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关于计算方法课程教学的探讨针对“择、教学手段、实验教学等几个方面探讨了“计算方法”课程的教学问题,提出一些个人看法。
标签:计算方法课程教学改革0引言科学计算是人类探索未知科学领域、进行大型工程设计和开展独创性工作的重要方法和有效工具.计算方法作为介绍科学计算基础与核心内容的课程,对培养学生的科学计算能力、創新能力和解决实际问题的能力具有不可替代的作用。
计算方法(又名数值分析),是一种研究用计算机求解数学问题近似解的数学方法,是综合性大学数学与某些工科院(系)各专业的一门核心基础课程,它既有数学课程的理论上的抽象性和严谨性,又有解决实际问题的实用性和实验性。
计算方法作为介绍科学计算的基础理论与基本方法的课程,已经成为物理学、力学、计算机应用、航空航天、土木工程、机械工程、风险投资和经济管理等专业学生的必修课程。
而在教学实践中,由于该课程本身的特点,面临不少问题。
1计算方法课程的特点计算方法课程以“高等数学”、“线性代数”和“微分方程”等课程的基本内容为基础,以“程序设计语言”为手段,以计算机为解题工具,介绍求解工程和科学实验中常见的数学问题的数值方法和理论,其特点可概括如下:1.1与计算机计算相关的一些理论的抽象性计算方法的核心内容是研究应用计算机求解数学问题的各种数值计算方法,并对每个算法进行相关的理论分析,对近似算法要保证收敛性和数值稳定性,并对误差进行分析;对逼近问题要保证达到要求的精度,同时,必须保证提供的算法在计算机上能切实可行,这包括要求算法有好的时间复杂性和空间复杂性。
1.2数值方法的实现需要掌握高级语言计算方法是一门实用性很强的数学课程,每个算法除了理论上要正确可行外,还要通过数值试验证明是行之有效的。
学生学了每个法后都应该以解决实际问题为目的,通过编程或借助成熟的数学软件完成数值计算的训练,不仅要学会“怎样算”,而且必须做到“真会算”,即不仅要知道问题的解是存在的,还必须求出具体的结果,有的方法尽管在理论上还不够严密,但通过实际计算、对比分析等手段被证明是行之有效的,才可采用。
关于小学数学计算教学的探讨一、构建该模式的意义教学模式是教育思想、教学理论、教学策略、教学方法的集中体现。
在小学数学的计算教学中,传统的计算教学是以“传授──接受”构成教与学的关系,在课堂上以教师的讲授、灌输为主,学生的学习处于被动的状态,常常只重视计算的结果,而不重视计算法则的形成过程和计算方法的概括,更严重的是教师在课堂上忽视学生的个别差异和个性发展,这种模式是不利于具有创新精神和实践能力的创造型人才的培养。
在课堂教学中,如何发挥学生的自主性,能动性,创造性,应成为小学教师从事教学活动的一项基本目标,也是全面落实素质教育的基础.因此,在课堂教学中要注重培养学生自主学习的能力,让学生在获得知识的同时,潜能得到发展,能力得到培养,素质得到提高.模式目标:1.促进学生在各种新情境、新条件下灵活运用已学的计算知识,能够举一反三,触类旁通,达到灵活迁移。
2.在学习和运用的过程中发展智力。
3.使学生具有自我评价,自我总结的能力.二、模式的理论依据学习迁移指的是一种学习对另一种学习的影响,也可以说是将学得的经验改变后运用于新情境。
美国心理学家M•L比格指出:“学习的效率,大半依学生们所学材料可能迁移的数量和质量而定。
因此,学习迁移是教育最后必须寄托的柱石。
”现代教育心理学者更是提出了“为迁移而教”的口号。
小学数学上的计算题都是由浅入深有层次地出现,新旧知识递进性较强,合理地利用知识上的正迁移,对培养学生能力,发展知识有着重要意义。
1.素质教育的基本要求是面向全体学生,让每个学生积极主动地个性化发展。
2.布鲁纳认为:我们应当尽可能使学生牢固地掌握科学内容,我们还应当尽可能使学生成为自主且自动的思想家,这样的学生当他在正规学校的教育结束之后,将会独立地向前迈进。
3.学生应成为教学活动的核心。
罗杰斯说:“人的本性,当它自由运行时,是建设性的和值得信赖的。
”教师要充分尊重和信任学生,改变传统的学生观,不应把学生看成是知识的被动接受者,而应把他们看成是知识的主动探求者。
《计算方法》教学的几点探讨_计算教学方法的指导随着计算机技术的不断发展,计算方法的教学也越来越受到重视。
计算方法是一门涉及数值计算和数学方法的学科,它的教学方法对学生的培养具有重要的指导意义。
本文将探讨《计算方法》教学的几个方面。
首先,教学内容的设计是教学的基础。
《计算方法》的内容主要包括数值计算方法、数学模型与问题建模、数值稳定性分析等。
在教学设计中,需要根据学生的所学背景和需求,合理选择和组织教学内容,确保学生能够掌握基本的计算方法和数学建模的能力。
另外,还要注重培养学生的计算思维和解决实际问题的能力,通过实例和案例的引导,让学生学会将抽象的数学理论应用到实际问题中去解决。
其次,教学方法的选择也是提高教学效果的重要环节。
传统的教学方法注重理论知识的传授,强调学生的记忆和理解能力。
然而,在《计算方法》教学中,应该注重培养学生的实践能力和创新思维。
可以采用案例教学、问题导向和探究式教学等方法,让学生通过实验和实践,亲自感受和体验数值计算的过程,培养他们的动手能力和解决问题的能力。
此外,还可以结合计算机软件和模拟实验平台,让学生通过软件操作和模拟实验,进一步深化对计算方法的理解。
再次,学生参与和互动是教学过程中的关键环节。
在教学中,教师应该积极引导学生参与到课堂教学中来,鼓励学生提出问题、发表看法和观点。
教师还可以组织小组讨论和团队合作活动,鼓励学生相互交流和学习。
通过这种方式,可以激发学生的学习兴趣和积极性,加强他们对计算方法的理解和掌握。
最后,评价和反馈是教学过程中的重要环节。
教师应该及时给予学生反馈和评价,帮助他们发现问题、改正错误,并及时调整教学策略。
同时,也要鼓励学生自我评价和互评,提高他们的自学能力和自我管理能力。
通过评价和反馈,可以不断优化教学过程,提高教学质量和效果。
综上所述,《计算方法》教学的几个方面包括教学内容的设计、教学方法的选择、学生参与和互动以及评价和反馈。
通过合理的教学设计和灵活的教学方法,可以提高学生的计算能力和创新思维,培养他们解决实际问题的能力,为其未来的学习和工作打下坚实的基础。
计算方法课程教学改革探讨【摘要】计算方法课程是理工科大学生的重要基础课程,主要介绍科学与工程计算中一些基本数学问题的实用计算方法。
随着高校教学改革的深化,计算方法课程的改革势在必行。
本文从该课程的性质和知识特点出发,对课程的改革进行了探讨。
【关键词】计算方法课程改革教学方法【中图分类号】g64 【文献标识码】b 【文章编号】2095-3089(2012)07-0213-01数值计算方法是一种研究并解决数学问题的数值近似方法,是在计算机上使用的解数学问题的方法,它为各种数学问题的数值解答研究提供最有效的算法。
主要内容为函数逼近论,数值代数,数值微分,数值积分,误差分析等。
常用方法有迭代法、差分法、插值法、有限元素法等。
现代的计算方法还要求适应电子计算机的特点,随着计算机和计算方法的飞速发展,几乎所有学科都走向定量化和精确化,因此在科学研究和工程技术中都要用到各种计算方法。
例如,在航天航空、地质勘探、汽车制造、桥梁设计、天气预报和汉字字样设计中都有计算方法的踪影。
可见数值计算方法是解决“计算”问题的桥梁和工具。
我们知道,计算能力是计算工具和计算方法效率的乘积,提高计算方法的效率与提高计算机硬件的效率同样重要。
科学计算已应用到科学技术和社会生活的各个领域之中。
计算方法既有数学类课程中理论上的抽象性和严谨性,又兼具实用性和实验性的技术特征,是一门理论性和实践性都很强的学科。
但它又不同于纯数学只研究数学本身的理论,而是把理论与计算紧密结合,着重研究数学问题的数值方法及其理论。
由于计算方法课程与计算机的密切关系及该课程的特殊性,该课程的建设不仅会使数学类专业学生受益,还可使学校理工科专业学生受益。
在70年代,大多数学校仅在数学系的计算数学专业和计算机系开设计算方法这门课程。
随着计算机技术的迅速发展和普及,现在计算方法课程几乎已成为所有理工科学生的必修课程。
一、计算方法课程教学改革的必要性数学与科学技术一向有着密切关系并相互影响,科学技术各领域的问题通过建立数学模型与数学产生密切的联系,并以各种形式应用于科学和工程领域。
关于《计算方法》课程教学的探索作者:开依沙尔·热合曼来源:《教育教学论坛》 2015年第25期开依沙尔·热合曼(新疆大学数学与系统科学学院,新疆乌鲁木齐830046)摘要:《计算方法》课程数学科中实用性极强的一门课程,它对于培养学生的运用计算机和数学知识解决实际问题的能力和动手能力方面起着重要的作用。
目前《计算方法》教学中存在课程内容多,课时少,实践和实验教学环节不够重视等问题。
本文从《计算方法》课程的内容体系出发,结合笔者多年来的《计算方法》教学经验,探讨了教学过程存在的问题,提出一些改进教学方法的建议和看法。
关键词:计算方法;计算机教学;实践实验教学中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)25-0163-02《计算方法》是研究用于计算机求解各种数学的问题一门学科,也称之为“数值分析”。
由于科学技术的迅速发展和计算机的广泛应用,继续科学实验,理论方法之后《计算方法》已成为科学研究的第三种研究方法。
目前无论在传统的学科领域还是高科技领域均少不了《计算方法》手段,因此学习和掌握计算机常用的计算方法及基础理论,学会用计算机解决数值计算问题已成为现代科学计算的重要内容[1]。
目前《计算方法》课程已被大多数重点大学和理工科院校的本科生和硕士研究生的必修的基础课程。
《计算方法》是一门内容丰富,研究方法深刻、应用性很强的基础课。
因此学生学习该门课程时由于概念多、结论多、计算多等造成学习很吃力。
因此按照本课程的基本特点和我们的教学经验,提出提高本课程的教学效果的几点看法和建议。
一、《计算方法》课程的性质与教学目的《计算方法》是数学的一个重要分支,它是把数学理论与计算机科学紧密结合的实用性很强的基础课程。
一方面《计算方法》是一门以数学问题为研究对象的数学学科,另一方面它与其他数学课程有着本质区别,它着重研究求解数学问题的各种数值计算方法及相关的理论。
o-DOI:10.16707/ki.fjpc.2018.05.100建电脑C O M P U T E R《计算方法》课程教学方法的探讨王晓东(湖北汽车工业学院计算机工程系湖北十堰442002)【摘要】计算方法是一门以高等数学为基础的课程,本文就如何提高教学质量,对课程的教学方法进行了研究与探 索。
利用分清主线,突出重点,加强上机实践等教学方法,培养学生编程能力,提高专业素养。
【关键词】计算方法;课程;教学方法;插值1引言在解决实际工程问题时,利用计算机并使用数值方法,可 以省去处理大量数学模型所花费的人力和时间。
因此计算机技 术的发展使数值方法在工程技术领域的应用越来越广泛,数值 方法已成为连接数学与计算机技术的桥梁。
我校为应用数学专 业开设了数值分析课程,为计算机专业则开设了计算方法课程,两者各有侧重。
本文对计算方法教学中经常出现的一些问 题进行探讨,以求共同提高教学水平。
2教学特点计算方法作为一门工科计算机专业的基础课,其基本思想是使用数值分析方法并利用计算机得到数学模型的解。
计算方 法课程虽然有相当强的实际应用性和较为宽广的应用范围,但 课程中含有许多复杂的数学公式,且牵涉到很多高等数学及线性代数的理论,计算过程较为烦琐,需要学生具备较好的高等数学和线性代数知识的基础。
因此学生普遍反映计算方法课程 太难,学习起来较为吃力。
尤其是教师在编写计算机算法、编制程序这一教学环节方面,发现学生普遍有畏难情绪。
课程前两章一般为误差和插值法这样的基础部分,而后面 各章所涉及的领域各不相同,可谓各成体系,独立成篇。
针对课 程及教学特点和学生的基础,首先在开课之初就给学生分清主 线,并对主要公式的来龙去脉交代清楚;在阐明计算公式的特点 基础上,引导学生将计算过程转化为计算机算法,进而运用结构 化编程方法编制程序,上机操作实现。
这样不仅使学生能反过来 更好地理解计算公式,同时也有效地锻炼实际编程能力。
在教学过程中注意到,课程中对具体某类问题的解决方案常常有不同的方法和途径。
小学数学课中的计算教学思路探讨计算是数学学习中的基础,对于小学生来说,计算教学是非常关键的一环,它不仅影响了学生数学学习的基础,也关系到学生的学习兴趣和自信心。
因此,我们应该针对小学数学课中计算教学的特点,探讨出一套适合小学生的计算教学思路。
一、从易到难的教学顺序在小学数学课中的计算教学中,应该遵循从易到难的教学顺序。
从简单的计算开始,先教学生掌握整数加减乘除的基本运算,逐步提高难度,让学生逐渐掌握分数、小数等运算。
同时,为了帮助学生更好地掌握知识,应该设置一些练习题,让学生反复练习,巩固所学内容。
二、从实际中出发的教学应用在小学数学课中的计算教学中,应该注重从实际中出发的教学应用。
针对小学生的认知特点和生活实际,我们可以选择一些有实际意义的问题,让学生通过计算方法来解决问题,从而提高他们的计算能力和计算思维能力。
例如:如果上课开始晚了10分钟,那么下课就要晚几分钟?三、运算符号的教学在小学数学课中的计算教学中,运算符号是非常重要的,而且对于大多数小学生来说,运算符号是最容易出错的地方。
因此,在教学中应该注意让学生区分加减乘除等运算符号,并适当地给学生一些小技巧帮助他们更好地理解和记忆。
例如:+表示加、-表示减,×表示乘,÷表示除,括号表示先计算括号内的数值。
四、计算规律的探究在小学数学课中的计算教学中,有些题目的计算规律往往比较难掌握,例如:首尾相加法、合并同类项、凑整数等等。
因此,在教学过程中,我们应该注重引导学生探究这些计算规律,通过练习和实际应用,逐渐理解和掌握这些计算规律。
五、不同类型练习的设计在小学数学课中的计算教学中,不同类型的练习都是非常重要的。
因此,在教学中应该设计不同类型的练习,让学生在练习中逐渐掌握不同类型的计算方法。
例如:口算、填空、算式推导等等。
六、积极鼓励和奖励在小学数学课中的计算教学中,积极鼓励和奖励是非常重要的。
学生在学习计算过程中,难免会有错误和困惑,我们应该积极鼓励他们,让他们树立信心,勇于迎接挑战。
《《计算方法》教学的几点探讨_计算教学方法的指导》摘要:从《计算方法》教学四环节――教材选择、课堂教学、上机实验、课程考核进行了讨论,目前,《计算方法》课程教学般主要由以下四部分构成教材选择、课堂教学、上机实验、期末考核,准确认识教材选择关键是我们搞教学基础,授课教师应该认真地研究教学纲,从开设这门课程目和要入手,从学生专业情况入手,坚持基础课程专业课程原则,以培养学生实际问题能力目标,根据各院校具体情况,选择合适教材【摘要】从《计算方法》教学四环节――教材选择、课堂教学、上机实验、课程考核进行了讨论教学程,不仅要充分地利用课堂教学介绍计算方法知识实用价值,而且还应通电子课件演示生动地说明各种数值方法,通上机实验与考核方法改革,潜移默化地培养学生用数学思想实际问题应用能力和创新能力【关键词】计算方法学教育教材设置实验教学【图分类】G6【献标识码】【编】006968(00)0800700【br】r r r g rl ―― l bk, r l, xr r, x , l g r r l l r rl lr, b l vvl vr rl b lr rr r rrr, ’ l kg rr bl b rv b rrg xr x【K r】rl vrBk lxrl g、引言《计算方法》这门课程作学工科公共课,是随着计算机产生发展而建立重要数学分支,其性质是研究建立应用计算机各种数学问题数值计算方法与理论;任是提供计算机上实际可行、理论可靠、计算复杂性各种常用算法与其它数学课程明显差别――门课程是理论与实践完美结合它既包含严谨数学理论,又具有较强实用价值着重研究如何运用数值方法处理实际工程问题,即强调它独特应用价值信息科学和计算机技术飞速发展今天,学生这门课程学习到数值方法显得极其重要学教学学压缩,增加了《计算方法》课程教材选择和教学难了少学条件下实现培养学生全面数学素质,根据各院校实际情况,选择合适教材是课程重要环节,根据学生专业状况进行教学和完成实验是保证教学质量根目前,《计算方法》课程教学般主要由以下四部分构成教材选择、课堂教学、上机实验、期末考核二、教学几思考教材选择明确高等院校开设这门课程目和要,就要恰当选择教材教材选择必须是完整规划,它贯穿整教学程,教材选择是否恰当、适合,直接影响课程教学质量,也就是学生接受知识效准确认识教材选择关键是我们搞教学基础,授课教师应该认真地研究教学纲,从开设这门课程目和要入手,从学生专业情况入手,坚持基础课程专业课程原则,以培养学生实际问题能力目标,根据各院校具体情况,选择合适教材课堂教学()教学方法课堂教学是计算方法教学重要组成部分,教师应尽可能地利用课堂,突出计算方法课程特色传统课堂教学教学方法是教师讲台前讲授,学生下面听课,师生交性不够,整教学程学生仅仅充当了知识接受者这种接受是被动、强迫这与计算方法这门课程身特又形成较反差计算方法是研究用计算机实际问题门数学课程,是把数学理论与计算机紧密结合起进行研究实用性很强基础课程,因教师应突破传统教学方法,要做到以下几)教师主导性与学生主体性相结合计算方法涉及问题都是从实际提炼出,再应用数学理论加以推导,提出具体方法教学程,教师应有识地提出些实际问题,让学生教师指导下,学生通看、讨论、,这些问题,形成己看法和结论,并将己体会课堂上进行交流教师交流程掌握进程,适给出相关结论,或通与学生动,极地激发了学生学习主性和参与性,也培养了学生问题能力)板与多媒体课件相结合利用现代化教学手段(多媒体、络)结合lb软件,给出数值问题近似及误差生动、可视化释这样,学生印象会更深刻,也更能激发学生对问题直观认识使原抽象、枯燥、难以理概念、理论以及公式推导变得生动、直观、形象多媒体课件改进了教师黑板写弊端,容信息量,生动鲜明,但是它并不能成计算方法课程教学主要组成部分平课程讲授还应主要以黑板媒介,因黑板上进行数学推理程也是学生认识新知识、接受新知识、消化理知识程()知识模块顺序计算方法容组织上不应成各种数值方法简单罗列和堆积,它是门容丰富、研究方法深刻、有身理论体系课程它既有数学高抽象性与严密科学性特,又有广泛性与实用性相结合高技术性特征因,要教师讲授课程程,要努力做到使各节保持种紧密系,沿着实际问题→数学问题提法及存性→方法构造→算法收敛性及稳定性这条主线进行讲授强调计算方法总体思想就是“近似”教师教学程,要逐步深入地提出问题,引导学生看到各知识系以及不处当提出新问题,启发学生思考什么会提出这样问题,原方法缺陷又什么地方这样,学生思路就会比较清晰例如插值教学,首先插值多项式存唯性问题,然进行表达式,由导出Lgrg插值方法通分析其性质,发现增加节计算量也随增加,进步引出节省计算量插值再由Rg现象引入r插值以及分段插值,给出样条插值,这样插值各知识就形成了条线,使得学生学习程,对知识思路和系有清晰认识3实验教学实验教学课是计算方法区别其它理论课程明显处实验教学课通将课堂上学到计算方法理论应用到具体实例,培养和提高了学生实际问题能力和编程能力教师应以LB和语言作数学软件平台,选择些与实际结合紧密、能吸引学生思考、启迪学生思维、开阔学生眼界问题布置给学生由学生根据问题进行讨论,写出算法步骤和编写程序,再上机实现,分析实验结,写出实验分析报告对实验表现出独特看法和兴趣,或实验任某方面做得出色学生给予更多鼓励,这样对学生发展十分有利,促进了教师教学水平提高但要说明是,上机实验这教学环节也存着很问题――实验题目重复与学生问题实验选题与实际问题有定差别作者曾尝试将学生分组做不题目,或者针对题目,应用多种方法选择不参数,然比较它们差别虽然增加了教师工作量,但是这种方法尝试结比较理想,尽管如,实验教学部分仍有许多要改进处考核方法考核是计算方法环节,合理地设置是十分必要针对计算方法课程特,考核除平成绩外,主要包含以下两方面()理论知识考核计算方法是门数学课程,多做习题是学数学直接手段很多课上理论推导程,不是仅靠头脑想就能明白,必须动手实际做,不做定量习题是很难理容通对理论部分考核,能让学生深刻理这些数值方法及其原理,实际问题奠定理论基础()实践能力考核将实验报告作考核容实验报告让学生给出实际问题采用方法、理论以及数据分析结,分析各种方法差别这方式收效甚,它督促学生不得不详细推敲课知识并将其用实际问题不仅能加深学生对课容理,也能达到培养学生用数学思想实际问题能力学生对知识掌握,往往和授课教师人格魅力有很关系,教师丰富知识、优雅教态、抑扬顿挫声音等都会学生心留下深刻烙印人格影响力,远胜形式化理论教育,言传身教、身先垂示作用,可以更实现学校教育人双重教育功能教学是双方面,学生身努力当然必不可少几何学陈省身曾说“如人目是名利,数学不是条捷径”[]所以,端正学生学习目和态是有必要通我们教学工作思考和探,并结合我院专业设置和学生实际情况,我们逐步总结出比较适合我院《计算方法》课程教学模式和方法,也存着不足处,将以工作,借鉴和学习其他院校成功验,教学程改进不足,使得教学效有更进步,充分展示《计算方法》课程魅力和特色,实现培养学生良数学思维和实践能力教学目参考献张奠宙微分几何――从嘉当到陈省身[]0世纪数学纬[]上海华东师学出版社,00李庆阳、易义计算方法杭州浙江学出版社,003 赵景军、吴勃英关《数值分析》教学几探讨[]学数学,005(03)30~3相关热词几计算方法探讨教学。
小学数学课中的计算教学思路探讨在小学数学课中,计算是一个非常重要的内容,也是培养学生数学运算能力的基础。
如何有效地进行计算教学,使学生能够掌握基本的运算技巧和方法,提高他们的计算能力,是每位数学教师都需要探讨和思考的问题。
在进行计算教学时,教师应该重视基本概念的讲解和理解。
加法和减法的概念、乘法和除法的概念等。
教师可以通过具体的例子和教具,让学生感受到这些概念的实际意义和使用方法,如使用小纸片和小球进行加法运算的模拟,使用小木棍进行减法运算的模拟等。
通过这种方式,能够帮助学生建立起正确而深刻的概念,为后续的计算技巧打下坚实的基础。
在教学过程中,教师需要注重培养学生的计算技巧和运算方法。
在加法和减法教学中,教师可以引导学生掌握快速计算的技巧,如加法中利用补数、进位和进位后加法法则等,减法中利用借位和借位后减法法则等。
在乘法和除法教学中,教师可以引导学生掌握快速计算的方法,如乘法中利用乘积的交换律、乘法的分配率和乘法口诀等,除法中利用除法口诀和除法的倒数关系等。
通过灵活应用这些技巧和方法,学生可以更加高效地进行计算,提高计算准确性和速度。
教师可以通过一些游戏和练习,培养学生的兴趣和积极性。
设置时间限制进行计算比赛,让学生相互竞争,刺激他们的学习兴趣;通过大量的练习题,让学生不断地重复运算,熟悉各种运算技巧和方法,提高计算的熟练度。
教师还可以设置一些有趣的数学游戏和谜题,让学生在游戏中学习计算技巧,培养他们的逻辑思维和解决问题的能力。
通过这些丰富多样的活动,能够激发学生的学习兴趣,使他们更加主动积极地参与到计算教学中。
计算教学中,教师需要注重巩固和复习。
在每节课的末尾,教师可以进行课堂巩固,让学生运用所学的知识完成一些练习题,检查他们的掌握情况。
在日常的教学中,教师可以定期进行复习和回顾,回顾前面所学的知识,巩固学生的记忆和理解。
教师还可以通过布置作业以及组织小考等形式,进一步巩固学生的计算能力和技巧。
《计算方法》是一门将数学理论与科学计算及计算机算法语言相结合的应用数学。
许多理工大学为一些对数学要求较高的专业开设为本科课程或专业研究生的学位课程。
由于该课程的学习既要求学生具有一定数学的基础和理论,同时还要求学生具有一定的编程语言作为背景知识,因此对于初学者来说学习该门课程确实具有一定的难度。
本文基于本人的一点经验和思考针对《计算方法》这门课程本身的特点和学生在学习过程中存在的问题,提出了相应的教学改革方法。
1《计算方法》为什么难学1.1《计算方法》是一门数学《计算方法》以数学理论为基础。
为了保证数值方法的正确性,有效性以及优越性,就离不开严密的理论推导和严格的数学证明。
而纯理论本身的抽象性以及数学推导的逻辑性与复杂性,使得这恰恰成为学生学习最为头痛的地方。
一方面,它不仅要求教授者具有稳固的知识体系,清晰的思路,清楚准确的语言表达,而且对学生扎实的数学功底,听课的状态,以及良好的逻辑性都提出了较高的要求。
因此,要保证学生的听课状态,提高他们的学习兴趣,教师则面临着一个更为困难的问题是:“如何才能把看似枯燥的定理变得更生动,让那些方法更具有说服力,钩起学生学习的兴趣和欲望,让他们印象深刻呢?”1.2《计算方法》中的数值方法需要编程语言来实现1.2.1《计算方法》以编程语言为武器《计算方法》中介绍的各种数值方法最终都必须要借助于算法语言通过计算机得以实现。
这就要求无论是教还是学的一方,都必须在掌握方法理论的基础上还要熟练掌握几种编程语言(C,C++,Matlab等),这就对一般为数学专业出身的教师提出了更高的要求(有些学校采用计算机学院的教师来教授这门课,这个问题就不存在)。
而且,这就意味着教师在有限的课时安排内除了安排理论学习外还要增加适当的计算实习,这就为整个的教学安排增加了新的压力。
而对于学生来说,这无疑会带来学习上更大的困难,并且会使某些学生学习抓不住重点!1.2.2《计算方法》用数值方法以解决实际问题为目的《计算方法》是理论联系实际很强的一门数学课程。
关于计算方法课程教学的探讨
0 引言
科学计算是人类探索未知科学领域、进行大型工程设计和开展独创性工作的重要方法和有效工具.计算方法作为介绍科学计算基础与核心内容的课程,对培养学生的科学计算能力、创新能力和解决实际问题的能力具有不可替代的作用。
计算方法(又名数值分析),是一种研究用计算机求解数学问题近似解的数学方法,是综合性大学数学与某些工科院(系)各专业的一门核心基础课程,它既有数学课程的理论上的抽象性和严谨性,又有解决实际问题的实用性和实验性。
计算方法作为介绍科学计算的基础理论与基本方法的课程,已经成为物理学、力学、计算机应用、航空航天、土木工程、机械工程、风险投资和经济管理等专业学生的必修课程。
而在教学实践中,由于该课程本身的特点,面临不少问题。
1 计算方法课程的特点
计算方法课程以“高等数学”、“线性代数”和“微分方程”等课程的基本内容为基础,以“程序设计语言”为手段,以计算机为解题工具,介绍求解工程和科学实验中常见的数学问题的数值方法和理论,其特点可概括如下:
1.1与计算机计算相关的一些理论的抽象性计算方法的核心内容是研究应用计算机求解数学问题的各种数值计算方法,并对每个算法进行相关的理论分析,对近似算法要保证收敛性和数值稳定性,并对误差进行分析;对逼近问题要保证达到要求的精度,同时,必须保证提供的算法在计算机上能切实可行,这包括要求算法有好的时间复杂性和空间复杂性。
1.2 数值方法的实现需要掌握高级语言计算方法是一门实用性很强的数学课程,每个算法除了理论上要正确可行外,还要通过数值试验证明是行之有效的。
学生学了每个法后都应该以解决实际问题为目的,通过编程或借助成熟的数学软件完成数值计算的训练,不仅要学会“怎样算”,而且必须做到“真会算”,即不仅要知道问题的解是存在的,还必须求出具体的结果,有的方法尽管在理论上还不够严密,但通过实际计算、对比分析等手段被证明是行之有效的,才可采用。
1.3计算公式繁多冗长难以熟记同一问题的计算方法很多,其某种方法的好坏也不是绝对的,而不同的方法的得到,又不是采用同一思路得到的,有些是采用“构造性”方法,有的是采用“离散化”方法得到的,还有的是采用“递推化”方法、“近似代替”等方法得到的。
这些基本特点使得数值分析课程中出现的计算公式多且繁杂,不易熟记。
2 课程教学中面临的问题
2.1看不懂教材,学生失去学习兴趣。
就数学类专业来讲,计算方法比其他课更有具有吸引力,并且理论难度等方面相对其他数学课程来说要容易得多。
由于课程讲授学时少、内容多等情况,高校学生的学习很多时候靠自学。
计算方法的教材很多,作者水平参差不齐,很多老师选择的教材在理论上偏深,理论性过强(有些老师认为:这样好然学生认为教师有水平),与实际结合较少。
这样学生看不懂或难看懂教材,学生渐渐觉得该门课程难以学懂,学生对该课程会产生厌学甚至恐惧等心理,最后的学习效果还不如有些公认比较难学的课程。
2.2重理论,轻实践,可望不可及。
数值分析实际上是数学课程,很
多老师自然而然的向上传统数学课那样上课一一只重视其中的理论,这或许是因为该课程需要涉及到编程实现,而很多学生学过高级语言(通常是C 或C++)之后已经忘记了,或者高级语言根本没有学好,或对高级语言的编程根本不熟悉,因而作为老师,就把上机编程就省掉了。
或者是该课程安排在计算机高级语言之前或同时进行,计算方法的编程根本没办法完成。
或者是即使学生已经学过高级语言了,并且也安排上机了,但是由于所学语言通常是C或C++和这些语言的复杂复杂性,最后的实验(上机变成实现数值方法)效果也不是那么理想。
2.3难学易忘。
计算方法的公式很多,就插值就有诸如La-grange插值、Hermite插值、Newton插值、样条插值、等距节点插值等多种插值,并且各种插值表达式本身比较复杂,相互之间没有多大联系。
除了这些之外,还有数值积分的一些方法,不同的积分方法其误差表达式也不一样;常微分方程数值解的Euler法、Runge-Kutta法,特别是Runge-Kutta法,它有很多种形式,何况除了这些但步法之外还有线性多步法。
这些方法学生在学习的过程中,很难全部记住,学了这门课程以后,几乎一片空白。
3 教学改革的几点建议
3.1合理选择教材国内关于计算方法的教材很多,有些教材写得相当简单,也有相应的实验内容和数学软件的介绍,学生很容易看懂,教师爷容易操作,比如;有些教材写得很简洁,有适合不同语言的算法,有专门的实验内容,课程内容思路清晰,范围广泛,容易把握主要思想和内容,比如,还有一些教材主要理论分析完整,内容全面,比如。
老师可以根据
学生的具体情况选择不同的教材,如果学生整体素质较低的,可以选择类似于的教材,如果整体素质较高的可以选择类似于的教材,也可以选择类似于的教材。
一句话就是选择学生可以容易看懂的教材。
3.2采用多种媒体授课计算方法中方法的得到和相关误差等理论分析,需要的数学的严密推导,需要传统教学模式一在黑板上一步一步地推导或者是制作相当仔细、考虑十分周全的多媒体课间,而方法好坏的验证需要大量的计算,只靠黑板要花大量的时间书写数据,也不能适时的作计算。
多媒体技术具有形象、生动、鲜明的特点,恰当地引入多媒体教学手段,利用数学软件和课件帮助学生理解数值分析教学的难点,或用现有数学软件对一些简单问题求解的过程直接进行演示.能将抽象的数学知识直观的呈现在学生们面前,使学生对相应的算法有更鲜明的感性认识,从而激起学生对学习内容及过程产生强烈的兴趣,教师可以采用多媒体课件和适时书写相结合的方式教学,从而提高教学质量。
3.3加强数值试验教学,强化计算能力培养数值试验是检验旧算法,建立新算法并研制相应软件的重要途径,算法及数值软件的正确性、可靠性和有效性必须通过数值试验来检验,为使学生掌握各种数值计算方法,积累计算经验,提高应用数值计算方法和计算机解决实际问题的兴趣和能力,必须加强数值试验课程的教学,通过选择算法、编写程序、上机调试、分析数值结果、写出试验报告和开展课堂讨论等数值试验教学各环节的综合训练,不仅可使学生较好地掌握常用的工程计算方法和技巧,而且可培养学生的创新精神和工程实践能力,提高他们的程序设计能力和上机操作
能力。
一个数值问题可能有多种算法,各种方法各自有优缺点,为了选择合适的算法,只有通过理论分析和编程实现来解决,而学生学过的高级语言的编程比较麻烦,学生将不会有更多的时间和精力投入到算法学习中。
建议在学习这门课程的同时简单介绍MATLAB等数学软件,用MATlab来做数学实验(数值方法的验证和创新),这对学生学习和巩固数值分析知识的具有重要作用。
希望以上资料对你有所帮助,附励志名言3条:
1、有志者自有千计万计,无志者只感千难万难。
2、实现自己既定的目标,必须能耐得住寂寞单干。
3、世界会向那些有目标和远见的人让路。