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计算科学≠计算机科学
信息与计算科学专业为理科专业,通常开设于大学里的数学学院。这个专业通常分为计算数学和计算机软件这两个大的专业学习方向。方向一是以数学方面为主,计算机科学方面为辅;方向二是以计算机科学方面为主,数学方面为辅。大多数的院校在本科阶段虽不作细分,但偏向计算数学方向的居多,包括我的学校也是偏向计算数学。不管分不分专业方向,也不管各个学校所开设的课程有多少不同,无数的基础课都会充满这个专业学生的课程表,数学的、计算机的、物探的、测井的都学,可以说上天入地无所不学,但却又不会学得太深入。
从大二开始,我们就会开始接触编程,但也只是接触,如果想深入学习这方面或者是想往编程这方面就业的话,就要做好自学的打算。光是本科阶段教的这些是远不足以让我们成为一个真正的程序员,而且本身同计算机专业出来的学生相比,就落后了一步“专业性”,毕竟我们是数学类专业。
专业学习:基础很重要
大部分的专业往往在大一学的都是一些基础、公共的科目,而大二、大三会学习一些与之前毫无关系的专业课。但我们数学类的专业是不一样的,在大一学习的内容会贯穿整个大学,所以在大一就必须打好基础,否则之后的学习会很难跟得上。高等代数和数学分析是重中之重的科目,之后的学习都是从里面的一个函数方向和矩阵方向延伸出来,特别是其中的一个函数方向尤其重要。大二、大三、大四学习的积分求O限、概率论、运筹学、优化设计、常微分方程和偏微分方程都与大一打下的基础分不开。
学习虽枯燥,却不易挂科
读过大学的人都会觉得高等数学很难,所以数学类专业的挂科率会非常高,但其实正好相反,我们专业的挂科非常低,就连我们宿舍的学渣一年到头也没见他去补考过。不过挂科率这么低是有这么一个前提的:每次一到期末,我们的宿舍往往都是空荡荡的,所有的人都会去那因为挤满人而只能坐楼梯的图书馆学习。不过有一点大家是没有想错的,我们专业的学习确实很枯燥。它不会像设计类专业那样充满着天马行空的想象,也不会像语言类专业那样充满着妙趣横生的诗文,更不会像化工类专业那样充满着各种神奇的实验现象,陪伴我们的只有那枯燥无比的“0”到“9”这十个阿拉伯数字和那些奇形怪状的数学符号。想要要选择这个专业,就要有一定的耐心和毅力,当你能够爱上这十个阿拉伯数字,能够发现它们与这些计算符号之间的美,你的数学之路才刚刚开始,毕竟不是谁都能成为华罗庚的。
后劲十足的就业
数学类的专业,在大多数人眼里,毕业后能做的无非只有两个方面:一是当一个数学老师,二是搞科研,继续钻研那十个奥义无穷的阿拉伯数字。这么看来数学类专业的就业似乎太古板而且道路狭窄。然而,这些都是偏见。数学专业毕业的研究生早已是金融界、IT界、科研界、教育界甚至商业的“香饽饽”,数学专业的就业前景有着你看不见的“前途似锦”。因为学的是基础学科,所以很多职位都可以在稍微掌握了一些专业性的技能之后就可以胜任了,而且在遇到需要考试的时候,特别是关于数学的考试时,数学类产业的毕业生天生具有优势。虽然我们专业的就业路面广,但是却需要很强的数学能力才会受到用人单位的青睐。
不过说到底,信息与计算科学专业的学生最好的出路还是读研,特别是读其他方向的研究生,这是非常厉害的一个组合。如果你有很好的数学基础的话,你会在以后的学习和研究中感受到数学给你带来的数不尽的好处。无论是天文学家也好,物理学家也罢,他首先是个数学家,这是必然的,任何一个学科在高层次的较量就是数学的较量。在现在国内外很多科研、工作做得出色的人,他们在本科阶段读的都是数学。
在大学的数学学院里,除了信息与计算科学,大多数还设置了应用数学、基础数学、概率与统计精算、数学与控制科学等专业。这些现代数学的分支超越了传统数学的范畴,延伸到各个社会领域,以数学为工具,探讨和解决非数学问题,为人类社会发展做出了巨大的贡献。当然,这些专业的学生也受到了各个相关领域的欢迎,所以说千万不要觉得学数学类的专业将来就业的道路会很难走,路其实都是自己走出来的,难不难走,取决于自身。
・小贴士・
说到信息与计算科学,肯定就会想到另外一个专业――计算机科学与技术,这两个专业的名字看起来很相似,但学习内容却相差很多。
信息与计算科学专业,一般是主修数学,辅修计算机。很多学校的这个专业都是从应用数学改变过来的,也算是顺应时代的变化吧。
计算机科学与技术,主修的专业课程:程序设计,软件开发,游戏设计,网络技术、电脑维护与组装拆卸等;基础文化课有数学、英语等。
关键词:信息技术 计算机专业 中职教学
一直以来,大家的普遍感觉是:一般的专业应用信息技术进行辅助教学比较容易也很有效,比如机械专业,做个动画,直观形象;服装专业,放段视频,通俗易懂……可计算机专业本身就是学习信息技术的,教学离不开机房,上课也要用多媒体,那还能怎么进行信息技术教学呢?在此笔者探讨信息技术在中职计算机专业教学中的应用。
一、计算机专业与信息技术的关系
信息技术(Information Technology,简称IT),是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件,也常被称为信息和通信技术(Information and Communications Technology, ICT),主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。
可见,从内容上而言,计算机技术本身就是信息技术的一部分,计算机专业本身就是学习相关信息技术的。
二、计算机教学中信息技术的应用方法
信息技术作为一种教学方法,广泛运用各门学科,计算机专业也不例外,但是由于计算机专业内容的特殊性,对计算机专业教学中如何运用信息技术作为辅助手段提出了更高的要求。笔者从事Photoshop教学,对于中职院校计算机专业教学中如何应用信息技术积累了一些经验。
1.充分利用网络资源辅助教学
计算机教学需要大量的素材,Photoshop课堂更是需要大量的图片,而网络就是最大的资源库。这就需要老师充分挖掘网络资料,充实课堂资料,为教学所用。
比如在进行图层蒙版这一节教学时,笔者从网络上找了很多恶搞的图片,还有一些在网络上影响很大的假新闻中出现的合成图片,以此作为导入。当学生看到这些照片后哈哈大笑,此时教师只要稍微一讲就能激发出学生的学习兴趣。在学生有了学习兴趣之后,我们挑选一张恶搞名人的图片,让学生自己上网找教程、看课本进行自学,完成后再进行交流,分享不同的制作方法和技巧,这样学生的主动性更强,教学效果更好。
2.利用音视频、动画等多媒体资料促进课堂教学
计算机专业的知识点都是抽象的,往往枯燥无味、深涩难懂,教师一般的讲解难以引起学生的共鸣。但是,巧妙地利用音视频、动画等多媒体资料往往能带来意想不到的课堂效果。
比如,在进行路径调板教学时,为了让学生能更好地理解路径,我们可以演示一段视频:火车在铁轨上飞速行驶,飞机在天空翱翔,轮船在大海里航行……之后让学生进行类比,路径就像是火车跑的铁轨、飞机和轮船的航道,编辑路径就是确定走向。
又如在一些特殊的节日里,如父亲节、母亲节、教师节、感恩节等,在给学生布置作业时,我们可以借助一些比较煽情的视频或者动画激发学生对父母、对老师的情感,在教书的同时达到育人的目的,让学生在做作业的时候能够更加认真用心,由此提高了学习效果,激发了学习兴趣,形成了良性循环。
3.利用通讯工具与学生进行交流
现在电子产品越来越多,教学也不能只局限于课堂和多媒体机房,也要与时俱进。平板电脑、手机在学生中越来越普及,大部分学生都用它玩游戏、看电影、看小说或者上网,教师可以充分加以利用,让这些电子产品促进学生的学习。如在学习图片修复时,笔者给学生布置一个作业,让学生对一幅图进行修改,做完后通过QQ将作业上传到共享文件中,然后老师从中选择一些做得比较好的作品做成手机游戏,再让学生下载到手机或者平板电脑上。学生为了能够让自己的作品入选都会认真去做,而且在玩这些游戏的时候非常兴奋,边玩边相互交流,提出很多问题“你在改这个地方时用的什么工具?”“这个地方这么隐蔽你怎么想的来?”“这里应该这样做!”……因此极大地提高了学生学习的积极性。
不止于此,教师还可以通过手机上的微信平台与学生进行实时交流。比如在假期,有个学生要PS一张自己的照片,在2张图片结合的地方始终做不好,他就发微信问老师该怎么处理,笔者用手机将制作过程拍下来,再传给他,及时对学生进行了辅导。
科技的发展日新月异,尤其是冲在最前端的信息技术,如果将这些新兴技术应用到教学中,为教学服务,就能使学生更好更快地掌握知识,这是教师应该不断探索的命题。
参考文献:
关键词:分类培养;信息技术;计算机语言;操作系统
中图分类号:G642 文献标识码:B
1信息技术类人才特点
计算机专业人才分类培养的目的是合理设置不同分类人才培养的课程体系,构建不同分类人才的知识结构、素质要求、专业能力。逐步改变目前课程偏多、内容偏旧、专业不专、能力不强、人才市场适应性差的局面。信息技术人才是我国大量需要的计算机专业人才。信息技术从业人员解决的核心问题空间、需要的知识体结构分别如图1 、图2所示。
传统的计算机应用专业、近几年新增的电子商务技术专业、电子政务技术、网络工程专业、企业信息管理系统等大都归于“信息技术”方向,其人才的知识体结构可以借鉴“信息技术”人才知识结构。由图1、图2可以看出信息技术从业人员解决的问题空间倾向于应用,大量的需要解决的问题涉及的是组织系统的行为、应用技术、软件开发。显然,这种知识结构与传统的计算机应用专业是不同的,它突出了“应用”。
2信息技术类人才的语用能力
当今计算机应用从系统行为分析、系统逻辑设计到系统实现都和计算机语言密切联系在一起。支持软件系统建模的UML语言,它可以描述系统分析与设计,面向对象的程序设计语言(C++、Java、C#)、支持Web应用的HTML语言、脚本语言(Script等)、网络数据表达语言XML、动态网页语言(JSP、)是当今实现应用系统的主要语言。如果把这些语言和图1和图2联系起来,也就是说把信息技术方向人才的核心问题空间与解决问题主要选择的语言联系起来,我们得到图3 。这里仅列举了当代IT使用最广、最有代表性的语言。从图3可以看出:信息技术方向从业人员一般选择Java、C#、UML、XML,一般选择基于Web的框架,它成为从事信息技术人才必备语言。
当今一门语言往往与一种IT理论与技术体系联系在一起,C#和Windows 操作系统、.Net可视化开发环境密不可分;Java语言和J2SE、J2EE、J2ME及其集成开发环境联系在一起;语用能力成了专业能力特色的体现。这样一来,对于计算机专业语言教学面临如何最优地选择一种语言作为主流语言,即作第一语言、它涉及后续专业基础课程、专业课程的教学。
我国多数高校计算机专业以往不管什么人才培养方向,一般开设的第一门语言是C或C++。目前越来越多高校计算机专业信息技术方向选择Java语言或C#作为主流语言,许多专家在探索Java或C#作主流语言的“操作系统”的教学改革。
3信息技术方向“操作系统”实验的改革
选择Java语言作为信息技术方向主流语言就必须研究、实践“操作系统”等课程实验如何利用Java开发环境来完成。由图2看出,信息技术方向的操作系统的内容包含在“平台技术”中。平台技术是支持“应用”必须技术的有机集合。这里指的必须技术主要包括计算机硬件系统、操作系统、中间件技术。这里讲授的平台技术应该是为理解、开发、维护“应用”的专业基础理论与技术。为了节约篇幅,下面以java.util.concurrent 包为例描述它支持操作系统的进程、线程管理(并行计算)实验。
操作系统的进程、线程管理涉及中断、原语、进程(线程)、互斥、同步、进程(线程)调度等重要概念,java.util.concurrent 包可以说是上述概念的Java抽象。
(1) 原子变量
java.util.concurrent.atomic包含原子变量类。它支持读取和写入原子变量与读取和写入对一般变量的访问具有相同的存取语义。 原子变量的操作会变为平台提供的用于并发访问的原语。原子变量屏蔽变量操作中断,降低锁定对象的粒度。中断是把单CPU虚拟成多CPU的物理条件,是程序并发的基础,也是导致破坏顺序程序封闭性的直接原因。
(2) 互斥机制
java.util.concurrent.locks包提供了锁类或接口,Lock接口的主要实现是ReentrantLock,它是指可重入的锁,多个线程可以并发对锁发出请求,但同一时刻只能有一个线程持有该锁。一个ReentrantLock将被最近成功获得锁,且还没有释放的线程所拥有。当锁没有被其它线程占有时,一个申请锁的线程将成功获得锁并返回,可以通过isHeldByCurrentThread和getHoldCount方法来检查此情况是否发生。
该类的构造方法接收一个可选的参数:fairness(表示公平地分配锁)。当设置fairness为true(即采用公平分配锁的方式)时,在多个线程的争夺下,获取锁的访问将花费很长时间。否则该锁将无法保证任何有序的访问。使用公平锁(即使用公平的方式分配锁)开发的程序在多线程并发访问时与采用默认的设置(使用不公平锁)相比,表现为很低的吞吐量,但是有时在获取锁和保证锁分配的均衡性时有些小的差异。公平锁不能保证线程的计划性和有序性。例如,一个在许多使用公平锁的线程中的一员可能获得多倍的获得锁的机会,这种情况发生在其它激活线程没有被处理而且不持有锁时。
ReadWriteLock接口定义的锁可以在读者之间共享,但与写者互斥。它只有一个实现ReentrantReadWriteLock.
Condition接口描述了与锁相关的条件变量,可能多个条件对应一锁。
AbstractQueuedSynchronizer类是定义依赖阻塞队列线程的锁和其它同步的父类。
(3) 同步接口
Sync接口提供获取acquire()、尝试attempt()、释放release()方法,以便实现同步操作,以实现更加灵活的代码同步。Sync接口至少要提供acquire() 和release() 两种方法。试图占有Sync对象的线程调用acquire()方法,然后等待,直到轮到它们掌控Sync对象。处理完毕后,占有Sync的线程必须调用sync上的release()方法。Sync接口与其实现类的类图如图4所示。
当多个线程同时在等待获取Sync接口时,线程占有权的最后次序取决于被选Sync的实现。Sync接口上线程占有权的策略包括先到先服务(first come first served,FCFS)和基于线程优先级(thread priority based)。Sync也可以定义attempt()方法,它考虑了线程等待Sync的最大持续时间。
Semaphore:可用于pool类实现资源管理限制。提供了acquire()方法,允许在设定时间内尝试锁定信号量,若超时则返回false。
Mutex:Mutex对象可以作为参数在方法间传递,所以可以把同步代码范围扩大到跨方法甚至跨对象。
NullSync:其方法的内部实现都是空的,可能是作者认为如果你在实际中发现某段代码根本可以不用同步,但是又不想过多改动这段代码,那么就可以用NullSync来替代原来的Sync实例。此外,由于NullSync的方法都是synchronized,所以还是保留了“内存壁垒”的特性。
ObservableSync:把sync和observer模式结合起来,当sync的方法被调用时,把消息通知给订阅者。
TimeoutSync:可以认为是一个adaptor,可以位于Sync的外层,实现上锁超时控制的类,其构造函数如下:public TimeoutSync(Sync sync, long timeout){…}。
(4)Executor/ThreadFactory接口
该把相关的线程创建/回收/维护/调度等工作封装起来,而让调用者只专心于具体任务的编码工作(即实现Runnable接口),不必显式创建Thread类实例就能异步执行任务。
使用Executor还有一个好处,就是实现线程的“轻量级”使用, 包括线程池,任务队列等。
ThreadFactory主要实现有: ThreadFactoryUser.Default ThreadFactory。
类关系图如图5所示。
java.util.concurrent除包含上述支持同步计算的类外,它还包括其他层次更高的线程同步类。不难看出利用java.util.concurrent包认真选择、设计,完全可以完成操作系统的并行计算部分的实验。同时这个过程也是提高学生面向对象分析、设计、实现的过程,提高Java语言应用能力的过程。
同样利用Java可以很好地支持操作系统文件管理实验。
4总结
计算机专业人才分类培养是提高计算机专业人才质量的需要。信息技术人才是国民经济需要最多的人才,信息技术人才培养应该按自己需要选择主流语言,Java语言信息技术人才的主流语言,有利于掌握Java技术,也完全满足信息技术人才操作系统实验需要。
参考文献:
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
关键词:信息工程 课程体系结构 企业认证证书
1 引言和思考
中央在“十六”大提出了“优先发展信息产业,在经济和社会领域广泛应用信息技术”的基本国策。为落实国务院《振兴软件产业行动纲要》及《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》,信息产业部制定过《全国信息技术人才培养实施意见》。随着国民经济和社会信息化建设的推进,软件在电子政务、电子商务、教育、金融等国民经济和社会重要领域的应用日显重要。“十一五”期间,政府信息化、企业信息化、社区信息化、教育信息化等都将有很大的发展;中小企业也将陆续建立自己的数据库和管理信息系统。
我们学院所在地处浙江东南沿海,属长三角经济圈,民营经济十分活跃,商业与制造业高速发展,社会各个领域信息化正在逐步展开和深入,各类民营企业对既懂管理科学又懂信息技术的复合型专业化的企业信息管理人才有着一定的需求。
从理论上来说,以上这些给高职院校信息技术专业人才提供了较大的生存空间。
但是事实上我们毋庸讳言,高职院校计算机信息专业目前在以下几方面存在压力:
①计算机行业在多年扩招的影响下,就业市场整体萧条。软件专业本来是个高新技术产业,高职院校软件专业学生可能在国内同行中属起点较低的:一是学习的起点较低,比如英文就可能是学生的弱项;二是专科学制在两年和三年间不等。以本系信息专业三年制为例,公共必修课按教育部和学院规定占了总学时的约25%,剩下的学时,专业基础课和专业课如何取舍以增强学生的专业和职业能力呢。同时,实事求是地说,软件产业在国内特别是在中小城市远未形成规模、形成企业集约化生产,所以学生的就业状况、专业的招生、产学研合作、校外实习基地都存在着相当大的困难。
②专业培养计划以及课程结构体系及至教材体系如何及时调整紧跟计算机发展新技术,以培养社会、企业、市场真正需要的有就业竞争力的计算机信息技术专业人才,这个问题其实也是困扰制约高职计算机软件专业建设的一大问题。软件技术日新月异,可是教学计划变化较慢,教学规范要求教学计划在三年前(专科)制定,课程教学大纲中需将教材逐一指明。以我系信息专业07级教学计划为例,我们从2006上半年开始作毕业生跟踪调研、专业人才需求分析、专业人才培养规格调查,讨论制定初稿,并由校内外专家组成教学计划论证会论证,最后由系专业委员会审定通过,历时近一年,其间几易其稿,重要的是,它将伴随信息专业07级学生度过整个大学学习生涯,执行到2010年上半年,到时,计算机软件新技术又会兴起多少变化莫测的风云呢?
2 调整与改革
面对困境,经过专业剖析,我们加强了人才市场的调查力度,根据职业技术领域和职业岗位的任职要求,以服务区域经济和社会发展及就业为导向,做好专业培养计划制订前期的论证定位工作。我们前期主要在建立突出职业能力培养的课程结构体系标准上作了以下的改革和调整:
①加快课程结构体系的更新步伐:软件专业的教材、课程结构体系如果不与国际接轨不跟上趋势潮流是不会有竞争力的。撇开学生起点不说,现在的教学计划如果真要三年不变、大纲中的教材逐一指定,与加快更新的精神违背。我们开始选用或准备选用的“印度优质IT职业教育教学用书(高等教育出版社2005)”目前一套12本,涵盖了从C、JAVA、ORACLE到XML、J2EE、UML等专业基础课和专业课的内容,它体现了专业基础理论“必需、够用”,专业课强调针对性、实用性和实践性的原则,整个课程结构体系体现了高等职业教育以就业为导向、职业素质能力培养为核心为本位的指导思想。
②设置基于IT岗位应用技能的课程体系,鼓励与指导学生通过企业认证证书,培养有就业竞争力的软件开发人才。
IT企业认证证书是国际通用的IT高端领域人才通行证书,我们鼓励指导信息技术专业学生通过与课程体系结构相衔接的全球著名企业(基本)认证证书:比如微软认证信息系统管理员(MCSA: Messaging)、微软认证数据库管理员(MCDBA);数据库管理员认证是为Microsoft SQL Server /Oracle数据库管理设计的一门基本认证。此外,对于Java程序设计员,Sun推出两项Java认证考试:Sun Certified Java Programmer(SCJP)和Sun Certified Java Developer(SCJD),SCJP用于测试Java程序设计概念及能力;SCJD用于测试Java开发应用程序的能力。我们的课程结构体系保证了学生有基础去争取获得这些全球IT企业的基本认证证书。
限于本文篇幅,有关高职信息专业教学方法、实践教学体系、产学研结合等等的思考调整和改革,有待于我们深入讨论。
结语
我们有理由相信,只要我们加快高职人才培养模式的改革,加快专业改革与建设以及课程设置与课程结构体系的改革与建设,经过三年的学习实践,学生毕业后可在IT行业或企事业单位胜任大型数据库以及网络信息化等领域的设计管理维护应用工作;信息工程专业的高等职业技术应用性专门人才应该有着较广的就业范围与较强的需求前景。
参考文献:
关键词:高等代数与解析几何;地方院校;教改
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)37-0164-02
一、背景
本文以笔者所在的民族地区新建本科院校开设的信息与计算科学专业为例,探讨高等代数与解析几何课程的教学改革。信息与计算科学专业培养具有良好的数学基础和思维能力,掌握信息或计算数学的基本理论、方法和技能,接受科学研究初步训练,能从事算法分析与设计、软件开发、数据处理等方面的应用型人才。这是一个交叉专业,不仅要开设大量的数学课程,比如高等代数与解析几何、数学分析、常微分方程、数学模型、复变函数、概率统计等,而且要开设大量的计算机课程和一些信息类的课程。笔者曾经在该专业做过统计,85%的同学报考的时候不知道这个专业需要学量的数学课程,有40%的同学压根就不想学数学,有些同学高考数学科才考60分,大部分同学对数学课不感兴趣。而高等代数与解析几何课程是学生一进入大学就学的一门专业基础课程,学时又长,如果学得不好,影响后续课程的学习,甚至影响整个大学专业课程的积极性。根据该专业的特点和学生的实际情况,笔者对高等代数与解析几何课程进行了一些教学改革。
二、教改内容
高等代数与解析几何原来是该专业的两门基础课程,基于几何为代数提供研究背景、代数为几何提供研究方法的内因和浓缩学时的外因考虑,将两门课程合并教学,现在很多高校也都采用合并教学,诸多学者也对这门课程的合并教学从可行性、内容和教学方法等进行了很多探讨,但大都是以数学师范专业为背景。笔者基于信息与计算科学专业,对该课程教学教学了以下探索。
1.重视概念教学。数学概念的教学关系到学生是否能理解、能应用,可以说是数学教学中最重要的一个环节。而高等代数与解析几何课程是学生从中学到大学学习的第一门基础课程,学生很难一下子就能理解这些抽象概念。对于抽象的概念要注意从一般情况中总结:比如线性空间的概念是这门课的第一个抽象概念,概念的内容又多,要求具有两个运算和满足八条运算规律,如果一下抛出这个概念,学生就懵了,哪里见过这么长的一个概念,往往就会产生抵触心理。如果循序渐进,先引导大家复习在中学熟悉的立体几何知识,把几何空间的一些基本性质逐条展开,再提升到一般情况,如果一个集合中的元素也满足这些条件,将问题一般化得到线性空间的概念,接着多举一些例子,对抽象概念多作铺垫便于理解。有些概念的教学要重视其来源和历史发展,比如围绕解线性方程组这条主线,当方程个数和未知数个数相等时,引入了行列式这个工具来求解,当方程个数不等于未知数个数时,行列式这个工具显然不适用了,进而就引入了矩阵这个工具,这也就是行列式和矩阵概念的由来,交代清楚的目的就是让学生更好地理解概念,有利于学生形成良好的知识框架。有些概念太抽象了,也需要用通俗的例子或者形象的比喻来帮助学生理解,比如线性空间中基的概念,可以用班上学生的姓氏来比方,把班级看成一个线性空间,不同姓氏的同学就线性无关,每个姓氏选一个同学组成一组,这个组本身线性无关,班上的每一个姓都在里面,类似基的概念本身线性无关,线性空间中每个向量都可以由这组向量线性表示,又因为每个姓氏可以选不同的同学,组成一个新的组,选的这个组不是唯一的,对应就是线性空间中基不是唯一的,但全班总共有几个不同的姓氏是唯一的,也就是说每组同学的人数是唯一的,对应在线性空间中就是维数是固定的等。有些例子可能没有那么贴切,但对学生的理解是有好处的。
2.教学内容要优化。信息与计算科学专业学生需要掌握高等代数与解析几何课程的基本思想、基本内容和基本技能,但要与培养数学师范生有一定的区分,针对该专业并不需要每个定理、每个推论都证明,为了保证知识的系统性和达到培养目的,必要的证明也不能省,需要老师在教学中大胆、灵活地对内容进行优化,制定好适合该专业的课程大纲,对有些内容可以简讲,甚至不讲,但要经常对知识进行归纳总结,授课线条要清晰。现在还没有一本高等代数与解析几何的教材完全适合该专业,通用的教材有陈志杰教授的《高等代数与解析几何》、孟道骥教授的《高等代数与解析几何》,这两本都是极好的教材,只需根据实际情况对内容进行优化即可。有些同学觉得高等代数与解析几何教材太难,把线性代数或者线性代数与空间几何作为参考书,认为这样更好理解,易形成知识框架,也不失为一个方法。
3.数学软件在教学中的应用。信息与计算科学专业要培养学生具有较强的数据处理能力,对应用数学软件能力要求比较高,故需要从基础课程就开始有意识地培养学生应用数学软件解决数学问题的能力,比如对一些计算可以通过Matlab来实现,当然也可以用其他软件,这样一方面可以尽早的让学生了解数学与计算机之间紧密的联系,了解专业的特点,也能够激起学生学习的热情。可以用软件来演示计算的内容有:行列式的计算、矩阵的计算、线性方程组的求解、二次型与相似矩阵、特征值的计算等等,在进行了必要的证明和方法介绍下,讲述例题的时候,先用黑板演算,最后留点时间利用计算机软件求解,因为有些计算比较繁琐,学生不感兴趣,采用软件计算可以提高积极性,而且有利于学生了解专业特点,避免了学生到大二下学期还不知道信息与计算科学专业学的是什么,跟数学教育有什么区别。具体做法:在下课前十分钟,教师打开多媒体电脑演示,课后让学生自己练习,不必专门开设数学实验课,一是学时不够,二是该专业到三年级会开设数学实验课程和一些算法类的课程,据笔者了解,一般院校高等代数与解析几何课程开设数学实验课程是不现实的。引导学生将一般的方法提炼成公式,将公式程序化,通过计算机软件快速求解,这充分展示了现代数学的魅力,改变了以往过于枯燥的计算,可以提高学生学习该专业的兴趣。对于这个专业,笔者认为利用讲述数学的基础知识,来传授新的方法和新的知识,不能照搬传统的数学师范专业讲授特点。
4.数学建模思想渗透到教学中,突出应用数学的特色。该专业是一个应用型专业,要求学生应用数学解决问题的能力特别强,而数学建模恰好是一个锻炼应用数学能力的极好途径,高等代数与解析几何课程看似跟实际的问题联系不紧密,但高等代数与解析几何作为一个基础课程,很多定理、推论、例题都是建模的思想,只要教师采用问题驱动,适时地鼓励和引导学生积极探索,把抽象的定理、公式进行结构化和程序化,提高学生的数学思维,具体可以在定理的证明、公式的推导、例题的讲解中渗透,从一般情况提炼出数学模型,鼓励学生思考。这种渗透不是找一个实际问题来解决,况且学生现在所学的知识还不足于解决复杂点的实际问题,那是数学建模课程的任务,高等代数与解析几何是要注重在平时课堂上润物细无声似的渗透,培养模型的思想。比如求平行六面体的体积,通过推导最后得到公式,建立坐标系后,公式可以简单地用行列式来表示,这些简单的问题,教师采用问题驱动,逐步推导,得到的公式简单优美。矩阵的乘法也具有数学建模的思想,比如5个同学参加4门考试,成绩可以用一个5行4列的矩阵来表示,要评两个奖,每科的成绩在每个奖中占的权重不同,可以构造一个4行2列的矩阵,现在要你评奖。这样来引入矩阵的乘法很实际和实用,可能学生就更感兴趣,这其中就是数学建模思想的渗透。
5.重视作业训练。数学课程一定要有适当的作业训练,数学是思维的体操,不做作业不仅思维得不到训练,而且知识极容易遗忘。作业的类型可以多样,也可以留点利用软件来简单计算的操作题,但作业要有梯度,设置一些选做题,让学生有挑战性。教师要确保对作业有答复,可以在习题课上讲解,如果时间不够,也可以利用QQ交流工具解答,比如教师把过程写出来拍照发给学生,这也是笔者答疑的一个方式。
三、结语
信息与计算科学是一个交叉专业,也可以说是一个边缘性的数学专业,高等代数与解析几何作为该专业的一门基础课程,学时长、抽象难学,学生基础不好,要提高该课程的教学,需要从多个方面下功夫。笔者根据这个专业的特点从教学内容到教学方法进行的一些探索,从平时课堂表现和作业情况看,大部分学生学习的积极性有较大提高。
参考文献:
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