高职计算机数学课程教学改革

摘要:研究了高职计算机数学的教学现状,分析了计算机数学课程改革的重要意义,在此基础上,提出一种以培养学生专业技能为基础,以培养计算思维能力为核心,以培养算法设计与分析能力为着力点的课程改革模式;从革新教学内容、创新教学方法、加强实验课教学和转变考核评价方式等方面实施改革,培养学生解决计算机专业问题所需的数学思维、算法思维、创新能力和程序设计能力,实现数学与计算机专业的深度融合。

关键词:高职院校;计算机数学;教学改革

计算机数学课程的基本功能是帮助学生建构计算机数学基本理论知识,培养学生以数学思维解决计算机问题的能力,从而提高学生的逻辑推理、算法优化和计算机编程能力。其对学生后续专业课的学习有较大影响。计算机专业课程需要概率论、矩阵论、集合论和图论等多方面数学知识作为铺垫,但大部分高职院校的计算机数学课程仅仅把本科院校的高等数学课程或者离散数学课程简单化,造成高职院校计算机数学教学不能满足计算机专业对数学的需求。因此,应对高职计算机数学教学进行改革,以适应数学课程为计算机专业服务的需要。

一、高职计算机数学课程教学现状

(一)学生基础薄弱

据有关部门统计,近年来高职院校学生高考数学成绩,及格率不到40%,这意味着超过60%学生数学基础较弱。其次,大多数高职院校计算机专业课程虽然注重提高学生的专业技能和实践能力,但弱化了“数学知识和数学逻辑思维”的作用,忽略了数学方法和数学思维在提高编程技能方面的作用,而计算机专业恰恰需要严谨的数学逻辑来编写算法和程序,这就导致学生的数学能力与计算机专业课程要求之间的差距越来越大。再次,计算机数学要求学生能够从数学逻辑的角度理解程序编写,而数学抽象性强、计算繁琐,算法理论又晦涩难懂,这就给学生掌握数学方法造成一定的困难,使学生在心理上产生畏惧。

(二)师资队伍结构不够合理

一方面,高职院校计算机数学教学主要由独立的数学教研室教师承担,他们与专业院系之间缺乏必要的沟通,也缺乏计算机科学的必要背景知识,不能将数学与计算机专业知识紧密结合,往往只讲授高等数学的相关理论知识,不讲授数学在计算机学科中的应用。另一方面,计算机数学是计算机学科的理论基础,既需要教师具有严密的数学逻辑思维和系统的数学知识体系,又需要教师具有较好的编程能力。同时,高职院校数学课时减少甚至被边缘化,数学教师计算机相关知识体系不完整,优秀数学教师匮乏,教学任务繁重,缺乏编程经验等问题的存在,造成计算机数学课程达不到预期的教学要求和效果。

(三)数学课程教材编制不合理

与高职院校其他专业课改相比,计算机数学课程变革相对滞后,多数高职院校计算机专业的数学教学一般是以传统高等数学为蓝本,以“微积分”为主线,教学内容与计算机专业偏离,不能满足需求。造成此种现象的原因在于,高职院校数学教材一般由数学教师负责,过于侧重数学课程的系统性与学科性,反而忽略了其特殊性与实践性。

二、高职计算机数学课程教学改革设想

(一)教学内容改革

以微积分、线性代数、概率论、集合论、图论、数理逻辑等基础知识为主要载体,在此基础上,把数学文化与数学内容相融合,渗透数学精神与理念,培养学生的数学学习兴趣。在计算机数学教学中,应突出数学思想方法的渗透和应用,关注算法思维培养,从而为之后的算法课程教学夯实基础。在教学过程中,可引入相关数学软件,如MATLAB,在每个章节后面设计相应的数学实验,将数学知识与数学软件相结合,增强学生的数学应用意识,提高学生的实践操作能力,为数学建模打好基础。

(二)教學方法改革

与传统的以逻辑演绎为主的讲授法相比,高职计算机数学课程教学适宜选择项目驱动教学方法和形象直观教学方法。项目驱动教学法主要采用启发式教学,由教师设计出具体问题。问题不局限于数学方面,可以是专业问题,也可以来自现实生活,由此引发学生思考,激发学生兴趣。形象直观性教学法多应用于具体概念的讲解。根据数学抽象的特点和高职学生数学基础比较薄弱的学情,教学中可借助教具使用、实验操作、语言描述等手段,让抽象知识直观化,用“直观”作为桥梁和基础,调动学生的积极性和主动性,从而吸引学生注意力,使学生通过感性认识来掌握理性的数学知识。

(三)实验课教学

数学实验以问题为载体,应用数学知识建立数学模型,以计算机为手段,以数学软件为工具,以学生为主体,通过实验解决实际问题。首先,根据专业课程的要求,合理设置教学内容。计算机学科所需的数学知识可分为三个模块:基础模块、专业模块、实践模块。基础模块是指每个专业都需要掌握的常用基础数学知识,如微积分、线性代数等;专业模块是专指计算机专业使用频率较高的数学知识,如概率论、集合论、图论等;实践模块是指用来解决实际问题的应用型数学知识,如数学建模、数值分析等。其次,针对不同模块的特点选择不同的数学实验模式。对于基础知识模块学习,可采用体验式数学实验,即利用MATLAB软件求解,使学生体验运用数学软件求解数学问题的过程。对于专业模块,可采用探究式数学实验,即精选与计算机专业相关的案例进行实验,如算法优化、系统仿真、线性方程组求解等。对于实践模块,可采用实践性实验,即选择与计算机专业相关的实际问题进行数学建模,培养学生编程能力。

(四)教学评价

教学评价以培养学生核心专业能力为目标,以计算机专业课程体系为基础,重视过程评估和成果评估,把评价结果分为5个部分:平时出勤(10%)、课堂表现(10%)、日常作业(10%)、数学实验(30%)、期末考试(40%)。此种评价方法可以激发学生学习计算机数学的积极性,有效提升学生的数学应用能力,促进学生数学素养和计算机专业能力的进一步提升。

综上所述,高职院校计算机专业数学课程教学需要广大教师大胆开拓,以教材内容、教学方法、实验课以及评价形式等为着手点,结合实践教学经验,实现计算机数学教学模式的创新。