王濤濤，陳雨靜，康 晗

（石河子大學 理學院數(shù)學系，新疆 石河子 832000）

【學法指導】

淺談如何提高大學生的科學計算能力

王濤濤，陳雨靜，康 晗

（石河子大學 理學院數(shù)學系，新疆 石河子 832000）

在培養(yǎng)復合型、應用型人才的背景下，大學生的數(shù)學應用能力顯得越來越重要，而數(shù)學的應用離不開計算，或者說，應用數(shù)學的研究和教學，其核心內(nèi)容在于數(shù)學計算。所以，著名科學家陳懷琛教授指出：科學計算能力已成為各專業(yè)大學生的必備能力。

提高；大學生；科學計算能力

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們面臨著處理、計算、解釋各個學科領(lǐng)域在生產(chǎn)實踐和科學研究過程中收集捕捉的大規(guī)模數(shù)據(jù)集的艱巨任務(wù)。計算機以超乎人們想象的計算速度，使一大批原本由于手工計算的局限而難以解決的問題獲得解決，它把科學計算推向了人類科學活動的前沿。隨著計算機技術(shù)的普及和計算速度的不斷提高，科學計算在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑。如今，科學計算已經(jīng)深入到各個學科，成為各個應用學科在研究過程中幾乎是必不可少的一個環(huán)節(jié)。

在培養(yǎng)復合型、應用型人才的背景下，大學生的數(shù)學應用能力顯得越來越重要，而數(shù)學的應用離不開計算，或者說，應用數(shù)學的研究和教學，其核心內(nèi)容在于數(shù)學計算。所以，著名科學家陳懷琛教授指出：科學計算能力已成為各專業(yè)大學生的必備能力。

所謂科學計算能力是指利用現(xiàn)代計算工具（包括硬件和軟件）解決教學，科學研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學計算。它包括掌握最新的數(shù)學軟件進行計算、建立適當?shù)挠嬎隳Ｐ?、采用正確的計算方法、實現(xiàn)高效的編程和運算、對計算結(jié)果作正確的表述和圖解等多方面的綜合能力。

近年來，我們對在校大學生的科學計算能力進行了一些簡單的調(diào)查和訪談，但發(fā)現(xiàn)不少學生根本不知道科學計算為何物。大多數(shù)學生學了高等數(shù)學的相關(guān)知識，基本是考完就忘了。由于我國現(xiàn)行大學數(shù)學的教學方法，不少學生學習高等數(shù)學知識就是為了應付考試，不知數(shù)值計算。與此同時，不少數(shù)學教師也對科學計算軟件也不了解。

一、培養(yǎng)大學生科學計算的意識和興趣

目前，我國大多數(shù)大學數(shù)學課的教學任然是概念、定理、公式和解題，數(shù)學被理解成培養(yǎng)學生抽象思維的學科。學生學過之后不知道有什么用。甚至有的學生認為數(shù)學就是用筆算題。例如在講解高等數(shù)學中定積分的內(nèi)容時，書上的題目往往都是可積的。而2010年全國大學生數(shù)學建模A題“儲油罐的變位識別與罐容表標定”，拿到題目之后，很多學生立馬就斷定這一題目是典型的定積分的應用題，然后開始用筆和紙計算相應的積分，可這一題的積分是不可積的，應該用數(shù)值積分求解，不少學生由于不了解數(shù)值計算，而在這里卡殼，浪費了很多時間。因此，要在平時的大學數(shù)學課里就要加強學生科學計算意識的培養(yǎng)。讓他們了解到數(shù)學并不僅僅是簡單的筆算就可以解決的。例如，講解定積分的應用時，這道數(shù)學建模題就是一個很好的例子，讓學生知道數(shù)值積分的概念。以便于他們在今后的學習工作中遇到類似問題時，可以對該類問題有所了解。

二、加強數(shù)學實驗，讓學生學會利用計算機解決數(shù)學問題

G·波利亞曾指出：數(shù)學有兩個側(cè)面，一方面它是歐幾里得式的嚴謹科學，從這個方面看，數(shù)學像是一門系統(tǒng)的演繹科學，但另一方面，創(chuàng)造過程中的數(shù)學，看起來卻像是一門試驗性的歸納科學。從20世紀90年代開始，國內(nèi)外不少高校開始開設(shè)數(shù)學實驗課，將數(shù)學看成一門是實驗性學科，讓學生學會利用計算機和數(shù)學軟件解決數(shù)學問題。數(shù)學實驗的教學并不一定要單獨開設(shè)專門的課程，也可以在大學公共數(shù)學課中作為實踐教學內(nèi)容給學生講解。如講完導數(shù)一章后，可以利用一節(jié)課的時間專門講解如何運用計算機求解導數(shù)相關(guān)問題。但這樣的數(shù)學實驗大多是零散的基礎(chǔ)內(nèi)容，要想讓學生從整體上學會利用計算機解決數(shù)學問題，還需再最后加上綜合實驗，比如一些數(shù)學建模案例，讓學生經(jīng)歷從建模到計算機求解再到論文寫作一整套過程，對加強學生科學計算能力的培養(yǎng)是大有好處的。

三、培養(yǎng)信息化條件下的自主學習能力，不斷提升科學計算能力

2012年3月，我國教育部發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》的通知。該通知指出：以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化，是我國教育事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。眾所周知，從全球范圍來看，當前教育信息化進程，已從強調(diào)“軟、硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”的初始階段，進入到強調(diào)應用、尤其是“教學過程中應用”的深入發(fā)展階段。信息化時代，科技進步日新月異，先進的科學計算技術(shù)，科學計算軟件層出不窮，要想使大學生具備較高的科學計算能力，僅僅依靠教師上課講授的內(nèi)容是不夠的，必須加強學生信息化條件下的自主學習能力。當學生遇到一些沒有學過的問題時，能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源進行檢索、自主探究、學習新興的科學計算技術(shù)。使學生依靠信息技術(shù)不斷提升自身的科學計算能力。

總之，培養(yǎng)大學生的科學計算能力不是僅僅講解一下數(shù)學軟件，或是教學中開設(shè)一兩門科學計算課程就能完成的，它應是一個長期的過程，教師和學生要相互配合，并在實踐中不斷地探索提高。

[1]曹一鳴.數(shù)學實驗教學模式探究[J].課程教材教法，2003，（1）：46-48.

[2]陳懷琛.國內(nèi)外在大學科學計算工具上的差距—論科學計算與教學質(zhì)量的關(guān)系[J].中國電子教育，2008，（1）：44-47.

[3]何克抗.學習“教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃”—對“信息技術(shù)與教育深度融合”的解讀[J].中國電化教育研究，2012，（12）：19-23.

[4]陳志明.科學計算：科技創(chuàng)新的第三種方法[J].中國科學院院刊，2012，27（2）：161-166.

G642.41

A

1674-9324（2014）28-0089-02

國家大學生創(chuàng)新訓練計劃項目：理工科大學生科學計算能力現(xiàn)狀調(diào)查分析（201310759708）。