关于数值计算方法课程教学改革的思考与探讨

任 铭 李振平 余亚辉

[摘要] 本文从剖析《数值计算方法》教学中面临的困境出发,对教学内容、方法、手段和考核方式等方面进行思考,并提出了优化教学内容、重视数值实验教学、合理采用多媒体技术教学手段及笔试与上机相结合的考核方式等改革建议。

[关键词] 数值计算方法 教学改革 多媒体技术

一、引言

近十年来,计算机的发展水平和普及程度的提高,把计算推向人类科学的前沿。科学计算成为科学研究和工程设计中的重要方法,作为其核心问题,数值计算方法是一种研究并解决数值问题近似解的数学方法,它既有数学课程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,该课程的特点可概括为:(1)知识面跨度大;(2)面向计算机,提供有效可行的数值算法;(3)重视数值实验,理论与实践兼顾;(4)计算公式复杂,不易熟记。

为实现该课程的教学目标,使学生能够掌握科学计算的精髓,我们剖析该课程教学过程中存在的问题,探索教学改革新思路与新途径。

二、数值计算方法课程教学改革思路

数值计算方法作为一门介绍科学计算的理论基础与基本方法的课程,其理论和方法是解决很多工程实际问题的重要手段,现已成为大多数高等院校理工科学生的必修课程。而该课程传统教学存在课程内容繁琐,教学时数少;教学模式重理论,轻实践;教学手段直观性差;教学内容与教学手段相矛盾等问题。因此,如何进行教学改革,激发学生的学习兴趣,体现数值计算方法课程的价值和意义,是值得探讨的问题。基于我校学生的反馈信息,同事间的交流意见和自己的教学体验综合考虑,本文对该课程的教学改革提出以下几点建议:

1.优化教学内容,选择合适的教材

面对数值计算方法课程内容多而学时少的现状,为了确保学生在有限的时间内了解其理论体系及思维特点,首先,精心选择教学内容。将其分为精讲和粗讲内容。精讲内容要细讲,讲透彻,粗讲的内容要将本质性的内容提示到位,引导学生课下学习;其次,尝试教材建设。我们可吸取国内教材的新理念,编著符合我校学生实际的教材和指导丛书。

2.加强数值实验教学,理论与实践兼顾

为了让学生更好地理解和运用所学的知识,掌握各种数值算法,积累计算经验,提高数值计算和解决实际问题的能力,必须加强数值实验教学。将具体算法与相关理论配合,突出工科专业特色;理论教学与实验教学环节相结合,使学生通过学习该课程,在理论素养和方法应用两方面取得双丰收。

3.合理采用教学方法

为了充分调动学生学习的积极性,提高教学效果,我们可考虑采用多元化教学方式,课堂讲授以启发式为主,综合使用“问题教学法”、“形象化教学法”、“类比法”,提高教学效果,将教师的主导性与学生的主体性有机结合。

4.传统讲授与现代教学手段相结合,增强教学直观性

多媒体技术具有形象、生动、鲜明的特点,将传统地教学方式与多媒体辅助教学相结合,一方面,保留传统方式中教师与学生面对面直接交流的优势;另一方面,适时引入多媒体教学手段,使原来抽象、枯燥、难以理解的概念、理论及公式推导变得直观、形象。此外,将Matlab软件应用于数值计算方法课程的教学与实验,对增强教学效果,提高教育质量,也将有很大的作用。

5.合理引入数学建模

数学建模,是培养大学生利用所学知识解决实际问题的一种有效方法。在教学中将两者有机的结合起来,既可以提高学生的知识实际应用能力,也可以为今后学生参加数学模型竞赛打好基础,丰富他们解决问题的手段。这对于加强学生的学习效果和提高本校数学建模成绩,也具有十分重要的作用。

6.适当更改考核方式,增设后续课程

课程考核是评估教学质量和学习水平的重要环节,为了增强学生科学计算意识和提高解决实际问题的能力,可增设上机实验考核,并将笔试、实验和平时成绩按比例记入该课程综合成绩。另外,在解决工程实际问题时仅依靠该课程是远远不够的,因而可开设一些选修课。

三、结束语

对数值计算方法课程教学改革的研究与探索,将促进我校教学质量和学习水平的提高。经实践检验,该课程的教学改革效果是明显的,对学生在后续课程的学习、毕业设计及毕业后的实际工作,都将有着积极的影响。

参考文献:

[1]李有法,李晓勤.数值计算方法[M].高等教育出版社,2005.

[2]孙亮.数值分析方法课程的特点与思考 [J].工科数学,2002.

[3]张韵华,陈效群.数值计算方法课程改革初步[J].大学数学,2003.

[4]Richard L.Burden.数值分析 [M].Thomson Learning,Inc.Boston,Massachusetts:Prindle,Weber Schmidt,1999.