计算科学与工程本科及研究生教育的思考与实践.pdfVIP

第18卷第6期 工 科 数 学 V01．18，№．6 OFMATHEMATICSFORTECHNOLOGY 2002年12月 JOURNAL Dec．2002 计算科学与工程本科及研究生教育的思考与实践 徐定华1， 黄安民2， 刘乐平1 (1．东华理工学院计算科学与系统工程系，江西抚州344000；2．南昌大学数学系，江西南昌330047) [摘要]介绍一门新兴学科——计算科学与工程(CSE)，讨论该学科的本科与研究生教育的培养目标、 课程设置、创新素质等，提出了计算科学与工程教育的几种培养模式，总结了本科、研究生教学实践的经验． [关键词]计算科学与工程；本科教育；研究生教育；数学教育 [中图分类号]G423．02；()24[文献标识码]C 1 引 言 Sciencesand 计算科学与工程(Computational 科交叉的学科，它是伴随着计算数学、应用数学、计算机科学与各门工程学科的发展而得到迅速发展的 一门新兴学科．该学科在国内外得到了足够的重视，国际上许多著名大学与研究所都先后开设计算科学 与工程专业或学科方向，新建了相关系所．国内也有不少高校先后成立了计算科学系、科学与工程计算 中心或研究所，该学科得到了数学界与工程领域的极大关注． 在科学技术迅速发展的今天，中国已步入“科教兴国”的征程，多学科交叉与渗透正形成人们的共 识，它有助于国家的科技发展和社会全面进步．著名教育家钱伟长院士早在20世纪八十年代就明确提 出[1]：大学里，“改革重点是‘拆四垛墙’，它们是：①学校与社会之间的‘墙’；②教学与科研之间的‘墙’； ③各系与各专业之间的‘墙’；④教学思想上的‘墙’．”钱伟长院士的精辟论断对当今高等教育具有发 人深省的指导作用，CSE教育在本质上有助于高校拆除这“四垛墙”． 鉴于cSE这门崭新的学科及其在科学、工程、社会中的特殊地位与作用，近几年来我们对csE的 本科与研究生教育进行了一些初步探讨与思考，包括培养目标、课程设置、创新素质等，并提出了csE 教育的几种培养模式，而且在实践中大胆改革与创新，积累了一些经验与体会． 2 CSE是一门新兴学科 在当今科学研究和工程实践中，科学计算被视为与科学理论、科学实践并行的、不可缺少的第三种 科学方法．科学实践、科学理论和科学计算“三足鼎立”已成为当今全世界科学活动的主要方式心]．过去 对复杂系统和自然现象的研究，通过理论手段得不到解决，直接通过实践手段往往费用昂贵，或非常危 险，甚至是不可能实现的，而通过科学计算手段可实现复杂的系统与自然现象的数值模拟，可以达到理 论与实验无法完成的或具有更好效果的目的． 随着计算机科学、工程技术与计算科学的发展，计算科学家与工程学家现在能够解决以前难以解决 或处理的大规模科学与工程计算问题，计算科学与工程(CsE)应运而生了．csE是一门多学科交叉、快 速发展起来的科学，它与自然科学、工程技术、应用数学、计算机科学密切相关口]．它重点在于研制问题 的求解方法，以解决科学与工程领域中的问题．计算机建模与模拟是CSE的重要组成部分，可作为相关 20 [收稿日期]2002一07 万方数据 68 工 科数 学 第18卷 实践的补充，甚至取代实验．计算科学与工程包括各领域的专业知识、数学建模、数值分析、算法研制、软 件编制，程序运行、分析、验证及结果的可视化． CSE是一门正规的、重要的、多学科渗透交叉的学科，具有鲜明的特色，如应用广泛、技术性强、对 科学技术的发展具有强劲的推动力等，这已经成为人们的共识． 3 CSE教育的培养目标 科的高级专门人才． CsE教育的培养目标应该定位为：培养具有良好的数学、计算机科学基础和应用领域(如工程与自 然科学)知识的高级专业人才．毕业本科生和研究生必须掌握足够的数学理论方法和应用领域知识，以 应对科学与工程技术问题的建模；必须懂得计算机科学知识，如数值算法、软件设计、可视化技术、软件 包开发等，以便有效地使用计算机解决