Investigación y práctica sobre la enseñanza de la computación numérica basada en un modelo innovador de formación de talentos.
Investigación y práctica de la enseñanza del cálculo numérico basada en un modelo innovador de formación de talentos
Palabras clave del artículo: Enseñanza experimental de la enseñanza de problemas de cálculo numérico
Resumen del artículo: Desde la perspectiva de promover la investigación sobre la reforma educativa A partir del modelo de cultivar talentos innovadores en nuestra escuela, la enseñanza de la computación numérica intenta tomar la "enseñanza de problemas" como línea principal, combinando la teoría con la enseñanza experimental de Matlab y dominando los procesos, métodos de pensamiento y reglas básicos. de métodos de computación numérica para resolver problemas prácticos a través de la práctica. Aplique lo que aprende.
Con el desarrollo de las computadoras y su aplicación, promoción y profundización en el campo de la ciencia y la tecnología, la computación científica se ha convertido en el tercer medio de argumentación científica además de la deducción teórica y prueba experimental., y como fundamento y contenido central, el cálculo numérico (o método de cálculo) ha sido ampliamente utilizado en diversos campos de la ciencia, la tecnología y la economía nacional.
La ciencia de la computación numérica se basa en el contenido básico de cursos como "matemáticas avanzadas", "álgebra lineal" y "ecuaciones diferenciales", utilizando el "diseño de lenguajes de programación" como medio y utilizando las computadoras como problemas. herramientas de resolución e introducción de ingeniería de soluciones y métodos y teorías numéricas de problemas matemáticos comunes en experimentos científicos. Por tanto, el cálculo numérico es una disciplina aplicada, no una matemática pura, y la perfección teórica no significa practicidad. Además de ser teóricamente correcto y factible, cada algoritmo también debe demostrar su eficacia mediante experimentos numéricos. Después de aprender cada algoritmo, los estudiantes deben intentar resolver problemas prácticos y completar cálculos numéricos mediante programación o con la ayuda de un software matemático maduro. , no sólo debes aprender a calcular, sino también ser capaz de calcular realmente. Es decir, no sólo debes saber que la solución al problema existe, sino también obtener resultados concretos, aunque en gran medida solo sean soluciones aproximadas. .
En la actualidad, existen generalmente dos problemas en la enseñanza de cursos de computación numérica: ① Énfasis en la teoría y descuido de la práctica. El modelo de enseñanza tradicional de la computación numérica se centra en la enseñanza de principios y teorías matemáticas y enfatiza demasiado el papel de sentar las bases para cursos posteriores. Sin embargo, los estudiantes a menudo lo encuentran demasiado abstracto, aburrido y difícil debido a cursos básicos débiles o falta de comprensión de los antecedentes. de dominio de la física algorítmica, poco interés en aprender, naturalmente incapaz de comprender profundamente el contenido teórico de la clase, y mucho menos aplicarlo conscientemente en la práctica. Además, el método de evaluación de este curso suele ser únicamente un examen escrito, lo que no favorece la orientación de los estudiantes en la práctica. Esta es también una de las razones por las que los estudiantes no prestan atención a los experimentos y a la implementación de programación del conocimiento que han aprendido. ② Menos tiempo de aprendizaje y más contenido. Los cursos de análisis numérico implican una gran cantidad de fórmulas complejas con tediosos procesos de derivación, análisis de algoritmos, programas y diagramas de bloques de cálculo, etc. Sin embargo, el plan de enseñanza para la especialización en información informática en nuestra escuela es de solo 48 horas. en forma de "clase completa", y cada clase está llena Se enseña contenido nuevo y se utiliza contenido nuevo en cada clase, mientras que los estudiantes a menudo se encuentran en una posición de aprendizaje pasiva, con una carga pesada y son propensos a la fatiga mental y emocional. Su entusiasmo, creatividad, iniciativa y entusiasmo por aprender son La flexibilidad no se puede utilizar plenamente y es difícil mejorar la capacidad de explorar y adquirir conocimientos. Como resultado, después de completar este curso, la mayoría de los estudiantes no saben cuál es el uso del análisis numérico y cómo utilizarlo, excepto para los exámenes.
Cómo guiar a los estudiantes a salir del aburrido proceso de razonamiento matemático y utilizar los cálculos numéricos como herramientas para resolver problemas prácticos y aplicar lo aprendido basándose en las ideas y métodos de modelación matemática en los que se basa. my Problemas que constantemente se consideran y se resuelven con urgencia bajo el innovador modelo de formación de talentos de la escuela.
1. La enseñanza debe comenzar desde el problema y centrarse en ideas de aplicación de ingeniería.
El cálculo numérico es la base teórica para el análisis del diseño y la implementación de software de métodos de simulación numérica para resolver problemas prácticos. Es necesario adoptar las ideas y métodos de enseñanza del modelado matemático, es decir, partir de los problemas reales a resolver en la práctica de producción, estableciendo modelos matemáticos mediante inducción, análisis, refinamiento y otros medios, para proponer. problemas matemáticos correspondientes; y luego estudiar teóricamente los principios básicos para resolver los problemas, analizar las ventajas y desventajas del método y los tipos de problemas que puede resolver, y luego dar métodos matemáticos para resolver problemas prácticos; Los estudiantes realizan experimentos de programación por sí mismos y utilizan el conocimiento que han aprendido para resolver problemas prácticos simples. Este tipo de método de "enseñanza de problemas" permite a los estudiantes utilizar el conocimiento del análisis numérico para resolver problemas prácticos y aplicar lo que han aprendido. La adopción de este método no sólo puede estimular el interés y el deseo de los estudiantes por aprender análisis numérico, sino que también puede ayudar a los profesores a impartir conocimientos teóricos, capacidad práctica y experiencia en la resolución de problemas prácticos a los estudiantes mediante la enseñanza y la orientación de experimentos.
Lo que es más importante es que tal proceso de enseñanza puede reflejar el valor y la importancia de los métodos numéricos, haciendo que nuestra enseñanza ya no sea agua sin fuente o un árbol sin raíces.
2. Fortalecer la enseñanza de experimentos numéricos y fortalecer el cultivo de la capacidad de cálculo.
El método de aprendizaje tradicional es desde la teoría del libro de texto hasta la práctica. Esta idea de verificación hace que los estudiantes tengan un modo de pensar de "fe ciega" en los libros de texto, y el diseño experimental es un proceso creativo activo. Varias dificultades encontradas en el diseño y la implementación experimentales deben ser resueltas por los propios estudiantes mediante la búsqueda de literatura y la revisión de información. método. Las pruebas numéricas son una forma importante de probar algoritmos antiguos, establecer nuevos algoritmos y desarrollar el software correspondiente. La exactitud, confiabilidad y eficacia de los algoritmos y el software numérico deben probarse mediante pruebas numéricas. Al mismo tiempo, los experimentos numéricos son el principal medio para explorar nuevos fenómenos físicos. Para permitir a los estudiantes dominar diversos métodos de cálculo numérico, acumular experiencia en informática y mejorar su interés y capacidad para aplicar métodos de cálculo numérico y computadoras para resolver problemas prácticos, se debe fortalecer la enseñanza de cursos de experimentos numéricos. A través de una capacitación integral en todos los aspectos de la enseñanza de experimentos numéricos, como la selección de algoritmos, la escritura de programas, la depuración en computadoras, el análisis de resultados numéricos, la redacción de informes de pruebas y la realización de debates en el aula, los estudiantes no solo pueden dominar mejor los métodos y técnicas comunes de cálculo de ingeniería, sino también Mejorar su capacidad de programación y operación de computadoras, cultivando así el espíritu de innovación y práctica de ingeniería de los estudiantes.
3. Combinar la enseñanza multimedia por ordenador con la enseñanza tradicional.
El método de enseñanza del cálculo numérico debe ser diferente de la enseñanza teórica tradicional. La enseñanza multimedia debe combinarse orgánicamente con la escritura en pizarra, especialmente la enseñanza. uso de multimedia La tecnología demuestra dinámicamente el proceso de avance de la secuencia de cálculo aproximada, lo que permite a los estudiantes comprender intuitivamente la convergencia y la velocidad de convergencia de los métodos de cálculo, presenta visualmente conocimientos matemáticos abstractos frente a los estudiantes y mejora en gran medida el interés de los estudiantes en aprender.
4. Reformar los métodos de examen
Los exámenes son una parte importante de la evaluación de la calidad de la enseñanza y el nivel de aprendizaje. Son extremadamente útiles para promover que los estudiantes dominen mejor los conocimientos que han aprendido y fortalezcan sus conocimientos. capacidad de pensamiento matemático. Los exámenes en los cursos de computación numérica suelen ser exámenes escritos, pero esto no conduce a guiar a los estudiantes a programar algoritmos reales. Para cultivar la conciencia de los estudiantes de conectar la teoría con la práctica y mejorar su capacidad de aplicar el conocimiento que han aprendido para resolver problemas prácticos y su capacidad de practicar en la computadora, se debe reformar el método de examen. No sólo se valoran las puntuaciones de las pruebas escritas, sino que también se enfatiza la importancia de la práctica por ordenador, es decir, la puntuación final del estudiante en esta asignatura se debe calcular proporcionalmente a partir de la prueba escrita y los experimentos por ordenador.
En definitiva, partiendo de la promoción de la investigación de la reforma educativa y el modelo de cultivo de talentos innovadores en nuestra escuela, intentamos tomar la "enseñanza de problemas" como línea principal en el estudio de los cursos de análisis numérico, combinando Teoría con experimentos y centrándose en la práctica práctica de los estudiantes. Bajo la guía de los profesores, utilice los métodos numéricos y las técnicas informáticas aprendidas, seleccione el software matemático apropiado (como MATLAB) y analice y resuelva algunos problemas prácticos. Optimizando así la enseñanza en el aula y la enseñanza experimental, haciendo que los conocimientos teóricos aburridos y difíciles sean fáciles de aceptar y logrando verdaderamente la interacción positiva entre la enseñanza y el aprendizaje. También explora la viabilidad de la construcción de cursos y la enseñanza de la investigación sobre cómo desarrollar el pensamiento de los estudiantes y cultivar talentos técnicos con habilidades y cualidades innovadoras.
Referencias:
[1]Sun Liang. Características e ideas de los cursos de métodos de análisis numérico[J]. > [2] Ling Feng. Reflexiones sobre la enseñanza de cursos de análisis numérico [J]. Journal of Zhaoqing University, 2004, 5:76-79
[3] Exploración preliminar de la enseñanza del análisis numérico. [J]. Revista de la Universidad Jiaotong del Este de China, 2007, S1: 47-48
[4] Zhou Qianzhi. Un estudio preliminar sobre la reforma de la enseñanza experimental de los métodos de cálculo numérico [J]. Technology Information, 2007, 36: 342-344
Artículos relacionados: ejemplos de tesis de graduación, tesis de graduación en informática, formato de tesis de graduación, tesis de gestión administrativa, tesis de graduación;