論MATLAB軟件在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的推行

覃雄燕

【摘要】通過(guò)概括介紹MATLAB軟件的強(qiáng)大功能，闡述了在高職教學(xué)中提倡使用MATLAB軟件原因、高職數(shù)學(xué)教學(xué)中使MATLAB軟件的意義以及使用MATLAB軟件的幾點(diǎn)建議，目的是進(jìn)一步的推廣，使MATLAB能更好地為教學(xué)服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】MATLAB軟件 高職數(shù)學(xué) 教學(xué)方法

現(xiàn)代高職教育提倡加強(qiáng)職業(yè)教育信息化建設(shè)，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引入現(xiàn)代信息技術(shù)就是這樣一種提高教學(xué)質(zhì)量、推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)化的重要手段。MATLAB被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”，是一種功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，充分利用好MATLAB軟件能夠更好地提高教學(xué)效率。

一、MATLAB軟件及其強(qiáng)大功能

MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

MATLAB軟件在數(shù)學(xué)方面應(yīng)用突出：數(shù)學(xué)計(jì)算以及繪制二維圖形、三維圖形、數(shù)學(xué)建模等重要領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，直觀強(qiáng)勁的視覺(jué)沖擊。

1.三維效果程序

>>clear all；

[X，Y，Z]=peaks；

contour3（X，Y，Z，20）；

h=findobj（'Type'，'patch'）；

set（h，'LineWidth'，2.5）；

title（'在多峰圖上繪制20條等高線效果圖'）；

set（gcf，'color'，'w'）；

MATLAB建立的三維等高線效果圖

2.動(dòng)態(tài)變化程序

建立一個(gè)隨時(shí)間變化而變化的曲線

>>clear all；

t=0：pi/20：2*pi；

Y=exp（sin（t））；

h=plot（t，Y，'YDataSource'，'Y'）；

for k=1.1：10

Y=exp（sin（t.*k））；

refreshdata（h，'caller'）

drawnow； pause（.1）

end

二、提倡在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入MATLAB軟件

高等職業(yè)教育作為高等教育發(fā)展中的一個(gè)類(lèi)型，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的使命。參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，高職教育改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容要求建立突出職業(yè)能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范課程教學(xué)的基本要求，提高課程教學(xué)質(zhì)量，改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)。在滿足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展要求與保持高等教育的教學(xué)層次的前提下，更加關(guān)注學(xué)生職業(yè)能力的提高，更加注重學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)?，F(xiàn)代信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，不斷推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)化，提高教學(xué)效率。在此指導(dǎo)思想下，MATLAB軟件是一款有助于提高學(xué)生應(yīng)用能力優(yōu)秀軟件，主張?jiān)诟叩嚷殬I(yè)數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是以培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)腦、創(chuàng)新能力為前提，讓學(xué)生學(xué)會(huì)借助軟件平臺(tái)，驗(yàn)證、應(yīng)用并發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律，提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。因此，在高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中開(kāi)設(shè)部分實(shí)驗(yàn)課，利用數(shù)學(xué)軟件，在電腦里完成求解任務(wù)目標(biāo)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法值得提倡。

三、在高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義

隨著高職教育的改革和發(fā)展，各專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容都做了相應(yīng)的調(diào)整，提高了數(shù)學(xué)教學(xué)的要求，但同時(shí)也縮減了數(shù)學(xué)教學(xué)的課時(shí)，加劇內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾。在教學(xué)中使用MATLAB軟件就可以較好地緩解此矛盾。因?yàn)楦呗毶鷮W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)很大程度是為其專(zhuān)業(yè)課打基礎(chǔ)的，既然數(shù)學(xué)服務(wù)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)，那么其深?yuàn)W的推理過(guò)程、繁瑣的計(jì)算過(guò)程，我們?cè)诮虒W(xué)中可以適當(dāng)減免，將數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)看成一個(gè)公式然后使用MATLAB軟件將其計(jì)算出結(jié)果即可。這樣即節(jié)約了時(shí)間又保障了準(zhǔn)確性。

我國(guó)高職院校大多是工科院校，長(zhǎng)久以來(lái)數(shù)學(xué)教學(xué)因?yàn)楣噍斉c填鴨式的教學(xué)手段與教學(xué)方式過(guò)于單一，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課困乏，提不起興趣。上世紀(jì)90年代引入MATLAB軟件后，MATLAB軟件也很快引入數(shù)學(xué)教學(xué)課堂的。高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天，高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義在于：

1.MATLAB軟件自身的優(yōu)點(diǎn)

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，易學(xué)易懂，用戶使用方便，語(yǔ)言簡(jiǎn)單，內(nèi)涵豐富，編程效率高，繪圖功能強(qiáng)。

2.MATLAB軟件輔助教學(xué)提高教學(xué)效率

從教師角度看，高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天，高職教師的教學(xué)素質(zhì)和教學(xué)能力越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注，形象直觀視覺(jué)沖擊、生動(dòng)的教學(xué)方式是“粉筆+黑板”所無(wú)法比擬的。它能使一些在傳統(tǒng)教學(xué)手段下很難表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容或無(wú)法觀察到的現(xiàn)象直觀、形象、生動(dòng)地顯示出來(lái)；MATLAB軟件輔助教學(xué)加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，提高其學(xué)習(xí)積極性；它能大大增加課堂教學(xué)的信息量，提高教學(xué)效率，成為解決學(xué)時(shí)矛盾的重要途。

3.MATLAB軟件輔助學(xué)習(xí)優(yōu)越性明顯

從學(xué)生角度看，有限的教學(xué)時(shí)間與無(wú)限的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的矛盾日顯突出，以學(xué)生為主體、自主學(xué)習(xí)的要求日趨迫切，終身學(xué)習(xí)理念從終身學(xué)習(xí)的理念來(lái)看，掌握MATLAB軟件后，可提高學(xué)習(xí)的自學(xué)能力學(xué)習(xí)能力，與學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力，并能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力，提高高職數(shù)學(xué)教學(xué)效率。

四、目前我國(guó)高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)中使用MATLAB軟件的情況

1.教學(xué)中使用率不廣泛

數(shù)學(xué)在高職院校教學(xué)時(shí)間1學(xué)年甚至是學(xué)一學(xué)期，學(xué)時(shí)是50～120，MATLAB教學(xué)分配的課時(shí)不足1/5，此外有的是教材里有MATLAB使用的內(nèi)容，但教師教學(xué)時(shí)不講，作為課外閱讀，有的是所使用教材就沒(méi)有MATLAB教學(xué)的內(nèi)容。新的有效軟件教學(xué)平臺(tái)得不到充分地推廣使用。

2.教師教學(xué)固有觀念影響MATLAB在教學(xué)使用的推廣

教師是教育教學(xué)方法推動(dòng)的主力軍，是具體實(shí)施者。新軟件教學(xué)平臺(tái)的成敗取決于教師觀念和行為能否緊跟時(shí)代步伐，接受新事物，并以行動(dòng)去實(shí)踐檢驗(yàn)它。多年教學(xué)實(shí)踐規(guī)律顯示，教師通常是教改的最大阻力。這有兩個(gè)原因，第一是習(xí)慣，即教師自身十多年的學(xué)習(xí)生涯與長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)歷所養(yǎng)成的習(xí)慣。教師面對(duì)新的要求，包括學(xué)習(xí)新事物，都對(duì)教師已有的教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)挑戰(zhàn)。第二有的教師把教學(xué)工作僅僅看作是謀生之道。不愿意投入較多的精力去嘗試一個(gè)不知道教學(xué)效果能否達(dá)到預(yù)期效果的新教學(xué)手段。教學(xué)方法的改進(jìn)，教師對(duì)新知識(shí)的接受、認(rèn)可與駕馭能力從某種程度上影響著教學(xué)實(shí)踐的成敗。

3.從我院學(xué)生使用MATLAB軟件情況調(diào)查問(wèn)卷分析學(xué)生使用MATLAB軟件存在的問(wèn)題

問(wèn)題1：你了解MATLAB軟件的功能嗎？

選項(xiàng)：A了解；B了解部分；C不了解；

2%的學(xué)生選A；80%的學(xué)生選B；18%的學(xué)生C.

問(wèn)題2：什么情況下你會(huì)使用MATLAB軟件？

選項(xiàng)：A上課及隨堂練習(xí)時(shí)；B課后做作業(yè)或練習(xí)題；C其他；

60%的學(xué)生選A；30%的學(xué)生選B，10%的學(xué)生C.

從調(diào)查問(wèn)卷得出的結(jié)論學(xué)生只在教學(xué)課堂時(shí)較多使用MATLAB軟件，沒(méi)有形成主動(dòng)使用MATLAB軟件的意識(shí)。主要原因在沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到MATLAB軟件的價(jià)值，對(duì)使用的廣度與深度還不夠，因此需要老師的進(jìn)一步引導(dǎo)。

五、在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中推行MATLAB軟件幾點(diǎn)建議

1.高職院校需有相應(yīng)政策的支持

如建立制度，鼓勵(lì)教師使用新的教學(xué)手段，對(duì)于勇于實(shí)踐新軟件教學(xué)平臺(tái)的老師給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)或精神勉勵(lì)。校園里從上至下的推廣新軟件的使用成果，樹(shù)立典型，鼓勵(lì)先進(jìn)。

2.教師要及時(shí)更新觀念

人們?cè)谠谒季S上有固守成規(guī)的觀念，不愿意對(duì)新事物新教學(xué)方法、法式的接受與嘗試。每一個(gè)數(shù)學(xué)教師都要有堅(jiān)強(qiáng)的信念和毅力，投入到教育事業(yè)中，勇于嘗試，不斷學(xué)習(xí)，不斷超越，努力做一個(gè)新型的時(shí)代前沿并被學(xué)生認(rèn)可的優(yōu)秀教師。

3.在教學(xué)中慎用MATLAB軟件

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，并不是每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都推薦使用MATLAB軟件。而是在適合的教學(xué)課堂中使用，創(chuàng)造教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)的直觀性，與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.MATLAB軟件教學(xué)注重理論聯(lián)系實(shí)際提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極、主動(dòng)性

知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)口要重視和加強(qiáng)教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)教育教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程可分為理論學(xué)習(xí)、典型示范、實(shí)踐訓(xùn)練三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。學(xué)習(xí)中讓學(xué)生把數(shù)學(xué)理論用到實(shí)踐過(guò)程中，轉(zhuǎn)化運(yùn)用能力。因此給學(xué)生講解理論知識(shí)后，及時(shí)運(yùn)用MATLAB軟件示范檢驗(yàn)，讓學(xué)生更直觀的了解并掌握所學(xué)知識(shí)，然后讓學(xué)生動(dòng)手解決生活中數(shù)學(xué)題，提高學(xué)習(xí)興趣，讓其產(chǎn)生想動(dòng)手找答案的主動(dòng)性、積極性。

六、結(jié)語(yǔ)

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，通過(guò)推廣實(shí)踐應(yīng)運(yùn)，挖掘其的巨大潛力，服務(wù)我們的高職數(shù)學(xué)教學(xué)，我們期待著它為我們教育事業(yè)交出滿意的答卷。

參考文獻(xiàn)：

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