淺談信息與計算科學專業(yè)中的數(shù)學基礎課程改革

王利娟

摘要：數(shù)學分析和高等代數(shù)是信息與計算科學專業(yè)的兩門基礎課程，然而該課程的抽象復雜使學生對學習產生了畏懼，對專業(yè)產生了懷疑，因此本文探討將其改為相對簡單易懂的高等數(shù)學和線性代數(shù)，這不僅對該專業(yè)后續(xù)課程的學習沒有影響，而且極大提高了學生學習的積極性和自信心。

關鍵詞：信息與計算科學;高等數(shù)學;線性代數(shù)

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

信息與計算科學專業(yè)是由信息科學、計算科學等交叉滲透而形成的一個理科專業(yè)。該專業(yè)注重培養(yǎng)具有良好的數(shù)學基礎和數(shù)學思維能力，掌握信息與計算科學的基本理論、方法和技能，能解決信息處理和科學與工程計算中的實際問題的高級專門人才。它是教育部1998年頒布的一個新的數(shù)學類專業(yè)。由于社會與公眾對于數(shù)學的態(tài)度既有敬畏的一面，即數(shù)學很難很深，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)實考慮，覺得數(shù)學不能解決他的問題，中看不中用。因此，數(shù)學與應用數(shù)學的招生受到很大的限制。而信息與計算科學專業(yè)的設置不僅較好地適應了新世紀以信息技術為核心的全球經濟發(fā)展格局下的數(shù)學人才培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展，也對數(shù)學類專業(yè)的招生帶來了積極影響。

筆者是高等院校數(shù)學系的一名教師，我系信息與計算科學專業(yè)人才的培養(yǎng)思路是突出算法設計及計算機軟件開發(fā)。培養(yǎng)目標可總結為：一個中心，兩套理論，三種能力。其中一個中心指培養(yǎng)研究與軟件開發(fā)應用一體化的應用型人才。兩套理論指計算數(shù)學、信息科學基本理論和計算機軟件開發(fā)應用基本理論。三種能力指培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決實際問題的數(shù)學應用能力;培養(yǎng)學生具有算法分析、設計與軟件開發(fā)的基本能力;培養(yǎng)學生終身學習與研究的發(fā)展能力。結合我系的專業(yè)培養(yǎng)方案，筆者認為，專業(yè)人才的培養(yǎng)與其開設的課程有很大的關系。

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

信息與計算科學專業(yè)為理科專業(yè)，包括信息科學與計算科學兩個方面。方向一是以信息科學方面為主，計算數(shù)學方面為輔;方向二是以計算數(shù)學方面為主，信息科學方面為輔。一直以來，在該專業(yè)的課程設置中，數(shù)學分析和高等代數(shù)是信息與計算科學專業(yè)很重要的兩門基礎課程，在學生知識結構中占有很大的成分。然而，筆者根據近幾年對信息計算數(shù)學專業(yè)學生的教學以及對畢業(yè)生就業(yè)情況的了解，認為可以將該專業(yè)的基礎課程“數(shù)學分析和高等代數(shù)”改為“高等數(shù)學和線性代數(shù)”。

一、后續(xù)學習的需求

信息與計算科學專業(yè)學生主要學習信息科學和計算科學的基本理論、基本知識與基本方法，需要打好數(shù)學基礎，所以設置的課程有一部分數(shù)學基礎課程，一部分信息與計算科學專業(yè)課程，如常微分方程、近世代數(shù)、離散數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值分析、信息論、信息安全、密碼學、Java程序設計、匯編語言、數(shù)據結構、數(shù)據庫原理、軟件工程、操作系統(tǒng)等。如果以高等數(shù)學和線性代數(shù)為基礎來學習這些課程，是絕對可以進行的。雖然說數(shù)學分析和高等代數(shù)是數(shù)學的基礎，是培養(yǎng)學生分析能力、邏輯思維能力最好的工具，如果能學好這兩門課程，對后續(xù)的學習一定非常有利，但是要學好這兩門課程需要投入更多的時間和精力，在筆者看來有點浪費。高等數(shù)學和線性代數(shù)分別是數(shù)學分析和高等代數(shù)的簡化版，只是刪減了數(shù)學分析和高等代數(shù)中一些復雜定理的證明和推導。因此，學生在學習高等數(shù)學和線性代數(shù)時，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)其他課程的學習中，所學的極限和微積分思想以及線性代數(shù)中對矩陣的分析足以夠用，不需要花太多的時間和精力在數(shù)學分析和高等代數(shù)的學習上面。在學習好高等數(shù)學和線性代數(shù)這兩門基礎課的同時，將剩余的時間和精力用在學習其他數(shù)學基礎課程以及應用性較強的一些科目上，這不僅能使學生具有良好的數(shù)學基礎，也能使他們具有較強的應用能力，這對他們將來的就業(yè)也有很大的幫助。根據筆者的了解，大部分學生畢業(yè)后從事與軟件開發(fā)相關的工作，有部分學生考取研究生，而他們所選擇的專業(yè)也是偏向于信息與計算機的應用，所以對數(shù)學分析和高等代數(shù)中內容的學習要求相對比較低，甚至有很多該專業(yè)的學生為了滿足就業(yè)需求，在大三時就開始在很多專業(yè)培訓機構培養(yǎng)實踐操作能力。因此，筆者認為根據各院校培養(yǎng)目標的差異，可以考慮將這兩門課程換作高等數(shù)學和線性代數(shù)，給學生留有更多的時間學習其他相關課程。

二、學生心態(tài)的需求

中學數(shù)學知識簡單、具體，學生容易接受，也容易理解。大一新生從中學走來，滿懷信心和希望要努力學習。但是當他們面對抽象、復雜的數(shù)學分析和高等代數(shù)時，會覺得和中學數(shù)學無法接軌，難以接受，難以理解。數(shù)學分析和高等代數(shù)有兩個顯著特性：高度的抽象性和嚴密的邏輯性，正是這兩個特性，導致許多學生在學習的過程中不容易明白，使人望而生畏。根據筆者這幾年對信息專業(yè)學生的了解，大部分學生在填報志愿的時候是抱著學習計算機的心理，他們沒想到信息與計算科學專業(yè)要學習如此抽象的數(shù)學知識，因此他們在心理上不愿意接受這樣的學習，覺得自己選錯了專業(yè)，覺得這個專業(yè)沒有希望。當然，這種對專業(yè)的理解是錯誤的，也是不可取的。但是實際的數(shù)學分析內容的確抽象，高等代數(shù)內容的確復雜，這也使得大學一年級的學生對數(shù)學產生了畏懼，甚至慢慢地演變?yōu)閰拹?，最終導致學習信心的丟失，學習態(tài)度的散漫。筆者曾經給信息專業(yè)的大三學生講授《數(shù)學物理方程》和《矩陣論》，在教學的過程中慢慢了解到學生的學習狀態(tài)：有一部分學生在大一的時候因為數(shù)學分析和高等代數(shù)的抽象復雜，竟然放棄了這兩門課程的學習，這導致在后續(xù)的學習中困難重重，隨之而來的是一門一門課程的放棄，最終后悔莫及。因此，筆者認為，如果將這兩門基礎課程改為相對簡單的高等數(shù)學和線性代數(shù)，那么學生就容易接受了。這兩門課程內容簡單易懂，學生容易理解，學習就有了成就感，這種學習成就感的獲得會成為學習的一種內在驅動力，從而產生一種進一步學習推動其再次去獲得成功的興趣和動機。而培養(yǎng)學生的學習興趣和專業(yè)興趣是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要組成部分。只要學生形成濃厚的學習興趣和專業(yè)興趣，他們就會有從事科學研究的意識傾向，就會產生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性。這樣學生的學習信心大增，學習態(tài)度自然就變好了。學習態(tài)度端正，就能養(yǎng)成一個良好的學習習慣，這對他們后面的學習尤為重要。

當然，也有人曾對將數(shù)學分析、高等代數(shù)改為高等數(shù)學和線性代數(shù)的想法提出質疑，他們認為這樣的更改會使該專業(yè)失去其特色，和計算機專業(yè)沒有什么區(qū)別。其實，該專業(yè)與計算機專業(yè)區(qū)別是很大的。該專業(yè)雖然沒有了數(shù)學分析和高等代數(shù)，但仍然保留了其他的數(shù)學基礎課程，如解析幾何、近世代數(shù)、常微分方程、數(shù)學物理方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、復變函數(shù)、實變函數(shù)等課程，這些都是很重要的基礎課程。對這些課程的學習能培養(yǎng)學生扎實的數(shù)學基礎，不會失去其培養(yǎng)具有良好的數(shù)學基礎且能解決信息與工程技術實際問題的人才的目標。另外，信息與計算科學專業(yè)是從原來的計算科學專業(yè)基礎上發(fā)展起來的，所以學習信息與計算科學專業(yè)的學生不僅要具有扎實的數(shù)學基礎，而且要具有較熟練的計算機應用技能，這與計算機專業(yè)培養(yǎng)的學生是不同的。計算機專業(yè)的學生數(shù)學功底較薄，對工程計算中的公式不理解，且不知道計算機得到的結果代表什么，甚至有錯誤時也不知道如何修改。所以信息與計算科學專業(yè)的學生到軟件企業(yè)中大多作軟件設計與分析工作，而計算機系的學生做程序員的居多。因此將數(shù)學分析和高等代數(shù)更換為高等數(shù)學和線性代數(shù)這一行為，并不會影響信息與計算科學專業(yè)的特色，也不會影響其培養(yǎng)目標人才。

綜上所述，筆者認為，對純粹數(shù)學內容學習要求的降低，能適應學生數(shù)學基礎差、學習興趣低的現(xiàn)實狀況。對于信息與計算數(shù)學專業(yè)的課程數(shù)學分析和高等代數(shù)可以改為高等數(shù)學和線性代數(shù)，不僅有數(shù)學的基礎，也有對數(shù)學知識的應用，這有利于提高學生學習的積極性和自信心，也有利于他們將來的就業(yè)。

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