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具有计算机专业特色的离散数学教学改革探讨

2018-10-08陶丽娜

科技视界 2018年22期
关键词:元组离散数学化简

陶丽娜

(安徽新华学院信息工程学院,安徽 合肥 230000)

1 引言

离散数学作为现代数学的一个重要分支,以研究离散量的结构和相互间的关系为主要目标。是构筑于数学和计算机学科之间的桥梁,是计算机学科的重要基础,是程序设计语言、数据结构、操作系统、编译技术、人工智能、数据库技术等计算机专业课程必不可少的先修课程,作为一门计算机专业的核心基础课程,在该专业课程体系中起到重要的基础理论支撑作用,通过掌握离散数学知识,不仅能为学生学习计算机专业后续课程奠定理论基础,而且能培养学生抽象思维能力、严格的逻辑推理和创新能力,为将来从事的软、硬件应用开发和理论研究打下坚实的基础,其重要性不言而喻。

2 目前离散数学教学存在的问题

2.1 教学观念的问题

离散数学课程概念多、定理抽象、逻辑性强、内容广(一般认为包括数理逻辑、集合论、代数结构、图论四大块内容),再加上课时少,教师在授课中“满堂灌”的方式不利于学生提高学习兴趣。此外,在授课过程中,按照纯数学的思想,没有把离散数学和计算机学科之间的桥梁搭建出来,使得学生以为该课程是纯数学理论课,跟计算机关系不大,无法引起学生的重视。

2.2 教材和教学安排问题

市面上离散数学教材很多,但是教材中习题、例题雷同的不少,很多教材只是单纯的剖析数学知识,没有和计算机知识进行关联,另外,笔者所在学校是大二上学期开设该课程,在开设本课程前,本科学生主要接触的数学问题都是基于实数问题的高等数学、概率论及线性代数等课程,对离散状态理解较少。而离散数学研究对象比较抽象,学生对离散数学的定义、定理及其应用很难准确掌握和灵活应用,导致很多学生害怕学习离散数学,久而久之就对该课程产生厌倦情绪。

2.3 教学方式与方法问题

在教学过程中没有实例引入,采用定义——定理——证明——习题的教学模式,忽视了该课程的具体应用,没有开展有利于学生自学的教学模式,另外鉴于课程的实际难度,没有好的教学方法,一般学生学起来吃力,让学生感到学习该门课没用。

3 离散数学教学改革思路

3.1 转变教学观念

针对离散数学课程内容的特点,实行 “双主体”教学——以教师为主导,学生为主体。计算机技术发展日新月异、专业知识更新快、交叉性强、涉及面广,这就要求学生具有扎实的理论基础、自学能力和创新能力。所以要培养学生的学习能力和实践能力,以适应学科的发展。要摒弃以往的“填鸭式”教学,在双主体教学背景下,根据每个部分的具体内容,开展任务式、启发式、案例式教学。

3.2 教学内容、教材建设

鉴于该课程的特点,在教学的时候,把教学的知识点分为了解、理解和掌握三个部分,在授课过程中达到重难点结合、详略得当。还可以适当增加组合数学如计数的内容,CC2001计算机教学计划中就作了如此建议:现行大多数教材,主要是集中在从纯数学理论角度教授基本内容,这也是不利于学生的理解学习的,基于现阶段的实际情况,在教材中,可以适当补充离散数学在计算机科学中的应用的内容,将之与离散数学理论结合介绍给学,这将是有利于学生理解理论知识又为后续课程的学习奠定基础。

3.3 改变教学方法

在授课过程中,可以把离散数学和后续联系的知识点以案例的形式进行引入,要注重联系实际、重视应用,注重模块总结,建立知识体系。

(1)命题逻辑与程序优化

命题逻辑可以在程序设计中起到帮助化简的作用。由于程序员水平的不同,所写出的解决同一问题的程序会有很大差异。我们可以借助命题逻辑中的逻辑等价演算分析其中是否有冗余,并进行化简。

例如:化简程序语言:if A then if B then X else Y else if B then X else Y.这段程序可以化简为if B then X else Y.

(2)关系在数据库的应用

在关系数据库中数据按二维表的形式存放,这种二维表就称为关系,数据库中的实体与联系均按这种二维表的形式存放。在数据库中,用这种二维表构造数据的模型就是关系数据库。

二维表是数据子语言的操作对象,基本操作有检索、插入、修改与删除。n元组即为一个有序n元组,一张二维表即为若干个有序n元组的集合,因此数据子语言的操作对象是有序n元组的集合,而对二维表的操作可视为对集合的运算。

表1

(3)代数系统理论在计算机科学技术中的应用

代数系统的研究揭示了计算的很多规律,在计算机科学当中的地位是不可替代的。利用博弈论研究胜负问题就是代数系统的实例。博弈论研究胜负问题其主要目标是对抗双方在平等的对局中各自利用对方的策略交换自己的对抗策略,从而达到取胜的目的;其主要内容是考虑对抗中个体的预测行为和实际行为,并研究他们的策略。

限于篇幅,以上只讲了离散数学中部分内容和后续课程相关联的知识点。后续课程和离散数学相关知识点如上表1所示。

4 结语

离散数学是计算机专业的核心基础课,学好离散数学才能跟深入地学习计算机知识。所以要从教学观念、教材和教学方法上进行教学改革,使学生了解离散数学的重要性,激发学生的学习兴趣,提高教学质量。培养学生的抽象思维和逻辑推理能力,为将来参与创新性研究和开发工作打下坚实的基础。

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