地方本科院校計算數學專業課程教學改革研究

李　斌

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地方本科院校計算數學專業課程教學改革研究

李斌

(湖南科技學院理學院，湖南永州425199；中南大學 數學與統計學院，湖南 長沙 410012)

當今社會的快速發展，需要地方本科院校相應的轉型，本文結合計算數學專業的特點以及地方本科院校的實際情況，就專業目標的定位、課程的設計、師資隊伍建設、教學模式和學生評價機制的改革、學生能力的培養五個方面進行了深入的思考，探討如何把高等教育學術性與職業性相結合，如何培養應用型人才，使得計算數學專業具有自己的特色，從而更好地適應社會的發展，更好地服務于社會。

計算數學；教學方法；教學模式

0　引　言

地方本科院校生存在綜合型大學以及職業技術學校之間，它需要把高等教育的理論知識與生產、生活的實際情況相結合，它注重全方位的社會需求和當地的經濟發展需要，需要具備靈活的反應和長遠發展變化的能力，因此，在實踐教學時，需要發展新的教學模式和靈活實施多樣化的教學手段。當前，地方本科院校已經成為本科人才培養的重要力量，推動這類學校向應用技術類型高校轉型，優化我國高等教育結構，構建我國現代職業化教育體系的需要，并為社會教育與經濟發展作出巨大的貢獻。這種社會背景下，我們探討地方本科院校的計算數學類課程教學實踐具有重要的理論和實際應用價值。

1　專業目標定位

地方本科院校的主要任務在于傳授理論知識的同時，注重理論聯系實踐，培養大量應用型人才，從而，要結合本地經濟與當前社會發展對人才的實際需求來調整專業建設和調整專業目標，不同的學院、相同的專業發展模式也不應相同，需結合學校的專業定位、本校教師的專業和技能特長以及所在地區經濟發展對人才的需求，利用自己的區域優勢，形成自己的專業特色。培養學生的職業特長，拓寬學生的就業面，適應當地社會經濟發展要求，形成重視基礎知識、突出實踐應用、強調實際技能、有特色的專業目標，為當地經濟與社會發展培養所需要的各種應用型人才。

目前計算數學專業學生畢業后一般主要到學校、科研院所、金融行業、軟件開發公司、保險公司，證券市場、電信等部門從事數學研究與教育、圖形圖像及信號處理、自動控制、統計分析、信息管理、科學計算和計算機應用等工作，還可以自主創業，如開辦與數學相關的輔導培訓機構等。要使所培養的學生在社會上有自己的用武之地，學校必須了解當前社會對人才的需求是能用的技能，而一般的用人單位更需要有實踐經驗的人才，大學生需要通過課堂學習、課后練習，反復實踐來掌握各種實用技能。信息與相關部門在招收計算數學專業的人才時，需要考查實踐經驗與生產技能：如有數學建模的經歷和常用應用軟件的使用與開發、系統數據分析等方面的能力；能為實際問題建立數學模型，且能編寫程序并且能熟練的運用各種計算技能解決該問題。計算數學專業學生的優勢是數學基礎好，算與編程能力強，算法設計靈活多樣性，大數據分析有特色，具有維護與軟件開發能力，科學研究與創新能力，同時這些是在培養學生的過程中要重視和訓練的地方，這也是計算數學專業的學生比計算機專業與信息以及計算專業的學生更具競爭力的原因。

2　專業課程設置

地方本科院校的專業建設應緊緊圍繞地方經濟發展和社會發展的實際需要，不盲目追求高、大、全，結合人才的知識結構和能力體系，形成自己的專業特色和品牌，及時增設市場緊缺的應用性專業，同時需要密切關注學科發展的新動態，可以設置多學科復合型專業，培養高素質應用型人才，以適應社會對高素質應用型人才的需求。當前很多地方本科院校的計算數學專業也進行了一系列的改革措施。學生在學習數學知識的基礎上，學習更多的計算機基礎知識及應用知識，如《程序設計》、《操作系統》、《計算機網絡》、《網頁設計》等課程。另一方面，認為計算數學還是數學專業，大一、大二時，學生所學習的課程仍以基礎數學（如數學分析、高等代數等）的課程為主，大三和大四再開設專業課程。學校在課時一定的情況下，為適應社會的發展，對所教課程進行取舍。如此的改革方式和改革很難使計算數學的專業定位準確，更難形成專業特色。

2.1拓展專業知識體系，調整課程配置

目前我們計算數學專業重視數學分析、高等代數等數學基礎課，同時突出專業基礎課程的教學與實踐，如常（偏）微分方程、數值逼近、微分方程數值解、離散數學等，發展計算數學專業需要拓展專業知識體系，調整課程配置[1]，結合社會和學科發展的情況，對教材內容進行處理，去掉一些過時的內容，補充一些新的實用知識，及時增加新的計算數學課程，如并行算法、近代計算法、優化方法、網頁設計等課程。但大學學生課時一定，因此，可以適當減少基礎數學類課程的門數或學時數。此外，在選擇有關計算機基礎知識和其它應用知識的課程時要注意到盡管數值計算也是計算機的一個應用領域，然而，它和計算機的其它應用領域是不同的。計算數學常常需要高級程序語言（如：C語言、fortran語言）編程來解決數值算法問題，這和計算機操作系統等課程的聯系并不密切。

2.2認真落實教材改革

教材是學生學習的主要依據，數學教材除了闡述清楚研究的對象、思想方法，研究的內容外，還要闡述清楚它們對計算數學學科方面的地位及作用，及現實生產和生活中的應用。計算數學教材的特點是突出數值計算，不必過分強調邏輯推理和著重培養抽象思維能力，在計算數學專業本科生中只要把數學思想講清楚就行了，其余的問題可以放在提高課程中去解決。傳統教材雖然內容詳細，講解清楚，邏輯性強但各課程的相互聯系介紹很少，新的教材要課程之間的聯系，突出離散數學思想、近似和數值方法的應用，為編程和解決實踐問題做好準備。此外，要及時更新教材。計算數學的發展動力一個來源于方法的改善，另一個來源于計算機本身性能的改善。每當計算機的工作能力得到提升之后，部分原來不可行的計算模型有可能變得高效而可行，由此會給實際問題的求解帶來全新的解決方案。

3　引進企業兼職教師，優化“雙師型”教學隊伍

地方本科院校處于轉型發展的時期，師資力量相對匱乏，為適應學院轉型和專業培養目標改革的需要，計算數學專業的師資隊伍除了能進行學術研究外，還要有豐富的實踐經驗與解決實踐問題的能力。就計算數學專業而言，但現在轉型院校普遍缺少有經驗的老師，可以采取引進一些企業、行業人才，培訓現有教師，聘任兼職教師，但是，兼職者必須是實質性的簽了合同的來上課的教師等措施來緩解應用型師資的不足問題。這樣通過外部引進和內部培養想結合的措施，逐步打造一支結構合理、人員相對穩定、專業知識扎實、實踐經驗豐富，教學效果好、動手能力突出的“雙師型”教師隊伍。

3.1現有專業教師進行職業培訓

地方本科院校的轉型，首先要解決現有教師的職業培訓問題，根據實踐情況選擇培訓方式：如有計劃的分批安排任課教師去相關的企業、公司進行專業培訓，通過專業實踐，讓老師們熟悉計算數學專業的社會需求現狀和今后發展趨勢，在今后的教學中需要補哪些計算方法和計算技能等專業知識；教師向有豐富實踐經驗的工程技術人員請教一些實際問題，也可以通過研究在理論上幫助他們解決一些現象，總結一些應用規律，提高開發和應用新技術的能力。其次，把相關的專業技術人員請到學校來傳授經驗和現場教學，也可建立師資培訓基地，組織老師進行專業知識學習和實踐技能的培訓，漸漸提高教師的專業知識和實踐動手能力。再次，單位可以組織老師定期進行網絡資格培訓，通過取得相關的職業技術資格證書來學習相關的技能。

3.2發展兼職教師充實教師隊伍

應用型大學需要既能教專業理論課，又能指導學生實訓的師資隊伍[2]。學院根據實踐制定相關的人才引進的政策，吸引一批技術人員來做兼職教師，他們實踐經驗豐富，創新能力強，可以給計算數學專業的師生傳授實際經驗，從而調動學生的學習積極性。他們在和我院教師共同進行教學活動中，豐富了在校教師的經驗，促進教學和科研的發展，并能加快教師向“雙師型”轉化。在當今地方本科院校轉型的關鍵時期，建設一支相對穩定的兼職教師隊伍，合理改變教師隊伍的結構，在當前“雙師型”教師缺少的情況下，也是一種非常有效的措施。

3.3制定有效的獎懲機制

“雙師型”師資建設在地方院校轉型發展的總體規劃中占有重要地位，學校應該設立有效的培訓制度和相應的激勵機制，計算數學教研室是學校最小的實施機構，也應該根據教師的專業方向、年齡結構、興趣愛好、教學經驗制定出詳細的培訓方案。計算數學教研室內部開展一系列教師互相學習的教研活動，如去實習基地學習，或在線網絡培訓等等，促使更多教師成長為“雙師型”教師。

4　改革原有的教學模式和改變評價學生機制

教學方法和評價學生機制直接關系到教學改革和課程科學發展成效。計算數學課程改革要從突出理論與計算方法的傳統教育模式轉變為重視理論與方法，突出實踐應用的現代應用型教育模式。在教學中應適當降低思維和邏輯的嚴密性，淡化數學運算技巧，讓學生從煩瑣的理論證明和邏輯推理中解放出來，讓學生了解數學思想的連貫性以及相關知識在生產與生活中的實用性。在教學方式上，通過實施“沙龍式教學法”、“案例教學法”、“分組互助式教學法”、“交互式教學法”、“討論合作式教學法”等多重教學方法，促進學生積極參與、踴躍實踐、獨立思考、分工與合作探究，從而提高學生的學習積極性和培養解決問題的能力。計算數學課程可分為理論與實踐兩部分，理論教學重視知識的傳授，原理的分析；實踐教學突出知識的運用和能力的培養，兩者相輔相成。課程實驗教學是一種好的實踐教學，是學生對自己所學課程知識的運用與實踐，有助于培養學生學習興趣和解決實際問題的能力，加深對教材內容的理解，從而更加熱愛學習。在教學評價方面，需要強調學生學習過程的考查，將開卷與閉卷測評相結合，將課堂表現、課后實踐情況與考試成績相結合，卷面成績與試驗成績相結合等多層、多角度、多樣化的考試方式，使考試從作為單純的成績測試工具，變為一種能夠促進學生自主學習、培養創新能力和參與解決實際問題能力的教學手段。

5　形成專業特色，突出學生能力的培養

當前，高等學校培養的畢業生與社會實際需求的人才之間存在較大差距，一方面，眾多企業又難以找到所需的大量應用技術型人才，供給不足，另一方面高校畢業生卻又找不到專業對口的工作，原因主要是人才供給與需求在人才培養規格上的錯位對接，英國學者巴巴德波勒斯認為需要進行教育結構的改革和調整教育目標來適應數量上的新壓力及新的社會需求。因而，地方本科院校如何調整高等教育結構，促進高等教育多樣化發展，提高人才培養結構與市場需求的匹配度，已成為轉型的本科院校急需解決的問題。就計算數學專業而言，我們需要注意如下方面：

5.1緊密結合實際，培養建模能力

計算數學專業的學生需要能夠解決生產和生活中的實際問題，在數學基礎課教學中應列舉大量的現實生活的例子，引導學生建立相應的模型，通過運用數學基本理論與計算技巧與方法解決這些問題。如在數值分析的教學中可以選取一些高頻的、奇異的問題，讓學生結合數學理論、運用數學軟件，通過各種計算方法從而解決實踐問題，這既可以提高學生的學習興趣也可以以培養他們的分析問題、解決問題的能力。當然，這對于任課教師要求也很高，因為教師也需要接觸大量的實際問題，積累一定的計算經驗與計算方法，因此地方本科院校更需要“雙師型”的教學老師。

5.2培養應用計算機的能力

我們知道當今社會的學習、應用和研究根本就離不開計算機這個平臺，我們可以利用計算機去幫助學生理解數學問題，如利用Matlab，通過計算機我們很直觀、很形象的幫助同學們理解極限、連續等概念；通過C語言編程，我們可以編寫一些算法來反復驗證我們的數值結論。在計算數學專業的教學中除了介紹方法、突出應用外，計算工具的使用也要強調，如介紹matlab、maple等常用計算軟件的使用方法、技巧。對高年級的學生要突出軟件的使用、編程與作圖能力的培養，并通過申報大學生課題與創新性實驗等方式來指導他們結合數學建模學會自主開發軟件。這樣既提高了學生對數學基礎課程的學習興趣，培養學生直觀思維能力和解決實際問題的能力。

5.3培養科學計算的能力

對于計算數學專業對學生來說，具有很好的科學計算能力是最基本的也是非常重要的?？茖W計算要求學生把握不同類型的計算方法，同時要接受一些基本的理論，因為科學計算既要解決具體數學問題的運算，同時還有懂得各種算法，如數值迭代法、快速多級算法等。從實踐中讓學生知道，數值計算過程是一個探索、反復實踐和創新的過程，一般是先由實踐得到好的結果，再由邏輯推理得到理論驗證的創新過程，使他們明白數學的基本原理與方法其實來源于生活與生產，因此，數學理論與計算方法的歸納真正的目的在于更好的解決實際問題，這樣真正的激發他們的學習興趣，立足于學生的實際情況，促進不同個體共同發展[3]，真正的具有解決生產生活實際問題的能力，從而更好的適應社會的發展，更好的服務于社會。

[1]鐘寶江.發展特色鮮明的計算數學專業[J].理工高教研究,2005,(5):57-61.

[2]朱科蓉.應用型大學開展院校研究的必要性及其對策[J].北京聯合大學學報:自然科學版,2005,(4):92-96.

[3]李斌.計算數學類課程的教學實踐與探索[J].湖南科技學院學報,2013,(8):13-15.

(責任編校：宮彥軍)

2015－06－05

湖南科技學院校級教改課題“地方本科學院計算數學類課程教學改革研究”(湘科院教字[2014]14號)資助。

李斌（1973－），男，湖南雙峰人，博士研究生，講師，主要從事數值計算方面的研究。

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1673-2219（2015）10-0010-03