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課程簡介 Course Introduction

離散數(shù)學(xué)是以研究離散量的結(jié)構(gòu)和相互之間的關(guān)系為主要目標(biāo),其研究對(duì)象一般為:有限或可數(shù)個(gè)對(duì)象(例如:自然數(shù),、整數(shù),、真假值,、有限個(gè)結(jié)點(diǎn)等),,而離散性也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的顯著特點(diǎn),。

離散數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的其他課程如:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、操作系統(tǒng),、編譯原理,、算法分析,、邏輯設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),、容錯(cuò)技術(shù),、人工智能等有密切的聯(lián)系。它是這些課程的先導(dǎo)和基礎(chǔ)課程,。

教學(xué)大綱 Teaching Syllabus

菏澤學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院

《離散數(shù)學(xué)》課程教學(xué)大綱

課程編號(hào):135037

課程名稱:離散數(shù)學(xué)/Discrete Mathematics

課程總學(xué)時(shí)/學(xué)分:48學(xué)時(shí)/3學(xué)分(其中理論48學(xué)時(shí),,實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí))

適用專業(yè):計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

一、課程簡介

《離散數(shù)學(xué)》是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支,,是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展而逐步建立的,,它形成于七十年代初期,是一門新興的工具性學(xué)科,,是整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課,。離散數(shù)學(xué)是以研究離散量的結(jié)構(gòu)和相互間的關(guān)系為主要目標(biāo),其研究對(duì)象是有限個(gè)或可數(shù)個(gè)元素,,因此它充分描述了計(jì)算機(jī)科學(xué)離散性的特點(diǎn),。

二、教學(xué)目的和任務(wù)

根據(jù)學(xué)?!耙惑w兩翼,,三經(jīng)四緯,五個(gè)保障”的宏觀人才培養(yǎng)模式,,以及計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求,,通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解離散數(shù)學(xué)的基本思想及應(yīng)用領(lǐng)域,掌握離散數(shù)學(xué)的基本概念,、基本方法和基本技術(shù),;培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯推理能力;提高學(xué)生應(yīng)用離散數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,,并為學(xué)生今后處理離散信息,,提高專業(yè)理論水平,從事計(jì)算機(jī)的實(shí)際工作提供必備的數(shù)學(xué)工具,。

三,、教學(xué)基本要求

本課程的內(nèi)容從知識(shí)、素質(zhì),、能力,、德、智,、體,、美七個(gè)維度形成教學(xué)內(nèi)容方陣,每一次課一般安排3-5個(gè)知識(shí)點(diǎn),,從七個(gè)維度組織內(nèi)容,,分課內(nèi)、課外開展教學(xué),。

素質(zhì)養(yǎng)成主要包括以下內(nèi)容:

1.思想政治素質(zhì)

具有中國特色社會(huì)主義共同理想,,秉承社會(huì)主義核心價(jià)值觀;具有愛國主義精神,;具有責(zé)任心和社會(huì)責(zé)任感,。

2.文化科技素質(zhì)

具有不斷更新知識(shí)和自我完善的能力;具有持續(xù)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力,;具有一定的創(chuàng)新意識(shí),、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力;具有一定的人文和藝術(shù)素養(yǎng),;具有良好的人際溝通能力,。

3.專業(yè)素質(zhì)

掌握離散數(shù)學(xué)的基本概念,能夠使用所學(xué)的概念對(duì)許多問題作出正確的判斷,。通過課程中許多定理的證明過程復(fù)習(xí)概念,,了解證明的思路,學(xué)會(huì)證明的方法,,并使學(xué)生掌握定理的內(nèi)容和結(jié)果,;具有一定的應(yīng)用離散數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

4.職業(yè)素質(zhì)

具有良好的職業(yè)道德和職業(yè)操守,;具有較強(qiáng)的組織觀念和集體意識(shí); 有探索精神,。

5.身心素質(zhì)

具有人文素養(yǎng),、審美能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神,,具有健康的體魄和良好的心理素質(zhì),,社會(huì)適應(yīng)能力。

能力訓(xùn)練:集中訓(xùn)練學(xué)生抽象思維和邏輯推理能力,。

德育:貫徹課程思政精神,,由于離散數(shù)學(xué)就是實(shí)際問題的建模工具,是集我們的人生觀,、世界觀,、方法論于一體的,在學(xué)習(xí)中能結(jié)合知識(shí)點(diǎn)開展文化,、思想,、政治等教育。

智育:主要體現(xiàn)在知識(shí)點(diǎn)的難點(diǎn)重點(diǎn)的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng),,創(chuàng)新能力的啟迪與激發(fā),,算法就是最能體現(xiàn)創(chuàng)新。

體育:主要培養(yǎng)學(xué)生的身心健康,,陽光心態(tài),在問題的求解中,,要有一定的抽象思維和嚴(yán)密的邏輯推理能力,,更需要一定的耐心,要有體力還要有毅力,。

美育:通過離散數(shù)學(xué)知識(shí)的邏輯性來培養(yǎng)學(xué)生欣賞和分析生活的中邏輯之美,。

四、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

1. 集合論基礎(chǔ)(4學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):集合的概念與表示法,、幾個(gè)特殊集合,、集合間的關(guān)系、集合運(yùn)算,、冪集,。

重點(diǎn):集合的運(yùn)算、集合恒等式的證明,。

難點(diǎn):集合恒等式的證明,。

2. 關(guān)系(12學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):關(guān)系的基本概念、關(guān)系的表示方法,、關(guān)系運(yùn)算,、復(fù)合關(guān)系與逆關(guān)系;關(guān)系的性質(zhì),、次序關(guān)系,、等價(jià)關(guān)系,。

重點(diǎn):關(guān)系的運(yùn)算與性質(zhì)、偏序關(guān)系,、等價(jià)關(guān)系,。

難點(diǎn):關(guān)系的閉包運(yùn)算,偏序關(guān)系的哈斯圖和特征值,、等價(jià)與劃分的關(guān)系,。

3. 函數(shù)(2學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):函數(shù)的基本概念、復(fù)合函數(shù),、反函數(shù),、多元函數(shù)、常用函數(shù)介紹,。

重點(diǎn):復(fù)合函數(shù),、反函數(shù)、函數(shù)性質(zhì)的判斷,。

4. 代數(shù)系統(tǒng)基礎(chǔ)(6學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):代數(shù)系統(tǒng)的一般概念,、代數(shù)系統(tǒng)常見的一些性質(zhì)、代數(shù)系統(tǒng)的同構(gòu)與同態(tài),。

重點(diǎn):二元運(yùn)算及代數(shù)系統(tǒng)的性質(zhì)的判斷,、單位元、逆元,、零元的求解,。

難點(diǎn):代數(shù)系統(tǒng)的同構(gòu)。

5. 群論(4學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):半群,、單元半群,、群、變換群,、有限群,、循環(huán)群。

重點(diǎn):群的基本概念及性質(zhì),、循環(huán)群的概念及性質(zhì),。

難點(diǎn):群同構(gòu)。

6. 圖論原理(6學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):圖的基本概念,、通路和回路,、圖的連通性、歐拉圖,、圖的矩陣表示法,、圖的鄰接矩陣和可達(dá)性矩陣。

重點(diǎn):圖的連通性,。

難點(diǎn):利用矩陣運(yùn)算判斷圖的連通性,、同構(gòu)圖,。

7. 常用圖--------- 樹與歐拉圖2學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):樹的定義及性質(zhì)、 二元樹及其應(yīng)用,、生成樹,、歐拉圖。

重點(diǎn):樹的定義及性質(zhì),、 二元樹及其應(yīng)用,、有權(quán)圖的最小生成樹。

8. 命題邏輯(8學(xué)時(shí))

知識(shí)點(diǎn):命題,、命題聯(lián)結(jié)詞,、命題符號(hào)化、命題變?cè)c命題公式,、重言式,、命題邏輯的基本等式、對(duì)偶定理,、命題邏輯的基本蘊(yùn)含式及推理規(guī)則,、主析取范式和主合取范式。

重點(diǎn):命題聯(lián)結(jié)詞與命題符號(hào)化,、命題公式及等值演算,、命題邏輯的推理理論、主析取范式,、主合取范式,。

難點(diǎn):命題等式的證明、命題邏輯的蘊(yùn)含推理,、求主析取范式和主合取范式。

五,、教學(xué)方法及手段

教學(xué)過程中注重理論,、方法和實(shí)例的結(jié)合,努力使學(xué)生對(duì)于離散數(shù)學(xué)課程逐漸形成較為完整的知識(shí)體系,。本課程使用多媒體教室授課,,課程組精心制作的與教材相配套的多媒體教學(xué)課件,吸收了眾多同類課件的精華,,在教學(xué)內(nèi)容,、方法、手段的改革上有很大突破,。傳統(tǒng)的教學(xué)模式和現(xiàn)代化的教學(xué)手段相結(jié)合,,一定收到良好的教學(xué)效果。在教學(xué)方法上,,鼓勵(lì)質(zhì)疑,,注重啟發(fā),、一題多解,舉一反三,、觸類旁通,,注重引導(dǎo)、緊抓重點(diǎn),,適時(shí)小結(jié),;在教學(xué)手段上,精簡習(xí)題,、典型分析,、開展討論、培養(yǎng)能力,,課堂討論可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和記憶,,有助于學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考問題、相互交流意見的習(xí)慣,,從而提高他們分析和解決問題的能力,。

1.課前準(zhǔn)備。

通過集體備課,,教師把課程內(nèi)容按知識(shí)點(diǎn)的錄成微課,,并根據(jù)本次課的教學(xué)重難點(diǎn)制作了自主學(xué)習(xí)任務(wù)單,同時(shí)搜集了一些網(wǎng)絡(luò)課程,、大學(xué)MOOC平臺(tái),。

課前教師把微課、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單,、課件,、網(wǎng)絡(luò)課程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用,、試題,、相關(guān)資源通過教學(xué)平臺(tái)發(fā)布。學(xué)生主要根據(jù)有指導(dǎo)性的學(xué)習(xí)資源自主學(xué)習(xí),,并能完成針對(duì)性的測(cè)驗(yàn),,對(duì)疑難問題可以通過網(wǎng)絡(luò)自主解決,也可以課下和同學(xué)討論或者在平臺(tái)給老師留言,。教師根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行備課,。

2.課堂教學(xué)。

課上教師根據(jù)測(cè)驗(yàn)和學(xué)生的留言,,讓學(xué)生以小組探究,、討論交流、相互評(píng)論的方式解決疑難,,過程中師生互動(dòng),,教師同時(shí)記錄學(xué)生課堂表現(xiàn),,并對(duì)其進(jìn)行量化。

3.課后反思,。

總結(jié)反思即對(duì)學(xué)習(xí)過程的簡要?dú)w結(jié),,其本身是學(xué)習(xí)提高的過程。于學(xué)生而言,,總結(jié)反思有助于增強(qiáng)原有知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性,,調(diào)整知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過總結(jié)反思,,隨時(shí)監(jiān)控學(xué)習(xí)過程中使用的學(xué)習(xí)策略,、學(xué)習(xí)方法得當(dāng)與否,以便在下一次學(xué)習(xí)中有更好的體驗(yàn),;于教師而言,,有助于認(rèn)識(shí)到教學(xué)過程中的得與失,從而不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),。

4.自主課外編程實(shí)踐,。

每章內(nèi)容結(jié)束后都會(huì)給學(xué)生布置一個(gè)編程任務(wù),目的是使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)將離散數(shù)學(xué)中的復(fù)雜計(jì)算用計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn),,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,,并且更好的理解離散數(shù)學(xué)知識(shí)。

六,、先修課程,、后續(xù)課程

先修課程:《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》,、《數(shù)字邏輯電路》

后續(xù)課程:《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》,、《操作系統(tǒng)》、《編譯原理》,、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》,、《人工智能》。

七,、考核方式

為突出學(xué)生自主學(xué)習(xí),加強(qiáng)過程質(zhì)量監(jiān)控,,考核包括平時(shí)成績和期末考試成績,,平時(shí)成績主要有考勤、作業(yè)成績,、平臺(tái)成績,、課堂表現(xiàn),平時(shí)成績占30%,,期末成績占70%,。

八,、教材及主要參考資料

[1] 徐潔磐.離散數(shù)學(xué)導(dǎo)論. 高等教育出版社,2016.12

[2] 屈婉玲,,耿素云.離散數(shù)學(xué). 高等教育出版社,,2015.03

[3] Kenneth H.Rosen.離散數(shù)學(xué)及其應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社,2018.03

學(xué)習(xí)平臺(tái):

北京師范大學(xué) 崔光佐教授(超星)http://mooc.chaoxing.com/course/164433.html

上海交通大學(xué) 曹珍富 教授(超星)http://mooc.chaoxing.com/course/42964.html

北京大學(xué) 陳斌副教授(中國大學(xué)MOOC)https://www.icourse163.org/course/PKU-1002525004

電子科技大學(xué)王麗杰講師(中國大學(xué)MOOC)https://www.icourse163.org/course/UESTC-1002268006


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