《數值計算與MATLAB語言》課程的應用型教學改革探索

童楠 符強 鐘才明

摘要：圍繞應用型本科院校的培養要求，針對《數值計算與MATLAB語言》課程提出了具體教學改革措施，包括課程結構優化、教學組織完善、實踐教學構建、課程外延探索以及創新教學推進等五個方面。教學改革的實踐表明，該教學改革體系能促進學生在更好掌握專業知識的同時提高自身的實踐創新能力，更好地滿足實現社會對應用創新性人才的需求。

關鍵詞：應用型；課程結構；課程內容；教學方法

1、引言

為完善人才培養結構和質量，適應新時代的經濟調整和產業升級要求，教育部提出在現有高校體系中構建、轉型一批應用型本科院校。應用型本科院校的特定教育目標為：以市場標準、創新標準和能力標準為取向，努力造就“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的應用型人才，即主要偏向于“應用型”素質教育。《數值計算與MATLAB語言》是電子信息類專業的主干專業基礎課程。該課程以處理實際應用問題為背景，選擇MATLAB編程語言為手段，將數學理論和計算機程序計算緊密結合在一起，以達到研究解決工程數學問題的數值方法與理論的目的。通過該課程的學習，不僅能讓學生更好地掌握高等數學、線性代數等數學問題的數值計算方法及高級程序設計語言等方面的知識，更重要的是能夠培養學生解決實際問題的實際應用能力，激發學生的創造力。從應用型本科教育目標來看，傳統本科院校中的《數值計算與MATLAB語言》課程教學存在的主要問題是過于偏向理論性研究，學生容易產生厭學的情緒，教學效果有待提高。因此，必須結合實際情況，認真分析和研究應用型高校中的《數值計算與MATLAB語言》課程特點，并有針對性地從課程結構、課程內容、教學方法等各個層面進行積極的改革探索，從而確定出適合應用型需求的課程教學方案。這對完善具有應用型特色的《數值計算與MATLAB語言》課程體系具有十分重要的實際意義，能夠有效提高該課程的教學質量和教學效果。

2、教學改革與措施

1）優化應用型課程內容結構。結合“應用型人才”的培養目標，在教學中突出學生動手實踐能力的培養。課程強調實驗和課程設計環節的作用，在實踐任務的設置上，盡量選取貼近實際的工程案例。在提高學生的學習興趣和動手實踐能力的同時，提升學生分析和解決實際問題的能力。選擇優質教材，同時自訂偏重應用型講義，設定優化課程設置，突出應用型的培養目標，探索能夠有效解決理論與實踐、基礎與應用、傳統與發展、重點與知識面之間矛盾的新課程體系，使課程更具實用性、啟發性、科學性及系統型。

2）完善應用型教學組織方式。在教學組織方式上，突破傳統的單向傳授方式，實時穿插“應用型”案例，并以提問互動方式貫穿分析、設計及實現整個過程，同時結合啟發式教學手段，培養探究型思維。促發學生的認知好奇心，在不斷地啟發中加深學生對知識的理解，培養學生的創新思維。恰當地變換教學內容的呈現方式，吸引學生的注意力，比如多媒體授課和傳統的板書方式相交替呈現。結合多媒體、輔助軟件、網絡等條件探索立體化的多元教學手段，并在實際教學過程中摸索適合培養應用型人才的教學方法，如啟發式教學、探究式教學等。

3）構建應用型實踐教學模式。探索能更好配合教學及應用拓展型的上機仿真實驗，并研究實踐環節的多樣性與層次化，使學生既能加深對數值計算方法理論的理解，又能掌握把數值計算方法應用于實際工程對象的方法和技能，激發他們的主觀學習熱情，促進他們的創新思維。充分結合現代教育技術手段，構建網絡教學環境，發揮網絡資源共享的優勢，充分利用網上資源構建慕課等擴展學習平臺，進行教與學的互動，發揮學生的主體地位，指導學生利用網絡環境進行自主探究、發現學習；將計算機多媒體技術及MATLAB專業軟件的實驗設計分析引入課堂，與傳統教學方式優勢互補，為學生建立一個理論認識、理論探索的平臺，以達到激發學生的學習興趣，提高教學效果的目的。

4）探索應用型課程外延教學途徑。在課程教學過程中，設計來源于實際工程的“應用型”數值計算案例，進行MATLAB實現，以促進課程的學習，同時探索更加外延的學習途徑，強調MATLAB編程平臺在各課程的應用，如線性代數等課程。通過其他課程的平臺應用，提升課程的學習強度和廣度。打造以結構競賽、數學建模競賽等為預備平臺，將數值分析知識與MATLAB手段引入數學建模競賽體系。借鑒歷年各類競賽題，設計相關大作業，要求學生自主完成內容，并作為最終成績考核部分。不但為后期相關競賽鋪墊堅實基礎，還進一步增強學生對課程的理解和熟練度，引領學生內生學習動力。

5）推進應用型創新教學體系。為培育學生的創新創業意識及能力，構建工作室等創新實踐環境，并在工作室中設置逐層遞進的項目體系。項目分為三個層次，第一層次項目側重基礎理論知識與應用能力培養；第二層次項目為綜合性項目，在前一層次的基礎上強調學生的”舉一反三”能力培養，并加入擴展知識能力要求，培養學生對理論知識的應用綜合素質；第三層次項目為創新項目，在前兩個層次中獲取的能力基礎上強調學生對知識的應用創新能力，主要包括師生承接的地方服務類項目。

3、教學實踐

我們歷時3年，每年選取兩個同年級自動化專業平行班進行教學效果對比。其中對自動化1班采取常規教學，而在自動化2班運用改進型教學手段。相比較常規教學，改進型教學方式能更能有效調動學生學習的主動性，并取得更好的教學效果。三年內在相同的考核評價體系下，自動化2班的課程平均及格率比自動化1班高出15.6%，平均良好率高出18%。同時參與課外競賽和科研項目的統計數據表明，自動化2班的學生參與人數高出自動化1班26.1%。

4、結語

由于在應用型教學改革體系中強調和強化創新思維培養和社會實踐參與，對學生的學習需求進行合理引導，學生對于專業知識學習的學習主動性有了明顯改善，而積極參與各級各類的科研項目和學科競賽中的學生人數也逐年提高，并獲得較好的成績。實踐結果表明，項目驅動下的應用型創新教學體系，大大提升了學生的學習熱情和學習能力，能有效持續地激發學生探索新知識的興趣，提高學生的創新、協作及社會實踐能力。

參考文獻：

[1]張建華.應用型人才培養中數值計算方法課程教學改革與實踐[J].大學教育，2013（8）：51-52.

[2]徐國保.《Matlab語言及應用》課程教學改革探索與實踐[J].中國教育信息化，2016（24）：13-15.

[3]嚴圣華.MATLAB教學模式研究[J].考試周刊，2017（85）： 30-30.

[4]閻少宏，劉春鳳，張煥成，等.基于MATLAB的數值計算方法課程教學研究[J].科技創新導報，2014（31）：131-131.

[5]劉偉偉，唐蕾.MATLAB用于數字信號處理課程教學研究[J].課程教育研究：學法教法研究，2016（32）：33-33.

[6]易婷.基于Matlab的“數字信號處理”課程實驗設計[J].電氣電子教學學報，2017，39（2）：111-113.

作者簡介：童楠（1981-），女，浙江紹興人，講師，碩士，主要從事數值分析、MATLAB編程技術的教學與研究。

基金項目：浙江省高等教育教學改革項目（jg20160236）；寧波大學科學技術學院教學研究項目。