信息化条件下《数学实验》课程内容和教学方法的探讨
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信息化条件下《数学实验》课程内容和教学方法的探讨
摘 要:在信息化条件下,结合《数学实验》的课程特点以及现在教学中存在的问题,对如何在《数学实验》教学中提高学生的自学能力、创新能力进行了探讨,提出了一些有效可行的方法和措施。
关键词:信息化;教学方法;教学改革;数学试验
中图分类号:g642 文献标识码:a
文章编号:1009-0118(2012)08-0105-02
为适应新形势下军队建设发展对院校人才培养的新要求,军校面临的任务是不仅为学员打下坚实的理论基础,更要培养学员应用理论的意识和动手解决实际问题的能力。《数学实验》是一门以数学知识为基础、数学软件为平台,培养学员分析和解决经过简化的实际问题的综合性实践课程,在培养学员理论联系实际,提高学员综合运用数学知识和计算机技术分析和解决实际问题的能力等方面具有重要作用。
该课程是数学教学改革与研究的尝试,人们对该课程的内容体系并没有达成统一的理解与认识,并且国内外现有的教材为数很少,内容和形式差别很大。国内开设本课程的院校为数不多,因此国内外可借鉴的经验很少。我院早在2000年就开设了数学实验课程,经过近十年的摸索与实践,我们的教学效果初见成效,在每年的”大学生数学建模竞赛”中我们都能够取得优异成绩。
一、教学改革的背景
结合我院学员的实际情况以及培养目标,笔者认为开设课程的目的是为了增强学员的应用数学的思想和方法解决实际问题的意识和能力。经过多年的摸索与实践,以下几个方面需要探索和研究:
(一)教学内容体系的安排侧重于理论
本课程设置40学时,主要讲9个实验,每个实验安排2学时的理论课,配套2学时的上机实验课,选用的是清华大学的《数学实验》教材,在这9个实验中,其中有6个是有关数学方法的专题实验。在专题实验的学习中,个别实验存在着对理论的讲解过难、过深的问题,并且这种讲解对运用matlab实现理论方法并未起到良好的效果。
再者,由于学时紧张,通常一个实验讲下来,学员普遍反映理论内容掌握不牢,命令应用不熟,最终影响到学员能力的培养。
(二)教学方法和手段的实施比较单一
由于该课程学时设置较少,我们只是选择性的讲9个实验,每个实验都是一次理论课配套一次上机课。在2个学时的理论课上,几乎所有的时间都是教员在讲,学员被动的接受,一些本应通过上机操作就能理解的问题,却要在理论课上耗费大量时间,而且学员没有经过自己动手尝试,碰到同类型的问题又会不知所措。现在的上机实验课以学员自行练习为主,这样,有些自我约束能力差的学员就会上网、玩游戏或干其它事情,浪费掉宝贵的上机时间,不能保证上机的效果。
针对上述存在的问题,我们将围绕着新形势下新型军事人才培养目标,结合我院学员的实际情况,提出关于信息化条件下本科《数学实验》课程内容体系和实施方法改革的一些构想,突出这门课程的应用性。
二、教学改革的内容
我们的改革目标是,在教学实践中逐步优化教学内容,灵活采取多种教学方法和手段,突出本课程的应用性,提高学员解决实际问题的能力。具体内容和拟解决的关键问题是:
(一)灵活讲解理论内容,协调理论与matlab命令之间的关系
本课程的目的是用数学方法借助于计算机软件解决实际问题,因此教学思路应该是从问题出发,然后找到解决问题的方法,最终解决问题。按照这种教学思路,我们可以在实际教学中尝试把重点放在分析问题和解决问题这两个环节,对于方法的理论性适当降低要求,协调好理论与matlab命令之间的关系。若matlab工具箱中有现成的命令,可以弱化理论,重点放在如何应用命令上;如果matlab中没有现成的命令可用,那我们就要以理论为基础进行编程,这时理论内容一定要分析透彻,也就是要灵活处理理论知识讲解的详略。
比如:“常微分方程数值解”中,求解常微分方程是在解决实际问题经常会遇到的问题,能求出精确解固然好,但在许多具体问题中难以实现,所以求数值解便是一种“曲线救国”的思想,从而对求数值解的欧拉方法和龙格——库塔方法先从理论上进行了讲解,然后给出matlab的实现方法。由于在matlab中没有欧拉方法的现成命令,所以要精讲理论,为学员编程打好基础,但是龙格——库塔方法,在matlab工具箱中有现成的调用命令,从而对该方法的理论介绍可以弱化,而且龙格——库塔方法的理论内容更为晦涩,在此不应使理论冲淡应用这一主题,重点应放在如何运用命令上。但在清华大学的这本教材上,注重方法的原理、推导以及理论体系的完整性,对理论部分的讲解比较繁杂,这对解决实际问题的效果未必好。
通过对教学内容的适当调整,使学生掌握解决问题的基本方法,理解方法的主要思想,培养学员运用所学方法解决问题的能力。
(二)根据不同实验的难易程度合理安排课时,采取灵活的教学方法和手段充分调动学员的主动性和积极性
例如,第一个实验是matlab基础,学员已经有了c语言基础,授课时我们只需要把matlab自身的应用环境和特点讲解清楚,对于基础性语句可以尝试让学员上机时自己练习,这样就可以适当减少教员课上讲解的时间,给学员提供更多的动手练习的机会。为了保证上机的效果,我们可以借鉴数学建模的思路,把学员分组,提前布置上机的任务,然后以组为单位进行作业和练习的评比,充分调动每个学员的积极性和主动性,增强学员的动手能力。
三、教学改革的意义
当今世界科学技术发展日新月异,知识更新越来越快,知识的急剧膨胀使其有效时限大大缩短。在高新技术领域,知识衰减的速度为每年15%-20%,知识的半衰期已缩短至5年。美国未来学家阿尔文·托夫勒曾说过:“未来的文盲将不是目不识丁的人,而是不知道如何学习的人”。信息化条件下,部队人才的培养越来越强调一个新的理念,即毕业学员能够快速适应部队工作发展的需要,适应不断改进的工作方法和工作条件。部队所需要的军事人才必须具有较强的自主学习能力,能够在“干中学”,通过岗位自学来更新知识,提高能力,胜任工作,这对学员的创新能力提出了更高的要求。要实现上述培养目标,进行实践锻炼固然重要,然而良好的基础知识是创新成果诞生的良好基点。优秀的创新成果都是饱含科技含量的,没有坚实的知识积累和深厚的知识底蕴是不可能孕育出优良发明的。因此,为适应新形势下军队建设发展对院校人才培养的新要求,部队院校面临的任务不仅要为学员打下坚实的理论基础,更重要的是要在大学基础课程中注重学员学习能力、创新能力的培养,从而缩短毕业学员与新的工作岗位的磨合期,加快理论性知识向实用能力的转化速度,为提高学员日后的实际工作能力奠定基础。
参考文献:
[1]萧树铁.数学实验(第二版)[m].北京:高等教育出版社,2006.
[2]李万胜.创新教育论[m].郑州:河南人民出版社,2001.
[3]刘海.军校信息素质教育研究[m].北京:军事科学出版社,2006.