基于繪圖的《MATLAB語言》教學(xué)實踐

邊惠惠 王鈞 王蘭軍 陳華

摘 ?要：針對實際教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)知識脫節(jié)的問題，該文以《MATLAB語言》中“繪圖”這個知識點為例，結(jié)合專業(yè)特點，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將專業(yè)知識與MATLAB函數(shù)進(jìn)行融合，采用融入信息化技術(shù)的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為最終目標(biāo)，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革。實踐表明，該教學(xué)模式切實改善了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：MATLAB ?繪圖 ?課程教學(xué)

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0147-02

《MATLAB語言》是我們“3+2”本科自動化專業(yè)的專業(yè)必修課。在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)該課程存在教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)知識脫節(jié)、教學(xué)方法老套、考核方式不靈活、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的狀況[1]。

該文以“繪圖”這個知識點的教學(xué)過程為例，結(jié)合專業(yè)特點，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將專業(yè)知識與MATLAB函數(shù)進(jìn)行融合，采用融入信息化技術(shù)的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、引導(dǎo)學(xué)生獨立思考來提高學(xué)習(xí)效果，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的創(chuàng)新能力[2]。

1 ?基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法

在該節(jié)課的教學(xué)中，我們采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，這是一種以任務(wù)為驅(qū)動、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的主動探究型教學(xué)方法，將這種教學(xué)方法運用于課堂教學(xué)，能夠很好地改善學(xué)習(xí)效果[3]。

同時，我們在課堂教學(xué)中融入了信息化技術(shù)，利用學(xué)習(xí)通軟件平臺，建立了《MATLAB語言》在線課程，將課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計劃、任務(wù)書、教師講課課件、部分任務(wù)仿真案例及課后練習(xí)題集上傳到平臺，學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)，也可以在線建立討論組進(jìn)行小組討論，這樣很大程度上調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)習(xí)效果。

2 ?教學(xué)任務(wù)設(shè)計

結(jié)合自動化專業(yè)特點，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)精心設(shè)計教學(xué)任務(wù)，并以任務(wù)書的形式上傳到學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生在上課之前要提前登錄學(xué)習(xí)通平臺，下載任務(wù)書并熟知該節(jié)課的任務(wù)以及任務(wù)中涉及到的函數(shù)命令。基本上所有的函數(shù)命令在幫助系統(tǒng)里都能查找到他們的使用方法。針對繪圖這個知識點，我們這樣設(shè)計任務(wù)，如表1所示。

3 ?教學(xué)實施過程

教師首先分析任務(wù)并簡單介紹一些功能命令的使用方法，然后學(xué)生分小組討論完成任務(wù)的方案，教師巡回指導(dǎo)，任務(wù)完成后，每個小組抽出一人匯報具體的結(jié)果，最后教師總結(jié)補充，并評價小組和個人。整個教學(xué)過程都是在機房內(nèi)完成的，學(xué)生每人一臺電腦，每個人都要動手動腦參與任務(wù)。

在繪制二維圖形的過程中，教師一定要注意引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生以小組的形式首先根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識分析求解單位階躍響應(yīng)的方法，然后再分析如何利用MATLAB軟件畫出相應(yīng)曲線。小組成員之間要集體討論并最終完成任務(wù)。具體程序如下。

首先，求解系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，在這個過程中，教師要提醒學(xué)生注意cloop函數(shù)的使用方法。

num=[20];den=[1 8 36 40 0];[numc，denc]=cloop（num，den）;

其次，求解階躍響應(yīng)，其中step函數(shù)的使用方法學(xué)生需要自己查找。

t=0：0.1：10;y=step（numc，denc，t）;[y1，x，t1]=step（numc，denc）;

最后，通過兩幅圖對比，注意子圖功能函數(shù)的使用方法。

subplot（1，2，1）;plot（t，y，'b：'，t1，y1）;title（'響應(yīng)曲線'）;xlabel（'時間'）;hold on;subplot（1，2，2）;plot（t，y，'r：'，t1，y1）;title（'響應(yīng)曲線'）;xlabel（'時間'）;grid on。

響應(yīng)曲線如圖1所示。

在繪制三維圖形的過程中，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生分析這兩個系統(tǒng)的不同點，以及二維圖形和三維圖形的區(qū)別。同時要多注意個別小組出現(xiàn)討論不積極的情況。編程中用到了循環(huán)語句，很多學(xué)生在這個環(huán)節(jié)會出現(xiàn)錯誤，教師要提示學(xué)生，讓學(xué)生自己想辦法糾正錯誤，最后完成任務(wù)。具體程序如下。

首先，求解系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，注意循環(huán)語句的編寫方法。

num=1;Y=zeros（200，1）;i=0;

for bc=0.1：0.1：1

den=[1，2*bc，1];t=[0：0.1：19.9]';sys=tf（num，den）;

i=i+1; Y（：，i）=step（num，den，t）;

end

其次，繪制三維曲面圖，在這個過程中，教師要提醒學(xué)生使用圖形保持功能。

subplot（2，2，1）;mesh（Y）;hold on;subplot（2，2，2）;meshc（Y）;hold on;subplot（2，2，3）;surf（Y）;hold on;subplot（2，2，4）;surfc（Y）。

4 ?教學(xué)效果

該節(jié)課在教師精心設(shè)計教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，改變傳統(tǒng)的講授方法，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，通過小組集體討論，讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，很大程度地提高了學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果有了很大的改善。同時，我們將函數(shù)命令融合到專業(yè)問題中，通過解決專業(yè)問題，掌握這些函數(shù)命令的使用方法，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不再枯燥、單一，學(xué)生完成任務(wù)后有獲得成功的喜悅感。

5 ?結(jié)語

在《MATLAB語言》教學(xué)中，我們采用了融入信息化技術(shù)的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，同時結(jié)合專業(yè)特點，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將專業(yè)知識與MATLAB函數(shù)進(jìn)行融合，這樣不但激勵了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且增強了學(xué)生的團(tuán)結(jié)、協(xié)作精神，同時有針對性地培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新意識、獨立思考和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 余國先，王峻.面向科研創(chuàng)新的MATLAB課程教學(xué)模式探索[J].西南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2018（1）：164-168.

[2] 徐國保.《Matlab 語言及應(yīng)用》課程教學(xué)改革探索與實踐[J].信息技術(shù)與教學(xué)實踐融合，2016（24）：13-15.

[3] 王玉芳，葉小嶺，陳逸菲.電氣信息類專業(yè)Matlab課程教學(xué)改革探討[J].軟件導(dǎo)刊，2016，15（11）：218-220.