《數學方法編程》課程教學內容的設計與研究

李穎　徐秀娟

【摘 要】針對當前信息與計算科學專業的計算機課程設置的應用性較弱，提出以面向就業和升學的系列課程改革，并以數學方法編程課程為例，從教學內容、教學模式和考核手段等多方面進行闡述。經過近四年的教學實踐驗證，此次教學改革是現今計算機教學中一種比較成功的培養模式。

【關鍵詞】教學改革；數學方法編程；項目驅動

一、背景

在應用型本科院校的信息與計算科學專業中，計算機類課程是其重要的組成部分。但與計算機專業課程的側重點不同，信科專業的側重點在于軟件應用。傳統的課程設置為C語言、數據結構、操作系統、軟件工程等。這些課程與學生的就業市場需求有差距，很多學生為此參加校外輔導班，花費不菲。同樣這些課程與學生的深造需求也有差距，研究生的培養需要學生對基礎理論知識進行改進和創新，而對于改進后的算法是否有效，需要用實例檢驗，這些實例通常含有很多數據，所有要求學生能夠熟練運用編程語言，對改進后的算法進行實現。

二、課程改革

對于以上的需求差距，我系對計算機類課程進行了改革。設置了C#與數據結構，數學方法編程，C#與數學軟件混合編程，網絡程序設計四門課程。C#與數據結構講授了控制臺程序和數據結構，數學方法編程課程講授winform程序和數學算法的實現。C#與數學軟件的混合編程講授SQL數據庫和與SPSS、MATLAB等數學軟件的鏈接。網絡程序設計講授網站編程。這些課程設置既滿足了學生的就業，能夠直接用ASP.NET Web開發技術開發信息管理系統，又滿足了學生的深造，能夠用C#語言對復雜數學算法進行實現。能夠把學生培養成為既熟悉專業知識又掌握程序設計的復合型人才。

三、教學實踐

我系的課程改革是系列課改革，工作量較大，涉及范圍較廣。在這里以數學方法編程課程為例，談一下教學改革實踐方案。

1.教學內容

數學方法編程課程以數學分析、高等代數和概率論與數理統計的典型算法為例，利用C#語言在winform環境下開發實現。這樣做我們既可以讓學生復習已學數學課程的算法，更加深刻理解算法及算法間的聯系，又可以讓學生練習winform編程，提升數學算法的編程能力。

比如設計一個利用梯形法計算定積分，考慮到梯形法是計算定積分的基本方法，其它方法是它的改進，我們可以把梯形法作為一個類來設計。為了使被積函數的使用范圍廣，我們仿照MATLAB程序設計界面，按五種基本函數類型設計輸入模式，這使在梯形公式中使用的被積函數是不同的，為了提高程序的可擴展性，我們根據輸入函數類型利用委托讓被積函數指向不同的函數類型。在接下來的課程中用Romberg積分法計算函數的定積分，我們采用繼承梯形法中的基類，派生出Romberg積分法的類，這也有助于學生理解兩種積分方法的關系，為了配合Romberg積分法，我們定義了動態數組存儲中間結果，這有利于學生復習動態數組用法。

2.教學模式

為了培養學生的學習興趣、提升學生的自學能力，我們采用讓學生主動學習和加強復雜算法實現的新型教學模式。傳統的“教師講，學生聽”課堂灌輸式教育通常會造成學生眼高手低，缺乏學習興趣，動手能力較弱等缺點。我們可以采用發現/啟發式教學模式，首先觀察數學軟件的實現模式，然后照此設計界面和程序。教師幫助學生分析問題，提醒學生數據的存儲結構需要改變，而具體的實現方法又讓學生自己選擇，以啟發式和項目驅動方式培養學生的自學能力和動手能力，提高學生的學習興趣。

3.教學手段

對于計算機類的課程，最有效的提高編程能力的方法就是多上機實踐。所以本課程采用在機房授課的方式，實例演示直接在編程環境中逐語句鍵盤鍵入，讓學生更全面的了解編程過程。在教學過程中更多的教授學生獲取幫助的方法，遇到問題能夠自己通過“幫助”、“調試”，“轉到定義”等路徑解決，使學生更了解C#編程的編輯環境。教師不可能把所有知識全部交給學生，但若是更多交給學生解決問題的方法，會讓學生解決實際問題的能力大幅提升。

4.考核方式

因為C#的編程環境帶有智能下拉列表，每當鍵入類或關鍵字的時候總會有輸入提示，所以不需要編程人員記住所有的命令、屬性和方法的全稱，對于同一方法允許多種參數類型等，這些特征使得筆試和上機考試的差別較大。本課程就根據此特點采用上機考試，教師通過網絡把試題發給學生，學生進行程序實現后，發回源代碼作為答案。平時留作業也是發回源代碼，真正做到學生為主體，能力為本位，營造項目式驅動的學習考試環境。

四、結束語

本文針對當前信息與計算科學專業的計算機類課程存在的問題，從課程設置、教學方法、考核手段等方面出發，以數學方法編程課程為例，提出了一個應用型為主體的教學體系，以確保學校的人才培養目標與社會需求的一致。經過近四年的培養，學生的實際操作能力和就業率都得到了很大的提升。

參考文獻：

[1]邱勁等，《數據結構》課程教學改革與實踐探索，西南師范大學學報（自然科學版）[J]，2013，38（1）

[2]林菁，多級項目驅動教學在數據庫系列課程中的應用，計算機教育[J]，2013（16）

作者簡介：

李穎，女，講師，研究方向為數據挖掘。

基金項目：河北聯合大學2010年度教育教學改革項目“關于數學方法編程課程的教學改革與實踐”（項目號：Q1031-06）