应用型本科计算机专业离散数学教学实践
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应用型本科离散数学的课堂教学摘要:应用型本科离散数学教学具有教学内容繁多与教学时数相对较少的矛盾,教学过程具有一定挑战性。
该文结合教学实际探讨离散数学的课堂教学,通过具体实例说明如何运用教学理论和方法,启发学生自觉概括,以及运用多媒体技术,从而提高教学质量和效率,并阐述在理论教学中如何联系应用,融入算法教育,进而培养学生计算机学科的基本思维方式。
关键词:离散数学;课堂教学;学习迁移理论;多媒体离散数学是计算机学科的专业基础课程之一,学好离散数学课程对于计算机专业知识的掌握具有十分重要的意义。
特别是近几十年来,由于计算机的迅速发展与广泛应用,大量与数学相关的实际问题往往需首先转化成离散数学的问题,再由计算机处理解决。
离散数学与计算机科学中的数据结构、操作系统、算法分析、编译理论、数据库系统、人工智能、计算机网络等课程联系紧密。
目前,针对社会的需求,计算机人才培养规格可分为科学型、工程型和应用型三类[1]。
作者所在的高校为应用型本科大学,着力培养适应经济社会发展需要的应用型高级专门人才。
根据中国计算机学会教育专业委员会编制的《中国高等学校计算机科学与技术(应用型)学科教程(2009)》,离散数学建议最少64学时,其中命题逻辑10学时,谓词逻辑8学时,集合与关系16学时,函数4学时,代数结构12学时,图论14学时。
在离散数学教学中,作者以国家标准为指导,参考了国内外众多教材、课件和教学视频,现将实践中取得的一些经验与心得与大家分享、探讨。
1运用教学理论和方法1.1学习迁移理论的应用数理逻辑是离散数学中最复杂的内容之一,有较多的抽象概念和公式定理,不少学生难以在短时间内入门,理解其思想内涵。
而数理逻辑通常作为离散数学的开篇,直接影响到学生对该课程的学习,以及计算思维逻辑的正确形成。
如何帮助学生在短时间内掌握数理逻辑的初步内容,是作者一直思考的问题。
根据学习迁移理论,一种学习中习得的经验对另一种学习的影响,称为学习迁移[2]125。
“离散数学”实践教学研究“离散数学”作为计算机专业基础课,它的实践环节往往被忽略。
本文对于实践环节的设计、分析、问题及其解决方案进行了研究和实践,获得了感性和理性的理解和认识。
关键词:离散数学;实验;课程安排“离散数学”作为计算机专业很重要的一门基础课,对于后续课程,如数据结构,数据库原理,编译等课程起到直接的影响,同时对培养学生的逻辑思维能力,抽象思维能力,探讨前沿领域都起着非常重要的作用。
根据我校离散数学教学的多年教学,我们在“离散数学”教学的环节中增加了实践环节,考虑课时安排问题,基本都是以课后作业的形式安排,但是在考核中增加分值,以调动学生的积极性。
1“离散数学”实验内容的设计“离散数学”课程按传统的教学,共分四个部分,数理逻辑,集合论,代数系统,图论。
我们共计按两个学期开设课程,每个学期54学时。
在第一学期讲授前两部分,第二学期讲授后两部分。
根据实际情况,我们设计了如下的实践题目,见表1和表2。
根据学时,我们的实验大部分都安排在业余时间进行。
教师利用QQ群等工具进行答疑辅导,我们感觉到学生如果发现老师和他们一样能够使用现代的网络工具,那么他们和老师之间的距离无形中被缩小了。
在实验题目的安排上我们力求精炼,体现课程的难点,增加学生理解的最大化。
在实验的组织上,我们采用分组进行,组长负责制,采用小组软件工程的要求,填写实验日志。
在实验的指导上,教师利用投影分析流程,训练流程图的使用。
在编程语言上我们不加要求,学生可以使用C,C++,Java等。
事实表明,由于我们学校在前一学期学习了C语言,所以大多数同学使用C,也有个别同学使用了自学的GUI语言,比如JBuilder等。
在实验组的形式上,学生可以给自己的组自由命名,有的组居然命名为“微软第二小组”。
通过这个命名,学生的集体意识明显增强了。
对于实验的梯度问题,很多同学的分析能力和解决问题的能力很弱,针对这种情况,我们采取了互相帮助的原则,如果哪个同学对于该组的题目内容无法讲解清楚,无法说明每个人所做的工作,那么一票否决制。
浅谈《离散数学》教学方法与实践前言离散数学是计算机科学及其他一些工程领域非常重要的一门课程,它为学习计算机科学提供了基础和工具,能够让学生学会分析、证明和解决关于离散对象的问题。
本文主要探讨《离散数学》的教学方法和实践。
教学方法前置知识的准备在教学开始前,教师需要确认学生已经具备了必要的数学背景,比如大学数学中的微积分、线性代数、概率论和统计学。
如果学生还没有具备这样的背景,那么教师需要先对学生进行前置知识的补足。
课程设置在课程设置中,需要让学生了解离散对象和结构,这包括组合数学、图论、逻辑和有限自动机等。
教师需要简要介绍这些结构,并解释它们的应用和重要性,在学生掌握离散对象和结构的基础上深入到离散数学的具体内容。
授课方式在离散数学的授课方式上,教师需要采用互动式教学方法,即通过当堂课的问答互动和现场实例演示,激发学生的兴趣,引导学生发现问题和解决问题的方法。
离散数学中有大量的证明,教师通过课堂演示可以让学生理解证明的思路和方法。
课前作业每节课教师都需要布置相应的课前作业,让学生在课前预习知识点,掌握基本概念和公式,为后续授课打下坚实的基础。
课前作业可以让学生更好的把握课堂知识重点,同时也为老师提供了对学生掌握程度的评估。
解题方法离散数学的主要难点在于掌握解题思路和方法,因此教师需要教学生解题方法,让他们熟悉和掌握在离散数学问题中的常见解题方法。
掌握这些解题方法对于解决离散数学问题有很大的帮助。
实践课程设计在实践中,我们需要对《离散数学》的课程设计进行优化。
一般来说,离散数学的课程设置有许多可以删减和调整的内容。
通过剔除或改进无用的知识点,使课程更加深入剖析那些真正重要的概念与算法,这样能让学生明白怎样将离散数学的知识运用到实际问题中去。
鼓励问题提问教师应该鼓励学生随时提问学习上的问题,包括在课堂上和课下,教师需要多给学生提供提问机会,并给予详细解答,这样能够帮助学生更好的理解离散数学中的概念和原理。
应用型本科离散数学教学问题与方案设计1 概述离散数学,是计算机相关专业的核心课程之一,已经广泛地用于计算机系统的建模和分析[1].根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会的统一部署,对离散数学课程在专业课程体系中的定位进行了思考。
本文针对应用型本科院校的培养目标和学生特点,对课程的教学目标、内容侧重、实验设计等提出了相应的教学实施方案。
2 应用型本科离散数学教学中存在的问题分析应用型本科目标和离散数学的课程特点,在课程教学中常在以下问题:1)离散数学内容丰富,每章节内容来自于不同数学分支,而这些知识又有机组成为合理的体系。
由于课时的限制,应用型学校将学时减少到72或64甚至48学时。
任课教师忙于求大求全,使得每课内容太多,大部分学生对大部分知识浅尝辄止,对内容之间的联系不甚了解,甚至对这门课程与计算机科学的联系不够清楚,更谈不上在计算机技术中加以应用。
2)离散数学逻辑性较强。
老师在授课时,专注于理论的推导、证明,而忽视了学生实践和实验能力的培养,使得学生对本门课学习失去兴趣,对学习目的不明确。
3)离散数学部分章节抽象性强,难于记忆和理解,应用型本科学生由于能力的限制,跟不上老师的思路和讲课速度只记住结论或结果,掌握不了方法和思路。
3 课程定位和教学实施方案的总体设计思想3.1 应用型本科离散数学的课程定位离散数学是计算机专业的基础课,为后续的数据结构、计算机操作系统、编译原理、算法分析基础、数据库原理等课程提供了重要的数学理论基础[2].1993年,中国科学院院士吴文俊在数学课程改革研讨会上指出“任何数学都要讲逻辑推理,但这只是问题的一个方面,更重要的是用数学去解决问题”,突出了数学的应用性[3].根据应用型本科人才培养目标的要求,应用型本科受限于培养计划中课时的设置,当我们在决定课程定位时既不可能也不应该将离散数学作为一门完整的科学体系讲授。
同时,也没足够的学时深入讨论知识点间的内在联系。
浅谈《离散数学》教学方法与实践摘要:离散数学是计算机科学与技术专业的一门重要的专业基础课,它在计算机科学及相关领域中有着广泛的应用背景.因此,如何提高离散数学课程的教学水平和质量,对学生后续课程的学习和今后的科学研究均具有现实意义.关键词:离散数学;教学改革;教学方法0引言《离散数学》是计算机科学中重要的基础理论课程之一,它不仅是许多计算机专业课的必备基础,而且对培养学生抽象思维能力和逻辑推理能力有着重要的作用.但这门课程具有概念多、理论性强、高度抽象等特点,这无疑给教师的教学和学生的学习带来一定的难度.因此,如何提高离散数学课程的教学水平,对于计算机相关专业学生后续课程的学习以及提高学生的抽象思维和逻辑推理能力都具有现实的意义.本文结合作者近年来从事离散数学课程教学的实际,从教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了一些初步探讨.提高学生对《离散数学》的认识,调动学习积极性学生在学习离散数学时,往往看不到它在计算机科学中的具体应用,认为该课程对计算机科学的作用不大,因而不重视离散数学的学习,学习兴趣不高,学习效果不甚理想“兴趣是最好的老师”,因此,在上第一堂课时,教师就应该给学生介绍离散数学的重要性,提高学生的学习兴趣事实上,计算机学科的发展近年来与离散数学的主要内容如数理逻辑、抽象代数和图论等有非常紧密的联系随着计算机科学的快速发展,进行该学科相关的研究与开发的起点在不断提高,无论学生今后从事理论研究,还是应用开发或者是技术管理工作,都应该具有坚实的理论基础,才能适应学科迅速发展和知识更新的需要.当今计算机科学界的权威人士很多都是研究离散数学出身的.美国的软件之所以能领先,其关键就在于在数学基础上他们有很强的实力,有很多杰出的人才,而我国的信息技术的数学基础十分薄弱,这个问题不解决,我们就难成为软件强国计算机领域最负盛名、最崇高的一个奖项是图灵奖,具有“计算机界的诺贝尔奖”之称.图灵是一位英国的数学家的名字,他所创立的数学模型一一图灵机.在可计算性理论中起着重要作用,为计算机的诞生奠定了坚实的理论基础.为了纪念他对计算机科学所做的贡献,国际上用他的名字来命名这个奖项.著名的计算机软件大师狄克斯特曾经说过:“我现在年纪大了,搞了这么多年软件,错误不知犯了多少,现在觉悟了.我想假如我早年在数理逻辑上好好下点功夫的话,我就不会犯这么多的错误.不少东西逻辑学家早就说了,可我不知道要是我能年轻20岁.我要回去学逻辑”由此可见离散数学在计算机学科中的重要作用2教学内容的优化《离散数学》课程的教学内容一般包括四个部分:数理逻辑、集合论、代数系统、图论.这四部分内容中每一个部分都可以是一门独立的课程,它们分别作为《离散数学》课程的一部分,容易造成教学内容繁多与教学课时数偏少相矛盾,使教学过程具有很大的难度.如果这几部分的内容都要详细讲授,时间上来不及.所以在在教学过程中对讲授内容的设置上应当有所侧重,比如学生对集合论基础的很多内容在中学数学中已经有所了解,所以这部分内容只需要简要介绍一下,重点放在用集台论的方法解决实际应用问题上.对于二元关系这部分,侧重点是加强对与二元关系的几个性质相关问题的论证方法的训练.在数理逻辑上通过将一般命题公式和一阶逻辑公式化成范式,达到强化训练学生逻辑演算能力,并通过逻辑推理理论的学习来提高逻辑推理能力.图论部分重点放在基本概念的理解和实际问题的处理上,通过对相关定理及其证明思路的理解来体会图论的研究方法.代数系统这部分内容重点放在群论上,尤其要在代数系统、群、子群、循环群、变换群、正规子群的概念及相关问题的理解上下功夫,特别要掌握同构和同态的概念及应用,对于其它的代数系统如环、域及布尔代数则可以略讲.另外,现行大多数教材,主要是集中在从纯数学理论角度教授基本内容,这也是不利于学生的理解学习的.如果选择了这种教材,在教学过程中,应穿插介绍一些知识点在计算机科学中的应用,将之与离散数学理论结合介绍给学生,使学生重视这一课程的学习,产生学习兴趣,主动地进行学习.这将有利于学生理解理论知识,又为后续课程的学习奠定基础.3教学方法实践3.1注重理论的理解。
第1篇一、前言离散数学是计算机科学、信息科学、数学等学科的基础课程,对于培养学生的逻辑思维、抽象思维和算法设计能力具有重要意义。
为了提高离散数学的教学效果,我们开展了一系列教学实践活动,旨在通过实践操作,让学生更加深入地理解和掌握离散数学的基本概念、方法和应用。
二、活动背景随着计算机科学的飞速发展,离散数学在各个领域中的应用越来越广泛。
为了让学生更好地适应未来社会的发展需求,我们决定开展离散数学教学实践活动,通过实际操作和项目实践,提升学生的综合素质。
三、活动目标1. 提高学生对离散数学基本概念的理解和掌握;2. 培养学生的逻辑思维和抽象思维能力;3. 提升学生的算法设计和编程能力;4. 拓展学生的知识面,激发学习兴趣。
四、活动内容1. 离散数学基本概念讲解与练习在活动开始阶段,我们首先对离散数学的基本概念进行了讲解,包括集合、关系、函数、图论、组合数学等。
通过课堂讲解、例题分析和练习,让学生对离散数学的基本概念有清晰的认识。
2. 算法设计与实现为了让学生更好地理解算法设计,我们选择了几个具有代表性的算法,如排序算法、查找算法、图搜索算法等。
在教师的指导下,学生分组进行算法设计,并使用编程语言实现算法。
通过这一环节,学生能够将理论知识与实际编程相结合,提高编程能力。
3. 项目实践为了让学生将离散数学知识应用于实际项目中,我们设计了几个项目实践任务。
例如,设计一个基于图的社交网络分析系统、实现一个基于组合数学的密码生成器等。
学生分组进行项目实践,通过讨论、分析和编程,完成项目任务。
4. 案例分析在活动过程中,我们选取了几个与离散数学相关的实际案例进行分析,如网络安全、人工智能、大数据等。
通过分析案例,让学生了解离散数学在各个领域的应用,激发学生的学习兴趣。
5. 交流与分享为了促进学生的交流与合作,我们组织了小组讨论和展示活动。
学生分组讨论各自在项目实践中的心得体会,并在全班进行展示。
通过交流与分享,学生能够互相学习、取长补短,共同提高。
浅谈《离散数学》教学方法与实践2000字《离散数学》是必修课程中必不可少的一门课程。
在计算机科学、信息学等领域中,离散数学被广泛应用。
因此,教师在教授该课程时需要采用一种灵活的方法,让学生能够理解和掌握知识。
本文将会从教学方法和实践的角度探讨《离散数学》的教学。
一、教学方法1. 立足基础知识在教学过程中,教师应该认真掌握学生的基础知识水平,因为离散数学的学习需要对数学有一定的了解。
因此,教师应在开课之前,对学生进行基础知识的检测,了解学生的数学基本功。
2. 实践与理论相结合离散数学是一门理论性非常强的课程,但不能仅仅停留在理论层面上,要注重实践操作。
在教学过程中,教师应该多借助实例,引导学生学会分析和解决实际问题。
实践操作不仅能够加深学生对理论知识的记忆,还能提高学生的实践能力。
3. 组织讨论离散数学学习需要学生进行独立思考、分析和解题。
但是,某些学生在点到多难的地方,可能难以理解。
因此,教师应该鼓励学生组织讨论,共同探讨难点问题。
学生之间互相讨论,不仅有助于理解知识,还能提高思维能力。
4. 应用到实际中离散数学的知识不光是用于计算机科学和信息技术领域,而且在其他领域也具有广泛的应用。
在教学过程中,教师应该将学过的知识点和实际情况联系起来,举例说明,让学生看到离散数学的应用价值。
二、实践1. 独立思考离散数学是一门需要学生自主思考、独立解决问题的课程。
因此,教师应该注重培养学生的思考能力,挑战学生的思维极限。
在开展课堂教学中,教师可以采用思维导图等多种知识组合方式,培养学生的逻辑思维能力。
2. 多种实践除了笔头计算和解题,离散数学学习还需要与其他学科进行交叉,在不同的实践环境下,对离散数学知识进行拓展和应用。
比如,在经济学、社会科学等领域,离散数学也有着十分重要的应用,教师应该注重学科的交叉并结合实际操作。
3. 激发兴趣离散数学的知识点非常丰富,因此,教师应该通过多种方式激发学生的兴趣。
比如,举例说明离散数学的应用场景,处处都可以发现离散数学的存在;让学生通过制作PPT、实验演示等方式,增加学生的参与感。
计算机类专业《离散数学》教学实践与心得《离散数学》是计算机类专业的一门重要课程,它对于培养学生的逻辑思维、数学建模和问题解决能力具有重要的作用。
在我从事《离散数学》教学实践的过程中,我深深感到了《离散数学》课程的重要性和复杂性。
下面是我在教学实践中的一些心得和体会。
首先,我发现学生对于《离散数学》这门课程有一定的抗拒心理。
因为对于大部分计算机类专业的学生来说,他们更喜欢编程和实践性较强的科目,而对于理论性较强的课程则有些陌生和抵触。
因此,我在课堂教学中,注重将抽象的理论知识与计算机实际应用相结合,通过实际案例和实际编程问题来让学生理解和应用《离散数学》的概念和方法,提高他们对这门学科的兴趣和认识。
其次,由于《离散数学》是一门抽象的数学课程,而计算机类专业的学生对于数学的基础知识和思维方式可能相对薄弱,因此在教学中我注重对学生的数学基础进行巩固和提升。
我会在开课前进行一次测查,了解学生的数学基础情况,然后针对性地进行讲解和练习,帮助他们建立起扎实的数学基础,为后续的学习打下坚实的基础。
同时,我还注重培养学生的抽象思维能力和逻辑思维能力。
《离散数学》中的概念和定理往往与日常生活较远,具有相当的抽象性。
因此,在课堂教学中,我会通过具体的例子和实际应用,帮助学生理解抽象概念,并引导他们进行抽象思维的训练。
同时,我注重启发式的教学方法,通过提问、讨论等方式,引导学生进行逻辑推理和问题解决,培养他们的逻辑思维能力。
此外,我还注重将《离散数学》与计算机科学的其他学科相结合,形成一个完整的知识体系。
通过引入相关的应用案例和实际问题,让学生理解《离散数学》在计算机科学中的重要性和实际应用。
同时,我会与其他相关课程的教师进行合作,共同设计和开展课程,形成互补和衔接,提高学生的综合能力。
最后,我还注重激发学生学习的积极性和主动性。
《离散数学》是一门相对理论性较强的课程,学习的难度较大,因此需要学生主动去思考和探索。
在教学中,我会鼓励学生自主学习,课后布置一些实例演练和问题解决,让学生通过自主学习和解决问题来提高自己的学习能力,并培养他们的问题分析和解决能力。
离散数学实验教学实践研究
实践方法:
一、掌握基本概念
在开始进行实验教学之前,首先需要掌握离散数学的基本概念,如集合、关系、图等。
这些基本概念是离散数学的基础,对于后续的学习十分重要。
因此,教师需要对这些基本
概念进行系统的讲解,让学生在理解的基础上进行实验。
二、实验环节
1. 集合的实验
集合是离散数学中最基本的概念之一。
学生可以通过实验的方式巩固集合的基本概念
和操作方法,如并、交、补集等。
实验内容如下:
(1)集合的表示方法和性质
(2)集合的基本运算:并、交、补集
(3)集合的等价关系和等价集合
关系是离散数学中的重要概念,涉及到图论、计算机程序设计等多个领域。
通过实验
可以让学生深入理解关系的性质和操作方法。
实验内容如下:
(1)关系的基本概念和性质
(3)关系的图形表示和路径的计算
(2)图的存储方法和遍历算法
(3)图的应用案例
三、总结回顾
实验教学结束后,教师需要对本次实验进行总结回顾,让学生对离散数学的知识有一
个更深入的理解。
同时,教师可以通过讲解实验中出现的问题或案例,让学生在实际应用
中更好地理解离散数学的知识。
总之,离散数学实验教学是提高学生离散数学学习效果的有效方法之一。
通过实践,
学生可以深入理解离散数学的基础知识和应用方法,提高解决实际问题的能力和思维水平。
离散数学实验教学实践研究离散数学是计算机科学的重要基础课程之一,它主要研究离散结构以及这些结构上的相关概念、方法和技巧。
在离散数学实验教学中,教学实践起着至关重要的作用。
本文将探讨离散数学实验教学的实践研究。
离散数学实验教学应注重培养学生的实际动手能力。
离散数学涉及到很多概念和算法,理论上很容易理解,但实际应用时往往需要进行具体操作。
在实验教学中,可以通过设计一系列的实际问题,让学生亲自动手解决,培养他们的实际动手能力。
在讲解图的遍历算法时,可以设计一些实际情境,让学生使用图的遍历算法解决问题,如找出一个地图上的最短路径等。
离散数学实验教学应注重培养学生的问题解决能力。
离散数学实验教学的重点之一是让学生学会运用所学的离散数学的知识解决实际问题。
在实验教学中,可以设计一些富有挑战性的问题,让学生主动思考、探究并解决问题。
在讲解集合的运算时,可以设计一个复杂的实际问题,让学生运用集合运算解决问题,如给定两个集合,求它们的交集、并集以及差集等。
离散数学实验教学应注重培养学生的团队合作能力。
离散数学所涉及的概念和算法往往与现实生活中的问题密切相关,解决这些问题需要多个人合作。
在实验教学中,可以将学生分为小组,分配给每个小组一个实际问题,要求他们共同合作,完成问题的解决。
通过这样的实践,可以培养学生的团队合作意识和能力。
离散数学实验教学实践研究应注重培养学生的实际动手能力、问题解决能力和团队合作能力。
通过实践研究,可以不断探索出适合离散数学实验教学的具体方法和策略,提高学生对离散数学的理解和应用能力,为他们今后的学习和工作打下坚实的基础。
离散数学教学联系计算机实践的探索在我国目前高等教育体系中,离散数学课程一般由计算机专业教师负责教学,有别于其他公共课类数学,如高等数学、线性代数等。
然而对计算机专业学生来说,往往意识不到离散数学与计算机科学之间的关系,误将其看作公共数学课,学习兴趣不高,而且主动性较差,不能将课程内容与计算机领域实践相结合。
针对这种情况,应改进离散数学的教学方法,加强实践环节,使学生对离散数学的认识不仅仅停留在“数学课”的基础上,而是掌握数学思维、数学方法,解决计算机领域问题,如何开展实践教学成为实现上述目标的关键。
很多高等院校计算机专业教师提出了自己的教学方法,本文作者在教学工作中,借鉴了上述方法,并结合自身对计算机专业本科生多年离散数学教学经验,在教学中结合计算机领域背景实际问题,改革教学方法和教学内容,激发了学生的学习兴趣,而且加强了学生解决实际问题的能力。
2 教材选取与教学内容安排目前,国内出版的高等院校离散数学类教材,一般包含四个部分:数理逻辑、集合论、代数系统和图论。
国内教材的特点是数学性强,结构明确,偏重概念、定理、数学推理证明等,但是缺少实例讲解。
而国外经典离散数学教材,其特点往往从解决问题的方法入手,如Discrete Mathematics and Its Applications一书,结构为:逻辑集合函数基础、算法整数矩阵基础、数学推理、计数、高级计数技术、关系、图、树、布尔代数、计算模型。
国外教材的特点是篇幅较长,对数学概念和定理的着墨较少,而侧重于问题的解决,实例精彩,但是易使学生难以把握重点。
国内、国外两类教材各有千秋,但是针对学生特点和教学目标,我们还是选择了尤枫、颜可庆编写的《离散数学》(机械工业出版社2005年版)。
该教材知识点清晰,便于学生掌握。
虽然欠缺实例,但是实例部分可以由教师讲课时补充,理论和实例二者互为补充,又有所区别,学生可以在掌握关键知识点后,根据自身情况举一反三,训练理论联系实际能力。
离散数学的教学现状与创新实践案例应用1、离散数学教学的现状与问题计算机专业是一个知识更新速度快、新技术层出不穷的宽口径专业[1]。
作为计算机专业核心课程之一的离散数学课程,其教材、内容和教学方法在很长一段时期内都没有明显的变化,并没有随着计算机理论和应用的快速发展而进步[2-3]。
离散数学是现代数学一个非常重要的分支领域,是计算机科学的核心理论基础[2]。
离散数学以研究离散量的结构和相互间的关系为主要目标,其研究对象一般是有限或者可数元素,这种特征描述了计算机科学的离散性。
离散数学的教学依然延续传统的教学模式,以教师课堂授课和布置课后习题作业为主要教学模式[3]。
在日新月异的计算机技术发展背景下,这种传统的教学模式暴露出越来越多的问题[1-3]。
首先,教学目标上过分强调知识目标,而忽略能力的达成和素养的提升[2]。
在制订教学大纲时,离散数学的教学目标突出对计算机科学相关背景知识的掌握,而对能力的达成和素养的提高没有明确约束。
仅有知识而不具备知识迁移技能以及将知识应用于实际的能力,学生就无法解决现实生活中的实际问题,也无法将知识转换为生产力;同样,学生具备了知识和能力,但缺乏素养,也无法对社会做出贡献。
其次,实践教学的内容、形式和效果无法满足能力培养的需要[3]。
计算机专业的综合性、工程性和实践性都很强,注重实际应用。
实践环节是学生将知识转化为技能、将理论应用于实际时不可或缺的部分。
从内容上看,目前离散数学教学中低层次的习题训练远远不能满足能力培养的需要,缺乏一些含金量较高的提高性、综合性和创新性的实践案例。
从形式上看,其教学大多局限在教室,使用数年不更新、内容过时、仅用于教学的案例,无法让学生将所学知识与未来的应用进行有效衔接。
第三,创新能力培养不足[4]。
自2010 之后,随着复杂网络和大数据科学研究的兴起,离散数学中一些经典内容(例如图论、关系等)已经获得了更为深入的研究和认识,其应用也得到了较宽的拓展[5]。
应用型本科计算机专业离散数学教学实践
摘要:离散数学课程是计算机科学的核心基础理论课程,探索研究其教学方法和教学技巧,帮助学生掌握这门课程具有重要的实际意义。
本文从教学内容、教学方法和教学手段三方面对离散数学教学作了分析和探讨。
关键词:离散数学;教学方法;教学手段
0 引言
离散数学是现代数学的一个重要分支,以离散量作为研究对象,涉及的内容较广,充分描述了计算机科学离散性的特点。
离散数学课程是计算机科学的核心基础理论课程,教学对象是计算机及相关专业的本科学生。
通过这门课程的学习,不但要使学生掌握离散量的结构及其相互间的关系,而且要培养学生的抽象思维、逻辑推理、符号演算和缜密概括的能力,为数据结构、操作系统、编译理论、算法分析等后续课程的学习打下坚实的数学基础,也为迎接未来数学、计算机
科学新技术的挑战作必要的理论储备。
据统计,目前国内离散数学课程大致分为3个层次。
少数著名高校,如清华、北大等,为强化基础理论,将该课程分拆为多门课程,学时甚至多达200多学时;大多数重点院校兼顾计算机科学和计算机应用所涉及的离散结构数学模型的讲授,内容较为宽广深入,讲授课时大约在72至90学时;部分院校要求稍低,只讲授和计算机应用有关的离散结构数学模型。
笔者所在院校属于第3层次,离散数学教学为48学时。
本文结合教学实际,从教学内容、教学方法和教学手段3
方面对离散数学教学作了分析和探讨。
1 教学内容
《离散数学》课程的教学内容一般包括4个部分:数理逻辑、集合论、代数系统和图论。
由于学时有限,不可能全部内容都详细讲授,因此对讲授内容应当有所侧重和取舍。
对于对后继课程影响不大,而学生又不容易理解的内容删除不讲,从而保证学生学一部分会一部分,而不是学了很多却什么都不能深入理解。
在数理逻辑的教学中强化训练学生逻辑演算能力,并通过逻辑推理理论的学习来提高逻辑推理能力。
在集合基本概念部分,学生对其中很多内容在中学已有所了解,因此这部分内容只需简单介绍。
代数系统部分主要介绍二元运算及其性质,以及几个代数系统,包括半群、单元半群、群、格与布尔代数,循环群、变换群等删除不讲。
图论部分重点放在基本概念的理解和实际问题的处理上,如详细讲解最小生成树、最短通路、最优2元树等问题,为后续课程“数据结构”做一个良好的铺垫。
授课内容
和学时分配如表1所示。
2 教学方法
教学方法是完成教学任务、实现教学目标和提高教学质量的关键所在。
它不仅影响学生对知识的掌握情况,也影响学生智能和个性的发展。
在离散数学教学中,我们的方法包括:采用启发式教学,激发学生创造性思维;揭示知识的内在联系,使学生领悟数学内在的统一性;理论联系应用,使学生体会到离散数学对计算机科学的重要意义;
讲解知识的背景与形成过程,培养学生的人文素质。
2.1 采用启发式教学
提高课堂教学质量对于提高教学质量非常关键。
在课堂教学中,我们坚持启发式教学,以知识为载体,培养学生分析解决问题的思维方式和方法。
讲课时结合一些有趣的故事,减轻学习的压力,并从故事入手,提出有思考性的问题,促进和启发学生思维的积极性。
比如苏格拉底三段论、伽利略悖论、哥尼斯堡七桥问题等等。
再如,讲解朴素集合论中的罗素悖论时,引出停机问题。
总之,尽量开拓学生思路,引导学生进行探索式学习,避免简单地灌输型传授知识,引导学生多方位、多角度地发现问题和解决问题,既调动了学生学习的积极性,又培养了学生的能力。
2.2 揭示知识的内在联系
离散数学的四大部分内容相对独立又相互渗透,我们在讲课中注重前后呼应,力求揭示知识的内在联系。
如集合论是整个课程的基础,用集合描述概念的思想方法渗透于各个篇章之中。
关系是笛卡尔积的子集,映射是特殊的二元关系。
图是由边集和点集所构成,各种子图都是其子集。
有限集合上的关系可用图来表示。
代数系统是具有某些运算的非空集合,同态和同构是保持运算的不同映射。
集合代数和逻辑代数属于同构的布尔代数。
在教学中贯穿这些知识和观点,可使学生融汇贯通,形成离而不散的知识结构,领悟数学内在的统一性。
2.3 理论联系应用
离散数学有计算机数学之称。
但在传统的离散数学教学中,往往采用常规的教授“纯数学”的方法,学生不能很好地体会离散数学对
计算机科学的重要意义,对“纯数学”不感兴趣所以学习积极性不高。
因此需要认真思考怎样把这门课程与计算机专业知识结合起来,如何把计算机知识融入离散数学教学中,因材施教,深入浅出,使学生易于理解、掌握所学知识。
我们在理论教学中穿插离散数学的若干应用:以n元关系及其运算为理论基础的关系数据库,以谓词逻辑为表现形式的逻辑程序设计语言Prolog,运用命题公式的等值演算简化逻辑电路,利用哈夫曼树求前缀码等。
使学生在学习过程中理解离散数学与计算机其他专业课程之间的联系。
在激发学生学习热情的同时,也开阔了他们的思路,为他们以后在专业领域应用离散数学打下基础。
2.4 人文素质的培养
“人文”一词,中国古已有之。
在《易经》中就出现了这样的话语:“文明以止,人文也。
观乎天文,以察时变;观乎人文,以化成天下。
”人文素质,从广义来说指一个人成其为人和发展为人才的内存于主体的精神品格。
良好的人文素质表现为:追求崇高的理想和优秀的道德情操,向往和塑造健全完美的人格,热爱和追求真理,严谨、求实的科学精神,儒雅的风度气质等。
人文素质的培养起始于人性的自觉,注重人的心灵自悟、灵魂陶冶,着眼于情感的潜移默化。
在课程教学过程中,我们结合专业发展历史与最新前沿,讲解知识的背景与形成过程,引导学生了解计算机科学家、数学家的求学、研究的经历与科学献身精神,增强学生学习兴趣与钻研精神。
例如,在讲解代数系统时,介绍抽象代数的开创者阿贝尔和伽罗华天才而短暂的一生;在讲到罗素悖论时,推荐学生阅读罗素的《西方哲学史》;集合
的基数部分则涉及到潜无穷与实无穷两种哲学学说,等等。
3 教学手段
采用现代化的教学手段是为了更好地实现教学目标、完成教学任务的。
讲求实效,是运用现代化教学手段应遵循的首要原则。
由于应用型本科院校中离散数学课程内容多、课时相对较少,传统的教学方式信息量受限,因此我们课堂以多媒体教学为主。
配套的多媒体课件是提高教学效率、效果的重要手段。
例如,讲解关系性质及其判别方法时,采用板书需要花较多时间书写定义和实例,然后再观察总结。
现在通过课前制作的课件可以在课上直接给出其定义、实例以及判别方法的列表总结,不仅节省大量时间,且框架清晰,学生更易接受。
多媒体课件还有利于加强启发式、形象化教学,通过文字、图像、动画等为学生建立形象化的思考过程,提高学生的形象思维及创新思维能力。
另外,教师自主开发了以多媒体课件和电子教案为核心,包括教学视频、网络课堂、题库等内容的多位一体教学平台。
课后学生可以通过网络进行补充学习和个性化学习,并讨论交流,进一步培养自学能力。
4 结束语
离散数学是计算机专业的核心基础理论课程,探索研究它的教学方法和教学技巧,从而帮助学生掌握这门课程具有重要的实际意义。
要达到良好的教学效果,需认真把握教学规律,因材施教、因人施教,需站在学生的角度结合实际的教学情况进行不断地探索,调动学生内
在积极性,充分发挥学生的潜能。
同时,提高理科生的人文素养,达
到全方位教育的目的。
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