科學計算能力的培養與線性代數改革①

吳莉

摘? 要：當今時代，大學生是國家的重點教育對象，培養大學生的科學計算能力是教育的重點內容，但現如今我國在此方面仍然有些落后。目前在我們的教學中，線性代數未達到它的實際使用價值：首先，制訂大綱為主線領導作用，而未來課程并沒有將其為之憑據;其次，現代化信息技術為教育發展提供了良好的技術支撐，但現今在教學事業中并沒有將科學技術與其相聯系。在一些非數學專業中例如統計學、工程學以及經濟管理學等，這些專業均需要學習《線性代數》這一學科。而時代的發展也使得《線性代數》這一學科在社會上多方面都得到了應用。因此現如今教學中需要重視科學計算能力以及線性代數的學習。這些教學需要與時代共同發展進步。而現如今針對這兩方面的教學工作仍然存在著一定的進步空間，該文將針對線性代數以及科學計算能力的培養問題提出一定的建議。

關鍵詞：教育現代化? 科學計算能力? 線性代數? 改革

中圖分類號：O151.2-4;TP3-05? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（a）-0156-03

The Cultivation of Scientific Computing Ability and the Reform of Linear Algebra

WU? Li

（School of Mathematics，ABA Normal University，Dujiangyan，Sichuan Province，611830 China）

Abstract： In today's era， college students are the key educational objects of the country， and the cultivation of scientific computing ability of college students is the key content of education， but now our country still lags behind in this aspect. At present， in our teaching， linear algebra has not reached its practical use value： first of all， making outline as the main line of leadership， but the future curriculum does not take it as the evidence; second， modern information technology provides a good technical support for the development of education， but now in the teaching career， science and technology are not connected with it. In some non mathematics majors， such as statistics， engineering and economic management， these majors need to study linear algebra. With the development of the times， linear algebra has been applied in many aspects of the society. Therefore， we need to pay attention to the scientific computing ability and the study of linear algebra. These teaching needs to develop with the times. At present， there is still room for improvement in the teaching of these two aspects. In this paper， some suggestions are put forward for the cultivation of linear algebra and scientific computing ability.

Key Words： Education modernization; Scientific computing ability; Linear algebra; Reform

隨著時代的發展進步，我國網絡信息技術不斷發展，網絡信息技術也與教學工作相融合，從而實現了新型課堂。其與傳統的教學課堂大有不同，在課堂上利用多媒體讓學生們觀看一些教學例子，豐富了學生的認知。相比于傳統的教學方式，此種將傳統教學與科學技術相融合的教學方式更有利于學生的學習，也更適用于現今的網絡信息時代。

1? 傳統線性代數教學的問題

相比于信息化的教學方式而言，傳統的教學方式存在著諸多的問題，其教學內容以及教學方式均稍顯落后，針對其教學內容，主要采取代數的方法，此種方法十分不利于學生的理解學習，同時也不利于學生對幾何的認識，如此一來，嚴重降低了學生學習的效率。傳統教學中更加重視學生的理論學習，并沒有將理論與實際相結合，這不僅使得整體課堂枯燥乏味，也會使內容不易學習，從而使學生失去了學習的信心與興趣。教學方式的不正確會直接影響到教學的效果，傳統教學過于死板，單純地讓學生們了解理論知識，導致學生對其的理解僅僅停留于表面，解題能力較低，很難做到有關線性代數的操作，缺乏了對于幾何圖形的思維想象能力，無法進行部分知識的理解。之所以會出現以上這些問題，是因為我們過分依賴于傳授代數知識和培養解題技能，應該開闊我們的思維，從而實現解決以上問題的目的。對于傳統線性代數的教學其目標并不明確，這樣的教學方式并不利于教學知識的傳授同時對線性代學的了解也有著一定的消極影響。忽略了對此的實際應用，并不會達到很好的教訓效果。所謂的教學目標，是以教師和學生為主旨，展開戰略性探討，從而達到所對應的教學目的，教師應該從教學內容、學生本人特性、教學實施環境等因素，選擇適當的時機，與學生進行實施性探討，實現從學生本身出發的有效性策略，達到教學目的。因此，對于相應的教學樹立相應的目標，也是教學改革中努力完善的一步。

2? 培養科學計算能力應該是理工科的教育目標之一

科學計算能力與傳統的計算不同，科學計算能力結合了現代的科學技術，更高效、更科學地解決計算問題，掌握科學計算能力的前提需要了解當代的計算軟件以及硬件，同時利用計算模型以及計算方法從而得出精準的結果，這一過程需要用到諸多專業知識，涉及面較廣。科學計算能力是理工科學生所需要學習的內容之一，現如今我國已經進入了全新的現代化社會，因此讓學生掌握科學計算能力是極為重要的。隨著時代的進步，我國計算工具以及計算方法也在不斷的進步革新，從最開始的計算尺逐漸到智能的計算器，而后產生了更為智能化的計算機，我國的計算能力隨著工具的創新而日益發展進步。相比于計算器而言，計算機可以更智能精準地進行計算。計算機的產生不僅意味著我國計算能力的提升，同時也代表我國科技的創新。但現如今在我國大學的教學課堂上，還沒有利用計算機進行計算，此種科學計算能力并沒有在大學課堂中廣泛使用，中國的大學似乎還沒有給學生進行以計算機為計算工具的教育。奇怪的是，改革開放初期列為必修課的FORTRAN，到20世紀80年代末，在數學軟件高速發展時卻被取消了。直到現在，情況并沒有根本變化。我國在大學課程中使用計算機方面與世界各國的差距，在不斷加大。其標志之一，就是在大部分課程的教學大綱和教材中，沒有反映出計算機在課程教學中的應用。在1990年代中期，國外大量課程的教材都已采用數學軟件來做分析和計算。

3? 面向能力培養的碎片化學習環境下的混合式教學過程設計

在日新月異的高新科技發展中，學生們越發地習慣利用空余時間到處學習。此種學習方式和分散化的學習內容對于學生來說有利也有弊，外觀上可以合理利用學習時間，通過網絡平臺也可以促進知識點的學習和效率資源的有效利用，但實際上，碎片化學習并不能很好地解決復雜的學習任務和完整的個人知識體系，它不利于學生對于知識體系結構的理解。在現代教學努力完善的過程中，課程內容的講解設計在學生碎片化學習中提供了豐富的內容、方式，體現知識單元完美體系，應當必須了解其內容之間的密切關系。在現在科技化、信息化的社會中，網絡也成了教學方式之一，網絡課程有趣生動的編輯，其內容的講解和設計，必須達到前后呼應的效果，掌握課程精髓，再結合學生本身問題，對學生進行引導，具體問題具體分析，把碎片化學習進行結合，行成本身系統。課題組需從心理、藝術、教育、技術、社會因素，能展現教學效果精心培育完整的教學過程。

不僅如此，在新興社會中為了滿足社會理念，教學設計過程中，需要從學生本身經驗經歷入手，抓住核心概念，注意課程核心點，從本質出發，培養學生理解能力，同時，找到相關性的專業問題，培養學生對于線性代數的思維分析和理解能力，以及科學技術掌握能力，從而達到完整體系。

4? 結語

綜上所述，隨著時代的日新月異，教育教學也應該做出相應的改變，針對科學計算能力的培養與線性代數的教學方面，均應該在教學方式方法上做出一定的改革。傳統的教學方式已經不適用于當今的教育環境，針對傳統的教學方法，其過分注重理論的教學，教學目標與教學內容不符，教學內容過于枯燥等均影響著教學的效果，使得學生難以理解學習的內容，而改革后，教師在教學中將信息技術與課堂相結合，同時改變以往的教學思想，在教學過程中注重學生的理論與實踐相結合，從而更好地培養學生的科學計算能力，進一步認識了解線性代數。

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