摘要:應(yīng)用型本科離散數(shù)學(xué)教學(xué)具有教學(xué)內(nèi)容繁多與教學(xué)時數(shù)相對較少的矛盾,教學(xué)過程具有一定挑戰(zhàn)性。該文結(jié)合教學(xué)實際探討離散數(shù)學(xué)的課堂教學(xué),通過具體實例說明如何運用教學(xué)理論和方法,啟發(fā)學(xué)生自覺概括,以及運用多媒體技術(shù),從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率,并闡述在理論教學(xué)中如何聯(lián)系應(yīng)用,融入算法教育,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生計算機學(xué)科的基本思維方式。
關(guān)鍵詞:離散數(shù)學(xué);課堂教學(xué);學(xué)習(xí)遷移理論;多媒體
離散數(shù)學(xué)是計算機學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一,學(xué)好離散數(shù)學(xué)課程對于計算機專業(yè)知識的掌握具有十分重要的意義。特別是近幾十年來,由于計算機的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,大量與數(shù)學(xué)相關(guān)的實際問題往往需首先轉(zhuǎn)化成離散數(shù)學(xué)的問題,再由計算機處理解決。離散數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法分析、編譯理論、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò)等課程聯(lián)系緊密。
目前,針對社會的需求,計算機人才培養(yǎng)規(guī)格可分為科學(xué)型、工程型和應(yīng)用型三類[1]。作者所在的高校為應(yīng)用型本科大學(xué),著力培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的應(yīng)用型高級專門人才。根據(jù)中國計算機學(xué)會教育專業(yè)委員會編制的《中國高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)(應(yīng)用型)學(xué)科教程(2009)》,離散數(shù)學(xué)建議最少64學(xué)時,其中命題邏輯10學(xué)時,謂詞邏輯8學(xué)時,集合與關(guān)系16學(xué)時,函數(shù)4學(xué)時,代數(shù)結(jié)構(gòu)12學(xué)時,圖論14學(xué)時。在離散數(shù)學(xué)教學(xué)中,作者以國家標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo),參考了國內(nèi)外眾多教材、課件和教學(xué)視頻,現(xiàn)將實踐中取得的一些經(jīng)驗與心得與大家分享、探討。
1運用教學(xué)理論和方法
1.1學(xué)習(xí)遷移理論的應(yīng)用
數(shù)理邏輯是離散數(shù)學(xué)中最復(fù)雜的內(nèi)容之一,有較多的抽象概念和公式定理,不少學(xué)生難以在短時間內(nèi)入門,理解其思想內(nèi)涵。而數(shù)理邏輯通常作為離散數(shù)學(xué)的開篇,直接影響到學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí),以及計算思維邏輯的正確形成。如何幫助學(xué)生在短時間內(nèi)掌握數(shù)理邏輯的初步內(nèi)容,是作者一直思考的問題。根據(jù)學(xué)習(xí)遷移理論,一種學(xué)習(xí)中習(xí)得的經(jīng)驗對另一種學(xué)習(xí)的影響,稱為學(xué)習(xí)遷移[2]125。遷移發(fā)生在兩種學(xué)習(xí)之間,并產(chǎn)生一定的效果。若先前的學(xué)習(xí)對后來的學(xué)習(xí)有積極推動作用,稱為正遷移;反之則為負(fù)遷移。如,學(xué)會騎自行車后有助于學(xué)習(xí)駕駛摩托車,掌握加減法更易學(xué)好乘法運算等,都屬于正遷移。如J.M.Bochenski所言:形式化方法本質(zhì)上是對一種千百年來眾所周知的方法的推廣,這種方法就是運算[3]。學(xué)生雖然對數(shù)理邏輯感到陌生,但有從小學(xué)即開始的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的經(jīng)驗,對于運算是熟悉的。因此在講授概念、定理時聯(lián)系學(xué)生熟知的四則運算,取得了良好的教學(xué)效果。如表1所示,數(shù)學(xué)中的公式是常量、變量、運算符根據(jù)一定的規(guī)則構(gòu)成的表達(dá)式。同樣,邏輯中由邏輯常項、邏輯變項、邏輯運算符根據(jù)一定的規(guī)則構(gòu)成的表達(dá)式稱為邏輯表達(dá)式,在命題演算中此邏輯表達(dá)式稱為命題公式。繼而在命題邏輯一章結(jié)束時,作者介紹數(shù)理邏輯先驅(qū)萊布尼茲“用計算代替思考”的思想,學(xué)生也易于接受了。
1.2運用正例和反例
教師教學(xué)時既要關(guān)注知識的本質(zhì)特征,也要注意舍棄非本質(zhì)特征。為此,必須配合使用概念或規(guī)則的正例和反例。正例稱為肯定例證,指包括知識本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的例證。反例稱為否定例證,指不包括或只包括極少部分知識的主要屬性和關(guān)鍵特征的例證。一般來說,知識的正例傳遞了有利于概括的信息,而反例則傳遞了有利于辨別的信息。在教學(xué)過程中,如果同時使用正例和反例,知識學(xué)習(xí)將更為容易[2]76 。例如,講關(guān)系的閉包時不直接講閉包的嚴(yán)格定義,而是先舉一例:集合A