数学与基础数学范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的5篇数学与基础数学范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

对绝大部分运动员来说，学习数学这门课程对他们而言是很痛苦的。所以在数学课堂上，除了少数几个能够一直跟着老师的思路学习的，其他的人不是睡觉，就是在做自己的事情。毫无疑问，这些运动员的数学成绩在考试的时候基本上都是在挂红灯笼。作者在上海体育职业学院上数学课也将近两年了，各个年龄层次，各个基础层次的学生也接触了不少，以上的情况基本上都出现在每个年级，每个班。课后，与他们交流为什么不想学数学，他们的回答也都很实在：“学数学做什么，只要钱不会数错，不就行了!”“你给我们的那些什么推导啊、公式什么的，有什么用啊，以后又不会用到。”在听了这些话后，作为一名教育者，真是心酸又好笑，都是十六七岁快成年的人了，对于数学，对于科学的看法怎么还跟小朋友差不多呢，思考问题还是停留在表面，缺乏深度，这不免让人对他们在以后的学习和工作产生担忧。

一、运动员对数学产生厌学情绪的原因

数学本身就是一门系统性很强，连贯性很强的学科，首先对学生的出勤率就有要求。而我们的运动员，尤其是我们体育职业学院附中的优秀运动员对于这点本身就很难做到，每年在十月到十二月份，三月至六月份，外出集训或者各类大小的比赛致使他们无法正常地坐在教室里面听课，以至于回来之后，老师当堂讲的内容他们消化不了，再加上训练过后的疲劳，自然而然教室里面趴倒一大片，这是其一。

其二，就如上文提到的，很多学生对于数学的认识就有误解，认为学习数学是可有可无的，以后也用不到。其实，这个原因也与他们从小到大文化学习的不完整、不连贯有关。如果是普通全日制的学生，他们应该有了解，学习数学不仅仅是教我们学会算数，这只是学数学的表面层次，更重要的是，学习数学知识是培养我们理性思维的载体。在我们国家，运动员都有一个很普遍的性格特征，在对待问题方面，他们不是缺乏解决问题的胆量，而是缺乏思考，做事情比较冲动，考虑问题不是很周全，我认为这与他们数学学科学习的薄弱性是有很大关系的。

二、学习基础数学的重要性与必要性

其实，我们的小学数学，初中数学，高中数学都是有很强的系统性的，只不过，这个知识系统的复杂程度不一样。前面，我们也说到，学习数学，不只是单纯的学习数学知识（概念、定理、公式等等），更重要的是以数学知识为载体培养理性思维。这种素质的培养对运动员而言，无疑是非常必要的。例如，在解数学证明题时，我们由已知能得到什么，条件预示可知并启发解题手段，导出结论需要什么，它预告需知并诱导解题方向。如果由已知条件能直接得到结论，则解题成功；如果由条件不能直接得到结论，就要转化，转化必须等价，因此前一步到后一步往往会有附加条件约束，它是正确解题的前提，也是检验的依据，可以是数形结合，可以是变形（恒等变形或非恒等变形），可以构造模型，也可以用辩证思想作指导，等等。各种思想方法在此大有用武之地。

三、如何做到有效地学习数学

由于客观原因的存在（学习时间有限，无可避免地缺课），在目前我们无法改变客观存在的时候，我们只能在现有的基础上实现最有效的教学。

第一，教材的处理。

目前，就数学教材而言，我们所用的还是全日制普通中学的教材，如果按照教材上既定的课时进行教学的话，一是难度较大，二是课时任务紧张。这就要求我们老师在备课的时候，结合运动员的学习特点，将难度降低（降低到最简单），对课时进行压缩（压缩到一学期课时任务的三分之二）。这样，不仅减轻了学生学习的任务，而且使课堂的有效性学习得到提高。

而对于长时间不能上课的运动员，在他们也要考试的时候，我们也可以将这些内容以“常识”的形式介绍给他们。之前，我在给一个海事大学大三的运动员补数学的时候，发现他连对数是什么形式的都不知道，这种情况在当今这个时代应该算是荒唐的，对此，让他再重新学习数学没有必要也没有时间，那么，就给他辩证地介绍对数的起源，既学到了知识，又减轻了负担，而且还具体地了解了辩证思维的一个实例。

第二，课堂教学。

目前全日制学校普遍倡导的是以学生为主体的教学组织形式，然而，我认为这方式还是不能完全适用于我们的运动员。

根据我们上海体职院附中运动员的学习特点与他们目前的知识结构来看，让学生去主动地探究学习，不符合实际，而且会降低课堂学习效率，何况，他们的学习时间已经非常少了，最终的结果只是浪费时间。但是，我们可以结合教师为主导以及学生为主体的这两种教学组织形式运用到我们的运动员学习的课堂上来。

其实，思维与语言也类似。在语言的学习初期，我们只是纯粹地模仿，在熟练之后，我们才会自然而然地运用语言去演讲，去写文章，古今中外的文人骚客们创造出了多少流芳百世的奇闻佳话啊。同样的，在思维的初期，我们也可以先进行模仿，也就是说把思维模板化，让运动员去熟练各种各样的思维模式。再结合前面的教学组织形式，我把这种教学方式成为“思维模板教学法”。

在课堂一开始的时候，这个时间段学生的思维比较活跃，老师可以对本节课的问题给出一个思维模板，并对这个思维模板进行较详细地解释（教师为主导）；在课堂中间的这个时间段，学生对于这个思维模板已经有了一定的了解，这个时候，可以适当地把课堂交给学生，教师可以给出一到两个类似的问题，让学生模仿这个思维模板进行解决问题，并给出一些奖惩制度，激发学生的学习兴趣（学生为主体）；课堂尾声，教师再重回主导地位，根据学生对这个思维模板的掌握情况的反馈，及时给出有效性的解决方案，完善课堂教学情况。这是我在教学两年来，相对狭义地认为是对运动员的数学学习比较有效的一种方法。

第三，课后交流。

在客观上，运动员的主要任务还是在于训练。考虑到这个特殊性，为了更好地教学，我们不仅要与学生及时沟通，也要和他们的教练，领队做好沟通。前者，完全看老师；后者，虽然教务处的工作人员已经在这方面做出了很大的努力了，当然，对学生的学习情况最了解的还是老师。所以，不管是学生还是教练、领队，都需要我们老师及时地去沟通。然而，我认为这种沟通还不够深入，尤其是教练、领队这块。目前，我们的沟通都只是停留于电话和联系单，这些都存在很大的滞后性，导致解决问题不彻底。在这里，我有一个建议，文化教师与教练或领队进行交流互动。文化老师在没课的情况下可以去训练场了解运动员的训练情况，据我观察了解，绝大多数在学习上比较刻苦用功的运动员他们的运动成绩也都比较优秀，这其实也证实了方法是相通的，思维也是相通的道理；而教练或领队在运动员上课的时间可以与运动员一起听课，这对运动员的学习自然而然地就会起到一个督促作用。

篇2

中图分类号：G641 文献标识码：A

Talking about interest in Mathematics and Basic

Training of Primary School Students

YUAN Xu

(Shangshui County Education Department of He'nan Province, Zhoukou, He'nan 466100)

AbstractInterest is a positive, active mental state, once students are interested in mathematics, mathematics is a pleasure for them, interest due, basis of of scholastic ability in mathematics can be formed. In this paper, on the basis of exploring scholastic ability and interest, analysis of the affecting factors of the formation of basic skills in primary school students' interest, and for some of the problems in primary school mathematics teaching, put forward some suggestions for improvement.

Key wordsprimary mathematics; primary students; interest; basic scholastic ability

1 兴趣与基础学力

心理学研究表明，兴趣和个体活动的“目的”与“方法”是一致的。要理解兴趣的内涵，则须处理好以下两种关系：一是直接兴趣与间接兴趣。“所谓直接兴趣是指个体对接触的事物或参与的活动本身引起的兴趣，这种兴趣要求方法和结果结合在一起，主体需要的是一种及时的对活动本身的感觉和满足，不需要在活动之外再去寻找某种事物。间接兴趣是由活动成果或其它传媒所引起的兴趣。有时候，个体开始时并不对某项活动感兴趣，但在活动过程中发现结果乃是自己感兴趣的，于是，对于这项活动的过程也来了兴趣。”①二是兴趣与基础学力。基础学力指“构成一切学习之基础的‘三基’读、写、算的基础学力。”“学力结构包括知识、理解、问题解决学力、兴趣、态度之中作为基础部分的学力。”②小学生数学基础学力的形成是多种心理因素综合影响的结果，而兴趣又是小学生基础学力内在构成的重要因素。

2 兴趣对小学生数学基础学力形成的影响

兴趣不仅能推动人们去寻找知识、钻研问题、开阔视野，而且也是推动一个人走向成才的原动力。小学生一旦对数学学习产生兴趣，就会持续地专心致志钻研它，从而提高数学基础学力。学力问题的论争起源于日本，“现代在日本的学力论争所缺乏的是，如何变革课程与教学的讨论。”③那么，兴趣对小学生数学基础学力形成会产生什么影响？通过文献研究，大致可概括为以下几个方面：

（1）兴趣是小学生学习的推进器。数学教师在教学过程中善于激发小学生的学习兴趣，就能激活小学生学习的主体性，小学生对数学问题的认识和思考才能由被动变主动，抽象思维能力和数学基础学力才得以形成。

（2）兴趣是影响小学生学习态度的重要因素。心理学研究表明，在诸多非智力因素中，兴趣是影响小学生学习主动性，影响小学生学习效率的关键因素之一。在数学学习过程中，浓厚的数学兴趣会使小学生产生积极的学习态度，进而推动他们兴致勃勃地进行数学学习，自觉地克服数学学习中所遇到的各种困难和问题。而缺乏兴趣的强制性学习，只会扼杀小学生数学学习的欲望，降低他们的基础学力。

（3）兴趣影响小学生对数学学习过程的内心体验。在小学数学教学中，教师们常常叹息小学生数学基础学力低下，那是因为小学生在数学学习过程中缺乏了丰富的生活体验。唯物辩证法认为，实践是认识的来源。因此，对生活的体验既是小学生认知的源泉，也是小学生数学基础学力形成的根基。离开了真实的生活体验，小学生的数学学习就变成了“无源之水，无本之木。”教师只有把数学教学落实到小学生的生活中去，才能理论联系实际，激发小学生的数学兴趣，通过小学生的数学基础学力。

3 数学教学中小学生学习兴趣与基础学力培养的缺失

兴趣是影响小学生数学学习的重要因素。随着基础教育新课程改革的不断深化，小学数学教学与研究也越来越关注小学生学习兴趣激发和基础学力的培养。然而，受各种因素的影响，小学数学教学中小学生学习兴趣和基础学力培养还存在一定的缺失，可表现为以下几方面：

（1）教学目标脱离小学生的发展实际。兴趣和自信心是小学生不断走向成功的前提条件。然而，目前的小学数学教学存在着较多的问题，影响了小学生的数学兴趣培养和自信心形成。主要表现为教师把教学目标定位过高。《小学数学课程标准》强调：“数学教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。”目前还有不少教师对小学数学“新课标”不理解，教学目的不明确，教学中往往以“应试教育”为导向，讲求“近期效益”，将数学教学过程变得过于复杂、过于抽象化，使小学生觉得数学 “高不可攀”，严重挫伤了小学生的数学兴趣和自信，出现消沉、厌烦等情绪。

（2）教学过程脱离了小学生的生活体验。数学知识有着显著的系统性，但对学生而言，这种系统性不应当简单地“被告之”，而应建立在学生的生活体验之上，使学生在体验中形成自主“建构”。但是，现行小学数学课堂教学的简单、线性和机械主义，小学生只知道被动接受运算训练和基本概念背诵，数学课堂变成了“纯知识”教学，脱离了社会生活和小学生的实际，变得刻板、僵化、难以理解，课堂教学缺乏兴趣、生机与活力。

（3）常规教学定势制约了小学生的学习兴趣。定势是指由于先前的活动而造成的一种心理准备状态，它使人以比较固定的方式去进行认知或做出行为反应。学习的有关理论告诉我们，不是所有的学生都是按照同一种方式加工信息，有点学生擅长加工图片信息，有的学生擅长加工文字信息，有的学生擅长加工言语信息。而教师常规的“讲”“练”教学定势会使很多小学生听不懂、学不会，长此以往，小学生的数学兴趣和热情也荡然无存。要激发和培养小学生的数学兴趣和基础学力，教师必须打破传统的教学定势，以多样化教学激发学生的兴趣。

4 小学生数学兴趣的激发与基础学力的培养

新课程理念指导下的小学数学课堂教学应该是促进学生发展、符合学生实际的、灵活开放的、动态生成的、师生互动的教学过程。因此，提高小学生基础学力，必须从激发小学生的兴趣入手，具体措施如下：

（1）基于学生发展的小学数学教学。小学数学是解决我们生活和生成问题的一门基础工具学科。因此，小学数学不仅仅是要教给学生一些数学知识和技能，更重要的是要让学生懂得数学的价值，学会用数学思想思考现实生活，解决生活中的问题。这就需要小学数学教师在课堂教学中突破传统模式，突出数学教学思想和方法，重视培养小学生学会运用数学思维方法来分析、解决实际问题的能力。做到以学生发展为主线，目标定位明确，开展多种方式的教育教学，把学生的主体地位落到实处，激发学生的数学学习兴趣，引领学生对数学学习的积极投入，提高学生数学的基础学力。

（2）提高教师的专业素养和教学技能。小学数学教材看似很简单的知识内容，其实蕴涵着很深奥的道理，没有坚实的数学根基，教师就很难把新课程的目标内容落到实处。因此，为适应小学数学新课程教学的要求与挑战，教师必须不断提高自身的专业素养和教学技能。一方面，教师要认真研究新课程标准和有关小学数学教育的理论研究成果开阔视野，更新知识储备，转变教学方式，提高教学能力，增强教学的有效性。另一方面，教师要认真研究小学生认知发展的规律，做到不以成人思维代替儿童思维，不断提升教学智慧，努力使数学课堂成为促进学生发展的平台，同时也是自我专业成长的舞台。

注释

篇3

2．国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁大连116000）

摘要：结合fMRI数据处理方法，介绍相关的数学基础，阐述如何完成认知实验及数据处理，实现理论与实践相结合的教学方法。

关键词 ：脑与认知科学；功能磁共振；数据分析方法；基础数学

基金项目：国家自然科学基金项目( 61472()58, 61173035)；新世纪优秀人才计划（NCET-11-0861）。

第一作者简介：刘洪波，男，教授，研究方向为认知计算及大数据，thb@dlmu．edu．cn。

1 背景

脑与认知科学课程是智能科学与技术专业的主干课，涉及心理学、神经科学、计算机科学与技术等，学习这门课程不仅能启发智能系统设计模式，更有利于脑机接口、生物医学等方面的应用。在这门课程的教学过程中，容易忽略其中的数学基础。特别的，随着fMRI、EEG等无损影像技术的发展，如何利用其中的影像数据提取其中的丰富信息已成为人们关注的焦点，而其中的数学基础起到重要的作用。

fMRI成像是20世纪90年代初出现的研究工具，其原理是基于血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent，BOLD)信号。由于大脑在活动期间，血流变化很小，在1.5T的磁场强度下，灰质发生的血液动力学信号变化通常为2%～5%，而且还受呼吸、心跳等生理活动的影响。因此，fMRI数据集是受到系统噪声影响的时间序列数据集。由于是观测型数据，这就需要借助合理数学的方式来进行处理，所以在脑与认知科学的课程中需要强化这方面的基础。

2 数学基础

2.1 相关分析

相关分析法是一种简单的用于分析脑功能连接的方法。它是通过计算基于感兴趣区(ROI)间的Pearson相关系数得到以ROI为节点的边的强度。当相关系数达到某一阈值时，就认为这两个脑区之间存在功能连接。

2.2 广义线性模型

Friston提出的统计学参数映射方法(statistical parametric mapping，SPM)6-8]是一种有效提取脑激活区且具有鲁棒性的方法。该方法本质上是利用广义线性模型( general linear model，GLM)克服系统误差。GLM的模型假设如式(2)所示。

式中：Y表示待分析的fMRI信号；X表示设计好的参考矩阵；β表示待估计的参数；ε表示误差。

β的估计根据度量准则的不同而不同。特别的，当度量准则为欧式距离时，β的无偏估计量可由式(3)完成对β的估计后，就可以利用t检验对得到的线性模型进行逐像素的分析，并以此给出大脑激活图像。

2.3 独立成分分析

独立成分分析( independent component anal-ysis，ICA)是一种无监督的学习方法。该方法首先由McKeown[9-10]应用于fMRI数据集中。ICA假设为观测信号是由源信号经过未知的线性规则叠加而成。考虑一个M维观测向量X= (x1，X2，…，XM)T，则ICA的模型假设可由式(4)表示。

X=AS (4)

式中：S=(s1，s2…，，SN)T表示N维源向量；A表示未知的线性混合矩阵，通常来说M≥N，且A为满秩。

独立成分的目的就是估计一个解混矩阵WN×M，使得由式(5)得到的Y接近真实源信号S。易见式(5)等价于式(4)。

Y= WX (5)

因此ICA又可以被归为优化问题，目前主要求解方法分为不动点（fix-point）算法和自适应。

ICA的自适应算法也称作基于梯度的自适应算法，可以通过优化判据对待估参数进行逐步优化，最终得到稳定的输出结果。其中一种优化判据是基于Infomax准则的优化判据，它可以写为

式中：gi(yi)表示一个合适的非线性函数；ri＝gi（Yi）；H(x)是输入信号的熵，它与W的选择无关与Informax等梯度算法相比，固定点算法对待独立成分的处理方式则不同。固定点算法一般分为两步：第一步先把每个观测分量Xk白化为Zk；第二步则寻求Zk的最优投影方向。

固定点算法首先由式(4)和式(5)可知，y= WAS=VS。若假定S=（S1，S2，…，SN）T的各分量同分布且为非高斯的，则根据中心极限定理可知，yj比每个si更加接近高斯分布。当且仅当yi=Sk，k={1，2，…，N}时，Yi的非高斯性最大。而衡量非高斯性的理想度量即负熵，负熵的定义如式(7)所示，由Edgeworth级数展开，得到由高阶统计量近似表示的形式(8)。其中Z的每个分量由X零均值切方差归一，即经过白化后的矩阵Z=（Z1，Z2…，ZN）T。k4为高阶统计量，

3 教学实践

上述介绍几种比较常用的基于fMRI的数据分析方法，这些方法不仅可以用于构建大脑功能网络，也可以用于考察脑激活与外界刺激的联系。其中，相关分析作为一种朴素的统计方法，由于fMRI自身信噪比不佳，若直接应用于fMRI信号分析，效果相对一般。但是一些配合小波分析等其他特征提取方法，依然可以取得相对理想的效果。目前主要用于静息态数据的分析，应用工具包包括rest、dparsf等。广义线性模型的应用则比较广泛，并且SPM自身的功能也比较完善，可以作为多种分析策略的特征提取手段。独立成分分析则是一种较新的分析方法，与前两个模型一样也有相应的软件实现，如GIFT、MICA等。其实验结果的生理学含义有待于进一步验证。

3.1 基于E-prime的脑与认知科学实验设计

E-Prime软件是由美国PST( PsychologySoftware Tools，Inc．)公司开发的一套针对心理与行为科学研究的实验设计、生成和运行软件，以其易学易用、计时精度高等特点在国内外心理学界得到了广泛应用，已经成为全球通用的标准化认知心理实验生成系统。在学生学习了脑与认知科学相关理论并具备基础的数据库相关知识之后向学生传授如何利用E-Prime软件编制脑与认知科学实验程序，具有很强的实践性。本实验以上机编程操作为主，首先练习利用E-Prime软件在GUI界面下开发一个脑与认知科学实验程序，然后练习如何利用E-Basic语言编写脚本实验程序以实现GUI环境下难以实现的部分实验功能，最后采用E-Prime软件行为数据分析模块练习行为数据的统计与分析。经过本实验的训练后，学生熟练地掌握了脑与认知科学实验设计的方法，更深入地领会脑与认知科学研究方法的底层逻辑。

实验目的在于训练学生利用E-Prime软件开发脑与科学实验程序，以提高其从事脑科学与认知科学领域研究的能力。实验教学中鼓励学生自主设计实验程序，以达到提高实验程序开发技巧、培养动手能力及科研能力的目的。此外，还要注意不断深化和扩展教学内容，注意向学生介绍近年来出现的新的实验范式及如何利用E-Prime编程实现，以加强本实验课对于学生以后从事脑科学与认知科学研究的实用性。

3.2 基于SPM的脑功能成像数据分析实验

SPM是由英国神经科学领域、统计领域、图像处理领域的科学家Friston等人在通用数学软件包Matlab上开发的软件系统，具有非常强大的统计功能。SPM指的是统计参数图像，也就是这个软件的最终输出。它对所有成像数据的每一个体素点都分别计算，得出包含有每个体素点参数值的图像，这个参数图像是许多单次扫描图像所包含信息的精简和压缩。目前SPM通用的版本为SPM8，以前的版本主要有SPM94、SPM96、PM99、SPM2和SPM5，它们在进行脑功能图像初步分析方面基本是一致的。SPM对脑功能成像数据的处理包括预处理、建模和统计推论三个步骤。

实验分为两步，首先让学生参加fMRI实验，每人完成一个简短的脑与认知实验程序并采集个人的功能成像数据，然后上机基于SPM系统分析自己的脑成像数据，最终获取个人在进行认知任务时大脑的激活示意图。经过本实验的训练后，学生掌握了脑功能成像数据分析处理的思路和方法，在成功获得了自己进行认知任务时大脑的活动模式后极大激发了他们对于脑科学与认知科学研究的兴趣。在教学过程中注意介绍基于脑功能成像技术的脑与认知科学研究的最新成果，以及脑功能成像技术的最新进展，实验中详细介绍SPM处理数据每一步的目的和原理，加强学生对于脑功能成像技术和功能数据分析处理的理解，从而提高其从事脑功能成像领域研究的能力。

3.3 基于Matlab的脑功能连通模式构建实验

Matlab是由美国Mathworks公司的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，在医学图像分析处理领域得到了广泛应用。实际上SPM系统就是基于Matlab平台的程序包，本实验不依赖SPM系统，基于预处理完成后的脑功能成像数据和Matlab编程平台，采用相关分析方法分析大脑激活区活动的关联模式。

当前的脑功能成像研究已经不像以前那样着重于脑区功能定位，即单纯确定哪些脑区参与了研究任务，现在大都从整体和动态角度研究任务过程中参与的脑区以及脑区间的反应模式和时空关系，并建立脑内信息加工的相关网络与模型。基于相关分析的功能连接分析是近期兴起的一种脑功能成像分析技术，即分析脑区间的相互作用和协同竞争的关系，在获得感兴趣区和脑激活图的基础上，进行了功能连接分析。实验首先对成像数据进行预处理，目的是尽可能地消除个体差异，并把所有被试的数据统一到一个标准下测量，预处理过程和SPM处理是一致的；其次基于SPM处理结果，确定大脑感兴趣区中t值最强点以及它所在的簇，所谓的簇是指以t值最强点为中心的27个体素；第三，根据体素点坐标位置提取信号值，即提取t值最强点所在的簇27个体素信号的平均值；第四，采用相关分析方法，感兴趣区信号值之间两两求相关系数，即得感兴趣区之间的有效性连接程度。

本实验对于Matlab编程基础要求较高，因此实验分段进行，先练习基础变量的设置和计算，然后练习几个主要函数（如fopen、fseek、fread和corrcoef等）的分析处理功能，最后整合成完整的程序。数据分析完成后，鼓励学生发挥想象力，构画脑功能连通模式图。通过本实验，学生掌握了Matlab处理脑功能成像数据的基本原理和方法，进一步加强了其在脑功能成像领域进行研究的能力。

4 结语

脑与认知科学课程中的数学基础强化与实践，在智能科学与技术专业课程体系中具有重要作用，学生需要这些知识作为专业基础，掌握其基本知识、基本理论、基本方法及基本技能，还需要注重思维能力的培养。但是对于以计算机科学为基础的智能科学与技术专业本科生来说，脑与认知科学有专业跨度，比较难掌握。发挥理工科的数学与计算优势，结合实验及数据处理、获取第一手的具体实践的教学方式方法值得我们去研究和探索。我们在数学基础、课程教学与实践及专业特色的基础上，阐述强化理论基础、实验创新教学实践相结合的观点；根据大连海事大学智能科学与技术专业2012级和2013级的教学实际，探索新的教学方法，不断提高教师自身的素质和专业能力，注重学生理论学习和实践能力的培养，为国家和社会培养出更多基础扎实的创新性人才。

参考文献：

[1] Logothetis N K. What we can do and what we cannot do with fMRI[J]. Nature, 2008, 453(7197): 869-878.

[2] Kwong K K, Belliveau J W, Chesler D A, et al. Dynamic magnet- ic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation[C]//Proceedings ofthe National Academy of sciences, 1992, 89(12): 5675-5679.

[3] Ogawa S, Tank D W, Menon R, et al. Intrinsic signal changes accom- panying sensory stimulation: functional brain mapping with magnetic resonance imaging[C]// Proceedings of the National Academy of Sciences, 1992, 89(13): 5951-5955.

[4] Frackowiak R S, Friston K J, Frith C D, et al. Human brain function[M]. Salt Lake City: Academic Press, 2004.

[5] Bell A J, Sejnowski T J. An information-maximization approach to blind separation and blind deconvolution[J]. Neural computation, 1995, 7(6): 1129-1159.

[6] Friston K J, Holmes A P, Worsley K J, et al. Statistical parametric maps in functional imaging: a general linear approach[J]. Human Brain Mapping, 1994, 2(4): 189-210.

[7] Friston K J, Ashburner J T, Kiebel S J, et al. Statistical parametric mapping: The analysis of functional brain images[M]. Salt Lake City: Academic Press, 2011, 14: 178-191.

[8] Friston K J, Fletcher P, Josephs O, et al. Event-related fMRI: charac- terizing di erential responses[J]. Neuroimage, 1998, 7(1): 30-40.

[9] McKeown M J, Makeig S, Brown G G, et al. Analysis of fMRI data by blind separation into independent spatial components[J]. Human Brain Mapping, 1997, 6(3): 160-188.

[10] McKeown M J, Sejnowski T J. Independent component analysis of fMRI data: examining the assumptions[J]. Human brain mapping, 1998, 6(5-6): 368-372.

[11] Hyv " arinen A, Oja E. A fast fixed-point algorithm for independent com- ponent analysis[J]. Neural computation, 1997, 9(7):1483-1492.

篇4

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0116-02

信息与计算科学专业是由信息科学、计算科学等交叉渗透而形成的一个理科专业。该专业注重培养具有良好的数学基础和数学思维能力，掌握信息与计算科学的基本理论、方法和技能，能解决信息处理和科学与工程计算中的实际问题的高级专门人才。它是教育部1998年颁布的一个新的数学类专业。由于社会与公众对于数学的态度既有敬畏的一面，即数学很难很深，却神通很大;又有恐惧的一面，即出于招生、就业、用人等现实考虑，觉得数学不能解决他的问题，中看不中用。因此，数学与应用数学的招生受到很大的限制。而信息与计算科学专业的设置不仅较好地适应了新世纪以信息技术为核心的全球经济发展格局下的数学人才培养与专业发展，也对数学类专业的招生带来了积极影响。

笔者是高等院校数学系的一名教师，我系信息与计算科学专业人才的培养思路是突出算法设计及计算机软件开发。培养目标可总结为：一个中心，两套理论，三种能力。其中一个中心指培养研究与软件开发应用一体化的应用型人才。两套理论指计算数学、信息科学基本理论和计算机软件开发应用基本理论。三种能力指培养学生运用数学知识解决实际问题的数学应用能力;培养学生具有算法分析、设计与软件开发的基本能力;培养学生终身学习与研究的发展能力。结合我系的专业培养方案，笔者认为，专业人才的培养与其开设的课程有很大的关系。

因此笔者就信息与计算科学专业中的数学基础课程给出自己的一点看法，希望能和数学专业的教育工作者共同探讨。

信息与计算科学专业为理科专业，包括信息科学与计算科学两个方面。方向一是以信息科学方面为主，计算数学方面为辅;方向二是以计算数学方面为主，信息科学方面为辅。一直以来，在该专业的课程设置中，数学分析和高等代数是信息与计算科学专业很重要的两门基础课程，在学生知识结构中占有很大的成分。然而，笔者根据近几年对信息计算数学专业学生的教学以及对毕业生就业情况的了解，认为可以将该专业的基础课程“数学分析和高等代数”改为“高等数学和线性代数”。

一、后续学习的需求

信息与计算科学专业学生主要学习信息科学和计算科学的基本理论、基本知识与基本方法，需要打好数学基础，所以设置的课程有一部分数学基础课程，一部分信息与计算科学专业课程，如常微分方程、近世代数、离散数学、概率论与数理统计、数值分析、信息论、信息安全、密码学、Java程序设计、汇编语言、数据结构、数据库原理、软件工程、操作系统等。如果以高等数学和线性代数为基础来学习这些课程，是绝对可以进行的。虽然说数学分析和高等代数是数学的基础，是培养学生分析能力、逻辑思维能力最好的工具，如果能学好这两门课程，对后续的学习一定非常有利，但是要学好这两门课程需要投入更多的时间和精力，在笔者看来有点浪费。高等数学和线性代数分别是数学分析和高等代数的简化版，只是删减了数学分析和高等代数中一些复杂定理的证明和推导。因此，学生在学习高等数学和线性代数时，也能提高其推理能力、分析能力、逻辑思维能力和创造能力，而且在后续其他课程的学习中，所学的极限和微积分思想以及线性代数中对矩阵的分析足以够用，不需要花太多的时间和精力在数学分析和高等代数的学习上面。在学习好高等数学和线性代数这两门基础课的同时，将剩余的时间和精力用在学习其他数学基础课程以及应用性较强的一些科目上，这不仅能使学生具有良好的数学基础，也能使他们具有较强的应用能力，这对他们将来的就业也有很大的帮助。根据笔者的了解，大部分学生毕业后从事与软件开发相关的工作，有部分学生考取研究生，而他们所选择的专业也是偏向于信息与计算机的应用，所以对数学分析和高等代数中内容的学习要求相对比较低，甚至有很多该专业的学生为了满足就业需求，在大三时就开始在很多专业培训机构培养实践操作能力。因此，笔者认为根据各院校培养目标的差异，可以考虑将这两门课程换作高等数学和线性代数，给学生留有更多的时间学习其他相关课程。

二、学生心态的需求

中学数学知识简单、具体，学生容易接受，也容易理解。大一新生从中学走来，满怀信心和希望要努力学习。但是当他们面对抽象、复杂的数学分析和高等代数时，会觉得和中学数学无法接轨，难以接受，难以理解。数学分析和高等代数有两个显著特性：高度的抽象性和严密的逻辑性，正是这两个特性，导致许多学生在学习的过程中不容易明白，使人望而生畏。根据笔者这几年对信息专业学生的了解，大部分学生在填报志愿的时候是抱着学习计算机的心理，他们没想到信息与计算科学专业要学习如此抽象的数学知识，因此他们在心理上不愿意接受这样的学习，觉得自己选错了专业，觉得这个专业没有希望。当然，这种对专业的理解是错误的，也是不可取的。但是实际的数学分析内容的确抽象，高等代数内容的确复杂，这也使得大学一年级的学生对数学产生了畏惧，甚至慢慢地演变为厌恶，最终导致学习信心的丢失，学习态度的散漫。笔者曾经给信息专业的大三学生讲授《数学物理方程》和《矩阵论》，在教学的过程中慢慢了解到学生的学习状态：有一部分学生在大一的时候因为数学分析和高等代数的抽象复杂，竟然放弃了这两门课程的学习，这导致在后续的学习中困难重重，随之而来的是一门一门课程的放弃，最终后悔莫及。因此，笔者认为，如果将这两门基础课程改为相对简单的高等数学和线性代数，那么学生就容易接受了。这两门课程内容简单易懂，学生容易理解，学习就有了成就感，这种学习成就感的获得会成为学习的一种内在驱动力，从而产生一种进一步学习推动其再次去获得成功的兴趣和动机。而培养学生的学习兴趣和专业兴趣是培养创新人才的重要组成部分。只要学生形成浓厚的学习兴趣和专业兴趣，他们就会有从事科学研究的意识倾向，就会产生学习的主动性、积极性和创造性。这样学生的学习信心大增，学习态度自然就变好了。学习态度端正，就能养成一个良好的学习习惯，这对他们后面的学习尤为重要。

当然，也有人曾对将数学分析、高等代数改为高等数学和线性代数的想法提出质疑，他们认为这样的更改会使该专业失去其特色，和计算机专业没有什么区别。其实，该专业与计算机专业区别是很大的。该专业虽然没有了数学分析和高等代数，但仍然保留了其他的数学基础课程，如解析几何、近世代数、常微分方程、数学物理方程、概率论与数理统计、复变函数、实变函数等课程，这些都是很重要的基础课程。对这些课程的学习能培养学生扎实的数学基础，不会失去其培养具有良好的数学基础且能解决信息与工程技术实际问题的人才的目标。另外，信息与计算科学专业是从原来的计算科学专业基础上发展起来的，所以学习信息与计算科学专业的学生不仅要具有扎实的数学基础，而且要具有较熟练的计算机应用技能，这与计算机专业培养的学生是不同的。计算机专业的学生数学功底较薄，对工程计算中的公式不理解，且不知道计算机得到的结果代表什么，甚至有错误时也不知道如何修改。所以信息与计算科学专业的学生到软件企业中大多作软件设计与分析工作，而计算机系的学生做程序员的居多。因此将数学分析和高等代数更换为高等数学和线性代数这一行为，并不会影响信息与计算科学专业的特色，也不会影响其培养目标人才。

综上所述，笔者认为，对纯粹数学内容学习要求的降低，能适应学生数学基础差、学习兴趣低的现实状况。对于信息与计算数学专业的课程数学分析和高等代数可以改为高等数学和线性代数，不仅有数学的基础，也有对数学知识的应用，这有利于提高学生学习的积极性和自信心，也有利于他们将来的就业。

参考文献：

[1]教育部数学与统计学教学指导委员会.信息与计算科学专业教学规范（试行稿）[J].大学数学，2003，19（1）：6-8.

[2]王喜建，王奇生.信息与计算科学专业综合改革下高等代数课程教学改革探索[J].数学学习与研究，2014，（12）：4-6.

[3]张庚尧.信息与计算科学专业数学分析教学探讨[J].湖南科技学院学报，2006，27（11）：118-119.

[4]宋广华，刘慧.普通高校信息与计算科学专业课程设置探究[J].中国科教创新导刊，2008，（22）：148-149.

[5]罗智明，胡桔州，陈荣平.一般院校信息与计算科学专业人才培养模式研究[J].计算机教育，2009，（8）：20-22.

篇5

信息技术作为现代教育技术,不是简单的作为一种技术应用到数学课程的教学中,而是提供了一种新的数学教学手段,融合在数学课程的教学过程。信息技术是客观的,授课教师只有充分地发挥主观能动性,运用科学思维和科学方法,把信息技术和数学课程教学有机融合,才会取得好的教学效果。信息技术在课堂教学中主要表征之一为多媒体教学。多媒体教学是集图形图像、文字、声音、动画为一体的教学手段,使得抽象的数学课程变得生动直观,易于学生接受和理解,不但丰富了课堂内容,而且有效地激发了学生学习数学的兴趣,活跃了课堂气氛,取得了较好的课堂互动效果。以前虽然有一些辅助教具,但是相比多媒体技术,不如其可以更好地表现图形、动画等效果。此外,在课堂上还可以适当引入常见的数学软件和简单的计算机编程语言,实现一些复杂图形的绘制、数学符号运算和数值计算,让学生充分认识到学习数学不是只需要纸和笔,利用计算机等工具可以更有效地学好数学,而且可以实现人机交互,让学生自己动手操作、演示等,提高了学生学习的热情和积极性,进而提高学生学习数学和应用数学的能力。

二 促进教学模式由一元化向多元化转变

在这里,我们把以前的“粉笔+黑板”的教学方法称为是古典式教学法,把融入信息技术的教学法称为现代化教学法。信息技术的发展促进了数学教学和其他学科一样由古典教学法向现代化的多媒体教学和网络教学等转变,实现了由一元教学模式向多元教学模式的转变。

在信息技术高速发展的现代化社会,网络已经走进了千家万户,成为日常生活的一部分。网络容纳了丰富的内容,是一个巨大的知识宝库。合理地利用网络资源,则可以构建更加科学合理的教学体系。数学虽然具有严密的逻辑性和高度的抽象性,但是构建数学基础课程的网络教学系统仍是非常必要和重要的。网络教学系统为学生提供了更加灵活和自由的学习空间。课堂教学和网络教学相辅相成,网络教学系统可以包括更丰富的与课堂授课内容相关联的知识,借助网络教学系统,学生可以了解和学习更多相关的数学知识,有效地扩大了学生的视野和知识面。

三 构建研究性和自主性学习模式

对于教学主体,我们除了授之以鱼,还要授之以渔,既要教给学生新知识,又要教给学生学习新知识的方法。数学教学有时竟演变成空洞的解题训练。这种训练虽然可以提高形式推导的能力,但却不能导致真正的理解与深入的独立思考。因此,我们必须积极努力改变这个教学状态,真正提高学生的综合素质。运用信息技术,教师可以更好的激发学生学习抽象程度较高的线性代数课程的兴趣,充分调动学生学习的主动性和积极性,构建研究性和自主性的学习模式,遵循教育发展的规律,把科学精神、科学思维、合作精神和严谨的作风融入到教学中。在教学过程中,老师改变了传统的以传授知识为主的授课方式,而是充分发挥了导学作用,积极引导学生思考,引导学生主动参与到教学过程,培养和提高了学生的创新、动手、查阅文献能力,有效提高了学生的综合素质。

四 把信息技术融入线性代数教学过程的心得体会

1 把数学建模思想融入教学。在线性代数教学中,我们融入了数学建模的思想。传授知识不是目的,目的是要学生学会如何应用所学的知识解决实际问题,学以致用。数学建模恰好可以有效的让学生学习如何应用所学的数学知识来解决实际问题。数学建模是利用数学知识和计算机资源解决一些实际问题,旨在培养大学生应用数学的能力,培养大学生的创造性思维,提高大学生的动手能力、创新能力和应用能力。

在讲线性方程组时,有这样一个例子[4],用一幅图给出了某城市市区内一些单行道的交通流量,要求根据此图来确定交通网络的流量模式。在教学中,我们引入了动画技术,使得这幅交通图看起来更加直观和生动。我们让学生首先思考已知的条件是什么,要求的是什么,等学生对问题完全明确后,再引导学生分析各个十字路口的交通流量该如何计算,分析该交通区域的交通流入量和流出量应该满足什么条件,通过逐步的引导分析后,学生发现最终得到的数学模型是一个线性方程组。事实上,当学生最初看到这个问题时,基本都没有想到是一个线性方程组的问题。然后再引导学生对方程组进行求解,最终得到了这个问题的答案。

通过在平时教学中贯穿数学建模的思想,使学生学会了如何应用数学知识来解决实际问题,把抽象的数学理论知识和实际联系起来,让学生真正理解“理论来源于实际又应用于实际”。

2 使用多媒体技术辅助教学。组织线性代数教师队伍中有经验的教师精心设计、制作了多媒体课件。在内容上遵循教材的结构,但不局限于教材的限制。我们参考了国内外线性代数的优秀论著和教材,精选更适合学生理解的讲解方法,同时还通过引入线性代数简单应用实例来吸引学生学习的兴趣与热情。

在每一次课的开始,都给出了本次课的重点内容和难点内容,方便学生在听课过程中明确学习的侧重点,有的放矢。对重点和难点内容的讲解上,课件制作地非常精细,保证重点难点突出,而且多媒体课件比板书要生动,更容易引起学生注意,避免了因为使用电子课件讲解而将板书的优势丢掉的弊端。虽然引入信息技术后,课堂授课内容变得丰富、充实、信息量增大,但是由于教师课前充分准备,注意把握授课内容的重点和难点,层次分明,而且更好的发挥导学的作用,因此更好的提高了学生的学习积极性和学习热情。

在多媒体课件中引入了较多的例题,以此来强化对概念的理解和对方法的掌握。对于部分优秀和经典的例题,解题过程设计的和板书一样详细,保证了学生的听课质量。其他的就留给学生在课堂上随堂做练习或者做为课后练习。另外,在数学教学中,我们并不是简单拘泥于追求多媒体辅助教学,而是把古典教学法和现代教学法有机的结合,收到了较好的授课效果。原因是一方面数学课程具有严密的逻辑性和高度的抽象性,适当的使用黑板进行理论推导效果会更加理想,另一方面,信息技术加上古典教学法,可以使教学内容更加丰富。

3 精心制作线性代数网络教室。为了配合课堂教学,我们精心制作了线性代数网络教室,主要包括多媒体课件、在线测试、教学大纲、教学日历、教案、留言板等模块。我们将多媒体课件完全上网,便于学生自主学习。在线测试模块包括同步测试和单元测试,在同步测试板块,设计了一课一测的模式,这样学生每堂课后都可以利用在线同步测试进行检测自己的学习效果,查找自己哪个知识点没有理解好,从而进一步加强学习。除了同步测试,每一章结束都有单元测试,利于学生阶段性的检查自己线性代数学习的情况。在线测试模块得到了学生的充分利用,对提高学习成绩起了很大作用,获得了学生的好评。另外,教学大纲、教学日历、讲稿等资料全部上网,使学生在开学初就对教学安排有必要的了解。利用留言板,我们可以更方便地了解学生在学习中遇到的困难和疑问,师生交流更便捷。

4 在教学中引入数学软件和数学实验。在教学任务保证优质完成的前提下,我们将数学软件Mathematica和Matlab引入线性代数教学。在完成正常的授课内容后,给出了用数学软件来求解相关问题的方法,并增设了行列式、矩阵乘法、方阵求逆、初等行变换化矩阵为行最简形、方阵的特征值特征向量等方面的数学实验。这样一方面让学生掌握线性代数的思想方法,另一方面让学生接触利用数学软件解决问题的方法。虽然我们是在教学计划外给学生安排了这些数学实验,增加了学生学习和自学的内容,但是这样反而提高了学生学习数学的热情,认为这样可以学到更多实用的知识,而且也激发了学生学习其他课程的兴趣。

5 教师利用现代教育信息技术手段学习。为了保证教师队伍跟上时展的步伐,让教师队伍保持教育教学思想与技术的先进性,我们要求线性代数教师队伍中的每位教师都要经常阅读国内外线性代数专著,并利用互联网或调研等方式学习其他高校的教学方法,不断比较,从而提高自己的教学水平。对于青年教师,一方面配以导师指导,另一方面要求他们利用网络平台来学习各高校精品课的教学方法,这样他们就能站在前人的肩膀上去提高自己的教学水平。

参 考 文 献

[1]刘则渊.现代科学技术与发展导论[M].大连:大连理

工大学出版社,2003.

[2]谭家玉.高校多媒体课件教学中的教学改革[J].黑龙江

高教研究,2004(4).

[3]R.柯朗,H.罗宾著.什么是数学[M].左平,张饴慈译.

上海:复旦大学出版社,2008.

[4]David C.Lay.线性代数及其应用[M].北京:人民邮

电出版社,2007.

[5]StevenJ.Leon.线性代数[M].北京:机械工业出版社,2007.

[6]陈孝新.线性代数[M].北京:中国人民大学出版社,2006.

[7]吴赣昌.线性代数[M].北京:中国人民大学出版社,2006.

[8]施光燕.线性代数讲稿[M].大连:大连理工大学

出版社,2004.