MATLAB課程教學改革的探索與實踐

張昊慧

淮陰師范學院物理與電子電氣工程學院 江蘇淮安 223001

作者：張昊慧，碩士，助教，主要從事信號與信息處理的研究。

1 引言

MATLAB軟件是適合多學科、多種工作平臺的功能強大、界面友好、開放性很強的大型優秀應用軟件，給幾乎所有的科學研究領域提供了強有力的支持。同時也是國內外高等院校數學、數值分析、數學建模、數字信號處理、自動控制理論以及工程應用等課程的基本教學和實驗仿真工具，已成為大學生必須掌握的基本技能之一。因此，MATLAB成為電子信息、電氣工程、自動化、電力工程與管理等專業本科生的基礎必修課，為后續課程的學習、工程設計和科學研究打下基礎。可見，學生對該課程掌握的程度將直接影響高校對學生的培養質量。從往年的教學效果看，并不是很理想，許多學生在大一或大二就開始學習MATLAB軟件，但直到大四做畢業設計時，一些人還不能熟練掌握MATLAB語言。

探其根源，一方面依據該課程的特點，國內大部分院校都將其課程性質設置為考查課，因此學生的重視程度不夠，缺少學習的熱情和動力。而且近些年的擴招使入學學生的素質平均水平相對下降，學習效果自然不理想。另一方面，MATLAB是一個將通用性與專業性、一般目的應用與高深科學技術應用有機結合的一個功能強大的軟件，而高校里安排本課程時，包含實驗教學課時在內，總的教學課時一般在36～45學時，教師在有限的課時內，根據所授學生的不同專業，有針對性地選取教學內容的得當與否，將影響該門課程的教學質量。

如何在新的形勢下，與時俱進，提高該課程的教學質量？近幾年，筆者根據淮陰師范學院物理與電子電氣工程學院(以下簡稱“我院”)的實際情況，對該門課程的教學內容和教學方法進行了不斷探索與改進。教學實踐說明，這些措施的實施有效地激發了學生的學習興趣，調動了學生的能動性，取得比較好的教學效果。

2 上好第一節課，強調課程地位，增加學生的重視程度與學習興趣

通常，學生在決定是否花時間和精力去學習某門課程時，很大程度上取決于他們對該門課程的認識與印象，而對該門課程的重視程度就決定他們能否投入足夠的學習能量以及采取什么樣的學習方式(被動地應試學習還是主動地增強型學習)。這在很大程度上決定該課程的教學效果。一個學期某門課程出勤率的最高峰值是在第一節課，學生精力最集中、好奇心最強的時間段就處在第一節課，第一節課將決定學生對該門課程的認識與印象。因此，第一課不論是對學生還是教師都非常重要。那么，第一課到底應該講些什么內容才能增強學生對該門課程的重視程度呢？

首先，通過互聯網，搜索美國麻省理工學院和國內西安交通大學所設置的MATLAB課程的基本信息、對該課程的定位、對學生學習的基本要求，通過比較和分析，讓學生認識到MATLAB是當代大學生必須掌握的幾大計算機語言之一，以此來增加學生對本課程學習的緊迫感和主動性。

然后，列舉幾個學生在之前其他的課程中曾經用相應的方法解決過的問題，看看通過MATLAB又是怎樣解決的。

在MATLAB中輸入A=[124;051;4 -39];det(A),inv(A)，便可得出結果。

在MATLAB中輸入dsolve(‘Dy=y-2*x/y’,’y(0)=1’,’x’)，便可得出結果。

在MATLAB中輸入A=[50 -200;-2050 -20;0 -2040];U=[20;0;0];I=AU，便求出各支流的電流。

例4：繪制正弦、余弦曲線。

在MATLAB中輸入t=[0:0.5:360]*pi/180;plot(t,sin(t),t,cos(t))，便繪出一個周期的正弦、余弦曲線。

通過這些熟悉的題目，使學生基本上不知不覺地了解了MATLAB的部分功能，看到同樣的題目在MATLAB中通過輸入簡單的幾行語句就可以準確地運算出他們用其他的方法花上幾倍的時間才能得出的結果，打消了學生學習該課程的畏懼感，激起學習本課程的興趣。

3 形式多樣的教學方法

由于該門課程內容龐雜，如果教學內容針對性不強，教學重點不突出，就會遮蓋MATLAB軟件專業工具的特性，學生掌握起來也會失去方向。如果教學中采用“滿堂灌”的教學方式，教師只注重了教學中“講”的作用，而忽視了學生“學”的作用。這樣幾次課下來，學生就失去學習興趣，更不可能有積極性和主動性，從而影響教學效果。因此，擺在教師面前的問題就是必須要找到一些更合適的教學方法，以增強教學效果。

3.1 針對性教學

近些年來，為了提高學生的綜合素質，各高校都在調整教學計劃和課程門類，優化課程體系，以使學生的知識結構能夠適應21世紀對人才的需求。課程門類的增加必然會減少教學學時。而MATLAB軟件具有指令眾多，內部集成函數豐富的特點。在傳統MATLAB教學中，教師為了在有限的學時里盡可能多地講授內容，通常采用“滿堂灌”的教學方式。但這種方式往往導致學生無法長時間集中精神跟隨教師的思路，長此以往就會使學生抓不住重點，失去學習的興趣。因此，為了保證培養目標的有效實現，其相應的教學內容也要進行調整，以便體現教學的重點，突出教學的針對性。

筆者認為教學內容突出針對性和實用性，關鍵是要在專業特色上下功夫，即體現出為專業服務的宗旨。根據不同專業的需要，教學內容的選取必須與專業背景緊密配合，重點講授與本專業密切相關的內容，這樣才能突出針對性。例如，在講授MATLAB的繪圖功能時，針對電子專業的學生，重點繪制幅頻、相頻曲線，單位沖激響應曲線；而針對自動化專業的學生，重點繪制根軌跡圖和伯德圖。同時，教師在教學過程中應注意引導學生使用MATLAB中的help功能，讓學生自己去探索其他相關知識點，以幫助他們觸類旁通地理解與掌握相關指令和函數的用法，提高教學效率。

3.2 實踐性教學

在重視理論教學的同時，必須加強上機實踐環節。學生只有積極主動地參與上機實踐，才能更好地促進理論教學，避免出現“聽得懂，編不出”的現象。當然，在上機的實驗中，不能僅僅停留在學生讀程序，輸入程序然后顯示結果用以驗證的階段。而應該根據專業特色，布置一些與本專業相關的有趣的實際問題，讓學生自己找資料或上網查找解決問題的方法。這樣既培養學生寫程序、調試程序的能力，提高學生上機的興趣，又能鍛煉學生自主實驗和工程實踐的能力。

例如，在綜合性設計實驗中，要求學生設計一個GUI界面，實現對圖像的簡單處理。要求：1)在GUI界面上顯示原圖像和處理后的圖像；2)利用按鈕或菜單對圖像實現加常量、加椒鹽噪聲和乘以常量3種基本處理。這樣調動學生學習的主觀能動性，才能使學生真正學會如何編寫和調試程序來解決實際問題。同時，我院也嘗試開設合作式、討論式實驗，培養學生合作能力與從事科研工作的嚴謹的思考能力。

3.3 交互式教學

計算機多媒體技術區別于其他媒體技術的顯著特點之一就是可以進行人機交互，能夠實現信息的反饋交流。校園網絡為輔助課堂教學提供了一個很好的平臺。不僅能實現學生與計算機之間的交互，還能實現學生之間、學生與教師之間的多向交流。在課堂之外，教師可以將有關MATLAB課程的多媒體課件、參考文獻及其他學習資料發布在網絡教學平臺上，學生除了可以自主選擇和決定學習內容與時間外，還可以在學習的過程中針對遇到的各種問題，通過網絡及時地與同學和教師進行交流，及時解決問題，避免部分學生因長時間得不到有效幫助而失去信心與興趣，從而放棄學習的情況。教師借助校園網絡，在各種信息反饋中也可以對教學不斷加以總結和改進，進一步提高課程教學質量和教學效率。

4 結語

以上是筆者近些年來根據我院的實際情況對MATLAB課程的一些教學體會與實踐。MATLAB課程教學要想取得良好的教學效果，其關鍵就在于怎樣將教學內容和教學方法進行合理有效地組合，最大程度地激發學生的學習興趣，這需要不斷地探索與實踐。

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