胡玥

摘要： 《MATLAB程序設計與仿真》作為電氣自動化技術專業(yè)學生的必修課程，當中涉及的MATLAB仿真軟件應用極其廣泛，已然成為大學生必須掌握的一項基本技能。運用理實一體化教學法可以在幫助學生掌握該軟件基本操作的同時，提升學生對具體系統(tǒng)的建模與仿真能力。本文主要介紹了理實一體化教學法在《MATLAB程序設計與仿真》課程中的具體應用，教學實施分為三個階段，課前階段、課中階段和課后階段，并闡述了理實一體化教學法的基本要求。

關鍵詞： 理實一體化;MATLAB;應用

《MATLAB程序設計與仿真》為電氣自動化技術專業(yè)本科班的必修課程，旨在向學生介紹一種解決專業(yè)問題的快速有效且功能強大的科學工程計算軟件。培養(yǎng)學生從專業(yè)問題中抽象出數(shù)學模型，進而運用MATLAB軟件去仿真求解的思維方法。理實一體化教學方法即將理論實踐融為一體進行教學，打破了以往理論與實踐互相脫節(jié)的現(xiàn)象。在教學過程中，抽象的理論知識和形象的實踐操作交錯出現(xiàn)，兩者之間沒有明確的界限，也沒有固定的出現(xiàn)順序，而是合二為一，理中有實，實中有理。

本課程內(nèi)容較繁雜，采用理實一體化教學法，將生澀的理論知識融于實際操作中，可以提高學生的主觀能動性，充分調(diào)動和激發(fā)學生的學習興趣。學生上機操作時，教師在旁指導，融“教、學、做”三者為一體，在鍛煉學生邏輯思維能力的同時，可以提高學生的實際操作能力和專業(yè)技能水平。

一、理實一體化教學實施

《MATLAB程序設計與仿真》課程為軟件應用實踐課程，目的在于教會學生運用MATLAB軟件對系統(tǒng)進行分析與仿真。課程側重于MATLAB在電動機控制系統(tǒng)和PID過程控制系統(tǒng)中的應用。根據(jù)課程目的和課程側重點，將通過8個上機實驗和3個測試完成主要教學內(nèi)容，主要任務是使學生了解計算機建模與仿真的基本概念和方法，其目的在于培養(yǎng)學生對系統(tǒng)的分析與設計能力，加深對已學知識的消化與理解，訓練學生綜合運用計算機語言和專業(yè)知識解決問題的能力。

（一）課前階段

《MATLAB程序設計與仿真》的課程內(nèi)容如圖 1所示，主要分為兩部分，即基礎部分和應用部分?；A部分主要包括MATLAB的基礎知識、數(shù)值計算、圖像繪制以及程序設計，并詳細講解了最主要的系統(tǒng)仿真工具SIMULINK，應用部分則是包括了和電氣自動化技術專業(yè)相關的電動機控制系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)的建模與仿真。

除了課程知識內(nèi)容的設置，對于教學中的實際操作部分也應該進行設計和準備。實際操作并不是簡單的教師布置任務，學生進行操作。教師應事先總結實際操作中學生可能會發(fā)生的問題，并準備解決方案，幫助學生從問中學。

（二）課中階段

利用課堂的前五分鐘介紹當堂課的教學內(nèi)容和目標 ，幫助學生在課堂的開始建立學習基本框架，有助于提高學生課堂中的學習效率。課堂期間無論是理論知識講授部分，還是學生實際操作部分，都應加強師生互動。觀察學生實際操作過程中的動態(tài)，及時提供指導，做到真正融“教、學、做”三者為一體。下課前五到十分鐘進行課堂總結，采用師生問答模式進行回顧，而非簡單的利用屏幕展示總結內(nèi)容。問答模式可以很好地調(diào)動學生的積極性，循序漸進的喚起記憶，加深印象。

課程內(nèi)容上從生活實踐出發(fā)，在應用部分加入典型的案例，以提高學生分析問題，建立合適模型，以解決實際問題的能力。如過程控制系統(tǒng)的建模與仿真這塊內(nèi)容以“兩輪平衡車”為主要內(nèi)容。讓學生探討“立木棍”問題，人想要讓一根直木棍在手掌上保持直立不倒該如何做。得出需要眼、腦、手共同協(xié)作的結論，再根據(jù)實際建立對應框圖，“兩輪平衡車”系統(tǒng)的原理框圖也就可以類比“立木棍”的框圖建立。如圖 2所示。建立好框圖的下一步就是根據(jù)實際情況，選擇合適的控制算法，以及狀態(tài)觀測方式，引導學生不斷深入分析“兩輪平衡車系統(tǒng)”。

（三）課后階段

課后要求學生完成對應教學內(nèi)容的實驗報告。實驗報告的內(nèi)容是和教學內(nèi)容直接相關的，并在一定程度上增加了深度。根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線，第三個記憶周期為12個小時，課后的實驗報告幫助學生鞏固已學知識，同時培養(yǎng)學生的自主鉆研能力，學生的主觀能動性得到提高。同時在課后使用多種平臺進行師生互動，幫助教師了解學生對課堂知識的掌握程度。教師可以有根據(jù)地對下次教學設計進行微調(diào)，讓學生參與到教學設計中，提高學生的學習質量與效率，促進學生自主成長。

二、理實一體化教學要求

（一） 教學手段多元化

因《MATLAB程序設計與仿真》涉及知識內(nèi)容較多，單用多媒體課件對知識進行演示，學生無法真正掌握建模仿真技術。還應直接使用MATLAB軟件進行操作演示。課堂中使用這樣兩者結合的教學方式，教學效率可以得到明顯的提升。課前教學與課后教學應充分利用互聯(lián)網(wǎng)展開拓展教學，如MATLAB官網(wǎng)中的公開資源以及系統(tǒng)分析相關論文，提升了課程的吸引力，加深了學生對知識的理解。

本節(jié)課是在機房上課，除和課程相關的MATLAB軟件，還采用了電子教室軟件進行輔助教學。教學過程中，對于理論知識部分采用“一屏到多屏”方式，即使用電子教室軟件的教學演示功能，將教師的屏幕廣播給學生機，同時教師的所有操作都會同步顯示在學生機的屏幕上。對于實際操作部分，除學生在自己的電腦上進行操作練習外，還運用了“多屏到多屏”方式。所謂“多屏到多屏”是使用了電子教室軟件的學生示范功能，此功能可以將任意一個學生的屏幕廣播給教師和其他學生。

（二）教學內(nèi)容實際化

仿真應用部分以項目進行教學，通過簡單直流他勵電動機模型、測控系統(tǒng)模型和PID過程控制系統(tǒng)仿真進行學習情境的設計。因學習仿真軟件的最終目的是能在真實的生產(chǎn)環(huán)境或系統(tǒng)分析中使用，故教師應根據(jù)當下技術發(fā)展情況以及行業(yè)發(fā)展趨勢對課程內(nèi)容進行調(diào)整。應從生產(chǎn)實際需求出發(fā)，在授課過程中加入典型案例，學生通過仿真即鞏固了基本理論知識，又提升了解決實際問題的能力。

（三）教學評價精確化

為全面考核學生的學習情況，本課程主要以形成性考核和終結性考核相結合的方式評價學生的學習，主要從任務分析、任務完成時間、質量、工作規(guī)范等四個方面來進行考核。在考核學生專業(yè)能力的同時，著重考核學生的學習態(tài)度、學習方法，以及學生的職業(yè)素質，以促進學生全面職業(yè)能力、職業(yè)素質的養(yǎng)成。

教學評價不應只局限于課堂過程中學生的行為，更應該結合學生在課堂外的表現(xiàn)。在批改課后實驗作業(yè)過程中會發(fā)現(xiàn)有個別學生較為優(yōu)秀或所犯錯誤較為典型，在講評總結過程中教師可以利用“多屏到多屏”的功能，讓該生為班中其他學生進行演示。這不僅強調(diào)了課程中重點內(nèi)容，且加強了學生的思維活躍度。且學生在課外探尋到的MATLAB相關資料，也可以讓學生以小組的形式進行匯報講解，進一步拓展學生的視野。

三、結語

教學中發(fā)現(xiàn)，對于類似《MATLAB程序設計與仿真》教學內(nèi)容多且雜的課程，應使用理實一體化教學法。如采用單純的理論教學，會直接導致學生無法真正吸收所學內(nèi)容，猶如紙上談兵;如采用實訓教學，在學生沒有完全理解基本概念的情況下就去操作，會導致錯誤增多，這不僅會加大教學難度，且學生也無法真正掌握解決問題的分析思維，猶如照貓畫虎。采用理實一體化教學法，將理論知識和實際操作結合為一體，學生可以在教學過程中同時獲得感性認知和理性認知，思維能力和實際操作能力都能夠得到大幅度的提升。對于內(nèi)容繁雜的課程而言，采用理實一體化教學法是必要的。

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