《MATLAB程序設(shè)計(jì)》教學(xué)模塊化改革的研究與實(shí)施

劉麗，汪強(qiáng)

（安徽新華學(xué)院信息工程學(xué)院，安徽合肥230088）

《MATLAB程序設(shè)計(jì)》教學(xué)模塊化改革的研究與實(shí)施

劉麗，汪強(qiáng)

（安徽新華學(xué)院信息工程學(xué)院，安徽合肥230088）

分析課程教學(xué)特點(diǎn)，指出了現(xiàn)有教學(xué)的不足，剖析了課程教學(xué)改革的必要性；在已有課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究模塊化教學(xué)特點(diǎn)，構(gòu)建了基礎(chǔ)模塊、專業(yè)模塊和實(shí)訓(xùn)模塊三個(gè)課程模塊體系；根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，建立了課程模塊化教學(xué)體系.

模塊化；教學(xué)改革；應(yīng)用型

隨著企業(yè)對應(yīng)用技術(shù)型人才需求的大幅度增加，各個(gè)高校都在進(jìn)行教育教學(xué)改革，以培養(yǎng)更多符合企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)生[1].應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素是課程改革，課程中如何融入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加入更多的實(shí)踐性因素是改革的核心[2].《MATLAB程序設(shè)計(jì)》是專業(yè)核心課，課程的教學(xué)地點(diǎn)在機(jī)房，在常規(guī)的教學(xué)中，主要是通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式完成授課內(nèi)容，這是這門課程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn).在教學(xué)中，學(xué)生可以按照書本的要求進(jìn)行相關(guān)操作，但由于課程的知識量較大，再加上MATLAB所涉及的面較廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，往往只是掌握了最基本的操作方法，對自己的專業(yè)知識不能很好地理解；課程在規(guī)定的課時(shí)里可以完成基本教學(xué)的內(nèi)容，但是缺乏對專業(yè)所涉及的一些側(cè)重點(diǎn)的集中訓(xùn)練，這是教學(xué)中存在的一個(gè)比較突出的問題.基于這些問題，課程需要進(jìn)行改革，提高學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng).

1 模塊化教學(xué)思路

模塊化教學(xué)是在基于原有課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上將課程內(nèi)容分塊處理，將課程分為基礎(chǔ)模塊，專業(yè)模塊與實(shí)訓(xùn)模塊三個(gè)大的方向，如圖1所示，結(jié)合學(xué)生以往學(xué)習(xí)過的專業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，形成內(nèi)容互補(bǔ)，側(cè)重應(yīng)用型教學(xué)，在學(xué)習(xí)的過程中告訴學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程究竟能完成哪些功能是與他們的專業(yè)更加緊密相關(guān)的，并且進(jìn)行專業(yè)化的訓(xùn)練，強(qiáng)化課程內(nèi)容，完成專業(yè)課程體系的關(guān)聯(lián)性教學(xué).通過模塊化教學(xué)，希望能夠提高學(xué)生在專業(yè)知識上的動(dòng)手能力，同時(shí)能夠把所學(xué)的MATLAB工具應(yīng)用到以往的專業(yè)課程中去，強(qiáng)化課程的應(yīng)用型能力培養(yǎng).

課程的內(nèi)容設(shè)置以這三個(gè)模塊為主線，合理分配好三個(gè)模塊之間的內(nèi)容，注意知識點(diǎn)的前后呼應(yīng)，將基礎(chǔ)模塊和專業(yè)模塊中的知識點(diǎn)進(jìn)行整合，然后在實(shí)訓(xùn)模塊中加以實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過實(shí)例增強(qiáng)對知識的理解，加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.

圖1 課程模塊化教學(xué)體系構(gòu)建

2 模塊化教學(xué)改革方案

MATLAB程序設(shè)計(jì)的模塊化教學(xué)中，主要是把整個(gè)課時(shí)時(shí)間分段利用，以基礎(chǔ)模塊為主線，專業(yè)模塊為支撐，實(shí)訓(xùn)模塊為亮點(diǎn)，將三個(gè)模塊有機(jī)的結(jié)合起來，并且穿插在教學(xué)中，這樣可以最大化地提高教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力.

2.1 基礎(chǔ)模塊

課程的設(shè)置中，基礎(chǔ)模塊是課程的入門階段，在這個(gè)模塊的教學(xué)中，主要以MATLAB工具的基本功能為主線，按照MATLAB的基本入門方法去進(jìn)行教學(xué)，由易入難，將工具的典型性應(yīng)用方面做重點(diǎn)的介紹，要求學(xué)生掌握使用MATLAB的方法，結(jié)合相關(guān)實(shí)例，加深學(xué)生對課程的理解.基礎(chǔ)模塊將會(huì)貫穿整個(gè)課程的內(nèi)容，對于學(xué)生而言，基礎(chǔ)模塊的內(nèi)容是后續(xù)進(jìn)行提高的重要依托，只有把這部分內(nèi)容很好地掌握了，才能真正意義上地去達(dá)到專業(yè)模塊和實(shí)訓(xùn)模塊的要求.

2.2 專業(yè)模塊

課程的設(shè)置中，掌握MATLAB的基本使用的目的就是為了能夠應(yīng)用于實(shí)際，與以往的教學(xué)相比，專業(yè)模塊會(huì)把這部分內(nèi)容強(qiáng)化，讓學(xué)生將MATLAB應(yīng)用于以往所學(xué)的專業(yè)課程中，讓學(xué)生對自己所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用并且能夠?qū)⑶昂笏鶎W(xué)的專業(yè)課內(nèi)容聯(lián)系起來，側(cè)重應(yīng)用型教學(xué)，讓學(xué)生明白學(xué)這個(gè)東西到底有什么用，能夠結(jié)合實(shí)際使用才是真正有用的東西.

舉個(gè)實(shí)際的例子，學(xué)生在之前的課程中都學(xué)習(xí)過微積分，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)并不是很清楚這么課究竟能為他們提供什么樣的幫助，作為信科專業(yè)的學(xué)生，數(shù)學(xué)是很重要的課程內(nèi)容，在與學(xué)生的交流過程中，他們對自己所學(xué)的內(nèi)容只是客觀的接受，按照老師的要求完成運(yùn)算，但對課程的應(yīng)用不是很清晰.在實(shí)際的生活中，一切規(guī)則都可以用數(shù)學(xué)來表達(dá)，凡是能用數(shù)學(xué)來表達(dá)的，都是可以通過建模來進(jìn)行仿真研究，而MATLAB恰恰提供了這個(gè)建模的平臺，通過這個(gè)平臺可以讓學(xué)生明白什么是建模，建模有什么用[3].學(xué)生可以通過建立微分和積分的仿真模型給虛擬的對象加以不同的輸入信號，看它會(huì)有什么樣的反應(yīng)及結(jié)果，在這個(gè)過程中加深學(xué)生對以往課程的理解同時(shí)也把MATLAB與數(shù)學(xué)結(jié)合起來，讓學(xué)生的動(dòng)手能力加強(qiáng)，也能反向促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB的熱情.

這樣的應(yīng)用還有很多，可以在電路，曲線擬合，繪圖，界面生成以及仿真模型的建立等方面加強(qiáng)實(shí)例教學(xué)[4、5]，強(qiáng)化學(xué)生對專業(yè)課的理解，同時(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，讓他們知其然，并知其所以然，知識能力水平得到進(jìn)一步的提升.

2.3 實(shí)訓(xùn)模塊

課程在前兩個(gè)模塊的基礎(chǔ)上，在后期可以加入實(shí)訓(xùn)模塊，側(cè)重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在整個(gè)MATLAB基礎(chǔ)模塊和專業(yè)模塊完成的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)綜合性實(shí)例教學(xué)，實(shí)訓(xùn)模塊主要側(cè)重內(nèi)容的交叉和實(shí)際動(dòng)手的能力培養(yǎng).模塊的內(nèi)容選取主要可以從以下幾個(gè)方面入手：

(1)進(jìn)行SIMULINK控制部分PID的仿真模型，側(cè)重點(diǎn)是PID是什么，可以干什么，起到什么作用，用在什么場合，可以解決那些實(shí)際生活中的問題.

(2)進(jìn)行圖像處理邊緣檢測部分的提取，可以舉例，比如說汽車闖紅燈，對汽車牌照邊緣的提取，確定車牌照號碼的提取范圍；警察對視頻中出現(xiàn)的犯罪人員的檢測，犯罪人員面部信息的提取等.

(3)繪制曲線的實(shí)例應(yīng)用，繪制支付寶的賬單，推廣到以后工作中常用的一些統(tǒng)計(jì)報(bào)表的繪制方法.

(4)電路仿真，側(cè)重說明電路仿真的意義是什么，當(dāng)我們有一個(gè)想法，想設(shè)計(jì)一個(gè)電路來滿足我們的要求時(shí)，需要驗(yàn)證我們設(shè)計(jì)電路的可行性，就是我們設(shè)計(jì)的電路能否滿足我們的要求，在仿真軟件中我們把設(shè)計(jì)好的電路給以預(yù)想的輸入信號，通過對輸出信號以圖表的型式顯現(xiàn)出來，來判斷我們的電路是否滿足我們的要求.

(5)曲線擬合，曲線擬合可以完成點(diǎn)的補(bǔ)充，為什么要曲線擬合，因?yàn)樵趯?shí)際當(dāng)中，比如做實(shí)驗(yàn)，不可能對所有的時(shí)間點(diǎn)上的數(shù)據(jù)都進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)都是一些離散的數(shù)值，這時(shí)我們需要進(jìn)行曲線擬合，認(rèn)為我們擬合的曲線與真實(shí)的曲線相吻合.

(6)GUI可視化界面，GUI可以完成可視化界面，側(cè)重說明完成什么樣的可視化界面，可視化界面的實(shí)體應(yīng)用等.

學(xué)生可以在這些方向中，根據(jù)自己的實(shí)際情況選取適合自己的目標(biāo)，也可以把自己感興趣的內(nèi)容提出，完成實(shí)體的設(shè)計(jì)，形成規(guī)范的文字性材料，這樣就把學(xué)生以前學(xué)習(xí)的東西和現(xiàn)在的MATLAB語言結(jié)合了起來，既能夠?qū)ATLAB得以實(shí)際的應(yīng)用，也能把現(xiàn)今所學(xué)的知識和自身專業(yè)相結(jié)合，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，也增加了課程的趣味性.我們將這種實(shí)訓(xùn)模塊引入到課程中，實(shí)際上也是通過這種訓(xùn)練讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力加強(qiáng)，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供一定的基礎(chǔ).

MATLAB是一個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)的工具，在目前的職業(yè)需求上也是很熱門的一個(gè)軟件，由于它在專業(yè)課程的仿真上基本上都能找到相關(guān)的方法，對于這個(gè)軟件的學(xué)習(xí)也可以進(jìn)行專業(yè)上的推廣，不同的專業(yè)根據(jù)自身的特色選取合適的知識點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)會(huì)起到比較好的作用.在教學(xué)過程中，通過模塊化方法，如圖2所示，形成一套完整的教學(xué)模式，可以提高教師的教學(xué)水平，同時(shí)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從整體上促進(jìn)課程的發(fā)展.

圖2 課程模塊化體系分解圖

3 結(jié)語

通過課程的模塊化改革，課程的內(nèi)容更加緊湊，應(yīng)用能力提升.教師在課程的授課方式上，更側(cè)重于從做中學(xué)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，尤其是一些綜合性的實(shí)踐環(huán)節(jié).通過改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法，加強(qiáng)問題式、啟發(fā)式、討論式和研究式等教學(xué)方法在課堂中的運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生從注重結(jié)果向注重過程的轉(zhuǎn)變；加強(qiáng)案例式、項(xiàng)目式和講座式的授課方式，將生產(chǎn)實(shí)際中遇到的問題作為案例，增強(qiáng)學(xué)生對工程問題的感知力.

〔1〕薛玉香,王占仁.地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色研究[J].高等工程教育研究,2016（01）:26-30.

〔2〕朱妮,袁春萍.民辦高校計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究[J].電子測試,2016（08）:21-26.

〔3〕華穎.MATLAB軟件在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程, 2013（26）:32-35.

〔4〕劉曉玉.基于教學(xué)目標(biāo)的MATLAB語言課程教學(xué)方法探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（3）:88-90.

〔5〕屈克慶.MATLAB仿真在電力電子實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育,2014(12):42-45.

G642.0

：A

：1673-260X（2017）03-0191-02

2016-12-19

安徽新華學(xué)院教學(xué)改革課程（2014jgkcx08）