許睿 張利偉

摘 ? ?要： MATLAB在科學(xué)計(jì)算、可視化及交互式程序設(shè)計(jì)等方面有很大的優(yōu)勢，也是學(xué)生本科階段學(xué)習(xí)的一個(gè)基本工具?！禡ATLAB應(yīng)用》作為計(jì)算機(jī)科技與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，對于學(xué)生認(rèn)知本專業(yè)特點(diǎn)及今后研究生階段的科學(xué)研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)工作，探討本課程在教學(xué)中存在的若干問題及相應(yīng)解決辦法，從而有效提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： MATLAB應(yīng)用 ? ?教學(xué)方法 ? ?分對象培養(yǎng) ? ?實(shí)踐性訓(xùn)練

MATLAB是目前在科技界、工程界上著名的數(shù)學(xué)軟件，具有高效的數(shù)值計(jì)算及符號計(jì)算能力，完備的圖形處理功能，易于學(xué)習(xí)的自然化語言，友好的用戶界面及功能豐富的專用工具包，在財(cái)政金融、通信工程、圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信號處理、動態(tài)仿真、計(jì)算機(jī)視覺、控制系統(tǒng)等方面都有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)結(jié)合個(gè)人教學(xué)經(jīng)歷，分析教學(xué)中存在的問題，并提出相應(yīng)辦法與建議，以期提高教學(xué)質(zhì)量。

一、課程目標(biāo)

由于MATLAB在工程設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)出色，因此得到很多工程技術(shù)人員和科研人員的重視，眾多高校都開設(shè)了相關(guān)課程，河南科技學(xué)院信息工程學(xué)院也開設(shè)了《MATLAB應(yīng)用》，學(xué)習(xí)這門課有助于了解科學(xué)計(jì)算和建模的方法，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)仿真和分析能力，在面對工程技術(shù)方面的實(shí)際問題時(shí)，具有分析、解決實(shí)際問題的能力。

由于授課對象包括三個(gè)方向的學(xué)生，分別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟件及嵌入式，因此要根據(jù)不同方向的學(xué)生進(jìn)行差別式的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異分對象培養(yǎng)，針對學(xué)生不同的認(rèn)知水平和思維方式適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方向，讓學(xué)生靈活地把握住本課程基本內(nèi)容，熟練地掌握MATLAB軟件的使用，同時(shí)采用實(shí)踐式訓(xùn)練的方法，盡可能地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為日后進(jìn)行工程技術(shù)分析及科學(xué)研究奠定良好的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)生對于科學(xué)計(jì)算的認(rèn)知理解能力有限。

《MATLAB應(yīng)用》授課對象是大學(xué)三年級學(xué)生，在此之前他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過線性代數(shù)和高級語言，有一定的理論基礎(chǔ)和編程基礎(chǔ)，但是MATLAB具有其自身獨(dú)特性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要掌握一些科學(xué)方法，重點(diǎn)就是科學(xué)計(jì)算能力。比如，在求解方程組的時(shí)候，盡管線性代數(shù)課程中介紹過采用矩陣運(yùn)算的方法，但是學(xué)生還是習(xí)慣性地采用基礎(chǔ)的代入消元法，浪費(fèi)時(shí)間且正確率不高。學(xué)生在初次接觸科學(xué)計(jì)算時(shí)，會認(rèn)為有難度，尤其是在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的抽象理論的時(shí)候比較吃力，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，對知識點(diǎn)掌握不扎實(shí)，以至于后期運(yùn)用MATLAB解決實(shí)際問題時(shí)，感覺無從下手。

2.教學(xué)課時(shí)限制，學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)間不足。

根據(jù)本校的《MATLAB應(yīng)用》的教學(xué)計(jì)劃，學(xué)時(shí)的安排是：16課時(shí)講課，16課時(shí)上機(jī)。在有限的時(shí)間內(nèi)，教師的主要精力放在基礎(chǔ)部分的講解及通過教師演示介紹MATLAB的使用環(huán)境。要掌握一門語言，16課時(shí)的上機(jī)時(shí)間對于掌握一門語言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于課時(shí)的限制無法深入地講解MATLAB在工程設(shè)計(jì)和科學(xué)計(jì)算方面的強(qiáng)大應(yīng)用，學(xué)生缺少解決實(shí)際問題的實(shí)踐動手機(jī)會。

3.傳統(tǒng)的考核方式約束了MATLAB的學(xué)習(xí)。

以往的教學(xué)偏重于知識講解，考核的方式是“考試+平時(shí)作業(yè)+考勤”，其中考試占很大比重，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力不夠重視。結(jié)果就是，第一，學(xué)生在學(xué)習(xí)MATLAB中，沿用傳統(tǒng)被動式的學(xué)習(xí)，依賴?yán)蠋熣n堂上講授的知識，自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，沒有主動查閱相關(guān)資料的習(xí)慣;第二，學(xué)生只是關(guān)注基礎(chǔ)部分的概念，應(yīng)付考試，背誦記憶，對于科學(xué)計(jì)算法的作用認(rèn)識不足，沒有與MATLAB應(yīng)用相關(guān)的工程實(shí)踐與練習(xí)。這種情況，約束了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不利于他們掌握和使用MATLAB。

4.高質(zhì)量教材不多，教師科學(xué)計(jì)算能力需要提高。

本課程雖然開設(shè)了一段時(shí)間，但是市場上專業(yè)基礎(chǔ)教材中，很少涉及利用MATLAB求解實(shí)際問題的實(shí)例及綜合練習(xí)，這對學(xué)生熟練地掌握科學(xué)計(jì)算方法不利。同時(shí)，MATLAB課程對于師資的要求很高，首先要求任課老師有很好的工程數(shù)學(xué)方面的基礎(chǔ)，對于線性代數(shù)、傅里葉變換等知識非常熟悉，而且要求教師具備其他專業(yè)的背景，有一定的工程經(jīng)歷。這需要教師打開視野，拓展思路，改變觀念，盡可能多地了解MATLAB相關(guān)的科研和工程方面的知識，實(shí)現(xiàn)融會貫通。

三、教學(xué)方法探究

1.精選授課內(nèi)容，采用實(shí)例式教學(xué)。

由于大部分學(xué)生已經(jīng)學(xué)過C/C++、JAVA等編程語言，有一定的編程基礎(chǔ)，而且MATLAB基本編程指令與這些語言有很多相似之處，因此在教學(xué)中，通過對比教學(xué)的方法，縮減了基礎(chǔ)部分的教學(xué)時(shí)間，側(cè)重于基本矩陣運(yùn)算（矩陣加減乘除、求左、右逆等）的教學(xué)，學(xué)習(xí)這些內(nèi)容使學(xué)生認(rèn)識到矩陣運(yùn)算的簡便性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，而且在解決實(shí)際問題的實(shí)踐中這些知識是必備的。

從教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，興趣是學(xué)習(xí)最好的伙伴。所以在第一節(jié)課的時(shí)候，就要讓學(xué)生對于本課程有全面認(rèn)識，讓他們知道MATLAB是專門以矩陣形式處理數(shù)據(jù)的科學(xué)計(jì)算軟件，具有良好的圖形展示、計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，從而激發(fā)學(xué)生對于這門課的學(xué)習(xí)興趣。在具體的教學(xué)中，有針對性地結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行知識點(diǎn)講解，以便學(xué)生更形象、直觀地學(xué)習(xí)。比如：在講授三維繪圖時(shí)，教師先演示一個(gè)三維曲線圖，然后將繪圖任務(wù)分解成簡單的命令，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會并掌握。這樣有利于學(xué)生理清思路，靈活掌握知識點(diǎn)。

2.根據(jù)專業(yè)不同，分對象培養(yǎng)。

該課程是大三學(xué)生的專業(yè)課程，授課對象分為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟件及嵌入式三個(gè)方向的學(xué)生。在具體教學(xué)過程中，對于不同學(xué)生也需要差異化地學(xué)習(xí)指導(dǎo)。三個(gè)方向?qū)W生在日后都會利用MATLAB進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，但是應(yīng)用領(lǐng)域會略有不同，在授課時(shí)用廣泛的實(shí)例列舉拓寬學(xué)生知識面，引入一些實(shí)際工程中的問題進(jìn)行討論，對于實(shí)際中常用的信號處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱與遺傳算法工具箱等進(jìn)行簡單講解，同時(shí)也要培訓(xùn)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力?？傊?，MATLAB課程要根據(jù)培養(yǎng)學(xué)生的差異性，制訂針對性的教學(xué)方案，使得學(xué)生學(xué)習(xí)收益最大化。

3.提高學(xué)習(xí)興趣，采用互動式教學(xué)。

從教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，上課時(shí)教師要充分考慮學(xué)生的聽課情況，上課不是教師一個(gè)人的獨(dú)角戲，要讓學(xué)生參與教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。比如課堂的提問環(huán)節(jié)，當(dāng)學(xué)生對問題感興趣時(shí)，會積極配合、踴躍發(fā)言，反之則會沉默寡言、無所事事，教師通過學(xué)生表現(xiàn)及時(shí)了解學(xué)生的聽課狀態(tài)，從而及時(shí)調(diào)整授課的速度和順序，這樣學(xué)生不再是被動參與者，而是主動地參與進(jìn)來，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)主動性。在課堂上，可以采取討論交流的教學(xué)形式，要求學(xué)生用多樣化的思路求解實(shí)際問題，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，激發(fā)學(xué)生的探索性思維。比如在求解方程組時(shí)，教師要求學(xué)生采用不同方法，然后組織交流討論，分析每一種解法的優(yōu)缺點(diǎn)。

4.改革考核形式，進(jìn)行實(shí)踐性訓(xùn)練。

鑒于傳統(tǒng)的考核手段，側(cè)重于基礎(chǔ)測試。嘗試對考核方式進(jìn)行調(diào)整，采取“期末筆試+小組作品+答辯”的形式。對于“小組作品”，首先將學(xué)生按照學(xué)號交叉分組，以三五人一組，讓每組的學(xué)生有一定的差異性，以積極的學(xué)生帶動不積極的學(xué)生，小組內(nèi)部的成員有不同的分工;其次，根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)方向的不同，設(shè)置備選的設(shè)計(jì)題目要求，每個(gè)小組選擇一個(gè)設(shè)計(jì)題目;再次，促使學(xué)生去圖書館查資料、通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)MATLAB的相關(guān)工具箱;最后讓他們親自參與解決實(shí)際問題的每一個(gè)步驟，設(shè)計(jì)程序方法，安排實(shí)驗(yàn)步驟，制訂詳細(xì)方案，撰寫報(bào)告，等等，提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力和解決問題的能力;在完成“小組作品”的過程中，著力培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

四、結(jié)語

在MATLAB課程教學(xué)過程中，要充分體現(xiàn)該軟件的特色，考慮學(xué)生的知識背景及發(fā)展方向，通過實(shí)例式教學(xué)、分對象培養(yǎng)、互動式教學(xué)與實(shí)踐性訓(xùn)練等多種方式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，培訓(xùn)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

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