前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了計算機數(shù)學教學法分析范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。
一、高等數(shù)學
高等數(shù)學是絕大多數(shù)理工科學生剛踏入大學的校門就要學習一整個學年的基礎課程。高等數(shù)學、大學物理和英語是大學期間僅有的要學習兩個學期以上的三門課程。高等數(shù)學課程的重要性由此可見一斑。然而當前高校中普遍存在的一種怪現(xiàn)象是:在很多高校的入學考試中,計算機都是收分最高的專業(yè)之一,學生的高中數(shù)學基礎在全校也是名列前茅,大學期間數(shù)學類課程的課時數(shù)也僅次于數(shù)學專業(yè),但學完之后的效果卻幾乎是倒數(shù)第一。其中原因何在,發(fā)人深思。計算機專業(yè)的學生,對數(shù)學的要求固然跟數(shù)學專業(yè)不同,跟物理專業(yè)的差別則更大。通常非數(shù)學專業(yè)的所謂“高等數(shù)學”,無非是把數(shù)學分析中較困難的理論部分刪去,強調套用公式計算而已。而對計算機專業(yè)來說,數(shù)學分析里用處最大的恰恰是被刪去的理論部分。說得難聽一點,對計算機專業(yè)的學生來說,追求算來算去的所謂“工科數(shù)學”已經(jīng)徹底地走進了魔道。記上一堆曲面積分的公式,難道就能算懂了高等數(shù)學?其實計算機專業(yè)的學生只學高等數(shù)學是不夠的,也應該像數(shù)學專業(yè)的學生一樣學數(shù)學分析。計算機專業(yè)的學生對于數(shù)學分析這門課程有一種很復雜的感情。數(shù)學分析是偏向于證明型的數(shù)學課程,這對培養(yǎng)學生良好的分析問題、解決問題的能力極有幫助。因此,計算機專業(yè)的學生學習高等數(shù)學的時候,要知其然更要知其所以然。學習的目的應該是將抽象的理論再應用于實踐,不但要掌握題目的解題方法,更要掌握解題思想。對于定理的學習不是簡單的應用,而是掌握證明過程即掌握定理的由來,訓練自己的推理能力。
二、線性代數(shù)
線性代數(shù)是計算機專業(yè)的一門重要基礎課程,也是較抽象難學的一門課程。由于它概念多,抽象度高,思維方式獨特,一直是教學與初學者感到困難的“老難題”。而老師在教學中由于教學任務重,為了趕進度,存在直接用“定義、定理、證明”的短平快教學模式,從而影響了教學效果,也達不到教學的目的。俄羅斯和美國的《線性代數(shù)》的教學內(nèi)容和教學大綱,與我國當前《線性代數(shù)》課程和教材的知識體系并沒有多大的差別。但美國的教材強調知識的應用,在每章節(jié)后都會有針對性地介紹用MALAB求解相應的線性代數(shù)題目,重視培養(yǎng)學生的動手能力,同時也激發(fā)了學生對于數(shù)學的濃厚興趣。然而我國的《線性代數(shù)》課程和教材卻出現(xiàn)了畸形的發(fā)展,理論越來越抽象,應用和實際計算則毫無關聯(lián),這使得它成了一門非常抽象和困難的課程。例如由于很多教師講課時沒有介紹相關的應用背景,后續(xù)課程中又往往怕麻煩而避開矩陣,使得學生在理論上害怕利用矩陣建模,實踐中不會用矩陣解決問題,即使成績優(yōu)秀的學生也感覺《線性代數(shù)》太抽象。而我們傳統(tǒng)的教學方法又過分強調準確、快捷的計算和證明過程嚴密的邏輯性,使學生感到《線性代數(shù)》的知識與現(xiàn)實脫節(jié),看不見,摸不著,枯燥乏味,致使學生學習興趣日下。學生剛進入大學,其思維方式很難從初等數(shù)學的那種直觀、簡潔的方法上升到線性代數(shù)抽象復雜的方式,故思維方式在短期內(nèi)很難達到線性代數(shù)的要求。大部分同學習慣于傳統(tǒng)的公式,用公式套題,不習慣于理解定理的實質,用一些已知的定理、性質及結論來推理、解題等。而線性代數(shù)這一抽象的數(shù)學理論和方法體系是由一系列抽象的概念構成的。因此,教師在教學中,要首先解釋這些抽象概念在現(xiàn)實世界中的實際背景,教師要研究概念的認識過程的特點和規(guī)律性,根據(jù)學生的認識能力發(fā)展的規(guī)律來選擇適當?shù)慕虒W方式。在教學過程中一再體現(xiàn)由具體事物抽象出一般的概念,再以一般概念回到具體事物去的辨證觀點和嚴格的邏輯推理。
三、概率論與數(shù)理統(tǒng)計
概率論與數(shù)理統(tǒng)計這門課很重要,可惜缺少了隨機過程的章節(jié)。對于計算機專業(yè)的學生來說,到畢業(yè)還沒有聽說過Markov過程是非常不應該的。沒有隨機過程,我們就不知如何分析網(wǎng)絡和分布式系統(tǒng),就不會設計隨機化算法和協(xié)議。據(jù)說清華大學計算機專業(yè)開有“隨機數(shù)學”課程,并且早就是必修課。另外,離散概率對計算機專業(yè)的學生來說有特殊的重要性?,F(xiàn)在,美國已經(jīng)有些學校開設了“離散概率論”課程,直接略去連續(xù)概率的知識,深入分析離散概率。雖然我們不一定要這么做,但應該更加強調離散概率是沒有疑問的。
四、計算方法
計算方法是一種研究并解決數(shù)值問題的近似解的數(shù)學方法,雖然是數(shù)學方法,但是它有別于高等數(shù)學、線性代數(shù)等基礎課程,是一門與計算機結合密切的具有很強實踐性的課程。目前已經(jīng)成為計算機科學與技術專業(yè)學牛的一門專業(yè)基礎課,它要求學生掌握算法的原理、誤差分析和收斂性分析等理論知識,還需要掌握這些算法的應用。很多學生對這門課的重視程度有限,以為沒什么用。其實這是一門非常重要的課程,在很多科學工程中的應用計算都是以數(shù)值的為主。這門課有兩個極端的講法:一個是古典的“數(shù)值分析”,完全講數(shù)學原理和算法;另一個是現(xiàn)在日趨流行的“科學與工程計算”,直接教學生用軟件包編程。作為計算機科學與技術專業(yè)的教師,一定要讓學生認識清楚自己為什么要學這門課,要清楚的知道所學的算法最終需要編程來實現(xiàn)。因此學生只有在清楚的了解算法所需的條件,算法的步驟的前提下,才能轉換成清晰的程序流程并用某種編程語言實現(xiàn)。
五、離散數(shù)學
最常和理論計算機科學放在一起的一個詞是什么?答曰:離散數(shù)學。這兩者的關系是如此密切,以至于它們在不少場合下成為同義詞。傳統(tǒng)上,數(shù)學是以分析為中心的。數(shù)學專業(yè)的學生要學習三四個學期的數(shù)學分析,然后是復變函數(shù),實變函數(shù),泛函數(shù)等等。實變和泛函被很多人認為是現(xiàn)代數(shù)學的入門。在物理、化學、工程上的應用的也以分析為主。隨著計算機科學的出現(xiàn),一些以前不太受到重視的數(shù)學分支突然變得重要起來。人們發(fā)現(xiàn),這些分支處理的數(shù)學對象與傳統(tǒng)的分析有明顯的區(qū)別:分析研究的問題解決方案是連續(xù)的,因而微分、積分成為基本的運算;而這些分支研究的對象是離散的,因而很少有機會進行此類的計算。人們從而稱這些分支為“離散數(shù)學”。“離散數(shù)學”的名字越來越響亮,最后導致以分析為中心的傳統(tǒng)數(shù)學分支被相對稱為“連續(xù)數(shù)學”。離散數(shù)學是計算機專業(yè)開設的必修課,包括集合論、數(shù)理邏輯、抽象代數(shù)和圖論等。這么多重要的內(nèi)容擠在離散數(shù)學一門課程里面,老師不可能面面俱到,每個內(nèi)容都講得很透徹,學生自然也就不可能深入理解。即便是這樣,仍然有些高校對于離散數(shù)學的教學課時數(shù)一減再減。另外,計算機系學生不懂組合數(shù)學和數(shù)論,對于將來從事科學研究來說,也是巨大的缺陷。從理想的狀態(tài)來看,最好分開六門課:集合論、數(shù)理邏輯、抽象代數(shù)、圖論、組合數(shù)學和數(shù)論。這樣安排當然不夠現(xiàn)實,因為沒那么多課時。也許將來可以開三門課:集合與邏輯、圖論與組合數(shù)學、代數(shù)與數(shù)論。
六、總結
計算機科學和數(shù)學的關系有點奇怪。幾十年以前,計算機科學基本上還是數(shù)學的一個分支。而現(xiàn)在,計算機科學擁有廣泛的研究領域和眾多的研究人員,在很多方面反過來推動數(shù)學發(fā)展,從某種意義上可以說是孩子長得比媽媽還高了。但不管怎么樣,這個孩子身上始終流著母親的血液。這血液是themathematicalunderpinningofcomputerscience(計算機科學的數(shù)學基礎)———也就是理論計算機科學。