信息与计算科学专业数值分析课程教学探究

摘 要 基于信息与计算科学专业数值分析课程的特点、教学中存在的问题，对该课程的教学方法进行了探讨。提出教学中采用问题驱动教学实施，精心设计课堂教学，引导学生实践应用，进而培养学生创新能力和专业实践能力。

关键词 信息与计算科学 数值分析 课程教学 实验教学

中图分类号：G64 文献标识码：A

0引言

信息与计算科学专业是由计算科學、信息科学、控制科学以及运筹科学等多学科交叉渗透而诞生的一门新的理科专业，以数学为基础，计算机为工具，解决信息和工程计算方面的实际问题。数值分析是信息与计算科学专业的主干课程，重点研究如何运用数值方法去处理实际工程问题。如何讲授好《数值分析》课程，培养学生分析问题、解决问题的能力，增强学生的创造能力、实践能力从而提高教学质量，是摆在我们面前的一个重要课题。本文就武汉纺织大学信息与计算科学数值分析课程为例，分析在该课程教学中存在的问题与不足，提出了从问题驱动实施课堂教学、精心设计课堂教学和引导学生实践应用等方面进行教学改革的措施。

1教学方法的研究

1.1问题驱动教学实施

数值分析是对实际问题的数值模拟方法的设计、分析与软件实现的理论基础。要解决具体的实际问题，首先需要建立起适当的数学模型，将实际问题的解决归结为相应的数学问题的求解，然后对所归结的数学问题建立相应的数值方法，这样就可以以实例启发学生弄清为什么要进行数值分析，应该如何引进数值方法进行分析，建立一种数值分析的方法后，哪些问题是值得且必须研究的。

利用问题驱动教学法（图1），可以激发学生学习的兴趣，从所求解问题的性质上找原因，从算法上找原因，积极思维，努力给出解决实际问题的方案，提高综合应用来解决实际问题的能力，这也要求教师时时跟踪数值分析的最新成果，搜集具代表性的问题、拿出较好的解决方案，培养学生对数值算法的理解、分析和应用能力。

1.2精心设计课堂教学

学生学习中认知结构的重新构建是以个人原有的经验为背景的，所以切入并丰富学生的经验系统就很有必要。为了提高学生研究问题的兴趣，应与课本知识的学习同步进行，使学生感受到有应用价值。例如在汽车和飞机的外形设计过程中，利用样条技术设计的外形越来越光滑美观，学生了解了样条插值的实际应用背景后，就会对样条插值的理论更感兴趣，也会更有动力学习。

随着计算机科学技术发展和各类教学内容演示软件的开发，直观可视化教学对教学中的问题求解过程直接进行动画演示，这样就将抽象的数学知识和繁杂的计算过程直观地呈现在学生们面前，使学生对相应算法有着非常鲜明的感性认识，帮助学生真正理解教学内容。例如学习不动点迭代法及其收敛性，方程f（x） = 0改写成等价的形式 x = （x），求的f（x） 零点就是求 （x） 的不动点，用几何图像动画逐步来显示迭代过程（图2），可以很直观地让学生理解不动点迭代法及其收敛性，进一步深入想去学习不动点的存在性与迭代法的收敛性。

1.3引导学生实践应用

许多工程技术学科中的问题都需要利用数值分析课程的知识，如果能够让学生参与到解决实际问题的实践中，必将对数值分析课程的教学起到推动作用。利用实际问题，引导学生对数值分析中的算法进行一些改造和扩展去解决实际问题，对研究过程和研究方法进行推广例如用插值法可以求湖水的温度分布，用最小二乘拟合求排污管道的坡度设定，用常微分方程数值解研究自然界生物种群数目变化等。

2结束语

本文对信息与计算科学专业数值分析课程教学实践作了一些探索，结合问题驱动教学实施和精心设计课堂教学，力求通过本课程的教学使学生理解和掌握数值计算方法的基本思想和基本理论。同时，加强数值实验教学和鼓励学生实践应用，使学生能够借助于计算机用所学到的数值计算方法解决一些实际问题，能够更好地理解和掌握数值方法的内涵，进而激发强烈的学习兴趣和创造力。

作者简介：陈永光（1979 -），男，讲师，主要从事数值计算方面的研究。

参考文献

[1] 李庆扬，王能超，易大义.数值分析（第5版）[M].北京：清华大学出版社，2008.