《数学方法编程》课程教学内容的设计与研究

李颖　徐秀娟

【摘 要】针对当前信息与计算科学专业的计算机课程设置的应用性较弱，提出以面向就业和升学的系列课程改革，并以数学方法编程课程为例，从教学内容、教学模式和考核手段等多方面进行阐述。经过近四年的教学实践验证，此次教学改革是现今计算机教学中一种比较成功的培养模式。

【关键词】教学改革；数学方法编程；项目驱动

一、背景

在应用型本科院校的信息与计算科学专业中，计算机类课程是其重要的组成部分。但与计算机专业课程的侧重点不同，信科专业的侧重点在于软件应用。传统的课程设置为C语言、数据结构、操作系统、软件工程等。这些课程与学生的就业市场需求有差距，很多学生为此参加校外辅导班，花费不菲。同样这些课程与学生的深造需求也有差距，研究生的培养需要学生对基础理论知识进行改进和创新，而对于改进后的算法是否有效，需要用实例检验，这些实例通常含有很多数据，所有要求学生能够熟练运用编程语言，对改进后的算法进行实现。

二、课程改革

对于以上的需求差距，我系对计算机类课程进行了改革。设置了C#与数据结构，数学方法编程，C#与数学软件混合编程，网络程序设计四门课程。C#与数据结构讲授了控制台程序和数据结构，数学方法编程课程讲授winform程序和数学算法的实现。C#与数学软件的混合编程讲授SQL数据库和与SPSS、MATLAB等数学软件的链接。网络程序设计讲授网站编程。这些课程设置既满足了学生的就业，能够直接用ASP.NET Web开发技术开发信息管理系统，又满足了学生的深造，能够用C#语言对复杂数学算法进行实现。能够把学生培养成为既熟悉专业知识又掌握程序设计的复合型人才。

三、教学实践

我系的课程改革是系列课改革，工作量较大，涉及范围较广。在这里以数学方法编程课程为例，谈一下教学改革实践方案。

1.教学内容

数学方法编程课程以数学分析、高等代数和概率论与数理统计的典型算法为例，利用C#语言在winform环境下开发实现。这样做我们既可以让学生复习已学数学课程的算法，更加深刻理解算法及算法间的联系，又可以让学生练习winform编程，提升数学算法的编程能力。

比如设计一个利用梯形法计算定积分，考虑到梯形法是计算定积分的基本方法，其它方法是它的改进，我们可以把梯形法作为一个类来设计。为了使被积函数的使用范围广，我们仿照MATLAB程序设计界面，按五种基本函数类型设计输入模式，这使在梯形公式中使用的被积函数是不同的，为了提高程序的可扩展性，我们根据输入函数类型利用委托让被积函数指向不同的函数类型。在接下来的课程中用Romberg积分法计算函数的定积分，我们采用继承梯形法中的基类，派生出Romberg积分法的类，这也有助于学生理解两种积分方法的关系，为了配合Romberg积分法，我们定义了动态数组存储中间结果，这有利于学生复习动态数组用法。

2.教学模式

为了培养学生的学习兴趣、提升学生的自学能力，我们采用让学生主动学习和加强复杂算法实现的新型教学模式。传统的“教师讲，学生听”课堂灌输式教育通常会造成学生眼高手低，缺乏学习兴趣，动手能力较弱等缺点。我们可以采用发现/启发式教学模式，首先观察数学软件的实现模式，然后照此设计界面和程序。教师帮助学生分析问题，提醒学生数据的存储结构需要改变，而具体的实现方法又让学生自己选择，以启发式和项目驱动方式培养学生的自学能力和动手能力，提高学生的学习兴趣。

3.教学手段

对于计算机类的课程，最有效的提高编程能力的方法就是多上机实践。所以本课程采用在机房授课的方式，实例演示直接在编程环境中逐语句键盘键入，让学生更全面的了解编程过程。在教学过程中更多的教授学生获取帮助的方法，遇到问题能够自己通过“帮助”、“调试”，“转到定义”等路径解决，使学生更了解C#编程的编辑环境。教师不可能把所有知识全部交给学生，但若是更多交给学生解决问题的方法，会让学生解决实际问题的能力大幅提升。

4.考核方式

因为C#的编程环境带有智能下拉列表，每当键入类或关键字的时候总会有输入提示，所以不需要编程人员记住所有的命令、属性和方法的全称，对于同一方法允许多种参数类型等，这些特征使得笔试和上机考试的差别较大。本课程就根据此特点采用上機考试，教师通过网络把试题发给学生，学生进行程序实现后，发回源代码作为答案。平时留作业也是发回源代码，真正做到学生为主体，能力为本位，营造项目式驱动的学习考试环境。

四、结束语

本文针对当前信息与计算科学专业的计算机类课程存在的问题，从课程设置、教学方法、考核手段等方面出发，以数学方法编程课程为例，提出了一个应用型为主体的教学体系，以确保学校的人才培养目标与社会需求的一致。经过近四年的培养，学生的实际操作能力和就业率都得到了很大的提升。

参考文献：

[1]邱劲等，《数据结构》课程教学改革与实践探索，西南师范大学学报（自然科学版）[J]，2013，38（1）

[2]林菁，多级项目驱动教学在数据库系列课程中的应用，计算机教育[J]，2013（16）

作者简介：

李颖，女，讲师，研究方向为数据挖掘。

基金项目：河北联合大学2010年度教育教学改革项目“关于数学方法编程课程的教学改革与实践”（项目号：Q1031-06）