MATLAB课程“通关考核法”的教学改革探讨

胡琼 周叶

摘要：该文针对MATLAB实践课程，提出了一种新的考核方法，以自主批阅的形式进行，以获得通关成就为最终目标。举例说明了考核方法的具体实施过程。实践证明，通关考核法能较好得督促学生主动学习，提高其实践能力。

关键词：MATLAB；考核；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）06-0131-02

MATLAB是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件，其核心思想是以矩阵作为基本运算单元，实现数值计算、分析、数据可视化，算法开发等各个层面的技术运算。MATLAB语言是一种交互性的数学脚本语言，执行MATLAB代码最简单的方式是在命令窗口的提示符（>>）处输入代码，如代码无误则会返回正确的结果，否则，提示错误并指明原因。这种交互性设计相对于其他高级语言来说更加简单明了，对初学者尤其友好。MATLAB的一个重要特点是可扩展性。可以通过附加的工具箱进行功能扩展，每一个工具箱就是实现特定功能的函数的集合，包含有数学和优化、信号处理和通讯、数字图像处理，控制系统设计和分析等。作为一门强大的计算和仿真工具，MATLAB在专业课程学习和创新实践中发挥着非常重要的作用。[1]然而课时紧，内容多，考核难[2]是各大高校MATLAB课程开展过程中普遍存在的问题。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号文件）明确提出，研究与探索建立与时代特色相适应的应用型人才培养目标的课程考核形式，是当前应用型本科院校教育教学面临的重要课题。为全面提升课堂教学质量，教育教学全方位改革，对课程的考核进行研究和改革实践是势在必行的。[3]

通过历年教学经验总结，本文以南京工业大学浦江学院通信工程专业开设的《MATLAB实践》为例，对课程的教学模式进行了深入的思考和积极的实践探索，提出了一种新的考核方法：不同于以往学生交，老师改的考查流程，新增了自主批阅环节，让学生自己核查习题完成情况。通过利用类似游戏中的“强迫心理”[4]，以通关打分的模式促进学生自主学习，独立完成课堂任务。

1 通关考核法实践措施

以南京工业大学浦江学院《MATLAB实践》课程为例。课程面向大一下半学期通信工程专业的学生开设，主要教学目标是令学生熟悉MATLAB的操作方法，理解不同数据类型及其计算，掌握数据可视化、基础编程以及对如Excel等其他类型文件的读取操作几大模块。课程集中在2周完成。现以基础编程环节为例，阐述通关考核法的实现过程及其结果分析。

1.1 方法概述

在教师完成理论知识的讲解后，向学生下发课堂练习，同时附有一份MATLAB加密文件grade.p用于实现通关考核。举例有编程题目为“写一个自定义函数名为mult_two_num，给定两个数值类型的输入参数a和b，返回a和b的乘积给变量c。”

学生在完成这道题之后即可使用grade文件进行自主批阅，其使用方式是在命令行窗口中输入grade。如果结果正确，则MATLAB窗口会显示“你完成了这道题！真棒！”字样，否则的话，grade会返回“错误”以及错误的原因如“函数缺少正确的输入参数，请返回编辑”等不同类型提示信息。（如图1，2所示）

1.2 考核文件

考核文件需要教師在课前准备好。教师应首先将每道习题的正确答案以MATLAB测试函数的形式进行脚本编写，然后对脚本文件进行加密。MATLAB中加密文件是*.p格式，如有脚本文件grade.m则加密后新生成grade.p文件。后者可以运行，但不可被查看内容，防止了学生通过批改文件直接获取正确答案。

在grade.p中，对同一道题可以添加多个测试模块，如例题中对两个数求乘积的程序，可以测试输入参数为a = 2， b = 5的结果， 也可以测试a = 100000， b = 0.01；a = 0，b = 0，或者设置a和b为随机数等多种情况下程序的返回值。如果在后续课程中讲到数组和矩阵时，可以在测试模块中添加a = [1，2，3，4]，b = [3，0，0，1]此类情况，判断学生是否在程序中加入了参数类型识别功能。再例如在课程讲到参数个数统计函数nargin和nargout时，可以同样以本题作为练习题，测试模块中新增有a = 3，b = [ ]这样的特殊情况，判断学生是否在程序中加入了参数个数异常处理机制。依据课程的展开程度和延拓深度，教师可对考核文件进行及时的修改以进一步满足教学需要。

1.3 成绩判定

在grade.p文件中成绩判定模块自成一体，其工作原理是要求学生在最终提交课堂练习成果时，使用grade.p文件加上自己的学号进行批改。每次批阅后，grade.p文件都会在桌面生成一个内容为乱码的文本文件。学生需要将自己的代码连同该文本文件提交给教师机。由于每个学生的学号不同且提交客户端识别码不同，根据这两项生成加密逻辑，则教师可以通过解密文本文件获取每个学生的成绩。为了防止有学生跳过某题的情况，grade.p文件会自动检测并识别当前目录下所有的函数文件并进行批阅。教师也可在解密成绩后随机抽查学生的代码文件进行最终得分的验定。

2 成果评价

从引入通关考核法的教学改革的实践效果来看，学生对于自主批阅式考查方法的接受度高，虽然在初次使用中需要摸索熟悉，但在重复使用后普遍接受并赞成这一方法，愿意为了得到最终的“恭喜通关”四个字而努力。这种自己做，自己改的考核方法提高了课堂效率，激发了学生在本门课程中的主动学习意识。因为知道只有自己完成题目才能得到成绩提交给教师，每个学生都在积极认真得进行课堂练习，编程基础较弱的同学也勇于问询学习较好的同学，形成了小范围内的良性讨论风气。在遇到难题的时候，学生也逐渐学会通过理解错误提示，分析自己的程序，找出错误原因。在面对批改程序中特殊参数的刁难时，学生也逐步发现自己代码中不完善之处，在函数编写上更加趋于标准化和成熟化。

传统的收作业，教师批阅，发作业具有延时性，往往学生在下一堂课收到作业时已经忘记了上一堂课的内容，甚至有些细小的错误没有被教师发现，学生也自认为回答正确。利用通关考核程序，学生可以即时得到反馈，明确自己的答案对错。对于一些惰于独立思考的学生，通关考核法也在一定程度上提升了学习能动性，提高了学生的课堂参与度。此外，通关考核法不仅帮助学生更好的发现问题，也解放了教师大量批阅作业的时间，可以更好地备课及为上课做准备。

通关考核法的教学改革现仍处于实验阶段，尚存在一定的问题，批改程序也可进一步优化升级，为其将来能够更好地服务本门课程，甚至于推广到其他软件类课程教学中去。

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），2018，43（1）：164-168.

[2]朱高峰，张艳蕾，梁平元.MATLAB课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2018，06：83-85.

[3]李念良，李望国.基于应用型人才培养的高校课程考核改革探究[J].科教导刊，2013，25（6）：14-15.

[4]Jenova Chen.Flow in Games （and Everything Else）[J].Communication of the ACM，2007，50（4）：31-34.

【通联编辑：朱宝贵】