MATLAB课程任务驱动教学的研究与应用

刘丽，朱学玲

（安徽新华学院 信息工程学院，安徽 合肥 230088）

MATLAB课程任务驱动教学的研究与应用

刘丽，朱学玲

（安徽新华学院 信息工程学院，安徽 合肥 230088）

通过对现有教学方式的分析，指出当前存在的问题，分析课程教学特点，剖析了课程教学改革的必要性；在已有教学方式的基础上，加入任务驱动方式教学，提高课程应用型；根据任务驱动教学的需要，合理设置教学方法，增强学生学习兴趣.

任务驱动；教学改革；应用型

MATLAB程序设计是一门应用型较强的计算机仿真课程，作为信息管理与信息技术的一门专业课，学生在大三上学期会接触到这门课程.教师在教学中，主要采用的是理论和实践相结合的授课形式，在机房完成教学，教师在同步完成演示之后，会布置相关的内容给学生随堂完成.在授课的过程中，发现了一些问题，例如学生不能够很好的掌握语言的特点，对于相关的例子，缺乏举一反三的能力，究其原因，在教与学的过程中总是存在隔阂，学生不能很好的理解课程的内容，教学上还存在一些缺陷[1].基于这些问题，课程需要进行改革，在教学方法上加入任务驱动元素.

1 任务驱动式教学法的特点

任务式驱动教学是教师与学生在教学的过程中，围绕一个共同的任务，通过学习者的自主探索和相互协作，来解决教学任务的一种实践活动[2].教师在设计任务时，要根据学生的特点合理地完成任务分配，通过启发式、分组式教学，让学生找到解决任务的方式，在这个过程中，不但提高了学生分析问题解决问题的能力，还可以加强学习小组的配合度，在任务的解决过程中让学生体会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.通过任务驱动教学，让学生从被动接受转化为主动学习，学习效能提高，学习兴趣增强[3].图1为任务驱动式教学的组成形式.

2 MATLAB课程任务分解

MATLAB程序设计的课程改革中，将模块化教学加入课程模块，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.根据课程不同模块的特点，在任务设置时合理分配，由浅入深，让学生通过提出问题，分析问题和解决问题的模式，将知识点融会贯通，提高应用水平.

（1）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，将工具的典型性应用方面做重点的介绍.学生在刚接触MATLAB时，需要通过大量的实例来巩固认识，在任务的设置方面，主要是在各个章节设置单元任务，学生通过简单的任务，先学习解决问题的方法，在任务的驱动下将所学的知识点合理掌握，提升了学习的积极性.

（2）专业模块侧重的是对专业知识的应用，让学生将MATLAB应用于以往所学的专业课程中，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.专业模块的任务设置时要结合课程性质，例如电路课程，在仿真时主要应用的是Simulink图形库仿真，在任务分配时，首先要让学生明确电路课程里的相关知识点，然后将电路里需要解决的问题转化成为MATLAB工具箱所能完成的问题，在这个过程中，学生需要掌握的是解决专业问题的方法，通过将专业知识点与MATLAB的结合，让学生理解MATLAB究竟能做什么，同时将专业知识的内容转化为实体仿真，加深了学生对于电路知识的进一步了解，努力让学生在这个过程中学会知其然，并知其所以然，提高学习兴趣.

这样的应用在高数微积分、曲线拟合、绘图，界面生成以及仿真模型的建立等方面都有结合的部分，在任务分配时主要以专业知识点为切入口，结合MATLAB编程，合理设置任务难度，让学生可以通过努力完成任务要求，增强学习兴趣.在教学时加强实例教学，强化学生对专业课的理解，同时提高学生的动手能力，知识能力水平得到进一步的提升[4].

（3）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，主要实现综合性教学，实训模块主要侧重内容的交叉和实际动手的能力培养，通过小组合作，分工协作，对某一个专业方向的内容进行应用.

教师在任务制定时可以提前和学生沟通，对于学生感兴趣的或者比较愿意去实现的内容可以加入任务选项，在任务分配时要注意任务的难度，选择合适的教学手段，组织学生进行小组讨论，将任务进行分解，让每个学生负责集体任务的一部分[5].通过不断的讨论，完成解决任务的过程，教师需要起到引导的作用，把更多的自主权利交给学生团队，在任务解决的过程中，学生可以最大化的发挥主观能动性，提升自身能力.

3 任务的具体完成实例

学生在进行任务实现的过程中，往往需要接触的是全新的内容结构，这对学生是个挑战，也是增强学习能力的好的方法.现以图形处理界面作为任务，分解相关任务量.

3.1 任务布置

①要求学生以5人一个团队，完成对于LINA图的相关图像处理，包括图像灰度处理，平滑滤波，直方图等多种图像预处理的效果实现；

②在图像预处理的基础上完成Roberts,Sobel,Log,Canny和Prewitt五种边缘检测算子的效果图，并比较各种算子的特点；

③在完成图像处理的基础上将内容与GUI图形界面相结合，生成可视化界面，加强程序的可视化.

3.2 任务准备阶段

在学习MATLAB之前学生没有任何图像处理方面的知识，这对学生来说是一个自主学习的好机会.在任务分配以后，在组长的带领下，团队进行了分工，各自负责图像处理的MATLAB预处理实现、边缘检测算子的功能实现和GUI的界面设计三个部分，学生通过大量查找书籍和阅读论文，收集了很多的资料，在课程上结合MATLAB工具进行源程序编写，在大量的试验后寻找到合适的解决路径，为任务的顺利完成奠定了基础.

3.3 任务的实现过程

图2 LINA界面

图3 图像预处理界面

图4 边缘检测算子界面

在实现LINA图形的处理及生成可视化界面的任务要求下，都需要结合MATLAB的相关功能模块完成，教师在任务布置的同时，给出学生解决问题的方向，具体的方法由学生自行讨论，寻找一条最优化解决路径.在图形处理的阶段，学生通过自学专业知识，掌握了图形处理的MATLAB库函数，并在此基础上进行了语言编程，强化了对MATLAB工具的认知；在可视化界面生成部分，学生根据界面的特点，完成了界面的设计，并在此基础上，添加了个性化控件，在这个过程中，学生明白了如何把语言和界面进行整合.具体的实现界面如图2、3、4所示.这些内容只有通过学生自身的实践才能被真正掌握，通过小组合作的方式，在任务驱动的教学方法下，学生的学习积极性加强，同时也完成了深层次的应用，加深了学生对于MATLAB工具的认知.

在任务的完成过程中，学生可以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.通过这个LINA图形设计的过程，我们看到了学生的进步，也充分相信学生能在老师的引导下完成任务，在上课的内容中，学生通过努力完成了以上的界面，在这些界面中，还是多采用控件形式而未发挥菜单的作用，在和团队的交流过程中，也给大家提出了更高的要求，希望有兴趣的同学在课下继续完成界面的整合，设计出更加完善的图形界面，将更多的内容有序的进行排列，这样才能更好地理解界面的用途.

4 结语

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，采用任务驱动的方式，可以提高学生的自学能力和团队配合力，也对教师提出了更高的要求.教师在合理设置任务的同时，也需要通过学生的反馈来衡量任务的难度设置是否合理.在完成基础任务的同时，根据不同学生的特点，可以适当的增设一些提高性的任务，这样才能充分调动不同状态学生的学习热情，也不会让一些基础较差的学生感觉压力过大，而丧失对学习的热情.在以后的教学中，我们还会继续总结相关经验，让学生在任务驱动的教学方法下，能够获得更多的成长.

〔1〕秦红.地方本科院校培养应用型创新人才的实践与思考[J].高等工程教育研究，2016（02）.

〔2〕赵振宁,方志刚,高云.“任务驱动法”与“讲授法”在教学中的对比研究[J].大学教育,2015（01）.

〔3〕李秀坤,娄久,张岩.“自适应”任务驱动实验教学模式研究与实施[J].实验技术与管理,2015（05）.

〔4〕刘阳,谭珺隽,王传林,马明兰,张琳.试点学院框架下应用型人才培养实践教学体系的构建[J].实验技术与管理，2016（01）.

〔5〕周本海.探析matlab教学中任务教学法的应用[J].信息技术教学与研究,2015（08）.

G642.0

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1673-260X（2017）07-0193-02

2017-05-26

安徽新华学院教学改革项目（2014jgkcx08）