《MATLAB程序设计》教学模块化改革的研究与实施

刘丽，汪强

（安徽新华学院信息工程学院，安徽合肥230088）

《MATLAB程序设计》教学模块化改革的研究与实施

刘丽，汪强

（安徽新华学院信息工程学院，安徽合肥230088）

分析课程教学特点，指出了现有教学的不足，剖析了课程教学改革的必要性；在已有课程内容的基础上，继续深入研究模块化教学特点，构建了基础模块、专业模块和实训模块三个课程模块体系；根据应用型人才培养需求，建立了课程模块化教学体系.

模块化；教学改革；应用型

随着企业对应用技术型人才需求的大幅度增加，各个高校都在进行教育教学改革，以培养更多符合企业用人标准的毕业生[1].应用型人才培养的关键因素是课程改革，课程中如何融入行业标准，加入更多的实践性因素是改革的核心[2].《MATLAB程序设计》是专业核心课，课程的教学地点在机房，在常规的教学中，主要是通过理论与实践相结合的方式完成授课内容，这是这门课程的一个优点.在教学中，学生可以按照书本的要求进行相关操作，但由于课程的知识量较大，再加上MATLAB所涉及的面较广，学生在学习的过程中，往往只是掌握了最基本的操作方法，对自己的专业知识不能很好地理解；课程在规定的课时里可以完成基本教学的内容，但是缺乏对专业所涉及的一些侧重点的集中训练，这是教学中存在的一个比较突出的问题.基于这些问题，课程需要进行改革，提高学生应用能力培养.

1 模块化教学思路

模块化教学是在基于原有课程内容的基础上将课程内容分块处理，将课程分为基础模块，专业模块与实训模块三个大的方向，如图1所示，结合学生以往学习过的专业课程内容进行教学，形成内容互补，侧重应用型教学，在学习的过程中告诉学生学习这门课程究竟能完成哪些功能是与他们的专业更加紧密相关的，并且进行专业化的训练，强化课程内容，完成专业课程体系的关联性教学.通过模块化教学，希望能够提高学生在专业知识上的动手能力，同时能够把所学的MATLAB工具应用到以往的专业课程中去，强化课程的应用型能力培养.

课程的内容设置以这三个模块为主线，合理分配好三个模块之间的内容，注意知识点的前后呼应，将基础模块和专业模块中的知识点进行整合，然后在实训模块中加以实现，让学生在学习中通过实例增强对知识的理解，加强应用能力训练，提高学生学习兴趣.

图1 课程模块化教学体系构建

2 模块化教学改革方案

MATLAB程序设计的模块化教学中，主要是把整个课时时间分段利用，以基础模块为主线，专业模块为支撑，实训模块为亮点，将三个模块有机的结合起来，并且穿插在教学中，这样可以最大化地提高教学效率，增强学生的动手能力.

2.1 基础模块

课程的设置中，基础模块是课程的入门阶段，在这个模块的教学中，主要以MATLAB工具的基本功能为主线，按照MATLAB的基本入门方法去进行教学，由易入难，将工具的典型性应用方面做重点的介绍，要求学生掌握使用MATLAB的方法，结合相关实例，加深学生对课程的理解.基础模块将会贯穿整个课程的内容，对于学生而言，基础模块的内容是后续进行提高的重要依托，只有把这部分内容很好地掌握了，才能真正意义上地去达到专业模块和实训模块的要求.

2.2 专业模块

课程的设置中，掌握MATLAB的基本使用的目的就是为了能够应用于实际，与以往的教学相比，专业模块会把这部分内容强化，让学生将MATLAB应用于以往所学的专业课程中，让学生对自己所学的内容进行实例应用并且能够将前后所学的专业课内容联系起来，侧重应用型教学，让学生明白学这个东西到底有什么用，能够结合实际使用才是真正有用的东西.

举个实际的例子，学生在之前的课程中都学习过微积分，学生在学习时并不是很清楚这么课究竟能为他们提供什么样的帮助，作为信科专业的学生，数学是很重要的课程内容，在与学生的交流过程中，他们对自己所学的内容只是客观的接受，按照老师的要求完成运算，但对课程的应用不是很清晰.在实际的生活中，一切规则都可以用数学来表达，凡是能用数学来表达的，都是可以通过建模来进行仿真研究，而MATLAB恰恰提供了这个建模的平台，通过这个平台可以让学生明白什么是建模，建模有什么用[3].学生可以通过建立微分和积分的仿真模型给虚拟的对象加以不同的输入信号，看它会有什么样的反应及结果，在这个过程中加深学生对以往课程的理解同时也把MATLAB与数学结合起来，让学生的动手能力加强，也能反向促进学生学习MATLAB的热情.

这样的应用还有很多，可以在电路，曲线拟合，绘图，界面生成以及仿真模型的建立等方面加强实例教学[4、5]，强化学生对专业课的理解，同时提高学生的动手能力，让他们知其然，并知其所以然，知识能力水平得到进一步的提升.

2.3 实训模块

课程在前两个模块的基础上，在后期可以加入实训模块，侧重学生综合能力的培养，在整个MATLAB基础模块和专业模块完成的基础上实现综合性实例教学，实训模块主要侧重内容的交叉和实际动手的能力培养.模块的内容选取主要可以从以下几个方面入手：

(1)进行SIMULINK控制部分PID的仿真模型，侧重点是PID是什么，可以干什么，起到什么作用，用在什么场合，可以解决那些实际生活中的问题.

(2)进行图像处理边缘检测部分的提取，可以举例，比如说汽车闯红灯，对汽车牌照边缘的提取，确定车牌照号码的提取范围；警察对视频中出现的犯罪人员的检测，犯罪人员面部信息的提取等.

(3)绘制曲线的实例应用，绘制支付宝的账单，推广到以后工作中常用的一些统计报表的绘制方法.

(4)电路仿真，侧重说明电路仿真的意义是什么，当我们有一个想法，想设计一个电路来满足我们的要求时，需要验证我们设计电路的可行性，就是我们设计的电路能否满足我们的要求，在仿真软件中我们把设计好的电路给以预想的输入信号，通过对输出信号以图表的型式显现出来，来判断我们的电路是否满足我们的要求.

(5)曲线拟合，曲线拟合可以完成点的补充，为什么要曲线拟合，因为在实际当中，比如做实验，不可能对所有的时间点上的数据都进行采集，采集到的数据都是一些离散的数值，这时我们需要进行曲线拟合，认为我们拟合的曲线与真实的曲线相吻合.

(6)GUI可视化界面，GUI可以完成可视化界面，侧重说明完成什么样的可视化界面，可视化界面的实体应用等.

学生可以在这些方向中，根据自己的实际情况选取适合自己的目标，也可以把自己感兴趣的内容提出，完成实体的设计，形成规范的文字性材料，这样就把学生以前学习的东西和现在的MATLAB语言结合了起来，既能够将MATLAB得以实际的应用，也能把现今所学的知识和自身专业相结合，提高了学生的动手能力，也增加了课程的趣味性.我们将这种实训模块引入到课程中，实际上也是通过这种训练让学生自主学习能力加强，为后续的毕业设计提供一定的基础.

MATLAB是一个实用性很强的工具，在目前的职业需求上也是很热门的一个软件，由于它在专业课程的仿真上基本上都能找到相关的方法，对于这个软件的学习也可以进行专业上的推广，不同的专业根据自身的特色选取合适的知识点进行教学会起到比较好的作用.在教学过程中，通过模块化方法，如图2所示，形成一套完整的教学模式，可以提高教师的教学水平，同时增加学生的学习积极性，从整体上促进课程的发展.

图2 课程模块化体系分解图

3 结语

通过课程的模块化改革，课程的内容更加紧凑，应用能力提升.教师在课程的授课方式上，更侧重于从做中学，强调实践教学环节的作用，尤其是一些综合性的实践环节.通过改变传统的课堂教学方法，加强问题式、启发式、讨论式和研究式等教学方法在课堂中的运用，引导学生从注重结果向注重过程的转变；加强案例式、项目式和讲座式的授课方式，将生产实际中遇到的问题作为案例，增强学生对工程问题的感知力.

〔1〕薛玉香,王占仁.地方高校应用型人才培养特色研究[J].高等工程教育研究,2016（01）:26-30.

〔2〕朱妮,袁春萍.民办高校计算机应用型人才培养模式创新研究[J].电子测试,2016（08）:21-26.

〔3〕华颖.MATLAB软件在数学建模中的应用[J].价值工程, 2013（26）:32-35.

〔4〕刘晓玉.基于教学目标的MATLAB语言课程教学方法探索[J].计算机教育，2015（3）:88-90.

〔5〕屈克庆.MATLAB仿真在电力电子实践教学中的应用[J].中国电力教育,2014(12):42-45.

G642.0

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：1673-260X（2017）03-0191-02

2016-12-19

安徽新华学院教学改革课程（2014jgkcx08）