独立学院勘查技术与工程专业数值计算方法教学改革

[摘 要]本文阐述了勘查技术与工程数值计算方法课程的特点和重要性,立足长江大学工程技术学院学生基础条件,结合我院的人才培养方针,提出了计算方法教学改革的总体思路,构建了应用创新型人才培养体系.

[关 键 词]数值计算方法勘查技术与工程独立学院教学改革培养体系

[中图分类号]G420[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）22-0063-02

随着计算机应用的普及,几乎所有学科都走向定量化和精确化,从而产生了一系列计算性的学科分支,如计算物理、计算化学和计算地质学等,作为工程类计算的课程,数值计算方法成为石油与勘探等工科专业的一门重要专业基础课,有很强的实践性.但传统教材、传统的教学方法容易抑制学生学习的积极性和主动性,这些问题的存在不仅直接影响实践性教学的效果和质量,而且会逐渐导致专业自身与社会需求相脱节.根据我院为社会培养“一线工程师”、“一线管理师”、“一线经济师”的人才培养目标,立足我院学生基础条件,笔者提出了计算方法教学改革的总体思路,构建了应用创新型人才培养体系数值.

一、改革前的思考

(一)学生的基本特点与教学中的问题

在与油田单位、基层等学生家长和亲朋的走访和交流中,可以发现独立学院的学生有自身的优点：头脑灵活,动手能力强,兴趣广泛,善于交际,具有一定的特长.但学生普遍存在入学时学习基础较差的问题,在我院笔者对所带的2届勘查技术与工程专业的班级调研发现（表1）,大多数同学各科学习成绩普遍较差,部分同学偏科极其严重,少数同学由于其他原因,而导致高考成绩不高.而最初在我院教学中人才培养方案、教学大纲、教学方式基本上是校本部的克隆和复制,人才培养方案中,追求理论系统性、完整性、以学科为中心,学科内容理论性较强,知识结构偏重、偏难,教师教不下去,学生学不下去,教学质量难以保障.因此针对独立学院学生特性,必须在教学中有侧重点和改进点.

表1我院勘查技术与工程专业2009级和2010级高考成绩较差原因调查

(二)传统教学方式和方法

传统数值分析教学存在的主要问题是课程内容多,而教学时数少.在2006以前,长江大学本部的“数值计算方法”开设时间在大三,课时为60学时,而随着学校改革,增加实践教学量后,将“数值计算方法”课时调整为48学时,如果仍然沿用传统教学方法,一本教材,加上黑板和几支粉笔,必然造成有些内容得不到细致的讲解,且时间上反复的公式推导,极易使学生产生厌学情绪,教学效果自然不好.

二、数值计算方法教学改革总体思路

“数值计算方法”很多内容在“高等代数”、“数学物理方程”、“线性代数”等课程中都学过,但数值计算方法课程更注重应用,因此在教学中应指出其与传统数学方法的区别.以近似计算思想为例,传统的数学中强调逻辑的严密性和数学计算的准确性,但科学工程计算中所接触的数据可能是带有舍入误差的近似数据,涉及的很多数学问题无法求出准确解,只能被具有一定精度的近似解替代,且经典完美的求解析解的方法在数值求解中也不一定适用,故近似计算在数值计算过程中成为一种有效的方法和手段.而在地球物理资料处理与解释中,近似计算的思想应用十分广泛.

以往我院勘查技术与工程专业数值计算方法课程使用的是清华大学出版社的“计算方法”,该教材优点突出：重理论,系统性强,应用少.而我院学生学习这门课程的目的主要是“使用”算法,学习的目标不同,所选教材的内容、体系及侧重点应有相当的差别.针对该问题,2011年笔者改选高等教育出版社数值分析简明教程（第二版）作为课程教材,主要因其针对工科专业应用性“数值计算”的教材思路,教材方法理论简单明了,应用重点突出.对比勘查技术与工程2009级和2010级选用该教材教学效果：（1）课堂讲授中,2009级学生,上课中忙于听讲,对问题的反应不积极,容易走神；2010级学生的兴趣较高,对课堂中提出的问题反应积极而热烈.与同学谈心中发现：2009级学生感觉课程晦涩枯燥,认为没有实际用途.（2）从课后考试分析情况（表2）看,总得分上,2010级学生卷面平均成绩要好于2009级,可见学生对课程有兴趣时,学习效果要好；另外笔者设置基础题40分,综合题30分,实际应用题30分的布局,表中可以看到,2009级和2010级学生的基础知识和综合知识均掌握得不错,但2010级学生解决实际应用题的能力更好一些.至此,教材的改革初步见到一定的效果.

表2我院勘查技术与工程专业2009级和2010级数值计算方法考试成绩分析

(三)教学思路和方法改革

构建应用创新型人才培养体系（图1）,在课堂教学中,积极进行课堂情景讨论,并以课堂为背景建立大学生创新平台,并适时举行班级间的数值计算方法数学建模竞赛；在课外教育中,积极宣传数值计算方法在地球物理中的广泛应用和系列讲座,并在课外建立兴趣小组,并组织开展定期定量的小组活动；而在课后考核中,建立“思路过程+考试+上机”的考核机制,从培养和监控学生学习过程中思路的建立过程、考试的成绩情况和上机的知识计算机应用状况看,全面把握学生的学习情况,并及时反馈到后期的教学改革中.具体采用的教学方法是：（1）实验教学法,针对我专业学生实践动手能力严重不足的问题,我们坚持10学时的上机时间,期间进行数学实验内容的初步设计,培养了学生分析问题以及解决实际问题的能力.（2）案例教学法,针对学校学习理论较多的情况,我们收集整理国内外地球物理勘探应用方面的研究成果,归纳整理成教学案例,在数学建模课堂实行案例教学.（3）专题讲座法,结合各位教师自身的专业和科研,适时地将科研专题内容介绍给学生,这样教学就显得更为深刻生动.（4）情景讨论法,为迅速提高学生应用数学的能力,我们通过开放机房,建立创新实验平台、数学建模竞赛等途径,指导学生参与科研.师生经常在一起讨论,相互促进、相互提高.（5）课外兴趣小组法,让学生在对专业有一定的认识后,自己发现、提出和解决问题,主动提高自身的应用能力.

图1应用创新型人才培养体系

三、结论

当前,石油勘探行业对人才的综合素质要求越来越高,培养应用型人才早已成为我院勘查技术与工程专业培养目标的重中之重.在近2年来的教学中,笔者通过强化课程中的思想教学,改革并加强教材的使用,改革教学思路和方法,构建了应用创新型人才培养体系对数值计算方法课程教学的改革,使学生圆满地完成了本课程的学习,提高了学生运用所学理论解决实际问题的能力和实际动手能力.

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[责任编辑：左芸]