教学条件

1.教材的使用与建设

学院资料室有国内外数值计算方法参考书30余种,以供教学研究参考。

在教材的选用上,为了博取众家之长,针对教学的不同层次及不同要求,实行了多元化的教材,既选用英文原版教材进行双语教学,也选统编教材和自编教材。

Richard L. BurdenNumerical Analysis(第七版,影印版),高等教育出版社。

Michael T. HeathScientific Computing,An Introductory Survey(2),清华版

高教出版社的有易大义等编著的《计算方法》;李庆扬等编著的《数值分析》;及蔡大用等编著《数值分析与实验学习指导》等,西安交通大学出版社的邓建中等编著的《计算方法》。

由课程负责人褚衍东教授主编的《数值计算方法》,该教材充分体现了工科数值计算方法的特点,教材符合大纲要求,系统性强,知识面广,方便教学。这本书以其“着力阐述构造算法的思想、过程与误差分析;注重算法描述、加强数值实验、增加工程应用建模实例”等特点,2000年获铁道部优秀教材奖。

目前正在修订出版新教材,针对近年来的教学实践,算法的实现以MatlabC语言编程为主;吸收原版影印教材的特点,科研促教学的实践,汇集了更多的科学计算的工程应用实例。新教材特点:反映了近年来教学改革的经验与成果,针对性更强,更符合人才培养目标,以及现代科学计算的新内容等,反映了近代国外数值计算方法教学新模式。

2.促进学生自主学习的扩充性资料使用情况

为了使学生更好得掌握和理解教材中的重点与难点,拓宽学生知识面与视野,做到理论联系实际,扩充性学习资料有:

教师指定的国内外教学参考书,实验教学指导书等;

多个版本的数值计算方法的电子版教学课件,包括双语教学电子教案;

大量的数值实验源程序,分别用FortranC语言,以及Matlab语言将课堂教学中讲授的主要数值方法的源程序写出,供学生学习对比。

教师的电子教案和多媒体教学课件也已经上网。该课程教学网页上,学生可自行阅读和下载使用,供课外学习时使用,收到了良好的效果。

3.配套实验教材的教学效果

为配合数值计算方法的理论教学,我们选编了数值计算方法实验习题,集中安排数值实验课,给学生布置数值实验的大作业,强化学生计算机编程、数值实验的能力。

本实验习题的选编通过对基本数值算法的数值实验,加强对数值计算方法的理解,掌握算法的收敛性和稳定性,建立算法性能分析的概念。近年来随着专用计算软件的发展,数值实验不仅可以用传统的PascalFortranC语言编程,也可以用MathematicMapleMatlab等计算机代数系统实现数学推演、数值计算、绘图等,这些计算机代数系统不仅功能强大,并具有友好的人机交流界面,易于学习掌握。但传统的程序设计语言以其软件小、计算效率高不可完全取代,针对语言特点和要解决的问题选择最恰当的语言编程,也是数值实验训练的基本内容。

配套实验教材针对性强,通过利用计算软件进行程序设计的实训,加强学生计算机编程与数值试验能力的培养,效果优良。学生无论在专业课学习、还是在参加各类竞赛都表现出良好的科学计算、计算机编程、数值实验的能力。

4.实践性教学环境

 1)数值实验中的拓展性实验和创新实验:主要要求学生会综合使用多种数值计算方法作对比实验、或通过对某些量(诸如步长)的调整,数值实验分析结果的变化,或设计一些实际背景的问题,给学生布置数值实验的大作业,要求学生运用计算机编程实现数学推演、数值计算、绘制图表等,以加深学生对算法设计思想的体会,提高学生利用数学的思想分析问题解决实际问题的能力。

2)课外实践教学主要环节:参加数学系教师或大学生数学建模协会和软件协会举办的各类相关专题讲座、学术报告、科研小组活动、教学竞赛等活动,在数学建模的教学及竞赛训练中,继续加强学生的算法设计、计算机编程训练,培养学生科学计算、解决实际问题的应用能力、创新意识和创新能力。

3)已建成良好的数值实验的软硬件环境。目前,全校拥有3000余台教学用微型计算机,并与中国教育科研网和电信宽带网联网,这些丰富的网络机房资源为学生做数值实验提供了良好的实践环境,机房不仅配备计算机专业技术人员,还有数值计算任课教师指导。网络机房中安装了齐全的程序设计语言和数学软件系统,为学生从事数值实验提供了良好的运行环境。实验中心长期从事计算机文化基础、程序设计、数值计算方法数值实验、计算机绘图等教学实验,实验室管理规范,实验开出率高、设备完好率高,是甘肃省首批省级评估合格实验室,2007年又被评为国家级教学示范中心。

5.网络教学环境

截止目前, 本课程已经上网的教学资料包括:课程历史;课程定位与建设目标;教学大纲;教学日历;电子课件;教学录像;实验教学;数值实验;课程实验任务书;实验习题;补充习题、考试样卷;答疑系统、答疑信箱等。

我校拥有3000余台微机的教学用局域网,并与中国教育科研网和电信宽带网联网,具有丰富的网络资源。学生已熟练掌握了从中国期刊网、铁路科技与信息网、万方数据库、清华同方数据库等网站获取信息的方法。

6.结合课程特点采用多种教学方式和方法

1)根据我校的各专业教学计划和培养模式,数值计算方法作为信息与计算科学、统计学及软件工程专业本科生的学科基础课,也是面向全校工科专业本科生开设的公共课,分必修和选修两个性质。

2)在部分班级实行双语教学。双语教学采用英语原版教材,教学内容与国际流行教材更加接近;同时由于课堂板书及教学课件用英文,教材也是英文,提高了学生英语应用能力。

3)精讲和多练相结合。为了配合教材的讲授,采用精讲多练、课堂讨论、作业讲评等多种方式,培养了学生的自学能力和学习兴趣。讲授中针对重点问题精讲,采用启发式教学,增强课堂的互动性。

4)理论讲授与数值实验相结合。为了加深学生对数值算法的理解,进一步通过算法描述、算法的计算机编程、结合C语言、Matlab语言编程进行数值实验。这样的教学过程必须在多媒体教室教学,教师课前要在计算机上做大量的实验。学生非常欢迎,效果非常好,学生不但加深了对数值算法的理解,而且熟悉了计算机编程与数值实验的过程。

5)注重工程问题算例分析。褚衍东教授主编的《数值计算方法》,每章都有选自工程实际问题的应用实例,讲解工程应用案例解决的全过程分析问题、数学建模、构造算法、描述算法、计算机编程、数值实验、结果分析。有利于提高学生科学计算应用能力、解决实际问题的创新能力。

6)开展专题讲座。针对学生专业特点,请具有实际经验的专家开展专题讲座,将专业知识与新技术、新理念有机结合起来,有利于学生融会贯通。大学生数学建模竞赛培训中的数值方法讲座,学校经常邀请国内外专家学者作学术报告,鼓励学生积极参加,有时也针对性的组织学生参加。

7.现代教育技术应用与教学改革

1)积极运用现代教学手段,增加课堂信息量,教师们针对自已的讲课风格制作PPT电子教案,结合FortranCMatlab语言编程,以及MathematicMapleMatlab等计算机代数系统实现数学推演、数值计算、绘图等,利于加强学生计算机编程与数值试验能力的培养。

2)学校拥有40余间多媒体教室,设备齐全,可以完全满足数值计算方法课程对多媒体教室的需求。

3)我们选编了专门的数值实验习题,在计算机教学实验中心安排数值实验课,给学生布置数值实验的大作业,强化学生计算机编程、数值实验的能力训练。

4)充分利用网络上丰富的教学资源,给学生布置一些思考题,锻炼学生搜索加工信息的能力。

5)努力建设本课程网上学习园地,丰富网上资源。

8.严格考试制度

对于数值计算方法课程,一贯采取教考分离,统一命题,统一阅卷。统考成绩只占学生成绩的60%,对于作业、创造性、讨论课、自学能力、平时考核等可由教师根据学生的表现给出成绩,平时成绩占总评成绩的40%,这种综合评分方式提高了学生全面参与教学环节的积极性。