论大学生创新实验在交叉学科专业建设中的应用 - 以信息与计算科学专业为个案研究 科技信息-

1、科0.引言近代科学发展常常涉及不同学科的相互交织和相互渗透,特别是科学上的重大发现和国计民生中的重大社会问题的解决已经不能单依靠某一门学科即可解决。随着科学技术的发展,这些原本相对独立的学科逐渐形成一批交叉学科,如化学与物理学的交叉形成了物理化学和化学物理学,数学与计算机科学交叉形成了信息科学,化学与生物学的交叉形成了生物化学和化学生物学等。信息与计算科学专业作为信息类交叉学科中的新兴专业,是数学、计算机科学、信息工程等广泛学科的交叉,远超出数学学科的范畴。该专业与其它传统学科相比既具有数学学科的一般特征,同时又具有其显著特点。正由于发展时间尚短使得发展还不够成熟,比如各高校办学思路不统一、专

2、业内涵不明确、就业方向不确定等,需要在实践中探索一条有效的途径解决专业建设中存在的各种问题。1.交叉学科和信息与计算科学专业1.1交叉学科的特点交叉学科又被称为边缘学科,是由原有基础学科的相互交叉和渗透所产生的新学科的总称,即运用一门或几门学科的概念和方法研究另一门学科的对象或交叉领域的对象,使不同学科的方法和对象有机地结合起来。其具有跨学科性、综合创造性、自组织协作性和相对独立性。这些既是交叉学科的优点同时也是其发展的难点。1.2信息与计算科学专业介绍1信息与计算科学专业是培养具有良好的数学素养,掌握信息科学和计算科学的基本理论和方法,能运用所学知识和熟练的计算机技能解决实际问题,在信息处理

3、、软件工程和科学计算方面受到严格训练的高级工程技术人才。毕业生能在科教领域、经济部门和其它企事业单位从事信息技术、软件工程、科学计算等方面的科研、教学、应用开发和技术管理等工作。简明说,该专业定向于信息技术、计算技术的数学基础。根据教育部数学与统计学教学指导委员会2003年的调查报告中列举的统计数字,截止2002年7月全国有超过300所高校设置了该专业,2001年招生22000多人,其设置面和培养规模在2006年以前还在继续扩大。1.3信息与计算科学专业面临的主要问题2信息与计算科学作为信息科学和计算科学的结合,其存在的价值毋容置疑,但其所跨学科多、综合性强也给自身发展与建设带来了困扰。从教育

4、部专家组2003年做的学科调查与专题研讨结果来看,全国范围内对该专业的建设存在以下困难:(1各高校对信息与计算科学专业的内涵把握不准,导致专业办学方向不明确,突出反映在主干课程的设置上;(2缺乏全国统一的教学大纲,各学校对该专业课程设置、教学内容差别较大,导致一些学校教学质量得不到保障,培养出来的人才质量存在学校甚至地域差异性;(3专业课程专业教材紧缺,尤其集中在信息科学方向的教材,为了更好理解数学与计算机科学的结合,应该鼓励从数学观点编写、适应于为数学类专业学生讲授的信息科学方向教材;(4师资匮乏,尤其有数学背景的计算机专业教师严重缺乏,目前大部分学校的教师是原有计算数学专业教师甚至是基础数

5、学教师,真正从事信息科学研究与教学的教师少。2.大学生创新实验介绍大学生创新实验由教师制定实验目的、要求和任务,让学生根据自己的思路在综合基本知识的基础上自主选择实验设备、设计实验方案、实验步骤以及数据处理等。开展创新性实验的目的是给予学生灵活的时间、空间,培养创新思维和实践能力,改变过去那种“教师装药,学生放炮”的实验氛围3,4。目前许多院校已将大学生创新实验独立设课,单独考核。引入创新实验是大势所趋,更是提高大学生思维和动手能力的有效途径5,6,7。(1通过独立思考、自主选择实验方案,可以提高学生的思维能力,包括观察能力、分析综合和判断推理能力;(2可以提高学生的自学能力,包括利用互联网查

6、找资料、发现问题、解决问题的能力;(3可以提高学生的表达能力、管理能力和团队合作意识。3.创新实验与交叉学科的互补性分析交叉学科的跨学科性使其在知识跨度上优于传统学科,但在专业建设方向上如果把握不好就会出现方向迷茫、缺乏建设重点的问题。以信息与计算科学专业为例,该专业是信息科学和计算数学的结合,那么是以信息工程还是以计算数学为主,或者是两者并重?根据在广西6所本科院校的调查数据,选择的专业建设方向均为两者并重的。那么信息工程与计算数学的结合点又在哪儿?掌握了这个结合点也就掌握了该专业建设的突破点。大学生创新性实验就是两者很好的粘合剂。开设实验首先要求对理论有深刻的掌握,理论的掌握要求对基础的巩

7、固,对信息与计算科学专业来说计算数学就是基础。换句话说,创新实验可以促进学生对计算数学的学习。同时,创新实验除了考察学生的理论知识外,更强调的是学生的动手能力和实践能力。在设计实验的过程中,学生的主观能动性得到很大发挥,发散性思维得到最大程度释放,通过实验学生可以体会到书本上看似浅显的数学计算如何在信息工程领域解决实际问题的乐趣。当开设的实验是当今信息领域的热点话题时(如信息安全、黑客技术,学生内心的潜力会加倍得到挖掘。从而学生主动发现问题、解决问题的能力得到很大锻炼,自主性、积极性大大提高,反过来更激发其进一步学好计算数学的积极性。桂林电子科技大学数学与计算科学学院于2005年9月专门针对信

8、息与计算科学专业的学生开设创新性实验,在全院范围内以学分制推行该项目。学院每个学期分方向安排指导老师(均为副高以上职称或博士,给定研究方向和实验目的之后鼓励学生自主选题,并在实验过程(通常持续三到四个月中及时给予指导。三年来,该学院在科技创新方面取得了丰硕成果。数学建模方面,2006年全国大学生数学建模竞赛一等奖一项,2007年美国(国际数学建模竞赛二等奖一项,全国数学建模一等奖两项,二等奖三项,自治区级特等奖一项,一等奖一项,二等奖一项,三等奖三项,2008年正在评审;计算机程序员方面:2006年共有16人次通过初、中、高级程序员考试,取得系统分析师、软件设计师、网络工程师行业资格证;200

9、7年该数字上升至25人次;2008年更是达到28人次,刷新历史记录。这一项项记录的刷新,与开设大学生创新性实验密不可分。4.小结在国家提倡“自主创新、品牌创新、科技创新、管理创新”的今天,开展大学生创新实验对交叉学科专业建设尤为重要,它在交叉学科建设方面可以很好将所跨学科很好地结合在一起,是理论与工程实践相结合的有效途径,对综合性高等院校的专业建设意义深远。【参考文献】1黄力民,何建军,在数学的边缘关于数学学科的信息与计算科学专业,高等建筑教育,2006(15,p36-40.2教育部数学与统计学教学指导委员会数学类教学指导分(下转第623页论大学生创新实验在交叉学科专业建设中的应用以信息与计算

10、科学专业为个案研究龙雪梅陈金全(桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004【摘要】从教育部数学与统计学教学指导委员会2003年关于信息与计算科学专业建设的调查结果出发,阐述所跨学科间的结合点在交叉学科专业建设中的重要性,指出通过开设大学生创新性实验可以针对性地解决专业侧重点问题,达到理论知识和工程实践互相促进的目的。最后介绍了桂林电子科技大学数学与计算科学学院开设创新性实验收到的效果。【关键词】大学生;创新实验;交叉学科622(上接第622页委员会,关于信息与计算科学专业办学现状与专业建设相关问题的调查报告,大学数学,2003(19,p1-5.3冉启武,试谈化学综合性实验与设计性实

11、验对学生能力的培养,川北教育学院学报,1998(4,p102-103.4李荣春,创新实验教学模式.培养学生探究能力,课程教材教学研究(教育研究版,2008(3,p49-51.5张海帆,信息化时代高校实验教学模式的创建,商场现代化,2005(29,p373.6何纯莲,赵冰清,黄浩,实施开放性实验教学.创新实验教学模式,药学教育, 2006(1,p43-45.7刘锋利,创新实验教学模式.不断提高实验教学效果,高教论坛,2007(1,p56-57.责任编辑:张艳芳科现代教育理念倡导学生的全面发展,并把它作为当今高校教育的关键词,这并不是人们的一种主观认定;恰恰相反,它是这个时代张力的内在投射。我国市

12、场经济的发展,一方面它把从事经济活动的个人从对指令性计划、行政命令和长官意志的依附中解放出来,使其独立走向市场,并自主寻找、开拓市场和有效地参与竞争,形成了经济运营的主体。这无疑对人的价值认识、文化素养和个性品质提出了更高的要求。也为人的全面发展提供了前所未有的展现空间,是一个呼唤人的发展并以人的发展作为价值追求的社会;另一方面社会生活的深刻变化,也使人的全面发展陷入了物质生活丰富与精神生活匮乏的严重失衡、个人与他人交往权责关系的偏执取舍等重重的现实困境中。1因此,主体性问题无疑是人的全面发展的核心部分。然而,我们所倡导的学生主体和主体性教育到底应该如何落实在具体的体育教学上?这又是一个棘手的

13、问题,也是素质教育能否成功的关键。主体性教育有两层含义,一是指教育自身具有的主体地位,二是指教育所培养的人具有主体性人格。主体性教育的提出,是把哲学认识论中“主体”、“客体”的概念引用到体育教学理论研究中,探讨教师和学生在体育教学活动中的地位、作用,进而引发了体育教学模式、方法的创新和教学思想的转变。而解决这个转变的关键,是要将教师的主导作用与学生的学习主体紧密结合起来,实现良性互动,从而拓展了高校体育教学更大的发展空间。1.体育教学与学生主体发展的关系教与学的关系是教学过程中最重要、最基本的关系。体育教学是教师通过学生身体活动与练习,直接塑造和建构学生主体发挥为对象的实践活动,并贯穿于整个教

14、学的全过程。它有别于其他学科的教学模式和特点,主要以体育技能形成规律、身心发展规律和身体活动规律为主线,一方面表现为教学方法不仅是要强健学生的体魄,而且还强调育心,形成了一个即由身到心,又由心到行的育人过程。另一方面教学质量和水平的提高关键又取决于体育教学活动中,学生的主体参与教学和管理的积极性、主动性和创造性的发挥。现代教学思想认为,教学是师生双边的互动过程,认知信息的传递不再是教师教学过程中的惟一方式。教师应是学生取得学习成功的组织者,是帮助学生激发内在的学习动机和启迪智慧、发挥创造潜力的引导者和促进者,其主要手段是“激发”、“促进”和“协作”。2因此,高校体育教学改革和发展与学生的主体性

15、提升应是互动的、互为因果的同一过程。现代体育教学思想转变与创新,无疑使体育教学在其不断形成教学互长的优化环境中得到发展。著名教育家孙喜亭指出:“从世界发展的主流来看,我们的教育所培养的人最缺少的是什么?缺少的是一种内在的精神即创造的精神、自主的精神。”学生作为主体,能否认同和接受教师的教育,关键靠学生的主体性发挥。学生的个性特点、能力类型、潜能优势,教师必须了解和研究,并在此基础上为学生主体发展提供丰富而多样的教学内容和发展空间。让他们通过领悟、想象、移情、思索等多种心理因素的交融、碰撞、互汇,使相对凝固和静态的知识经验在个体心灵之中被激活,产生出更强烈、更深刻的参与意识和动力,从中赋予体育教

16、学活动新的意义。3体育教学实施主体性教育,特别是在学生主体间交互式的教学模式中,教师与学生的涵义及相互关系发生了变化。2.主体间动态的探究式教学“要充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,努力倡导开放式、探究式教学,努力拓展体育课程的时间和空间”,4是引发和激励全体学生自主性,即主动参与到体育教学实践中的重要途径和策略。现代认知学习理论中的建构主义学习理论认为,学生知识的获得不仅是通过教师的传授,而且是学生在一定情境即社会文化背景下,利用必要的学习资源和环境,与他人主动地交往互动和自身进行意义建构的各种方式获得的。因此,学生的主体性主要是在自己的实践活动中形成和发展的,是在他与其他主体和客体的

17、相互作用中成熟和提高。鉴于此,体育教学中主体与主体间实践性的交往互动,不只是学生与教师的交往,更要注重组织和促进学生彼此间的交往,改变教师对教学过程全方位控制。体育教学从表面上看,全班学生是作为一个整体,每个学生作为其中一员在课堂实践中进行练习。而实际上学生只是独立的个体在进行着技术动作的练习,缺乏交往互动与合作。体育知识技能的教学,特别是集体项目,个人技术的发挥,很多需要两人或多人组合练习和整体战术配合来实现的,这就需要“对话”、“交流”、“合作”。所以,在组合式练习方法中,运用有合作、有对抗、有竞争、有兴趣的开放式、探究式的教学,促使学生会选择、会参与、会交流,能主动、积极地动手、动口、动

18、眼、动脑,去实践操作,建立在自主学习基础上的探究式教学,产生其特有的并来自于学生对课堂期待的运行动力。突出展现学生主体参与的交往性、合作性与发展性。促使师生间、生生间主动形成相互促进,以达到共同提高的双向融合。主体性教育在体育教学实践中,使教师能真正体验到在课堂教学中,随着更多个体间的融合,便构建成一种新的集体和主体共同探讨、解疑的学习环境。这个学习环境才能使教与学双方的信息得到接受、加工、传递,产生一种动态生成过程。而此过程充满了师生之间的交流,形成了动态的探究学习,最终实现了学生主体通过自身的内化、重组、主动建构的体育知识技能形成过程。师生互动产生的新知识才具有新活性、生成性。主体性也从以往的由个人的价值取向出发变成了由个人与集体统一的价值取向出发的形成。【参考文献】1龙柏林.个人交往主体性研究M.广州:广东人民出版社,2005.2林佩燕,王仙锦.主体