鄒國鋒， 傅桂霞， 李震梅， 尹麗菊， 高明亮

(山東理工大學 電氣與電子工程學院， 山東 淄博 255049)

電信專業(yè)遞進式“Matlab”課程教學模式探索

鄒國鋒， 傅桂霞， 李震梅， 尹麗菊， 高明亮

(山東理工大學 電氣與電子工程學院， 山東 淄博 255049)

本文結(jié)合筆者在電子信息工程專業(yè)“Matlab”課程教學中的經(jīng)驗和改革探索，闡述了遞進式“Matlab”課程教學模式的總體思路，詳細介紹了此教學模式中三層教學環(huán)節(jié)(基礎(chǔ)教學、專題教學和設(shè)計教學)的主要內(nèi)容。最后，結(jié)合學生能力培養(yǎng)、課程考核環(huán)節(jié)等內(nèi)容，展示了此教學模式取得的教學效果。

Matlab；遞進式教學；電信專業(yè)課程群

0 引言

傳統(tǒng)的“Matlab”課程教學模式以課堂講授為主，以教材為中心，強調(diào)Matlab基礎(chǔ)知識的灌輸，缺少高層次的綜合運用和創(chuàng)造提升。使很多學過的學生只知道有Matlab這個軟件，而不懂得如何運用它解決實際問題，導致“教”與“學”脫節(jié)、“學”與“用”脫節(jié)。這與國家倡導的“應(yīng)用型、復合型、技術(shù)型人才培養(yǎng)”不相符。因此，筆者所在教學團隊通過總結(jié)多年的“Matlab”課程教學經(jīng)驗，綜合考慮了電子信息工程專業(yè)其他課程的特點，提出分三步走的遞進式“Matlab”課程教學思路。這種教學模式不同于以往的任務(wù)驅(qū)動型、研討型和啟發(fā)型教學模式，是一種分層次階梯型教學模式[1-3]。

1 總體思路

遞進式“Matlab”課程教學模式將該課程的教學劃分為三個不同環(huán)節(jié)：

(1)基礎(chǔ)教學。以教材基本知識為主，采用教師講授和學生進行驗證型實驗的教學模式，其中教師授課和學生驗證型實驗學時各占50%。

(2)專題教學。在學生掌握了一定的Matlab基礎(chǔ)知識后，結(jié)合電子信息工程專業(yè)課程群中的相關(guān)課程，分不同的專題進行Matlab教學。例如：電子電路類專題，數(shù)字信號處理類專題和數(shù)字圖像處理類專題。在這個環(huán)節(jié)的教學中，教師的講授時間占20%，學生進行綜合實驗的時間占80%。

(3)設(shè)計教學。在完成基礎(chǔ)和專題教學后，教師提供一系列的課程設(shè)計題目(通常采用3-5人組成一組，一組一題)，要求學生自主完成。在這個環(huán)節(jié)中，學生需要自己查找資料，基于所掌握的知識完成設(shè)計題目。同時，該設(shè)計成果也作為學生期末考核的一部分內(nèi)容，按照相應(yīng)比例計入期末考試成績。

遞進式“Matlab”課程教學過程中，漸近地完成了對學生學習驗證能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新提升能力的培養(yǎng)。通過這種教學模式能夠有效實現(xiàn)“教”、“學”、“用”的有機統(tǒng)一，有效避免了傳統(tǒng)“Matlab”教學以課堂講授為主的缺陷。圖1給出了遞進式“Matlab”課程教學三個環(huán)節(jié)和學生能力培養(yǎng)過程的對應(yīng)關(guān)系。

圖1 遞進式教學環(huán)節(jié)和學生能力培養(yǎng)的對應(yīng)關(guān)系

接下來，筆者針對我校電子信息工程專業(yè)，就該教學模式的三個環(huán)節(jié)做一簡要介紹。

2 基礎(chǔ)教學

基礎(chǔ)部分的教學內(nèi)容主要包括：① Matlab語言及其系統(tǒng)平臺概述；②Matlab基本語法(矩陣運算、符號運算、邏輯運算、多項式運算、結(jié)構(gòu)體和元胞等)；③Matlab繪圖(二維繪圖、三維繪圖)；④Matlab程序設(shè)計(M函數(shù)、文件I/O、循環(huán)與轉(zhuǎn)移控制編程等)。這些內(nèi)容與大多數(shù)高校“Matlab”課程的授課內(nèi)容是一致的[4]。

基礎(chǔ)部分的教學方法：課堂講授與實驗驗證學時比例為1:1。由于我院電子信息工程專業(yè)的“Matlab”課程都是在實驗室授課(每個班級38-42人)，為了充分利用實驗室的計算機教學資源，筆者采用講課1學時，學生上機實驗驗證1學時的教學方法。由于講課和實驗學時緊緊的安排在一起，學生可以在最短的時間內(nèi)對講授內(nèi)容進行驗證，既能夠加深學生的理解，也方便教師通過學生實驗盡早發(fā)現(xiàn)教學中的不足。而1:1的時間比例既能保證教師有足夠的時間講授課程內(nèi)容，也保證了學生有足夠的時間消化吸收知識。

3 專題教學

專題部分的教學內(nèi)容重點講授Matlab的三個工具箱：SIMULINK工具箱(服務(wù)于“電子電路”課程)、信號處理工具箱(服務(wù)于“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”等課程)、數(shù)字圖像處理工具箱(服務(wù)于“數(shù)字圖像處理”課程)。

專題部分的教學方法：課堂講授與綜合實驗學時比例1:4。教師上課講授工具箱的相關(guān)知識，并以少數(shù)例題的形式教會學生如何使用。然后，學生開始學習工具箱的應(yīng)用，并完成一些專業(yè)性和綜合性較強的實驗。在此以信號處理工具箱為例，說明一般的講授步驟：首先，講授信號處理工具箱和專業(yè)課“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”的關(guān)系，讓學生明白這個工具箱能用在哪里。然后，講解信號處理工具箱的具體功能。在功能講解過程中，要結(jié)合專業(yè)理論課程中的內(nèi)容，例如信號產(chǎn)生函數(shù)(方波、調(diào)頻余弦波等)、信號基本運算函數(shù)(加、乘、時移和卷積等)。最后，以1到2個例題的形式，教給學生如何正確使用工具箱。

綜合性實驗的內(nèi)容較為靈活，可以來自于學生所學專業(yè)理論課的例題和課后習題，也可由教師實驗講義指定。

4 設(shè)計教學

設(shè)計部分的教學內(nèi)容主要是指一系列的課程設(shè)計，這部分設(shè)計題目都由任課教師給出。

設(shè)計部分的教學方法：首先，將學生按3-5人分成大約10個小組；教師給出大約15個左右備選題目，題目難度相當。然后，學生經(jīng)過小組討論之后，選定自己小組的題目，接著在1周時間內(nèi)完成課程設(shè)計工作，提交設(shè)計報告。最后，教師根據(jù)設(shè)計報告內(nèi)容，給出每個小組的成績，且此成績作為期末考評成績的一部分計入總成績。設(shè)計部分的教學相對靈活，教師講授學時為0，百分之百靠學生獨自完成。

5 效果分析

經(jīng)過上述改革之后，通過收集學生反映發(fā)現(xiàn)，學生無論是知識掌握程度，還是實際應(yīng)用能力，都有了較大的提高。具體的效果分析如下：

(1)通過三個教學環(huán)節(jié)，鍛煉了學生的學習驗證能力、綜合運用能力和創(chuàng)新提升能力；

(2)通過三環(huán)節(jié)的遞進關(guān)系，明顯看出，教師的課堂講授時間越來越短(50%-20%-0%)，學生的自學時間和動手時間在逐漸增加(50%-80%-100%)。這樣的遞進的時間分配與“加大應(yīng)用型、復合型、技術(shù)型人才培養(yǎng)力度”的目標是一致的；

(3)專題教學環(huán)節(jié)，使學生更好地加深了對相關(guān)專業(yè)理論的理解，同時也培養(yǎng)了學生的應(yīng)用能力和動手能力；

(4)設(shè)計教學環(huán)節(jié)，既是教學過程，也是考核過程，但通過這種方式使學生的被動考核過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生的主動學習過程。學生通過這個環(huán)節(jié)，提升了自己的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，同時由于課程設(shè)計成績計入總成績，所以在一定程度上也減輕了學生期末復習和考試的壓力；

(5)“Matlab”課程教學模式的變化使該課程成績考核方式隨之變化并趨于合理。圖2說明了改革前后學生“Matlab”課程考核成績構(gòu)成方式的不同。

(a)改革前

(b)改革后圖2 Matlab考核成績構(gòu)成

顯然，改革后“Matlab”課程閉卷考試的成績僅占總成績的42%，而更多地增加了對于動手能力和應(yīng)用能力的考核，這與課程教學模式的改革是相輔相成的。

圖3給出了改革前后兩個年級學生成績的對比分析。學生的考核成績也很好的證明了筆者所提方案的有效性和正確性。改革后學生的試卷成績、實驗成績和平時成績的優(yōu)良率明顯上升了，成績不合格人數(shù)明顯降低，及格率有了一定改善，且學生成績更符合正態(tài)分布的規(guī)律。

(a)改革前

(b)改革后圖3 “Matlab”課程考核成績分布圖

6 結(jié)語

遞進式“Matlab”課程教學模式的改革在加強學生知識掌握、培養(yǎng)學生動手能力和靈活運用能力方面取得了一定效果，筆者希望能將針對電子信息工程專業(yè)的這種“Matlab”課程教學模式推廣至其他的專業(yè)。但教學模式的改革不是一蹴而就的，需要教師投入更多精力，更需要學生的積極參與和配合。

本文提出的教學模式和相應(yīng)的考核方式也有需要進一步完善的地方，例如：教學不同環(huán)節(jié)采用的學時數(shù)是否可以再調(diào)整得更合理?設(shè)計教學環(huán)節(jié)的課程設(shè)計題目能否由學生自主選定？“Matlab”課程考試成績構(gòu)成中各部分占的比例是否合理等。在今后教學研究中，筆者將對這些尚不明確的問題逐步進行完善?？傊谖磥淼腗atlab教學中，筆者將不斷嘗試新的改革思路，為社會培養(yǎng)出更多高素質(zhì)。

(鄒國鋒等文)

[1] 李秀瀅,王建新,彭靜. Matlab教學中任務(wù)驅(qū)動式教學法的應(yīng)用[J]. 南京：電氣電子教學學報,2010.32(2):104-105.

[2] 謝玉鵬,江曉林,徐杰,張起晶,呂中志. 電信類Matlab實驗課程研討式教學改革[J].齊齊哈爾：高師理科學刊,2015,35(2):85-87.

[3] 王法廣,王洪梅. 啟發(fā)式的電氣信息類專業(yè)Matlab課程教學方法探索[J].昆明：學園,2015,18:59-60.

[4] 張志涌,楊祖櫻 等編著. Matlab教程(R2014a)[M]. 北京： 北京航空航天大學出版社, 2015年1月.

An Exploration of Progressive Matlab Course Teaching Mode for Electronic and Information Engineering

ZOU Guo-feng, FU Gui-xia, LI Zhen-mei, YIN Li-ju, GAO Ming-liang

(CollegeofElectricalandElectronicEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049，China)

Combining the experience and exploration in the Matlab course teaching for electronic and information engineering, this paper expounds the general idea of progressive Matlab course teaching mode, and introduces the main contents of the three teaching steps (basic teaching, special teaching and design teaching) in detail. Finally, combining with the students′ ability training, course assessment and so on, the teaching effect of this teaching mode are analyzed.

Matlab; progressive teaching; curriculum group of electronic and information engineering

2015-11-15;

2016-01-25 基金項目：山東省教學研究課題(項目編號：2012259)

鄒國鋒(1984-)，男，博士，講師，主要從事Matlab、圖像處理的教學和研究工作，E-mail：zgf841122@163.com

G642.0

A

1008-0686(2016)05-0084-04