探索暑期学习新模式——hjc888老品牌黄金城暑期实验课顺利结课

2021年7月17日下午，为期两周的第一届hjc888老品牌黄金城暑期实验课在沙河校区hjc888老品牌黄金城智慧教室顺利结课。暑期实验课是本院针对以往分散形式生产实习中过程模棱两可、效果参差不齐等弊端，结合数学专业的学科特征，探索打造自愿、可增强动手与创新能力的暑期生产实习新模式。

图1 冯成亮老师在给学生讲授《科学计算通识实验》

为了充分利用暑期生产实习增强大学生动手能力、综合应用与创新能力的培养，切实落实国家一流本科专业对学生实践性教学环节的要求，计算科学系在院领导的指导下，于2021年7月6日组织开设了hjc888老品牌黄金城第一届暑期实验课。作为新模式的首次尝试，此次实验课面向大三学生定制设计，采用自愿报名参加的方式。

图2 庞刚老师在给学生讲授《波方程的科学计算方法》

本期实验课由《波方程的科学计算方法》（16学时）与《科学计算通识实验》（32学时）两部分组成，分别由庞刚副教授和冯成亮博士后主讲，何晓峰博士负责技术支持与助教指导。课程以理论算法串讲、现场指导实验、分组挑战难题、实验报告反馈的综合实践形式展开，强化学生对算法的理解，锻炼其解决典型问题的能力，专项提升学生在算法、编程与团队合作方面的素养与科研兴趣。

图3 冯成亮老师给学生做算法代码实现与服务器运行演示

为了使得还没有选修偏微分方程数值解的大三同学能够更加直观地体验计算数学的研究方法，《波方程的科学计算方法》课程并没有讲授一般性的微分方程方程数值方法理论，而是比较详细地讲解了几个具体问题的数值求解：从方程自身性质，到方程的数值离散；从数值离散再到将离散格式以及边条件转化成为线性方程组；进一步从求解线性方程组进入这个具体问题的数值分析，误差估计。在结束理论部分的讲授后，我们在多媒体教室的投屏上从头到尾地演示了如何采用matlab软件进行程序设计：从一些基本操作一直到建立函数，然后按照已经讲解的数值离散格式全程演示了这些具体问题的数值求解过程，并且输出了结果，并画出了收敛图来验证我们已经讲解的误差估计理论。

《科学计算通识实验》设置了常微分方程控制下的统计拟合、图像处理的二值优化、智能压缩感知等共三个前沿方向大作业，问题涉及了常微分方程初值问题、数据处理、优化理论与算法、图像处理、逼近论、数值积分、线性方程组求解等多个方面的数值算法。最终考核采用小组挑战完成三选一前沿大作业的形式，预计在开学前一周做结题答辩，届时欢迎各位老师参与指导和评阅。

图4 何晓峰助教介绍git工具与我院自建服务器

全院超过70%的大三年级本科生报名参加了此次暑期实验课程的实践学习。在《科学计算通识实验》课程中全体学员实现了在个人电脑上C++编写调试完成代码，服务器上运行输出的能力训练目标。课程中要求学生在独立完成基础算法实验的前提下，鼓励其以分组合作的形式挑战完成高阶算法实验。课程的实践过程表明，新模式下的生产实习可以显著提升学生的C++编程、算法实现和利用服务器科学计算的能力，有效培养了学生的数学思维和利用科学计算工具解决实际问题的动手能力。《波方程的科学计算方法》课程中的部分内容对于初学者并不容易上手,但在课程结束时已经有一部分同学较好地掌握了这一内容并且编制了数值程序。这一课程也促进同学们对MATLAB软件的程序设计有了进一步的了解。

图5 何晓峰助教对学生做实验辅导

后续，课程组将通过调研、总结等形式对课程内容和效果进行实质性评估，广泛征求意见，扩充前沿算法库与综合实验案例库，为提高与扩展下一届暑期实验课做准备。