Matlab軟件工具引入高職院校線性代數(shù)教學(xué)的探索與實踐

劉春英

摘 要：線性代數(shù)是一門重要的基礎(chǔ)課程，線性代數(shù)具有較強的邏輯性、抽象性和廣泛的實用性，在教學(xué)中引入Matlab數(shù)學(xué)軟件工具，搭建了理論與實踐教學(xué)的橋梁，創(chuàng)新教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的推理能力、計算能力和應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：高職 Matlab軟件工具 線性代數(shù) 應(yīng)用能力

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（a）-0075-01

1 Matlab軟件工具引入高職線性代數(shù)教學(xué)的必要性

線性代數(shù)是一門重要的基礎(chǔ)課程，具有很強的抽象性和邏輯性，目前，線性代數(shù)教學(xué)主要是以理論為主導(dǎo)，過多強調(diào)推導(dǎo)和證明，而輕視了在工程技術(shù)方面的應(yīng)用，本門課程的特點是抽象性強、概念多、人工計算量大，高職學(xué)生在計算能力和理解能力上相對薄弱，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程具有一定的困難，學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)的興趣也不高，在教學(xué)上給教師也增加一定的教學(xué)難度，基于這種現(xiàn)狀，在教學(xué)中如何解決這些問題，是每位教師長期思考和亟待要解決的問題。引入Matlab軟件工具可大大提高行列式、矩陣的運算效率，并能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)運算，有助于理解線性代數(shù)中的理論問題，Matlab軟件工具的引入為理論與實踐搭建了平臺，打通了理論與實踐間的壁壘，將理論與實踐融為一體，Matlab軟件工具具有強大的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖形可視化功能，把線性代數(shù)中的一些理論、計算以及建模等通過數(shù)學(xué)實驗方式得以實現(xiàn)。學(xué)生學(xué)有所用，培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用意識和實踐動手能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2 引入Matlab軟件工具，創(chuàng)新教學(xué)模式

Matlab是以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，簡介智能，書寫方便，對線性代數(shù)課程尤為適用，且可以與其他計算機語言兼容，對后續(xù)課程也起到很好的示范作用。但對于剛?cè)雽W(xué)的新生來說，由于其計算機知識的掌握還很有限，因此，在引入Matlab軟件工具前，我們首先讓學(xué)生了解Matlab的工作界面和簡單的菜單功能，以及編程的知識介紹，然后再利用Matlab軟件工具進行行列式、矩陣的計算及解線性方程組。因此，在教學(xué)過程中要改變以往的教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)模式，使學(xué)生易于接受新知識，新事物。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為主導(dǎo)，常采用知識講授+習(xí)題演練，線性代數(shù)課程計算量大，概念多，學(xué)生感到枯燥乏味，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，數(shù)學(xué)軟件Matlab為線性代數(shù)軟件實驗的平臺，采用案例引入，理實一體化交融的教學(xué)模式，將抽象的理論形象化、生動化，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行實驗，可大大增強學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探索和創(chuàng)造的欲望，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程變?yōu)樽约簞邮謱嶒?，自主學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生易學(xué)易會，提高教育教學(xué)質(zhì)量，在此教學(xué)模式下，培養(yǎng)了學(xué)生的計算能力、應(yīng)用能力和自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)從單純的教師講課、學(xué)生聽練的模式發(fā)展到利用Matlab軟件工具實現(xiàn)師生共同參與的學(xué)習(xí)模式，通過“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)過程，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取切實可行的教學(xué)模式，使學(xué)生的職業(yè)能力產(chǎn)生“質(zhì)”的飛躍。

3 以Matlab軟件工具為平臺，數(shù)學(xué)建模思想融入線性代數(shù)課程

線性方程組是貫穿于線性代數(shù)的一條主線，其應(yīng)用范圍極其廣范，如電路中電流電壓的計算、交通流量的分析、平板穩(wěn)態(tài)溫度的計算等多方面都要涉及到線性方程組的解法，構(gòu)建以線性方程組為數(shù)學(xué)模型，將其融入到課程中，更容易使學(xué)生理解和掌握。

在每章課程結(jié)束時增加一次數(shù)學(xué)實驗課，先讓學(xué)生將該章的一些基本概念與Matlab中最基本的命令對應(yīng)起來，學(xué)生熟練掌握之后老師再給出一些學(xué)生感興趣的實際問題，讓學(xué)生進行數(shù)學(xué)建模、求解。這種做法，一方面可提高學(xué)生的計算機應(yīng)用、操作技能；另一方面有助于學(xué)生對理論的理解和消化，理論與實踐融為一體，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，學(xué)生的綜合能力有了很大的提升。

通過實驗教學(xué)，將數(shù)學(xué)建模思想融入到線性代數(shù)的課程中，學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力有了很大的提升。學(xué)生在近幾年的數(shù)學(xué)建模競賽中取得可喜的成績。數(shù)量上由原來的只有兩隊參賽到目前的10隊參賽，級別上由省賽到國賽，獎項上由成功參賽到獲二等獎的好成績，從參賽的規(guī)模、級別、質(zhì)量、成績等方面都有顯著的變化，實踐證明學(xué)生運用數(shù)學(xué)工具解決實際問題的能力有了顯著的提高。

4 Matlab軟件工具引入改革評價機制

傳統(tǒng)的學(xué)生成績考核大多都是采用閉卷考試，考試內(nèi)容存在比較明顯的局限性，且考試內(nèi)容大多是知識導(dǎo)向性的，缺乏對學(xué)生綜合能力和素質(zhì)的評價，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與素質(zhì)；通過Matlab軟件工具引入，將數(shù)學(xué)建模思想融入到線性代數(shù)中，學(xué)生成績考核由單一向多元化發(fā)展，將單一考核與多元考核相結(jié)合，開卷與閉卷相結(jié)合，上機操作與筆試相結(jié)合，改革評價機制，全方位的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生較強的綜合能力，為學(xué)生與企業(yè)零距離接軌打下堅實的基礎(chǔ)。

新的評價機制，全方位的評價學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，新的教學(xué)模式的運用，有助于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力，使教學(xué)質(zhì)量逐年提高，學(xué)生成績的合格率和優(yōu)秀率穩(wěn)步提升，教學(xué)改革初見成效。

總之，Matlab數(shù)學(xué)軟件工具的引入，為數(shù)學(xué)實驗和理論教學(xué)打通了壁壘，架起了理論與實踐相結(jié)合的橋梁，在線性代數(shù)教學(xué)中，加深了學(xué)生對抽象的數(shù)學(xué)概念的理解，使一些復(fù)雜的計算和推導(dǎo)過程在計算機上得以實現(xiàn)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生不但學(xué)習(xí)到了有關(guān)的數(shù)學(xué)知識，同時也提高了應(yīng)用數(shù)學(xué)方法、借助計算機技術(shù)解決實際問題的能力，學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到了開發(fā)，為今后的深入學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 李紹剛，段復(fù)建，陳利霞.線性代數(shù)中Matlab實驗教學(xué)的探索與實踐[J].長春大學(xué)學(xué)報，2010（6）：21-24.

[2] 陳佩寧.引入Matlab軟件工具提高線性代數(shù)教學(xué)應(yīng)用水平[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（4）：53-54.