《数值计算与MATLAB语言》课程的应用型教学改革探索

童楠 符强 钟才明

摘要：围绕应用型本科院校的培养要求，针对《数值计算与MATLAB语言》课程提出了具体教学改革措施，包括课程结构优化、教学组织完善、实践教学构建、课程外延探索以及创新教学推进等五个方面。教学改革的实践表明，该教学改革体系能促进学生在更好掌握专业知识的同时提高自身的实践创新能力，更好地满足实现社会对应用创新性人才的需求。

关键词：应用型；课程结构；课程内容；教学方法

1、引言

为完善人才培养结构和质量，适应新时代的经济调整和产业升级要求，教育部提出在现有高校体系中构建、转型一批应用型本科院校。应用型本科院校的特定教育目标为：以市场标准、创新标准和能力标准为取向，努力造就“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的应用型人才，即主要偏向于“应用型”素质教育。《数值计算与MATLAB语言》是电子信息类专业的主干专业基础课程。该课程以处理实际应用问题为背景，选择MATLAB编程语言为手段，将数学理论和计算机程序计算紧密结合在一起，以达到研究解决工程数学问题的数值方法与理论的目的。通过該课程的学习，不仅能让学生更好地掌握高等数学、线性代数等数学问题的数值计算方法及高级程序设计语言等方面的知识，更重要的是能够培养学生解决实际问题的实际应用能力，激发学生的创造力。从应用型本科教育目标来看，传统本科院校中的《数值计算与MATLAB语言》课程教学存在的主要问题是过于偏向理论性研究，学生容易产生厌学的情绪，教学效果有待提高。因此，必须结合实际情况，认真分析和研究应用型高校中的《数值计算与MATLAB语言》课程特点，并有针对性地从课程结构、课程内容、教学方法等各个层面进行积极的改革探索，从而确定出适合应用型需求的课程教学方案。这对完善具有应用型特色的《数值计算与MATLAB语言》课程体系具有十分重要的实际意义，能够有效提高该课程的教学质量和教学效果。

2、教学改革与措施

1）优化应用型课程内容结构。结合“应用型人才”的培养目标，在教学中突出学生动手实践能力的培养。课程强调实验和课程设计环节的作用，在实践任务的设置上，尽量选取贴近实际的工程案例。在提高学生的学习兴趣和动手实践能力的同时，提升学生分析和解决实际问题的能力。选择优质教材，同时自订偏重应用型讲义，设定优化课程设置，突出应用型的培养目标，探索能够有效解决理论与实践、基础与应用、传统与发展、重点与知识面之间矛盾的新课程体系，使课程更具实用性、启发性、科学性及系统型。

2）完善应用型教学组织方式。在教学组织方式上，突破传统的单向传授方式，实时穿插“应用型”案例，并以提问互动方式贯穿分析、设计及实现整个过程，同时结合启发式教学手段，培养探究型思维。促发学生的认知好奇心，在不断地启发中加深学生对知识的理解，培养学生的创新思维。恰当地变换教学内容的呈现方式，吸引学生的注意力，比如多媒体授课和传统的板书方式相交替呈现。结合多媒体、辅助软件、网络等条件探索立体化的多元教学手段，并在实际教学过程中摸索适合培养应用型人才的教学方法，如启发式教学、探究式教学等。

3）构建应用型实践教学模式。探索能更好配合教学及应用拓展型的上机仿真实验，并研究实践环节的多样性与层次化，使学生既能加深对数值计算方法理论的理解，又能掌握把数值计算方法应用于实际工程对象的方法和技能，激发他们的主观学习热情，促进他们的创新思维。充分结合现代教育技术手段，构建网络教学环境，发挥网络资源共享的优势，充分利用网上资源构建慕课等扩展学习平台，进行教与学的互动，发挥学生的主体地位，指导学生利用网络环境进行自主探究、发现学习；将计算机多媒体技术及MATLAB专业软件的实验设计分析引入课堂，与传统教学方式优势互补，为学生建立一个理论认识、理论探索的平台，以达到激发学生的学习兴趣，提高教学效果的目的。

4）探索应用型课程外延教学途径。在课程教学过程中，设计来源于实际工程的“应用型”数值计算案例，进行MATLAB实现，以促进课程的学习，同时探索更加外延的学习途径，强调MATLAB编程平台在各课程的应用，如线性代数等课程。通过其他课程的平台应用，提升课程的学习强度和广度。打造以结构竞赛、数学建模竞赛等为预备平台，将数值分析知识与MATLAB手段引入数学建模竞赛体系。借鉴历年各类竞赛题，设计相关大作业，要求学生自主完成内容，并作为最终成绩考核部分。不但为后期相关竞赛铺垫坚实基础，还进一步增强学生对课程的理解和熟练度，引领学生内生学习动力。

5）推进应用型创新教学体系。为培育学生的创新创业意识及能力，构建工作室等创新实践环境，并在工作室中设置逐层递进的项目体系。项目分为三个层次，第一层次项目侧重基础理论知识与应用能力培养；第二层次项目为综合性项目，在前一层次的基础上强调学生的”举一反三”能力培养，并加入扩展知识能力要求，培养学生对理论知识的应用综合素质；第三层次项目为创新项目，在前两个层次中获取的能力基础上强调学生对知识的应用创新能力，主要包括师生承接的地方服务类项目。

3、教学实践

我们历时3年，每年选取两个同年级自动化专业平行班进行教学效果对比。其中对自动化1班采取常规教学，而在自动化2班运用改进型教学手段。相比较常规教学，改进型教学方式能更能有效调动学生学习的主动性，并取得更好的教学效果。三年内在相同的考核评价体系下，自动化2班的课程平均及格率比自动化1班高出15.6%，平均良好率高出18%。同时参与课外竞赛和科研项目的统计数据表明，自动化2班的学生参与人数高出自动化1班26.1%。

4、结语

由于在应用型教学改革体系中强调和强化创新思维培养和社会实践参与，对学生的学习需求进行合理引导，学生对于专业知识学习的学习主动性有了明显改善，而积极参与各级各类的科研项目和学科竞赛中的学生人数也逐年提高，并获得较好的成绩。实践结果表明，项目驱动下的应用型创新教学体系，大大提升了学生的学习热情和学习能力，能有效持续地激发学生探索新知识的兴趣，提高学生的创新、协作及社会实践能力。

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作者简介：童楠（1981-），女，浙江绍兴人，讲师，硕士，主要从事数值分析、MATLAB编程技术的教学与研究。

基金项目：浙江省高等教育教学改革项目（jg20160236）；宁波大学科学技术学院教学研究项目。