《Matlab语言及应用》课程教学改革探索与实践

徐国保

摘 要： Matlab语言是一门非常流行的程序设计高级语言，它被广泛应用到教学实践、科学研究、工程研发、学科建设等领域。为了能满足应用型本科人才培养需求，对《Matlab语言及应用》课程教学进行改革和实践。作者分析了Matlab语言及应用课程存在的四方面问题，结合多年使用Matlab语言的实践经验和讲授这门课程的教学经验，提出四点教学改革措施。

关键词： Matlab语言；教学改革；教学模式

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）24-0013-03

Matlab语言是一门基于矩阵运算、数值分析、数据可视化、以及系统建模与仿真等诸多功能集成在一个易于使用的视窗环境中的高级计算机语言。经过三十多年的发展、完善和推广，Matlab语言已经成为国内外大学理工科大学生和研究生的通用计算工具，是学习知识和进行科学研究的有力助手，是基础课、专业课学习和毕业论文设计中最常用、最有效的工具。

国内外高校都为理工科专业学生开设了《Matlab语言及应用》课程。近年来，国内有很多教师对Matlab语言在课程教学应用做了很多尝试，取得一定的效果。潘峰结合东北大学电气信息类专业《MATLAB语言与科学运算》课程建设与教学改革实践经验，研究了MATLAB语言课程在电气信息类专业教学中的应用[1]。张建珍以汽车动力性计算示例验证，研究了应用Matlab语言提高理工类专业课程的教学效率[2]。屈克庆的研究基于Matlab语言的理工科专业课程教学的优点，提出高校课程教学结合Matlab语言的改革和实践[3]。张华等人针对电类专业课程特点和社会对人才的需求，提出了 matlab 应用于电类课程的教改方案，从基础课和专业课两个方面讨论[4]。此外，国内有很多高校教师对Matlab语言课程教学方法和教学模式进行研究和探讨，在课程教学应用做了很多尝试，取得一定的成效[5-8]。

《Matlab语言及应用》课程是我校通信工程、电子信息工程、自动化和电气自动化等各电类本科专业的院级限选课。教师如何在有限的学时内，让学生尽可能掌握Matlab语言基本语法、编程技巧和使用方法， 应用于基础课和专业课的学习，加深对专业知识的理解，解决专业课程的问题，是我们Matlab语言课程教学过程中迫切需要思考的问题。本文在该课程教学模式、教学内容，教材编写和教学方法进行了一些改革和探索，取得了较好的教学实践效果。

一、Matlab语言及应用课程存在的问题

目前，Matlab语言及应用课程存在的问题有：

1）课程学时少，一般高校Matlab语言课程学时都是20到40学时。例如广东海洋大学《2013级人才培养方案》中该课程是24个学时，而《2009级人才培养方案》中该课程是36个学时，学时压缩了50%。

2）课程内容多：MathWorks公司几乎每年都会推出一到两个Matlab新的版本，功能越来越强大，软件覆盖到数学分析、计算、自动控制、系统仿真、数字信号处理、图像处理、数理统计、人工智能、电子系统、通信工程、生物化学和金融系统等众多领域。每年随着Matlab功能不断更新和补充以及新的工具箱开发， Matlab安装软件包，体积迅速膨胀，由低版本的1-200M，到目前几个G。

3）该课程的教学内容明显滞后于新技术的发展，教学手段仍是传统的多媒体教学，另外还存在教学方法不当等问题。

4）学生学习计算机语言的积极性不高。大多数学生都意识不到该计算机语言的重要性。

随着信息技术飞速发展，Matlab语言功能越来越强大，内容越来越丰富，然而课程学时日益减少。现有《Matlab语言及应用》的教学内容，教学模式，考核形式和教学方法已不能适应新形势下计算机语言课程教学的要求。

二、Matlab语言课程教学改革措施

根据目前Matlab语言及应用课程存在的问题，结合本人在Matlab语言课程多年教学经验，本文提出优化和更新教学内容，编写适合的教材，课件制作和教学手段要改革和创新等教学改革措施。

1.优化和更新教学内容

面对教学学时少，Matlab軟件功能越来越强大，教学内容越来越多的矛盾，教师在授课过程中要优化和更新教学内容，筛选和提炼教学内容。

作为一种基于矩阵运算的计算机语言， Matlab语法的介绍是教学重点之一。由于Matlab是一种基于矩阵运算的语言，因此，在课堂上应该重点讲解有关矩阵的定义和运算规则等。在介绍 Matlab 语言语法时，要同语法特征相似C语言和 C++ 语言对比学习，这样有助于学生尽快学会 Matlab 语言的语法。

Matlab涉及的专业领域非常多，有丰富的工具箱函数，学生只需了解与自己专业领域相关的功能即可。在教学中，任课教师要考虑听课学生的专业背景，有针对性地讲解与其专业相关的工具箱函数，将功能相似的一类函数一起讲解，讲解几个有代表性的函数，点到为止。Matlab 语言具有完备强大的帮助系统，应教会学生使用help和look for 帮助函数以及在线帮助系统，帮助文档一般都会给出函数的功能、语法、参数说明外，还给出具体例子。学生通过学习给出的函数例子，能更好地了解该函数的用法。

每次课程，任课教师讲授理论知识和Matlab函数之后，要根据不同专业学生的背景，选取和讲解几个本专业实际问题的例子，提高学生分析和解决实际问题能力。

2.编写适合的教材

目前市面上有很多参差不齐，难易不适的Matlab语言教材，不太适合我校大电专业学生使用。从我校学生整体基础不太好的实际情况出发，结合我校通信工程、电子信息工程、自动化和电气工程及其自动化四个专业特点及应用，组织编写一本适合我校学生学习的教材显得尤为必要。

本书的特点是先介绍Matlab软件基本语法，主要功能知识和基本函数，然后介绍Matlab在电子，自动化和通信专业中的应用问题，最后给出Matlab实验。本书主要内容如下：Matlab语言概述，Matlab矩阵及其运算，Matlab程序设计，Matlab数值计算，Matlab符号计算，Matlab绘图及图像处理基础，Matlab Simulink仿真，Matlab在电子信息工程专业应用，Matlab在自动化专业应用，Matlab在通信工程专业应用。

3.课件制作要改革和创新

Matlab语言的函数、代码以及帮助文件等都是英文，所以课件制作上尽量要用英文，少用中文，课件例子也尽量用英文表述。课件在制作例子时候，例子的代码要晚一两分钟显示出来，这样可以留一点时间给学生思考，或者教师在黑板上带领学生一句一句编写代码，这样更能激发学生学习语言的积极性。

在制作第一次课件时候，为了调动学生的学习兴趣，可以介绍Matlab 语言的作用。通过介绍相关专业课程中的经典仿真案例，Matlab软件自带的Demo 和 Example，还可以简单讲解本人在博士硕士论文用Matlab编程实现算法的思路，并演示实验结果，来说明Matlab 语言在不同领域和不同专业应用状况。考虑到大一学生还未开始学习专业课程，缺乏对专业的认识，实际例子和仿真案例的讲解不宜过细，点到为止，让学生知道Matlab语言对今后课程和专业的学习是有用的。

另外每次课件后面要结合学生的专业，找到相应的实际问题，给出代码和结果，这样提高学生学习Matlab语言的积极性。在介绍基本语法结束后，最后一次课件中，应该重点讲解Matlab语言解决本专业的问题。让学生知道今后学习专业课时候，Matlab语言是有用的。

4.教学手段要改革和创新

Matlab语言的理论教学要建立以多媒体授课为主、以板书为辅的授课模式。要在黑板上推导一些简单的理论公式，这样有助于培养学生逻辑思维和逻辑推理能力。授课地点应该改在电脑机房里进行，这样学生可以在老师讲解Matlab函数时候，可以在电脑上操作，在Matlab环境下调用函数，查看函数帮助文件，更容易，更直观学习和掌握函数的使用。老师讲解完例题后，学生可以在电脑里输入例题代码，运行代码，很直观的查看到代码的结果，这样将枯燥的代码和函数变为解决实际问题的工具和方法，从而激发学生学习计算机语言的兴趣，提高了学习效果。

此外，课堂上应多引入实例。教师提出实际问题，先让学生思考一会，然后画出流程图，再给出Matlab程序代码，最后对程序代码进行详细讲解。这种实例教学模式既能提高学生的学习兴趣和学习效率，又能培养学生的分析和思考问题能力。

另外，还需教会学生自主学习方法，教师可以在有限学时内讲解基本语法和必要的教学内容外，更多的教学内容可放手让学生自学，可以利用互联网资源和Matlab的在线帮助系统寻求帮助，这样提高了学生的学习兴趣以及分析问题、解决问题的能力，解决了“教学学时越来越少和Matlab语言内容越来越多”的矛盾。

三、结束语

Matlab语言在教学、科研和工程计算中应用越来越广泛，高校很多专业均开设了《Matlab语言及应用》课程。本文分析了Matlab语言及应用课程存在课程学时少，内容多，教学内容滞后，学生学习兴趣不高等问题。结合本人多年的Matlab语言教学经验，提出优化和更新教学内容，编写适合的教材，课件制作、教学手段要改革和创新等教学改革措施。以期为Matlab语言教学效果的提高提供一些有益的建议。

参考文献：

[1]潘峰，薛定宇，陈大力，崔建江，MATLAB语言課程在电气信息类专业教学中的应用[J].电气电子教学学报，2009，31（9）：57-59，68.

[2]张建珍，陈振斌，何金戈，Matlab在理工专业课程教学中的应用[J].海南大学学报自然科学版，2010，28（3）：276-278.

[3]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）： 132-133

[4]张 华，李莉莉，刘玉良，单海校，Matlab 应用于电类课程教学改革的探讨[J].浙江海洋学院学报（自然科学版），2010，29（3）：284-287，291.

[5]吴涓，宋爱国，温秀兰，“Matlab语言与应用”课程教学设计探讨[J].电气电子教学学报，2010，32（6）：10，11，16.

[6]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，2010，32（2）：104，105，113.

[7]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）：59-61，93.

[8]彭代慧， 祝诗平， 伞磊. “引导式面向对象”教学法在MATLAB课程中的应用研究[J]. 中国电力教育， 2013（31）： 105-106.

（编辑：郭桂真）