離散數(shù)學課程趣味教學策略
離散數(shù)學是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要分支,主要研究離散量的結(jié)構(gòu)和相互間的關(guān)系,在數(shù)學應用領(lǐng)域有著十分重要的地位與作用,計算機科學的許多后續(xù)理論課程都是以離散數(shù)學為基礎(chǔ)的,是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心必修課程。作者在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生在學習離散數(shù)學過程中常感到困難,其中一個原因是本課程高度抽象,定義定理多,邏輯性強,學生感到枯燥乏味以致厭學。教師若能在離散數(shù)學教學中適當?shù)倪\用趣味教學法,可以激發(fā)學生的學習興趣,達到事半功倍的教學效果。
1 設(shè)計某些教學引入實現(xiàn)趣味教學
教學過程緊密圍繞教學內(nèi)容,將科學性、知識性、趣味性融合在一起。教師選擇與教學內(nèi)容密切相關(guān)且通俗易懂的一些小知識、小內(nèi)容或者是歷史資料,增加課堂教學的趣味性,活躍課堂氣氛,從而提高學生學習興趣。
1.1 引入學科的發(fā)展歷史
隨著信息時代的到來,工業(yè)革命時代以微積分為代表的連續(xù)數(shù)學占主流的地位已經(jīng)發(fā)生了變化,離散數(shù)學的重要性逐漸被人們認識。離散數(shù)學課程所傳授的思想和方法,廣泛地體現(xiàn)于諸多領(lǐng)域,從科學計算到信息處理,從計算機軟件到計算機硬件,從人工智能到認知系統(tǒng),無不與離散數(shù)學密切相關(guān)。離散數(shù)學的發(fā)展是隨著社會發(fā)展的需要而產(chǎn)生的,教師在教學過程中適當引入數(shù)學學科發(fā)展史,可以提升學生的學習興趣,調(diào)動學生的學習積極性。例如在介紹集合論之前,教師從介紹羅素悖論引入第三次數(shù)學危機以及相應的發(fā)展歷史,學生隨之對相應的部分感興趣,就會更為深入學習后續(xù)相關(guān)內(nèi)容,同時也有利于培養(yǎng)理工科學生的人文素質(zhì)。
1.2 引入學者、學界的軼聞趣事
離散數(shù)學是現(xiàn)代數(shù)學的重要分支,在其發(fā)展過程中充滿了一些軼聞趣事。教師在教學中偶爾穿插講授一些軼聞趣事,課堂反響強烈,學生學習熱情提高。例如,在介紹四色猜想時教師講授一則小故事:19世紀末,德國有位天才的數(shù)學教授叫閔可夫斯基,他曾是愛因斯坦的老師。愛因斯坦因為經(jīng)常不去聽課便被他罵作"懶蟲".一天閔可夫斯基剛走進教室,一名學生就遞給他一張紙條,上面寫著"如果把地圖上有共同邊界的國家涂成不同顏色,那么只需要四種顏色就足夠了,您能解釋其中的道理嗎".閔可夫斯基微微一笑,對學生說"這個問題叫四色問題,是一個著名的數(shù)學難題,其實它之所以一直沒有得到解決,僅僅是由于沒有第一流的數(shù)學家來解決它。"為證明紙條上寫的不是一道大餐,而只是小菜一碟,閔可夫斯基決定當堂"掌勺"解決問題,將之變成定理,但下課鈴響了可"菜"還是生的。一連好幾天他都掛了黑板。后來有一天閔可夫斯基走進教室時忽然雷聲大作,他借此自嘲道"哎! 上帝在責備我狂妄自大呢,我解決不了這個問題。"通過這樣一則小故事,既活躍了課堂氣氛,加深學生對教學內(nèi)容的理解,又提升了學生對這部分內(nèi)容的興趣。
1.3 引入生活中的典型實例
人們習慣性的認為數(shù)學是抽象的、枯燥的,教師如果在教學時從實際生活中引入即將講授的問題,會使學生感覺很熟悉、很親切,不再覺得數(shù)學是高屋建瓴的學術(shù)城堡,而是離實際生活極其貼近的,極其實在的問題。例如,在介紹歐拉圖定義之前,教師可以先介紹著名的哥尼斯堡七橋問題,再講講小時候經(jīng)常玩的一筆畫游戲。在教學過程中,教師如果結(jié)合解決實際生活中所熟悉的問題,由淺入深到抽象的離散數(shù)學問題,能使學生在學習過程感受到離散數(shù)學的奇妙魅力。
2 采取不同教學方法實現(xiàn)趣味教學
2.1 問題教學法
離散數(shù)學課程概念多、定義定理多、理論性強、邏輯性強、高度抽象,教師如果按部就班講授,學生學習興趣普遍比較低,學習效果也不太理想。教師如果每節(jié)課都能用恰當?shù)膯栴}表達本次課要學習的內(nèi)容,就能牢牢吸引學生的注意力,使學生產(chǎn)生濃厚的興趣,提高學習效率,優(yōu)化課堂教學,達到良好的教學效果。適時應用問題教學法能夠充分調(diào)動學生學習的主動性,培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。例如,教師在講授命題邏輯基本概念時,如果直接講解會比較枯燥,因此先以一段案件中"到底誰偷了國王的金幣"的問題引入教學內(nèi)容。
例 1 王宮里發(fā)生了一件盜竊案,國王的金幣不見了,已知事實如下:(1) 甲或乙盜竊了金幣;(2) 若甲盜竊了金幣,則作案時間不能發(fā)生在午夜前;(3) 若乙的證詞正確,則午夜時房內(nèi)燈光未滅;(4) 若乙的證詞不正確,則作案時間發(fā)生在午夜之前;(5) 午夜時房內(nèi)燈光滅了。試判斷是誰盜竊了國王的金幣。
首先對這個問題進行分析,首先找出問題描述中的簡單命題,然后分析問題描述中的聯(lián)結(jié)詞,再對每個事實線索進行命題符號化,得到五個命題公式,接著根據(jù)題意得到描述的合式公式,最后求得成真賦值,得到判斷結(jié)果。解答過程如下。問題中的簡單命題:p:甲作案,q:乙作案,r:作案時間發(fā)生在午夜之前,s:乙的證詞正確,t:午夜時燈
成真賦值是 p=0,q=1,s=0,r=1,t=0.因此結(jié)論是乙偷了金幣。此外還有下述結(jié)論:甲沒有偷金幣,作案時間不是在午夜之前,乙在說謊,午夜時燈光已滅;蛘咭部梢灾苯佑谜嬷当砼袛。在應用問題教學法過程中,學生在解決問題的同時,完成對教學內(nèi)容的學習,激發(fā)了學生學習興趣,提高了學生的學習效果,提升了課堂教學質(zhì)量。
2.2 類比教學法
離散數(shù)學課程中概念定義公式等特別多,但很多內(nèi)容具有相似之處,通過類比有助于學生化繁為簡,加強內(nèi)容的理解與記憶。例如,命題等值式與集合運算定律類比,具有相對應的規(guī)律,有利于學生掌握和理解。具體運算符號"∨"與"∪","∧"與"∩","劭"與"~"之間的類比對應,以及相應的公式之間的類比對應,有益于學生融會貫通,統(tǒng)一學習。又如,歐拉圖的定義和哈密頓圖的定義進行類比,可以更為深刻理解歐拉圖邊不重的回路而哈密頓圖點不重的回路。謂詞邏輯可以通過與命題邏輯類比,找出相同之處與不同之處以及相通之處,這樣就可以更好地理解掌握知識內(nèi)容。比如在引入謂詞邏輯時教師先介紹著名的蘇格拉底三段論,讓學生體會到命題邏輯的局限性;在學習謂詞邏輯之后,應用謂詞邏輯證明蘇格拉底三段論,讓學生真正理解在命題邏輯之后學習謂詞邏輯的必要性。在離散數(shù)學教學中,有很多的知識內(nèi)容,可以通過類比教學,便于學生澄清容易混淆的概念和定律,了解事物的本質(zhì)規(guī)律,激發(fā)學生內(nèi)在學習興趣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,達到更好的教學效果。
2.3 研討式教學法
研討式教學是針對教學內(nèi)容或閱讀材料,組織學生集中或分散討論,深入研究的一種教學方法。該方法有利于培養(yǎng)學生獨立思考問題、解決問題的能力,提高學生自主學習的積極性。例如,在圖論中對于歐拉圖的學習,應用研討式學習更有利于學生主動學習,深刻理解定義及定理。具體做法:教師首先先給出哥尼斯堡七橋問題,讓學生討論是否可能七座橋每座橋都通過一次而且只通過一次。經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)是不可能的,接著引導學生發(fā)現(xiàn)其即為一筆畫問題,然后組織學生找出哪些圖是可以一筆畫,哪些不可以,接著再討論這些圖有什么特點。經(jīng)過這樣一系列的討論,教師給出歐拉圖的定義并歸納總結(jié)出歐拉圖判定的條件。通過這樣的教學形式,增加了學生與學生之間及學生與教師之間的交流,變被動學習為主動學習,從而對離散數(shù)學的學習產(chǎn)生濃厚的興趣。
3 運用現(xiàn)代教學手段實現(xiàn)趣味教學
現(xiàn)代教育手段包括投影、幻燈、錄像、電影以及 CAI 多媒體教學。這些手段具有視聽優(yōu)勢,又能將復雜構(gòu)造形象化,因此更能有效地調(diào)動學生的學習積極性。特別是多媒體技術(shù)的完善與普及,教師制作圖文并茂、生動活潑的多媒體課件,可以極大地提高學習的積極性與主動性,對提高教學質(zhì)量起到事半功倍的效果。特別是圖論這一部分,如果應用多媒體課件,很多很難描述的圖的性質(zhì)以及一些特殊圖便躍然在目,一方面學生很容易就理解接受,另一方面教師也可以節(jié)約很多時間。當然,同時對教師也提出更高的要求,教師必須熟練掌握這些教學手段,并通過生動的語言傳遞給學生,才能使課堂充滿趣味性,達到令人滿意的教學效果。
離散數(shù)學課程具有理論性強、邏輯性強、高度抽象的特點,,能夠培養(yǎng)學生的發(fā)散思維、邏輯推理和建構(gòu)能力。在教學過程中教師設(shè)計一些有意思的教學引入,能夠集中學生的注意力,驅(qū)使學生產(chǎn)生強烈的好奇心,營造良好的課堂氛圍。在教學過程中采取不同的教學方法,調(diào)動學生學習的積極性,引導學生由被動接受變?yōu)橹鲃犹骄俊T诮虒W中運用現(xiàn)代教學手段特別是多媒體手段會讓課堂充滿趣味性,激發(fā)學生的學習興趣?偠灾,在離散數(shù)學教學中運用趣味教學法,能夠極大地提高學生的學習效果,提高課堂教學質(zhì)量。
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本文編號:30350
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