Matlab在本科教学中遇到的几点问题及探讨

2018-11-13毋玉芬郭盼重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331

新生代 2018年14期

毋玉芬郭盼重庆师范大学物理与电子工程学院重庆 401331

一、引言

Matlab是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

Matlab课程是一门广泛应用于很多领域的工具书类学科。众所周知，Matlab和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，可广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。鉴于Matlab的强大功能及友好界面，Matlab课程在各高校已广为开设。

本文就重庆师范大学物理与电子工程学院下设的物理专业、光电信息科学与工程专业以及电子信息科学与技术专业在Matlab课程开设及教学过程中遇到的几点问题进行探讨及总结，旨在激发学生学习兴趣，提高该门课程在本科教学中的实际教学效果。

二、教学感悟一——不适合跨年级混合开设

根据教学改革发展的需要，为了使高校毕业生更匹配社会需求，各高校都会对自己的人才培养方案定期做出适当调整，从而使专业课程的开设更为合理。但在具体的实施过程中偶尔也会带来教学难题，比如个别年级某些课程的教学断层。

在某轮Matlab教学过程中，上课的班级成员中同时包括了不同专业的大学一年级、二年级和三年级同学。在这种情况下，教师的教学难度无疑时很大的，因为不同年级学生的基础知识水平是不同的。一年级刚入校学生，知识水平相对较低，需要老师在上课的时候细讲慢讲，而高年级同学经过大学前面阶段的教育，已经掌握了C语言等编程语言基础，再来上Matlab课程，他们更需要的是任务式教学，只需要老师给出大的引导。把这些跨年级的学生放在同一个教室授课，对授课教师和同学来说都是一个挑战。

根据实际教学经验来讲，不到万不得已，不建议将不同年级，尤其是年级跨度大的学生放在同一个班级混合教学。对于Matlab课程的具体开设时间，个人建议最佳开始时间在一年级下学期或二年级上学期，这个阶段学生具有基本的C语言基础，再来学习Matlab课程，上手容易，且可以边学习专业基础课程，边学以致用，更能体现Matlab工具书式学科的优势。当然了见仁见智，各开设学科也可根据自己的学科实际需求，适当提前或延后课程开设时间。

三、感悟二——实例教学激发学生兴趣

通过实际教学过程发现，学生普遍对Matlab绘图和仿真功能最感兴趣。因为学习编程语言毕竟是比较枯燥的，因此可在教学过程中，代入大量与专业相关的实际例子，采用实例教学，增加学生学习兴趣，从而改善学生的学习效果。比如给二年级光电和电子专业的学生开设Matlab课程，可以引入信号时域分析和频域分析方面的应用，运用Matlab对图像信号进行各种滤波处理并恢复，让学生自己动手操作并观察实际的处理效果。藉由这些例子，充分调动学生的学习兴趣，增加学生的学习动力。给一年级同学开始课程的时候，则可以强调Matlab的矩阵处理功能，因为线性代数课程对于一年级学生来说，是一门相对来说较为艰深的课程，通过Matlab强大的矩阵处理能力，验证学生自己的线性代数课业，提高学生学以致用的能力。

四、感悟三——任务驱动式教学强化教学效果

目前大部分学校采用的MATLAB课程教学方式是课堂讲授与实验练习相结合，其中课堂时间的90%以上通过课堂讲授的方式呈现，然后再通过实验来加深与巩固知识点。这种枯燥、乏味的教学方式往往容易使学生出现学习动力不足、精力分散等问题。为此众多教学工作者建议采用任务驱动式教学方法来提高学生的学习兴趣，从而改善教学效果。任务驱动式教学法是一种主动探究型教学模式，其特点是以学生为中心，以任务为驱动，在课堂教学中给学生引入一项或多项与学科相关的任务，让学生在任务的驱动下来学习知识和获得技能。教师将教学内容设计成一个或多个具体的任务，通过任务驱动教学引导学生思考，从而提高其能力。学生完成任务的过程，既是学习理论知识的过程，也是综合应用知识的过程。通过在电子专业一年级和光电专业二年级学生Matlab课堂教学中引入任务驱动式的教学方式，大大的激发了学生的学习动力，对于巩固课堂知识也起到了显著的效果。