辛大偉　田雪

摘要：本文從改革教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)價(jià)體系等方面，給出了提高高等代數(shù)教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)措施：我們?cè)诟叩却鷶?shù)的部分章節(jié)的教學(xué)中嘗試運(yùn)用了新的教學(xué)模式——問題教學(xué)模式；將解析幾何融入到高等代數(shù)代數(shù)中，加入高等代數(shù)的背景與應(yīng)用的介紹；加強(qiáng)數(shù)學(xué)軟件在高等代數(shù)課程教學(xué)中的作用；嘗試改革考評(píng)體系。

關(guān)鍵詞：高等代數(shù)；教學(xué)模式；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：O151文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—1580（2015）10—0067—03

高等代數(shù)是數(shù)學(xué)專業(yè)的三大專業(yè)基礎(chǔ)課之一，對(duì)后繼課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。然而，從我院近幾年的考試成績(jī)和考研情況看，高等代數(shù)課程的教學(xué)效果并不是很好。原因是多方面的，例如，由于我校是地方高師院校，地理位置不佳，生源質(zhì)量肯定會(huì)有所影響；由于實(shí)行績(jī)效工資，對(duì)科研考評(píng)的比重加大，教學(xué)只需完成額定工作量即可，一定程度影響了教師的教學(xué)積極性；高等代數(shù)理論性強(qiáng)，定理多、定義多，令人感到枯燥乏味；學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，自學(xué)能力差，課前不預(yù)習(xí)，課后不復(fù)習(xí)，不愿意做習(xí)題?；谏鲜鲈颍覀?cè)诟叩却鷶?shù)教學(xué)過程中，做了一些探索，力求提高高等代數(shù)的教學(xué)質(zhì)量。

一、改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的高等代數(shù)教學(xué)是以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，參與性不強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不理想。為了改變這一局面，我們?cè)诟叩却鷶?shù)部分章節(jié)的教學(xué)中嘗試運(yùn)用了新的教學(xué)模式——問題教學(xué)模式。該模式首先由教師布置任務(wù)，提出問題，然后讓學(xué)生討論，尋求問題的答案。在這個(gè)過程中培養(yǎng)了學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，也使學(xué)生在問題解決中感受到學(xué)習(xí)的樂趣。

下面以行列式的定義教學(xué)為例介紹問題教學(xué)模式。行列式的概念比較抽象，對(duì)于剛進(jìn)入大學(xué)的文科生來說，難度可想而知。在處理這個(gè)問題上，我們先來介紹行列式的起源，從解二元一次方程組入手，給出一個(gè)二元一次方程組：

a11x1+a12x2=b1

a21x1+a22x2=b2

先讓學(xué)生用中學(xué)所學(xué)的消元法求出解：

x1=b1a22-a12b2a11a22-a12a21

x2=a11b2-a21b1a11a22-a12a21

之后觀察解，提示學(xué)生引入行列式的本來目的就是為了解n 元一次方程組，當(dāng)n充分大以后，再用這個(gè)方法來解，難度相當(dāng)大，為此定義二階行列式：

a11a12

a21a22=a11a22-a12a21.

同理，從解三元一次方程組入手，定義三階行列式：

a11a12a13

a21a22a23

a31a32a33=a11a22a33+a12a23a31+a13a21a32-a13a22a31-a12a21a33-a11a23a32.

接下來引導(dǎo)學(xué)生觀察二階和三階行列式的定義，從中找出規(guī)律，問二階行列式有多少項(xiàng)？每一項(xiàng)幾個(gè)元素乘積？這些元素的取法滿足什么規(guī)律？三階行列式呢？經(jīng)過討論，學(xué)生得出結(jié)果，二階行列式有2！項(xiàng)，每一項(xiàng)2個(gè)元素乘積，三階行列式有3！項(xiàng)，每一項(xiàng)3個(gè)元素的乘積，這些元素均取自不同的行、不同的列。再問學(xué)生，怎么定義n 階行列式呢？經(jīng)學(xué)生討論后，得出結(jié)論，n 階行列式有n！項(xiàng)？每一項(xiàng)有n個(gè)元素，且這n個(gè)元素取自不同行不同列。那么每一項(xiàng)取正號(hào)還是負(fù)號(hào)呢？學(xué)生肯定很想知道，這時(shí)告訴他們，這需要學(xué)習(xí)排列的知識(shí)。顯而易見，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被調(diào)動(dòng)起來了，對(duì)知識(shí)有著某種渴望。

再以線性變換的對(duì)角化為例來談一下問題教學(xué)模式。先給出線性變換可對(duì)角化的定義，設(shè)φ是數(shù)域K上n維線性空間V的一個(gè)線性變換，如果存在V中的一組基，使φ的矩陣為對(duì)角形，就稱φ可對(duì)角化。再問學(xué)生：為什么研究線性變換的對(duì)角化呢？給定一組基后，線性變換和矩陣一一對(duì)應(yīng)，線性變換構(gòu)成的線性空間和矩陣構(gòu)成的線性空間同構(gòu)，因此可以用矩陣來研究線性變換。問題是給定一個(gè)線性變換后，如何恰當(dāng)?shù)剡x擇一組基，使某個(gè)矩陣和它對(duì)應(yīng)。當(dāng)然我們希望和線性變換對(duì)應(yīng)的矩陣越簡(jiǎn)單越好。經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)角矩陣是足夠簡(jiǎn)單的。自然地，我們考慮如何選取一組恰當(dāng)?shù)幕?，使線性變換和對(duì)角矩陣建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系。這就是研究矩陣對(duì)角化的理由。繼續(xù)提問，是否每個(gè)線性變換都可以對(duì)角化呢？能否舉例？可以對(duì)角化的線性變換要滿足什么條件呢？回答。那么怎么對(duì)角化呢？不能夠?qū)腔木仃囋趺崔k？準(zhǔn)對(duì)角化。

二、改革教學(xué)內(nèi)容

1.將解析幾何融入到高等代數(shù)教學(xué)中

高等代數(shù)中有些概念、結(jié)論很抽象，對(duì)于初學(xué)者來講是個(gè)很大的障礙，如向量組線性相關(guān)、向量組等價(jià)等。如果將解析幾何與高等代數(shù)相結(jié)合，那么幾何將給代數(shù)提供了直觀模型，同時(shí)代數(shù)也給幾何提供了研究方法。其中有關(guān)向量的內(nèi)容、直線、平面，和線性代數(shù)結(jié)合是很自然的，對(duì)代數(shù)與幾何的融匯，相互影響是有利的。例如，三維向量組α1，α2，α3 線性相關(guān)，不妨假設(shè)α1 可以由α2，α3線性表出，從幾何角度看，實(shí)質(zhì)就是α1在α2，α3所確定的平面上。又如幾何中的二次曲線與二次曲面的分類，實(shí)際上就是實(shí)二次型的分類的幾何背景。

2.加入高等代數(shù)的背景與應(yīng)用的介紹

上好第一堂課非常重要。加入高等代數(shù)的背景介紹，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐中，我們?cè)诟叩却鷶?shù)的第一節(jié)課先來介紹代數(shù)學(xué)的發(fā)展史，使學(xué)生對(duì)高等代數(shù)有一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)。我們是這樣介紹的：18世紀(jì)前的代數(shù)學(xué)主要研究中學(xué)階段所學(xué)的初等代數(shù)。18世紀(jì)～19世紀(jì)關(guān)心的是怎么解方程。方程有兩類：

一類是一個(gè)未知數(shù)的2次、3次等的高次方程，如：

anxn+…+a0=0

關(guān)心的問題是找根式解。根式解是指用加減乘除開方及系數(shù)來表的解。一元2次、3次、4次方程都有根式解。1824年，Abel證明了一元5次及5次以上的方程無根式解。1830年，Galois 給出方程能否根式求解的判別方法。至此方程求解告一段落。

另一類方程是多變量的、次數(shù)為1的線性方程組。中學(xué)學(xué)過2、3個(gè)變量的，這門課學(xué)習(xí)一般情況，n 個(gè)變量的。在研究過程中產(chǎn)生了一些新的概念，如行列式、矩陣（重要的數(shù)學(xué)分支，應(yīng)用廣）、向量空間等。1930年，范德瓦爾登的著作《代數(shù)學(xué)》是劃時(shí)代的，是代數(shù)發(fā)展的里程碑。從這以后代數(shù)學(xué)研究的是代數(shù)運(yùn)算系統(tǒng)，如群環(huán)域。研究對(duì)象不僅僅是數(shù)了，很抽象，當(dāng)然也有稍微具體點(diǎn)的，如置換，矩陣等，主要研究它們的運(yùn)算性質(zhì)。

為了進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，筆者幫助學(xué)生解決了下面兩個(gè)問題：高等代數(shù)有什么用？ 為什么要學(xué)習(xí)高等代數(shù)？理由有如下幾點(diǎn)：

（1）我校已實(shí)行學(xué)分制，高等代數(shù)共兩個(gè)學(xué)期，8.5個(gè)學(xué)分，為了能拿到學(xué)位，必須學(xué)好高等代數(shù)，得到這個(gè)學(xué)分。

（2）作為師范專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后絕大部分同學(xué)去做中學(xué)教師，而高等代數(shù)對(duì)于中學(xué)數(shù)學(xué)有指導(dǎo)作用，比如多項(xiàng)式的因式分解理論。

（3）我們學(xué)院考研氛圍濃厚，每年都有20%左右的學(xué)生考取研究生，只要你考數(shù)學(xué)專業(yè)，初試基本上都是要考高等代數(shù)的。

（4）高等代數(shù)在物理、化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科中都有著廣泛的應(yīng)用，如果要在這些行業(yè)中生存，學(xué)好高等代數(shù)是必須的。

3.加強(qiáng)數(shù)學(xué)軟件在高等代數(shù)課程教學(xué)中的作用

高等代數(shù)課程應(yīng)該注重與數(shù)學(xué)軟件的結(jié)合。在高等代數(shù)教學(xué)中增加數(shù)學(xué)軟件使用的實(shí)驗(yàn)課很有必要，特別是不完全按軟件手冊(cè)的方式介紹Matlab的各種用途，軟件使用的介紹最好力求簡(jiǎn)單，不必講得太多、太繁，最好圍繞高等代數(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容來介紹如何使用Matlab。這有助于讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件以及用高等代數(shù)知識(shí)解決實(shí)際問題，同時(shí)通過對(duì)一些具體問題的計(jì)算，也能幫助學(xué)生理解一些抽象的代數(shù)概念，拓寬學(xué)生的視野和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用代數(shù)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。線性方程組是高等代數(shù)的主要研究對(duì)象，但是高等代數(shù)中主要是討論線性方程組有解的情況下解的結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，無解的線性方程組可以有最小二乘解（最優(yōu)的近似解），這在實(shí)際問題中會(huì)經(jīng)常遇到的， 例如由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起來的方程組很可能無解。Matlab函數(shù)庫中已有最小二乘解的算法。因此，我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中就介紹了如何利用Matlab求解線性方程組的最小二乘解。這樣，既完備了線性方程組各種情況的處理方法，也對(duì)實(shí)用有利。

三、改革考試評(píng)價(jià)體系

高等代數(shù)課目前采用平時(shí)成績(jī)+期末考試成績(jī)的考評(píng)機(jī)制，但在實(shí)施中存在許多問題。主要體現(xiàn)在平時(shí)成績(jī)的評(píng)定上。設(shè)置平時(shí)成績(jī)的目的，是為了起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)的目的，但實(shí)際上，平時(shí)成績(jī)主要根據(jù)出勤和作業(yè)來給分，這很難能達(dá)到目的，比如作業(yè)這一塊，現(xiàn)在市面上教輔資料非常多，網(wǎng)上也很容易就能獲得電子版的習(xí)題解答，好多同學(xué)為了應(yīng)付老師，直接引用。

鑒于此，我們將嘗試改進(jìn)考評(píng)體系。對(duì)于平時(shí)成績(jī)這一塊，不能像以往只是根據(jù)出勤和作業(yè)來給分，將引入隨堂測(cè)驗(yàn)和小論文。具體操作上，可以在每周的最后一次課，留一點(diǎn)時(shí)間，布置幾個(gè)題目，考察學(xué)生這一周的學(xué)習(xí)情況，這種方式雖說會(huì)占用課堂教學(xué)時(shí)間，但是能真實(shí)反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，有助于教師根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況做相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)，也要在每章結(jié)束后，布置一個(gè)小論文，讓學(xué)生可以查閱資料，與他人合作完成，如講完矩陣這一章后，可以布置可逆矩陣的判定與性質(zhì)這樣的題目；學(xué)完二次型之后，布置二次型化標(biāo)準(zhǔn)形的意義與方法等。這將充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

期末考試應(yīng)嚴(yán)格按照教學(xué)大綱執(zhí)行，題目要覆蓋大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)，題型要多樣化，難度要適中，不能一味地考慮及格率，最好實(shí)行教考分離。

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