高校线性代数课程教学改革的探讨与思考

马志辉

【摘要】 结合现行线性代数教学现状，阐述了线性代数教学改革的目标，并从教学内容、教学方法、教学手段和考核评定方式等方面进行了阐述，对线性代数的教学改革进行了探讨.

【关键词】 线性代数；教学改革；应用能力

线性代数是高等院校各专业开设的一门非常重要公共基础课，其特点是思维的抽象性、推理的严谨性以及应用的广泛性.它的理论不仅渗透到了数学的许多分支中，而且在物理、化学、国民经济、生物种群、工程技术、航天、航海等领域中都有着广泛的应用.但对线性代数学习，由于该类课程的抽象性与逻辑性，大部分学生感到概念比较难以理解；从而丧失学习线性代数的兴趣.因此，如何提高学生学习线性代数的兴趣和能力，一直是大学数学教师不断探索的问题.

一、目前线性代数的教学现状

目前，各个高校虽然都选用了比较经典的教材，但这些教材较偏重理论的学习，很难将理论教学与实际应用相结合，从而使线性代数处于比较尴尬的境地—教师越来越难教，学生也反映越来越难学.采用的教学方式依然是“粉笔+黑板”、“课本+教案”的传统授课模式，在实际教学过程中，教师却很难将理论知识应用到实际问题中，理论和实际严重脱节.造成的结果是学完线性代数后，只会生搬硬套地解题，不会迁移到其他领域，使得一部分学生具有“线性代数无用论”的思想，学习只是为了应付考试.这不利于激发学生学习的兴趣，也不利于培养学生的创新能力和实践能力.

线性代数教学不仅要求学生掌握其基本概念、理论和方法，获取常用的行列式、矩阵、向量空间、线性方程组和矩阵特征值等理论及有关基本知识，而且要锻炼学生的运算能力和逻辑思维能力.强化学生的应用意识，培养学生的应用能力，增强学生对知识的掌握，进而提高学生分析和解决实际问题的能力，为后续课程的学习奠定必要的数学基础.

二、线性代数课程改革的目标

线性代数的教学内容由“单一型”到“多样性”转变，教学方法由传统的“粉笔+黑板”、“课本+教案”向“应用型”、“参与型”转变，使学生学以致用，逐步满足社会经济发展的需要.目前，我国的高等教育完成了从“精英教育”到“大众化教育”的转变，同时科学技术和国民经济的快速发展也对社会劳动力的数学素质提出了新的要求.因此改变传统的教学模式，建立以培养学生对知识的综合分析、知识迁移和创新应用能力为目标的线性代数教学模式，树立满足社会发展要求的、符合当前高校学生全面发展要求的线性代数教学体系.

线性代数课程教学改革的目标：（1）在基础知识方面，具有一定广度和深度的理论知识；（2）在能力应用方面，要具有较强的应用能力和创新能力；（3）在素质能力方面，培养学生严谨的科学态度和团队协作精神.因此通过更新线性代数课程内容、教学方法和教学手段，借助Matlab、Mathematica等数学软件包进行辅助数学课堂教学，使学生在获得知识的同时，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性.

三、线性代数课程改革的措施

（一）教学内容的改革

现行线性代数教材一般包括的内容有：行列式、矩阵及其应用、向量组的线性相关性、线性方程组解的结构、矩阵的特征值与二次型、线性空间与线性变换等.前面的内容注重计算，套用结论公式，学生比较容易接受.后面的内容比较抽象，理论性较强，学生不容易掌握，由于线性代数的教学课时少，所以大多数教师将大量的课时用在行列式、矩阵、解方程组这些内容上，尤其是放在了计算上.对向量组的线性相关性、线性空间和线性变换等内容花的气力很少，但是恰恰这部分内容才是线性代数的核心.如果仅仅为了让学生听得轻松，而过分重视计算，忽略了比较抽象的理论部分，那么学生的抽象能力得不到提高，从而也达不到课程的教学目的.笔者认为行列式的相关知识可以淡化，一方面是行列式的大多数功能已被矩阵取代；另一方面是矩阵理论和计算机相当成熟，利用计算机可以省掉很多繁杂的计算.因此教师在教学的过程中可以淡化行列式，相应的增加Matlab的相关知识矩阵是一个非常重要的工具，它已经渗透到自然科学和社会科学的各个领域中去了，其理论和方法非常丰富.就线性代数本身而言，矩阵也和其他章节联系紧密，它本身的计算，比如加法、减法、乘法、逆矩阵、特征值、特征向量等在实际应用中也可以由计算机完成.因此，教师在讲授这部分内容的同时，要更注意理论知识和理论方法的介绍.向量的线性相关性这部分内容非常重要，一方面它使学生更进一步理解矩阵的相关理论知识；另一方面，为后面的线性方程组和线性空间理论打下坚实的基础.而线性空间和线性变换是线性代数的理论核心部分，这些内容有利于培养学生的数学思维能力.如何克服课时少和教学内容多的矛盾？我们尝试在教学方法上做一些改革.

（二）教学方法的改革

在线性代数教学过程中，教学过程可分为学习与体验两个环节.学习线性代数教材中的数学概念、数学理论和数学方法，是对教学内容的认识和理解的知识传授过程，该过程教师要重视培养学生对数学的思想、方法及其应用的掌握和理解.该过程应采取传统的教学模式，发挥教师的引导、启发、监控教学的主导作用.当学生经历了学习阶段后，应把求知的“钥匙”交给学生，转化为以学生为中心的“学”的过程，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性.

（三）教学手段的改革

1.适当的运用多媒体，激发学生学习的兴趣

目前，多媒体也成为各个学科教学的重要辅助手段.传统意义上，线性代数课程仍然实行的大班授课的低效教学模式，这种模式教学效率不高、课堂氛围不好.因此，教师不清楚学生对抽象的线性代数概念、性质、定理、公式的认知和把握，便会阻碍教学进度，妨碍师生之间的有序沟通与互动.故借助于多媒体—图文并茂、视听结合的教学手段，教师可以在教学中与学生实时交流、充分沟通.同时，教师采用在黑板上列出课堂笔记与制作多媒体课件相融合的方式，从知识点细微处出发，从结构上捋顺，学生们便会学有所获，通过丰富有趣的课件打破死气沉沉、压抑的课堂氛围，激发学生探索线性代数奥秘的兴趣，把学生的课堂注意力高效地集中起来，引领学生在趣味教学的氛围中独立思考，及时解决问题，凸显课堂的高效运作.

但如果过度地利用（有的教师从头至尾就是利用课件），未必能适合学生的实际情况.从表面上看，似乎教学效率提高了，但由于教学“节奏”加快了，学生适应不过来.况且，现在的多媒体CAI课件很多都只起到“幻灯播映”的作用，而少有能把知识渐进的动态过程直观展示出来的.也就是说这些课件只是把教学内容浓缩到“幻灯片”中去，而内容的抽象度和难度并没有降低.所以，一味过度地强调利用多媒体CAI课件教学，不会获得好的教学效果，甚至教学效果是糟糕的.因此，适当的运用多媒体，提高教学效率，激发学生学习的积极性.

2.创新教学手段与途径，提高教学质量

线性代数思维的抽象性、推理的严谨性，再加上机械化的讲解和枯燥的理论让内容变得更难以理解.教师应换位思考，打传统的教学模式，创建高效课堂.为此，教师应从学生实际的数学水平和学习能力出发，改革与创新教学途径和手段，变“被动地讲授”为学生“主动地探究”，彻底摒除“满堂灌”、“填鸭子”式的落后教学模式，时刻让学生做教学的“主体”.

3.巧妙引入教学的背景知识，注重知识点的介绍方法 学生们通常会有这样的感觉：线性代数在引入新概念时，如果采取教材上平铺直叙的方式，会严重打击学生探究、掌握知识的积极性，更不用说理念概念.因此，现在很多学生只是为了应付考试而生搬硬套地解出几道题目，对知识点所隐含的背景知识知之甚少.为了避免这种教学现象，教师应对线性代数的背景知识作一介绍，让学生们了解线性代数中概念的来龙去脉、相互联系，这样有利于激发学生的想象力和创造力，深化对概念与知识点的理解，从而扩大知识面，提高数学修养.

（四）考核评定方式的改革

目前，高校普遍采取的成绩评定方式主要是期末考试，辅以平时成绩.在实际教学中，成绩的评定往往缺乏客观性、公平性，不利于调动学生学习的积极性，不利于教学质量的提高.因此，结合线性代数课程的特点实施多元化考核方法，提高学生的综合素质和能力.考核方法采用期末考试、 学习小论文、课堂随机测试、专题讨论等考核方式，把考核有机地融入教学全过程，使“教、学、考”有机结合，调动学生学习积极性，让学生成为学习的主体，积极参与到教学过程中，提高学生的综合素质和能力.结合线性代数教学方法的改革，考核评价改为平时考查（30 % ）、课堂随机测试（20 % ）、结课考试（50 % ）相结合.

1.平时考查30分，包括考勤、作业和课堂回答问题.考勤和作业一共记录6次，每次4分，共24分，缺勤或缺作业1次扣4分；课堂回答问题6分，学生参与课堂互动，每回答问题1次记2分.促使学生课前预习和参与课堂互动，提高课堂效率.

2.课堂随机测试20分.根据课堂所讲的内容随机进行测试，每次出1道题目，每题4分.课堂随机测试的目的是提高学生上课的注意力，及时消化吸收堂上所讲的内容.

3.期末考试50分，采用开卷与闭卷结合：闭卷考试主要用于对基本概念的理解，对理论、方法的掌握及所学知识的综合应用的理论题；开卷测验侧重对学生能力测试和分析应用题，要考核学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力，可采用独立完成或分组讨论完成等多种形式笔试.

四、结束语

在大众化教育时代的背景下，按不同的层次培养人才，提高人才素质是目前高等教育改革的重要趋势.应用型本科院校以培养高素质应用型本科人才为目标，对传统的线性代数教学进行改革，在教学内容体系、教学方法、教学手段以及考核评定方式等方面进行教学改革探索.在线性代数的教学过程中注重改革教学方法，有意识地培养学生的应用意识、应用能力，注重知识的背景介绍，融入数学建模思想，将线性代数与实际问题和计算机等有机结合，不仅能激发学生的学习积极性，培养学生创新学习的能力，逐步形成创新意识，引导学生讲逻辑思维与形象思维有机地结合起来，充分发挥学生的主观能动性，提高学生应用数学分析解决实际问题的能力.

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