基于培养测控专业应用型人才的MATLAB教学改革研究

王蕴恒+周杰+寇晓静

摘要：本文提出项目驱动与团队合作相结合的教学方法替代传统教学模式，应用到Matlab课程教学中，提出教学上的具体实施方案与分阶段的具体实施措施，解决课程枯燥、学生积极性不高、厌学等问题。通过实践锻炼了学生创新能力与团队合作能力，学生的学习态度有了明显的改善并取得了一定的成绩。

关键词：项目驱动；团队合作；MATLAB教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）35-0061-02

MATLAB主要是处理矩阵运算、数学算法的计算工具软件，由于它强大的计算能力可以实现数学物理、电气工程、机械制造、航空航天、石油化工、医药、地理、气象等各个领域的模型和算法的设计与仿真，对于电类专业的学生掌握该软件的编程思想与算法技巧成为应用型人才尤为重要。目前对于编程的教学，无论哪一种软件都存在规则繁多，计算表达与人们平时熟悉表达不一致，函数名称众多，程序枯燥乏味等问题，使得大部分学生缺乏兴趣，还有程序上逻辑关系复杂、逻辑设计与推理这种费脑力的事情也是学生不愿意学习的原因之一。与传统的教学相比，MATLAB已与电类课程相结合[1-6]，不论形式上如何变动，方法上如何变化[7]，培养学生学习兴趣，能够使学生自觉地去喜爱这门课程是我们研究目的之一。所以下面我们提出一种基于项目驱动与团队合作相结合的学习方法，引导学生爱学习，改掉学生厌学的态度，使学生找到自己的自豪感与荣誉感。

一、项目驱动与团队合作教学方法

项目驱动型教学方法就是以一个实际的工程项目或者截取其中一部分适合教学研究的部分作为教学内容的教学方法。项目驱动型教学法是一种主动实践型教学，以学生为主体，以项目任务为驱动，适合于软件编程类课程的教学。由教师把实际复杂的项目按照功能模块拆分成若干需要完成的子部分，然后再按照难易程度贴上较难、难、中的等级，没有简单等级，让学生感觉难题都能解决，建立学生自信。引导学生思考，提高创新能力，学生完成项目任务的过程，既是学习的过程，也是自己实践的过程。让学生体验完成实际工作的过程培养学生的学习兴趣与提高学生解决实际问题的能力，将学习过程上升到做实际项目的高度，起到培养应用型人才的作用。学生在完成任务的时候不是每个学生都有项目任务。原因是项目任务不能分得太细，否则没有模块功能，学生不知道做这个工作有什么意义，其次是每个学生的理解能力与学习能力都是不同的，不能期望所有的同学都会做，都能做好。所以，将学生按照学习成绩随机交叉分组，让每组的学生成绩都有梯度差，以积极学习的学生带动不积极学习的学生。分组也不要平均分，因为项目子模块实际是有难有易的，以3～6人一组为宜，选取任务不限等级，鼓励能力强的组去解决难题。在解决问题过程中，进行教学，注重培养学生团队合作能力与互相协作精神。

二、项目驱动与团队合作在MATLAB教学上的应用步骤

第一阶段：基本教学阶段，开始要有几节最基本简单的入门课程，将基本定义、常用函数、语法规则先让学生掌握，不要死记硬背，应该渐进掌握，程序是编出来的，不是背出来的，必须靠不断地做小程序去熟悉理解。第二阶段：简单任务理解阶段，由教师编写虚拟小任务，或者使用已做完的小任务。针对测控专业分几大部分：基础矩阵运算，基本编程思想，基本数值计算，基本算法介绍，符号运算，绘图方法，模型构造，一维二维信号处理，控制算法等等，每一部分有3～5个小任务，全部由教师来讲解语法规则与编成思想，不需要学生编程。同时，在这个阶段就对学生进行上述的方法分组，教师将全部程序讲解完毕后，将任务分等级，由团队自由选择任务，用另一种方法实现，用课下的时间来完成，教师给予适当的提示与引导，将可能用得到matlab函数与语法进行讲解。团队完成任务后由教师进行点评。这一阶段学生可以体会相互合作的乐趣，互相促进互相提高，互相磨合，不仅学习知识也培养团队意识。第三阶段：项目驱动阶段，教师将实际的项目拆分成几部分模块，每组可以按难度选择来完成，教师将每部分模块都配流程图，由学生自己去设计处理问题，由教师把关确定方案的取舍，然后每组自己分工，组内讨论共同完成，组间讨论程序的衔接，整个过程教师全程进行指导，鼓励学生创新思想，团队独立完成，学生在这个过程中不断加深知识的理解，方法的探讨也促进学生之间的交流，加深理解实际项目的完成过程，使他们能够适应社会的需要。第四阶段：项目完成总结阶段，教师将所有模块放在一起连调，每组学生都向其他组学生介绍所要完成的任务、所使用的算法以及遇到的困难和如何解决困难，大家互相取长补短。最后由老师来判定哪一组算法最好，哪一组创意最好，学生出现的共性问题以及个别难点如何解决以及给出所有任务最佳的处理方式，将最优程序下发供学生学习。

三、实践效果

通过对测控专业班级的教学改革实验，在学生群体中进行谈话调查，不断地反馈学生的意见。学生整体在听课情况、掌握关键知识点的情况与创新能力、团队合作上有很大的提高，很多学生充满了学习的兴趣，不断地要求老师多讲一些实际的项目情况，多做一些编程训练，有些同学还自己查找资料，做编程练习。对其他专业课的学习也起到了带动的作用，很多枯燥的信号变换和控制方法都可以随意用图形显示出来，在视觉理解上起到了辅助作用，再不用绞尽脑汁去想象空间成像样子，使得专业课的学习也有了兴趣。而对于一些数学公式也可以图形化，增加了数学解题的兴趣，有些学生更是刻苦钻研，积极参加全国大学生数学建模大赛，取得了好成绩，同时很多毕业生也获得了用人单位的好评。

综上所述，基于项目驱动与团队合作相结合的教学方法可以有效地改善学生学习积极性不高的问题，将枯燥的编程变得生动起来，引起学生兴趣，将学生由被动学习变为主动学习，通过实际项目编程学习，开阔了视野；通过团队训练，增强了学生与人沟通能力，达到真正培养应用型人才的目的。

参考文献：

[1]孙铁波.基于MATLAB仿真技术的自动控制原理教学改革探讨[J].吉林省教育学院学报，2009，（12）.

[2]吴瑛，张莉.陈迎春.“数字信号处理”教学改革的几点体会[J].电气电子教学学报，2010，（6）.

[3]赵文昌，张令.通基于Matlab的信号与系统实验教学改革初探[J].信息与电脑，2012，（11）.

[4]唐善华.M atlab在测试技术教学改革中的运用[J].实验科学与技术，2008，（10）.

[5]陶瑞莲.Matlab在电气自动化专业教学中的应用[J].南京工业职业技术学院学报，2011，（3）.

[6]张思维.基于Matlab软件的信号与系统课程教学改革.忻州师范学院学报，2012，（2）.

[7]李秀滢，王建新，彭静.Matlab教学中任务驱动式教学法的应用[J].电气电子教学学报，2010，（2）.

项目来源：黑龙江科技大学教学研究项目（项目编号：JY13-28）。

第一作者简介：王蕴恒（1979-），男，硕士，讲师，主要研究方向：图像处理。endprint