MATLAB在士官院校數學教學中的應用探究

肖峰 張敏 劉俊

摘 要：隨著軍隊院校體制改革的不斷深化，士官職業技術教育對學員應用數學的能力要求也越來越高。文章針對MATLAB軟件在士官數學教學中的應用展開討論，基于 MATLAB軟件的優勢和可行性分析，具體闡述借助MATLAB軟件提高士官學員學習高等數學興趣的有效途徑。

關鍵詞：MATLAB軟件;高等數學;士官院校;職業教育

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）25-0120-02

高等數學是士官職業技術教育的重要組成部分，高等數學知識的枯燥性以及教學模式的單一性，再加上大部分士官學員的數學水平有限，使得士官學員在學習過程中對高等數學知識難以理解。為提高學員學習高等數學的積極性，培養其數學應用能力，教師可以利用MATLAB軟件的數據計算和圖形可視化的功能，將理論與實踐課程相結合，并從MATLAB的基礎功能和編程入手，由淺入深，循序漸進，逐步深入，以激發士官學員學習數學的興趣和欲望，提升士官學員學習成就感，從而達到提高高等數學教學效率的目的。

一、MATLAB軟件簡介

MATLAB最早是美國MathWorks公司設計并推出的一款商業性的應用軟件，也是國際科學界應用極為廣泛的計算機數學語言之一。掌握MATLAB編程語言，不但有助于更深入理解和掌握數學問題的求解思路，提高求解數學問題的能力，而且可以充分利用該語言在其他專業課的學習中得到積極的幫助。MATLAB的產生與數學計算是密不可分的，隨著實際數據規模逐漸龐大，MATLAB編程語言在應用數學中占據重要地位。就教學而言，考慮士官學員學習能力較為薄弱，課程應由淺入深，如介紹從MATLAB的安裝、工作環境和通用命令的使用到MATLAB的簡單基礎知識、數學運算和繪圖等，使學員能夠快速掌握運用MATLAB解決數學問題的能力。

二、MATLAB軟件在士官數學教學中的可行性分析

MATLAB 又稱矩陣實驗室（Matrix Laboratory），將MATLAB軟件引入士官職業技術教育的數學課程中，其目的是向士官學員展示數學知識與現代科技的融合，引起他們的學習興趣。現在大多士官學員是“零零”后，相比于數學，他們對電腦更感興趣。如果將數學知識與電腦中的數學軟件結合起來，就容易讓士官學員多動手，勤操作，激發學習興趣。因此，在具體的教學中，每一個章節學習完畢后，教員就需要引導學員到機房中進行MATLAB軟件的實戰學習。士官學員可帶著問題，對比軟件計算和理論推導過程，從而激發學習興趣、培養數學學習主動性。因此，將 MATLAB 實踐課程引入士官學員的數學教學中是非常有必要的。

隨著軍隊士官院校計算機設備的不斷更新完善，學校已具備實施 MATLAB軟件教學的條件，已經能夠滿足士官接受職業技術教育的學習需要。另外，士官學員學習高等數學的現狀要求將 MATLAB 軟件加入到數學教學中。由于軍隊士官院校的士官學員數學基礎知識相對薄弱，特別是對于高等數學這樣一門既需要數學基礎，又考驗學員邏輯思維能力的基礎課程，很多學員在學習數學知識的過程中會感到力不從心，或者對部分數學概念的理解有誤，從而產生厭學心態。所以，要利用 MATLAB 軟件輔助教學，讓學員充分利用計算機軟件的數值功能和圖形功能理解基本概念，以激發學員學習數學知識的興趣，提升其解決數學問題的能力。

三、MATLAB 軟件在數學教學中的應用

士官職業技術教育針對士官學員進行的高等數學知識的教學具有較強的應用性和實踐性。但想要讓士官學員充分內化吸收數學知識并運用到實際工作中，就需要士官學員對基礎的高等數學知識進行深入理解和掌握。士官學員數學教學的基本知識包括極限與連續、導數、微分和積分及其應用等。這些內容對于士官學員來說，比較抽象難懂。教員如果僅僅采用單純講授的方式，難以達到良好的效果，因此可以采取理論和實踐課程（MATLAB實踐教學）相結合的方式，通過 MATLAB軟件將教學內容以程序運算或者圖形展示的形式呈現出來，這樣士官學員就能順利地理解和掌握數學概念，并獲得成就感。

比如，教員在講授函數極限的概念時，通過前期大家對數列極限的學習，以及課前預習，可以對比數列極限與函數極限的異同，通過MATLAB實踐課程，利用其圖形窗口將函數圖像直觀展現在學員面前，使枯燥的函數極限概念以直觀化的形式表現出來，提升學員的學習積極性。此外，在求解函數極限時，教員除了在課堂上教授學員關于函數極限的運算法則、兩個重要極限、等價無窮小代換以及洛必達法則等求解方式外，還需要通過實踐課讓學員學習利用MATLAB的簡單編程語句來求解函數極限， 體會其中的方便與迅速。這樣學員在遇到某些難以解決的函數極限問題時，就可以通過MATLAB十分方便地獲得答案。根據學員的掌握情況，教員可以適當拓展MATLAB的函數極限求解，例如當需要求解單邊極限的時候，應修改語句為：L=limit（f， x， x0，'left'或'right'）。

再比如，教員在給士官學員講解函數求導的計算時，首先通過課堂講授函數的和、差、積、商的求導法則、基本初等導數公式以及復合函數的求導法則，來解決不同類型的函數求導問題。然后，教員通過實踐課，利用MATLAB軟件求解函數的導數問題，體會利用軟件求解導數的方便、快捷和準確。此外，實踐課還能夠進一步拓展函數求導的知識，通過MATLAB編程語言f1=diff（f， x， n），可以求函數f的任意階導數。最后，要讓士官學員在掌握一定的函數求導公式和技巧的基礎上，當遇到求解起來非常費時費力的問題時，能夠利用MATLAB軟件快速求解。這樣的實踐課程自然會讓士官學員認識到MATLAB數學軟件的強大與便捷。

四、結束語

MATLAB 數學軟件應用于士官數學教學能夠有效提高士官學員對數學知識的理解和運用能力，將一些復雜的數學概念直觀化、具體化。這可以讓學員心中單調而又枯燥的數學知識變得形象生動起來。此外，教員在傳授高等數學知識的基礎上，還可以結合MATLAB進行數學建模教學，進一步提高數學課程的教學質量和教學效果。

參考文獻：

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