计算机专业数学通识课教学模式探索

朱红波， 王宗尧

(淮阴工学院 数理学院， 江苏 淮安 223003)

计算机专业数学通识课教学模式探索

朱红波， 王宗尧

(淮阴工学院 数理学院， 江苏 淮安 223003)

数学通识课是大学计算机专业的必修基础课，也是培养学生数学思维的重要课程和专业课学习的基本工具。文章对计算机专业的数学通识课教学模式进行了初步探索，针对教学内容、教学方法、教学中数学实验的渗透等三方面内容作了详细的分析。

数学通识课；计算机专业；教学

0 引言

计算机专业是计算机硬件与软件相结合、面向系统、侧重应用的宽口径专业。该专业开设的主要课程有：数据结构、程序设计、离散数学、编译原理、算法设计与分析、计算方法、模式识别等。这些课程有的理论性强，有的实践性强，但都重视数学、逻辑、算法等。在计算机专业的大学生涯中，前两年注重自然科学基础课程和专业基础课程的学习，后两年主要学习专业课程。专业课程具有多样性、灵活性和方向性的特点，要求体现最新技术成果和发展方向。数学基础和分析能力在计算机各门专业课程的学习中发挥着举足轻重的作用，尤其在计算机后续课程(如算法与数据结构、编译原理)中体现了数学应用不断线。数学通识课程主要包括高等数学、线性代数和概率论与数理统计，这三门课程是计算机专业学生的必修基础课，是各门专业课教育的基石，它学时多，覆盖面宽，影响力大，地位可以说是重中之重。基于此，计算机专业的数学通识课教学必须结合专业特点，以计算机专业人才培养方案为指导，积极探索有效的教学模式。本文结合多年来的教学经验以及具体案例，对计算机专业数学通识课的教学模式进行探索。

1 教学内容

教学内容是教学过程的基本要素之一。三门数学通识课本身就具有概念多、理论性强、高度抽象等特点，对于计算机专业的学生来说，数学素养尤其重要。教师应通过合理的训练，逐步实现学生思维方式的数学化，以培养学生运算技能、抽象思维和逻辑推理的能力。所以，在教学内容的安排上，除了教学大纲的基本要求外，还应该根据计算机专业特点以及学生的后续学习状况作适当补充。比如说，对于“多元函数微分学”中的“方向导数与梯度”这一节内容，教学大纲和硕士研究生入学考试大纲的要求都是：理解方向导数与梯度的概念，并掌握其计算方法。然而，由于计算机专业的学生将来还要学习“计算方法”这门课，里面会涉及到“梯度的几何意义”这一重要知识点，尤其是“非线性优化”这一章，“梯度”概念将会贯穿始终。因此，在讲授高等数学中的“梯度”内容时，不但要把概念以及计算方法讲透彻，还应该重点介绍梯度的几何意义，特别是要强调某点梯度的(正)方向，是函数在该点增加最快的方向，这将会对学生以后学习“计算方法”这门课里的“最速下降法”和“共轭梯度法”等知识起到重要的铺垫作用。所以，数学教师在教学中应根据计算机专业特点来安排和扩展教学内容。这就需要数学教师必须苦练“内功”，具备扎实的数学和计算机学科理论基础，平时要积极和计算机专业教师交流，随时掌握计算机学科发展动态，在数学通识课教学中适当融入相关内容。

2 教学方法

教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。常用的教学方法主要有：启发式教学法、讨论式教学法、直观教学法、任务驱动法等等。教师在教学中要灵活使用上述各种方法，达到满意的教学效果。除了使用教学方法以外，数学通识课教师在给计算机专业学生授课时还应积极挖掘相关数学知识点在计算机领域中的应用，结合具体背景和案例来组织教学。比如说，在讲授“线性代数”中的“逆矩阵”这一节内容时，当学习了可逆矩阵的求法之后，可以向同学们介绍用可逆矩阵进行保密编译码的破译，并鼓励同学们学好线性代数，为将来学习“密码学”这门专业课打下扎实的基础。事实上，线性代数对于计算机专业的学生来说尤为重要，后续的许多专业课都和线性代数息息相关，例如：计算机图形学、关系数据库、计算机算法语言等。而概率论与数理统计中的很多知识对计算机专业后续课程“模式识别”学习也很有用，而且用处很大。比如说，“贝叶斯公式”就是“模式识别”中“贝叶斯分类器”这一章的重要理论基础。

3 教学中数学实验的渗透

数学实验是数学教学与计算机应用的一种结合。对于计算机专业的学生而言，除了掌握扎实的计算机知识外，还应具有一定的程序分析和设计能力，图形和图像处理能力，这些能力的具备必须有较好的数学基础。而传统的数学教育偏重于理论的传授，忽略了数学的应用。数学实验可以让学生用数学软件解决计算复杂的数学问题。其意义不仅仅在于使学生掌握必要的数学知识，更重要的是提高学生学习数学的积极性，在学习数学的过程中强化他们的计算机应用能力，以适应新时期培养高素质人才的需要。数学实验的开展可以在数学教育中体现学生的主体意识，让学生做到会学会用数学，提高学生数学学习的积极性，体现数学教育的时代性。因此，将数学实验融入通识课教学，数学教学改革中非常值得探讨和研究的课题。目前，应用比较广泛的数学软件是Matlab软件。它具有操作简单易学、功能强大实用、画图方便迅速等特点。实践教学表明,在课堂上多展示数学应用软件程序，可以活跃课堂气氛，提高学生学习兴趣，往往会给学生留下深刻的印象，收到良好的教学效果。尤其对于计算机专业学生，不但学到了数学的基本理论和方法，也理解了数学的具体应用，更锻炼了他们的计算机基本技能，为将来专业课的学习做了充分准备。数学通识课教材上还有好多内容适于这样的展示方法，如：函数的图像以及泰勒展开式图像随着展开阶数的变化之间的比较，二次曲面的图形变化，二次型在图像处理中的应用，蒲丰投针问题，二项分布的极限是泊松分布，以及大数定律等问题。这些问题都可以让学生自己动手通过实验来观察和理解。

4 结论

数学通识课程的教学如何为计算机专业课服务，是一项非常值得研究的课题。教师应该从教学的各个方面进行深入地探索，在传统教法的基础上，融入专业特色，通过现代数学在计算机科学领域中的典型应用，启迪学生会用数学思想、方法分析描述具体问题，使学生能够更好地掌握专业课知识。

[1] 张秀英,王艳萍,李海燕.计算机数学基础课程改革的探讨[J].郑州铁路职业技术学院学报,2007(1)：47-48.

[2] 陈建龙,周建华,韩瑞珠等.线性代数[M].北京：科学出版社,2007.

[3] 孙亮,禹晶.模式识别原理[M].北京：北京工业大学出版社,2009.

[4] 杜静.对《计算机数学基础》数学实验课的认识与实践[J].甘肃科技纵横,2007(6)：179.

2013-08-05

朱红波(1981-)，女，吉林蛟河人，讲师，硕士，主要从事数学教育研究。

G642

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1671-6876(2013)03-0281-02

[责任编辑李强]