關(guān)于數(shù)值計(jì)算方法課程教學(xué)改革的思考與探討

任 銘 李振平 余亞輝

[摘要] 本文從剖析《數(shù)值計(jì)算方法》教學(xué)中面臨的困境出發(fā),對教學(xué)內(nèi)容、方法、手段和考核方式等方面進(jìn)行思考,并提出了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、重視數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)、合理采用多媒體技術(shù)教學(xué)手段及筆試與上機(jī)相結(jié)合的考核方式等改革建議。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)值計(jì)算方法 教學(xué)改革 多媒體技術(shù)

一、引言

近十年來,計(jì)算機(jī)的發(fā)展水平和普及程度的提高,把計(jì)算推向人類科學(xué)的前沿?？茖W(xué)計(jì)算成為科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中的重要方法,作為其核心問題,數(shù)值計(jì)算方法是一種研究并解決數(shù)值問題近似解的數(shù)學(xué)方法,它既有數(shù)學(xué)課程理論上的抽象性和嚴(yán)謹(jǐn)性,又有解決實(shí)際問題的實(shí)用性和實(shí)驗(yàn)性,該課程的特點(diǎn)可概括為:(1)知識面跨度大;(2)面向計(jì)算機(jī),提供有效可行的數(shù)值算法;(3)重視數(shù)值實(shí)驗(yàn),理論與實(shí)踐兼顧;(4)計(jì)算公式復(fù)雜,不易熟記。

為實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目標(biāo),使學(xué)生能夠掌握科學(xué)計(jì)算的精髓,我們剖析該課程教學(xué)過程中存在的問題,探索教學(xué)改革新思路與新途徑。

二、數(shù)值計(jì)算方法課程教學(xué)改革思路

數(shù)值計(jì)算方法作為一門介紹科學(xué)計(jì)算的理論基礎(chǔ)與基本方法的課程,其理論和方法是解決很多工程實(shí)際問題的重要手段,現(xiàn)已成為大多數(shù)高等院校理工科學(xué)生的必修課程。而該課程傳統(tǒng)教學(xué)存在課程內(nèi)容繁瑣,教學(xué)時(shí)數(shù)少;教學(xué)模式重理論,輕實(shí)踐;教學(xué)手段直觀性差;教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段相矛盾等問題。因此,如何進(jìn)行教學(xué)改革,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,體現(xiàn)數(shù)值計(jì)算方法課程的價(jià)值和意義,是值得探討的問題?；谖倚W(xué)生的反饋信息,同事間的交流意見和自己的教學(xué)體驗(yàn)綜合考慮,本文對該課程的教學(xué)改革提出以下幾點(diǎn)建議:

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,選擇合適的教材

面對數(shù)值計(jì)算方法課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少的現(xiàn)狀,為了確保學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)了解其理論體系及思維特點(diǎn),首先,精心選擇教學(xué)內(nèi)容。將其分為精講和粗講內(nèi)容。精講內(nèi)容要細(xì)講,講透徹,粗講的內(nèi)容要將本質(zhì)性的內(nèi)容提示到位,引導(dǎo)學(xué)生課下學(xué)習(xí);其次,嘗試教材建設(shè)。我們可吸取國內(nèi)教材的新理念,編著符合我校學(xué)生實(shí)際的教材和指導(dǎo)叢書。

2.加強(qiáng)數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué),理論與實(shí)踐兼顧

為了讓學(xué)生更好地理解和運(yùn)用所學(xué)的知識,掌握各種數(shù)值算法,積累計(jì)算經(jīng)驗(yàn),提高數(shù)值計(jì)算和解決實(shí)際問題的能力,必須加強(qiáng)數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)。將具體算法與相關(guān)理論配合,突出工科專業(yè)特色;理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合,使學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程,在理論素養(yǎng)和方法應(yīng)用兩方面取得雙豐收。

3.合理采用教學(xué)方法

為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高教學(xué)效果,我們可考慮采用多元化教學(xué)方式,課堂講授以啟發(fā)式為主,綜合使用“問題教學(xué)法”、“形象化教學(xué)法”、“類比法”,提高教學(xué)效果,將教師的主導(dǎo)性與學(xué)生的主體性有機(jī)結(jié)合。

4.傳統(tǒng)講授與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合,增強(qiáng)教學(xué)直觀性

多媒體技術(shù)具有形象、生動、鮮明的特點(diǎn),將傳統(tǒng)地教學(xué)方式與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合,一方面,保留傳統(tǒng)方式中教師與學(xué)生面對面直接交流的優(yōu)勢;另一方面,適時(shí)引入多媒體教學(xué)手段,使原來抽象、枯燥、難以理解的概念、理論及公式推導(dǎo)變得直觀、形象。此外,將Matlab軟件應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算方法課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn),對增強(qiáng)教學(xué)效果,提高教育質(zhì)量,也將有很大的作用。

5.合理引入數(shù)學(xué)建模

數(shù)學(xué)建模,是培養(yǎng)大學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的一種有效方法。在教學(xué)中將兩者有機(jī)的結(jié)合起來,既可以提高學(xué)生的知識實(shí)際應(yīng)用能力,也可以為今后學(xué)生參加數(shù)學(xué)模型競賽打好基礎(chǔ),豐富他們解決問題的手段。這對于加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和提高本校數(shù)學(xué)建模成績,也具有十分重要的作用。

6.適當(dāng)更改考核方式,增設(shè)后續(xù)課程

課程考核是評估教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)水平的重要環(huán)節(jié),為了增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)計(jì)算意識和提高解決實(shí)際問題的能力,可增設(shè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)考核,并將筆試、實(shí)驗(yàn)和平時(shí)成績按比例記入該課程綜合成績。另外,在解決工程實(shí)際問題時(shí)僅依靠該課程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因而可開設(shè)一些選修課。

三、結(jié)束語

對數(shù)值計(jì)算方法課程教學(xué)改革的研究與探索,將促進(jìn)我校教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)水平的提高。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),該課程的教學(xué)改革效果是明顯的,對學(xué)生在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)后的實(shí)際工作,都將有著積極的影響。

參考文獻(xiàn):

[1]李有法,李曉勤.數(shù)值計(jì)算方法[M].高等教育出版社,2005.

[2]孫亮.數(shù)值分析方法課程的特點(diǎn)與思考 [J].工科數(shù)學(xué),2002.

[3]張韻華,陳效群.數(shù)值計(jì)算方法課程改革初步[J].大學(xué)數(shù)學(xué),2003.

[4]Richard L.Burden.數(shù)值分析 [M].Thomson Learning,Inc.Boston,Massachusetts:Prindle,Weber Schmidt,1999.