周本海

摘 要： Matlab作為一款功能強(qiáng)大的高級(jí)工程計(jì)算語(yǔ)言，被廣泛應(yīng)用于工程科學(xué)領(lǐng)域的分析與決策中，是工科學(xué)生必修的一門(mén)課程。本文提出matlab教學(xué)過(guò)程中的新型教學(xué)模式——任務(wù)教學(xué)法，分析任務(wù)教學(xué)法在matlab學(xué)習(xí)中的重要性，并將任務(wù)教學(xué)法分為任務(wù)設(shè)計(jì)、分析及完成幾個(gè)層面進(jìn)行深入分析，為提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： matlab 工學(xué) 計(jì)算 任務(wù)教學(xué)法

1.引言

Matlab作為一款功能強(qiáng)大的高級(jí)工程計(jì)算語(yǔ)言，被廣泛使用，同時(shí)是高校工科學(xué)生的一門(mén)必修課。Matlab作為當(dāng)前科技和工程界最流行的四大數(shù)學(xué)軟件之一，可用于算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析及數(shù)值計(jì)算等應(yīng)用。應(yīng)用范圍十分廣泛，如信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、仿真、財(cái)務(wù)建模和分析及計(jì)算生物學(xué)等眾多領(lǐng)域。在計(jì)算方面，matlab更傾向于向量及矩陣運(yùn)算，比傳統(tǒng)的C，C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易得多。這些計(jì)算式工程和科學(xué)基礎(chǔ)，計(jì)算起來(lái)非常便捷。

正因?yàn)镸atlab在工程領(lǐng)域有著巨大的計(jì)算能力，因此在工科院校中，matlab成為一門(mén)必修課程。本文提出matlab的任務(wù)教學(xué)法，分析任務(wù)教學(xué)法在matlab學(xué)習(xí)中的重要性，并將任務(wù)教學(xué)法分為任務(wù)設(shè)計(jì)、提出、完成及評(píng)價(jià)幾個(gè)層面進(jìn)行深入分析。

2.關(guān)于Matlab教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)

任務(wù)設(shè)計(jì)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的核心，要求體現(xiàn)任務(wù)的層次性的同時(shí)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行包容。教師在課程規(guī)劃伊始，可以依據(jù)課程深入程度，按單元型和開(kāi)放型兩種類型進(jìn)行任務(wù)歸納，單元型為教學(xué)中必須完成的基本任務(wù)，開(kāi)放型為自主性強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。教師可以在教學(xué)中傳授任務(wù)的基礎(chǔ)知識(shí)及基本要求，讓學(xué)生在課余時(shí)間完成任務(wù)，主要發(fā)展學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，深入領(lǐng)會(huì)任務(wù)的核心內(nèi)容，督促其自主提出相應(yīng)任務(wù)。

教師在Matlab課程教學(xué)中，可以嘗試性地設(shè)計(jì)三個(gè)單元型任務(wù)，單個(gè)任務(wù)含一章或兩章教學(xué)內(nèi)容，單個(gè)單元型任務(wù)包含多個(gè)子任務(wù)，子任務(wù)對(duì)應(yīng)章節(jié)中相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)。除單元型任務(wù)教學(xué)之外，還可以設(shè)計(jì)兩個(gè)開(kāi)放型設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行溫故知新，通過(guò)實(shí)踐操作深化對(duì)概念的理解。在開(kāi)放型任務(wù)中，促進(jìn)學(xué)生用創(chuàng)新性思維及方法解決、分析問(wèn)題。

另外，在Matlab教學(xué)中，因其內(nèi)容非常復(fù)雜，應(yīng)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，對(duì)課程群的設(shè)立創(chuàng)建統(tǒng)一的指導(dǎo)原則。比如，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析課程的任務(wù)中，讓學(xué)生利用Matlab工具對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，加深對(duì)控制系統(tǒng)的直觀理解。

3.Matlab教學(xué)中任務(wù)分析與完成

教學(xué)中，任務(wù)的分析與完成是師生互動(dòng)的過(guò)程，教學(xué)任務(wù)的展開(kāi)可以具備多樣化形式，我們?cè)诮虒W(xué)及實(shí)踐中對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)、示范，最終目標(biāo)是讓學(xué)生具備自主構(gòu)建知識(shí)體系及創(chuàng)新能力。具體有如下幾種教學(xué)方式促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)這種能力。

（1）在教學(xué)中進(jìn)行引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生多元化思維、探索性思維的形成。比如：在對(duì)subplot（）函數(shù)的應(yīng)用進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以讓學(xué)生通過(guò)help subplot命令對(duì)subplot的概念有所了解，運(yùn)用其繪制多個(gè)均勻分布的子圖；然后提出新要求，就不均勻分布子圖的產(chǎn)生對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，引導(dǎo)其通過(guò)多種途徑解決問(wèn)題。一是通過(guò)其他函數(shù)調(diào)用方式解決此任務(wù)；二是使用圖形窗口中的軸控件工具對(duì)多個(gè)圖軸進(jìn)行定制。

（2）在教學(xué)中多舉示例，使學(xué)生快速掌握任務(wù)中的解題方法和細(xì)節(jié)問(wèn)題。比如，在繪制三維曲線圖的教學(xué)中，可以先展示一組三維動(dòng)畫(huà)，對(duì)三維繪圖的構(gòu)成任務(wù)通過(guò)分解的示例程序進(jìn)行展示，讓學(xué)生體會(huì)到三維繪圖的基本方法。

（3）引入討論交流方式，學(xué)生通過(guò)對(duì)不同觀點(diǎn)的討論，培養(yǎng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入探究能力。比如，在信號(hào)發(fā)生器的編寫(xiě)任務(wù)中，通過(guò)多種方式產(chǎn)生信號(hào)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論流，對(duì)每種信號(hào)產(chǎn)生方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

（4）利用多種平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生深入分析問(wèn)題的能力，多種方式解決問(wèn)題的能力。在學(xué)生完成開(kāi)放型任務(wù)時(shí)，教師在課余增加答疑時(shí)間，利用教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行師生在線互動(dòng)，利用微信等通訊工具對(duì)學(xué)生進(jìn)行即時(shí)指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)論壇與校外專業(yè)人士進(jìn)行交流。

（5）通過(guò)分組合作模式完成大難度系數(shù)任務(wù)。小組成員間進(jìn)行充分研討及交流，有助于學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及創(chuàng)新科研能力的培養(yǎng)。在實(shí)踐中，可以根據(jù)學(xué)生的差異化需求，由任務(wù)小組成員協(xié)商提出任務(wù)，教師認(rèn)證任務(wù)方案，并在學(xué)生實(shí)施任務(wù)的過(guò)程中充當(dāng)輔助角色，適當(dāng)提高任務(wù)難度，培養(yǎng)學(xué)生以工程觀點(diǎn)、全局觀分析任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，為以后學(xué)習(xí)及工程實(shí)踐培養(yǎng)良好的思維能力。

4.結(jié)語(yǔ)

本文在matlab教學(xué)過(guò)程中使用任務(wù)教學(xué)法，通過(guò)對(duì)教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)、分析和完成對(duì)任務(wù)教學(xué)法進(jìn)行深入分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡居榮，曹寧.基于Matlab的數(shù)字信號(hào)處理研究型教學(xué)的探索[J].中國(guó)電力教育，2008（18）.

[2]姜?dú)J揚(yáng).MATLAB軟件在高校教學(xué)中的應(yīng)用[J].沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（03）.

[3]胡新榮.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)模式[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）理工卷，2008（01）.

[4]王韋剛，周井泉.應(yīng)用Matlab對(duì)相量分析法的探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（02）.

[5]柏均，閆紅梅，張鳴.Matlab在“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)中的利弊分析[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（02）.

[6]郭建濤.“數(shù)字信號(hào)處理”課程的Matlab教學(xué)研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（03）.