關于數值計算方法課程教學改革的思考與探討

任 銘 李振平 余亞輝

[摘要] 本文從剖析《數值計算方法》教學中面臨的困境出發,對教學內容、方法、手段和考核方式等方面進行思考,并提出了優化教學內容、重視數值實驗教學、合理采用多媒體技術教學手段及筆試與上機相結合的考核方式等改革建議。

[關鍵詞] 數值計算方法 教學改革 多媒體技術

一、引言

近十年來,計算機的發展水平和普及程度的提高,把計算推向人類科學的前沿?？茖W計算成為科學研究和工程設計中的重要方法,作為其核心問題,數值計算方法是一種研究并解決數值問題近似解的數學方法,它既有數學課程理論上的抽象性和嚴謹性,又有解決實際問題的實用性和實驗性,該課程的特點可概括為:(1)知識面跨度大;(2)面向計算機,提供有效可行的數值算法;(3)重視數值實驗,理論與實踐兼顧;(4)計算公式復雜,不易熟記。

為實現該課程的教學目標,使學生能夠掌握科學計算的精髓,我們剖析該課程教學過程中存在的問題,探索教學改革新思路與新途徑。

二、數值計算方法課程教學改革思路

數值計算方法作為一門介紹科學計算的理論基礎與基本方法的課程,其理論和方法是解決很多工程實際問題的重要手段,現已成為大多數高等院校理工科學生的必修課程。而該課程傳統教學存在課程內容繁瑣,教學時數少;教學模式重理論,輕實踐;教學手段直觀性差;教學內容與教學手段相矛盾等問題。因此,如何進行教學改革,激發學生的學習興趣,體現數值計算方法課程的價值和意義,是值得探討的問題?；谖倚W生的反饋信息,同事間的交流意見和自己的教學體驗綜合考慮,本文對該課程的教學改革提出以下幾點建議:

1.優化教學內容,選擇合適的教材

面對數值計算方法課程內容多而學時少的現狀,為了確保學生在有限的時間內了解其理論體系及思維特點,首先,精心選擇教學內容。將其分為精講和粗講內容。精講內容要細講,講透徹,粗講的內容要將本質性的內容提示到位,引導學生課下學習;其次,嘗試教材建設。我們可吸取國內教材的新理念,編著符合我校學生實際的教材和指導叢書。

2.加強數值實驗教學,理論與實踐兼顧

為了讓學生更好地理解和運用所學的知識,掌握各種數值算法,積累計算經驗,提高數值計算和解決實際問題的能力,必須加強數值實驗教學。將具體算法與相關理論配合,突出工科專業特色;理論教學與實驗教學環節相結合,使學生通過學習該課程,在理論素養和方法應用兩方面取得雙豐收。

3.合理采用教學方法

為了充分調動學生學習的積極性,提高教學效果,我們可考慮采用多元化教學方式,課堂講授以啟發式為主,綜合使用“問題教學法”、“形象化教學法”、“類比法”,提高教學效果,將教師的主導性與學生的主體性有機結合。

4.傳統講授與現代教學手段相結合,增強教學直觀性

多媒體技術具有形象、生動、鮮明的特點,將傳統地教學方式與多媒體輔助教學相結合,一方面,保留傳統方式中教師與學生面對面直接交流的優勢;另一方面,適時引入多媒體教學手段,使原來抽象、枯燥、難以理解的概念、理論及公式推導變得直觀、形象。此外,將Matlab軟件應用于數值計算方法課程的教學與實驗,對增強教學效果,提高教育質量,也將有很大的作用。

5.合理引入數學建模

數學建模,是培養大學生利用所學知識解決實際問題的一種有效方法。在教學中將兩者有機的結合起來,既可以提高學生的知識實際應用能力,也可以為今后學生參加數學模型競賽打好基礎,豐富他們解決問題的手段。這對于加強學生的學習效果和提高本校數學建模成績,也具有十分重要的作用。

6.適當更改考核方式,增設后續課程

課程考核是評估教學質量和學習水平的重要環節,為了增強學生科學計算意識和提高解決實際問題的能力,可增設上機實驗考核,并將筆試、實驗和平時成績按比例記入該課程綜合成績。另外,在解決工程實際問題時僅依靠該課程是遠遠不夠的,因而可開設一些選修課。

三、結束語

對數值計算方法課程教學改革的研究與探索,將促進我校教學質量和學習水平的提高。經實踐檢驗,該課程的教學改革效果是明顯的,對學生在后續課程的學習、畢業設計及畢業后的實際工作,都將有著積極的影響。

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