基于创造有意义的学习经历MATLAB课程改革研究

陶华伟 齐隽楠 傅洪亮 樊超

摘   要：为进一步提升学生对MATLAB课程的学习兴趣，本文围绕《创造有意义的学习经历——综合性大学设计原则》课程设计原则，对MATLAB的课程目标和课程评估方法进行设计。围绕“有意义学习分类法”中学会学习、基础知识、应用、综合、人文维度、关心6个维度，对MATLAB的课程目标进行重新设计;基于《创造有意义的学习经历》的“教育性”评估方法，分别从前瞻性评估、学习者自我评估、目标和标准、FIDeLity反馈4个方面，对课程评估方式进行重新设定。从而提升MATLAB课程的教学质量。

关键词：有意义的学习经历  MATLAB课程  课程目标设计

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（a）-0224-03

Abstract： In order to further enhance students'interest in learning MATLAB， this paper designs the curriculum objectives and evaluation methods of MATLAB based on the curriculum design principles of Creating Meaningful Learning Experiences - Principles of Comprehensive University Design. The curriculum objectives of MATLAB are redesigned around the six dimensions of learning， basic knowledge， application， synthesis， humanistic dimension and concern in "meaningful learning classification". Based on the "educational" assessment method of "Creating Meaningful Learning Experiences"， the curriculum evaluation methods are reset from four aspects： forward-looking assessment， learner self-assessment， goals and standards， and FIDeLity feedback. Thereby the teaching quality of MATLAB courses is improved.

Key Words： Meaningful learning experience; MATLAB Course; Curriculum objectives design

MATLAB[1]是信息類专业本科生的一门必修课程，课程的主要任务是学习MATLAB软件的操作和编程方法，课程的主要目标是锻炼学生运用现代工具的能力，并为数字信号处理、通信原理等课程打好基础。然而，当前MATLAB课程教学方法仍是教师讲授为主，学生被动接受的教学方式，这种“旧范式”的学习方式无法有效的调动学生的积极性，MATLAB的教学中急需更加高效、高质量的教学方式引入。

为提升学生的学习兴趣，高校的MATLAB老师采取了许多有意义的教学方式。浙江大学林峰[2]采用集中与分散相统一的方法，在课堂上要求学生独立完成70道作业题，在课下，利用QQ群和微信群对学生进行实时和在线问答，从而为学生创造一个自由、独立的学习环境，极大地调动了学生的积极性。朱高峰等人采用任务驱动式教学方法对MATLAB课程进行改革，针对具体教学任务，讲授课程与实际工程相结合，使得任务意识贯穿整个教学活动[3]。肖林等人在传统教学的基础上，对课堂教学、辅助教学以及考核方式进行了改革。课堂教学中，采用针对性教学（不同学院采用不同教学内容），交流式教学（增强与学生的交流沟通），实例教学（理论结合实际）;辅助教学方面，建立QQ群、网络平台等方式，加强下课时段的交流;考核方式的改良方面，增加网络交流、网上视频观看次数分数占比，引导学生自主学习[4]。华北电力大学李士哲等人结合自动化的专业课程，对MATLAB课程进行改革。在与自动控制原理课程结合中，引入频域法和根轨迹法对课程进行改革;在与现代控制理论课程结合中，采用MALTAB的高级算法，求解现代控制理论中的复杂计算问题，通过上述教学改革，提升了学生学习的积极性[5]。

上述学者的研究表明，MATLAB的教学应当以学生的学为主题，以老师的教为辅助。菲利普 康迪曾指出：“学习不应仅仅是信息的获得，而是对个人生活的意义和连贯性的探索”，新型的教育应当是以学习为主导，而不是以内容为主导，在L·迪·芬克的著作《创造有意义的学习经历——综合性大学设计原则》[6]中，作者确立了以学生学习为主导的新型教育价值观，从而改变传统教学中的填鸭式教学模式。

为提升学生的学习积极性，本文基于“创造有意义的学习经历”的教学方法，对《MATLAB及其应用》课程的教学目标和评估方式进行设计，旨在提升信息类专业本科生学习能力。

1  课程目标设计

《创造有意义的学习经历》书中提出了一种“有意义学习分类法”，该分类法包括：学会学习、基础知识、应用、综合、人文维度、关心，共6个方面。为提升教学质量，本文围绕有意义学习分类法制定MALTAB课程教学目标。

（1）基础知识。在《MATLAB及其应用》中，核心知识主要包括：MATLAB基本使用方法、数组和数组运算、矩阵的代数运算、MATLAB的数学运算、字符串、单元数组和结构体、MATLAB程序设计、MATLAB绘图。

（2）应用。针对实际学习生活中所遇到的问题，能够根据所建数学模型，能够用所学MATLAB知识，对问题进行仿真。

（3）综合。能够将MALTAB与所学高数、线性代数、电路等课程及工科背景相联系，具备编程能力解决实际中所遇到问题。

（4）人文维度。明白学习MALTAB课程的个人和社会意义，能够与别人讨论MALTAB在专业领域如何使用、如何设计程序。

（5）关心。关注课程并愿意从更多的个人途径学习MALTAB相关编程知识。

（6）学会学习。了解课程结束后如何继续学习，并能够在相关领域，基于MALTAB设计程序。

2  评估方式

《创造有意义的学习经历》认为学习目标、教学活动、反馈和评估三者是相互联系，相互反应的关系，教学活动包括：课堂表现、课后作业、实际编程项目、期末考试几个部分组成。传统的教学方式往往采用期中考试，期末考试等手段对学生的学习进行评估，但这种评估方式只能评估学生的基础学习能力。为了更好的帮助学生学习，《创造有意义的学习经历》采用“教育性”评估方法对学生学习进行评估。教育性评估包括：前瞻性评估、学习者自我评估、目标和标准、FIDeLity反馈。前瞻性评估指：学生能够利用学到的知识解决与自己有关的任务，产生更多智力上的兴奋;目标和标准：围绕教学目标设定课程标准;自我评估：为學生创造大量自己评价自己的机会;FIDeLity反馈：经常的、有区分度、迅速的充满爱意的进行反馈[4]。

围绕该评估方式，对《MATLAB及其应用》课程进行设计。

（1）前瞻性评估。

①课堂表现，提问：“学过MATLAB的数学运算后，你们能够用所学MATLAB解决线性代数中所遇到的问题”。

②课后作业：思考题。

③实际项目设计：设计基于MATLAB语音情感识别项目，激发学生兴趣，开始给学生提供一个基础代码，鼓励学生在此基础上进行改进，最终以识别率高低进行评价。

④期末考试：结合实际应用的试题。

（2）目标和标准。

①课堂表现考核目标：鼓励学生积极参与教学活动，支撑教学目标1掌握MATLAB基础知识，和教学目标4明白学习MALTAB课程的个人和社会意义，能够与别人讨论MALTAB在专业领域如何使用、如何设计程序。

②课后作业考核目标：帮助学生巩固所学内容。支撑教学目标1、2。

③实际项目设计考核目标：提升学生自学能力和发散思维能力。支撑教学目标2、3、4、5、6。

④期末考试考核目标：对学生总体学习进行评价。支撑教学目标 1、2。

（3）自我评估。

①设计题目：运用所学MALTAB知识设计一个语音情感识别系统。

②设计要求：老师提供一个基本识别系统代码，作为基准评估线，在此基础上进行改进，提升系统识别性能;查阅相关文献，不少于5篇;设计总体情感识别系统方案;编写仿真程序;制作PPT，进行答辩。

③设计完成方式：每班分为10组，每组2～4人，自由组队。

④评价方式：以识别率作为最终评价指标。

（4）FIDeLity反馈。

①课堂表现：每1个单元上完课后，向学生学生反馈评价结果，帮助学生提升成绩。

②课后作业：对学生作业批改后，分为优良中差几个级别，上课期间对优类作业进行表扬，对错误较多的问题统一讲解。

③实际项目设计：分阶段的对项目进行讲解和辅导，结合学生存在的问题进行讲解。

④期末考试：考试结束1周内公布成绩和标准答案。

3  结语

本文基于《创造有意义的学习经历——综合性大学设计原则》课程设计原则，围绕自己在《MATLAB及其应用》授课经验和科研经历，对MALTAB的课程目标和评估方式进行重新设计，在传授MATLAB枯燥的语法同时，结合人工智能中语音情感识别，激发学生的学习兴趣和动手能力。

参考文献

[1] 张歆彤.MATLAB仿真技术及应用[J].山东工业技术， 2018，265（11）：153.

[2] 林峰.“Matlab与系统仿真”课程的教学改革[J].电气电子教学学报，2015（3）：12-14.

[3] 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，2018，432（6）：89-91.

[4] 肖林，张永胜.MATLAB课程教学与改革探索[J].科技视界，2016（19）：26.

[5] 李士哲，蔡博，赵征，等.基于MATLAB教学平台的自动化专业课程教改[J].黑龙江科技信息，2016（30）：168-169.

[6] L·迪·芬克.创造有意义的学习经历：综合性大学课程设计原则[M].杭州：浙江大学出版社，2006.