授課教案（72學時）。在主頁的下 拉式菜單中按章、節提供，只需單擊即可瀏覽。（2）用PowerPoint制作的包含各章主要內容

24、的教學課件。在主頁的左列主 菜單中單擊“教學課件”可打開或下載；其中設計了自定義動畫，方便 教學使用；（3）提供與教學內容配套的按章節組織的習題 （包含參考答案）的全部HTML 文檔。通過主頁上的下拉式菜單中的（或主頁的左列主菜單中的）“習題答案”可打開下載；（4）提供了按章節組織的“在線測試”。在主頁的下拉式菜單中通過單擊即 可進入。其中包含各章基本知識、基本內容的填空題、判斷題。并制作 了動畫效果（可供用戶檢驗自己給出的答案是否正確），實現了有效的 師生交互和及時反饋，方便用戶使用；（5）提供了實踐教學HTMLt檔，在主頁的下拉式菜單中“程序庫”子菜單 中單擊，或單擊主頁的左列主菜單中的“

25、實踐教學”即可打開瀏覽。其 中提供了本課程中主要算法的 MATLA勰序或C語言程序（6）覆蓋全部教學基本要求的 Word授課教案（72學時）供需求者下載。（7）有關網絡課程中的以下內容，也可從主頁的下拉式菜單或主頁的左列主 菜單中單擊瀏覽：課程簡介、教師簡介、教學大綱、教學計劃、參考文 獻、配套教材、參考書目、友情鏈接等。（8）精品課的有關內容還包括有電子教案（.html網頁），算法薈萃（網頁）， PPT課件、習題解答（網頁）、算法程序（exe可執行程序）、教學視頻（.rm）等。4 .大部分研究成果已在我校應用并取得了顯著效果，目前正與鄭州大學、河南大學、河南工業大學等高校的有關老師接洽，將成

26、果向兄弟院校推廣，估計每年受益學生數達萬人以上。附件專著：申培萍（獨著）、全局優化方法、計算數學、科學出版社、 2006年3月、ISBN 7-03-016496-2、304000 字。1申培萍（1）、Mathematical Methods of Operations Research 2007,65 （3）: 445-459、 S00186-006-0130-0、6000 字。2申培萍（1）、Applied Mathematics and Computation、2005,162： 353-370、0096-3003、 6500 字。3申培萍（1）、Applied Mathematics a

27、nd Computation、2005,168: 739-755、0096-3003、 6700 字。4申培萍（1）、Applied Mathematics and Computation、2006,176: 219-229、0096-3003、 5800 字。5申培萍（1）、Applied Mathematics and Computation、2006,183: 328-336、0096-3003、 5600 字。6申培萍（1）、Applied Mathematics and Computation > 2006,183:1027-1038、0096-3003、 5700 字。7申培

28、萍（1）、工程數學學報、 2006, 23 （5）: 876880、ISSN1005-3085 CN61-1269/OI、 4100 字。申培萍(1)、數學物理學報、2006, 26 (3): 382386、ISSN1003-3998 CN42-1226/O、4200 字。申培萍(1)、數學的實踐與認識、2005, 35 (11): 148-152、ISSN 1000-0984 CODENSSHRE8、4100 字。申培萍(1)、河南師范大學學報、申培萍(1)、河南師范大學學報、2007,35 (3):206208、ISSN1000-2367 CN41-1109/N、2500 字。2007,3

29、5 (3):209 211、ISSN1000-2367 CN41-1109/N、3400 字。申培萍(1)、河南師范大學學報、2006,34 (3): 58、ISSN1000-2367 CN41-1109/N、3500 字。楊明波(1)、中國科學教育，2006, 6: 8081、ISSN1811-2153 CN39-2835/G、2000 字。楊明波(1)、電腦學習、2006, 4: 62-62、ISSN1002-2422 CN23-1185/TN、810 字。楊明波(1)、電腦知識與技術、2007, 3: 1295-1296、ISSN1009-3044 CN34-1205/TP、2100 字。楊明波(1)、河南師范大學學報、2007, 35 (4): 38-40、ISSN1000-2367 CN41-1109/N、3100 字。楊明波(1)、中國科技信息、2