李自立，羅玉玲

(廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

1 《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》在專業(yè)課程體系中的地位

中國(guó)制造2025 戰(zhàn)略的提出，標(biāo)志著我國(guó)已從規(guī)模擴(kuò)大化為主的高速度發(fā)展階段轉(zhuǎn)入側(cè)重產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展階段。為支撐戰(zhàn)略實(shí)施，教育部自2017 年以來開始布局新工科計(jì)劃。2019 年10 月，時(shí)任教育部高教司司長(zhǎng)吳巖指出要以新工科建設(shè)領(lǐng)跑高等教育變革，此舉明確了我國(guó)高等教育應(yīng)施力對(duì)接產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域需求，著重科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，打造以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為基礎(chǔ)、科研創(chuàng)新為導(dǎo)向的高級(jí)工程人才培育模式[1,2]。作為推進(jìn)中國(guó)智能制造2025 戰(zhàn)略開展的重要支柱力量，電子信息類工程人才的培育需要高新技術(shù)支撐。MATLAB 軟件因其函數(shù)庫(kù)豐富、運(yùn)算功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)可視化方便、語法簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，成為當(dāng)前電子信息領(lǐng)域的重要應(yīng)用工具?！禡ATLAB 程序設(shè)計(jì)》是依托MATLAB 為環(huán)境，以數(shù)學(xué)建模為主要應(yīng)用的編程類課程，其屬于電子信息類本科專業(yè)必修課程,課程知識(shí)點(diǎn)主要涵蓋了MATLAB 軟件操作基礎(chǔ)、矩陣生成與運(yùn)算、基于M 文件的程序設(shè)計(jì)、圖形繪制、符號(hào)運(yùn)算、數(shù)值分析、GUI 設(shè)計(jì)等內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程，學(xué)生可初步掌握將實(shí)際工程問題抽象為數(shù)學(xué)模型的方法，為后期開展專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)

2 《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程的問題與挑戰(zhàn)

《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程面向電子信息工程專業(yè)大二學(xué)生開設(shè)，其前導(dǎo)課程包括分為兩塊：一類是以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計(jì)為主的數(shù)學(xué)類課程；另一類是《C 語言程序設(shè)計(jì)》為基礎(chǔ)的編程語言課程。從該課程前導(dǎo)課程可知，其要求學(xué)習(xí)者具備一定的高等數(shù)學(xué)知識(shí)與編程技能，是一門面向工程實(shí)踐與科研創(chuàng)新的應(yīng)用型課程。該課程的學(xué)習(xí)，一方面可以鞏固高等數(shù)學(xué)相關(guān)知識(shí)，提高應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際工程問題的能力；另一方面，可為同期與后續(xù)課程仿真實(shí)驗(yàn)墊定技術(shù)基礎(chǔ)[3,4]，如《數(shù)字信號(hào)》《通信原理》以及《自動(dòng)控制原理》等，進(jìn)而使學(xué)生更好地掌握課程的知識(shí)要點(diǎn)。然而現(xiàn)階段，多數(shù)高校未明確《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程在課程體系中的地位[5]，該課程的橋梁作用并未得到充分發(fā)揮，其主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）前導(dǎo)課程銜接不緊密，課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不牢?！禡ATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程要求學(xué)生兼具較為扎實(shí)高等數(shù)學(xué)的理論知識(shí)以及就問題轉(zhuǎn)進(jìn)行程序編寫的應(yīng)用能力，該課程一般包括如下幾個(gè)章節(jié)：MATLAB 概述、矩陣基本操作、圖形繪制、符號(hào)計(jì)算、數(shù)值分析、GUI 設(shè)計(jì)、simulink 仿真等。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師對(duì)于授課學(xué)生的學(xué)情分析不透徹，未能很好地結(jié)合前導(dǎo)課程進(jìn)行內(nèi)容授課，往往將講授重點(diǎn)集中在圖形繪制、符號(hào)計(jì)算、數(shù)值分析等應(yīng)用章節(jié)；而對(duì)于MATLAB 概述和矩陣基本操作等基礎(chǔ)章節(jié)講解較少，僅停留在運(yùn)用講授法對(duì)進(jìn)行概念介紹。缺乏聯(lián)動(dòng)性地課程教授，不利于夯實(shí)軟MATLAB 件操作以及數(shù)學(xué)應(yīng)用思維的基礎(chǔ)。前導(dǎo)課程銜接不緊密會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)疑惑，降低課程學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而影響其進(jìn)階知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（2）理論實(shí)踐結(jié)合不到位，專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化乏力。受限于課程學(xué)時(shí)、學(xué)生學(xué)情、知識(shí)結(jié)構(gòu)等因素，當(dāng)前教師的授課方式主要運(yùn)用講授法，結(jié)合課本例題進(jìn)行各章節(jié)的內(nèi)容講授。這種教學(xué)方式雖然可就各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行較為細(xì)致的講解，但由于缺乏系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)案例支撐課程教學(xué)，學(xué)生收獲知識(shí)點(diǎn)較為零散，無法應(yīng)用MATLAB 就現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立與求解。理論實(shí)踐結(jié)合的不到位，容易讓學(xué)生誤將課程作為一門弱類型編程語言開展知識(shí)學(xué)習(xí)，或影響學(xué)生對(duì)MATLAB 的理解，偏離既定的教學(xué)目標(biāo)。

（3）科研素養(yǎng)培育不深入，教研聯(lián)動(dòng)創(chuàng)新滯后。由于MATLAB 軟件是理工科重要的科研工具，因此《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程可作為本科生科研培育的抓手。然而當(dāng)前課程的教學(xué)內(nèi)容，主要停留在對(duì)課本知識(shí)點(diǎn)及例題的講解，對(duì)于如何應(yīng)用MATLAB 技術(shù)進(jìn)行科研創(chuàng)新涉獵甚少?，F(xiàn)有的教學(xué)模式未能充分發(fā)揮該課程在學(xué)生科研素養(yǎng)培育方面的橋接作用，一來影響課程教學(xué)效果，課程與后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)分離，不利于將課程打造為金課；二來桎梏學(xué)生挖掘自身創(chuàng)新潛力，專業(yè)教學(xué)與科研教育脫節(jié)，不利于學(xué)生科研素養(yǎng)的培育。

3 構(gòu)建“教產(chǎn)研”三相驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式

當(dāng)前《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》的授課模式在前導(dǎo)課程銜接、理論實(shí)踐結(jié)合、科研素養(yǎng)培育等方面存在明顯的缺陷，難以達(dá)成課程教學(xué)質(zhì)量要求，制約了課程在專業(yè)課程體系中的橋接作用。為保證高等數(shù)學(xué)知識(shí)與電子信息專業(yè)有機(jī)結(jié)合，穩(wěn)步推進(jìn)課程質(zhì)量提升，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量電子信息工程人才培育，亟需改進(jìn)當(dāng)前的授課模式，打造主線明晰、拓展靈活、知行合一的教學(xué)模式。由此，本文針對(duì)《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程的特點(diǎn)，提出基于“教產(chǎn)研”融合的課程教學(xué)模式，以期突破當(dāng)前課程模式瓶頸。

1）以課堂教學(xué)為主線，推進(jìn)課程聯(lián)動(dòng)優(yōu)化。高質(zhì)量的人才培育必須基于邏輯縝密、脈絡(luò)清晰的專業(yè)課程體系而開展，所以在課堂講授時(shí)，教師不應(yīng)僅專注于課程本身的知識(shí)點(diǎn)，脫離課程體系，采用與其他課程分離的方式開展課程教學(xué)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)該課程在課程體系中的巧解作用，在課程授課初期對(duì)前導(dǎo)課程中的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行回顧講授，借助先修課程中已學(xué)的知識(shí)，自然過渡到《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》的課程內(nèi)容。與此同時(shí)，課程講授還要注意同期及后續(xù)開設(shè)的課程，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有側(cè)重地進(jìn)行分揀組合，避免出現(xiàn)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用的斷崖。

2）以產(chǎn)業(yè)實(shí)踐為指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)理論實(shí)踐結(jié)合。知行合一，一直都是我國(guó)高等教育價(jià)值觀中的重要組成部分，尤其是《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》這種兼具有理論與實(shí)踐的課程而言。據(jù)此，教師應(yīng)在講授常規(guī)的教材內(nèi)容以外，為學(xué)生準(zhǔn)備與專業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用案例，以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用作為課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)方向，讓學(xué)生了解課程在實(shí)際產(chǎn)業(yè)活動(dòng)中的應(yīng)用方法與范圍[6]，對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求，擴(kuò)充學(xué)生應(yīng)用知識(shí)面，鋪開課程教學(xué)的廣度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3）以科研課題為提升，引導(dǎo)學(xué)生科技創(chuàng)新。中國(guó)制造2025提出我國(guó)制造業(yè)要以“智”作為突破口，強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)對(duì)制造業(yè)再造升級(jí)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，這就對(duì)我國(guó)高校工程人才培育提出了更高的科研創(chuàng)新要求。MATLAB作為重要的科研工具，其相應(yīng)課程可作為開展學(xué)生科研訓(xùn)練的入門課程[7]，所以可以在授課過程中融入科研元素，引入時(shí)下研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，增強(qiáng)課程深度，激活學(xué)生科研創(chuàng)新思維。

4 基于“教產(chǎn)研”三相驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式的提升策略

基于教產(chǎn)研”三相驅(qū)動(dòng)的《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)模式旨在解決學(xué)生欠缺數(shù)學(xué)思維、理論實(shí)踐脫節(jié)、創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)等問題。該模式以提升課堂教學(xué)作為模式開展的主線，以對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求作為實(shí)踐方向指導(dǎo)擴(kuò)充課程廣度，以培育科研素養(yǎng)作為優(yōu)化育人質(zhì)量增進(jìn)課程深度，通過多種方式重構(gòu)優(yōu)化現(xiàn)有課程模式，推動(dòng)課程教學(xué)三維目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生高質(zhì)量全面發(fā)展，模式的技術(shù)路線如圖1 所示。

圖1 “教產(chǎn)研”三相驅(qū)動(dòng)的課程教學(xué)模式

（1）明確課程定位，優(yōu)化課程銜接。想要最大化《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程的橋接作用，需要就該課程在專業(yè)課程體系中進(jìn)行重新定位，明確課程的基礎(chǔ)及其應(yīng)用，具體工作從其前導(dǎo)課程與同期及后續(xù)課程兩方面入手。前導(dǎo)課程方面，要注重回顧已學(xué)課程中與《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)回顧。該課程包括《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》為主的數(shù)學(xué)理論課程以及《C 語言程序設(shè)計(jì)》為代表的應(yīng)用編程課程。因此，在課程前期講授過程中，教師應(yīng)平衡兩類課程知識(shí)點(diǎn)的穿插溫習(xí)，避免將課程作為簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)工具課程或者編程語言課程進(jìn)行授課。與此同時(shí)，要注意MATLAB 課程與前導(dǎo)課程相通之處，便于學(xué)生掌握，進(jìn)而為課程學(xué)習(xí)墊定夯實(shí)的基礎(chǔ)。同期及后續(xù)課程方面，要注重課程要課程學(xué)習(xí)可持續(xù)性。在課程的中后段，選用同期及后續(xù)課程中的經(jīng)典案例作為綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，如應(yīng)用MATLAB 進(jìn)行《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中模擬濾波器的設(shè)計(jì)。通過與其他課程結(jié)合開展課程實(shí)訓(xùn)，一來可以讓學(xué)生更系統(tǒng)地掌握MATLAB 的編程技術(shù)，二來可鞏固其他專業(yè)課程知識(shí)，催生課程間的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

（2）依托校企合作，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。深化產(chǎn)教融合是高等教育的必由之路，高校可為企業(yè)提供更多創(chuàng)新技術(shù)支持的同時(shí)，也為高校的實(shí)踐教學(xué)提供了方向。教師可依托校企共建基地，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向的課程教學(xué)，推進(jìn)達(dá)成學(xué)生專業(yè)知識(shí)與技能目標(biāo)。強(qiáng)調(diào)依托課程產(chǎn)教融合的學(xué)以致用，一是將合作項(xiàng)目中的與《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》相關(guān)的基礎(chǔ)應(yīng)用嵌入課程綜合實(shí)訓(xùn)，增強(qiáng)課程實(shí)用性；二是安排學(xué)生到基地參觀，使其對(duì)課程實(shí)際應(yīng)用具象化，提升課程學(xué)習(xí)興趣，深化課程理論實(shí)踐結(jié)合；三可通過邀請(qǐng)合作企業(yè)的資深專業(yè)人士穿插授課，為學(xué)生講解課程技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，給學(xué)生對(duì)課程應(yīng)用有更為立體的認(rèn)識(shí)。

（3）圍繞教師課題，師生合力創(chuàng)新。開展科研育人，以課題組為單位，以科研課題為切入點(diǎn)，邀請(qǐng)學(xué)生進(jìn)入教師課題組，推動(dòng)課程育人縱深發(fā)展。培育學(xué)生科研素養(yǎng)，讓學(xué)生對(duì)科研過程有一定認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用MATLAB 開展科研工作的基礎(chǔ)方法，一是要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)文獻(xiàn)閱讀，對(duì)專業(yè)領(lǐng)域有更深入的認(rèn)識(shí)；二是邀請(qǐng)學(xué)生參與課題討論，加強(qiáng)師生聯(lián)結(jié)，拉近師生距離，側(cè)面推動(dòng)課程內(nèi)互動(dòng)效果；三是師生合作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的活躍思維可開拓課題研究思路，推動(dòng)科研課題質(zhì)量提升。

5 總結(jié)

為解決當(dāng)前《MATLAB 程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中前導(dǎo)課程銜接不緊密、理論實(shí)踐結(jié)合不到位、科研素養(yǎng)培育不深入等問題，本文提出構(gòu)建一種基于“教產(chǎn)研”三相驅(qū)動(dòng)的課程教學(xué)模式。該教學(xué)模式通過明確課程定位、依托校企合作、圍繞教師課題、推動(dòng)以賽促學(xué)、優(yōu)化教學(xué)方法等手段提升課程教學(xué)效果，助力達(dá)成課程教學(xué)三維目標(biāo)，為推動(dòng)高級(jí)電子工程類人才培育提供新思路。