淺談數學類專業計算機語言相關課程教學

何清龍

摘 要：隨著人類從 IT 時代進入 DT 時代，各行各業每日產生的海量數據對高校計算機語言等基礎課程的教學提出了更高的要求。為滿足社會發展對人才的新型要求，高校在計算機語言等基礎課程教學中需要不斷探索和改革，以適應 DT 時代發展的人才需求。本文對高校數學類專業計算機語言等基礎課程教學中的教學方法和教學思維進行探討，以培養適應社會需求的高素質人才。

關鍵詞：DT 時代；大數據；計算機語言；數學

隨著人類步入DT 時代，常規的數學類專業的計算機語言等基礎課程教學模式不能勝任時代發展的需求。在大數據和人工智能的時代背景下，數學類專業計算機語言相關基礎課程教學模式需要適當的調整，在教學方法與教學思路方面需要充分考慮到專業的特點與特色。本文針對數學類專業計算機語言等基礎課程的教學方法與教學思路進行探討，以期能培養順應時代發展的數學類新型復合高素質人才。[1-2]

1 教學方法的轉變-從枯燥的語法學習到有趣的案例學習

縱觀計算機語言的發展史，計算機語言大致經歷了從機器語言到匯編語言再到高級語言三個階段。由于計算機語言是人與機器的對話工具，其語法是經過嚴格定義并且標準化的，因此傳統的單純語法教學非常單調且枯燥無味，嚴重影響了教學質量和學生的學習熱情。

傳統高級計算機語言教學通常按照這樣的方式進行：首先介紹“標識符”，接著介紹“基本數據類型”和定義“變量”和“常量”，然后介紹“運算符”，在此基礎之上學習語言的控制語句（“選擇”和“循環”）并介紹便于規模化處理的 “數組”，為了進一步實現對復雜問題的高效開發，通常會對特定功能的代碼進行封裝（函數或方法），最后根據不同的語言特性學習該門語言的特有語法，如面向對象程序設計語言中的“類”和“對象”、“繼承”和“多態”等。雖然這樣的教學方式很好地概括了計算機高級程序設計語言學習的一般規律，然而其語言的嚴格和標準化特性很難讓學生完全投入到整個學習過程中。

a針對數學類專業的專業特點，以數學問題為切入點，通過數學問題的求解來達到語法學習的目的，使語言學習不再枯燥。例如，在 C 語言教學中，當介紹“循環”和“函數”語法時，可以通過求任意正實數a的 a 為例，首先從數F（x）學角度分析該問題的求解方法：問題轉化為求函數 F（x）=x2-a的零點問題，而F（x）的零點可以通過著名的 Newton 迭代法進行求解，[3]迭代公式如下

任給一個迭代初值x0（如x0=1）和最大迭代步數 ，迭代公式 （1） 是可以通過語言的“循環”語句進行編程求解，同時也可以將該代碼進行函數封裝，實現代碼的重復利用，達到語法教學的目的；再如，在 Java 語言的數學函數庫及字符串教學中，可以從數學一一映射的角度出發，詳細講解 Unicode 編碼的基本原理，深層次介紹隨機產生任意字符及強制類型轉化的基本算法和原理，讓學生帶著數學的思維去學習格式化、標準化的計算機語言語法。

2 教學思路轉變-大數據思維貫穿于教學中

隨著計算機技術的高速發展和進步，科學技術的不斷提高，人類已經從自我控制、自我管理為主的 IT 時代進入到以服務大眾、激發生產力為主的 DT 時代。在面對各行各業每日產生的大規模數據嚴峻挑戰時，高校計算機語言基礎教學面臨著嚴峻的考驗。計算機語言教學不再是單純的語法學習，而且還伴隨著采用計算機語言編程解決實際問題思維的轉變：從處理小規模數據問題到大規模數據問題。例如，在講解排序算法時，傳統教學方法通常介紹插入排序、冒泡排序、快速排序以及歸并排序等常規算法，并詳細講解各種算法的時間復雜度，很少從內存空間角度來研究算法的性質和講解當數據集規模很大時該怎么解決這類問題。隨著數據采集設備的發展及大數據時代的到來，動輒上百 TB 甚至 PB 級的數據集，簡單地將數據集一次性加載到內存中的排序算法是不能勝這樣的任務。因此，在本科教學中講解算法需要轉變思路，將大數據的思維貫穿于日常教學中，善于應用數學思維和方法，以培養適應社會發展的高素質人才。

3 結語

大數據時代給數學類專業的人才培養帶來了新的機遇，但同時也帶來了新的挑戰。計算機語言相關課程是利用數學知識解決實際問題的重要手段，如何高標準高質量完成相關課程的教學，適應時代發展對人才的新需求，是非常值得探討的話題。本文對數學類專業計算機語言相關課程的教學方法和思路進行了探討，以期為新時代下高校培養新型復合型人才提供參考。

參考文獻：

[1]孫瑜.高校計算機語言類基礎課程教學改革的研究[J].中國高新區，2017（19）：42-43.

[2]李慧.高校計算機語言類基礎課程教學改革的研究[J].課程教育研究，2016 （8）：253.

[3]Nocedal J，Wright S J.Numerical Optimization[M].Springer，1999.

[4]梁勇，戴開宇譯.Java語言程序設計-基礎篇 （第十版）[M].機械工業出版社，2015.