浅谈大学离散数学的教学
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作者: 刘 岩 崔 瑜 孙 京
摘 要: 离散数学是高校计算机类专业的必修课程之一,但由于课程本身的特点使得这门课程的学习有一定的难度,本文主要针对教授这门课程提出了几点具体的方法。
关键词: 大学离散数学 教学方法 课堂教学
离散数学是现代数学的一个重要分支,是研究离散的结构和相互间关系的学科,是计算机科学技术的支撑学科之一。离散数学的教学由于知识点较多,课时有限,课容量大,教师注重严密性与逻辑性,强调对概念、原理的掌握,导致学生学习的过程中感觉枯燥无味,记不住太多的知识点,会有捡了芝麻又丢了西瓜的感觉。这些客观原因对教师提出了严格的要求,必须充分准备采用多种教学方法,使抽象的概念形象化,帮助学生的理解和记忆,以便于学生在有限的时间内掌握更多的知识点。
教师要想上好一节课,必须拿出上课时间三倍的时间来备课。教师首先要吃透教材,只有熟悉了教材才能顺利完成教学任务,熟悉教材不仅包括掌握课本上的内容,而且要深入到更深的层次上。
比如在讲欧拉图和哈密顿图的过程中,教师可以在上课前通过上网查资料,弄清楚欧拉图是欧拉通过哥尼斯堡七桥问题抽象出来的。尼斯堡是位于普累格河上的一座城市,它包含两个岛屿和连接它们的七座桥,该河流经城区的这两个岛,岛与河岸之间架有六座桥,另一座桥则连接着两个岛。星期天散步已成为当地居民的一种习惯,但试图走过这样的七座桥,而且每桥只走过一次却从来没有成功过,但直至引起瑞士数学家欧拉注意之前,没有人能够解决这个问题。通过这样一个有意思的小故事引出欧拉图,学生就很容易记住欧拉图讲的是边不能重复的问题。在讲哈密顿图时,教师可以介绍一下哈密顿周游世界问题,从正十二面体的一个顶点出发,沿着正十二面体的棱前进,要把十二面体顶点无一遗漏地全部通过,而每个顶点恰好只通过一次,最后回到出发点。在这个问题刚提出来时,生产商以为这是一个难题,专为此设计了一个玩具,以为可以吸引消费者,谁知当这玩具推出市场时,这个问题立刻被人解决了,令生产商损失了一大笔钱。学生可以在笑声中很容易地记住哈密顿图是点不重复问题,知道这两个图的区别。这些都要求教师在备课的过程中要充分准备各种资料。
教师在开始离散数学的教学之前应先简单介绍一下这门课程的重要意义及作用,点明离散数学对其后续课程的基础作用,让学生意识到这门课程在整个专业课程中的地位。学生只有提高了学习的积极性,才会主动地去学习,而不是被动地接受老师填鸭式的教学。教师应先把整个教材的内容分成几个小部分,把每一部分的结构帮学生梳理清楚,简单介绍一下每部分的主要内容。以耿素云的《离散数学》为例,教师可以通过列表的方法把整个教材分成五个部分,这样子可让学生在学习之前就大体了解离散数学的框架。
在上课的过程中,教师要采用多种教学方法。离散数学定义特别多,不太适用传统教学手段像黑板板书之类的,这就要求教师采用现代化的教学方法多媒体,而对数学来讲单纯多媒体教学效果不是特别好,所以应该将这两种教学方法相结合。在课堂上教师应注意学生对这节课教学内容的反馈,多问几个“听明白了吗”,“有没有问题”,不能只注重教,要注重教学效果,要重视学生的情绪,及时调整教学进度,把学生的思路引进到教学活动中来,使之兴趣盎然。比如在讲数理逻辑这一部分内容时,教师可以多举几个实际问题的例子,以便引起学生的兴趣。在讲关键路径时,在定义描述中最早完成时间是沿最长路径到达目的地所需要的时间,大部分学生对这个最长路径不理解。我给学生举了个简单的例子:在工程的盖楼过程中,假设盖好一层楼需要两个必须步骤,一是买水泥做钢筋混凝土,二是打木桩,在盖楼的过程中,买水泥需要两周的时间,做混凝土需要三周,而打木桩需要四周,那么现在盖起楼的最早完成时间是五周,取决于时间最长的那个步骤。这样通过一个简单的例子,学生就记住最早完成时间的概念。教学方法只是一种手段,而不是教学目的,甚至可以对某些内容设计几套方案,以防止种种可能出现的结果,做到有备无患。
在离散数学的教学过程中要讲求教学的针对性,离散数学是计算机类专业普遍开设的一门专业基础课,这就决定了其面向特定的学生,这要求教师要注重学生的学科特点和内容的针对性。计算机学科的发展速度很快,课本的内容可能有些已经跟不上时代的发展,教师需要在教学过程中多去查资料,运用互联网的资源,把最先进最前沿的学科知识介绍给学生,不断更新引例,使授课内容更具时代特色和生活气息。比如在讲最短路径时,教师可以找一个运用到最短路径的实际例子,把这个问题的程序给学生运行一下,让学生明白所学到的知识点和实际问题有什么联系。另外一个问题是在讲特殊的图时,可以结合实际,比如说教务处安排考试的问题,要求教务处七天安排七门考试,同一个老师担任的几门课程不能排在相邻的两天,并且已知一个老师最多担任四门课程,问题是教务处能否安排出可行的考试方案。我在讲课的过程中提到这个问题时,本来已经介绍过几种特殊的图,但学生感觉内容太多接受不了,可是一听考试并且和自己密切相关,顿时打起精神,纷纷讨论怎么安排可行,这就把课堂气氛搞活跃了。最初学生并不能联想到把这个转化成图的问题,我就一步一步地引导,告诉他们先把实际问题转化成图的问题画在纸上,然后看看题目要求的这个图具有什么特性。最后学生才恍然大悟,原来是哈密顿通路问题,这样子这一节课的教学效果就会比较好。
检查学生掌握程度的手段是测试,但是不能让测试成为学生的压力,让他们对离散数学的学习产生抵触程序。考试是衡量学生学习水平的重要手段,应该为教学而考试,而不是为考试而教学,学生掌握这门课程才是教师教的目的。
学习知识的目的是为了培养学生动手能力,同时也加深他们对该课程在专业教学中地位的理解和认识。在离散数学的教学过程中,教师应尝试在传统教学内容的基础上,适当增加上机实验操作的教学模式。教师在探索的基础上,应不断丰富实验内容,在量的积累的基础上达到质的飞跃,从而建立一套完备的离散数学的教学方法,进一步提高离散数学在计算专业中的地位。
参考文献:
[1]罗幼芝.提高离散数学实践性教学的探讨.湖北生态工程职业技术学院学报,2009,Vol7,No.4:25-28.
[2]离散数学课程教学改革探索与实践.计算机教育,2010.3.25,6:100-103.
[3]谈《离散数学》课程教学实践.凯里学院学报,2009,Vol.27,No.6:23-27.
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