MATLAB課程的教學改革思考

摘要：對MATLAB課程教學改革做了一些有益探索，基于“以人為本”的教育理念，給出“實例式學習、對象式培養、互動式教學、實踐式訓練、深入式學習”相結合的教學模式，淡化教學形式，注重實際能力的培養，讓學生作為主體參與教學，激發學生的學習興趣，對學生進行深入地學習具有一定的教育指導意義。

關鍵詞：MATLAB；實例式學習；對象式培養；互動式教學；實踐式教學

作者簡介：王波（1978-），男，四川成都人，西華大學電氣信息學院，講師；王軍（1966-），女，四川成都人，西華大學電氣信息學院，教授。（四川 成都 610039）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）28-0055-02

MATLAB是美國MathWorks公司開發的一個集數值計算、符號計算和可視化計算于一體的科學和工程計算大型綜合軟件，具有友好的工作平臺與編程環境，簡單易用的程序語言，強大的科學計算機數據處理能力，出色的圖形處理功能，應用廣泛的模塊集合工具箱，以及實用的程序接口和發布平臺，可以廣泛應用于自動控制、數學運算、信號分析、計算機技術、圖像信號處理、財務分析、航天工業、汽車工業、生物醫學工程、語音處理和雷達工程等各行各業中，是當前國際上最流行、應用最廣泛的科學與工程計算軟件。

自正式發布之日起，MATLAB就收到工程技術人員和專家學者的青睞，眾多高等院校相續開設了MATLAB相關課程，西華大學電氣信息學院也開設了“MATLAB語言與仿真”，著力于培養學生建模和計算機仿真分析能力，期望通過對MATLAB的深入學習，達到能夠應用MATLAB語言計算、分析和解決一般工程技術問題，為今后從事本專業工作打好堅實的基礎。雖然MATLAB是一種計算機語言和仿真實驗工具，但是由于其自身獨特性質，如果按照一般課程進行講解，學生不僅學習興趣低迷，知識點掌握不扎實，而且難以獨立運用MATLAB解決實際問題，學習差異化明顯，直接影響到該課程的教學效果。因此筆者試圖在該課程的教學改革方面做出一些有益的探索，結合實際教學中出現的問題，給出一種“實例式學習、對象式培養、互動式教學、實踐式訓練、深入式學習”相結合的MATLAB課程教學模式。

一、實例式學習

實例式學習就是教師充分考慮到書本知識語言描述的局限性，有針對性地結合具體實例進行知識點講解，以便學生能夠更形象、直觀、有的放矢地進行學習。它的核心實例選擇要有代表性，兼顧學生已學知識和將要講授的知識點，既要起到溫故而知新的作用，又要達到提高學生學習興趣的目的。

以“MATLAB語言與仿真”課程為例，第一次接觸該課程的同學經常會感到一片迷茫，而在面對該計算機語言所涉及的特殊指令和龐雜知識內容時，則會表現得手足失措，甚至產生逆反心理。此時教師可采用實例式學習，首先引入與同學們日常生活關系密切的實例，使學生快速、直觀地對將要學習的內容建立初步認識，知曉其實際應用前景及學習意義，隨后再根據實際情況列舉適當的包含大綱知識點的、相對復雜但是可以細化的實例，對本章內容進行詳細地說明。由于學生是有目的地帶著疑問進行聽課，因此更能理解老師講授內容的重點與難點，學習積極性提高了，課堂紀律同時也得到了加強。

總之，MATLAB課程要結合實例進行講解，提高學生的主觀能動性，使同學們更加充分、深入地吸收需要掌握的知識點。

二、對象式培養

對象式培養，就是教師充分考慮到學生存在的個體差異，有針對性地對不同類別學生進行差別式學習指導，以免造成學生差異化巨大，顧此失彼的教學現象。它的關鍵在于面向所有學生，正視學生個體存在的差異性。

以“MATLAB語言與仿真”課程為例，該課程是大三學生的共同選修課，大體可以分為電力系統專業、信息科學相關專業以及專升本三種類別學生。電力系統專業學生是該課程的重點培養對象，而且該課程是他們的必修課，學習主要目標是今后可以利用MATLAB進行專業設計及應用。通常這類學生已經提前通過網絡、相關專業課程以及往屆學生等渠道了解了本課程，學習主動性較高，與老師的配合性也較好。因此，對于這類學生在授課時偏重于復雜例子的精講，循序漸進，難題抽查為重點，布置作業以書本習題為主，上機為輔，并適時引入一些在實際工程中的相關問題進行討論，并給出多種解決方法。信息科學是相關專業，該課程是選修課，學習主要目標在于拓寬學生的知識面，要求學生在今后的工作中，如果涉及本課程的應用能夠知曉，并且能夠查閱相關文獻，解決實際問題。MATLAB涉及范圍廣闊，針對信息科學專業就有通訊工具箱、信號處理工具箱、神經網絡工具箱、遺傳算法工具箱、時頻工具箱等。對于這類學生側重于拓寬學生的知識面，可以進行廣泛實例的列舉和簡單的講解，易題抽查的重點，布置的作業以思考題和討論題為主。專升本學生由于基礎較差，而且剛剛進入本科階段，有許多課程要進行學習或者重修，課程繁重，學生存在遲到早退現象，考試成績也偏低，學習目的性也不是十分明確，還有一些學生存在適應性問題。因此對于這類學生，在紀律上要嚴格要求，端正他們的學習態度，在授課時要不時強調本課程學習的重要性，調動其學習主觀能動性，在課下要與學生和輔導員進行及時溝通，解決各種存在的實際問題。

總之，MATLAB課程要根據培養學生的差異性和類別，因地制宜地制定教學方案和學生培養模式，使得學生學習收益最大化。

三、互動式教學

互動式教學，就是教師充分考慮到學生被動式聽課的單調，讓學生參與整個教學過程，以課堂問答為例，老師能夠即刻了解學生聽課情況，做出判斷，接著迅速調整講課內容，構成了一個良好的閉環反饋系統。此時學生不再只是課堂上的被動角色，而是作為一個重要部分參與教學，既發揮了學生主觀能動性，又提高了學生的學習興趣，教與學得到了和諧統一。

以“MATLAB語言與仿真”課程為例，在課堂上可結合講授內容對學生進行有針對性的提問與解答，或者對同學們進行小測試，然后收集有代表性的回答與學生一同討論，此時需要注意尺度的掌握。當同學們對問題感興趣時，會積極配合、發言踴躍；反之同學們則會表現出沉默寡言、無所事事。老師一定要把握全局，善于觀測學生的反應并及時做出調整。另外為了提高學生的參與積極性，可給予一定的獎勵，比如計算平時成績等，最好在班干部的輔助下進行。而在課下，適時與學生進行溝通，了解他們的想法以及對該課程的反應，正視存在的問題并試圖解決。一旦學生感受到老師的真誠，學習積極性將會大幅提高，課程的進行也將會十分順暢，不再存在溝通上的問題。

總之，MATLAB課程要進行互動式教學，這樣不僅激發了學生的學習積極性，鍛煉了學生的思維反應能力，教師也能夠很好地融入學生，發現學生的興趣所在，并及時調整教學內容，把握好教學方向，從而更好地對學生進行傳道、授業和解惑。

四、實踐式訓練

實踐式訓練，就是教師充分考慮到目前大學生動手能力和解決實際問題能力較差的特點，讓學生參與具體課題當中，通過對實際問題進行討論、分析并加以解決，培養學生獨立思考問題和團隊協作的能力，增強學生自我學習和自我創新的能力，使其能夠不斷體會到學習中的樂趣，更好地架起書本知識與實際工程應用之間的橋梁。

以“MATLAB語言與仿真”為例，根據教學大綱安排，理論課程后將有20學時的上機實驗，可用于實踐式訓練。首先立題，實踐課題可以由老師自行確定，如果時間允許，可讓學生參與其中。學生首先針對自己關心或感興趣的問題提出實踐課題申請，然后再確定問題的解決思路、程序設計方法、實驗步驟、性能指標，制定詳盡的方案，最后撰寫報告、結題。需要說明的是，實踐訓練進行當中要注意責任的分工和細化，做到人人參與其中，減少重復性，防止個別學生偷懶、抄襲別人成果，消極怠工。

總之，MATLAB課程要進行實踐式訓練，這樣不僅鍛煉了學生思維反應能力及創新意識，而且有效增強了學生利用所學知識分析、解決實際問題的能力，學習積極性也明顯增強。

五、深度式學習

深度式學習就是一種基于理解的學習。它強調學習者批判性地學習新思想和知識，把它們納入原有的認知結構中，將已有的知識遷移到新的情境中，從而幫助決策和解決問題。深度式學習能夠促進學習者進行積極主動地學習，提升學生學習的成就感，增強學生的自我效能感。當同學們確信自己有能力進行某一活動，就會產生高度的自我效能感，積極參與其中。

以“MATLAB語言與仿真”為例，教師在引導學生進行認知學習時要有一定的高度和眼界，不僅要注重知識橫向聯系，還要注重知識的縱向延伸。例如，MATLAB最初是用以解決數學問題的語言，它的運算是基于矩陣運算進行的，因此在編寫程序過程如果同學們理解并且結合了這個思想，編程將會更加高效，并容易理解和解決編程過程當中遇到的實際問題。如果學生主動地運用MATLAB來解決日常生活中遇到的問題，比如繪制復雜數據圖，或計算日常生活開銷并進行趨勢分析，同學們將會更加深入地、真正地理解MATLAB的編程本質，學以致用。

總之，MATLAB課程要引用深度式學習的教學策略，提高學生的自我效能感，從而提升學生學習的成就感和成功體驗，促進學生積極情感的形成和發展。

參考文獻：

[1]別敦榮，趙映川，閆建璋.專業學位概念釋義及其定位[J].高等教育研究，2009，(6):52-59.

[2]張士峰.工程碩士培養存在的問題與思考[J].高等教育研究學報，

2008，(1):81-82.

[3]蘇日娜.全日制碩士專業學位研究生教育的思考——對“教研[2009]

1號”文件的個人解讀[J].中國研究生，2009，(5):50-53.

[4]文冠華，姜文忠，陳宏亮.抓好專業實踐環節 確保全日制專業學位研究生培養質量[J].學位與研究生教育，2010，(8).

[5]馮平，練繼建，姜忻良.結合學科建設發展工程碩士教育[J].學位與研究生教育，2010，(1):47-50.

[6]余為，胡文寶，楊波.堅持產學研結合 提高工程碩士生培養質量[J].中國高校科技與產業化，2007，(12):74-75.

[7]程斯輝，王傳毅.研究生培養模式:現實與未來——“研究生培養模式改革”高端論壇綜述[J].學位與研究生教育，2010，(3):50-53.

[8]何振雄.整合不同類型研究生培養模式 滿足社會發展對各類人才的需求[J].學位與研究生教育，2007，(10):52-55.

[9]熊玲，李忠.全日制專業學位碩士研究生教學質量保障體系的構建[J].學位與研究生教育，2010，(8):4-8.

（責任編輯：宋秀麗）