Matlab軟件工具引入高職院校線性代數教學的探索與實踐

劉春英

摘 要：線性代數是一門重要的基礎課程，線性代數具有較強的邏輯性、抽象性和廣泛的實用性，在教學中引入Matlab數學軟件工具，搭建了理論與實踐教學的橋梁，創新教學模式，激發學生的學習興趣，提高學生的推理能力、計算能力和應用能力。

關鍵詞：高職 Matlab軟件工具 線性代數 應用能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（a）-0075-01

1 Matlab軟件工具引入高職線性代數教學的必要性

線性代數是一門重要的基礎課程，具有很強的抽象性和邏輯性，目前，線性代數教學主要是以理論為主導，過多強調推導和證明，而輕視了在工程技術方面的應用，本門課程的特點是抽象性強、概念多、人工計算量大，高職學生在計算能力和理解能力上相對薄弱，因此，學生學習該課程具有一定的困難，學生學習線性代數的興趣也不高，在教學上給教師也增加一定的教學難度，基于這種現狀，在教學中如何解決這些問題，是每位教師長期思考和亟待要解決的問題。引入Matlab軟件工具可大大提高行列式、矩陣的運算效率，并能實現數據的連續運算，有助于理解線性代數中的理論問題，Matlab軟件工具的引入為理論與實踐搭建了平臺，打通了理論與實踐間的壁壘，將理論與實踐融為一體，Matlab軟件工具具有強大的數值計算和數據圖形可視化功能，把線性代數中的一些理論、計算以及建模等通過數學實驗方式得以實現。學生學有所用，培養了學生的應用意識和實踐動手能力，為后續專業課程的學習和可持續發展奠定了基礎。

2 引入Matlab軟件工具，創新教學模式

Matlab是以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，簡介智能，書寫方便，對線性代數課程尤為適用，且可以與其他計算機語言兼容，對后續課程也起到很好的示范作用。但對于剛入學的新生來說，由于其計算機知識的掌握還很有限，因此，在引入Matlab軟件工具前，我們首先讓學生了解Matlab的工作界面和簡單的菜單功能，以及編程的知識介紹，然后再利用Matlab軟件工具進行行列式、矩陣的計算及解線性方程組。因此，在教學過程中要改變以往的教學模式，創新教學模式，使學生易于接受新知識，新事物。

傳統的教學模式以教師為主導，常采用知識講授+習題演練，線性代數課程計算量大，概念多，學生感到枯燥乏味，難以激發學生的學習興趣，數學軟件Matlab為線性代數軟件實驗的平臺，采用案例引入，理實一體化交融的教學模式，將抽象的理論形象化、生動化，讓學生在教師的指導下進行實驗，可大大增強學生的好奇心，激發學生的探索和創造的欲望，使學生的學習過程變為自己動手實驗，自主學習的過程，學生易學易會，提高教育教學質量，在此教學模式下，培養了學生的計算能力、應用能力和自主學習能力。教學從單純的教師講課、學生聽練的模式發展到利用Matlab軟件工具實現師生共同參與的學習模式，通過“教、學、做”一體化的教學過程，根據不同的教學內容，采取切實可行的教學模式，使學生的職業能力產生“質”的飛躍。

3 以Matlab軟件工具為平臺，數學建模思想融入線性代數課程

線性方程組是貫穿于線性代數的一條主線，其應用范圍極其廣范，如電路中電流電壓的計算、交通流量的分析、平板穩態溫度的計算等多方面都要涉及到線性方程組的解法，構建以線性方程組為數學模型，將其融入到課程中，更容易使學生理解和掌握。

在每章課程結束時增加一次數學實驗課，先讓學生將該章的一些基本概念與Matlab中最基本的命令對應起來，學生熟練掌握之后老師再給出一些學生感興趣的實際問題，讓學生進行數學建模、求解。這種做法，一方面可提高學生的計算機應用、操作技能；另一方面有助于學生對理論的理解和消化，理論與實踐融為一體，提高學生的應用能力，學生的綜合能力有了很大的提升。

通過實驗教學，將數學建模思想融入到線性代數的課程中，學生數學建模能力有了很大的提升。學生在近幾年的數學建模競賽中取得可喜的成績。數量上由原來的只有兩隊參賽到目前的10隊參賽，級別上由省賽到國賽，獎項上由成功參賽到獲二等獎的好成績，從參賽的規模、級別、質量、成績等方面都有顯著的變化，實踐證明學生運用數學工具解決實際問題的能力有了顯著的提高。

4 Matlab軟件工具引入改革評價機制

傳統的學生成績考核大多都是采用閉卷考試，考試內容存在比較明顯的局限性，且考試內容大多是知識導向性的，缺乏對學生綜合能力和素質的評價，不利于培養學生的動手能力與素質；通過Matlab軟件工具引入，將數學建模思想融入到線性代數中，學生成績考核由單一向多元化發展，將單一考核與多元考核相結合，開卷與閉卷相結合，上機操作與筆試相結合，改革評價機制，全方位的評價學生的學習狀況，提高學生的數學素養，培養學生較強的綜合能力，為學生與企業零距離接軌打下堅實的基礎。

新的評價機制，全方位的評價學生，激發學生學習的積極性，新的教學模式的運用，有助于提高學生的數學建模能力，使教學質量逐年提高，學生成績的合格率和優秀率穩步提升，教學改革初見成效。

總之，Matlab數學軟件工具的引入，為數學實驗和理論教學打通了壁壘，架起了理論與實踐相結合的橋梁，在線性代數教學中，加深了學生對抽象的數學概念的理解，使一些復雜的計算和推導過程在計算機上得以實現，極大地提高了學生的學習積極性，激發學生的學習興趣。學生不但學習到了有關的數學知識，同時也提高了應用數學方法、借助計算機技術解決實際問題的能力，學生的創造性思維能力得到了開發，為今后的深入學習奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 李紹剛，段復建，陳利霞.線性代數中Matlab實驗教學的探索與實踐[J].長春大學學報，2010（6）：21-24.

[2] 陳佩寧.引入Matlab軟件工具提高線性代數教學應用水平[J].石家莊職業技術學院學報，2010（4）：53-54.