《MATLAB与仿真》课程教学改革实践与探索

吴飞 杨敏 樊春霞 荆晓远

摘 要：MATLAB是数据分析、算法开发、科学计算和数据可视化的重要软件工具，在工程计算、图像处理、信号分析等领域得到广泛应用。结合《MATLAB与仿真》课程的教学实践，从教学内容、授课方式、考核方式等方面进行教学改革探讨，对增强学生学习的积极性，提高教学质量会有所助益。

关键词：MATLAB；授课方式；考核方式

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2018）14-0005-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.14.001

自1984年问世以来，MATLAB经历了实践的检验和市场的筛选，目前已经是广大科研技术人员、高校师生常用的一个仿真软件[1]。MATLAB具有如下特点：语法简单，易学易懂，编程效率高；科学计算能力和可视化功能强大；可实现与Visual C++等其他编程平台的混合编程，运行效率高；具有丰富的应用工具箱，使用方便。因此，基于MATLAB的编程已经是理工科专业广泛开设的一门课程。

除了面向本科生开设《MATLAB与仿真》课程，高校还针对全日制和非全日制研究生开设该课程。当然，对于不同阶段的学生，教学内容侧重和要求有所不同。由于MATLAB主要服务于科学研究和工程计算，涉及大量数学理论和函数，因此，课程一般要求学生先修《高等数学》《概率论与数理统计》《矩阵理论》等相关课程。

一、 存在的问题

（一）教学内容的问题

MATLAB有很强的实用性，这也就意味着MATLAB应该用于解决实际的科学或工程问题，这样学生才能切实感受到MATLAB的实用。而在本科生课程中，主要介绍语法、基础知识，实际应用问题涉及较少；研究生已经在本科阶段接触过MATLAB，了解基本知识，主要关心与其课题研究相关的内容，对其他教学内容没有很高的学习热情。

（二） 授课方式的问题

目前，主要进行多媒体授课，教师在授课过程中借助PPT或者教案讲述理论，理论讲授结束后，学生进入实践环节。研究生课程甚至主要采用理论教学方式，通过教师讲授过程中的实例演示和课后习题练习的方式使学生得到实践体验。这两种授课方式都缺乏互动，学生被动地接受知识，这使得他们的学习热情减弱。

（三）考核方式的问题

课程考核常采用课后习题、仿真练习与期末考试（笔试）相结合的方式。以笔试为主的考核方式使得学生将主要的学习时间放在课堂上，注重基础知识的掌握，在课后不愿花时间进行实践，看似掌握得很好，实际动手时发现基本指令使用有困难[2]。

二、教学改革内容

（一） 联系专业特点，精选教学内容

MATLAB教材一般会系统介绍MATLAB的功能，如数值计算是其中重要的章节，覆盖数值积分、函数极值、微分方程的解、矩阵分解、线性方程的解、概率函数、随机数生成、多项式运算、最小二乘法、卷积运算等内容。教师应该根据选课学生的专业情况进行有侧重的讲述，并且需要在教学内容中穿插学生专业领域的实例，使得学生感受到MATLAB的实用性和学习该课程的重要性。此外，MATLAB包含众多有用的工具箱，可服务于如数学、统计与优化，信息处理与通信，控制系統设计与分析，图像处理与计算机视觉，计算金融等领域。根据学生的专业，介绍该专业领域的工具箱会有效调动学生的学习兴趣[3]。

（二） 增强教学互动，提高实际问题解决能力

《MATLAB与仿真》应该是一门实践性和应用性很强的课程。课程如果只是单纯的理论教学，肯定不足以提升学生的实际问题解决能力[4]。而如果仅仅是针对重要授课内容进行课堂提问或是课堂讨论，这种授课方式也不利于增强学生的动手能力。对于教学重点内容，可以在课堂上留有一定的时间，选择部分经典实例习题，让学生走上讲台进行现场编程演示验证。现场编程可以促进学生对理论的理解，对问题主动的思考，也可以增强师生间的交流，提升学生的自信心和实际问题解决能力。

（三） 改革考核方式，增加实践环节

《MATLAB与仿真》考核主要采用笔试的方式，在试卷中考查学生需要掌握的课程重点和难点内容。平时的课后习题、仿真练习、作业成绩也会作为平时成绩以一定比例综合核算总成绩。笔试为主的考核方式具有较强的导向性，会使得学生注重基础知识的掌握而忽视实践能力的培养[5]。作为一门编程语言课程，MATLAB应该像C/C++等语言一样，将上机考试作为最终考核的一个重要方面。这样可以促进学生在课堂中更加用心进行实践，也能促进学生在课后花精力进行练习，主动且有效提升实践能力。

总之，针对学生对《MATLAB与仿真》课程学习热情不高的现状，需要进行课程教学改革的实践和探讨。课程教学需要联系学生专业特点，精选学生感兴趣的教学内容，激发学生的学习兴趣；需要增强教学互动，通过现场编程验证等方式，提升解决实际问题的能力；需要改革考核方式，增加上机考试等实践环节，提升学生的实践能力。

参考文献：

[1] 张志涌，杨祖樱.MATLAB教程：R2010a[M].北京航空航天大学出版社， 2010.

[2] 肖林，张永胜.Matlab课程教学与改革探索[J].科技视界，2016 （19）.

[3] 聂建辉.Matlab与科学计算课程教学方法改革[J].学周刊，2017（19）.

[4] 吴松松，姚永芳，梁志伟.Matlab与科学计算教学改革的实践与探索[J].学周刊，2015（31）.

[5] 樊春霞.《MATLAB与仿真》课程教学改革的探讨和思考[J].科技创新导报，2012（26）.