中国地质大学(武汉)-教学研究立项申请书

1+附件1：项目编号中国地质大学（武汉）教学研究立项申请书项目名称《离散数学》“精品课程”建设项目类别精品课程建设申请人蔡之华申请单位计算机学院申请日期2007年3月26日中国地质大学（武汉）教务处制二ＯＯ五年2项目名称《离散数学》“精品课程”建设项目类别□品牌专业建设■精品课程建设□人才培养□其它研究起始时间2007年9月完成时间2009年9月内容简介：离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机科学的理论基础，是计算机类专业的核心、骨干课程。一方面，它为后续课，如数据结构、编译原理、操作系统、数据库原理和人工智能等提供必要的数学基础；另一方面，通过学习离散数学，可以培养和提高学生的抽象思维与逻辑推理能力，为学生今后继续学习和科研工作，打下必备的数学基础。本项目将全面研究适合于时代发展的离散数学教学内容、教学方法并完成教学改革。姓名蔡之华最终学位/授予国家博士/中国性别男专业技术职称/行政职务教授/副院长出生年月1964年5月校内工作单位计算机学院现任课程离散数学、数据结构、组合数学、数据挖掘、遗传算法等联系电话（手机）67883713（办），62359809（小灵通）[e-mail]任课时间课程名称学时授课对象所在单位2005年秋离散数学（双语教学）50本科生计算机学院2005年秋组合数学60研究生研究生院2005年春数据挖掘40研究生研究生院2005年春遗传算法40研究生研究生院2004年秋组合数学60研究生研究生院2004年秋离散数学（双语教学）50本科生计算机学院2003年秋离散数学70本科生计算机学院2003年春数据结构50本科生计算机学院项目负责人简况任课经历2002年秋离散数学70本科生计算机学院3项目名称起止时间立项单位获奖情况《离散数学》“十一五”精品教材建设2005.9-2007.9教务处《离散数学》课程建设2003.9-2005.9教务处《离散数学》网络课件2002.1-2003.3教务处《离散数学》网络辅助教学及试题库系统1998.9-2000.9教务处省教学三等奖基因表达式编程及在知识发现中的应用研究2003-2006省科技厅项目负责人简况主要教学改革和科研工作经历演化滤波2006-2009国防科工委高级职称2副高级职称1中级职称3初级职称总人数博士2硕士3本科1其它姓名薛思清性别男年龄33最终学位硕士职称/职务讲师单位部门计算机学院现任课程离散数学、人机交互项目分工教学理论、教学实践姓名吴杰性别男年龄30最终学位学士职称/职务讲师单位部门计算机学院现任课程离散数学、C语言项目分工教学理论、教学实践姓名曾三友性别男年龄43最终学位博士职称/职务教授单位部门计算机学院现任课程信息安全数学基础、离散数学、组合数学项目分工内容组织、教学实践姓名赵蔓性别女年龄39最终学位硕士职称/职务副教授单位部门计算机学院现任课程离散数学、人工智能项目分工技术指导、资料收集姓名王改芳性别女年龄32最终学位硕士职称/职务讲师单位部门计算机学院现任课程人工智能、软件工程项目分工教学实践姓名性别年龄最终学位职称/职务项目组主要成员单位部门现任课程项目分工4一、研究的目的及其理论依据、实际意义项目论证报告（一）研究的目的本研究的目的是在原有课程建设的基础上加快建设步伐，使《离散数学》课程全面达到学校“精品课程”建设标准，进入省级乃至国家级的“精品课程”行列，同时让学生能更好地掌握《离散数学》的内容，并达到灵活运用，培养学生的理论素养的目的。（二）研究的理论依据和实际意义离散数学是现代数学的一个重要分支，也是计算机专业课程体系中地位极为重要的专业基础课之一。它以研究离散量的结构及相互关系为主要目标，充分描述了计算机科学离散性的特点。该课程是数据结构、操作系统、计算机网络、算法设计与分析、软件工程、人工智能、形式语言、编译原理等计算机本科阶段核心课程的基础，也是组合数学、遗传算法、数据挖掘等计算机硕士研究生阶段相关课程的重要基础。离散数学的主要内容包括集合论、数理逻辑、代数结构和图论四部分。数理逻辑与代数结构的研究思想和研究方法在计算机科学中的许多研究领域得到了广泛的应用，解决了大量的计算机科学问题。数理逻辑是研究推理的学科，在人工智能、程序理论和数据库理论等的研究中有重要的应用。代数结构是关于运算或计算规则的学问，在计算机科学中，代数方法被广泛应用于许多分支学科，如可计算性与计算复杂性、形式语言与自动机、密码学、网络与通信理论、程序理论和形式语义学等。集合论和图论在计算机科学中也有广泛的应用，他们为数据结构和算法分析奠定了数学基础，也为许多问题从算法角度如何加以解决提供了进行抽象和描述的一些重要方法。离散数学不仅是计算机技术迅猛发展的支撑学科，更是提高学生逻辑思维能力、创造性思维能力以及形式化表述能力的动力源，为他们今后处理离散信息，从事计算机应用、信息管理和计算机科研打下扎实的数学基础。正是由于离散数学的重要作用，美国已将离散数学列为21世纪应重点发展的三个数学领域之一。中国科学院也已成立了离散数学研究中心，并得到国家的重点资助。通过项目组的对比研究，目前国内、外《离散数学》的教学内容和教学方法还有许多差异，本项目拟在我们前期《离散数学》教学和教学研究的基础上，对《离散数学》的教学内容和教学方法进行全面、深入的研究，找出适合培养高素质的计算机专业类毕业生的最佳途径，因此该项目不仅有重要的理论意义，还有重要的现实意义。5　二、研究的指导思想及主要内容项目论证报告我校计算机专业已有二十年的历史了，在设立计算机专业之初就对《离散数学》的教学给予了高度的重视，并取得了一批成果。随着科学技术的发展，计算机技术的日新月异，计算机学院提出了“要把我校计算机专业建设成为以智能计算为主要发展方向并结合地学优势学科的具有中国地质大学特色的计算机学科”的办学思路，而离散数学正是智能计算的必备基础。研究《离散数学》的教学内容和教学方法，培养计算机创新人才，建设具有地大特色的计算机专业是本项目研究的指导思想。为了符合我院的办学思想以及更好地建设本课程并针对目前《离散数学》教学中存在的问题，我们决定确定本项目研究。主要研究内容包括：（1）离散数学对计算机创新教育的推动作用：计算机专业创新教育非常迫切，而作为计算机专业基础的《离散数学》教学将在其中起到重要的作用。探讨离散数学课程对计算机专业创新教育以及对培养学生逻辑思维能力、创造性思维能力、形式化表述能力的推动作用，希望通过本课程的建设来带动计算机学科其他相关课程的建设，为全面实施素质教育打下坚实的基础；（2）教学经验总结：学习和借鉴国际国内一流大学《离散数学》课程的建设经验并结合我校计算机专业实际情况以及本门课程的建设现状，对该课程进行全面建设与改革，修订建设方案，将《离散数学》建设成为具有我校计算机专业特色的“精品课程”；（3）教学内容的精心组织：离散数学的内容本身也很“散”，虽然主要内容包括：集合论、数理逻辑、代数结构、图论。但具体内容的组织上，不同版本的教材有不同的取舍；而且离散数学近年来已经成为了许多大学研究生入学考试和同等学力申请硕士学位计算机科学与技术学科综合考试的必考科目之一。本课题组将充分调研该课程与考研、就业、科研的相关情况以及我校计算机学科各专业（计算机应用、信息安全、网络工程等）的特点重新优化组织教学内容；（4）教材建设：教材建设是课程建设的重点，针对当前计算机学科发展现状以及对教学内容的分析，结合教学实践，更新和补充相应的教学内容，编写合适的教材，以利于课堂教学；同时收集各类《离散数学》试题（如考研题目、重点高校试题），编写一本与教材配套的习题集，注重解题思路，以培养学生抽象思维和形式化表述能力为目标；（5）现代教学手段运用：推广使用已有的基于网络技术的教学辅助方法并不断完善，研究、分析使用新的教学手段（Internet技术、多媒体技术等）后的教学效果；（6）试题库建设：进一步完善已有的试题库系统；6二、研究的指导思想及主要内容（续）项目论证报告（7）考核方式改革：继续尝试可能的各种考核方式，找出能比较客观公正评价学生学习效果的考核；（8）课程教学组的建设：无论什么样的建设，归根结底其实都是人的建设，本课题组将一如既往地继续加强以“课程教学组”为核心的课程建设，与国内外同行广泛交流，并将交流情况及时进行分析、总结，以提高教学研究水平。7三、本课题在国内外的研究现状及发展趋势分析项目论证报告美国IEEE&ACM组织（theInstituteforElectricalandElectronicEngineersandtheAssociationforComputingMachinery）一直对世界性计算机教育起着指导性作用，他们曾分别于1968年、1978年、1983年和1991年对计算机专业课程进行了较大的修改。2001年该组织又推出了CC2001（ComputingCurricula2001）教程，此教程对于我们的培养方案与课程设置有较大启发。我国一些计算机专家依照CC2001计划结合我国实际也相应地制定出了CCC2002（ChinaComputingCurricula2002）、CCC2004（ChinaComputingCurricula2004）学科教程。随着现代信息技术的发展，计算机学科的发展也非常迅速，离散数学作为计算机科学与技术专业的专业基础课程也随之不断发展变化。该课程是于1977年被IEEE确定为计算机专业核心主干课程，2001年又被IEEE和ACM确定为计算机专业第一核心主干课程。离散数学包括传统的图论、组合数学、数论、规划论、逻辑集合及代数结构等领域，离散数学的研究对象通常是各种有限结构，其中元素之间存在某种关系，但一般不是代数运算关系．例如，极为复杂的超大规模集成电路，成千上万个元件置于一小块硅片上组成一个电路，在这个领域内存在着大量急需解决而又极端困难的问题；联系着大脑和感觉器官的神经网络，需要进行组合数学的研究，“人工智能”很需要这方面的成果．20世纪公认的伟大数学家盖尔芳德曾预言：组合数学和几何学将是21世纪数学研究的前沿阵地。目前国内成立的有关离散数学的研究中心有：（1）中国科学院离散数学研究中心（2）福州大学离散数学与理论计算机科学研究中心（3）南开大学组合数学研究中心目前本课程获得国家级“精品课程”称号的有：（1）北京大学负责人：屈婉玲教授（2）吉林大学负责人：孙吉贵教授目前国内同类课程大致可以分为三个层次：（1）少数名牌高校（清华，北大、南京大学等）为强化基础理论，将离散数学课程分拆为多门课程，如北大分成三门：集合论与图论、数理逻辑、代数系统与组合数学，他们的学时达200余学时。（2）大多数重点院校的离散数学课程，兼顾计算机科学和计算机应用，内容较为宽广深入，讲授课时大约在64—96学时。我校属于该类。（3）一般本科和专科院校要求稍低，只讲授和计算机应用有关的离散结构数学模型。目前多数院校属于这种情况。8四、完成本项目研究已具备的基本条件、工作基础以及其它有利条件，拟采取的研究方法及主要措施项目论证报告针对国外计算机专业2001教学计划，国家教育部组织专家制定的2001计算机专业教学计划中对《离散数学》教学提出了若干新的建议。本课题组针对2001计算机教学计划的要求，在中南地区计算机专业教学会议上提交的教学研究论文引起与会者的极大兴趣。可以说，通过多年的建设，我校《离散数学》教学及研究工作已走在中南地区的前列，如果继续加紧建设，必会使该课程全面达到“精品课程”的要求，为我校的计算机专业的建设添砖加瓦。本项目组成员大多长期从事《离散数学》及相关课程的教学，课题组大部分成员参与完成了“离散数学网络辅助教学与试题库系统”的建设（该项目获校教学成果二等奖、省教学成果三等奖），完成了校网络课程《离散数学》的建设，“离散数学课程建设”，申请者还参与了《大学英语》网络课件的软件设计工作，上述两项均已结题，并通过校级评审。与本项目配套的“离散数学十一五精品教材建设”也已进入修改阶段。申请者作为主要编写者编写完成的《离散