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“信息和計算科學(xué)”專(zhuān)業(yè)教學(xué)探索
1998年教育部頒布了新的本科專(zhuān)業(yè)目錄,“信息和計算科學(xué)”被列為數學(xué)和統計學(xué)科三個(gè)專(zhuān)業(yè)之一。該專(zhuān)業(yè)的設置反映了數學(xué)學(xué)科人才培養的發(fā)展,反映了社會(huì )對數學(xué)學(xué)科人才的需求熱點(diǎn)。如何辦好這一專(zhuān)業(yè),為眾多高等院校所必須思索的新問(wèn)題。信息和計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)發(fā)展如此之快,招生規模如此之大,對數學(xué)學(xué)科的發(fā)展既是機遇,又是挑戰[1。
目前開(kāi)辦該專(zhuān)業(yè)的高校全國已有300多所,但相當多的院校存在著(zhù)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,在培養學(xué)生的過(guò)程中出現了這樣或那樣的新問(wèn)題。其中主要包括摘要:(1)缺乏專(zhuān)業(yè)特色。很多學(xué)校要么是以計算數學(xué)及其應用軟件為發(fā)展方向,要么是以計算機科學(xué)作為發(fā)展方向,無(wú)法適應當前經(jīng)濟發(fā)展對人才的培養要求及就業(yè)市場(chǎng)的需求。(2)專(zhuān)業(yè)就業(yè)方向不是很明確。很多用人單位不明白該專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)背景,只是簡(jiǎn)單得理解為“計算機應用”或“信息專(zhuān)業(yè)”,這將直接影響到本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)及以后的招生。(3)一些專(zhuān)業(yè)書(shū)籍和參考資料的實(shí)用性不是很強。有些學(xué)生抱怨“學(xué)校學(xué)得都沒(méi)用,現在用的學(xué)校都沒(méi)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(shí)驗室建設有待加強。在一些高校中,承擔信息和計算專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)任務(wù)的老師要么是計算數學(xué)專(zhuān)業(yè)出身,要么是計算機類(lèi)專(zhuān)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(kāi)始招收該專(zhuān)業(yè)本科生,從2007年起有畢業(yè)生走向社會(huì )。通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐,筆者積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗。本文就信息和計算專(zhuān)業(yè)一些專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)新問(wèn)題、教學(xué)策略,以及教學(xué)理念等方面的內容闡述自己的觀(guān)點(diǎn)。
1 強化數學(xué)基礎,充分發(fā)揮本專(zhuān)業(yè)的數學(xué)優(yōu)勢
信息和計算科學(xué)專(zhuān)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(gè)新的數學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)。該專(zhuān)業(yè)主要培養具有良好的數學(xué)基礎和數學(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,受到系統的科學(xué)探究練習,能解決信息科學(xué)和工程技術(shù)實(shí)際新問(wèn)題的高級專(zhuān)門(mén)人才;主要任務(wù)是探究“信息技術(shù)的核心基礎和運用現代計算工具高效求解科學(xué)和工程新問(wèn)題的數學(xué)理論和方法”[3。信息和計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)可以培養學(xué)生的計算素養、信息素養和高度的抽象思維能力。該專(zhuān)業(yè)要求學(xué)生具有較好的數學(xué)理論基礎,能夠利用數學(xué)理論解決信息科學(xué)領(lǐng)域中的實(shí)際新問(wèn)題。對本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),數學(xué)理論、基礎知識的學(xué)習是十分必要的。因此做好該專(zhuān)業(yè)的數學(xué)教學(xué)工作,為學(xué)生打好數學(xué)功底就顯得尤為重要[4。
以《數值分析》的課程教學(xué)為例。該門(mén)課程在信息和計算科學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程中占著(zhù)舉足輕重的地位�！稊祵W(xué)分析》、《高等代數》和《常微分方程》為該門(mén)課程的必修先行課程。假如學(xué)生在學(xué)習這些先行課程的時(shí)候,能夠很好地把握、理解基礎數學(xué)理論和知識,那么他們在學(xué)習《數值分析》的時(shí)候,必將事半功倍。筆者在講授《數值分析》時(shí),首先從具體新問(wèn)題的實(shí)例出發(fā),以數學(xué)描述為切入點(diǎn),逐步引導學(xué)生抽象出基本概念和結論。在這一方面,信息和計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生往往優(yōu)越于計算機專(zhuān)業(yè)或其他工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生。這是因為他們具有更為扎實(shí)的數學(xué)基礎。而且,信息和計算科學(xué)專(zhuān)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(shí)的數學(xué)基礎密不可分的。
2 注重師生互動(dòng),選擇啟發(fā)式教學(xué)
在教學(xué)過(guò)程中,強調以教師為主導,以學(xué)生為主體,采用知識接受式和新問(wèn)題討論式相結合的教學(xué)方法,盡量讓課堂教學(xué)布滿(mǎn)活力,把知識講“活”。在教學(xué)中,變教師講,學(xué)生聽(tīng)的“新問(wèn)題-結論”教學(xué)方式成為“新問(wèn)題-探索-結論”教學(xué)方式。要教會(huì )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(lèi)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(guò)程中提出一些啟發(fā)性、探索性的新問(wèn)題,學(xué)生始終處在積極思索的狀態(tài)之中,充分調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和積極性;努力發(fā)現學(xué)生創(chuàng )新思維的閃光點(diǎn),鼓勵學(xué)生敢于發(fā)表不同的意見(jiàn),實(shí)現師生互動(dòng),教學(xué)相長(cháng)。此方法為學(xué)生提供了一個(gè)良好的學(xué)習環(huán)境和條件,能充分發(fā)揮學(xué)生的獨立思索和開(kāi)拓精神,培養應用和創(chuàng )新意識,鍛煉和提高他們解決新問(wèn)題的能力。
以《矩陣計算》教學(xué)課程為例。筆者在教學(xué)過(guò)程中往往會(huì )有計劃地組織一些討論課,課前要求學(xué)生預習,把教學(xué)內容分解成一系列的新問(wèn)題,并抓準學(xué)生輕易出錯或難于理解的新問(wèn)題。先在課堂上讓學(xué)生發(fā)表自己的理解和思路,然后進(jìn)行討論,為學(xué)生提供一個(gè)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(kāi)始的QR算法”這一部分內容時(shí),首先要求學(xué)生考慮摘要:為什么要采用隱式重新開(kāi)始技術(shù),好處在那里,理論依據是什么,算法的主體框架是怎樣的,程序上如何具體實(shí)現等一系列新問(wèn)題。通過(guò)學(xué)生主動(dòng)思索這些新問(wèn)題,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習積極性,變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習為主動(dòng)思索,使得原本復雜困難的內容變得簡(jiǎn)單起來(lái),提高了教學(xué)效率。
3 抓實(shí)踐環(huán)節,培養學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力
理論教學(xué)和實(shí)踐是人才培養的兩個(gè)重要環(huán)節,兩者既有區別,又有聯(lián)系。在強調基礎理論的同時(shí),更要將理論和應用實(shí)際緊密結合起來(lái)。以《數學(xué)實(shí)驗》課程教學(xué)為例。在每次上機之前,我們都要求學(xué)生事先預習相關(guān)內容,明確上機內容、實(shí)驗目的,編制好程序,并要求學(xué)生及時(shí)觀(guān)察記錄實(shí)驗結果。為了提高實(shí)驗效率,我們在進(jìn)行實(shí)驗設計時(shí),做到學(xué)生每人一臺機器,獨立操作,指導教師主動(dòng)巡回指導,根據上機過(guò)程中出現的新問(wèn)題和錯誤,及時(shí)給予糾正。寫(xiě)實(shí)驗報告是提高學(xué)生分析綜合能力的一個(gè)重要環(huán)節,能起到對課堂教學(xué)內容消化理解,加深拓寬知識面的功能。同時(shí),教師可以通過(guò)結合課程基本理論,直接面向實(shí)際應用的授課方式,既可以向學(xué)生傳授基本理論知識,同時(shí)又培養了學(xué)生良好的動(dòng)手、動(dòng)腦能力,起到事半功倍的效果。此外,結合本專(zhuān)業(yè)特征,加強實(shí)驗室軟、硬件建設是加強學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的必要條件。為此,我院已建立了一個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室供本系學(xué)生進(jìn)行數學(xué)建模、科學(xué)和工程計算、數學(xué)實(shí)驗教學(xué)等活動(dòng)。
4 多媒體教學(xué)和黑板教學(xué)有機結合
和傳統教學(xué)模式相比,多媒體教學(xué)有著(zhù)明顯的優(yōu)點(diǎn),運用后可提高學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)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(zhuān)業(yè)的許多專(zhuān)業(yè)課程都離不開(kāi)多媒體教學(xué),通過(guò)精心制作的多媒體課件,復雜難懂的專(zhuān)業(yè)知識變得生動(dòng)有趣。在有限的課堂教學(xué)時(shí)間里,可以給學(xué)生提供最大的信息量,有利于突出重點(diǎn)、化解難點(diǎn),深入淺出得講解知識。
而現在的多媒體教學(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(jué)上的負擔,對學(xué)生的自主學(xué)習很不利。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的信息反饋;學(xué)生關(guān)注的是屏幕上所演示的內容,教師只是一個(gè)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(huà)所取代,教師也便將課堂拱手讓給了多媒體,使得師生互動(dòng)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,應和黑板教學(xué)有機結合。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(cháng)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(zhuān)業(yè)建設一樣,科研成果的質(zhì)量和數量、教學(xué)質(zhì)量的好壞,是衡量信息和計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)建設和發(fā)展的重要指標。但是,和某些學(xué)科相比,數學(xué)論文的發(fā)表周期相對較長(cháng),成果出得較慢,這使得到學(xué)數學(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(méi)有科研作為底蘊,是很難做好的。教師教書(shū)育人,應該要有自己的見(jiàn)解,對教學(xué)內容需要深入理解,這是建立在深厚的專(zhuān)業(yè)理論基礎之上的。為此,教師必須搞科研,才能增長(cháng)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(shí)踐能使自己對基礎理論更加融會(huì )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)現和發(fā)明的始末的機會(huì ),在這種體驗中可以增強探索能力,把握探索特征。(3)課程開(kāi)發(fā)是高等學(xué)校教學(xué)的一項基本任務(wù),同時(shí),這也應是教師科學(xué)探究的一部分,更廣義地說(shuō),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(zhuān)業(yè)課程的教材選用,應以“把握概念、強化應用、培養技能”為重點(diǎn),體現以應用為目的、理論必需、適度夠用的原則,從實(shí)際新問(wèn)題入手,將數學(xué)的思想和信息、計算機應用有機結合起來(lái)。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《數值分析》、《C程序設計》,北京大學(xué)出版社的《數值線(xiàn)性代數》,高等教育出版社的《微分方程數值解法》等。
總之,信息和計算專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)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(diǎn)僅為筆者的個(gè)人教學(xué)心得,有待于在今后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步充實(shí)和完善。
[參考文獻
[1 白峰杉.辦好“信息和計算科學(xué)”專(zhuān)業(yè)的思索和建議[J.中國大學(xué)教學(xué),2003,(3)摘要:12-13.
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[3 國家教育部數學(xué)和統計學(xué)教學(xué)指導委員會(huì )數學(xué)類(lèi)教學(xué)指導分委員會(huì ).信息和計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)規范摘要:試行稿[J.大學(xué)數學(xué),2003,19(1)摘要:6-10.
[4 吳鋼.淺論信息和計算科學(xué)的專(zhuān)業(yè)建設和改革摘要:教育教學(xué)探究專(zhuān)輯(一)[J.高等理科教育,2007摘要:254-255.
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