《MATLAB应用》课程教学思考与探讨

许睿 张利伟

摘    要： MATLAB在科学计算、可视化及交互式程序设计等方面有很大的优势，也是学生本科阶段学习的一个基本工具。《MATLAB应用》作为计算机科技与技术专业学生的专业课程，对于学生认知本专业特点及今后研究生阶段的科学研究具有重要的理论指导意义。本文结合实际教学工作，探讨本课程在教学中存在的若干问题及相应解决办法，从而有效提高教学质量。

关键词： MATLAB应用    教学方法    分对象培养    实践性训练

MATLAB是目前在科技界、工程界上著名的数学软件，具有高效的数值计算及符号计算能力，完备的图形处理功能，易于学习的自然化语言，友好的用户界面及功能丰富的专用工具包，在财政金融、通信工程、图像处理、神经网络、信号处理、动态仿真、计算机视觉、控制系统等方面都有广泛的应用。现结合个人教学经历，分析教学中存在的问题，并提出相应办法与建议，以期提高教学质量。

一、课程目标

由于MATLAB在工程设计方面表现出色，因此得到很多工程技术人员和科研人员的重视，众多高校都开设了相关课程，河南科技学院信息工程学院也开设了《MATLAB应用》，学习这门课有助于了解科学计算和建模的方法，培养计算机仿真和分析能力，在面对工程技术方面的实际问题时，具有分析、解决实际问题的能力。

由于授课对象包括三个方向的学生，分别是计算机网络、计算机软件及嵌入式，因此要根据不同方向的学生进行差别式的学习指导。根据学生个体差异分对象培养，针对学生不同的认知水平和思维方式适当调整教学内容和方向，让学生灵活地把握住本课程基本内容，熟练地掌握MATLAB软件的使用，同时采用实践式训练的方法，尽可能地激发学生的学习兴趣，为日后进行工程技术分析及科学研究奠定良好的基础。

二、教学中存在的问题

1.学生对于科学计算的认知理解能力有限。

《MATLAB应用》授课对象是大学三年级学生，在此之前他们已经学习过线性代数和高级语言，有一定的理论基础和编程基础，但是MATLAB具有其自身独特性质，强调学生需要掌握一些科学方法，重点就是科学计算能力。比如，在求解方程组的时候，尽管线性代数课程中介绍过采用矩阵运算的方法，但是学生还是习惯性地采用基础的代入消元法，浪费时间且正确率不高。学生在初次接触科学计算时，会认为有难度，尤其是在学习基础的抽象理论的时候比较吃力，导致学生学习兴趣不高，对知识点掌握不扎实，以至于后期运用MATLAB解决实际问题时，感觉无从下手。

2.教学课时限制，学生实践环节时间不足。

根据本校的《MATLAB应用》的教学计划，学时的安排是：16课时讲课，16课时上机。在有限的时间内，教师的主要精力放在基础部分的讲解及通过教师演示介绍MATLAB的使用环境。要掌握一门语言，16课时的上机时间对于掌握一门语言是远远不够的。由于课时的限制无法深入地讲解MATLAB在工程设计和科学计算方面的强大应用，学生缺少解决实际问题的实践动手机会。

3.传统的考核方式约束了MATLAB的学习。

以往的教学偏重于知识讲解，考核的方式是“考试+平时作业+考勤”，其中考试占很大比重，对培养学生的综合能力不够重视。结果就是，第一，学生在学习MATLAB中，沿用传统被动式的学习，依赖老师课堂上讲授的知识，自主学习能力不强，没有主动查阅相关资料的习惯;第二，学生只是关注基础部分的概念，应付考试，背诵记忆，对于科学计算法的作用认识不足，没有与MATLAB应用相关的工程实践与练习。这种情况，约束了学生的学习热情，不利于他们掌握和使用MATLAB。

4.高质量教材不多，教师科学计算能力需要提高。

本课程虽然开设了一段时间，但是市场上专业基础教材中，很少涉及利用MATLAB求解实际问题的实例及综合练习，这对学生熟练地掌握科学计算方法不利。同时，MATLAB课程对于师资的要求很高，首先要求任课老师有很好的工程数学方面的基础，对于线性代数、傅里叶变换等知识非常熟悉，而且要求教师具备其他专业的背景，有一定的工程经历。这需要教师打开视野，拓展思路，改变观念，尽可能多地了解MATLAB相关的科研和工程方面的知识，实现融会贯通。

三、教学方法探究

1.精选授课内容，采用实例式教学。

由于大部分学生已经学过C/C++、JAVA等编程语言，有一定的编程基础，而且MATLAB基本编程指令与这些语言有很多相似之处，因此在教学中，通过对比教学的方法，缩减了基础部分的教学时间，侧重于基本矩阵运算（矩阵加减乘除、求左、右逆等）的教学，学习这些内容使学生认识到矩阵运算的简便性，激发他们的学习兴趣，而且在解决实际问题的实践中这些知识是必备的。

从教学经验看，兴趣是学习最好的伙伴。所以在第一节课的时候，就要让学生对于本课程有全面认识，让他们知道MATLAB是专门以矩阵形式处理数据的科学计算软件，具有良好的图形展示、计算效率和准确性，从而激发学生对于这门课的学习兴趣。在具体的教学中，有针对性地结合具体实例进行知识点讲解，以便学生更形象、直观地学习。比如：在讲授三维绘图时，教师先演示一个三维曲线图，然后将绘图任务分解成简单的命令，引导学生领会并掌握。这样有利于学生理清思路，灵活掌握知识点。

2.根据专业不同，分对象培养。

该课程是大三学生的专业课程，授课对象分为计算机网络、计算机软件及嵌入式三个方向的学生。在具体教学过程中，对于不同学生也需要差异化地学习指导。三个方向学生在日后都会利用MATLAB进行专业设计及应用，但是应用领域会略有不同，在授课时用广泛的实例列举拓宽学生知识面，引入一些实际工程中的问题进行讨论，对于实际中常用的信号处理工具箱、神经网络工具箱与遗传算法工具箱等进行简单讲解，同时也要培训学生查阅文献资料的能力。总之，MATLAB课程要根据培养学生的差异性，制订针对性的教学方案，使得学生学习收益最大化。

3.提高学习兴趣，采用互动式教学。

从教学经验看，上课时教师要充分考虑学生的听课情况，上课不是教师一个人的独角戏，要让学生参与教学的各个环节。比如课堂的提问环节，当学生对问题感兴趣时，会积极配合、踊跃发言，反之则会沉默寡言、无所事事，教师通过学生表现及时了解学生的听课状态，从而及时调整授课的速度和顺序，这样学生不再是被动参与者，而是主动地参与进来，调动他们的学习主动性。在课堂上，可以采取讨论交流的教学形式，要求学生用多样化的思路求解实际问题，加深学生对知识点的理解，激发学生的探索性思维。比如在求解方程组时，教师要求学生采用不同方法，然后组织交流讨论，分析每一种解法的优缺点。

4.改革考核形式，进行实践性训练。

鉴于传统的考核手段，侧重于基础测试。尝试对考核方式进行调整，采取“期末笔试+小组作品+答辩”的形式。对于“小组作品”，首先将学生按照学号交叉分组，以三五人一组，让每组的学生有一定的差异性，以积极的学生带动不积极的学生，小组内部的成员有不同的分工;其次，根据学生所学专业方向的不同，设置备选的设计题目要求，每个小组选择一个设计题目;再次，促使学生去图书馆查资料、通过网络学习MATLAB的相关工具箱;最后让他们亲自参与解决实际问题的每一个步骤，设计程序方法，安排实验步骤，制订详细方案，撰写报告，等等，提高学生自我学习的能力和解决问题的能力;在完成“小组作品”的过程中，着力培养学生之间的团结协作能力。

四、结语

在MATLAB课程教学过程中，要充分体现该软件的特色，考虑学生的知识背景及发展方向，通过实例式教学、分对象培养、互动式教学与实践性训练等多种方式，调动学生的学习积极性和主动性，培训学生解决实际问题的能力，达到培养应用型人才的目的。

参考文献：

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