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當前信息和計算科學(xué)專業(yè)教學(xué)探索的論文
根據(jù)信息和計算科學(xué)專業(yè)課程教學(xué)實踐中的心得,針對教學(xué)過程中的一些新問題闡明了觀點和解決方法,并提出一些有效的教學(xué)理念和教學(xué)策略。教學(xué)實踐證實我們的方法是行之有效的。
1998年教育部頒布了新的本科專業(yè)目錄,“信息和計算科學(xué)”被列為數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)科三個專業(yè)之一。該專業(yè)的設(shè)置反映了數(shù)學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)的發(fā)展,反映了社會對數(shù)學(xué)學(xué)科人才的需求熱點。如何辦好這一專業(yè),為眾多高等院校所必須思索的新問題。信息和計算科學(xué)專業(yè)發(fā)展如此之快,招生規(guī)模如此之大,對數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展既是機遇,又是挑戰(zhàn)[1。
目前開辦該專業(yè)的高校全國已有300多所,但相當多的院校存在著辦學(xué)經(jīng)驗不足,師資力量匱乏,以及辦學(xué)條件、教材等諸多因素的影響,在培養(yǎng)學(xué)生的過程中出現(xiàn)了這樣或那樣的新問題。其中主要包括摘要:
(1)缺乏專業(yè)特色。很多學(xué)校要么是以計算數(shù)學(xué)及其應(yīng)用軟件為發(fā)展方向,要么是以計算機科學(xué)作為發(fā)展方向,無法適應(yīng)當前經(jīng)濟發(fā)展對人才的培養(yǎng)要求及就業(yè)市場的需求。
(2)專業(yè)就業(yè)方向不是很明確。很多用人單位不明白該專業(yè)的專業(yè)背景,只是簡單得理解為“計算機應(yīng)用”或“信息專業(yè)”,這將直接影響到本專業(yè)學(xué)生的就業(yè)及以后的招生。
(3)一些專業(yè)書籍和參考資料的實用性不是很強。有些學(xué)生抱怨“學(xué)校學(xué)得都沒用,現(xiàn)在用的學(xué)校都沒教”。有必要在教學(xué)中增加一些該領(lǐng)域新的探究方向的介紹,拓寬學(xué)生的知識面。
(4)師資缺乏,實驗室建設(shè)有待加強。在一些高校中,承擔信息和計算專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)的老師要么是計算數(shù)學(xué)專業(yè)出身,要么是計算機類專業(yè)出身,仍然缺乏一支把握信息和計算科學(xué)技術(shù)的強有力的師資隊伍[2。
我院從2003年起開始招收該專業(yè)本科生,從2007年起有畢業(yè)生走向社會。通過幾年的教學(xué)實踐,筆者積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗。本文就信息和計算專業(yè)一些專業(yè)課程的教學(xué)新問題、教學(xué)策略,以及教學(xué)理念等方面的內(nèi)容闡述自己的觀點。
1 強化數(shù)學(xué)基礎(chǔ),充分發(fā)揮本專業(yè)的數(shù)學(xué)優(yōu)勢
信息和計算科學(xué)專業(yè)是由信息科學(xué)、計算科學(xué)、運籌和控制科學(xué)等學(xué)科交叉滲透而形成的一個新的數(shù)學(xué)類專業(yè)。該專業(yè)主要培養(yǎng)具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)思維能力,把握信息和計算科學(xué)的基本理論、方法和技能,受到系統(tǒng)的科學(xué)探究練習(xí),能解決信息科學(xué)和工程技術(shù)實際新問題的高級專門人才;主要任務(wù)是探究“信息技術(shù)的核心基礎(chǔ)和運用現(xiàn)代計算工具高效求解科學(xué)和工程新問題的數(shù)學(xué)理論和方法”[3。信息和計算科學(xué)專業(yè)可以培養(yǎng)學(xué)生的計算素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和高度的抽象思維能力。該專業(yè)要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ),能夠利用數(shù)學(xué)理論解決信息科學(xué)領(lǐng)域中的實際新問題。對本專業(yè)的學(xué)生來說,數(shù)學(xué)理論、基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)是十分必要的。因此做好該專業(yè)的數(shù)學(xué)教學(xué)工作,為學(xué)生打好數(shù)學(xué)功底就顯得尤為重要[4。
以《數(shù)值分析》的課程教學(xué)為例。該門課程在信息和計算科學(xué)的專業(yè)課程中占著舉足輕重的地位�！稊�(shù)學(xué)分析》、《高等代數(shù)》和《常微分方程》為該門課程的必修先行課程。假如學(xué)生在學(xué)習(xí)這些先行課程的時候,能夠很好地把握、理解基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論和知識,那么他們在學(xué)習(xí)《數(shù)值分析》的時候,必將事半功倍。筆者在講授《數(shù)值分析》時,首先從具體新問題的實例出發(fā),以數(shù)學(xué)描述為切入點,逐步引導(dǎo)學(xué)生抽象出基本概念和結(jié)論。在這一方面,信息和計算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生往往優(yōu)越于計算機專業(yè)或其他工科專業(yè)學(xué)生。這是因為他們具有更為扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而且,信息和計算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生往往具有非常好的邏輯思維能力,這使得他們能更為深入地理解相關(guān)算法和程序,而這也是和扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)密不可分的。
2 注重師生互動,選擇啟發(fā)式教學(xué)
在教學(xué)過程中,強調(diào)以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,采用知識接受式和新問題討論式相結(jié)合的教學(xué)方法,盡量讓課堂教學(xué)布滿活力,把知識講“活”。在教學(xué)中,變教師講,學(xué)生聽的“新問題-結(jié)論”教學(xué)方式成為“新問題-探索-結(jié)論”教學(xué)方式。要教會學(xué)生如何思索,如何分析,如何探索,使學(xué)生能“舉一反三”、“觸類旁通”。盡量激發(fā)學(xué)生的潛能,激發(fā)學(xué)生的喜好和求知欲望,在講課過程中提出一些啟發(fā)性、探索性的新問題,學(xué)生始終處在積極思索的狀態(tài)之中,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性;努力發(fā)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新思維的閃光點,鼓勵學(xué)生敢于發(fā)表不同的意見,實現(xiàn)師生互動,教學(xué)相長。此方法為學(xué)生提供了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和條件,能充分發(fā)揮學(xué)生的獨立思索和開拓精神,培養(yǎng)應(yīng)用和創(chuàng)新意識,鍛煉和提高他們解決新問題的能力。
以《矩陣計算》教學(xué)課程為例。筆者在教學(xué)過程中往往會有計劃地組織一些討論課,課前要求學(xué)生預(yù)習(xí),把教學(xué)內(nèi)容分解成一系列的新問題,并抓準學(xué)生輕易出錯或難于理解的新問題。先在課堂上讓學(xué)生發(fā)表自己的理解和思路,然后進行討論,為學(xué)生提供一個思想摩擦的環(huán)境,以拓寬學(xué)生的視野。例如在講解“隱式重新開始的qr算法”這一部分內(nèi)容時,首先要求學(xué)生考慮摘要:為什么要采用隱式重新開始技術(shù),好處在那里,理論依據(jù)是什么,算法的主體框架是怎樣的,程序上如何具體實現(xiàn)等一系列新問題。通過學(xué)生主動思索這些新問題,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動思索,使得原本復(fù)雜困難的內(nèi)容變得簡單起來,提高了教學(xué)效率。
3 抓實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力
理論教學(xué)和實踐是人才培養(yǎng)的兩個重要環(huán)節(jié),兩者既有區(qū)別,又有聯(lián)系。在強調(diào)基礎(chǔ)理論的同時,更要將理論和應(yīng)用實際緊密結(jié)合起來。以《數(shù)學(xué)實驗》課程教學(xué)為例。在每次上機之前,我們都要求學(xué)生事先預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容,明確上機內(nèi)容、實驗?zāi)康?編制好程序,并要求學(xué)生及時觀察記錄實驗結(jié)果。為了提高實驗效率,我們在進行實驗設(shè)計時,做到學(xué)生每人一臺機器,獨立操作,指導(dǎo)教師主動巡回指導(dǎo),根據(jù)上機過程中出現(xiàn)的新問題和錯誤,及時給予糾正。寫實驗報告是提高學(xué)生分析綜合能力的一個重要環(huán)節(jié),能起到對課堂教學(xué)內(nèi)容消化理解,加深拓寬知識面的功能。同時,教師可以通過結(jié)合課程基本理論,直接面向?qū)嶋H應(yīng)用的授課方式,既可以向?qū)W生傳授基本理論知識,同時又培養(yǎng)了學(xué)生良好的動手、動腦能力,起到事半功倍的效果。此外,結(jié)合本專業(yè)特征,加強實驗室軟、硬件建設(shè)是加強學(xué)生實際動手能力的必要條件。為此,我院已建立了一個專業(yè)實驗室供本系學(xué)生進行數(shù)學(xué)建模、科學(xué)和工程計算、數(shù)學(xué)實驗教學(xué)等活動。
4 多媒體教學(xué)和黑板教學(xué)有機結(jié)合
和傳統(tǒng)教學(xué)模式相比,多媒體教學(xué)有著明顯的優(yōu)點,運用后可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。多媒體教學(xué)是一種新的教學(xué)手段,它提供了豐富的教學(xué)資源和良好的教學(xué)環(huán)境。信息和計算專業(yè)的許多專業(yè)課程都離不開多媒體教學(xué),通過精心制作的多媒體課件,復(fù)雜難懂的專業(yè)知識變得生動有趣。在有限的課堂教學(xué)時間里,可以給學(xué)生提供最大的信息量,有利于突出重點、化解難點,深入淺出得講解知識。
而現(xiàn)在的多媒體教學(xué)缺少了教師的熱情參和,既不利于學(xué)生閱讀,又增加了學(xué)生視覺上的負擔,對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)很不利。在課堂上,教師關(guān)注更多的是多媒體的操作,而弱化了對學(xué)生的知識把握和技能培養(yǎng)的信息反饋;學(xué)生關(guān)注的是屏幕上所演示的內(nèi)容,教師只是一個多媒體的操作者,人際化的師生情感交流被冷冰冰的人機對話所取代,教師也便將課堂拱手讓給了多媒體,使得師生互動成為一件較為困難的事情。
為此,筆者認為多媒體教學(xué)只是教師授課的教學(xué)手段之一,應(yīng)和黑板教學(xué)有機結(jié)合。兩種教學(xué)手段都具有其各自的特征和獨特的功能,在教學(xué)中它們是相互補充、取長補短,相輔相成的關(guān)系。
5 科研和教學(xué)相輔相成,缺一不可
同其他專業(yè)建設(shè)一樣,科研成果的質(zhì)量和數(shù)量、教學(xué)質(zhì)量的好壞,是衡量信息和計算科學(xué)專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的重要指標。但是,和某些學(xué)科相比,數(shù)學(xué)論文的發(fā)表周期相對較長,成果出得較慢,這使得到學(xué)數(shù)學(xué)教師的科研壓力相對較大。因此,在教學(xué)和科研的雙重壓力下,如何處理好科研和教學(xué)的關(guān)系就顯得尤為重要。筆者認為,科研和教學(xué)是相輔相成、缺一不可的,科研、教學(xué)的共同目的在于提高教育水平和人才培養(yǎng)標準。
一方面,科研對教學(xué)工作是大有好處的。在高等學(xué)校,教學(xué)是必要的要求,科研是充分的要求�？蒲蟹从沉私處煂Ρ緦W(xué)科清楚不清楚,教學(xué)工作假如沒有科研作為底蘊,是很難做好的。教師教書育人,應(yīng)該要有自己的見解,對教學(xué)內(nèi)容需要深入理解,這是建立在深厚的專業(yè)理論基礎(chǔ)之上的。為此,教師必須搞科研,才能增長學(xué)術(shù)水平;教師水平的提高,要靠自己的科研工作。
另一方面,教學(xué)對科研也大有幫助。(1)教學(xué)實踐能使自己對基礎(chǔ)理論更加融會貫通。(2)教學(xué)不但可以熟能生巧,為探究創(chuàng)造更多的可能,而且讓教師增添了許多體驗發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的始末的機會,在這種體驗中可以增強探索能力,把握探索特征。(3)課程開發(fā)是高等學(xué)校教學(xué)的一項基本任務(wù),同時,這也應(yīng)是教師科學(xué)探究的一部分,更廣義地說,教學(xué)探究可視為科研的一部分。
6 精心選用教材
信息和計算專業(yè)課程的教材選用,應(yīng)以“把握概念、強化應(yīng)用、培養(yǎng)技能”為重點,體現(xiàn)以應(yīng)用為目的、理論必需、適度夠用的原則,從實際新問題入手,將數(shù)學(xué)的思想和信息、計算機應(yīng)用有機結(jié)合起來。建議使用全國高校使用量最大,或國家評定的優(yōu)秀教材。如清華大學(xué)出版社的《數(shù)值分析》、《c程序設(shè)計》,北京大學(xué)出版社的《數(shù)值線性代數(shù)》,高等教育出版社的《微分方程數(shù)值解法》等。
總之,信息和計算專業(yè)的專業(yè)課程教學(xué),仍需要大量精心細致的工作,還有許多值得探究和探索的地方。上述幾點僅為筆者的個人教學(xué)心得,有待于在今后的教學(xué)實踐中進一步充實和完善。
[參考文獻】
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[2 梁小林.信息和計算科學(xué)專業(yè)目前狀況和發(fā)展的探究[j.數(shù)學(xué)理論和應(yīng)用,2002,(4)摘要:25-26.
[3 國家教育部數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會數(shù)學(xué)類教學(xué)指導(dǎo)分委員會.信息和計算科學(xué)專業(yè)教學(xué)規(guī)范摘要:試行稿[j.大學(xué)數(shù)學(xué),2003,19(1)摘要:6-10.
[4 吳鋼.淺論信息和計算科學(xué)的專業(yè)建設(shè)和改革摘要:教育教學(xué)探究專輯(一)[j.高等理科教育,2007摘要:254-255.
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