淺談信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程改革

王利娟

摘要：數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的兩門(mén)基礎(chǔ)課程，然而該課程的抽象復(fù)雜使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了畏懼，對(duì)專業(yè)產(chǎn)生了懷疑，因此本文探討將其改為相對(duì)簡(jiǎn)單易懂的高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)，這不僅對(duì)該專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)沒(méi)有影響，而且極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自信心。

關(guān)鍵詞：信息與計(jì)算科學(xué);高等數(shù)學(xué);線性代數(shù)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）20-0116-02

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是由信息科學(xué)、計(jì)算科學(xué)等交叉滲透而形成的一個(gè)理科專業(yè)。該專業(yè)注重培養(yǎng)具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)思維能力，掌握信息與計(jì)算科學(xué)的基本理論、方法和技能，能解決信息處理和科學(xué)與工程計(jì)算中的實(shí)際問(wèn)題的高級(jí)專門(mén)人才。它是教育部1998年頒布的一個(gè)新的數(shù)學(xué)類專業(yè)。由于社會(huì)與公眾對(duì)于數(shù)學(xué)的態(tài)度既有敬畏的一面，即數(shù)學(xué)很難很深，卻神通很大;又有恐懼的一面，即出于招生、就業(yè)、用人等現(xiàn)實(shí)考慮，覺(jué)得數(shù)學(xué)不能解決他的問(wèn)題，中看不中用。因此，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的招生受到很大的限制。而信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的設(shè)置不僅較好地適應(yīng)了新世紀(jì)以信息技術(shù)為核心的全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下的數(shù)學(xué)人才培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展，也對(duì)數(shù)學(xué)類專業(yè)的招生帶來(lái)了積極影響。

筆者是高等院校數(shù)學(xué)系的一名教師，我系信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)思路是突出算法設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)。培養(yǎng)目標(biāo)可總結(jié)為：一個(gè)中心，兩套理論，三種能力。其中一個(gè)中心指培養(yǎng)研究與軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用一體化的應(yīng)用型人才。兩套理論指計(jì)算數(shù)學(xué)、信息科學(xué)基本理論和計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用基本理論。三種能力指培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力;培養(yǎng)學(xué)生具有算法分析、設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)的基本能力;培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)與研究的發(fā)展能力。結(jié)合我系的專業(yè)培養(yǎng)方案，筆者認(rèn)為，專業(yè)人才的培養(yǎng)與其開(kāi)設(shè)的課程有很大的關(guān)系。

因此筆者就信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程給出自己的一點(diǎn)看法，希望能和數(shù)學(xué)專業(yè)的教育工作者共同探討。

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)為理科專業(yè)，包括信息科學(xué)與計(jì)算科學(xué)兩個(gè)方面。方向一是以信息科學(xué)方面為主，計(jì)算數(shù)學(xué)方面為輔;方向二是以計(jì)算數(shù)學(xué)方面為主，信息科學(xué)方面為輔。一直以來(lái)，在該專業(yè)的課程設(shè)置中，數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)很重要的兩門(mén)基礎(chǔ)課程，在學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中占有很大的成分。然而，筆者根據(jù)近幾年對(duì)信息計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)以及對(duì)畢業(yè)生就業(yè)情況的了解，認(rèn)為可以將該專業(yè)的基礎(chǔ)課程“數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)”改為“高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)”。

一、后續(xù)學(xué)習(xí)的需求

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)信息科學(xué)和計(jì)算科學(xué)的基本理論、基本知識(shí)與基本方法，需要打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，所以設(shè)置的課程有一部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，一部分信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)課程，如常微分方程、近世代數(shù)、離散數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)值分析、信息論、信息安全、密碼學(xué)、Java程序設(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、軟件工程、操作系統(tǒng)等。如果以高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)為基礎(chǔ)來(lái)學(xué)習(xí)這些課程，是絕對(duì)可以進(jìn)行的。雖然說(shuō)數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)是數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生分析能力、邏輯思維能力最好的工具，如果能學(xué)好這兩門(mén)課程，對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)一定非常有利，但是要學(xué)好這兩門(mén)課程需要投入更多的時(shí)間和精力，在筆者看來(lái)有點(diǎn)浪費(fèi)。高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)分別是數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)的簡(jiǎn)化版，只是刪減了數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)中一些復(fù)雜定理的證明和推導(dǎo)。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)時(shí)，也能提高其推理能力、分析能力、邏輯思維能力和創(chuàng)造能力，而且在后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)中，所學(xué)的極限和微積分思想以及線性代數(shù)中對(duì)矩陣的分析足以夠用，不需要花太多的時(shí)間和精力在數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)的學(xué)習(xí)上面。在學(xué)習(xí)好高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)這兩門(mén)基礎(chǔ)課的同時(shí)，將剩余的時(shí)間和精力用在學(xué)習(xí)其他數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程以及應(yīng)用性較強(qiáng)的一些科目上，這不僅能使學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也能使他們具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力，這對(duì)他們將來(lái)的就業(yè)也有很大的幫助。根據(jù)筆者的了解，大部分學(xué)生畢業(yè)后從事與軟件開(kāi)發(fā)相關(guān)的工作，有部分學(xué)生考取研究生，而他們所選擇的專業(yè)也是偏向于信息與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，所以對(duì)數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)中內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求相對(duì)比較低，甚至有很多該專業(yè)的學(xué)生為了滿足就業(yè)需求，在大三時(shí)就開(kāi)始在很多專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)培養(yǎng)實(shí)踐操作能力。因此，筆者認(rèn)為根據(jù)各院校培養(yǎng)目標(biāo)的差異，可以考慮將這兩門(mén)課程換作高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)，給學(xué)生留有更多的時(shí)間學(xué)習(xí)其他相關(guān)課程。

二、學(xué)生心態(tài)的需求

中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)簡(jiǎn)單、具體，學(xué)生容易接受，也容易理解。大一新生從中學(xué)走來(lái)，滿懷信心和希望要努力學(xué)習(xí)。但是當(dāng)他們面對(duì)抽象、復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)時(shí)，會(huì)覺(jué)得和中學(xué)數(shù)學(xué)無(wú)法接軌，難以接受，難以理解。數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)有兩個(gè)顯著特性：高度的抽象性和嚴(yán)密的邏輯性，正是這兩個(gè)特性，導(dǎo)致許多學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不容易明白，使人望而生畏。根據(jù)筆者這幾年對(duì)信息專業(yè)學(xué)生的了解，大部分學(xué)生在填報(bào)志愿的時(shí)候是抱著學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的心理，他們沒(méi)想到信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)要學(xué)習(xí)如此抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)，因此他們?cè)谛睦砩喜辉敢饨邮苓@樣的學(xué)習(xí)，覺(jué)得自己選錯(cuò)了專業(yè)，覺(jué)得這個(gè)專業(yè)沒(méi)有希望。當(dāng)然，這種對(duì)專業(yè)的理解是錯(cuò)誤的，也是不可取的。但是實(shí)際的數(shù)學(xué)分析內(nèi)容的確抽象，高等代數(shù)內(nèi)容的確復(fù)雜，這也使得大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了畏懼，甚至慢慢地演變?yōu)閰拹海罱K導(dǎo)致學(xué)習(xí)信心的丟失，學(xué)習(xí)態(tài)度的散漫。筆者曾經(jīng)給信息專業(yè)的大三學(xué)生講授《數(shù)學(xué)物理方程》和《矩陣論》，在教學(xué)的過(guò)程中慢慢了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)：有一部分學(xué)生在大一的時(shí)候因?yàn)閿?shù)學(xué)分析和高等代數(shù)的抽象復(fù)雜，竟然放棄了這兩門(mén)課程的學(xué)習(xí)，這導(dǎo)致在后續(xù)的學(xué)習(xí)中困難重重，隨之而來(lái)的是一門(mén)一門(mén)課程的放棄，最終后悔莫及。因此，筆者認(rèn)為，如果將這兩門(mén)基礎(chǔ)課程改為相對(duì)簡(jiǎn)單的高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)，那么學(xué)生就容易接受了。這兩門(mén)課程內(nèi)容簡(jiǎn)單易懂，學(xué)生容易理解，學(xué)習(xí)就有了成就感，這種學(xué)習(xí)成就感的獲得會(huì)成為學(xué)習(xí)的一種內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，從而產(chǎn)生一種進(jìn)一步學(xué)習(xí)推動(dòng)其再次去獲得成功的興趣和動(dòng)機(jī)。而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)興趣是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要組成部分。只要學(xué)生形成濃厚的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)興趣，他們就會(huì)有從事科學(xué)研究的意識(shí)傾向，就會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)信心大增，學(xué)習(xí)態(tài)度自然就變好了。學(xué)習(xí)態(tài)度端正，就能養(yǎng)成一個(gè)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，這對(duì)他們后面的學(xué)習(xí)尤為重要。

當(dāng)然，也有人曾對(duì)將數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)改為高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)的想法提出質(zhì)疑，他們認(rèn)為這樣的更改會(huì)使該專業(yè)失去其特色，和計(jì)算機(jī)專業(yè)沒(méi)有什么區(qū)別。其實(shí)，該專業(yè)與計(jì)算機(jī)專業(yè)區(qū)別是很大的。該專業(yè)雖然沒(méi)有了數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)，但仍然保留了其他的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，如解析幾何、近世代數(shù)、常微分方程、數(shù)學(xué)物理方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)、實(shí)變函數(shù)等課程，這些都是很重要的基礎(chǔ)課程。對(duì)這些課程的學(xué)習(xí)能培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，不會(huì)失去其培養(yǎng)具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)且能解決信息與工程技術(shù)實(shí)際問(wèn)題的人才的目標(biāo)。另外，信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是從原來(lái)的計(jì)算科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以學(xué)習(xí)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生不僅要具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而且要具有較熟練的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，這與計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生是不同的。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生數(shù)學(xué)功底較薄，對(duì)工程計(jì)算中的公式不理解，且不知道計(jì)算機(jī)得到的結(jié)果代表什么，甚至有錯(cuò)誤時(shí)也不知道如何修改。所以信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生到軟件企業(yè)中大多作軟件設(shè)計(jì)與分析工作，而計(jì)算機(jī)系的學(xué)生做程序員的居多。因此將數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)更換為高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)這一行為，并不會(huì)影響信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的特色，也不會(huì)影響其培養(yǎng)目標(biāo)人才。

綜上所述，筆者認(rèn)為，對(duì)純粹數(shù)學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求的降低，能適應(yīng)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)興趣低的現(xiàn)實(shí)狀況。對(duì)于信息與計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)的課程數(shù)學(xué)分析和高等代數(shù)可以改為高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)，不僅有數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，也有對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，這有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自信心，也有利于他們將來(lái)的就業(yè)。

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