宋岑

【摘要】隨著全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽的影響力越來越大，很多從未學(xué)習(xí)過編程的學(xué)生，甚至文科生也都在學(xué)習(xí)Matlab.這使得Matlab的學(xué)習(xí)與教學(xué)發(fā)生了新的變化.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模；編程；Matlab

全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽吸引了越來越多的學(xué)生參賽，學(xué)生們都希望通過這個平臺，為自己今后的發(fā)展添加一塊有力的基石.為了滿足學(xué)生們的需求，很多院校針對比賽開設(shè)了數(shù)學(xué)建模的相關(guān)課程，Matlab就是其中之一.在這個新背景下，Matlab的學(xué)習(xí)與教學(xué)正悄然發(fā)生著改變.

一、學(xué)習(xí)方面

（一）學(xué)習(xí)目的的變化

Matlab課程開設(shè)最初是因為工作崗位的需要.學(xué)生通過學(xué)習(xí)Matlab，可以更好地適應(yīng)未來的工作崗位.但隨著數(shù)學(xué)建模比賽的影響力越來越大，在比賽中獲獎能成為找工作時的重要砝碼，許多學(xué)生學(xué)習(xí)Matlab的目的就變成了參賽獲獎，功利性較強.Matlab具有十分強大的繪圖和計算功能，即使不再學(xué)習(xí)其他編程軟件，也基本可以滿足數(shù)學(xué)建模比賽的需要.于是在有限的精力下，許多學(xué)生會選擇把Matlab作為自己的編程入門語言，而放棄學(xué)習(xí)以C語言為代表的其他傳統(tǒng)編程語言.

為了明確的目標(biāo)而學(xué)習(xí)，實際上最能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力.在嚴(yán)峻的就業(yè)形勢下，畢業(yè)生就業(yè)時的競爭力，更能直接地反映出一個高等院校的辦學(xué)水平.所以，應(yīng)該在教學(xué)時給予這些學(xué)生更多的支持和照顧.

（二）學(xué)習(xí)難度的變化

Matlab是基于C語言開發(fā)的，它的編程語言和C語言非常接近.但是C語言程序和Matlab程序之間的轉(zhuǎn)化并不是簡單的復(fù)制粘貼.同樣的問題，Matlab可以利用自身的特點，寫出思路完全不同的解答.

例如，用Matlab建立矩陣A=1[]2[]3[]45[]6[]7[]89[]10[]11[]1213[]14[]15[]16.

解1（C語言思想的程序）

k=1；

for m=1：1：4

for n=1：1：4

A（m，n）=k；k=k+1；

end

end

解2（Matlab思想的程序）

A=zeros（4，4）；

k=1：1：16；

A（k）=k；

A=A′ ；

以上兩種解答程序各有特點，都需要學(xué)生掌握.對于初次接觸編程的學(xué)生來說，等于同時在學(xué)習(xí)C語言和Matlab.所以表面上是直接學(xué)習(xí)Matlab，實際上還是要先學(xué)C語言的思想.編程思想的建立需要一個積累過程，沒有捷徑可走.因此，直接學(xué)習(xí)Matlab的難度很大.

二、教學(xué)方面

（一）教學(xué)內(nèi)容的變化

原本Matlab的開課時間較晚，學(xué)生都熟練地掌握了C語言.教學(xué)的重點主要在介紹軟件的功能，程序設(shè)計等內(nèi)容均為略講.但現(xiàn)在開課時間被提前，學(xué)生編程基礎(chǔ)差的特點，使得傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足需求了.

針對學(xué)生沒有學(xué)過C語言的特點，擴充“Matlab程序設(shè)計”這一章的內(nèi)容.原來本章只是簡單介紹幾個流程控制語句的范例，供學(xué)生參考使用.擴充后的本章與傳統(tǒng)的C語言教學(xué)內(nèi)容基本一致，但所有的程序范例都是在Matlab的環(huán)境下運行，編程思想更傾向于Matlab而非C語言.本章的作用是讓學(xué)生們更快地掌握一定的編程思想，盡早跟上后續(xù)課程的進(jìn)度.

針對學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重的特點，舍棄部分Matlab編程語句的講授.例如，while語句和switch-case語句在數(shù)學(xué)建模的實際需求中大多可以被for語句和if替代.所以略去這些內(nèi)容不講，留給學(xué)有余力的學(xué)生課后自學(xué).

（二）教學(xué)模式的變化

在學(xué)生掌握了Matlab的基礎(chǔ)操作后，不再分章節(jié)地介紹Matlab的功能，而是帶著學(xué)生們重做往年的數(shù)學(xué)建模真題，讓學(xué)生在解題的過程中逐步學(xué)會使用比賽中需要的功能.Matlab的教學(xué)模式也由傳統(tǒng)的講授式變?yōu)槿蝿?wù)驅(qū)動式.

以2013年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽專科組C題“古塔的變形”為例，題目附件中給出了對某古塔的4次觀測數(shù)據(jù)，要求根據(jù)數(shù)據(jù)分析古塔的變形情況.Matlab在問題中承擔(dān)著重要的數(shù)據(jù)預(yù)處理任務(wù).首先，Excel格式的數(shù)據(jù)不能被Matlab 直接讀取，需要將數(shù)據(jù)復(fù)制到記事本中，再通過Matlab讀取.學(xué)生在這個過程中復(fù)習(xí)文件管理、工作地址管理等Matlab基礎(chǔ)操作.然后，因提供的數(shù)據(jù)有部分缺失，要通過數(shù)據(jù)插值或數(shù)據(jù)擬合的方法將缺失數(shù)據(jù)補全.學(xué)生在這個過程中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)插值和數(shù)據(jù)擬合的一般方法，并體會這兩種方法各自的優(yōu)缺點.最后將所有數(shù)據(jù)整合，繪制古塔輪廓外貌.學(xué)生在這個過程中學(xué)習(xí)Matlab的各種繪圖語句并了解它們的特點.

通過任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)模式，使得學(xué)生對Matlab的學(xué)習(xí)更加積極主動.針對數(shù)學(xué)建模比賽的需要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，舍棄數(shù)學(xué)建模中用不到的內(nèi)容，增加數(shù)學(xué)建模的針對性練習(xí)，讓教與學(xué)的聯(lián)系更加緊密，教學(xué)效果提升明顯.

（三）老師的變化

數(shù)學(xué)建模的指導(dǎo)老師多為數(shù)學(xué)老師，他們了解數(shù)學(xué)建模，更能針對性地去指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)Matlab.所以Matlab已由過去計算機老師授課，變成了現(xiàn)在數(shù)學(xué)老師在授課.老師的變化是教學(xué)中改變最大的一環(huán).數(shù)學(xué)老師了解數(shù)學(xué)建模，講授Matlab時有其自身優(yōu)勢，但同時也存在一些劣勢.例如，編程思想講解不到位，機房廣播軟件使用時機不合理等.所以，數(shù)學(xué)老師和計算機老師之間互相取長補短，才能讓Matlab的教學(xué)更上一層樓.

數(shù)學(xué)建模讓Matlab從自學(xué)為主的選修課變成了熱門課程，如何學(xué)好Matlab，如何教好Matlab，還需要在實踐中繼續(xù)探索與研究.