3)新建本科院校计算机专业离散数学必须紧扣计算机专业学生基本学情安排教学内容。
目前国内离散数学课程大致分为 3 个层次。
少数着名高校,如清华大学、北京大学、北京师范大学等,为强化基础理论,将离散数学分拆为多门课程,学时甚至多达 200 多学时;大多数重点院校兼顾计算机科学和计算机应用所涉及的离散结构数学模型的讲授,内容较为宽广深入,讲授课时大约在 72~90 学时;部分院校要求稍低,只讲授和计算机应用有关的离散结构数学模型。
新建本科院校属于第 3 层次,离散数学教学为 48学时。笔者所在学校计算机专业离散数学课共计36 个课时,包含命题逻辑、一阶逻辑、集合的基本概念和运算、二元关系和函数、图的基本概念等经典 5 大模块的基本理论。有理论讲授有习题处理,但从讲解过程和调查结果看应当加进去一些实验环节会比较受学生欢迎,同时会提升教学效果。所以下次修订教学大纲,我们还会增加10~15 节课的上机实验。
(1)在逻辑模块给学生演示过用链表存储命题公式,通过循环给命题变元赋不同真值,按照逻辑运算的优先级和规则去求命题公式的真值,输出真值表。再根据真值表求编码的主析取范式与主合取范式,并输出。
(2)在集合论模块可以通过各种算法编程实现求集合的幂集,并输出。最简单的算法就是辗转相除法求 0 到 2n-1 的 2n 个数的二进制编码(n为原集合元素个数),在高位补上 0 使得编码长度为n,再根据二进制编码写出幂集的所有元素,0 对应原集中该位置元素不在当前幂集元素中,1 对应原集中该位置元素在当前幂集元素中。还可以递归的来求集合的幂集。设 A={a1,a2,??,an} 为任一集合 , n=|A| 仍表示集合的势。下面给出输出求 A 的幂集 P(A) 的递归算法:①若 n=0,P(A)={ };②若 n>1.当然还可以设计程序来计算集合并、交、补、相对补、对称差,还有关系的复合、自反闭包、对称闭包、传递闭包等,数据结构和算法都比较简单。
(3)在图论中可以编程实现迪克斯查算法求最短路径、求哈弗曼树、克鲁斯卡尔(普利姆)算法求最小生成树等。
(4)与教师的学术研究结合起来,可以将已有算法应用领域扩展,来解决一些实际问题。可以将求最短路径算法扩展到考虑拥塞状况和路径长度的问题中;将最小生成树算法扩展到求最大生成树,并利用最大生成树做聚类分析等。这些算法都来自笔者的一些学术研究成果,可以激发学生学习兴趣,提高学生的计算思维能力。
4)计算机专业离散数学必须紧扣课程本身特点,采用现代化的教学手段教学。
由于应用型本科院校中离散数学课程内容多、课时相对较少,传统的教学方式信息量有限,而离散数学课程理论性强,很多内容又难以理解。为更好地实现教学目标、完成教学任务,离散数学课堂应该以多媒体教学为主,这样有助于提高教学效率、提升教学质量。例如讲解关系性质及其判别方法时,若采用板书需要花较多时间来书写定义和描述实例,然后才能观察总结;如果通过课前制作好的课件可以在课上直接给出其定义、实例以及判别方法的列表式总结,可以节省大量时间且条理清晰,学生更容易接受。再如讲解迪克斯查算法求最优路径时,如果做成图一步步显示当前求出的最短路径则直观形象,这是板书求解无法比拟的。算法在环境中实现并运行出来才能真正让学生感受到给个输入就得到输出,充分体现计算思维,体现编程解决现实问题的自动高效。多媒体课件有利于加强启发式、形象化教学,通过文字、图像、动画等为学生建立一个形象化的思考过程,提升学生的形象思维和创新思维能力。另外,教师可以自主开发一些多媒体课件、电子教案、教学视频、网络课堂、题库等多位一体教学平台。课后学生可以通过网络进行巩固学习和扩展学习,进行讨论交流,进一步培养自学能力。实际上我们调查的 4 个班中计算机 1401、1402 两个班的离散数学由计算机专业教师代课在多媒体教室上课,网工 1401、1402班由数学专业教师在普通教师上课。用多媒体教学的两个班上课进度快,而且在满意度调查中学生对教学方法中的"应用多媒体,网络教学等现代化教学方法"等指标评价打分较高。所以合理使用多媒体教学,在离散数学某些模块的教学中会显着提高教学效率和提升教学效果。
3 结 语
离散数学是计算机科学与技术专业的核心基础课,如何在教学中体现离散数学的计算机基础性和应用性以提高离散数学教学质量有着重要的现实意义。对商洛学院计算机专业的离散数学教学基本状况和满意度进行问卷调查,基于直觉模糊满意度计算模型进行多级直觉模糊评价,结果显示新建本科院校离散数学教学未能充分体现计算机学科基础性和应用性,教学质量勉强合格。
今后我们将详细分析产生这一结果的原因,结合新建本科院校计算机专业学情,进一步研究体现计算机学科基础性、应用性、合理安排教学内容、采用现代化的教学手段改革。
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