獨立學院勘查技術與工程專業數值計算方法教學改革研究

[摘 要]本文闡述了勘查技術與工程數值計算方法課程的特點和重要性，立足長江大學工程技術學院學生基礎條件，結合我院的人才培養方針，提出了計算方法教學改革的總體思路，構建了應用創新型人才培養體系。

[關鍵詞]數值計算方法 勘查技術與工程 獨立學院 教學改革 培養體系

[中圖分類號] G420 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）22-0063-02

隨著計算機應用的普及，幾乎所有學科都走向定量化和精確化，從而產生了一系列計算性的學科分支，如計算物理、計算化學和計算地質學等，作為工程類計算的課程，數值計算方法成為石油與勘探等工科專業的一門重要專業基礎課，有很強的實踐性。但傳統教材、傳統的教學方法容易抑制學生學習的積極性和主動性，這些問題的存在不僅直接影響實踐性教學的效果和質量，而且會逐漸導致專業自身與社會需求相脫節。根據我院為社會培養“一線工程師”、“一線管理師”、“一線經濟師”的人才培養目標，立足我院學生基礎條件，筆者提出了計算方法教學改革的總體思路，構建了應用創新型人才培養體系數值。

一、改革前的思考

（一）學生的基本特點與教學中的問題

在與油田單位、基層等學生家長和親朋的走訪和交流中，可以發現獨立學院的學生有自身的優點：頭腦靈活，動手能力強，興趣廣泛，善于交際，具有一定的特長。但學生普遍存在入學時學習基礎較差的問題，在我院筆者對所帶的2屆勘查技術與工程專業的班級調研發現（表1），大多數同學各科學習成績普遍較差，部分同學偏科極其嚴重，少數同學由于其他原因，而導致高考成績不高。而最初在我院教學中人才培養方案、教學大綱、教學方式基本上是校本部的克隆和復制，人才培養方案中，追求理論系統性、完整性、以學科為中心，學科內容理論性較強，知識結構偏重、偏難，教師教不下去，學生學不下去，教學質量難以保障。因此針對獨立學院學生特性，必須在教學中有側重點和改進點。

表1 我院勘查技術與工程專業2009級和2010級高考成績較差原因調查

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（二）傳統教學方式和方法

傳統數值分析教學存在的主要問題是課程內容多，而教學時數少。在2006以前，長江大學本部的“數值計算方法”開設時間在大三，課時為60學時，而隨著學校改革，增加實踐教學量后，將“數值計算方法”課時調整為48學時，如果仍然沿用傳統教學方法，一本教材，加上黑板和幾支粉筆，必然造成有些內容得不到細致的講解，且時間上反復的公式推導，極易使學生產生厭學情緒，教學效果自然不好。

二、數值計算方法教學改革總體思路

（一）注重課程中的思路

“數值計算方法”很多內容在“高等代數”、“數學物理方程”、“線性代數”等課程中都學過，但數值計算方法課程更注重應用，因此在教學中應指出其與傳統數學方法的區別。以近似計算思想為例，傳統的數學中強調邏輯的嚴密性和數學計算的準確性，但科學工程計算中所接觸的數據可能是帶有舍入誤差的近似數據，涉及的很多數學問題無法求出準確解，只能被具有一定精度的近似解替代，且經典完美的求解析解的方法在數值求解中也不一定適用，故近似計算在數值計算過程中成為一種有效的方法和手段。而在地球物理資料處理與解釋中，近似計算的思想應用十分廣泛。

（二）改革和加強教材使用

以往我院勘查技術與工程專業數值計算方法課程使用的是清華大學出版社的“計算方法”，該教材優點突出：重理論，系統性強，應用少。而我院學生學習這門課程的目的主要是“使用”算法，學習的目標不同，所選教材的內容、體系及側重點應有相當的差別。針對該問題，2011年筆者改選高等教育出版社數值分析簡明教程（第二版）作為課程教材，主要因其針對工科專業應用性“數值計算”的教材思路，教材方法理論簡單明了，應用重點突出。對比勘查技術與工程2009級和2010級選用該教材教學效果：（1）課堂講授中，2009級學生，上課中忙于聽講，對問題的反應不積極，容易走神；2010級學生的興趣較高，對課堂中提出的問題反應積極而熱烈。與同學談心中發現：2009級學生感覺課程晦澀枯燥，認為沒有實際用途。（2）從課后考試分析情況（表2）看，總得分上，2010級學生卷面平均成績要好于2009級，可見學生對課程有興趣時，學習效果要好；另外筆者設置基礎題40分，綜合題30分，實際應用題30分的布局，表中可以看到，2009級和2010級學生的基礎知識和綜合知識均掌握得不錯，但2010級學生解決實際應用題的能力更好一些。至此，教材的改革初步見到一定的效果。

表2 我院勘查技術與工程專業2009級和2010級數值計算方法考試成績分析

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（三）教學思路和方法改革

構建應用創新型人才培養體系（圖1），在課堂教學中，積極進行課堂情景討論，并以課堂為背景建立大學生創新平臺，并適時舉行班級間的數值計算方法數學建模競賽；在課外教育中，積極宣傳數值計算方法在地球物理中的廣泛應用和系列講座，并在課外建立興趣小組，并組織開展定期定量的小組活動；而在課后考核中，建立“思路過程+考試+上機”的考核機制，從培養和監控學生學習過程中思路的建立過程、考試的成績情況和上機的知識計算機應用狀況看，全面把握學生的學習情況，并及時反饋到后期的教學改革中。具體采用的教學方法是：（1）實驗教學法，針對我專業學生實踐動手能力嚴重不足的問題，我們堅持10學時的上機時間，期間進行數學實驗內容的初步設計，培養了學生分析問題以及解決實際問題的能力。（2）案例教學法，針對學校學習理論較多的情況，我們收集整理國內外地球物理勘探應用方面的研究成果，歸納整理成教學案例，在數學建模課堂實行案例教學。（3）專題講座法，結合各位教師自身的專業和科研，適時地將科研專題內容介紹給學生，這樣教學就顯得更為深刻生動。（4）情景討論法，為迅速提高學生應用數學的能力，我們通過開放機房，建立創新實驗平臺、數學建模競賽等途徑，指導學生參與科研。師生經常在一起討論，相互促進、相互提高。（5）課外興趣小組法，讓學生在對專業有一定的認識后，自己發現、提出和解決問題，主動提高自身的應用能力。

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圖1 應用創新型人才培養體系

三、結 論

當前，石油勘探行業對人才的綜合素質要求越來越高，培養應用型人才早已成為我院勘查技術與工程專業培養目標的重中之重。在近2年來的教學中，筆者通過強化課程中的思想教學，改革并加強教材的使用，改革教學思路和方法，構建了應用創新型人才培養體系對數值計算方法課程教學的改革，使學生圓滿地完成了本課程的學習，提高了學生運用所學理論解決實際問題的能力和實際動手能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 郭麥成，孫首臣.獨立學院培養高級應用性人才的思考[J].長江大學學報（社會科學版），2007，（4）.

[2] 郭麥成，孫首臣.獨立學院教學過程管理改革的實踐與探索[J].長江大學學報（社會科學版），2009，（2）.

[3] 吳筑筑，于江明.計算方法[M].北京：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2004.

[4] 曾繁慧，高雷阜.基于MATLAB的“數值分析”教學改革研究[J].中國電子教育，2008，（1）：48-52.

[5] 王能超.數值分析簡明教程（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

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