計算數(shù)學(xué)專業(yè)課教學(xué)中的探討

【摘要】隨著我國教育部門對新課程改革的不斷深入，計算數(shù)學(xué)專業(yè)在教學(xué)方面也應(yīng)該與時俱進。尤其在實際的計算數(shù)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程教學(xué)方面，有著許多不利于計算數(shù)學(xué)專業(yè)發(fā)展的弊端，這嚴(yán)重影響了為我國培養(yǎng)計算數(shù)學(xué)專業(yè)方面的人才。在新的形勢下，對計算數(shù)學(xué)專業(yè)課的教學(xué)探討就很有必要了，本文主要分析了當(dāng)前計算數(shù)學(xué)專業(yè)教學(xué)中的問題，同時筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，這樣才能夠幫助計算數(shù)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)更多的現(xiàn)代化人才。

【關(guān)鍵詞】計算數(shù)學(xué)專業(yè)；教學(xué)；探討；優(yōu)化措施

Abstract： With the continuous deepening of the reform of the new curriculum in the education sector of our country， the calculation of mathematics majors in teaching should advance with the times. Especially in the practical calculation of the basic teaching of mathematics， there are many disadvantages which are not conducive to the development of the professional development of mathematics， which seriously affects the training of talents in mathematics. In the new situation of the teaching of mathematics is very necessary， this paper analyzed the current problems in the teaching of computational mathematics， the author based on years of teaching experience put forward the corresponding optimization measures， so that it can help to cultivate more talents of modern computational mathematics.

Key words： Computational Mathematics Teaching Discussion optimization measures

一、前言

計算數(shù)學(xué)專業(yè)其中涵蓋了數(shù)學(xué)、物理學(xué)以及計算機學(xué)科等各種學(xué)科交叉滲透的一個理科專業(yè)，其與信息與計算科學(xué)專業(yè)與其相差不大。計算數(shù)學(xué)也稱作數(shù)值計算方法與數(shù)值分析，其中內(nèi)容涵蓋了代數(shù)方程、線性代數(shù)方程組等等數(shù)值解法，這些問題都是與數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)性相當(dāng)緊密的。這其中還有解的存在性、唯一性以及收斂性等問題。該專業(yè)的研究范疇如下所述，計算問題現(xiàn)在涉及到各個方面，也是各領(lǐng)域涉及范圍需要解決的問題。計算數(shù)學(xué)專業(yè)涵蓋的方面是十分廣闊的，要想該專業(yè)能夠不斷的發(fā)展以及對社會各方面有所貢獻，只有不斷對其進行探析研究。綜上所述，可以看出計算數(shù)學(xué)專業(yè)的重要性，因此計算數(shù)學(xué)專業(yè)課教學(xué)中的探討就十分有必要了。

二、當(dāng)下計算數(shù)學(xué)專業(yè)課中教學(xué)的問題所在

（一）教材體系方面。計算數(shù)學(xué)專業(yè)是新興專業(yè)，此前并沒有相關(guān)的教材編制經(jīng)驗，所以該專業(yè)在教材體系方面是不夠健全與成熟的。目前使用的教材都是十分落后的，這些教材有多數(shù)都是早期從國外引入的，其理論觀點無法適應(yīng)當(dāng)下這個快速發(fā)展的時代。教材的滯后性會嚴(yán)重影響對計算數(shù)學(xué)各理論的學(xué)習(xí)，因此教材方面的問題就是與時代的發(fā)展存在脫軌問題，只有重視教材問題才能在其他方面做出更好的應(yīng)對。

（二）教學(xué)目的方面。任何一個專業(yè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的明燈，一旦這個明燈所在的方向偏離了原有的方向，那么所培養(yǎng)出來的學(xué)生是不符合本專業(yè)所需要培養(yǎng)的人才。計算數(shù)學(xué)專業(yè)主要的培養(yǎng)目的有以下幾個方面。（1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要有一定的扎實度，同時要求學(xué)生能夠把握信息科學(xué)與計算科學(xué)的基礎(chǔ)理論與知識。只有這樣才能進行接下來的研究。；（2）保證其對計算機以及相應(yīng)的軟件有著一定的熟練度，同時擁有基本的算法分析以及設(shè)計能力的專業(yè)知識。該目標(biāo)是為了增強該專業(yè)的應(yīng)用性；（3）能充分的了解計算數(shù)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，同時能根據(jù)相應(yīng)的計算數(shù)學(xué)理論、方法以及技能為某些社會中或者科研中的實際問題作出貢獻；（4）現(xiàn)代社會需要的是復(fù)合型人才，不是單一型的人才，而計算數(shù)學(xué)專業(yè)又是多學(xué)科交叉的專業(yè)，正好符合復(fù)合型人才的要求。其計算能力以及數(shù)學(xué)能力能更好的為社會生活進行服務(wù)。但是因為當(dāng)下的計算數(shù)學(xué)專業(yè)教材只注重理論的研究，這樣就使得在培養(yǎng)目標(biāo)的方向上仍然是滯留在傳統(tǒng)數(shù)學(xué)具體理論的傳授以及邏輯推理能力的層面上，這剛好忽略了對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)，這種教學(xué)目標(biāo)的偏離嚴(yán)重影響了該專業(yè)的發(fā)展，因此在教學(xué)目的上面需要有所改變才能保證計算數(shù)學(xué)專業(yè)其培養(yǎng)的人才是符合社會需要的。

（三）應(yīng)用舉例方面。從上述內(nèi)容可以看出計算數(shù)學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)出具有較高理論水平的應(yīng)用型人才，也就是說，在該專業(yè)中應(yīng)用性才是其重要特征，這就需要在教材當(dāng)中加入足夠多應(yīng)用性案例，同時這些案例要具備符合當(dāng)代時代發(fā)展的潮流。這樣才能保證培養(yǎng)出來的人才是能夠滿足社會需要的，而不是一味的學(xué)習(xí)老舊的應(yīng)用案例，再套用這些老舊應(yīng)用案例來對現(xiàn)代案例進行實際分析，這樣是與社會發(fā)展嚴(yán)重不符的。在教材中應(yīng)用舉例方面的落后性，同時在應(yīng)用舉例方面也沒有足夠多的應(yīng)用舉例，其通常都是十分簡單的例子，不易引起學(xué)生的興趣以及思考、

（四）科研融入方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算數(shù)學(xué)專業(yè)作為一門研究借助計算機來解決數(shù)學(xué)問題的交叉學(xué)科，該專業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。這其中涵蓋了高效的算法、新型的模型等等，這些被廣泛的應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、軍事、工程、地質(zhì)、水利、天氣等等。但是我國計算數(shù)學(xué)本科的專業(yè)理論課內(nèi)容卻始終未有改變，同時該專業(yè)配套的上機實驗課內(nèi)容也只是從課本選擇些簡單的案例進行重復(fù)性實驗以及簡單的編程練習(xí)，其與實際應(yīng)用大不相符。從中可以看出該學(xué)科缺乏科研成果轉(zhuǎn)化的意識。因為要想將科研成果與教學(xué)充分的融合不是簡單的事情。高水平的科研人員其對保證對專業(yè)課程中涉及的各類算法有著系統(tǒng)以及清晰的了解，同時能夠其在教學(xué)上將各種在科研中應(yīng)用先進算法適當(dāng)應(yīng)用于課堂上，這樣能保證學(xué)生能接觸到先進的計算數(shù)學(xué)專業(yè)理論。倘若能夠?qū)⒂嬎憧茖W(xué)專業(yè)相關(guān)科研成果能夠引入教學(xué)，這毫無疑問是保證該專業(yè)先進性的有效途徑。

三、計算數(shù)學(xué)專業(yè)課教學(xué)的優(yōu)化措施

（一）對教材不斷的完善與改革。不管什么專業(yè)學(xué)科，教材是教學(xué)重要依據(jù)。只有優(yōu)質(zhì)以及跟上時代潮流的教材內(nèi)容才能提升課堂教學(xué)效率。基于之前老舊的教材已經(jīng)不能適應(yīng)新的人才培養(yǎng)方案，只有制定一套新的符合人才培養(yǎng)需求的教材才能夠保證計算數(shù)學(xué)專業(yè)的長久發(fā)展。其次就是要將教材內(nèi)容的側(cè)重點適當(dāng)?shù)母淖儯袄吓f的教材其側(cè)重點主要是強調(diào)理論的縱深，其中很多涉及問題都需要學(xué)生花費大量的時間與精力去論證，但是其應(yīng)用效果并沒有那么實用。因此在對教材改革內(nèi)容上要重視教材的實用性，諸如對研究的思想方法、重要性等等方面，這樣能提升學(xué)生獨立思考的能力，能夠激發(fā)學(xué)生對計算數(shù)學(xué)專業(yè)課程的深度認(rèn)識。計算數(shù)學(xué)專業(yè)各課教材并不是孤立的，其中各教材應(yīng)加強之間的聯(lián)系，利用計算數(shù)學(xué)中的計算與數(shù)學(xué)交叉的聯(lián)系來編制該專業(yè)的計算數(shù)學(xué)教材才能保證教材的實用性。最后就是要主要是時代的結(jié)合，教材要不斷的跟緊時代，這樣才能保證其理論的完善，同時一旦對其教材進行改革也能更好知道教材的改革重點。

（二）強化計算與應(yīng)用能力。計算數(shù)學(xué)中最基本的要求就是計算能力，其也是計算數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的目的所在。首先是要嚴(yán)格要求，嚴(yán)格要求就是要對出現(xiàn)問題的學(xué)生進行一定的處罰，使其能夠認(rèn)識到計算的重要性，同時也只有這樣才能保證學(xué)生能夠從思想上重視計算問題，才能夠有效的提升正確率。其次就是強化學(xué)生的思維訓(xùn)練，提升思維訓(xùn)練最主要的就是要靠學(xué)生大量的計算不同類型的問題。

接觸不同的算法，這樣才能保證其思維的熟練，同時要注意不要讓學(xué)生的思維固定化，要不斷的用不同的思維去思考各個問題，這樣才能對提升思維有所幫助。應(yīng)用方面就是要重視培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，計算數(shù)學(xué)專業(yè)擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生計算數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的重要職責(zé)。在教學(xué)方面可以多加強這方面課程的開設(shè)，教材上要多舉例生活中的實用性問題，以此生活中例子為主要背景，這樣才能調(diào)動學(xué)生解決問題的積極性。

（三）加強計算機各應(yīng)用之間聯(lián)系，重視基礎(chǔ)。當(dāng)下計算機的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，因此才有了計算數(shù)學(xué)專業(yè)等與計算機學(xué)科交叉的學(xué)科專業(yè)。而計算機應(yīng)用能力也成為了計算數(shù)學(xué)專業(yè)必備的應(yīng)用能力。要想有效的提升計算機應(yīng)用能力就必要從教材上增強計算機應(yīng)用方面的內(nèi)容。尤其是在教學(xué)中，教師可以有計劃于目的向?qū)W生傳授與計算應(yīng)用相關(guān)的知識，例如計算機軟件包的實用技巧，同時激勵大學(xué)生能夠大膽依據(jù)自身的能力利用計算機進行軟件開發(fā)。這種方式不僅能夠提升學(xué)生的計算機應(yīng)用能力還能從一定程度上來提升學(xué)生的參與感。同時與計算機有關(guān)的各應(yīng)用也要加強學(xué)習(xí)，計算數(shù)學(xué)專業(yè)各學(xué)科之間是相互滲透的，只有保證學(xué)生各方面的應(yīng)用的實用能力才能保證學(xué)生對計算數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)的全面性。

（四）將科研與計算數(shù)學(xué)專業(yè)充分融合。如何有效的將科研成果與計算數(shù)學(xué)專業(yè)結(jié)合，本文筆者根據(jù)自身教學(xué)與科研經(jīng)驗整理出以下幾點措施。（1）科研理論適當(dāng)?shù)娜谌胝n堂教學(xué)。時刻嘗試新的教學(xué)方法，這樣能夠破除原先按部就班的介紹各類算法的理論的老舊授課模式，同時依據(jù)科研出現(xiàn)實際問題為問題背景引出將要解決的計算數(shù)學(xué)問題，這樣能夠有效的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如可以由CT圖像重建引出求解稀疏矩陣或者是人臉的面部識別問題延伸出QR算法等等。（2）將科研適當(dāng)?shù)娜谌胗嬎銠C模擬實驗教學(xué)。優(yōu)化實驗內(nèi)容，該方式能夠有效的將原那種老舊的選擇實驗題的模式適當(dāng)?shù)霓饤墸沟脤嶒炚n內(nèi)容不再簡單的將已有的老舊算法重復(fù)的輸入計算機。將科研中的世紀(jì)問題選擇合適的實驗題目，這樣更能夠保障其實用性與趣味性。（3）注重實驗編程工具的多樣性。無論科研還是實際應(yīng)用其涉及到的所有項目不可能只靠一種編程工具。這樣能使培養(yǎng)出來的人才能夠靈活使用C語音、MATLAB以及Maple等多種編程工具與數(shù)學(xué)軟件進行數(shù)值分析以及數(shù)值計算，這樣才能保障學(xué)生對應(yīng)用軟件的熟練使用。總而言之，將科研與計算數(shù)學(xué)專業(yè)能充分的融合，這樣才能讓計算專業(yè)煥發(fā)出不一樣的色彩，才能更好的發(fā)展前景。

結(jié)束語

綜上所述，計算數(shù)學(xué)專業(yè)其盡管是新興的專業(yè)，同時其也關(guān)系著計算數(shù)學(xué)人才的培養(yǎng)，該專業(yè)是值得重視的。在計算數(shù)學(xué)專業(yè)課教學(xué)上還存在許多值得探討與改革的地方，因此筆者本著多年執(zhí)教于科研經(jīng)驗對其進行了一定程度的分析探討。我們要不斷的積極進行改革措施，不斷將計算數(shù)學(xué)專業(yè)完善與健全，這樣才能不斷的為社會培養(yǎng)計算數(shù)學(xué)專業(yè)的人才。希望本文能夠?qū)τ嬎銛?shù)學(xué)專業(yè)的發(fā)展有所啟迪。

參考文獻：

[1]李媛，王紅艷，張磊.將科研融入計算數(shù)學(xué)專業(yè)教學(xué)中的研討[J].科教文匯.2015（03）

[2]王艷.新課程背景下計算數(shù)學(xué)專業(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)改革探討[J].高教學(xué)刊.2015（24）

[3]殷洪友.信息科學(xué)與計算數(shù)學(xué)專業(yè)教學(xué)的實踐研究[J].開封教育學(xué)院學(xué)報.2013.6.20

[4]劉永建，李信巧，周輝.信息與計算科學(xué)專業(yè)數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)探究[J].玉林師范學(xué)院學(xué)報.2012.4.1

作者簡介：張方方，女，出生年月：1986年4月，民族：漢，籍貫：安徽省合肥市，學(xué)歷：碩士，講師職稱。主要研究方向：計算數(shù)學(xué)。郵編：230000。工作單位：安徽文達(dá)信息工程學(xué)院。