基于绘图的《MATLAB语言》教学实践

边惠惠 王钧 王兰军 陈华

摘  要：针对实际教学过程中教学内容与专业知识脱节的问题，该文以《MATLAB语言》中“绘图”这个知识点为例，结合专业特点，精心设计教学内容，将专业知识与MATLAB函数进行融合，采用融入信息化技术的任务驱动式教学方法，以培养学生的创新能力为最终目标，对该课程进行教学改革。实践表明，该教学模式切实改善了教学效果。

关键词：MATLAB  绘图  课程教学

中图分类号：G64                文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0147-02

《MATLAB语言》是我们“3+2”本科自动化专业的专业必修课。在教学过程中，我们发现该课程存在教学内容与专业知识脱节、教学方法老套、考核方式不灵活、学生学习兴趣不高的状况[1]。

该文以“绘图”这个知识点的教学过程为例，结合专业特点，精心设计教学内容，将专业知识与MATLAB函数进行融合，采用融入信息化技术的任务驱动式教学方法，提高学生学习的积极性、引导学生独立思考来提高学习效果，从而培养学生发现问题、分析问题和解决问题的创新能力[2]。

1  基于网络学习平台的任务驱动式教学方法

在该节课的教学中，我们采用任务驱动式教学方法，这是一种以任务为驱动、教师为主导、学生为主体的主动探究型教学方法，将这种教学方法运用于课堂教学，能够很好地改善学习效果[3]。

同时，我们在课堂教学中融入了信息化技术，利用学习通软件平台，建立了《MATLAB语言》在线课程，将课程标准、授课计划、任务书、教师讲课课件、部分任务仿真案例及课后练习题集上传到平臺，学生可以随时随地学习，也可以在线建立讨论组进行小组讨论，这样很大程度上调动了学生学习的积极性，提高了学习效果。

2  教学任务设计

结合自动化专业特点，根据教学目标精心设计教学任务，并以任务书的形式上传到学习通平台，学生在上课之前要提前登录学习通平台，下载任务书并熟知该节课的任务以及任务中涉及到的函数命令。基本上所有的函数命令在帮助系统里都能查找到他们的使用方法。针对绘图这个知识点，我们这样设计任务，如表1所示。

3  教学实施过程

教师首先分析任务并简单介绍一些功能命令的使用方法，然后学生分小组讨论完成任务的方案，教师巡回指导，任务完成后，每个小组抽出一人汇报具体的结果，最后教师总结补充，并评价小组和个人。整个教学过程都是在机房内完成的，学生每人一台电脑，每个人都要动手动脑参与任务。

在绘制二维图形的过程中，教师一定要注意引导学生，让学生以小组的形式首先根据所学的专业知识分析求解单位阶跃响应的方法，然后再分析如何利用MATLAB软件画出相应曲线。小组成员之间要集体讨论并最终完成任务。具体程序如下。

首先，求解系统的闭环传递函数，在这个过程中，教师要提醒学生注意cloop函数的使用方法。

num=[20];den=[1 8 36 40 0];[numc，denc]=cloop（num，den）;

其次，求解阶跃响应，其中step函数的使用方法学生需要自己查找。

t=0：0.1：10;y=step（numc，denc，t）;[y1，x，t1]=step（numc，denc）;

最后，通过两幅图对比，注意子图功能函数的使用方法。

subplot（1，2，1）;plot（t，y，'b：'，t1，y1）;title（'响应曲线'）;xlabel（'时间'）;hold on;subplot（1，2，2）;plot（t，y，'r：'，t1，y1）;title（'响应曲线'）;xlabel（'时间'）;grid on。

响应曲线如图1所示。

在绘制三维图形的过程中，教师要注意引导学生分析这两个系统的不同点，以及二维图形和三维图形的区别。同时要多注意个别小组出现讨论不积极的情况。编程中用到了循环语句，很多学生在这个环节会出现错误，教师要提示学生，让学生自己想办法纠正错误，最后完成任务。具体程序如下。

首先，求解系统的阶跃响应，注意循环语句的编写方法。

num=1;Y=zeros（200，1）;i=0;

for bc=0.1：0.1：1

den=[1，2*bc，1];t=[0：0.1：19.9]';sys=tf（num，den）;

i=i+1; Y（：，i）=step（num，den，t）;

end

其次，绘制三维曲面图，在这个过程中，教师要提醒学生使用图形保持功能。

subplot（2，2，1）;mesh（Y）;hold on;subplot（2，2，2）;meshc（Y）;hold on;subplot（2，2，3）;surf（Y）;hold on;subplot（2，2，4）;surfc（Y）。

4  教学效果

该节课在教师精心设计教学任务的基础上，改变传统的讲授方法，利用网络教学平台，通过小组集体讨论，让学生主动参与学习，很大程度地提高了学习兴趣，教学效果有了很大的改善。同时，我们将函数命令融合到专业问题中，通过解决专业问题，掌握这些函数命令的使用方法，这使得学生的学习不再枯燥、单一，学生完成任务后有获得成功的喜悦感。

5  结语

在《MATLAB语言》教学中，我们采用了融入信息化技术的任务驱动式教学方法，同时结合专业特点，精心设计教学内容，将专业知识与MATLAB函数进行融合，这样不但激励了学生的学习积极性，而且增强了学生的团结、协作精神，同时有针对性地培养了学生的实践能力、创新意识、独立思考和解决问题的能力。

参考文献

[1] 余国先，王峻.面向科研创新的MATLAB课程教学模式探索[J].西南师范大学学报：自然科学版，2018（1）：164-168.

[2] 徐国保.《Matlab 语言及应用》课程教学改革探索与实践[J].信息技术与教学实践融合，2016（24）：13-15.

[3] 王玉芳，叶小岭，陈逸菲.电气信息类专业Matlab课程教学改革探讨[J].软件导刊，2016，15（11）：218-220.