电子信息专业MATLAB教学探索与改革

谢先明

桂林电子科技大学信息与通信学院， 广西桂林 541004

电子信息专业MATLAB教学探索与改革

谢先明

桂林电子科技大学信息与通信学院， 广西桂林 541004

MATLAB语言是目前最实用的计算机语言，已成为电子信息专业学生必须掌握的一门集专业基础理论分析与系统设计仿真为一体的工具性课程。为了使学生快速、有效地掌握MATLAB软件，并利用它解决相关专业课学习中遇到的各种问题，本文从如何激发学生学习兴趣到改善MATLAB语言教学方法等方面进行了探讨。

MATLAB；教学方法；教学改革

MATLAB；Teaching method；Teaching reform

MATLAB语言简介

MATLAB(MATRIX LABORATORY)直译矩阵实验室，主要解决当时高级语言在处理矩阵相关运算时的不便，最初由Cleve Mole用Fortran语言设计的。现在的MATLAB软件是MATHWORKS公司用C语言开发的，是目前科学界最具活力和影响力的，集模型概念设计、算法仿真于一体的计算机语言，已成为广大科技工作者必须掌握的一门工具性软件。MATLAB语言具有编程效率高、绘图功能强大、内部工具函数丰富的特点，已广泛应用于数值分析、工程与科学绘图、数字图像处理、通讯系统设计、财务与金融工程等领域[1]。

对于电子信息专业学生来说，MATLAB语言既是一门非常重要的程序设计类课程，又是必须掌握的工具性软件。它可以完美地与信号与系统、数字信号处理、通信原理、图像处理等重要专业课有机结合起来开展各类实验和课程设计，培养学生利用软件工具解决相关专业课学习过程中遇到的各种问题的能力。同时，MATLAB语言已经成为电子信息相关专业硕士生、博士生开展研究时必须要掌握的工具性语言[2-5]。鉴于MATLAB语言在电子信息专业课程中越来越重要的地位，目前几乎各种层次院校都开设了MATLAB语言课程。有鉴于此，本文结合作者在MATLAB教学实践中的感受与该课程自身特点，在如何激发学生学习兴趣和改善MATLAB语言教学等方面进行了探讨。

1 明确课程意义，激发学习兴趣

通常，人们在决定是否花时间与精力学习一项新技术时，主要关心以下几点：1)这项技术能否给自己带来益处；2)投入精力与将来收益大小的权衡；3)自己是否感兴趣。上述几点同样适合于学生是否决定对某门课程投入足够的学习能量！他们对某门课程认识与印象将在很大程度上决定他们对该课程的重视程度和采取怎样的学习方式(如采取被动式的应试学习还是主动式的能力增强型学习)，而学习兴趣和主动性又将在很大程度上决定该课程的教学效果。有鉴于此，笔者在教学过程中采用了下述两种方法激发学生学习兴趣。

1.1 强调课程地位

通过演示一些与本学科密切相关的MATLAB语言事例，如高等数学中的解微分方程、信号与系统中的求离散信号Z变换及数字频谱图、通信系统中的调制与解调系统构建等，既要让学生体会到MATLAB语言作为是一门重要的程序设计言语相对其他语言(如汇编语言、C语言等)优势，也要使其认识到MATLAB语言可以帮助他们解决在专业课及专业基础课程中遇到的各种问题，能促进他们对相关专业课的理解。

1.2 增强紧迫感

通过介绍MATLAB言语在各个领域包括数值计算与科学绘图、经济与金融、信号与通信工程、生物医学工程等领域的广泛应用，让学生认识到MATLAB言语不仅在本专业各类课程实验和相关课程设计中具有重要作用，而且它已成为广大科技工作者和本科生、硕士生、博士生必须掌握的一门工具性软件的事实，学好MATLAB言语有利于在今后工作或将来进一步深造中占据有利的位置，以增强学生对本课程学习的紧迫感和主动性。

2 教学方法改革

传统MATLAB教学主要存在以下问题：首先，针对性不强，教学重点不突出，与专业背景结合不紧密，没有很好地突出MATLAB语言专业工具手的地位；其次，在教学过程对学生学习习惯的培养不够重视，易出现“听得懂，编不出”的现象[6]；最后，教师对MATLAB言语实践教学重视程度不够，在实践教学中与学生互动性不足，有时不能及时指导学生解决在实践过程中遇到的各种困难，从而导致实践项目开展效果难以达到预期目标。

2.1 背景式教学

MATLAB言语是一门解释性的程序语言，具有指令众多，内部集成函数丰富的特点。在传统MATLAB教学中教师为了在有限时间内讲授尽可能多的MATLAB指令和内部函数，通常采用“满堂灌”的教学方式。但传统“满堂灌”教学方式往往导致学生疲惫不堪，难以集中精神跟踪教师思路，长此以往则导致学生学习兴趣丢失，从而影响教学质量。因此，教师在注重MATLAB基本语法教学与程序设计思想培养的同时，需注意教学必须与专业背景紧密配合，重点讲授与本专业密切相关的内容。

对电子信息专业MATLAB教学来说，在让学生掌握数值计算、向量(矩阵)运算、符号运算、字符运算及画图功能等MATLAB基本功能外，重点在于介绍信号处理工具箱的应用，讲授如何利用相关工具箱进行基本的信号处理和系统设计，包括如何利用相关工具函数对信号进行DFT、FFT，小波变换等基本变换和进行模拟和数字滤波器设计等。同时，教师在教学过程中要注意引导学生自己去探索其他相关知识点和帮助他们触类旁通式地理解与掌握其他相关指令和函数的正确用法，达到既培养了学生自学能力，又能提高教学效果与效率的目的。

2.2 应用实例式教学

MATLAB语言集知识和技能于一体，特别强调与工程背景和科学研究的紧密结合。有鉴于此，教师在教学过程中应重点培养学生独立地利用MATLAB语言解决在专业课程学习中遇到的各种问题的能力。实例式教学方法既可以让学生了解相关的应用背景以增强学习目的性，又能培养利用MATLAB语言解决相关专业课学习中遇到的各种问题的能力。如讲授符号变量替换函数时，可讲解这样一个例子：如何利用MATLAB语言绘制函数f(x)=exp(-ax)sin(bx)在不同参数a，b时的图像，并求其x=0.5时的值？而在讲解Fourier变换函数时，则可以如何求解某个函数的Fourier变换开始。简言之，实例式教学方法能让学生始终带着问题学习，不断体会到MATLAB语言解决本专业相关问题的能力和便捷，从而增加其学习兴趣。

2.3 习惯引导式教学

目前，MATLAB课程教学多采用多媒体PPT模式，存在课堂教学信息量大的特点，且学生难以同步通过实践来体会教师讲授的重点内容，通常一堂课下来学生对课堂内容只有一些粗浅印象，而容易忽视其他一些重要信息与易出错环节，导致普遍存在的“听得懂，编不出”的现象。MATLAB语言教学目标就是培养学生良好的逻辑思维习惯和具有利用MATLAB软件解决相关问题的能力，而要使学生具有独立编写MATLAB程序代码的关键就是引导学生多读写程序代码，并在此过程中体会不同的编程思想、方法、技巧，最终形成自己独立的编程风格。因此，教师在教学过程中必须不断引导学生勤读写MATLAB代码，如通过实例讲授泛读程序代码的方法与技巧等，培养学生自觉读写程序代码和上机练习的习惯，解决学生中普遍存在的“听得懂，编不出”的现象。

2.4 交互式实践教学

交互式教学利用多媒体局域网络及投影仪构成一体化多媒体教学环境，实现教师与学生或学生之间的双向交流，其目的在于促进学习任务的完成。MATLAB语言作为一门工具性的语言，其实践环节的重要性是不言而喻的。在传统实践教学中，通常教师介绍完实验项目背景、基本原理及任务之后，就由学生自己独立完成实验项目，存在教师与学生互动不足，信息交互不畅的问题。上述问题直接导致部分学生在实践过程经常出现无法下手或长时间徘徊于某些低级语法错误上，从而无法顺利完成实验项目的现象。交互式实践教学能帮助教师在实践环节中不断地与学生交互信息，掌握学生实践过程遇到的各种问题，及时鼓励与指导学生解决问题，树立信心、顺利完成实验任务；尤其要避免部分学生因长时间得不到有效帮助而丢失信心与兴趣，从而放弃实验的情况。

3 结语

本文总结了作者在电子信息专业MATLAB语言教学实践中的相关经验，就如何激发学生学习兴趣到改善MATLAB语言教学方法等方面进行了探讨，提出了结合专业背景的教学模式，包括背景式教学、实例式教学、交互式实践教学等教学模式。简言之，提高MATLAB语言教学效果需要把教学内容和教学方法进行有机结合，把握好从课件制作到教学方法、实验项目设定与指导、学生习惯培养等环节，不断激发学生求知欲，使其积极主动地投入到学习之中。

[1] 刘慧颖. Matlab R2007基础教程[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2] 平怡.Matlab在大学数学教学中的应用研究[J].湖北广播电视大学学报,2008,(4):135-136.

[3] 姚华桢.Matlab在图像处理技术实践教学中的应用[J].科技资讯,2008,(5):161-162.

[4] 童德茂.探讨Matlab在高职高等数学教学中的应用.阜阳师范学院学报(自然科学版) [J], 2010,27(1):80-82.

[5] 梁虹,梁洁,陈跃斌.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,2002.

[6] 张秋生.《C语言程序设计》课程教学改革与实践.软件导刊[J],2012,11(2):164-165.

MATLAB Teaching Reform of Electronic Information Specialty

Xie Xianming
School of Information and Communication, Guilin Ulneicvterrosnitiyc oTef cEhnology, Guilin, 54100

MATLAB languagies the most practical compu ter languageh, as becomae n instrumenctaol ursei ncluding theoreticaal nalysis and system designs imulat ion that the electroniic nformatiopnr ofessionsatl uden ts must master. In order to make students quickly , effectively grasp the MATLAB software, and uses it to solve the various problemasr isingi n relevant professioncaol urses In this paper, the issue how to stimulate students to learn MATLAB language and the teaching methodi mprovemeonft MATLAB langua ge will be discussed.

TN957

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.195

谢先明(1979.11)：男, 博士，讲师，从事MATLAB语言、信号与系统分析等课程教学工作.