推广机算二十年：几点感悟 一.在科学教育的所有领域用机算代替手算是历史的必然 钱学森先生于1989年指出：“我想今天已是二十世纪后期，我们正面临世纪之交，所以要考感 十 一世纪会需要什么样的工科教有：保持五十年代的模式不行，保持八十年代的模式也不行。我想现 在已经可以看到电子计算机对工程技术工作的影响；今后对一个问题求解可以全部让电子计算机去 干，不需要人去一点一点算。而直到今天，工科理科大学一二年级的数学课是构筑在人自己去算这 要求上的。从解析几何、徽积分、徽分方程、复变西数论、偏徽分方程等，无不如此。将来全部可以 用电子计算机了，这套课就失去意义。所以理工科的数学课必须改革，数学课不是为了学生学会自已 夫求解，而县为了学生学会让电子计算机夫求解。学会理解由子计算机绘给出的答，知其所以饮。议 就是工科教学改苹的部分内容。 天 文俊 在出版 机械化”并获得巨 等奖后，曾对“数 学机械化”的重 意义 作了如下的阐述： ◆天，电子计算机已可以有条件地代替一部分特定的脑力劳动，因而人类面呢 一场更宏伟的技术苹命。处在又 个新时代的前夕。 ,他还说， “我国在体力劳动的机械化革命 中曾经掉队，以至造成现在的落后状态。在当前新的一场脑力劳动的机械化苹命中，我们不能重蹈漫 辙。 钱学森和吴文俊等大师在24年前提出的思想：“工科解题要计算机化！工科数学要计算机化1” 应该成为教学改革、特别是工科数学改革的指导思想，应该进行广泛的宜传。但实际上做得是不够的 我对于把计算机用于科学研究一直抱有很大的期待，也做过 ,最早是在1966年的 研究中，在我校新做成的441-B品体管计算机上算出了 一组曲线，那时要用汇编语言，所以请计算鹭 学老师给编的程：然后在1974年研究一个留达随动系统的性能时，在西电公司的一台大型计算机上 算过题，用的是Ag语言，那就要自己编程，但输入和调试程序、输出结果都靠机房工作人员，用 了的一个月时间。80年代改革开放，我出国做访问学者两年，国内大学都引进了大型计算机，老师都 补修FORTRAN课，很想在教学中使用，但软件不行，用的是不带程序库的FORTRAN 对于教 中 学中的小题目，有那个编程时间，手算都完成了。经过近十年的务力与失败，正是在90年代初， 国的高等教育界不但把FORTRAN逐出了工科的教学计划，而且不把任何科学计算语言设为必修课， 至于C和P5cal等语言，仅仅是为开发计算机用的，与各专业的专业和基础课没有任何关联。绝大 部分的老师还是科学计算盲。绝大部分的专业课教材的计算题都要靠计算器和笔算来完成。 直到1994年接触了MATLAB,才感到教学中采用计算机的巨大可能性和潜力。它充分利用了微 机硬软件的新发展， 使科 计算软件具 备了 以下的特点：1.界面友好，输入快捷：2基于矩阵 据量大 快速高效：3解释方式，立即反应；4.图形功能丰富，便于示教：5.专业程序库丰富，调 用方便。 二、在工科专业各课程中用MATLAB解难题是可行的 1995一2004的十年中，我先从“控制系统原理”和“数字信号处理“两门课程开始，使用MATLAB 来解题和示教。这两门课在美国也是、 ATLAB最先使用和占领的阵地 1992年 国EEE对250 多个自控专业做过调查，数据于1994年发布，说明他们中的80%选用MATLAB作为其教学软件： 1994年，以Oppenheim等六位信号处理界权威为一本信号处理实验教材写的序言中建议，把MATLAB 作为信号处理教学和科研开发的标准平台。我于1996年底号了《控制系统CAD及MATLAB语言》， 198年籍译出版了英国19%年出版的《 sing Using MATLAB》。2004年自编的出 版了国内首部用MATLAB的教材《数字信号处理教程 ATLAB释义与实现》 在教学中发现，由于教师和学生MATLAB基础不够，用新编教材上课有一定困难。我就转向编 写低年级课程用MATLAB的教材。20O0年出的《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》写了 ATLAB在数学、物理、力学机械、电路电机、信号和系统各领域如何解决难题。其中每一个领域 推广机算二十年：几点感悟 一．在科学教育的所有领域用机算代替手算是历史的必然 钱学森先生于 1989 年指出：“我想今天已是二十世纪后期，我们正面临世纪之交，所以要考虑二 十一世纪会需要什么样的工科教育；保持五十年代的模式不行，保持八十年代的模式也不行。我想现 在已经可以看到电子计算机对工程技术工作的影响；今后对一个问题求解可以全部让电子计算机去 干，不需要人去一点一点算。而直到今天，工科理科大学一二年级的数学课是构筑在人自己去算这一 要求上的。从解析几何、微积分、微分方程、复变函数论、偏微分方程等，无不如此。将来全部可以 用电子计算机了，这套课就失去意义。所以理工科的数学课必须改革，数学课不是为了学生学会自己 去求解，而是为了学生学会让电子计算机去求解，学会理解电子计算机给出的答案，知其所以然，这 就是工科教学改革的部分内容。” 吴文俊院士在出版了“数学机械化”并获得国家科技特等奖后，曾对“数学机械化”的重要意义 作了如下的阐述：“…今天，电子计算机已可以有条件地代替一部分特定的脑力劳动，因而人类面临 另一场更宏伟的技术革命。处在又一个新时代的前夕。”，他还说，“我国在体力劳动的机械化革命 中曾经掉队，以至造成现在的落后状态。在当前新的一场脑力劳动的机械化革命中，我们不能重蹈覆 辙。” 钱学森和吴文俊等大师在 24 年前提出的思想：“工科解题要计算机化！工科数学要计算机化！” 应该成为教学改革、特别是工科数学改革的指导思想，应该进行广泛的宣传。但实际上做得是不够的。 我对于把计算机用于科学研究一直抱有很大的期待，也做过一些努力。最早是在 1966 年的一项 研究中，在我校新做成的 441-B 晶体管计算机上算出了一组曲线，那时要用汇编语言，所以请计算数 学老师给编的程；然后在 1974 年研究一个雷达随动系统的性能时，在西电公司的一台大型计算机上 算过题，用的是 Algol 语言，那就要自己编程，但输入和调试程序、输出结果都靠机房工作人员，用 了约一个月时间。80 年代改革开放，我出国做访问学者两年，国内大学都引进了大型计算机，老师都 补修 FORTRAN 课，很想在教学中使用，但软件不行，用的是不带程序库的 FORTRAN，… 对于教 学中的小题目，有那个编程时间，手算都完成了。经过近十年的努力与失败，正是在 90 年代初，中 国的高等教育界不但把 FORTRAN 逐出了工科的教学计划，而且不把任何科学计算语言设为必修课。 至于 C 和 Pascal 等语言，仅仅是为开发计算机用的，与各专业的专业和基础课没有任何关联。绝大 部分的老师还是科学计算盲。绝大部分的专业课教材的计算题都要靠计算器和笔算来完成。 直到 1994 年接触了 MATLAB，才感到教学中采用计算机的巨大可能性和潜力。它充分利用了微 机硬软件的新发展，使科学计算软件具备了以下的特点：1. 界面友好，输入快捷；2. 基于矩阵，数 据量大，快速高效；3. 解释方式，立即反应；4. 图形功能丰富，便于示教；5. 专业程序库丰富，调 用方便。 二、在工科专业各课程中用 MATLAB 解难题是可行的 1995－2004 的十年中，我先从“控制系统原理”和“数字信号处理”两门课程开始，使用 MATLAB 来解题和示教。这两门课在美国也是 MATLAB 最先使用和占领的阵地。1992 年，美国 IEEE 对 250 多个自控专业做过调查，数据于 1994 年发布，说明他们中的 80％选用 MATLAB 作为其教学软件； 1994年，以 Oppenheim等六位信号处理界权威为一本信号处理实验教材写的序言中建议，把 MATLAB 作为信号处理教学和科研开发的标准平台。我于 1996 年底写了《控制系统 CAD 及 MATLAB 语言》， 1998 年翻译出版了美国 1996 年出版的《Digital Signal Processing Using MATLAB》。2004 年自编的出 版了国内首部用 MATLAB 的教材《数字信号处理教程——MATLAB 释义与实现》。 在教学中发现，由于教师和学生 MATLAB 基础不够，用新编教材上课有一定困难。我就转向编 写低年级课程用 MATLAB 的教材。2000 年出的《MATLAB 及其在理工课程中的应用指南》写了 MATLAB 在数学、物理、力学机械、电路电机、信号和系统各领域如何解决难题。其中每一个领域