Matlab 軟件環(huán)境下數(shù)值分析考核方式研究

譚小花　袁仕芳　梁艷芳

[摘 要]高等教育越來越高度重視“實用型”和 “應(yīng)用型”的教育培養(yǎng)模式。課題組通過探討MATLAB軟件下數(shù)值分析課程合適的考核方法，在分析數(shù)值分析課程傳統(tǒng)考核方式、現(xiàn)代數(shù)值分析課程考核的重點和難點，以及基于MATLAB軟件的數(shù)值分析上機操作的基礎(chǔ)上，總結(jié)出數(shù)值分析課程的考核方式，使學(xué)生能較好地掌握數(shù)值分析的基礎(chǔ)知識和具備較強的實踐操作能力。

[關(guān)鍵詞]數(shù)值分析；MATLAB軟件；考核方式

[中圖分類號] G64 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0072-02

近年來，高等教育越來越高度重視“實用型”和 “應(yīng)用型”的教育培養(yǎng)模式?？茖W(xué)考核學(xué)生對所學(xué)知識的了解和掌握程度，創(chuàng)造一種好的考核方式至關(guān)重要。數(shù)值分析是高等學(xué)校理工科教育和研究生教育的重要專業(yè)課程或?qū)W位課程之一，主要講授在Matlab軟件環(huán)境中運用數(shù)值計算方法去處理實際數(shù)值計算問題，著力培養(yǎng)學(xué)生具備應(yīng)用數(shù)值計算方法去解決實際問題的素質(zhì)和能力。改變傳統(tǒng)的應(yīng)試教育模式，建立以創(chuàng)新與實踐操作能力為核心的考核方式，對解決考試方式單一和考試目標(biāo)錯位等問題具有很重要的現(xiàn)實意義。

一、數(shù)值分析傳統(tǒng)考核方式研究

數(shù)值分析傳統(tǒng)評估學(xué)習(xí)質(zhì)量的唯一方法就是閉卷考試。試題多參考所用教材中的例題和課后練習(xí)題，以選擇題、填空題、計算題和證明題為主。這種方式是以“概念-定理-例題-試題”模式為基礎(chǔ)，以“總成績=期末考試成績×70%+平時成績×30%”來評定該課程的成績。平時成績一般以作業(yè)和出勤率為依據(jù)給出。期末考試成績即學(xué)生期末筆試分?jǐn)?shù)，常常及格就能達(dá)標(biāo)。這種模式凸顯了很多問題，主要表現(xiàn)為：

（一）考核目標(biāo)錯位，阻礙了學(xué)生的素質(zhì)提高

對于很多教師來說，考試只是為了檢驗學(xué)生對數(shù)值分析課程的學(xué)習(xí)情況，甚至是為了讓學(xué)生能夠拿到學(xué)分。對于學(xué)生來說，考試擁有很強的功利性，考試只是為了獲得高分或通過課程，從而可以獲得一些獎項或?qū)W分。

（二）考核方式單一，筆試考試內(nèi)容太窄

很多試卷都是教材例題或課后習(xí)題的翻版，或者是教師上課時反復(fù)強調(diào)的內(nèi)容。這種出題方式造就了試卷題型和內(nèi)容太死板，難以真正地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及其對知識的了解程度和能力，容易使學(xué)生只會簡單地套用公式和只會做課后或者作業(yè)題目。圖1是我們對目前數(shù)值分析考核方式弊端調(diào)查的反饋意見。

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圖1 當(dāng)前考核方式弊端調(diào)查結(jié)果顯示

（三）考核方式缺乏科學(xué)性

目前很多高校都是以“期末筆試成績×70%和平時成績×30%”來評定本課程的總成績的。其實期末的一次筆試很難真正地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。平時成績按照上課考勤和平時作業(yè)質(zhì)量給分，也存在著很多的不足。比如學(xué)生估計自己期末能夠考好，平時成績只要作業(yè)做好就行，于是就放松自己，平時愛逃課，或作業(yè)靠抄襲完成。這樣，平時成績的考核質(zhì)量也會下降。

二、基于MATLAB軟件的數(shù)值分析筆試考核研究

為適應(yīng)高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新性人才的新時代要求，我們改革了數(shù)值分析課程的考核筆試內(nèi)容，認(rèn)為首先要修訂好考試大綱， 突出考核學(xué)生獨立分析和解決問題的能力，建議適當(dāng)增加一些主觀題，綜合性題目或?qū)嵺`性的考試內(nèi)容，減少客觀題和完全依賴知識點的題目。其次試卷考核知識點的覆蓋面要廣，考題要有一定的難度，不出偏題和怪題。為凸顯數(shù)學(xué)軟件MATLAB在本課程的學(xué)習(xí)地位，也可以在筆試中適當(dāng)考核學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件去解決科學(xué)計算具體問題的能力。

三、基于MATLAB軟件的數(shù)值分析機試考核研究

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，MATLAB已經(jīng)被認(rèn)為是一款準(zhǔn)確、可靠、易學(xué)的科學(xué)計算軟件。因此，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，更加要促使學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB軟件，學(xué)會使用該軟件去解答數(shù)值計算問題，同時有必要設(shè)置相應(yīng)的上機考核方式。我們可以建立試題庫，考試時讓學(xué)生在所給的試題庫里隨機抽取形成一套試卷進行考試。這種方式既可以避免學(xué)生作弊行為，還可以提高學(xué)生對知識的掌握能力和應(yīng)用實踐能力。

應(yīng)用MATLAB求解數(shù)學(xué)問題是數(shù)值分析課程的特點，我們要關(guān)注本課程上機考核的重點，如，求解非線性方程的根、求解線性方程組的直接法和迭代法、數(shù)值積分與微分等。

四、基于MATLAB軟件的數(shù)值分析考核成績評定的研究

由于高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)注重培養(yǎng)應(yīng)用型和實踐性的實用型人才，我們在調(diào)查研究（圖2和3）的基礎(chǔ)上，總結(jié)出數(shù)值分析考核總成績的評定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為：

考核總成績=平時成績×20%+機考成績×20%+筆試成績×60%。

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圖2 考核方式與國外相比可以借鑒的地方調(diào)查結(jié)果

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圖3 數(shù)值分析理想的考核總成績內(nèi)容組成調(diào)查結(jié)果

調(diào)查顯示，70%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)值分析課程考核應(yīng)采用“平時成績+期末成績”的形式，75%的學(xué)生覺得課程考核組成部分應(yīng)有平時作業(yè)分值，75%的學(xué)生希望課程考核組成部分加入課堂討論分值。

目前教學(xué)改革提倡給學(xué)生減負(fù)，不能僅憑一次期末考試來評定學(xué)生的成績。我們結(jié)合實際，把平時成績的分值調(diào)整為占期末成績的20%。平時成績主要根據(jù)平時課堂的出勤率、提問討論以及作業(yè)的完成情況等來評定，評定的目的是鼓勵學(xué)生鞏固本課程的知識和技能，調(diào)動他們學(xué)習(xí)本課程的主動性和積極性。

作為一門研究生學(xué)位課程或?qū)I(yè)核心課程，數(shù)值分析不能少了筆試。由于要考核的知識點非常多，因此科學(xué)巧妙的命題也是考核學(xué)生的主要內(nèi)容。

我們認(rèn)為筆試應(yīng)占考核總成績的60%。筆試可以采取閉卷的形式，也可以嘗試開卷和閉卷相結(jié)合的形式。教師可以在課堂上講授考核的重點和難點知識，讓學(xué)生做好相關(guān)練習(xí)來鞏固這些重點和難點。在命題和制卷上，要考慮基礎(chǔ)知識的掌握，同時要結(jié)合不同專業(yè)對學(xué)生的要求，針對出一些不同專業(yè)的選做題。對于理科專業(yè)，如數(shù)學(xué)專業(yè)，可多一些的理論知識性強的考核試題；而對于工科專業(yè)，可以側(cè)重應(yīng)用型的筆試題目，多一些與實際相關(guān)的科學(xué)計算問題的題目。這樣學(xué)生能夠有針對性地選擇適合自己專業(yè)的考試題目進行作答。

數(shù)值分析課程要求學(xué)生掌握使用MATLAB軟件來解決數(shù)值計算問題，特別是對于一些大數(shù)據(jù)，利用MATLAB軟件來進行數(shù)值計算非常必要。因此加強對MATLAB軟件環(huán)境下的數(shù)值分析上機實驗和上機考核勢在必行。但是在實際的教學(xué)過程中，授課老師由于一些客觀原因，淡化或忽略了利用MATLAB軟件來進行數(shù)值分析的課堂教學(xué)和實驗教學(xué)，使一些學(xué)生學(xué)完這門課程后，對于利用MATLAB軟件進行數(shù)值計算的方法還不能掌握。

由于數(shù)值分析機考是非常必要的，我們可以在機考的形式上給學(xué)生減輕負(fù)擔(dān)?？梢越⑸蠙C練習(xí)題庫和模擬考試題庫，讓他們平時能熟練掌握機考要求的知識點和必備技能。我們還可以將考試時間進行調(diào)整，可以分階段進行或調(diào)整到期末考試前進行。這樣學(xué)生不會感覺期末考試有很大的壓力。

五、結(jié)語

本論文針對數(shù)值分析課程的特點和對數(shù)值分析學(xué)習(xí)的調(diào)查結(jié)果，分析了傳統(tǒng)的數(shù)值分析考核的弊端與存在的主要問題。我們結(jié)合MATLAB軟件，總結(jié)出比較適合當(dāng)代大學(xué)生的數(shù)值分析考核方式為：“考核總成績=平時成績×20%+機考成績×20%+筆試成績×60%”。我們改革的目標(biāo)是讓學(xué)生掌握數(shù)值計算方法的基本思想和計算方法，學(xué)會分析、比較及選擇不同算法，能夠動手上機編程，解決具體數(shù)值計算問題。我們希望這種考核方式在評價當(dāng)代學(xué)生的數(shù)值分析學(xué)習(xí)和實踐能力方面能起到良好的促進作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 馬昌鳳，林偉川. 現(xiàn)代數(shù)值計算方法（Matlab版）[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 令鋒，傅守忠.數(shù)值計算方法復(fù)習(xí)與實驗指導(dǎo)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[3] 張德豐.MATLAB實用數(shù)值分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[4] 鐘曉珠.關(guān)于數(shù)值分析課的改革與嘗試[J].教學(xué)研究，1999.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]