2018学科前沿指引下的信息与计算科学专业教学研究

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　　 .Loz134 { display:none; } 学科前沿指引下的信息与计算科学专业教学研究
1 学科前沿双向指引
　　国外世界一流大学的办学经验证明交叉学科及专业已经成为培养具备综合学科实力的拔尖创新人才的主渠道。信息与计算科学专业作为典型的交叉学科专业，目前国内已有近500所院校开设了该专业，有的院校根据自身情况制定了不同的人才培养计划，但是却鲜有文献阐述如何将交叉学科的课程知识融为一体，同时，学生理论知识结构单一，难以在实际应用中灵活运用专业知识的情况仍然存在，专业教学改革没有取得理想效果。因此，课程内容贴近学科前沿，教学方式灵活扩展已经成为信息与计算科学专业教学亟需解决的问题。
　　1.1 安防应急信息技术学科背景
　　以安防应急信息技术学科为例，一方面利用管理科学中的实证研究构建安防系统的效能评估指标体系框架；另一方面利用信息科学的理论对监控目标进行深度应用，针对公安部门利用城市安防系统庞大录像数据的迫切需求，研究以刑侦图像技术为代表的人脸超分辨率和目标重识别，从而揭示人们辨识事物或行为的内在认知规律，这属于管理科学和信息科学的交叉融合学科。
　　武汉大学国家多媒体软件技术工程研究中心从2003年起，就在多媒体数字安防与应急信息技术的研究领域内形成了自己的学科特色和优势，并在2008年成功申请安防应急信息技术的博士学科点。工程中心项目团队承担的国家自然科学基金和973子项目，通过自主创新和技术合作，对传统的安防工程学科知识做了重大突破，将监控与应急一体化，形成大安防系统的体系架构。同时，主持国家和行业音视频编解码标准的研制，通过开发重点引导性产品，承担重大示范性工程项目，带动产业技术升级和持续健康发展。 简历大全 http://www..com/html/jianli/
　　1.2 双向指引下的知识结构
　　笔者在多媒体工程中心进修期间发现安防应急学科所涉及的前沿知识可以很好地指引信息与计算科学专业教学，推动专业课程内容更新，优化专业原有知识结构，激发学生学好知识、用好知识的动力。安防应急学科前沿指引下的信息与计算科学专业课程知识结构见表1，该表展示了安防应急所需知识对应信息与计算科学专业课程的情况。
　　表1说明，如果能在相应课程中对安防应急进行适当延伸，如增加案例分析、扩展实验内容等，那么信息与计算科学专业学生经过1～2年的基础课程学习，就可以了解到安防应急学科的前沿应用，尤其是概率论与数理统计的基础知识，更广泛应用到安防应急科学领域的各个研究热点，而到了大学第3、第4学年的时候，将会在更多专业课程上认识到学科知识交叉融合的重要性。又如安防应急学科中的刑侦图像分析技术，强调用模式识别和机器学习的智能算法，通过数学或计算机工具对特定图像进行深度分析，找出嫌疑人的脸部或体貌特征，这里面既用到了概率论、矩阵论等数学知识，又用到了数字图像处理、人工智能等计算机知识。通过研习学科前沿应用案例，无论是在数学知识还是在计算机知识的理解和运用上，学生都会对基础理论和实践应用有更深层次的领悟。  http://www..com
　　与此同时，桂林电子科技大学数学与计算科学学院在人才培养思路上，很早就瞄准了学术研究和工程应用两个主要方向，因此制定的本科培养方案已经形成了纵向和横向结合的优势，在此基础上，只要在教学过程中加入相应学科前沿的应用案例，就能将专业教学水平提升一个层次。
　　2 交叉学科专业教学
　　一般专业教学活动分为两部分：理论教学和实践教学，信息与计算科学专业强调培养学生的动手能力，因此将课内教育的理论教学和实践教学比例调整为70%和30%。笔者为了突出学科前沿应用在专业教学中的重要地位，将结合数学与计科学学院现有基础，对课程知识交叉融合的方法进行探讨。
　　2.1 理论教学
　　笔者在多年专业教学改革的过程中发现，课程教材、教师业务水平、教育经历和教学方式都是影响课程教学质量的主要因素。首先课内理论教学依赖于贴近真实案例和通俗易懂的课本，其次任课教师的业务水平决定了教学质量的高低，第三任课教师的教育或实践经历能帮助学生尽快熟悉课程知识，最后就是灵活的教学方式可以激发学生学习的兴趣。
　　诸如高等数学、概率论与数理统计、数据库、C语言程序设计等基础课程，经过多年使用更新，其教材内容相对成熟，教师可以根据自己研究领域的学科前沿讲解典型案例，如概率论的贝叶斯公式经常用于目标跟踪的图像序列分析，而回归分析也经常用于监控成像系统性能评价的主观实验。相对而言，数据库一类的计算机基础课程更倾向于实际上机操作，这在工程项目中对于用户数据存放和权限管理有较高的要求。因为这些课程在教材内容更新上已经做过大量工作，所以学生只要掌握了基本的计算机操作能力，就可以将这些知识应用到安防应急调度或其他工程项目中。 简历大全 http://www..com/html/jianli/
　　尽管如此，在专业性更强的一些课程中，如计算机网络、操作系统、矩阵论等，更需要结合学科前沿应用涉及的内容进行讲解。例如，在安防应急调度项目中，开发座机网关不仅要考虑调度后台与语音卡的接口设计，实现回调函数的即时通信功能，还要熟悉音频数据传输的网络协议，更要理解操作系统中多核、多线程、多任务的消息传递机制，掌握面向对象程序语言对临界资源的互斥操作。如果任课教师没有经过一定时间的项目开发实践，很难在课本教材范围之外讲出让学生信服的内容。同理，在人脸超分辨率研究中，稀疏矩阵的表示形式已经成为该领域的重要知识，这些都需要任课教师对学科前沿有较为深入的研究。因此，数学与计算科学学院十分重视师资队伍的梯队建设，从2006年起每年都有教师外出进修或攻读博士学位，同时也引进博士、教授补充新鲜血液。目前数学与计算科学学院教师的博士（含在读）比例在全校排名第一。只有这样，才能不断提高教师的业务水平，才能将更为生动灵活的教学方式融入到理论教学中。