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关于工科专业线性代数课程教学的思考

来源:智榕旅游
2019年9月DOI:10.16681/j.cnki.wcqe.201917121高等教育关于工科专业线性代数课程教学的思考薛小维,吴丽群(重庆文理学院数学与财经学院,重庆,402160)摘要:文章从阐明线性代数在后续课程中的地位;以解决问题的方式引入线性代数的基本概念;利用多样化的网络资源;增加学习过程的趣味性;精选习题进行课堂、课后练习五个方面阐述了关于工科专业线性代数课程教学的思考。关键词:工科专业;线性代数课程教学;学习兴趣中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:2095-6401(2019)17-0197-02线性代数[1]是现代数学的基础理论之一,与高等数学、概率论与数理统计一起作为工科院校的三大基础数学课,在物理、计算机图形学、经济学、工程等自然科学各领域具有广泛和深刻的应用,同时线性代数也是高校理工类专业的一门重要专业基础课。美国数学教育家DavidC·Lay曾说[2]

过:“线性代数是最有趣、最有价值的大学数学课”。二、以解决问题的方式引入线性代数的基本概念线性代数中许多抽象概念都有实际的应用背景,如矩阵、逆矩阵、矩阵的初等变换、特征值与特征向量等。但是,通常的教材都是直接给出这类抽象概念,这种引入方式往往使学生难以理解,不易接受。若在课堂教学中,教师能够从实际出发,给出相关的问题案例,并通过问题引入概念最终解决实际问题,必然会提高学生的学习兴趣,产生良好的教学效果。例如,在学习逆矩阵这部分内容时,首先,教师可以播放谍战片中关于破解密码的短视频,吸引学生的注意力。其次,教师要给出信号加密方法,即先把原文通过一定的规则转化为数字矩阵,利用矩阵乘法将之变成密文。再次,为解决密文解码问题,教师可以提出本节课的主要概念———逆矩阵。最后,教师引导学生利用逆矩阵理论解决密文解码问题。通过提出问题—引入概念—解决问题这一过程,既提高了学生学习的兴趣,又给出了理论与应用相联系的具体实例,开阔了学生的视野,使抽象的理论知识显得不那么乏味无趣。三、利用多样化的网络资源作为全校公共课的线性代数,涉及学校的很多专业,主讲教师不可能精通线性代数在各专业中的具体应用。因此,为了提高学生对线性代数的专业认同感,调动其学习的积极性,教师的教学方式不能再局限于“教师讲、学生学”这一传统的方式。随着互联网的高度发达,教师应该引导学生在网络上寻找相应的资源进行自主学习,如微课、慕课、学习论坛、博客、微信公众号等。在教学伊始,教师可以建立QQ群,把相关视频、教学资料传给学生,让学生在课前先去学习。针对工科学生动手能力强的特点,教师可以鼓励他们主动去寻找跟其专业相关的、自己感兴趣的应用进行学习。这样既增加了教师的案例库,又增加了学生的成就感,提高了学生的学习的兴趣。四、增加学习过程的趣味性数学给人的感觉一直是枯燥无味的,抽象的定义、定理,晦涩难懂的证明,复杂的计算等,总是令人望而却步。对于更擅长应用的工科专业学生来说,这一点显得尤为突出。如果主讲教师不采取措施,提高课堂的趣味性,激发学生的学习兴趣,课堂效率会很低,不能将知识准确、高效地传授(下转第199页)对于工科学生来说,与高等数学、概率论等基础数学课相比,线性代数是一门难度极大的课程,其主要原因在这几个方面,一方面,线性代数公式多、式子大、符号繁,但规律性强,如行列式的计算、线性方程组与特征值特征向量的求解;另一方面,线性代数课内容抽象,定义、定理多,尤其矩阵与向量组部分最为典型,需要学生具有较强的抽象思维和逻辑推理能力。因此,本文就工科专业线性代数课程教学提出一些思考与建议,旨在帮助学生在轻松愉快的氛围中掌握线性代数知识,提高学生对线性代数这门课的学习兴趣。一、阐明线性代数在后续课程中的地位部分工科类学生对线性代数课程不感兴趣,甚至不愿意学习的主要原因在于不知道线性代数知识在其后续课程中的重要性。因此,在第一个课时,教师就应该让学生明白线性代数课程对其专业的不可或缺性。针对物电机电专业的学生,教师应该告诉他们,将来如果想从事电路分析、线性信号系统分析等工作,就需要学好线性代数这门课,因为线性代数就是研究线性网络的主要工具。针对经济相关专业的学生,教师在上课时就应向学生介绍获得1973年的诺贝尔经济学奖的列昂惕夫(WassilyLeontief),其最重要的经济数学模型列昂惕夫“投入———产出”模型,实际上就是一个线性方程组。至于其他工程领域,基本没有用不上线性代数理论的。在信息论中,密码破译与信号加密就是逆矩阵问题;生物工程中,研究隐性连锁基因问题与鱼种变化问题,离不开特征值理论;在石油勘探、航班调度、电路设计等领域,都是大规模的线性方程组求解问题。教师通过举出一些该专业学生所关心的问题,可以使学生初步了解线性代数这门课程在其专业领域中的具体应用,教师还可以提出几个学生非常关心的问题,激发学生的好奇心,然后让学生带着这些问题进入教学中,告诉学生这些问题将来都会一一解答,从而使得学生不会被动、盲目地学习这门课程。作者简介:薛小维(1982—),男,汉族,河南南阳人,讲师,博士。研究方向:最优化理论及应用。

2019年9月拔、培训及志愿服务实践的各环节,做到管理有据。在文化资源的开发和创新上不断突破,助力地方文化产业发展。(猿)制定文化志愿服务规划和方案。高校应制定大学生文化志愿服务的规划和方案,明确短期、中期和长期大学生文化志愿服务规划,避免大学生文化志愿服务的盲目性和短视性,确保大学生文化志愿服务可持续发展。(二)提升大学生文化志愿者组织管理水平1.科学的招募与选拔。高校应建立科学规范的选拔制度(三)推进大学生文化志愿服务专业化高校应将人才培养与大学生文化志愿服务相结合,鼓励大学生将所学专业知识运用到文化志愿服务活动中,充分发挥大学生的专业特长。要实现大学生文化志愿服务向专业化纵深发展,高校就必须建立文化志愿服务人才资料库,以服务不同类型的文化志愿服务项目,例如艺术设计、环境设计等专业的大学生文化志愿者可以参与绵阳市新农村规划设计、景观设计、公共艺术设计等;吟诵爱好者可以参与绵阳市大型文艺表演;建筑专业的大学生文化志愿者可以参与绵阳北川羌族、白马王朗藏族等少数民族建筑科研项目,从而最大限度地发挥大学生文化志愿者的作用和效能,提升大学生文化志愿服务的专业化水平。三、结语大学生文化志愿服务是一项系统工程,地方政府和地方高校皆应充分利用各自的资源优势为大学生文化志愿服务事业的发展提供保障。同时,在推进社会主义文化繁荣兴盛、建设社会主义文化强国和文化强市的过程中,当代大学生应不辜负时代、不辜负党、不辜负人民的期待,充分发挥自己的文化能力,积极参与文化志愿服务,使自我发展与社会发展和谐统一。参考文献:[1]中共中央关于深化文化体制改革推动社会主义文化大发展大繁荣若干重大问题的决定[N].人民日报,2011-10-26(1).16(3).

[2]周斌.美丽绵阳冲刺西部经济文化生态强市[N].四川日报,2013-04-[3]陈云萍.科技城绵阳文化产业发展研究[J].新闻研究导刊,2015,6(21):25-26.

和实施机制,选拔思想品德良好、有文化艺术才能且愿意牺牲自己时间和精力从事文化志愿服务的大学生加入文化志愿者队伍,并将大学生文化志愿者的专业、兴趣、爱好和特长与服务岗位需求相结合,实施多元化选拔,以确保大学生文化志愿者服务的效能达到最大化。长期素质培训和短期技能培训相结合,合理安排培训内容,积极创新培训形式。具体可以采用模拟教学、有奖竞答等互动性较强的培训形式,也可以利用朋辈教育理念,邀请优秀的大学生文化志愿者进行新人培训,吸引大学生更加主动积极地参与培训。并结合岗位任务开展相应考核,提升培训效率。档案,详细记录志愿者的兴趣爱好、培训情况、服务意向及服务的内容、时长和评价信息,建立文化志愿者人才库,以满足文化志愿服务项目的个性化需求。另外,在评价大学生文化志愿服务时,不能仅依据志愿服务时长来评价,还应加入满意度指标,并积极探索志愿服务多元评价机制。3.完善的记录与评价。高校应建立大学生文化志愿服务2.合理的培训与考核。高校应将大学生文化志愿者的(上接第197页)给学生。因此,教师在授课过程中,一定要在学习内容的趣味性上下功夫。例如,在利用行列式性质计算行列式(化上三角行列式)时,很多学生掌握不了变换规律,会造成来回变换也变不成的问题。如果教师引入“植树(数)造林(零)”的说法,即利用主对角线上的非零数(“树”)(原来是零的话变换成非零),将其下方的元素全变成零(“林”),这样依次从第一列,第二列……造下去,就得到一片零(“林”),最终得到上三角行列式。这样直观形象的说法一定会让学生印象深刻。再者,区别行列式与矩阵写法的“有勾必火”(行列式为双竖线,矩阵为括号,学生常分不清二者)、分块矩阵变换的“老鼠打洞”等说法都是既形象又有趣,不但有利于学生记忆,还能提高学生的学习兴趣。五、精选习题进行课堂、课后练习课堂依然是大学数学教学的主阵地,如何让学生积极参与到课堂教学中,是每个教师值得思考的问题。脱离了学生的专业背景,利用一成不变的教学大纲、教学内容与教学方法进行讲解、练习,必然难以引起学生学习的兴趣,影响教学效果。因此,针对学生的专业特点,教师可以选取一些与其专业匹配的例题与习题,投其所好,势必会增加学生学习的主动性。例如,针对软件工程专业的学生编程能力强、理论分析能力弱的特点,教师可以通过在课前预留一些编程类的作业,提高学生的主动性。如让学生编程计算矩阵的和,学生就需要对矩阵和的运算法则进行预习,只有在充分掌握相应知识之后才能进行算法的构建、程序的编写。教师在课堂上只需简单讲解即可,这样既降低了教师的教学压力,又提高了学生的学习兴趣。当然,专业性的题目设置应该遵循适度的原则,让学生都能一定程度的完成,从而获得成就感,否则容易挫伤学生的自尊心,打击其积极性。具有专业背景的课题对学生来说有一定的难度,教师可以通过对学生进行分组,让其进行讨论,共同探究,另外,对优秀的小组可以适当增加学生的平时成绩,以提高学生的学习积极性。总之,教师在实际教学中,不能一本教案全校讲,忽视授课对象的差异性,否则就不能调动学生学习的积极性,不利于学生对知识内容的理解消化,导致学生学习起来感觉枯燥乏味。在线性代数的教学实践中,教师应该不断探索,寻求适应不同专业的教学内容与教学方法,配以针对性的习题训练,最大限度地培养学生的学习兴趣,最终达到学生愿意学、教师乐于教的效果,取得理想的教学结果。参考文献:2008援

[1]同济大学数学系.线性代数及其应用[M].2版.北京:高等教育出版社,[2]LAYDC,LAYSR.线性代数及其应用[M].刘深泉,译.北京:机械工业出版社,2018.

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