科學(xué)計算能力的培養(yǎng)與線性代數(shù)改革①

吳莉

摘? 要：當(dāng)今時代，大學(xué)生是國家的重點(diǎn)教育對象，培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)計算能力是教育的重點(diǎn)內(nèi)容，但現(xiàn)如今我國在此方面仍然有些落后。目前在我們的教學(xué)中，線性代數(shù)未達(dá)到它的實(shí)際使用價值：首先，制訂大綱為主線領(lǐng)導(dǎo)作用，而未來課程并沒有將其為之憑據(jù);其次，現(xiàn)代化信息技術(shù)為教育發(fā)展提供了良好的技術(shù)支撐，但現(xiàn)今在教學(xué)事業(yè)中并沒有將科學(xué)技術(shù)與其相聯(lián)系。在一些非數(shù)學(xué)專業(yè)中例如統(tǒng)計學(xué)、工程學(xué)以及經(jīng)濟(jì)管理學(xué)等，這些專業(yè)均需要學(xué)習(xí)《線性代數(shù)》這一學(xué)科。而時代的發(fā)展也使得《線性代數(shù)》這一學(xué)科在社會上多方面都得到了應(yīng)用。因此現(xiàn)如今教學(xué)中需要重視科學(xué)計算能力以及線性代數(shù)的學(xué)習(xí)。這些教學(xué)需要與時代共同發(fā)展進(jìn)步。而現(xiàn)如今針對這兩方面的教學(xué)工作仍然存在著一定的進(jìn)步空間，該文將針對線性代數(shù)以及科學(xué)計算能力的培養(yǎng)問題提出一定的建議。

關(guān)鍵詞：教育現(xiàn)代化? 科學(xué)計算能力? 線性代數(shù)? 改革

中圖分類號：O151.2-4;TP3-05? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)展進(jìn)步，我國網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)也與教學(xué)工作相融合，從而實(shí)現(xiàn)了新型課堂。其與傳統(tǒng)的教學(xué)課堂大有不同，在課堂上利用多媒體讓學(xué)生們觀看一些教學(xué)例子，豐富了學(xué)生的認(rèn)知。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，此種將傳統(tǒng)教學(xué)與科學(xué)技術(shù)相融合的教學(xué)方式更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也更適用于現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)信息時代。

1? 傳統(tǒng)線性代數(shù)教學(xué)的問題

相比于信息化的教學(xué)方式而言，傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在著諸多的問題，其教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方式均稍顯落后，針對其教學(xué)內(nèi)容，主要采取代數(shù)的方法，此種方法十分不利于學(xué)生的理解學(xué)習(xí)，同時也不利于學(xué)生對幾何的認(rèn)識，如此一來，嚴(yán)重降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。傳統(tǒng)教學(xué)中更加重視學(xué)生的理論學(xué)習(xí)，并沒有將理論與實(shí)際相結(jié)合，這不僅使得整體課堂枯燥乏味，也會使內(nèi)容不易學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的信心與興趣。教學(xué)方式的不正確會直接影響到教學(xué)的效果，傳統(tǒng)教學(xué)過于死板，單純地讓學(xué)生們了解理論知識，導(dǎo)致學(xué)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(guān)線性代數(shù)的操作，缺乏了對于幾何圖形的思維想象能力，無法進(jìn)行部分知識的理解。之所以會出現(xiàn)以上這些問題，是因?yàn)槲覀冞^分依賴于傳授代數(shù)知識和培養(yǎng)解題技能，應(yīng)該開闊我們的思維，從而實(shí)現(xiàn)解決以上問題的目的。對于傳統(tǒng)線性代數(shù)的教學(xué)其目標(biāo)并不明確，這樣的教學(xué)方式并不利于教學(xué)知識的傳授同時對線性代學(xué)的了解也有著一定的消極影響。忽略了對此的實(shí)際應(yīng)用，并不會達(dá)到很好的教訓(xùn)效果。所謂的教學(xué)目標(biāo)，是以教師和學(xué)生為主旨，展開戰(zhàn)略性探討，從而達(dá)到所對應(yīng)的教學(xué)目的，教師應(yīng)該從教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生本人特性、教學(xué)實(shí)施環(huán)境等因素，選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)，與學(xué)生進(jìn)行實(shí)施性探討，實(shí)現(xiàn)從學(xué)生本身出發(fā)的有效性策略，達(dá)到教學(xué)目的。因此，對于相應(yīng)的教學(xué)樹立相應(yīng)的目標(biāo)，也是教學(xué)改革中努力完善的一步。

2? 培養(yǎng)科學(xué)計算能力應(yīng)該是理工科的教育目標(biāo)之一

科學(xué)計算能力與傳統(tǒng)的計算不同，科學(xué)計算能力結(jié)合了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，更高效、更科學(xué)地解決計算問題，掌握科學(xué)計算能力的前提需要了解當(dāng)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(zhǔn)的結(jié)果，這一過程需要用到諸多專業(yè)知識，涉及面較廣。科學(xué)計算能力是理工科學(xué)生所需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一，現(xiàn)如今我國已經(jīng)進(jìn)入了全新的現(xiàn)代化社會，因此讓學(xué)生掌握科學(xué)計算能力是極為重要的。隨著時代的進(jìn)步，我國計算工具以及計算方法也在不斷的進(jìn)步革新，從最開始的計算尺逐漸到智能的計算器，而后產(chǎn)生了更為智能化的計算機(jī)，我國的計算能力隨著工具的創(chuàng)新而日益發(fā)展進(jìn)步。相比于計算器而言，計算機(jī)可以更智能精準(zhǔn)地進(jìn)行計算。計算機(jī)的產(chǎn)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(chuàng)新。但現(xiàn)如今在我國大學(xué)的教學(xué)課堂上，還沒有利用計算機(jī)進(jìn)行計算，此種科學(xué)計算能力并沒有在大學(xué)課堂中廣泛使用，中國的大學(xué)似乎還沒有給學(xué)生進(jìn)行以計算機(jī)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(jì)80年代末，在數(shù)學(xué)軟件高速發(fā)展時卻被取消了。直到現(xiàn)在，情況并沒有根本變化。我國在大學(xué)課程中使用計算機(jī)方面與世界各國的差距，在不斷加大。其標(biāo)志之一，就是在大部分課程的教學(xué)大綱和教材中，沒有反映出計算機(jī)在課程教學(xué)中的應(yīng)用。在1990年代中期，國外大量課程的教材都已采用數(shù)學(xué)軟件來做分析和計算。

3? 面向能力培養(yǎng)的碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下的混合式教學(xué)過程設(shè)計

在日新月異的高新科技發(fā)展中，學(xué)生們越發(fā)地習(xí)慣利用空余時間到處學(xué)習(xí)。此種學(xué)習(xí)方式和分散化的學(xué)習(xí)內(nèi)容對于學(xué)生來說有利也有弊，外觀上可以合理利用學(xué)習(xí)時間，通過網(wǎng)絡(luò)平臺也可以促進(jìn)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和效率資源的有效利用，但實(shí)際上，碎片化學(xué)習(xí)并不能很好地解決復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)和完整的個人知識體系，它不利于學(xué)生對于知識體系結(jié)構(gòu)的理解。在現(xiàn)代教學(xué)努力完善的過程中，課程內(nèi)容的講解設(shè)計在學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)中提供了豐富的內(nèi)容、方式，體現(xiàn)知識單元完美體系，應(yīng)當(dāng)必須了解其內(nèi)容之間的密切關(guān)系。在現(xiàn)在科技化、信息化的社會中，網(wǎng)絡(luò)也成了教學(xué)方式之一，網(wǎng)絡(luò)課程有趣生動的編輯，其內(nèi)容的講解和設(shè)計，必須達(dá)到前后呼應(yīng)的效果，掌握課程精髓，再結(jié)合學(xué)生本身問題，對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，具體問題具體分析，把碎片化學(xué)習(xí)進(jìn)行結(jié)合，行成本身系統(tǒng)。課題組需從心理、藝術(shù)、教育、技術(shù)、社會因素，能展現(xiàn)教學(xué)效果精心培育完整的教學(xué)過程。

不僅如此，在新興社會中為了滿足社會理念，教學(xué)設(shè)計過程中，需要從學(xué)生本身經(jīng)驗(yàn)經(jīng)歷入手，抓住核心概念，注意課程核心點(diǎn)，從本質(zhì)出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生理解能力，同時，找到相關(guān)性的專業(yè)問題，培養(yǎng)學(xué)生對于線性代數(shù)的思維分析和理解能力，以及科學(xué)技術(shù)掌握能力，從而達(dá)到完整體系。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著時代的日新月異，教育教學(xué)也應(yīng)該做出相應(yīng)的改變，針對科學(xué)計算能力的培養(yǎng)與線性代數(shù)的教學(xué)方面，均應(yīng)該在教學(xué)方式方法上做出一定的改革。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不適用于當(dāng)今的教育環(huán)境，針對傳統(tǒng)的教學(xué)方法，其過分注重理論的教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容不符，教學(xué)內(nèi)容過于枯燥等均影響著教學(xué)的效果，使得學(xué)生難以理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而改革后，教師在教學(xué)中將信息技術(shù)與課堂相結(jié)合，同時改變以往的教學(xué)思想，在教學(xué)過程中注重學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)計算能力，進(jìn)一步認(rèn)識了解線性代數(shù)。

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