基于創造有意義的學習經歷MATLAB課程改革研究

陶華偉 齊雋楠 傅洪亮 樊超

摘? ?要：為進一步提升學生對MATLAB課程的學習興趣，本文圍繞《創造有意義的學習經歷——綜合性大學設計原則》課程設計原則，對MATLAB的課程目標和課程評估方法進行設計。圍繞“有意義學習分類法”中學會學習、基礎知識、應用、綜合、人文維度、關心6個維度，對MATLAB的課程目標進行重新設計;基于《創造有意義的學習經歷》的“教育性”評估方法，分別從前瞻性評估、學習者自我評估、目標和標準、FIDeLity反饋4個方面，對課程評估方式進行重新設定。從而提升MATLAB課程的教學質量。

關鍵詞：有意義的學習經歷? MATLAB課程? 課程目標設計

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0224-03

Abstract： In order to further enhance students'interest in learning MATLAB， this paper designs the curriculum objectives and evaluation methods of MATLAB based on the curriculum design principles of Creating Meaningful Learning Experiences - Principles of Comprehensive University Design. The curriculum objectives of MATLAB are redesigned around the six dimensions of learning， basic knowledge， application， synthesis， humanistic dimension and concern in "meaningful learning classification". Based on the "educational" assessment method of "Creating Meaningful Learning Experiences"， the curriculum evaluation methods are reset from four aspects： forward-looking assessment， learner self-assessment， goals and standards， and FIDeLity feedback. Thereby the teaching quality of MATLAB courses is improved.

Key Words： Meaningful learning experience; MATLAB Course; Curriculum objectives design

MATLAB[1]是信息類專業本科生的一門必修課程，課程的主要任務是學習MATLAB軟件的操作和編程方法，課程的主要目標是鍛煉學生運用現代工具的能力，并為數字信號處理、通信原理等課程打好基礎。然而，當前MATLAB課程教學方法仍是教師講授為主，學生被動接受的教學方式，這種“舊范式”的學習方式無法有效的調動學生的積極性，MATLAB的教學中急需更加高效、高質量的教學方式引入。

為提升學生的學習興趣，高校的MATLAB老師采取了許多有意義的教學方式。浙江大學林峰[2]采用集中與分散相統一的方法，在課堂上要求學生獨立完成70道作業題，在課下，利用QQ群和微信群對學生進行實時和在線問答，從而為學生創造一個自由、獨立的學習環境，極大地調動了學生的積極性。朱高峰等人采用任務驅動式教學方法對MATLAB課程進行改革，針對具體教學任務，講授課程與實際工程相結合，使得任務意識貫穿整個教學活動[3]。肖林等人在傳統教學的基礎上，對課堂教學、輔助教學以及考核方式進行了改革。課堂教學中，采用針對性教學（不同學院采用不同教學內容），交流式教學（增強與學生的交流溝通），實例教學（理論結合實際）;輔助教學方面，建立QQ群、網絡平臺等方式，加強下課時段的交流;考核方式的改良方面，增加網絡交流、網上視頻觀看次數分數占比，引導學生自主學習[4]。華北電力大學李士哲等人結合自動化的專業課程，對MATLAB課程進行改革。在與自動控制原理課程結合中，引入頻域法和根軌跡法對課程進行改革;在與現代控制理論課程結合中，采用MALTAB的高級算法，求解現代控制理論中的復雜計算問題，通過上述教學改革，提升了學生學習的積極性[5]。

上述學者的研究表明，MATLAB的教學應當以學生的學為主題，以老師的教為輔助。菲利普 康迪曾指出：“學習不應僅僅是信息的獲得，而是對個人生活的意義和連貫性的探索”，新型的教育應當是以學習為主導，而不是以內容為主導，在L·迪·芬克的著作《創造有意義的學習經歷——綜合性大學設計原則》[6]中，作者確立了以學生學習為主導的新型教育價值觀，從而改變傳統教學中的填鴨式教學模式。

為提升學生的學習積極性，本文基于“創造有意義的學習經歷”的教學方法，對《MATLAB及其應用》課程的教學目標和評估方式進行設計，旨在提升信息類專業本科生學習能力。

1? 課程目標設計

《創造有意義的學習經歷》書中提出了一種“有意義學習分類法”，該分類法包括：學會學習、基礎知識、應用、綜合、人文維度、關心，共6個方面。為提升教學質量，本文圍繞有意義學習分類法制定MALTAB課程教學目標。

（1）基礎知識。在《MATLAB及其應用》中，核心知識主要包括：MATLAB基本使用方法、數組和數組運算、矩陣的代數運算、MATLAB的數學運算、字符串、單元數組和結構體、MATLAB程序設計、MATLAB繪圖。

（2）應用。針對實際學習生活中所遇到的問題，能夠根據所建數學模型，能夠用所學MATLAB知識，對問題進行仿真。

（3）綜合。能夠將MALTAB與所學高數、線性代數、電路等課程及工科背景相聯系，具備編程能力解決實際中所遇到問題。

（4）人文維度。明白學習MALTAB課程的個人和社會意義，能夠與別人討論MALTAB在專業領域如何使用、如何設計程序。

（5）關心。關注課程并愿意從更多的個人途徑學習MALTAB相關編程知識。

（6）學會學習。了解課程結束后如何繼續學習，并能夠在相關領域，基于MALTAB設計程序。

2? 評估方式

《創造有意義的學習經歷》認為學習目標、教學活動、反饋和評估三者是相互聯系，相互反應的關系，教學活動包括：課堂表現、課后作業、實際編程項目、期末考試幾個部分組成。傳統的教學方式往往采用期中考試，期末考試等手段對學生的學習進行評估，但這種評估方式只能評估學生的基礎學習能力。為了更好的幫助學生學習，《創造有意義的學習經歷》采用“教育性”評估方法對學生學習進行評估。教育性評估包括：前瞻性評估、學習者自我評估、目標和標準、FIDeLity反饋。前瞻性評估指：學生能夠利用學到的知識解決與自己有關的任務，產生更多智力上的興奮;目標和標準：圍繞教學目標設定課程標準;自我評估：為學生創造大量自己評價自己的機會;FIDeLity反饋：經常的、有區分度、迅速的充滿愛意的進行反饋[4]。

圍繞該評估方式，對《MATLAB及其應用》課程進行設計。

（1）前瞻性評估。

①課堂表現，提問：“學過MATLAB的數學運算后，你們能夠用所學MATLAB解決線性代數中所遇到的問題”。

②課后作業：思考題。

③實際項目設計：設計基于MATLAB語音情感識別項目，激發學生興趣，開始給學生提供一個基礎代碼，鼓勵學生在此基礎上進行改進，最終以識別率高低進行評價。

④期末考試：結合實際應用的試題。

（2）目標和標準。

①課堂表現考核目標：鼓勵學生積極參與教學活動，支撐教學目標1掌握MATLAB基礎知識，和教學目標4明白學習MALTAB課程的個人和社會意義，能夠與別人討論MALTAB在專業領域如何使用、如何設計程序。

②課后作業考核目標：幫助學生鞏固所學內容。支撐教學目標1、2。

③實際項目設計考核目標：提升學生自學能力和發散思維能力。支撐教學目標2、3、4、5、6。

④期末考試考核目標：對學生總體學習進行評價。支撐教學目標 1、2。

（3）自我評估。

①設計題目：運用所學MALTAB知識設計一個語音情感識別系統。

②設計要求：老師提供一個基本識別系統代碼，作為基準評估線，在此基礎上進行改進，提升系統識別性能;查閱相關文獻，不少于5篇;設計總體情感識別系統方案;編寫仿真程序;制作PPT，進行答辯。

③設計完成方式：每班分為10組，每組2～4人，自由組隊。

④評價方式：以識別率作為最終評價指標。

（4）FIDeLity反饋。

①課堂表現：每1個單元上完課后，向學生學生反饋評價結果，幫助學生提升成績。

②課后作業：對學生作業批改后，分為優良中差幾個級別，上課期間對優類作業進行表揚，對錯誤較多的問題統一講解。

③實際項目設計：分階段的對項目進行講解和輔導，結合學生存在的問題進行講解。

④期末考試：考試結束1周內公布成績和標準答案。

3? 結語

本文基于《創造有意義的學習經歷——綜合性大學設計原則》課程設計原則，圍繞自己在《MATLAB及其應用》授課經驗和科研經歷，對MALTAB的課程目標和評估方式進行重新設計，在傳授MATLAB枯燥的語法同時，結合人工智能中語音情感識別，激發學生的學習興趣和動手能力。

參考文獻

[1] 張歆彤.MATLAB仿真技術及應用[J].山東工業技術， 2018，265（11）：153.

[2] 林峰.“Matlab與系統仿真”課程的教學改革[J].電氣電子教學學報，2015（3）：12-14.

[3] 朱高峰，張艷蕾，梁平元.MATLAB課程教學改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2018，432（6）：89-91.

[4] 肖林，張永勝.MATLAB課程教學與改革探索[J].科技視界，2016（19）：26.

[5] 李士哲，蔡博，趙征，等.基于MATLAB教學平臺的自動化專業課程教改[J].黑龍江科技信息，2016（30）：168-169.

[6] L·迪·芬克.創造有意義的學習經歷：綜合性大學課程設計原則[M].杭州：浙江大學出版社，2006.