【摘 要】文章以推动高校课程教育发展为前提,围绕线性代数课程教学改革这一话题,分析了现阶段高校内部线性代数教学开展情况,阐述了高校线性代数教学改革目标,并针对线性代数课程改革实践提出了几点教学建议,以期推动高校线性代数教学工作健康发展。

【关键词】线性代数 高校 教学改革 措施

改革线性代数教学模式

在日常教学中,转换教育思想应作为首要工作,教师要意识到学生的主体地位,在课堂中充分发挥指导作用,依据学生专业发展需求制定相应的教学训练方案,不断增加实践性训练的力度,巧用多种现代化教学软件,从实际问题的解决入手,帮助学生更快掌握知识的本质。以市场营销、计算机等专业学生为例,本课程对学生而言是必修课程,且有助于考研。在课堂中,教师需要兼顾专业需求与课程教育的特殊性,适当增删练习题,满足学生不同的学习需求[1]。若是线性代数对学生而言是选修课,教师则可以邀请学生上台讲课,这就要求学生在课前作足准备,借助查阅资料或是讨论的形式自学教材,无形中培养学生自主学习的习惯,提升学生的自主能力与语言表达能力。从实践效果来看,高校学生的理解能力与思考能力比较强,能够在预习环节就掌握大部分知识。在课堂中,以学生不理解的问题为重点展开分析,为学生指明解题方向,将会收获意想不到的成效。

改革线性代数教学方法

在教学中,合理应用启发式、探究式教学方法,将学生吸引到课堂中,激发学生求知欲,有利于其学习能力的形成。如:教师在教学“向量组的线性相关性”这一内容时,许多学生表示概念抽象,理解起来有难度。基于此,在讲解时教师可以采取启发式的教学方法,以学生比较熟悉的非齐次线性方程组的判定为切入点,延伸出向量与向量线性知识,在学生掌握一定基础后,引导学生归纳齐次线性方程组的定义;在学生归纳概念时,教师要把握时机合理介入,鼓励学生构建模型,梳理其中存在的规律[2]。

信息技术的迅猛发展为现代化教育的实现提供了优质、便捷的平台。一般情况下,线性代数教学课时比较少,要想把教材内容全部吃透,需要将传统授课与信息技术结合在一起,形象展现理论知识,适当增删教学内容,从根本上提升课程教育质量。如:教师在教授有关“行列式的计算”这一内容时,利用多媒体图文并茂的优势,为学生介绍动态化的知识。同时,将笔算与机算结合起来,采取简单易懂的Excel能够轻易完成乘法计算,降低问题难度的同时,提升效果。此外,高校方面还需要结合实际需求,开发符合多种专业需求的课程学习系统,将其作为辅助学生学习的工具,这一系统具体包含:线性教学资源、课件、练习题、案例分析等,定期补充新知识,真正实现线性教学的信息化与网络化目标。

改革线性代数教学体系

1.合理引入应用背景

在教学中,注重实践应用与理论的结合,与学生进行密切的交流。依据教材内容,立足于专业需求与学生的认知基础,注重知识背景的引入,引导学生讨论其问题,帮助学生建立知识体系,从而更好地把握线性代数的概念[3]。从实践效果来看,开阔学生学习视野的基础上,提升了学生应用所学知识解决现实问题的能力。如:在学习“特征值与特征向量”这一知识时,教师可以为学生介绍两者的具体用途,拉近其与学生间的距离,具体如下:①图像处理中的PCA方法,选取特征值最高的k个特征向量来表示一个矩阵,从而得到降维分析+特征显示的方法,还有图像压缩的K-L变换;②再如人脸识别、数据流模式挖掘分析等;③对分子作量子化学计算,在其势能面最低点(平衡构型),对势能展开到二阶,得到海塞矩阵,将这个矩阵对角化得到的本征值和本征向量,分别对应分子振动模式的频率和分子振动模式。

2.精心筛选授课内容

非数学专业的学生要想学好线性代数,必须要遵循“以实践应用为主,以理论基础为辅”的原则,不用做过多的推理,只需要掌握推导的方法即可[4]。因此,在课堂教学中,只需要抓住知识点的内在关联,结合课程教学需求,优化教育体系与知识结构,精心筛选授课内容。如:教师在教授“行列式相关的知识”时,可以以二阶、三阶行列式作为切入点,带领学生解读行列式性质。围绕行列式的计算方法,划分多种问题类型,适当删减教材内容,以此减轻学生的学习负担。在学生掌握一定基础后,再增加面积计算的知识,引导学生把握矩阵这一概念的核心,将其渗透至多个要点知识的解析活动中。对于不好理解的概念,教师可以从学生熟悉的事物入手,如由简单的坐标系转换到多维空间,由此延伸出基底、坐标变换、维数等抽象概念。在设计教学内容时,采取精读略读交叉的方式,利用学生熟悉的矩阵法求解问题。考虑到不同专业的发展需求,教师需要合理筛选内容,明确教学主次,设计针对性训练方案,适当调整教学难度,为培养学生个性化学习能力奠定扎实基础。

3.注重数学实验

为了提升线性代数课程教学效果,教师需要在课程结束后增设数学实验课环节,将国际通用的教学软件Matlab,Mathematic引入课堂教学中,考虑多种因素后设计数学模型,以实验操作为主线,借助求解矩阵、行列式方程组,从而实现巩固所学知识的效果,使学生对线性代数处理技术产生一定了解[5]。在教学软件的帮助下,教材中抽象的代数知识被充分展现,有效增加了课堂教学的趣味性,在提升学生知识应用能力的同时,从整体上提升了教学质量。

如:用幂法求矩阵A=[24691541636]的按模最大的特征值和对应的特征向量。

解:取初始向量[Z0=(1,1,1)T],由[yk=AZk-1mk=max(yk),k=1,2,3…2k=yk/mk]迭代计算,特征值为[λ1]=43.88,对应特征向量为(0.1859,0.4460,1.0000)T。在计算过程中尤其需要注意点运算符,即.*、/等,在解答此类问题时,针对矩阵进行点运算,对照多个元素进行运算,需要注意的是,必须要保证矩阵的同型。在实验教学中,教师还可以适当引用Matlab软件,使学生体验到矩阵随着幂增加多种相关数据同时变化的过程。学生会产生疑惑并自主提出问题:若是按这样的规律发展,经过多代发展后的基因分布将是什么样子的?为接下来的教学指导奠定了扎实基础。在学生产生疑惑后,教师需要把握时机及时进行指导,并鼓励学生使用Matlab软件自主解答问题。

改革线性代数测试与评价模式

随着课程教育内容的增加与教育手法的创新,教师应在注重教学创新的基础上,改革线性代数课程教育标准,意识到教育评价的作用。在教学工作中,以学生实践能力、数学思维能力、应用能力的培养为重点,选用形式多样的考核模式,不要以偏概全。在评价学生的学习表现时,需要将成绩的评定划分成多种形式,以测试成绩为主要依据,以学生日常学习表现为辅助依据,将考核重点放在学生出勤、课堂问答情况、数学实验、作业完成情况上。以数学实验为例,依据学生学习能力设定针对性任务,使学生能够借助查找资料解答问题,形成学习信心的基础上进而掌握知识。此外,细化考试评分标准,将其分成两个模块,第一模块为日常考核,如出勤率、实验进度、知识应用情况等;第二模块则是考试的具体成绩,通常情况下都会采取闭卷的方式,除了一些必考知识外,还需要设计多种开放题,使学生能够灵活运用所学知识解答问题。在实践考核中教师需要将两个模块的分值比例控制在4∶6或者是5∶5。

结 语

综上所述,基于高校专业人才培养目标,教师需要创新改革线性代数教学活动,从教育模式、授课内容、课程体系、考核评价等方面入手积极探索新路径,将线性代数理论知识引用至现实生活中,结合学生的反馈信息科学调整、大刀阔斧改革教育活动,激发学生的求知欲,以此增强专业学生的市场竞争力。

参考文献:

[1]吴国丽:《基于“翻转课堂”理念的线性代数教学改革刍议》,《高教学刊》2017年第9期,第61-62页。

[2]刘忠志:《应用型本科〈线性代数〉与matlab教学改革》,《湖南科技学院学报》2016年第33卷第8期,第7-12页。

[3]张国辉、赵云飞、安红娜、刘洋、王彦、展丙军:《〈线性代数〉教学改革探析》,《黑龙江科技信息》2015年第32期,第60、252页。

[4]李小平:《关于〈线性代数〉教学改革的一些思考》,《大学数学》2016年第27卷第3期,第22-25页。

[5]张向华:《线性代数课程建设和教学改革探讨与实践》,《东北农业大学学报》(社会科学版)2017年第8卷第6期,第99-100页。