线性代数教学改革研究

第一篇：线性代数教学改革研究

线性代数教学改革研究

摘 要 本文以大学线性代数课程的特点为切入点，结合本校大学数学教学改革的发展趋势，通过精选的教学内容和优化的课程体系，提出了多种教学手段激发学生的学习动力，增加应用实例使理论联系实际，提高自身素质，进而提高教学质量，让学生由课堂上被动学习转变为主动学习，成为课堂上的主体，逐渐喜欢上线性代数的学习。

关键词 线性代数 逻辑思维 教学改革

高等院校把线性代数作为一门非常重要的基础课程。这门课程不仅具有较强的逻辑性、抽象性和广泛的应用性特点，而且对于其它科目的学习也有至关重要的作用。然而，由于各种各样的因素，该课程的应用特色未能在教学中得到很好的体现，这门课程的重要性和应用价值并没有被学生认识到。我们写这篇文章主要想解决如下几个问题，拟解决的关键问题：（1）如何提高学生的学习兴趣？（2）如何提高学生的学习热情？（3）如何提高学生学习的积极主动性？（4）如何让学生学得轻松愉快？（5）如何让学生学得清楚明白？（6）如何提高学生的学术钻研精神？学生在学习中也经常感到困惑，原因在于这门课程本身就比较抽象，计算量大，再加上许多高校的线性代数课程学时偏紧，倾向于数学知识的灌输，轻视线性代数理论的产生背景，缺乏理论与实践相结合，因此使学生接受起来比较困难。另外，线性代数的教学目标不仅仅是要让学生掌握系统完整的分析学知识，更要结合当前数学学科发展的新形势，培养具有自我更新知识能力的终身学习者。这给教学方法的改革和探索提出更高的要求。可见，针对本校数学系的学生来探索、研究线性代数的新教学方法，并在实践中不断总结和完善，有着重要意义。本项目将结合“发现教学法”和“问题教学法”来研究《空间解析几何》的教学改革。结合以上几点问题，本文主要从以下几个方面探讨了线性代数教学改革方向：从教学内容方面对线性代数教学进行改革

我们本校有数学专业和非数学专业，根据学科性质的不同和要求的不同，应区别对待。当前高校线性代数的教学比传统的保姆式教学已经进步很多，但还是存在一些问题。例如，有的学生被动完成老师布置的作业，不知道主动钻研数学知识；有的学生不适应老师的教学方式，听不懂课也不敢告诉老师，慢慢失去学习兴趣；有的学生一遇到难题就害怕，缺乏自信，久而久之就觉得自己不够聪明，学不好线性代数；有的老师在课堂上总是看到不少学生眼神迷茫，听不懂课，久而久之就觉得学生水平太差，难以教导。其实，只要是智力正常的人，只要认真学习，肯定可以学好高等数学。所以要让学生乐于学习线性代数，让学生学得轻松愉快、学得清楚明白，在线性代数的学习中增加智慧提高自信，就必须探索和改进我们的教学方法。通过对线性代数课程的教学实践，探索如何在数学中有效地开展理论和实践相互结合的方法，并且在教学过程中利用数学软件辅助教学，使教学变得直观生动，并在后续课程运用此基本框架进行检验，不断修正和完善，最终建立一套完整的教学模式和一套标准的提高学生兴趣的教学质量评价体系。我们还可以通过课堂练习来提高学生的学习热情。虽然课堂练习有点老套，也有点耗费时间，但对于提高学生学习数学知识的热情却简单有效。我校高等数学的期末总评成绩的30%取决于平时分数，我们可以通过奖励平时分的方法鼓励学生上台做练习。这个方法可以极大地提高学生在课堂教学中的思考效率，增加学生的学习热情。

数学课堂上的思考总是比较耗费学生的脑力，这容易让学生在课堂上懈怠，学生思考累了就会向往休息，然后就容易进入“纯听众”的低效率状态。而课堂练习和奖励平时分就可以让学生参与课堂的表演，提高学生的兴趣和兴奋度。更进一步，我们可以利用“同宿舍的大学生十分团结、荣誉感强”的特点，在课堂练习中采用同宿舍集体奖励平时分的方法，每次都激发出很多学生的思考热情，提高教学效果。这种方法在实践中十分有效，不同宿舍的学生往往表现出你争我抢地上台做课堂练习的热情。将“发现教学法”用于极限语言的教学课堂。而对于数学专业的学生，由于对理论和应用都有相对较高的要求，因此教师在讲授过程中不但要强调计算，也要多加强调理论推导，培养数学专业学生的逻辑推导能力。从教学方法角度进行高校线性代数教学改革

在线性代数教学中，为了确保其教学质量和效果，我们从以下几方面进行研究和探讨。

2.1注重能力的培养

使用“发现教学法”来实施极限语言的教学实践，是为了让学生深入体会极限语言的本质特征。由于极限语言在线性代数中极为重要，我们将在教学计划中，为这部分内容的教学预留比传统教学法多1/3的?r间，以期给学生打下扎实的基础。另外，为适应“发现教学法”教学模式，拟引入“2+2”教学方案，包括4个教学环节：创设问题的情境―探索、解决问题―方案讨论―总结评价。教师主要参与提出问题环节和总结评价环节，学生主要参与解决问题环节和方案讨论环节。

2.2加强知识应用的介绍

问题教学法，就是以问题为载体贯穿教学过程，使学生在设问和释问的过程中萌生自主学习的动机和欲望，进而逐渐养成自主学习的习惯，并在实践中不断优化自主学习的方法，提高自主学习能力的一种教学方法。问题教学法充分体现学生的主体地位，能有效地激发学生自主学习的主动性和积极性。由于数学知识的掌握，不仅仅在于发现问题，以问题贯彻学习的始末，还需要掌握严谨的证明过程。因此，我们将在定理的教学过程中渗入问题教学，而并非从始而终都使用问题教学法。故需要设计好科学的教学环节。结合传统问题教学法的几个步骤，我们拟将课堂分解为4个教学环节：教师提出问题（例如怎样求参数曲线的长度）―学生在教师引导下思考解决途径（例如用择线段去逼近曲线长度）―严谨的证明（证明曲线长度公式）―巩固练习（求解若干曲线的长度）。

2.3利用多媒体教学法

在现代的线性代数教学中，有许多定理需要进行推导。但由于教学改革需要，线性代数的课时数减了不少，由以前的每周4课时减少到每周3课时，这样课时的减少大大影响了定理证明过程介绍，很多证明就不能在像以前那样详细介绍了。为了解决这一现实问题，我们就需借助于多媒体，多媒体的引入大大提升了工作效率，探索如何在数学中有效地开展理论和实践相互结合的方法，并且在教学过程中利用数学软件辅助教学，使教学变得直观生动，并在后续课程运用此基本框架进行检验，不断加以修正和完善，最终建立一套完整的教学模式和一套标准的提高学生兴趣的教学质量评价体系。因此，多媒体的引入既节约了上课时间也提高了工作效率，显著增强教学成效。结论

高等院校把线性代数作为一门非常重要的基础课程。这门课程不仅具有较强的逻辑性、抽象性和广泛的应用性特点，而且对于其它科目的学习也有至关重要的作用。线性代数的教学改革是一个深远的问题，为了让学生学好这门课程，教师要花很多的时间和精力。在此基础上，针对这些问题进行了教学探索。通过我们的教学实践，发现学生的学习积极性日益高涨，并且一些学生由此产生继续深造的想法，取得较好的教学效果。

参考文献

[1] 马德炎.谈创新与大学数学教学[J].大学数学，2003（1）.[2] 李大潜.关于高校数学教学改革的一些宏观思考[J].中国大学教学，2010（1）.[3] 杨学志，职占江.高等数学课程教学改革探讨[J].学理论，2011（16）.[4] 姜启源，谢金星.一项成功的高等教育改革实践[J].中国高教研究，2011（12）.[5] Steven J.Leon.Linear Algebra with Applications，Sixth Edition[M].Pearson Education.Inc，2002：22-23.

第二篇：转型背景下线性代数课程教学改革研究

转型背景下线性代数课程教学改革研究

摘 要： 本文以线性代数课程为例，阐述了教学内容整体化、教学模式慕课化的思想。

关键词： 线性代数课程 教学内容 教学模式

在转型背景下应用技术型本科院校的大学数学教学越来越强调实用性。数学类课程受到本身理论抽象的束缚，在讲解过程中过于重视理论演绎推理的严谨性、完整性，忽视了应用性。为了改变现状，本文以线性代数课程为例，阐述了教学内容整体化、教学模式慕课化的思想。

一、教学内容整体化

数学教材的编写倾向于理论本身的完整性、知识衔接的有序性等因素。因此，开学初第一次课应将教材内容重新整合，告知学生这门数学课程讲什么，核心内容、主要方法，使学生从宏观上了解这门课程，使零散的教材内容整体化。因此，我建议在讲解理论内容前、后分别增加绪论课环节、拓展课环节。

1.增加绪论课环节

线性代数绪论课环节，需要解决几个问题：讲什么，以什么方式讲，如何讲。（1）明确课程的核心内容、主要方法，又要突出线性代数课程的解决实际问题，实例一定要选择与学生的专业密切相关的，例如经管类专业的学生可以引用生产管理上的指派问题中的效益矩阵，投入产出模型等。（2）教学方式使用多媒体课件进行展示，使用EXCEL、MATLAB软件进行准确计算，利用Blackboard网络教学平台进行课程的线上学习。（3）讲解过程中典型实例一定是深入浅出，点到为止，目的是抛砖引玉，制造悬念，激发学生学习课程的兴趣。

2.增加拓展课环节

在课程结束 前，增加拓展课环节，主要是在深度、广度上给予学生引导，提出一些具有代表性的，与线性代数课程相关的实际问题拓展讨论课题。

绪论课用宏观视角做了内容、方法的“预览”。拓展课是绪论课内容的呼应，也是课程内容的拓广、延续。

课堂教学的讲解就要提到教学内容、教学模式等问题。关于教学内容的说明可以参看文献，下面仅就教学模式做补充说明。

二、教学模式慕课化

MOOC对当前的高等教育是一种挑战。在MOOC资源不断更新的情况下，学生期望传统教学模式的变化，因此线性代数课程在教学模式上的改革势在必行。

1.传统课堂与MOOC学习

传统课堂教学中，教师控制整个教学进度，通过面对面的讲解进行知识传输，最终完成教学任务。MOOC教学提供丰富的数字化教学资源和灵活的教学空间，有利于学生开展自主探究学习，从而培养自我控制能力和探索创新能力。传统课堂教学和MOOC教学各有优劣，而信息化高度发达的资源环境下的线下与线上相结合的混合教学模式将两者结合起来，实现优势互补。

2.线下与线上相结合的混合教学模式

线下与线上相结合混合教学模式中的线下就是数学教学认知过程的第一阶段，而线上就是第二阶段。需要强调的是混合教学模式中有主次之分，线下是基础，线上是线下的延续。如果线下教学没有达到第一阶段的要求，那么线上效果也会不理想，犹如“皮之不存，毛将焉附”的道理。

（1）线下教学

线下的课堂教学，教学内容不能像教材一样面面俱到，只能取其“精华”作为必讲，必讲部分要突出重点、精讲多练。弃其“糟粕”，并非真的弃除，而是将那些学生可以自学完成部分作为选讲，选讲部分教师应提供具体的学习提纲、讲课视频、推荐MOOC学习等。由于内容属于选讲部分，难度不能过大，要求与必讲部分有区别。

（2）线上教学

线上教学过程中教师不能与学生面对面互动，因此线上互动平台的选择、互动机器语言的使用至关重要。①选用Blackboard网络教学平台作为师生线上互动平台。Blackboard平台能够实现在线互动，做答疑、练习、测试、拓展讨论等。②使用Matlab软件语言作为互动机器语言。由于答疑的内容涉及数学公式，而利用公式编辑器录入内容极为繁琐，为了克服输入的困扰，教师可以利用Matlab软件语言与学生进行交流。对于线下教学中的重点部分，建议教师录好视频放在Blackboard平台中。

综上，本文以线性代数课程的教学内容、教学模式为研究视角，提出的整体化、慕课化思想普遍适用于转型背景下应用技术型本科高校大学数学的其他课程。

参考文献：

[1]何德，刘敏思.大学数学课程教学方法改革的原则与实践[M].第五届大学数学课程报告论坛论文集，2009.[2]潘珊珊，山美娟.MOOC背景下的教学改革思考[J].电子制作，2015.5.[3]李凤霞.工科线性代数课程实践教学内容改革[J].高师理科学刊，2015.6.[4]李凤霞.线性代数课程之教学模式改革[J].科技风，2015.6.[5]陈藏.高校数学课程慕课探讨[J].华北科技学院学报，2014.12.基金项目：黑龙江外国语学院科学研究项目（YN2014-30，YN2014-31），黑龙江外国语学院教育教学改革项目（Yn-26）。

第三篇：线性代数课程教学改革的探索（xiexiebang推荐）

线性代数课程教学改革的探索

摘要：线性代数在社会科学与自然科学中发挥着越来越重要的作用，但线性代数课堂教学与实践应用联系有一定脱节，还不能较好地将现代科学技术手段引入到教学中。为了激发学生的学习兴趣，以及提高教学质量与效率，结合在教学实践中的体会，主要从教学内容及教学方式两方面，对线性代数课程教学改革进行一些思考。

关键词：线性代数;教学内容改革;教学方式改革

中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1674-9324（2018）20-0108-02

目前，线性代数是高等院校理、工、农、经管类等专业的一门非常重要课程，不仅是学习后续专业课的基础，如电路、力学、化学等课程中都要用线性代数知识建立数学模型解决问题，也是学生继续深造的基础之一。线性代数对于培养学生抽象思维能力、逻辑推理能力、运算能力、分析问题和解决问题能力有极大的帮助。但是，由于线性代数内容抽象、计算复杂，使部分学生对线性代数的许多概念难以理解，以致丧失兴趣，所以，开展线性代数课程教学改革是非常值得思考的问题。

长期以来，我国教育工作者就线性代数教学中存在的问题提出了一些改革方案，取得了一些成绩。2009年，孟丽娜等在文[1]中提出应注重线性代数应用背景，加强习题训练，采用启发式、互动式教学方法，妥善处理重点、难点等。2013年，齐紫薇等在文[2]中提出突显数学应用、培养科学信念、整合教学手段的改革理念等。2000年，秦静在文[3]中提出在线性代数教学中应善于用例，消化抽象;合理推理，精讲理论;联系实际，展示应用等。1999年，张志让等在文[4]中强调了矩阵初等变换的突出作用，同时应加强计算机辅助教学、开设实验课等。2012年，赵俊芳等在文[5]中提出知识点联系法、多概念比较法、启发诱导法、与MATLAB等数学软件的使用有机结合、融入数学建模的思想等。本文主要从教学内容、教学方式两方面，提出线性代数课程教学改革的一些想法。

一、教学内容

1.介绍知识的背景，提高学习兴趣。由于线性代数内容较多，但教学学时较少，教师在上课时，急于赶教学进度，忽视线性代数的实际背景，从而造成学生对线性代数的应用不了解，认为学无所用。所以在线性代数教学中，教师应该注重介绍线性代数的实际背景。比如用好平面和空间这两个几何背景;比如含两个方程两个未知数的线性方程组解得情况就是平面上两条直线的关系，两条直线平行对应该线性方程组无解，两条直线相交对应该方程组有唯一解，两条直线重合对应该线性方程组有无穷多组解;含三个方程三个未知数的线性方程组解的情况就是空间里三个平面的关系。通过这样的形式，让学生明白线性方程组的几何背景，从而讲课的时候不至于空洞枯燥，能提高学生的学习兴趣和解决实际问题的能力。

2.增加实用例题，理论与实践相结合。目前，国内的很多教材，尽管理论知识完整，但缺少实用例题，这使得学生普遍反映线性代数概念抽象、计算量大、理论太强、枯燥乏味，从而导致教学质量下降。所以在线性代数教学中，教师应先提供一些实用例题，让学生通过阅读、仔细观察、认真思考、师生讨论等途径掌握相应的理论，这样，使学生在掌握理论知识的同时，可以了解线性代数在实际问题中的应用，引发学生思考，调动学生的积极性，培养学生解决实际问题的能力。

3.强调知识点之间的联系，激发学习动力。在学习线性代数中的概念或定理时，可先简单介绍其在其他知识点中的应用及联系，以此激发学生的学习动力。例如，在学习矩阵初等变换法时，先介绍利用初等变换法可求矩阵的秩、求逆矩阵、解矩阵方程、解线性方程组、判断向量组的线性相关性、求向量组的秩及其最大无关组等。

二、教学方式

1.采用启发式教学，调动学生的求知欲。启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务，从学生的实际出发，采用多种方式，启发学生思维，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们高效学习的一种教学指导思想。由于线性代数内容抽象，若教师在上课时，直接给出概念或定理，可能会导致部分学生对概念理解不透、对定理应用不明。线性代数在教学中应采用启发式教学方法，可由浅入深，由具体到抽象，循序渐进，启发学生的思维，引导学生积极独立思考，调动学生求解问题的求知欲，使学生产生浓厚的学习兴趣。

2.施行分层教学，因材施教。分?咏萄?是指针对学生的差异，设计不同层次的教学目标，提出不同的学习要求等的一种有效教学方法。分层教学能充分调动各个层面学生的学习积极性，充分发挥学生学习的自主性，培养学生的数学兴趣。从大学扩招以来，大学的教育从精英教育转变为大众教育，扩招导致学生的数学基础水平逐年降低，学生的层次和水平也参差不齐，同时扩招后师资力量没有得到及时补充，某些专业的数学课只能以大班的形式上课，这就降低了教学效果，这样就要求分层教学。教学分层目的在于引导学生学习、维持学生的学习兴趣、激发学生的学习能力。线性代数分层教学主要考虑学生分层与教学分层两个方面。可根据学生的数学成绩、兴趣及能力等因素将学生分为三层进行教学。教学分层是针对各层次的学生制定不同的教学大纲、实施不同的教学目的、采用不同的教学手段等进行因材施教。

3.采用多媒体教学，提高教学效果。由于线性代数课程教学中板书量较大，粉笔板书会耗费大量时间，不仅影响教学进度，还降低教学效果。多媒体课件可以直观清晰地展示出教学中需要的效果，可以在课堂上随时调用所需要的资源，既可以节省时间，又可以提高课堂效率。当然，因为多媒体教学的讲课速度较快，学生的思维和反应容易跟不上，做笔记不完整，所以在采用多媒体教学的同时，也不能舍弃板书教学，板书教学可提高学生的形象思维能力，课堂上可以跟上老师的思路，因此，我们应该板书教学与多媒体教学相结合。

4.增加MATLAB实验课，提高教学质量。由于线性代数计算量比较大且较复杂，因此线性代数对学生的计算能力要求很高。为了提高学生多方面的素质，教师应引进一些数学软件，例如MATLAB，MATLAB是一款集数值运算、符号运算、计算结果和编程可视化等于一体的计算类软件，它的主要优点在于语句简洁、功能强大等，将MATLAB应用于线性代数课程教学中，可以使某些概念形象化、简化计算过程，不仅激发了学生学习线性代数的兴趣，也提高学生学习的积极性，从而提高教学质量等。

5.充分利用网络，辅导课堂教学。线性代数课程的特点是概念比较抽象，计算比较烦琐，要学好这门课程需要做大量的习题，而且线性代数教学学时较少，上课时教师与学生交流较少，不能及时解决学生的疑问。所以很有必要开展各种形式的答疑，笔者的做法是每周有固定的答疑时间，除此，还通过微信、QQ答疑，并且利用手机答疑是最受学生欢迎的，特别是对那些胆子比较小的学生。另外开展答疑活动可以增进师生之间的感情，让学生热爱线性代数课程。

参考文献：

[1]猛丽娜，范广慧，曲绍平.线性代数教学改革的实践与探索[J].数学教学研究，2009，（8）：57-59.[2]齐紫薇，罗俊芝，鞠红.“线性代数”课程教学改革的思考与实践[J].高等数学研究，2013，（3）：47-49.[3]秦静.线性代数教学改革点滴[J].工科数学，2000，（16）：95-97.[4]张志让，薛长虹.《线性代数》课程教学改革探讨[J].工科数学，1999，（15）：92-95.[5]赵俊芳，陈旭东，廉海荣.关于“线性代数”课程教学改革的几点思考[J].中国地质教育，2012，（2）：100-102.

第四篇：教学改革研究工作总结

计算物理与MATLAB相结合的教学改革总结

李晓莉（物理科学与技术学院）

计算物理学是运用许多基础数学理论（如偏微分方程理论、线性代数、非线性规划等）和先进的计算技术（如性能优良的计算机和优秀的数值计算软件）对物理学研究前沿的挑战性问题进行大规模数值模拟和分析的学科。计算物理学的发展对统计物理、核物理、高能物理、粒子物理、生物物理、凝聚态物理、地球物理、大气物理等学科的研究与发展起着重要的推动作用；同时，计算物理学的发展也带动了光学、力学、电磁学等基础学科的教学及实验的发展；另外，计算物理学在各种工程项目中得到了广泛应用，并为其他相关技术（如图像处理技术和通信技术）的发展奠定了基础。

然而，传统计算物理教学模式存在许多问题，主要是课程内容多而教学时数少，很难做到在有限的学时里使学生对数值计算的基本方法和基本原理有深刻的了解和认识；另外，传统的计算物理教学模式只重视对数值计算方法和原理的讲解，强调理论上的高度抽象性与严密逻辑性，而忽视应用的广泛性和高度技术性，涉及内容多为繁杂的数学推导，易使学生产生厌学情绪，不容易收到良好的教学效果。因此，我们有必要进行计算物理的教学方法的研究和实践，使计算物理课的自身价值得到体现，而计算物理与MATLAB软件相结合的教学方法可以有效的改变当前的困境，提高学生学习积极性，明显改善教学效果。

一、结合本院的实际情况，对计算物理的教学内容和教学方法实施了一系列改革措施，总结如下：

（1）分析课程特点，强化教学主线

①通过介绍计算物理学的发展历史告诉学生学习计算物理的必要性，通过介绍计算物理学在凝聚态物理等科研领域的应用而取得的科研成果激发学生学习本门课的兴趣。例如，简单介绍物理学领域最具有代表性的三类数值计算方法——分子动力学方法、蒙特卡罗方法和基于第一性原理的能带计算方法，为学生后续的研究生阶段的学习打下良好基础。②通过实例告诉学生本门课中的每一个数值计算模型都有它的工程背景，每一种数值算法都直接或间接与工程应用相关，并为其他相关技术（如图像处理技术和通信技术）的发展奠定了基础。强调本门课是一种强大的科学计算工具，掌握一类计算方法即能解决一类工程实际问题。

③向学生介绍本门课的课程体系，使学生明确数值计算方法中算法的精度、计算复杂性、数值稳定性以及误差分析是本门课研究的基本问题，使学生理解构造算法的三大要素——逼近、离散化、迭代是本门课的灵魂。通过计算物理课程教会学生一种全新的思维方式，使学生认识到遇到一个数学问题，不能解析求解并不意味着走入绝境，我们可利用已有的数学知识去近似、简化原来的问题，获得原来问题的近似解。

（2）更新课堂教学手段，丰富课堂教学内容

以往的计算物理授课方式一直采用多年延续下来的黑板加粉笔方式，通过在黑板上进行大篇幅公式推导的方式讲解数值计算方法和原理，没有与计算机相结合。但是，计算物理是一门理论与实际结合紧密的课程，仅采用传统方式教学，不向学生进行程序演示，使学生很难体会到课程的实用性，更谈不上对各种数值计算方法的深刻理解了，因此，必须对计算物理的教学手段进行改革。

改革后的课堂教学创建并完善了教学演示程序，充分利用MATLAB软件的可视化教学突出讲授典型的、具有代表性的并能体现其思想的常用数值计算方法和理论，将与教学内容相关的物理问题通过教学演示程序进行了演示和计算，达到了比较好的教学效果。而且自行开发和创建的教育教学软件系统《基于Matlab平台的自操作教学演示系统》在“河北省第十五届多媒体教育软件大奖赛”中获高等教育组三等奖。

加入教学演示程序后的课堂教学内容和教学手段发生了很大变化： ①教学内容的组织和设计上，首先，针对每一个主题讲解其背景、目的和算法设计的出发点，并通过对实际应用的描述，激发学生的学习欲望，提供建立数值方法的实际应用源泉，体现数值方法的价值和意义。以实例启示学生为什么建立数值方法、应该如何引进数值方法。例如，本科物理基础教学中学过的带电粒子在电磁场中的运动轨迹问题，其数学模型为常微分方程，可以通过教学演示程序输入不同的电场强度和磁场强度的值，轻松计算并画出粒子运动的轨迹。学生了解了实际应用背景后就会对常微分方程的数值计算方法更感兴趣，也会更有动力来学。这样的启发式加互动式教学，促进了学生深入掌握电磁场理论和常微分方程的数值求解过程。其次，在讲解完每个主题的背景之后，要详细介绍相关章节的各种算法之间的区别与联系，启发学生在教师讲解前进行独立思考，指导学生如何使用这些理论和算法，并分析算法的适用前提和优缺点，验证和改进已有的算法。最后，提出几个具体的物理问题，启发学生借助MATLAB软件去自行解决。

②在教学环节上，将计算机多媒体技术及MATLAB的实验设计分析引进课堂，与传统教学方式优势互补，将抽象的数学知识直观地呈现在学生们面前，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。例如，用迭代法求解非线性方程，通过教学演示程序，可以动态地演示近似解序列的推进过程，使学生直观地理解迭代法的收敛性与收敛速度问题。又如，为了突出分段低次插值的实用性，可以通过教学演示程序形象直观地展示高次插值的龙格现象，使学生观察到高次插值多项式的振荡现象，深刻理解高次多项式插值的病态问题。

（3）加强上机实践，提高动手能力

作为计算物理课堂教学的辅助教学环节——上机实践教学，借助计算机和MATLAB软件可以加深学生对数值算法思想原理的理解，提高学生解决实际问题的能力。实践教学环节将对培养具有科学计算能力的创新人才起到关键作用。

①增加学生课下上机实践的机会。为保证上机质量，在每次上机之前均布置上机作业，并要求学生按上机目的、算法原理、源程序、计算结果及结果分析写出上机报告。例如，要求学生通过上机实践分别编写解线性方程组的高斯消去法和列主元消去法的MATLAB程序，通过计算理解高斯消去法的局限性，以及在特殊情况下采用列主元消去法的必要性。

②增开了相应的课程设计课。在计算物理的授课结束以后，鼓励对本门课感兴趣、富有创新精神和具有较强计算编程能力的同学选修与本门课相关的课程设计课。学生可以自主选题，针对自己感兴趣的某一物理问题或物理现象建立数学模型，自己动手设计算法、编写程序、上机调试以及对最终结果作数值分析。目前已经有学生利用MATLAB软件对光学课程中的干涉和衍射现象实现了图像再现，还有同学利用MATLAB编程对量子力学课程中一些特殊势场（诸如一维线性谐振子）的波函数及位置概率密度进行了计算，并完成了图形绘制。实践证明，课程设计课调动了学生的学习积极性，培养了学生运用学过的知识解决基本物理问题的能力。这种方式变被动灌输为主动参与，激发了学生的学习热情，有利于发挥学生的主观能动性，同时也提高了学生的动手能力。

③我院有良好的实验室平台和众多从事前沿领域科研工作的教师，一些学习优秀、学有余力的本科生可以直接参加相关科研活动，利用课上所学知识进行实际操作。目前已经有本科生直接参与了教师的科研工作，例如有部分同学协助老师对非线性光学中的电磁诱导透明等现象和半导体物理中的载流子输运问题进行了计算和分析，提高了自身素质和创新能力。还有部分学生将课上所学编程知识用于大学生创新大赛和挑战杯设计比赛中，并取得了优异的成绩。

（4）改革考试方法，全面、综合地评价学生的学习情况

将基于MATLAB的实验设计作为考核内容之一，引导学生重视理论和实践相结合，激发他们的创新精神，培养它们的科学计算能力。

二、上述改革措施在推进和执行过程中得到了学院领导和许多教师的大力支持，所以执行和推广工作进行顺利，并取得了一些成果：

（1）系统研究了计算物理与MATLAB相结合的教学方法，创建了教学演示程序；

（2）通过指导学生的课下上机实践和学年论文，确立上机实践教学；根据我院开设的相关物理课程，制定了上机实践内容，编写了上机实践任务指导书；

（3）总结了计算物理与MATLAB相结合的教学经验，并撰写了教学改革成果的论文；

（4）将计算物理与MATLAB相结合的教学方法进行了推广。在学生的帮助下，参加了“河北省第十五届多媒体教育软件大奖赛”，并获高等教育组三等奖；参加了由国家自然科学基金委员会资助，教育部高等学校物理学类专业教学指导分委员会主办，昆明理工大学理学院承办的“2011年全国高等学校计算物理课程骨干教师培训班”，并在会上展示了本教改项目的部分成果。

三、在计算物理与MATLAB相结合的教学方法推广过程中也暴露出一些问题，并亟待解决。

（1）学生的理论知识和上机实践相结合的能力还有待进一步提高 目前只有部分学生对经典的物理规律理解透彻，并具备扎实的数值计算知识和具有较强的计算编程能力，自觉选修了与计算物理相关的课程设计课，并通过自己动手设计算法、编写程序、上机调试最终得到了计算结果。而另一部分学生由于数值计算知识掌握不扎实或计算编程能力的欠缺，还无法自主利用MATLAB软件对简单物理现象进行数值计算或图形绘制。因此，如何调动全体学生的学习积极性，使他们尽快尽好的掌握数值计算知识和MATLAB编程知识，并通过MATLAB上机计算解决基本物理问题，成为本课题最急待解决的问题。

（2）为自主学习能力强的本科生提供参加相关科研活动的机会

由于计算物理课程的特点要求学生只有多参与应用性程序设计和上机计算，才能真正掌握各种数值计算方法和MATLAB编程。目前有部分优秀学生具备扎实的数值计算知识和具有较强的计算编程能力，但是缺乏实践锻炼的机会。而我院良好的实验室平台应该多为本科生开放，为自主学习能力较强的本科生提供参与各种科研活动的机会，使他们将课上所学知识通过实践得到巩固和提高。

第五篇：“数字电路”教学改革研究

“数字电路”教学改革研究

摘要：本文根据笔者在数字电路的教学实践，提出一系列的适合本科生学习“数字电路”课程理论教学方法，充分调动学生学习积极性、主动性，提高教学效果，培养学生自学与创新能力。

关键词：数字电路；双语教学；教学方法

中图分类号：G642 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）013-000-01

一、引言

“数字电路”课程是通信工程、电子信息工程、计算机科学、自动化、电子科学技术、光电信息工程等理工科专业的主要技术基础课，是一门理论与实践密切结合的课程。其课程特点是：数学知识多，系统性强，逻辑思维强。其课程作用与任务是：通过学习数字系统逻辑分析与设计的基本理论和方法，使学生学会使用标准的集成电路，掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法，使其逐步具备独立分析与设计数字逻辑电路的能力，为后续电子类课程的学习打下坚实的基础。“数字电路”课程作为理工科电子信息类、电气类各专业的专业基础课，对培养“技能型、应用型、创新型、创业型”人才有着举足轻重的作用。如何培养学生的学习兴趣，提高解决实际问题的能力，做到学以致用，是我们一直以来研究探索的问题。

目前，随着计算机的普及应用以及计算机技术的飞速发展，特别是计算机仿真技术的日益成熟，各式各样的计算机辅助教学软件（CAI）应运而生。笔者合在课堂上大胆创新，摸索出了一系列适合本科学生学习的“数字电路”课程教学方法，即在保证数字电路基本理论体系的前提下，合理取舍教学内容，把握教学重点，加强分析与设计方法学习的教学，使学生具备一定的自学能力和课后查阅资料的能力以应对日新月异的新技术、新器件。加深学生对“数字电路”课程理论知识的理解，建立其与该专业其他课程的联系，强化学生对数字电路课程地位的了解，激发学生学习积极性。

二、教学改革的内容

1.增加仿真软件的实践

数字电路是应用型的学科，有很多老师都专注于书本上的内容，习题等，当然这个肯定没有错。但是我们应该花更多时间让学生动手来让所学的知识应用于实践，从而加深对知识的理解。增加仿真软件的使用可以达到事半功倍的效果，与此同时，学生也会对学科更加感兴趣。比如：Multisim等软件的仿真。Multisim软件里面有数字电路的很多元器件，而且功能相当强大。利用元器件的简单连接，通过逻辑分析工具就可以直接得出真值表以及逻辑表达式，还能够对逻辑表达式进行化简。通过对电路的软件仿真，同学们能够深刻的理解逻辑表达式，真值表，电路的联系，从而为以后设计电路打好基础。

2.实践讨论式教学法

课堂上老师用讲授的方式教学，学生很多时候会觉得非常枯燥，很容易就失去学习兴趣，最后形成了老师说老师的，学生在下面做自己的事情，白白浪费了时间，教学效果不佳。在教学的过程中，要适当的提出问题让学生们思考，特别是书本上的一些典型电路图比如锁存器，触发器等。这些器件是比较难理解的，电路连接相对复杂。在讲解这部分的电路的时候，就可以让同学们分组讨论，不同电位输入下的时候，输出会是什么样子。在讨论的过程中，学生们有自己的思考，在探讨的过程中，将自己对电路的理解加深。

3.增加双语教学

数字电路是电子类专业的基础课程，后续还有相当多的专业课，比如：微机原理，单片机，VHDL硬件语言等课程，这一系列的课程中应用到的专业词汇非常多。而电子类的毕业生多数是服务于企业的。企业里面都做着比较前沿的研发工作。很多同学到了好的企业里面去，时常会觉得英文跟不上，因为工作中很多资料是英文的。虽然专业知识过硬，可是一遇到这些英文就感觉力不从心，以至于在工作中失去优势。所以在学校的时候就必须强化学生的英文能力，特别是专业英文能力。刚开始找一些英文资料在课堂上做讲解，学生会觉得负担很大，看到英文就头痛，但是等学生慢慢适应了浏览英文资料，情况会好很多。适当的增加英文教学，对于以后学生的发展会起到很好的作用。在双语教学的过程中，我们也进行了相应的问卷调查，从问卷调查可以看出学生对教材先行性、授课方式、考核方式认可比较一致，大部分学生都认为教学效果很好，收获较大，认为在正确理解和领会课程内容的基础上，有助于锻炼学生英文科技文献阅读和写作能力。而个别学生反映看不懂英文教材，听不懂教师讲授内容，其主要原因是英语基础水平太差。教学实践表明，有选择地面向部分学生进行双语教学，不但有利于提高教学质量，也有助于提高科技英语的阅读能力、写作能力及学生的综合素质，真正做到了因材施教。

4.成立智电协会，充分发挥学生的能动性

为了加强学生的学习兴趣，我们成立了智电协会，在掌握了一些基本电路的知识以后，我们成立相应的项目研究小组，做一些项目的开发。小组里面又分为硬件类的和软件类的，让学生在课余时间巩固自己所学的内容，同时又增加一些拓展知识，比如最近几年流行的arduino开发案例。里面有电路的知识，又有相应的软件驱动知识。同学们可以根据已有的硬件模块，进行一些简单的控制编程做出一些小制作，小发明。这些小制作还可以拿去参加比赛，极大地增加了学生的学习热情。而且协会里面有不同届的学生，通过老带新，让刚接触到数字电路的同学得到了很多知识和启发，实现老师带学生，学生带学生，项目实践促进学习的良性循环。

三、结束语

我们还将不断努力，不断探索，在教学模式、教学方法、教学内容、教学手段等方面进行深入研究，积极推进教学改革和课程改革，不断完善我们的教育工作。

参考文献：

[1]韩桂英.数字电路与逻辑设计实用教程[M].北京：国防工业出版社，2008.[2]谭爱国.多层次开放式电工与电子实验教学模式[J].实验室研究与探索，2010.[3]贺利芳，张刚，周围.关于高等院校专业课程双语教学的探讨[J].高等教育研究，2007.