《數(shù)值計算與MATLAB語言》課程的應(yīng)用型教學改革探索

童楠 符強 鐘才明

摘要：圍繞應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)要求，針對《數(shù)值計算與MATLAB語言》課程提出了具體教學改革措施，包括課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、教學組織完善、實踐教學構(gòu)建、課程外延探索以及創(chuàng)新教學推進等五個方面。教學改革的實踐表明，該教學改革體系能促進學生在更好掌握專業(yè)知識的同時提高自身的實踐創(chuàng)新能力，更好地滿足實現(xiàn)社會對應(yīng)用創(chuàng)新性人才的需求。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；課程結(jié)構(gòu)；課程內(nèi)容；教學方法

1、引言

為完善人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，適應(yīng)新時代的經(jīng)濟調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級要求，教育部提出在現(xiàn)有高校體系中構(gòu)建、轉(zhuǎn)型一批應(yīng)用型本科院校。應(yīng)用型本科院校的特定教育目標為：以市場標準、創(chuàng)新標準和能力標準為取向，努力造就“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”的應(yīng)用型人才，即主要偏向于“應(yīng)用型”素質(zhì)教育?！稊?shù)值計算與MATLAB語言》是電子信息類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程以處理實際應(yīng)用問題為背景，選擇MATLAB編程語言為手段，將數(shù)學理論和計算機程序計算緊密結(jié)合在一起，以達到研究解決工程數(shù)學問題的數(shù)值方法與理論的目的。通過該課程的學習，不僅能讓學生更好地掌握高等數(shù)學、線性代數(shù)等數(shù)學問題的數(shù)值計算方法及高級程序設(shè)計語言等方面的知識，更重要的是能夠培養(yǎng)學生解決實際問題的實際應(yīng)用能力，激發(fā)學生的創(chuàng)造力。從應(yīng)用型本科教育目標來看，傳統(tǒng)本科院校中的《數(shù)值計算與MATLAB語言》課程教學存在的主要問題是過于偏向理論性研究，學生容易產(chǎn)生厭學的情緒，教學效果有待提高。因此，必須結(jié)合實際情況，認真分析和研究應(yīng)用型高校中的《數(shù)值計算與MATLAB語言》課程特點，并有針對性地從課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、教學方法等各個層面進行積極的改革探索，從而確定出適合應(yīng)用型需求的課程教學方案。這對完善具有應(yīng)用型特色的《數(shù)值計算與MATLAB語言》課程體系具有十分重要的實際意義，能夠有效提高該課程的教學質(zhì)量和教學效果。

2、教學改革與措施

1）優(yōu)化應(yīng)用型課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)。結(jié)合“應(yīng)用型人才”的培養(yǎng)目標，在教學中突出學生動手實踐能力的培養(yǎng)。課程強調(diào)實驗和課程設(shè)計環(huán)節(jié)的作用，在實踐任務(wù)的設(shè)置上，盡量選取貼近實際的工程案例。在提高學生的學習興趣和動手實踐能力的同時，提升學生分析和解決實際問題的能力。選擇優(yōu)質(zhì)教材，同時自訂偏重應(yīng)用型講義，設(shè)定優(yōu)化課程設(shè)置，突出應(yīng)用型的培養(yǎng)目標，探索能夠有效解決理論與實踐、基礎(chǔ)與應(yīng)用、傳統(tǒng)與發(fā)展、重點與知識面之間矛盾的新課程體系，使課程更具實用性、啟發(fā)性、科學性及系統(tǒng)型。

2）完善應(yīng)用型教學組織方式。在教學組織方式上，突破傳統(tǒng)的單向傳授方式，實時穿插“應(yīng)用型”案例，并以提問互動方式貫穿分析、設(shè)計及實現(xiàn)整個過程，同時結(jié)合啟發(fā)式教學手段，培養(yǎng)探究型思維。促發(fā)學生的認知好奇心，在不斷地啟發(fā)中加深學生對知識的理解，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。恰當?shù)刈儞Q教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，吸引學生的注意力，比如多媒體授課和傳統(tǒng)的板書方式相交替呈現(xiàn)。結(jié)合多媒體、輔助軟件、網(wǎng)絡(luò)等條件探索立體化的多元教學手段，并在實際教學過程中摸索適合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學方法，如啟發(fā)式教學、探究式教學等。

3）構(gòu)建應(yīng)用型實踐教學模式。探索能更好配合教學及應(yīng)用拓展型的上機仿真實驗，并研究實踐環(huán)節(jié)的多樣性與層次化，使學生既能加深對數(shù)值計算方法理論的理解，又能掌握把數(shù)值計算方法應(yīng)用于實際工程對象的方法和技能，激發(fā)他們的主觀學習熱情，促進他們的創(chuàng)新思維。充分結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)手段，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學環(huán)境，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源共享的優(yōu)勢，充分利用網(wǎng)上資源構(gòu)建慕課等擴展學習平臺，進行教與學的互動，發(fā)揮學生的主體地位，指導學生利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行自主探究、發(fā)現(xiàn)學習；將計算機多媒體技術(shù)及MATLAB專業(yè)軟件的實驗設(shè)計分析引入課堂，與傳統(tǒng)教學方式優(yōu)勢互補，為學生建立一個理論認識、理論探索的平臺，以達到激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果的目的。

4）探索應(yīng)用型課程外延教學途徑。在課程教學過程中，設(shè)計來源于實際工程的“應(yīng)用型”數(shù)值計算案例，進行MATLAB實現(xiàn)，以促進課程的學習，同時探索更加外延的學習途徑，強調(diào)MATLAB編程平臺在各課程的應(yīng)用，如線性代數(shù)等課程。通過其他課程的平臺應(yīng)用，提升課程的學習強度和廣度。打造以結(jié)構(gòu)競賽、數(shù)學建模競賽等為預(yù)備平臺，將數(shù)值分析知識與MATLAB手段引入數(shù)學建模競賽體系。借鑒歷年各類競賽題，設(shè)計相關(guān)大作業(yè)，要求學生自主完成內(nèi)容，并作為最終成績考核部分。不但為后期相關(guān)競賽鋪墊堅實基礎(chǔ)，還進一步增強學生對課程的理解和熟練度，引領(lǐng)學生內(nèi)生學習動力。

5）推進應(yīng)用型創(chuàng)新教學體系。為培育學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識及能力，構(gòu)建工作室等創(chuàng)新實踐環(huán)境，并在工作室中設(shè)置逐層遞進的項目體系。項目分為三個層次，第一層次項目側(cè)重基礎(chǔ)理論知識與應(yīng)用能力培養(yǎng)；第二層次項目為綜合性項目，在前一層次的基礎(chǔ)上強調(diào)學生的”舉一反三”能力培養(yǎng)，并加入擴展知識能力要求，培養(yǎng)學生對理論知識的應(yīng)用綜合素質(zhì)；第三層次項目為創(chuàng)新項目，在前兩個層次中獲取的能力基礎(chǔ)上強調(diào)學生對知識的應(yīng)用創(chuàng)新能力，主要包括師生承接的地方服務(wù)類項目。

3、教學實踐

我們歷時3年，每年選取兩個同年級自動化專業(yè)平行班進行教學效果對比。其中對自動化1班采取常規(guī)教學，而在自動化2班運用改進型教學手段。相比較常規(guī)教學，改進型教學方式能更能有效調(diào)動學生學習的主動性，并取得更好的教學效果。三年內(nèi)在相同的考核評價體系下，自動化2班的課程平均及格率比自動化1班高出15.6%，平均良好率高出18%。同時參與課外競賽和科研項目的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，自動化2班的學生參與人數(shù)高出自動化1班26.1%。

4、結(jié)語

由于在應(yīng)用型教學改革體系中強調(diào)和強化創(chuàng)新思維培養(yǎng)和社會實踐參與，對學生的學習需求進行合理引導，學生對于專業(yè)知識學習的學習主動性有了明顯改善，而積極參與各級各類的科研項目和學科競賽中的學生人數(shù)也逐年提高，并獲得較好的成績。實踐結(jié)果表明，項目驅(qū)動下的應(yīng)用型創(chuàng)新教學體系，大大提升了學生的學習熱情和學習能力，能有效持續(xù)地激發(fā)學生探索新知識的興趣，提高學生的創(chuàng)新、協(xié)作及社會實踐能力。

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作者簡介：童楠（1981-），女，浙江紹興人，講師，碩士，主要從事數(shù)值分析、MATLAB編程技術(shù)的教學與研究。

基金項目：浙江省高等教育教學改革項目（jg20160236）；寧波大學科學技術(shù)學院教學研究項目。