Título de muestra: Investigación sobre la enseñanza experimental de matemáticas discretas en carreras de informática en la nueva educación en ingeniería
Basado en el nuevo plan de estudios de ingeniería de informática Se analizaron los requisitos para cultivar la capacidad práctica de los estudiantes profesionales, se analizaron los principales problemas existentes en la enseñanza actual de las matemáticas discretas y se señaló la necesidad de llevar a cabo una enseñanza experimental de las matemáticas discretas. Sobre esta base, se presentan las ideas de diseño y los principios del contenido de la enseñanza experimental, se dan los proyectos experimentales correspondientes y se explica el proceso de implementación y el efecto de enseñanza de la enseñanza experimental.
Palabras clave: nueva educación en ingeniería; matemáticas discretas; enseñanza experimental
Introducción
La nueva educación en ingeniería consiste en cultivar estudiantes con habilidades sostenibles basadas en nuevas ideas. y nuevos modelos Los destacados talentos de ingeniería competitivos e innovadores no solo otorgan importancia a la construcción de conocimientos de vanguardia y sistemas de conocimiento cruzado, sino que también enfatizan el cultivo de la innovación práctica y las capacidades empresariales. La informática es una gran especialidad en el nuevo sistema de ingeniería. De acuerdo con los nuevos requisitos de la educación en ingeniería, los estudiantes de informática deben tener una buena capacidad de razonamiento lógico y capacidad de innovación práctica, así como una buena base matemática y capacidad de aplicación del conocimiento matemático. Como curso básico básico para estudiantes de informática, el objetivo de enseñanza de las matemáticas discretas es cultivar el pensamiento lógico, el pensamiento computacional y la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas. Sin embargo, durante mucho tiempo, el modelo de enseñanza de las matemáticas puras de "definición-teorema-demostración" ha provocado que los estudiantes desconozcan la importancia de este curso, lo que resulta en una falta de interés por aprender, lo que ha afectado gravemente la preparación de los estudiantes. ' Habilidades prácticas. Por lo tanto, romper el modelo de enseñanza original, combinar la experiencia en aplicaciones de la informática y profundizar la comprensión profunda de los estudiantes sobre el conocimiento de las matemáticas discretas a través de la enseñanza experimental son medios importantes para lograr los objetivos de la enseñanza de las matemáticas discretas.
1. Diseño de proyectos experimentales
Centrándose en los dos objetivos de consolidar el conocimiento docente en el aula y cultivar las habilidades prácticas de innovación de los estudiantes, y siguiendo los principios de practicabilidad y viabilidad, la aplicación básica. , Investigación y Proyectos experimentales en cuatro niveles de innovación.
(1) Experimentos básicos
Con el objetivo de abordar algunas cuestiones básicas en matemáticas discretas, como definiciones básicas, propiedades, métodos de cálculo, etc., se diseñaron 7 proyectos experimentales básicos, como se muestra. en la Tabla 1. Este tipo de experimento requiere que los estudiantes utilicen los conocimientos básicos que han aprendido para completar el diseño de algoritmos y escribir programas. La combinación del conocimiento abstracto de matemáticas discretas con la programación a través de experimentos puede estimular el entusiasmo de los estudiantes por aprender matemáticas discretas, mejorar la eficiencia de la enseñanza y luego cultivar las habilidades prácticas de programación de los estudiantes.
(2) Experimento de aplicación
El experimento de aplicación está diseñado en torno a la aplicación de las principales unidades de conocimiento de las matemáticas discretas en el campo de la informática, como se muestra en la Tabla 2. Al diseñar este tipo de experimento, se consideran plenamente los conocimientos de los estudiantes y los pasos de cada experimento se dan en función de los métodos de aplicación de los puntos de conocimiento relevantes. Los estudiantes ni siquiera necesitan completar todos los pasos experimentales para lograr resultados experimentales. Por ejemplo, en el experimento "Aplicación de la relación de equivalencia", los pasos experimentales se dan de acuerdo con el método de diseño basado en el caso de prueba de clase de equivalencia. Para los estudiantes con una base deficiente, sólo se necesita el tercer paso para "consolidar conocimientos relevantes como relaciones de equivalencia, clases de equivalencia, división, etc., comprender la aplicación de las relaciones de equivalencia en las pruebas de software y cultivar la capacidad de aplicación del conocimiento matemático". Propósito experimental.
(3) Experimentos de investigación Los experimentos de investigación son lo mismo que los experimentos aplicados.
Los experimentos también están diseñados en torno a la aplicación de las principales unidades de conocimiento de las matemáticas discretas en el campo de la informática. La diferencia es que algunas preguntas que requieren mayor discusión por parte de los estudiantes se agregan a los pasos experimentales del experimento de investigación. Por un lado, este proyecto experimental tiene como objetivo permitir que los estudiantes comprendan mejor la importancia de las matemáticas discretas, por otro lado, tiene como objetivo fortalecer la conciencia innovadora y el pensamiento innovador de los estudiantes y mejorar la calidad y capacidad matemática de los estudiantes de informática; La Tabla 3 presenta los ítems de la prueba de investigación.
(4) Experimentos innovadores
En la enseñanza real, se diseñaron varios temas experimentales innovadores y arduos, como el reconocimiento simple de animales basado en el lenguaje prólogo.
Sistema, sistema de consulta de rutas de autobuses basado en el camino más corto, implementación de un sistema de recuperación de información de texto simple, etc. , se necesita mucho tiempo y más conocimiento para completar este tipo de experimento. A través de estos experimentos, no sólo es propicio para cultivar la capacidad de los estudiantes para analizar problemas, resolver problemas e innovar en el diseño, sino también cultivar la capacidad de los estudiantes para pensar de forma independiente y atreverse a innovar.
3. Construcción de un modelo de enseñanza experimental
La enseñanza experimental sin duda puede estimular el interés de los estudiantes en el curso, mejorar la eficiencia de la enseñanza y cultivar las habilidades prácticas e innovadoras de los estudiantes.
Sin embargo, en los últimos años, para resaltar el cultivo de talentos aplicados, muchas universidades locales de pregrado han reducido las horas de clase de cursos teóricos básicos como matemáticas discretas. Sin embargo, la base de estudiantes de las universidades locales de pregrado es pobre, lo que hace que las horas de clase. de matemáticas discretas es seriamente insuficiente y no se puede dedicar suficiente tiempo a la enseñanza experimental. En respuesta a esta situación, se adopta un modelo de enseñanza multidimensional y multinivel para llevar a cabo la enseñanza experimental de matemáticas discretas.
(1) Introducir proyectos experimentales en la docencia en el aula.
En el proceso de enseñanza de matemáticas discretas, se introducen en la enseñanza en el aula proyectos experimentales que pueden reflejar aplicaciones típicas en el campo de la informática para guiar a los estudiantes a aplicar el conocimiento que han aprendido para analizar y resolver problemas. Por ejemplo, cuando se enseña el paradigma disyuntivo principal, se introduce el diseño de sumadores y votantes, y se utiliza multisim para hacer una demostración de simulación que permita a los estudiantes comprender el papel de la lógica matemática en el diseño de hardware de computadora. Para otro ejemplo, cuando hablé de razonamiento lógico de predicados, presenté el "Sistema de identificación de animales pequeños" completado por un estudiante anterior que utilizó Prolog como experimento de demostración. Estos ejemplos de aplicación pueden permitir a los estudiantes darse cuenta del valor de aplicación de la lógica matemática en el campo de la informática, que no solo estimula el interés de los estudiantes en el aprendizaje, mejora la eficiencia de la enseñanza en el aula, sino que también ejercita el pensamiento lógico de los estudiantes y cultiva las capacidades de diseño de sistemas de los estudiantes. .
(2) Cambie la forma de la tarea y agregue preguntas de experimentos informáticos a la tarea.
Debido al tiempo de clase limitado, el contenido experimental se organizará en forma de tarea después de clase, lo que permitirá a los estudiantes completar las tareas experimentales en su tiempo libre. Por ejemplo, después de terminar el contenido de lógica matemática, asigne una tarea: escribir un programa en lenguaje C para implementar las siguientes funciones: dar dos variables de proposición P y Q, darles un cierto valor de verdad, ¿calcular? Al completar los valores de verdad de P, P∧Q, p∨ q, los estudiantes pueden dominar la definición de conjunciones proposicionales y el método para determinar el valor de verdad, y comprender cómo se implementan las operaciones lógicas en las computadoras. Otro ejemplo es utilizar el experimento de "Aplicación de relaciones de ordenamiento parcial" como tarea para el capítulo "Relaciones binarias". Dados los cursos ofrecidos por una determinada especialidad y la relación entre los cursos, los estudiantes deben dibujar un diagrama de Hass de las relaciones de los cursos, organizar el orden de los cursos ofrecidos por la especialidad y escribir un programa para implementar un algoritmo de clasificación topológica. A través de este experimento, los estudiantes no solo consolidaron sus conocimientos sobre relaciones de orden parcial y diagramas de Hass, sino que también aprendieron la aplicación e implementación de métodos de relaciones de orden parcial en algoritmos de programación informática.
(3) Disposición de los materiales de lectura
En la enseñanza, las aplicaciones típicas y los conocimientos previos relacionados generalmente se seleccionan como materiales de lectura antes o después de la clase, y la lectura de los estudiantes se verifica mediante preguntas en el aula. Condición. De esta manera, los estudiantes no solo obtienen una vista previa o revisan el contenido del curso, sino que también tienen una cierta comprensión de la aplicación de puntos de conocimiento relevantes en el campo de la informática. Por ejemplo, después de explicar la relación de equivalencia, tome "Método de diseño de casos de prueba de software basado en clases de equivalencia" como material de lectura posterior a la clase, antes de explicar los conceptos básicos de gráficos, primero tome "Aplicación de gráficos en tecnología de rastreo web" como material de lectura; lectura antes de clase Los materiales de lectura; el problema de la carga de los vendedores ambulantes y el problema de las rutas postales de China se utilizan como lecturas después de la escuela con imágenes temáticas. A través de estos materiales de lectura, se ha movilizado enormemente el entusiasmo por el aprendizaje de los estudiantes y se han logrado muy buenos resultados docentes.
(4) Establecer proyectos experimentales abiertos
En la enseñanza de matemáticas discretas, generalmente se seleccionan uno o dos experimentos innovadores como experimentos abiertos extracurriculares para los estudiantes que tienen tiempo libre para aprender y completar. uso de los estudiantes. La Figura 1 es el diagrama de interfaz del "Sistema de consulta de autobuses basado en el camino más corto" completado por los estudiantes. Al mismo tiempo, el sistema experimental completado por los estudiantes se ha utilizado en futuras demostraciones docentes en el aula y ha logrado una buena respuesta.
(5) Utilizar una plataforma de enseñanza en línea
Para ampliar el espacio y el tiempo de aprendizaje de los estudiantes, se estableció un sitio web discreto de aprendizaje de matemáticas. El sitio web de aprendizaje incluye principalmente cinco módulos: descarga de recursos, video en línea, prueba en línea, expansión de conocimientos y foro en el sitio. El módulo de ampliación de conocimientos incluye tres partes: conocimientos previos, casos de aplicación y enseñanza experimental. A través del sitio web de aprendizaje, los estudiantes no solo pueden comprender las aplicaciones típicas de los puntos de conocimiento de matemáticas discretas, sino también elegir y completar algunos proyectos experimentales según sus propios intereses. En la práctica docente, los estudiantes deben completar al menos 1 o 2 proyectos experimentales aplicados, que se contarán en las puntuaciones de los exámenes de mitad de período o habituales, estimulando así el interés de los estudiantes en el aprendizaje.
4. Conclusión
En vista de los requisitos de la nueva educación en ingeniería para la capacidad de innovación práctica de los estudiantes de informática, se ha llevado a cabo una enseñanza experimental multifacética y de múltiples niveles en el práctica de la enseñanza de las matemáticas discretas para permitir que los estudiantes comprendan Comprender la importancia de las matemáticas discretas.
Puede estimular el interés de los estudiantes en el aprendizaje, mejorar la capacidad de programación y la capacidad de innovación de los estudiantes y lograr buenos resultados de enseñanza.
El equipo docente explorará más a fondo la aplicación de puntos de conocimiento relacionados con las matemáticas discretas en el campo de la informática y mejorará el sistema de enseñanza experimental de matemáticas discretas para que las habilidades prácticas y el pensamiento innovador de los estudiantes puedan cultivarse en colaboración para satisfacer las necesidades de proyectos futuros.
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