西安电子科技大学陈怀琛教授专访

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1、西安电子科技大学陈怀琛教授专访不应忽视大学生科学计算能力的培养△记者《中国电子教育》2005年第2期和第2期连续发表了你的两篇文章，你十分明确地指出，大学理工科没有把‘科学计算能力’作为本科教育的一个重要培养目标，并强烈呼吁要大力提高大学生的科学计算能力，文章还提出了你对如何提高大学生的科学计算能力的具体建议。读者对你的见解很感兴趣，也很认同，请你谈一谈科学计算能力包括哪些方面的内容？答：我认为，科学计算能力是指的利用现代计算工具（包括硬件和软件）解决教学和科研中计算问题的能力。它包括掌握最新的科学计算软件、建立适当的计算模型、采用正确的计算方法、实现高效的编程和运算

2、、对计算结果作正确的表述和图解、…等多方面的综合能力。由于理工科中的计算非常多，过去凡是考上理工科的学生，入学时必须买一个计算尺，作为必备的计算工具。计算尺的发明是在1630年，在大学中使用了300年，到1970年出现了电子计算器才退出历史舞台。在电子计算器之前，还出现过机械计算器，来解决工程中高精度的计算问题，但在大学中很少使用。计算器代替计算尺，主要是大大提高了计算精度和易学性，其方法仍然是一个数一个数地算，效率提高并不大。也出现过一些具有有限的编程能力甚至绘图能力的高级的计算器，但不普及，整体来说，计算器对大学课程的改革影响是不大的，用计算器也培养不出什么真正的

3、科学计算能力。应该说，科学计算能力的真正意义是由计算机带来的。在美欧等发达国家，从20世纪50年代起，都在大学中安装了大型计算机，要求理工科大学生具备在大型计算机上进行计算的能力，为此让学生普遍学习科学计算用的FORTRAN和经济管理用的COBOL等算法语言，他们并开发了这些语言的许多子程序库，比如LINPACK库（用FORTRAN写的）就具备了线性方程和矩阵计算的全部子程序，大大提高了上机计算的效率。计算机算题可不是一个一个数算的，而是成千上万个数成群地算的。所以一些计算量大的课程，比如线性代数、计算方法等课程都设置了大作业或课程设计，当时国外的理工科大学生几乎都有

4、在大型机上计算大作业的经验和能力。矩阵之所以被广泛应用于建模和计算，很大程度是因为有装有LINPACK程序库的大型计算机可以给普通大学生使用。今天的计算机与那时相比又有了长足的进步。从硬件上看，一台微型机的内存量和运算速度都比当年的大型机高了若干个数量级，从软件看，一套科学计算软件可以把过去几十个软件库集成起来。比如MATLAB的最基本配置就包括了LINPACK和其他一些经典的库文件。它还可以做许多过去大型机不能做的事，如进行三维彩色绘图、生成动画电影、将数据变换成声音、生成图文并茂的文件等等，这给科技人员和教师学生以表达计算结果的多种手段。此外，它还能对符号变量进行

5、运算，具备了公式推导的功能，超越了计算机只能进行数值计算的旧观念。有了这些概念，才可以懂得，计算能力的提高可以对大学课程从理论到实践的教学改革都产生十分深刻的影响。△记者：高等学习的培养目标列出了要培养学生这样、那样的能力，很少特别强调科学计算能力。分析和解决问题的能力是各校都有的，这里理应包括科学计算能力，但实际是落空的。大学生科学计算能力薄弱，揭示了工程教育的缺陷，是教育思想问题还是有其他的原因？答：中国大学很少强调科学计算能力，首先是历史原因。由于中国大学本科的理工课程（这里不包括计算机课程，下同）从来没有使用计算机的教学实践经验，教材中更不可能有什么反映。在改

6、革开放初期，这个差距曾经被领导部门重视过，认为这是我们比国外落后最严重的方面。所以80年代初的第一次世行贷款，所有的主要大学几乎全部买了大型计算机，现在回头看一下，这个措施主要是支持了科研，对大学本科的教育并没有起明显的作用。其原因：一是其数量不够本科生使用；二是没有购买程序库，当然编程效率极低，现在看这是引进中的失误，但有些人却因此把计算机视为畏途；三是老师自己没有计算经验，课程内容没有改革，有计算机也不愿用。可以说，许多学校的领导错误地总结了这次引进大型计算机的教训，他们放弃了在大学本科推行计算机的努力，甚至认为在一般理工课程中使用计算机是不必要的。因为凭他们落后

7、的‘经验’，有编程的时间，手工都算出来了。到90年代初，国外开始用新型的科学计算语言取代老的FORTRAN语言时，我们国内很多大学却在计划中简单地取消了FORTRAN语言，没有替代物。可能因为关于算法语言部分的计划是由计算机学科的老师提出的，他们只了解C语言重要，对科学计算语言并不了解。我们知道，现在大学计划中的C是通用的系统开发语言，不是作科学计算用的。所以这种做法实际上是取消了科学计算的基础。到了今天，当然也不能说我们的大学领导和教师不知道科学计算语言的重要性。如果考察一下研究生教育，可以说，80~90％的理工科研究生都使用了科学计算语言来进行计