地方本科院校计算数学专业课程教学改革研究

李　斌



地方本科院校计算数学专业课程教学改革研究

李斌

(湖南科技学院理学院，湖南永州425199；中南大学 数学与统计学院，湖南 长沙 410012)

当今社会的快速发展，需要地方本科院校相应的转型，本文结合计算数学专业的特点以及地方本科院校的实际情况，就专业目标的定位、课程的设计、师资队伍建设、教学模式和学生评价机制的改革、学生能力的培养五个方面进行了深入的思考，探讨如何把高等教育学术性与职业性相结合，如何培养应用型人才，使得计算数学专业具有自己的特色，从而更好地适应社会的发展，更好地服务于社会。

计算数学；教学方法；教学模式

0　引　言

地方本科院校生存在综合型大学以及职业技术学校之间，它需要把高等教育的理论知识与生产、生活的实际情况相结合，它注重全方位的社会需求和当地的经济发展需要，需要具备灵活的反应和长远发展变化的能力，因此，在实践教学时，需要发展新的教学模式和灵活实施多样化的教学手段。当前，地方本科院校已经成为本科人才培养的重要力量，推动这类学校向应用技术类型高校转型，优化我国高等教育结构，构建我国现代职业化教育体系的需要，并为社会教育与经济发展作出巨大的贡献。这种社会背景下，我们探讨地方本科院校的计算数学类课程教学实践具有重要的理论和实际应用价值。

1　专业目标定位

地方本科院校的主要任务在于传授理论知识的同时，注重理论联系实践，培养大量应用型人才，从而，要结合本地经济与当前社会发展对人才的实际需求来调整专业建设和调整专业目标，不同的学院、相同的专业发展模式也不应相同，需结合学校的专业定位、本校教师的专业和技能特长以及所在地区经济发展对人才的需求，利用自己的区域优势，形成自己的专业特色。培养学生的职业特长，拓宽学生的就业面，适应当地社会经济发展要求，形成重视基础知识、突出实践应用、强调实际技能、有特色的专业目标，为当地经济与社会发展培养所需要的各种应用型人才。

目前计算数学专业学生毕业后一般主要到学校、科研院所、金融行业、软件开发公司、保险公司，证券市场、电信等部门从事数学研究与教育、图形图像及信号处理、自动控制、统计分析、信息管理、科学计算和计算机应用等工作，还可以自主创业，如开办与数学相关的辅导培训机构等。要使所培养的学生在社会上有自己的用武之地，学校必须了解当前社会对人才的需求是能用的技能，而一般的用人单位更需要有实践经验的人才，大学生需要通过课堂学习、课后练习，反复实践来掌握各种实用技能。信息与相关部门在招收计算数学专业的人才时，需要考查实践经验与生产技能：如有数学建模的经历和常用应用软件的使用与开发、系统数据分析等方面的能力；能为实际问题建立数学模型，且能编写程序并且能熟练的运用各种计算技能解决该问题。计算数学专业学生的优势是数学基础好，算与编程能力强，算法设计灵活多样性，大数据分析有特色，具有维护与软件开发能力，科学研究与创新能力，同时这些是在培养学生的过程中要重视和训练的地方，这也是计算数学专业的学生比计算机专业与信息以及计算专业的学生更具竞争力的原因。

2　专业课程设置

地方本科院校的专业建设应紧紧围绕地方经济发展和社会发展的实际需要，不盲目追求高、大、全，结合人才的知识结构和能力体系，形成自己的专业特色和品牌，及时增设市场紧缺的应用性专业，同时需要密切关注学科发展的新动态，可以设置多学科复合型专业，培养高素质应用型人才，以适应社会对高素质应用型人才的需求。当前很多地方本科院校的计算数学专业也进行了一系列的改革措施。学生在学习数学知识的基础上，学习更多的计算机基础知识及应用知识，如《程序设计》、《操作系统》、《计算机网络》、《网页设计》等课程。另一方面，认为计算数学还是数学专业，大一、大二时，学生所学习的课程仍以基础数学（如数学分析、高等代数等）的课程为主，大三和大四再开设专业课程。学校在课时一定的情况下，为适应社会的发展，对所教课程进行取舍。如此的改革方式和改革很难使计算数学的专业定位准确，更难形成专业特色。

2.1拓展专业知识体系，调整课程配置

目前我们计算数学专业重视数学分析、高等代数等数学基础课，同时突出专业基础课程的教学与实践，如常（偏）微分方程、数值逼近、微分方程数值解、离散数学等，发展计算数学专业需要拓展专业知识体系，调整课程配置[1]，结合社会和学科发展的情况，对教材内容进行处理，去掉一些过时的内容，补充一些新的实用知识，及时增加新的计算数学课程，如并行算法、近代计算法、优化方法、网页设计等课程。但大学学生课时一定，因此，可以适当减少基础数学类课程的门数或学时数。此外，在选择有关计算机基础知识和其它应用知识的课程时要注意到尽管数值计算也是计算机的一个应用领域，然而，它和计算机的其它应用领域是不同的。计算数学常常需要高级程序语言（如：C语言、fortran语言）编程来解决数值算法问题，这和计算机操作系统等课程的联系并不密切。

2.2认真落实教材改革

教材是学生学习的主要依据，数学教材除了阐述清楚研究的对象、思想方法，研究的内容外，还要阐述清楚它们对计算数学学科方面的地位及作用，及现实生产和生活中的应用。计算数学教材的特点是突出数值计算，不必过分强调逻辑推理和着重培养抽象思维能力，在计算数学专业本科生中只要把数学思想讲清楚就行了，其余的问题可以放在提高课程中去解决。传统教材虽然内容详细，讲解清楚，逻辑性强但各课程的相互联系介绍很少，新的教材要课程之间的联系，突出离散数学思想、近似和数值方法的应用，为编程和解决实践问题做好准备。此外，要及时更新教材。计算数学的发展动力一个来源于方法的改善，另一个来源于计算机本身性能的改善。每当计算机的工作能力得到提升之后，部分原来不可行的计算模型有可能变得高效而可行，由此会给实际问题的求解带来全新的解决方案。

3　引进企业兼职教师，优化“双师型”教学队伍

地方本科院校处于转型发展的时期，师资力量相对匮乏，为适应学院转型和专业培养目标改革的需要，计算数学专业的师资队伍除了能进行学术研究外，还要有丰富的实践经验与解决实践问题的能力。就计算数学专业而言，但现在转型院校普遍缺少有经验的老师，可以采取引进一些企业、行业人才，培训现有教师，聘任兼职教师，但是，兼职者必须是实质性的签了合同的来上课的教师等措施来缓解应用型师资的不足问题。这样通过外部引进和内部培养想结合的措施，逐步打造一支结构合理、人员相对稳定、专业知识扎实、实践经验丰富，教学效果好、动手能力突出的“双师型”教师队伍。

3.1现有专业教师进行职业培训

地方本科院校的转型，首先要解决现有教师的职业培训问题，根据实践情况选择培训方式：如有计划的分批安排任课教师去相关的企业、公司进行专业培训，通过专业实践，让老师们熟悉计算数学专业的社会需求现状和今后发展趋势，在今后的教学中需要补哪些计算方法和计算技能等专业知识；教师向有丰富实践经验的工程技术人员请教一些实际问题，也可以通过研究在理论上帮助他们解决一些现象，总结一些应用规律，提高开发和应用新技术的能力。其次，把相关的专业技术人员请到学校来传授经验和现场教学，也可建立师资培训基地，组织老师进行专业知识学习和实践技能的培训，渐渐提高教师的专业知识和实践动手能力。再次，单位可以组织老师定期进行网络资格培训，通过取得相关的职业技术资格证书来学习相关的技能。

3.2发展兼职教师充实教师队伍

应用型大学需要既能教专业理论课，又能指导学生实训的师资队伍[2]。学院根据实践制定相关的人才引进的政策，吸引一批技术人员来做兼职教师，他们实践经验丰富，创新能力强，可以给计算数学专业的师生传授实际经验，从而调动学生的学习积极性。他们在和我院教师共同进行教学活动中，丰富了在校教师的经验，促进教学和科研的发展，并能加快教师向“双师型”转化。在当今地方本科院校转型的关键时期，建设一支相对稳定的兼职教师队伍，合理改变教师队伍的结构，在当前“双师型”教师缺少的情况下，也是一种非常有效的措施。

3.3制定有效的奖惩机制

“双师型”师资建设在地方院校转型发展的总体规划中占有重要地位，学校应该设立有效的培训制度和相应的激励机制，计算数学教研室是学校最小的实施机构，也应该根据教师的专业方向、年龄结构、兴趣爱好、教学经验制定出详细的培训方案。计算数学教研室内部开展一系列教师互相学习的教研活动，如去实习基地学习，或在线网络培训等等，促使更多教师成长为“双师型”教师。

4　改革原有的教学模式和改变评价学生机制

教学方法和评价学生机制直接关系到教学改革和课程科学发展成效。计算数学课程改革要从突出理论与计算方法的传统教育模式转变为重视理论与方法，突出实践应用的现代应用型教育模式。在教学中应适当降低思维和逻辑的严密性，淡化数学运算技巧，让学生从烦琐的理论证明和逻辑推理中解放出来，让学生了解数学思想的连贯性以及相关知识在生产与生活中的实用性。在教学方式上，通过实施“沙龙式教学法”、“案例教学法”、“分组互助式教学法”、“交互式教学法”、“讨论合作式教学法”等多重教学方法，促进学生积极参与、踊跃实践、独立思考、分工与合作探究，从而提高学生的学习积极性和培养解决问题的能力。计算数学课程可分为理论与实践两部分，理论教学重视知识的传授，原理的分析；实践教学突出知识的运用和能力的培养，两者相辅相成。课程实验教学是一种好的实践教学，是学生对自己所学课程知识的运用与实践，有助于培养学生学习兴趣和解决实际问题的能力，加深对教材内容的理解，从而更加热爱学习。在教学评价方面，需要强调学生学习过程的考查，将开卷与闭卷测评相结合，将课堂表现、课后实践情况与考试成绩相结合，卷面成绩与试验成绩相结合等多层、多角度、多样化的考试方式，使考试从作为单纯的成绩测试工具，变为一种能够促进学生自主学习、培养创新能力和参与解决实际问题能力的教学手段。

5　形成专业特色，突出学生能力的培养

当前，高等学校培养的毕业生与社会实际需求的人才之间存在较大差距，一方面，众多企业又难以找到所需的大量应用技术型人才，供给不足，另一方面高校毕业生却又找不到专业对口的工作，原因主要是人才供给与需求在人才培养规格上的错位对接，英国学者巴巴德波勒斯认为需要进行教育结构的改革和调整教育目标来适应数量上的新压力及新的社会需求。因而，地方本科院校如何调整高等教育结构，促进高等教育多样化发展，提高人才培养结构与市场需求的匹配度，已成为转型的本科院校急需解决的问题。就计算数学专业而言，我们需要注意如下方面：

5.1紧密结合实际，培养建模能力

计算数学专业的学生需要能够解决生产和生活中的实际问题，在数学基础课教学中应列举大量的现实生活的例子，引导学生建立相应的模型，通过运用数学基本理论与计算技巧与方法解决这些问题。如在数值分析的教学中可以选取一些高频的、奇异的问题，让学生结合数学理论、运用数学软件，通过各种计算方法从而解决实践问题，这既可以提高学生的学习兴趣也可以以培养他们的分析问题、解决问题的能力。当然，这对于任课教师要求也很高，因为教师也需要接触大量的实际问题，积累一定的计算经验与计算方法，因此地方本科院校更需要“双师型”的教学老师。

5.2培养应用计算机的能力

我们知道当今社会的学习、应用和研究根本就离不开计算机这个平台，我们可以利用计算机去帮助学生理解数学问题，如利用Matlab，通过计算机我们很直观、很形象的帮助同学们理解极限、连续等概念；通过C语言编程，我们可以编写一些算法来反复验证我们的数值结论。在计算数学专业的教学中除了介绍方法、突出应用外，计算工具的使用也要强调，如介绍matlab、maple等常用计算软件的使用方法、技巧。对高年级的学生要突出软件的使用、编程与作图能力的培养，并通过申报大学生课题与创新性实验等方式来指导他们结合数学建模学会自主开发软件。这样既提高了学生对数学基础课程的学习兴趣，培养学生直观思维能力和解决实际问题的能力。

5.3培养科学计算的能力

对于计算数学专业对学生来说，具有很好的科学计算能力是最基本的也是非常重要的。科学计算要求学生把握不同类型的计算方法，同时要接受一些基本的理论，因为科学计算既要解决具体数学问题的运算，同时还有懂得各种算法，如数值迭代法、快速多级算法等。从实践中让学生知道，数值计算过程是一个探索、反复实践和创新的过程，一般是先由实践得到好的结果，再由逻辑推理得到理论验证的创新过程，使他们明白数学的基本原理与方法其实来源于生活与生产，因此，数学理论与计算方法的归纳真正的目的在于更好的解决实际问题，这样真正的激发他们的学习兴趣，立足于学生的实际情况，促进不同个体共同发展[3]，真正的具有解决生产生活实际问题的能力，从而更好的适应社会的发展，更好的服务于社会。

[1]钟宝江.发展特色鲜明的计算数学专业[J].理工高教研究,2005,(5):57-61.

[2]朱科蓉.应用型大学开展院校研究的必要性及其对策[J].北京联合大学学报:自然科学版,2005,(4):92-96.

[3]李斌.计算数学类课程的教学实践与探索[J].湖南科技学院学报,2013,(8):13-15.

(责任编校：宫彦军)

2015－06－05

湖南科技学院校级教改课题“地方本科学院计算数学类课程教学改革研究”(湘科院教字[2014]14号)资助。

李斌（1973－），男，湖南双峰人，博士研究生，讲师，主要从事数值计算方面的研究。

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1673-2219（2015）10-0010-03