探析matlab教學中科學素養的培育

周本海

摘 要： 隨著科技的不斷進步，我國已步入信息化社會。利用信息化手段進行工程科學領域的分析與決策，是當前各行各業使用最廣泛的手段。Matlab是一款功能強大的高級技術計算語言，在高等學校中是工學學生必修的一門課程。本文對matlab教學中如何對學生的科學素養進行培育進行研究，在教學理念、課堂組織及師資等方面提出相應措施，為提高學生的科學素養提供理論依據和實踐指導。

關鍵詞： matlab 工學 工程 科學素養

1.引言

Matlab是當前科技和工程界最流行的四大數學軟件之一，同時是一門高級技術計算語言。它可用于進行算法設計、數據可視化、數據分析及數值計算等應用，應用范圍十分廣泛，諸如信號和圖像處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、仿真、財務建模和分析，以及計算生物學等眾多領域。在計算方面，matlab更傾向于向量及矩陣的運算，要比傳統的C，C++語言實現起來容易得多。這些計算式工程和科學的基礎，計算起來非常便捷。

因為Matlab在工程領域有強大的計算能力，所以在工科院校中，matlab成為一門必修課程。在matlab教學中，使學生了解科學計算方法，培養學生的科學素養，讓學生了解工程實際問題，并培養起創新思維，是matlab課程最重要的教學目的。

2.建立學生的科學計算方法理念

在大學期間，科學素養培養對于學生來說非常必要。科學素養非傳統意義上課程的機械式重復，必須在掌握知識的同時學會學生以科學方法處理問題、解決問題。matlab在科學素養上的培養，主要指使用計算工具解決及分析計算問題的能力。在實際中，學生并沒有真正掌握科學素養的精髓，沒有真正將計算工具與學科相結合，依然延續原有的“土辦法”，簡單使用公式加筆算，實際上在浪費時間及資源，并且沒有提高效率及準確性。

例如，在解決線性代數簡化處理的多元方程問題上，相當數量的大學生不能使用新方法，依然利用消元法等初級方法，解決問題時間長、準確度低。如果我們加強科學素養的培養，利用線性代數與計算語言相結合，那么在計算機的輔助下，通過較短的時間即可得到準確的答案。

Matlab是一種功能強大的數學工具，主要是對線性代數及矩陣等數學難題的解決。試想，學生在實際實用中使用這種科學的計算方法，一些特別復雜計算問題的解決就變得非常便捷，以計算機編程方式解題與普通計算器相比，前者是對數字進行集群運算，后者則只能逐一順序進行運算，這不但在效率上不可同日而語，用建模方法解決工程問題，也存在相當大的差異。因此，在科學的計算方法的指導下，運用計算機解決工程計算問題，相對于傳統的逐一運算解題方式，能夠大幅度提高運算的效率及準確性，避免重復而無效率的勞動，對所用行業的發展有深遠影響。

因此，對于科學素養的培養，就是要讓學生在學習過程中潛移默化地形成用科學計算的意識，這需要一個長期的過程，需要在教育中努力推擴。

3.Matlab課程中的科學素養方法

（1）在課堂教學上的改革

課堂上的教學內容，除了對課時上的安排進行增加及調整之外，最重要的是演示如何對matlab進行操作的同時，將解決工程問題的方法傳授給學生，讓學生建立科學素養的意識。在教學實踐中，教師可以將方法融合到自己所傳授的專業課程中，在鞏固基礎中深化科學素養的能力，對部分工學學科如通信工程、數控等，用matlab教程進行補充練習，著重演示在工程實際中利用matlab建模解決復雜問題的強大能力，讓學生設身處地地感受到利用matlab，通過科學方法解決問題的簡潔性，學生就會對科學計算產生濃厚興趣，逐步培養起科學素養。

（2）關于教材方面的補充

當前，在高校工科的專業基礎課教材中，對matlab的介紹并利用其進行科學方法解題實例的教程非常少，需加大對matlab與具體學科專業基礎課的融合，增加使用科學計算方法解決復雜性問題的實例，讓學生在學習實踐中體會到使用科學計算方法的好處，避免枯燥乏味的機械性解題，有利于學生逐步適應利用科學計算方法解決問題的理念，有利于學生對工程問題深層次的認識，切實提高學生的科學素養。

4.結語

本文首先介紹了matlab在高校工學教育中的重要性，其次介紹了如何建立學生的工程科學計算的理念，最后探析了如何在matlab教學中提高學生的科學素養。

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