电信专业递进式“Matlab”课程教学模式探索

邹国锋， 傅桂霞， 李震梅， 尹丽菊， 高明亮

(山东理工大学 电气与电子工程学院， 山东 淄博 255049)

电信专业递进式“Matlab”课程教学模式探索

邹国锋， 傅桂霞， 李震梅， 尹丽菊， 高明亮

(山东理工大学 电气与电子工程学院， 山东 淄博 255049)

本文结合笔者在电子信息工程专业“Matlab”课程教学中的经验和改革探索，阐述了递进式“Matlab”课程教学模式的总体思路，详细介绍了此教学模式中三层教学环节(基础教学、专题教学和设计教学)的主要内容。最后，结合学生能力培养、课程考核环节等内容，展示了此教学模式取得的教学效果。

Matlab；递进式教学；电信专业课程群

0 引言

传统的“Matlab”课程教学模式以课堂讲授为主，以教材为中心，强调Matlab基础知识的灌输，缺少高层次的综合运用和创造提升。使很多学过的学生只知道有Matlab这个软件，而不懂得如何运用它解决实际问题，导致“教”与“学”脱节、“学”与“用”脱节。这与国家倡导的“应用型、复合型、技术型人才培养”不相符。因此，笔者所在教学团队通过总结多年的“Matlab”课程教学经验，综合考虑了电子信息工程专业其他课程的特点，提出分三步走的递进式“Matlab”课程教学思路。这种教学模式不同于以往的任务驱动型、研讨型和启发型教学模式，是一种分层次阶梯型教学模式[1-3]。

1 总体思路

递进式“Matlab”课程教学模式将该课程的教学划分为三个不同环节：

(1)基础教学。以教材基本知识为主，采用教师讲授和学生进行验证型实验的教学模式，其中教师授课和学生验证型实验学时各占50%。

(2)专题教学。在学生掌握了一定的Matlab基础知识后，结合电子信息工程专业课程群中的相关课程，分不同的专题进行Matlab教学。例如：电子电路类专题，数字信号处理类专题和数字图像处理类专题。在这个环节的教学中，教师的讲授时间占20%，学生进行综合实验的时间占80%。

(3)设计教学。在完成基础和专题教学后，教师提供一系列的课程设计题目(通常采用3-5人组成一组，一组一题)，要求学生自主完成。在这个环节中，学生需要自己查找资料，基于所掌握的知识完成设计题目。同时，该设计成果也作为学生期末考核的一部分内容，按照相应比例计入期末考试成绩。

递进式“Matlab”课程教学过程中，渐近地完成了对学生学习验证能力、综合应用能力和创新提升能力的培养。通过这种教学模式能够有效实现“教”、“学”、“用”的有机统一，有效避免了传统“Matlab”教学以课堂讲授为主的缺陷。图1给出了递进式“Matlab”课程教学三个环节和学生能力培养过程的对应关系。

图1 递进式教学环节和学生能力培养的对应关系

接下来，笔者针对我校电子信息工程专业，就该教学模式的三个环节做一简要介绍。

2 基础教学

基础部分的教学内容主要包括：① Matlab语言及其系统平台概述；②Matlab基本语法(矩阵运算、符号运算、逻辑运算、多项式运算、结构体和元胞等)；③Matlab绘图(二维绘图、三维绘图)；④Matlab程序设计(M函数、文件I/O、循环与转移控制编程等)。这些内容与大多数高校“Matlab”课程的授课内容是一致的[4]。

基础部分的教学方法：课堂讲授与实验验证学时比例为1:1。由于我院电子信息工程专业的“Matlab”课程都是在实验室授课(每个班级38-42人)，为了充分利用实验室的计算机教学资源，笔者采用讲课1学时，学生上机实验验证1学时的教学方法。由于讲课和实验学时紧紧的安排在一起，学生可以在最短的时间内对讲授内容进行验证，既能够加深学生的理解，也方便教师通过学生实验尽早发现教学中的不足。而1:1的时间比例既能保证教师有足够的时间讲授课程内容，也保证了学生有足够的时间消化吸收知识。

3 专题教学

专题部分的教学内容重点讲授Matlab的三个工具箱：SIMULINK工具箱(服务于“电子电路”课程)、信号处理工具箱(服务于“信号与系统”、“数字信号处理”等课程)、数字图像处理工具箱(服务于“数字图像处理”课程)。

专题部分的教学方法：课堂讲授与综合实验学时比例1:4。教师上课讲授工具箱的相关知识，并以少数例题的形式教会学生如何使用。然后，学生开始学习工具箱的应用，并完成一些专业性和综合性较强的实验。在此以信号处理工具箱为例，说明一般的讲授步骤：首先，讲授信号处理工具箱和专业课“信号与系统”、“数字信号处理”的关系，让学生明白这个工具箱能用在哪里。然后，讲解信号处理工具箱的具体功能。在功能讲解过程中，要结合专业理论课程中的内容，例如信号产生函数(方波、调频余弦波等)、信号基本运算函数(加、乘、时移和卷积等)。最后，以1到2个例题的形式，教给学生如何正确使用工具箱。

综合性实验的内容较为灵活，可以来自于学生所学专业理论课的例题和课后习题，也可由教师实验讲义指定。

4 设计教学

设计部分的教学内容主要是指一系列的课程设计，这部分设计题目都由任课教师给出。

设计部分的教学方法：首先，将学生按3-5人分成大约10个小组；教师给出大约15个左右备选题目，题目难度相当。然后，学生经过小组讨论之后，选定自己小组的题目，接着在1周时间内完成课程设计工作，提交设计报告。最后，教师根据设计报告内容，给出每个小组的成绩，且此成绩作为期末考评成绩的一部分计入总成绩。设计部分的教学相对灵活，教师讲授学时为0，百分之百靠学生独自完成。

5 效果分析

经过上述改革之后，通过收集学生反映发现，学生无论是知识掌握程度，还是实际应用能力，都有了较大的提高。具体的效果分析如下：

(1)通过三个教学环节，锻炼了学生的学习验证能力、综合运用能力和创新提升能力；

(2)通过三环节的递进关系，明显看出，教师的课堂讲授时间越来越短(50%-20%-0%)，学生的自学时间和动手时间在逐渐增加(50%-80%-100%)。这样的递进的时间分配与“加大应用型、复合型、技术型人才培养力度”的目标是一致的；

(3)专题教学环节，使学生更好地加深了对相关专业理论的理解，同时也培养了学生的应用能力和动手能力；

(4)设计教学环节，既是教学过程，也是考核过程，但通过这种方式使学生的被动考核过程转变为学生的主动学习过程。学生通过这个环节，提升了自己的创新创造能力，同时由于课程设计成绩计入总成绩，所以在一定程度上也减轻了学生期末复习和考试的压力；

(5)“Matlab”课程教学模式的变化使该课程成绩考核方式随之变化并趋于合理。图2说明了改革前后学生“Matlab”课程考核成绩构成方式的不同。

(a)改革前

(b)改革后图2 Matlab考核成绩构成

显然，改革后“Matlab”课程闭卷考试的成绩仅占总成绩的42%，而更多地增加了对于动手能力和应用能力的考核，这与课程教学模式的改革是相辅相成的。

图3给出了改革前后两个年级学生成绩的对比分析。学生的考核成绩也很好的证明了笔者所提方案的有效性和正确性。改革后学生的试卷成绩、实验成绩和平时成绩的优良率明显上升了，成绩不合格人数明显降低，及格率有了一定改善，且学生成绩更符合正态分布的规律。

(a)改革前

(b)改革后图3 “Matlab”课程考核成绩分布图

6 结语

递进式“Matlab”课程教学模式的改革在加强学生知识掌握、培养学生动手能力和灵活运用能力方面取得了一定效果，笔者希望能将针对电子信息工程专业的这种“Matlab”课程教学模式推广至其他的专业。但教学模式的改革不是一蹴而就的，需要教师投入更多精力，更需要学生的积极参与和配合。

本文提出的教学模式和相应的考核方式也有需要进一步完善的地方，例如：教学不同环节采用的学时数是否可以再调整得更合理?设计教学环节的课程设计题目能否由学生自主选定？“Matlab”课程考试成绩构成中各部分占的比例是否合理等。在今后教学研究中，笔者将对这些尚不明确的问题逐步进行完善。总之，在未来的Matlab教学中，笔者将不断尝试新的改革思路，为社会培养出更多高素质。

(邹国锋等文)

[1] 李秀滢,王建新,彭静. Matlab教学中任务驱动式教学法的应用[J]. 南京：电气电子教学学报,2010.32(2):104-105.

[2] 谢玉鹏,江晓林,徐杰,张起晶,吕中志. 电信类Matlab实验课程研讨式教学改革[J].齐齐哈尔：高师理科学刊,2015,35(2):85-87.

[3] 王法广,王洪梅. 启发式的电气信息类专业Matlab课程教学方法探索[J].昆明：学园,2015,18:59-60.

[4] 张志涌,杨祖樱 等编著. Matlab教程(R2014a)[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社, 2015年1月.

An Exploration of Progressive Matlab Course Teaching Mode for Electronic and Information Engineering

ZOU Guo-feng, FU Gui-xia, LI Zhen-mei, YIN Li-ju, GAO Ming-liang

(CollegeofElectricalandElectronicEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049，China)

Combining the experience and exploration in the Matlab course teaching for electronic and information engineering, this paper expounds the general idea of progressive Matlab course teaching mode, and introduces the main contents of the three teaching steps (basic teaching, special teaching and design teaching) in detail. Finally, combining with the students′ ability training, course assessment and so on, the teaching effect of this teaching mode are analyzed.

Matlab; progressive teaching; curriculum group of electronic and information engineering

2015-11-15;

2016-01-25 基金项目：山东省教学研究课题(项目编号：2012259)

邹国锋(1984-)，男，博士，讲师，主要从事Matlab、图像处理的教学和研究工作，E-mail：zgf841122@163.com

G642.0

A

1008-0686(2016)05-0084-04