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范文题目:新工科教育中计算机专业离散数学实验教学研究
基于工科新课程对计算机专业学生实践能力培养的要求，分析了目前离散数学教学中存在的主要问题，指出了开展离散数学实验教学的必要性。在此基础上，介绍了实验教学内容的设计思路和原则，给出了相应的实验项目，阐述了实验教学的实施过程和教学效果。
关键词:新工程教育；离散数学；计算机专业；实验教学
介绍
新工程教育是以新思想、新模式培养具有持续竞争力的创新型优秀工程人才，既重视前沿知识和交叉知识体系的构建，又强调实践创新和创业能力的培养。计算机是新工科体系中一个庞大的专业。根据新的工程教育要求，计算机专业的学生应具有良好的逻辑推理能力和实践创新能力，并具有良好的数学基础和数学知识的应用能力。离散数学作为计算机专业的核心基础课程，其教学目标是培养学生的逻辑思维、计算思维能力以及分析和解决问题的能力。然而，长期以来，“定义-定理-证明”的纯数学教学模式导致学生意识不到这门课程的重要性，从而缺乏学习兴趣，严重影响了学生实践能力的培养。因此，打破原有的教学模式，结合计算机科学的应用背景，通过实验教学加深学生对离散数学知识的深刻理解，是实现离散数学教学目标的重要手段。
1.实验项目设计
围绕巩固课堂教学知识和培养学生实践创新能力两大目标，遵循实用性和可行性原则，设计了基础、应用、研究和创新四个层次的实验项目。
(1)基础实验
针对离散数学的一些基本问题，如基本定义、性质、计算方法等，设计了7个基本实验项目，如表1所示。这种实验要求学生利用所学的基础知识完成算法设计，编写程序。通过实验将抽象的离散数学知识与编程相结合，可以激发学生学习离散数学的积极性，提高教学效率，进而培养学生的编程实践能力。
(2)应用实验
应用实验是围绕离散数学主要知识单元在计算机科学领域的应用而设计的，如表2所示。在设计这类实验时，充分考虑了学生的知识，并根据相关知识点的应用方法给出了每个实验的步骤。学生甚至不需要完成所有实验步骤就能达到实验效果。比如“等价关系的应用”实验，按照基于等价类测试用例的设计方法给出实验步骤。对于基础较差的学生，只需要第三步就可以达到“巩固等价关系、等价类、除法等相关知识，了解等价关系在软件测试中的应用，培养数学知识的应用能力。”的实验目的。
(3)研究性实验研究性实验与应用性实验相同。
实验也是围绕离散数学的主要知识单元在计算机科学领域的应用而设计的。不同的是，在研究性实验的实验步骤中增加了一些需要学生进一步讨论的问题。这种实验项目一方面旨在使学生进一步理解离散数学的重要性，另一方面旨在强化学生的创新意识和创新思维，提高计算机专业学生的数学素质和能力。表3给出了研究测试项目。
(4)创新实验
在实际教学中，设计了几个具有创新性和艰巨性的实验课题，如基于prolog语言的简单动物识别。
系统，基于最短路径的公交路线查询系统，简单文本信息检索系统的实现等。，完成这种实验需要很长的时间和更多的知识。通过这些实验，不仅有利于培养学生分析问题、解决问题和创新设计的能力，而且有利于培养学生独立思考和敢于创新的能力。
3.实验教学模式的构建
实验教学无疑可以激发学生对该课程的兴趣，提高教学效率，培养学生的实践和创新能力。但近年来，很多地方本科院校为了突出应用型人才的培养，压缩了离散数学等基础理论课程的课时，而地方本科院校的生源基础较差，使得离散数学的课时严重不足，无法留出足够的实验教学时间。针对这种情况，采用多维度、多层次的教学模式开展离散数学实验教学。
(1)将实验项目引入课堂教学。
在离散数学教学过程中，将能够反映计算机科学领域典型应用的实验项目引入课堂教学，引导学生应用所学知识分析和解决问题。例如，在讲授主析取范式时，介绍加法器和表决器的设计，利用multisim做一个仿真演示，让学生理解数理逻辑在计算机硬件设计中的作用。再比如在讲谓词逻辑推理的时候，介绍上一个学生用Prolog完成的“小动物识别系统”作为演示实验。这些应用实例可以让学生认识到数理逻辑在计算机科学领域的应用价值，既激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学效率，又锻炼了学生的逻辑思维，培养了学生的系统设计能力。
(2)改变作业形式，在作业中增加计算机实验的题目。
由于课时有限，实验内容会以课后作业的形式安排，让学生在课余时间完成实验任务。比如数理逻辑的内容讲完之后，布置作业:写一个C语言程序实现以下功能:给两个命题变量P和Q，给它们一定的真值，计算？P，P∧Q，p ∨ q的真值，通过完成，学生可以掌握命题连词的定义和真值的确定方法，了解逻辑运算在计算机中的实现方法。再比如把“偏序关系的应用”这个实验作为“二元关系”这一章的作业。给定某一专业开设的课程以及课程之间的关系，要求学生画出课程关系的哈斯图，安排本专业开设课程的顺序，并编写程序实现拓扑排序算法。通过该实验，学生不仅巩固了偏序关系和哈斯图的知识，还学习了偏序关系在计算机编程算法中的应用和实现方法。
(3)阅读材料的布局
在教学中，通常选择典型应用和相关背景知识作为课前或课后的阅读材料，通过课堂提问检查学生的阅读情况。这样学生不仅预习或复习了课程内容，也对相关知识点在计算机领域的应用有了一定的了解。比如讲解完等价关系后，把《基于等价类的软件测试用例设计方法》作为课后阅读材料；在讲解图的基本概念之前，先把“图在网络爬虫技术中的应用”作为课前阅读材料；小贩负担问题和中国邮路问题作为专题图片的课后读物。通过这些阅读材料，极大地调动了学生的学习积极性，取得了非常好的教学效果。
(4)建立开放性实验项目
在离散数学教学中，通常会选择一到两个创新性实验作为课外开放实验，供有余力学习和完成的学生使用。图1为学生完成的“基于最短路径的公交查询系统”界面图。同时，由学生完成的实验系统已经在以后的课堂教学演示中使用，取得了良好的反响。
(5)利用网络教学平台
为了拓展学生的学习空间和时间，建立了离散数学学习网站。学习网站主要包括资源下载、在线视频、在线测试、知识拓展、站内论坛五大模块。知识拓展模块包括背景知识、应用案例和实验教学三个部分。通过学习网站，学生不仅可以了解离散数学知识点的典型应用，还可以根据自己的兴趣选择和完成一些实验项目。在教学实践中，要求学生至少完成1-2个应用实验项目，并计入期中或平时考试成绩，从而激发学生的学习兴趣。
4.结束语
针对新工科教育对计算机专业实践创新能力的要求，在离散数学教学实践中开展了多方位、多层次的实验教学，使学生理解了离散数学的重要性。
性激发学生的学习兴趣，提高学生的编程能力和创新能力，取得良好的教学效果。教学团队将进一步探索离散数学相关知识点在计算机科学领域的应用，完善离散数学实验教学体系，使学生的实践能力和创新思维得到合作培养，以适应未来项目的需要。
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