Labview在工程數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：工程數(shù)學(xué)是多門(mén)數(shù)學(xué)的統(tǒng)稱，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)理論工具應(yīng)用于實(shí)際工程的能力。本文主要介紹Labview在工程數(shù)學(xué)的線性代數(shù)的教學(xué)中的應(yīng)用，將Labview這一圖形化語(yǔ)言與線性代數(shù)的教學(xué)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：工程數(shù)學(xué);Labview

1 引言

工程數(shù)學(xué)是電子信息工程專業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修課，通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)的專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。但是由于工程數(shù)學(xué)本身的課程特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難持續(xù)保持學(xué)習(xí)積極性，特別是大量公式，定理，計(jì)算的壓力之下，很容易出現(xiàn)畏難心理，從而難以保證學(xué)習(xí)效果。如何在課堂教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保證課堂學(xué)習(xí)效果，也是教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中一直探索的課題。鑒于目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種編程語(yǔ)言百花齊放，特別是對(duì)于工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果將來(lái)要從事與專業(yè)相關(guān)的工作，那么必然是要和編程打交道。因此在課堂教學(xué)中引入相應(yīng)的軟件和工程數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容相結(jié)合，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為學(xué)生提高動(dòng)手實(shí)踐能力打好基礎(chǔ)。編程語(yǔ)言有很多，包括C語(yǔ)言，MATLAB語(yǔ)言，Labview等，本文主要是結(jié)合Labview在工程數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2 Labview介紹

Labview與C一樣，是通用的編程語(yǔ)言，集成了龐大的函數(shù)庫(kù)。Labview的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集，CPIB，串口控制，數(shù)據(jù)分析等特點(diǎn)，和C語(yǔ)言不同的是，Labview是一種圖形化編程語(yǔ)言，采用數(shù)據(jù)流編程形式。Labview的編程包括兩大部分，前面板和程序框圖，前面板可以創(chuàng)建用戶界面，是和用戶交流的窗口。而框圖程序是通過(guò)圖形化源代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，類似于流程圖。Labview的應(yīng)用非常廣泛，可用于測(cè)試測(cè)量，控制，仿真，兒童教育等。

3 Labview在矩陣教學(xué)中的應(yīng)用

線性代數(shù)中矩陣是非常重要的一部分，也是求解線性方程組的一個(gè)有力工具，在自然科學(xué)和工程技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。包括矩陣的概念，矩陣的運(yùn)算，矩陣的秩以及逆矩陣的求解等。

在矩陣的運(yùn)算的課堂教學(xué)中涉及到矩陣的加法和矩陣的乘法。在講解方陣的冪的概念的時(shí)候，學(xué)生會(huì)關(guān)注到，對(duì)于高階次冪的方陣的求解會(huì)非常繁瑣，同時(shí)也不能保證其準(zhǔn)確性。如何才能進(jìn)行高效的運(yùn)算并保證結(jié)果的正確性，引入Labview圖形化語(yǔ)言進(jìn)行課堂教學(xué)演示，依據(jù)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力，能夠非常迅速得到運(yùn)算結(jié)果，同時(shí)也能直觀看到結(jié)果顯示。線性代數(shù)方陣冪實(shí)例如下：

An=B，A是方陣，求B。已知，當(dāng)n=10時(shí)，可以得到方陣，同時(shí)，通過(guò)調(diào)整n的值，可以實(shí)時(shí)快速得到相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果。

在矩陣的秩的教學(xué)中，涉及到兩種求秩的方法，一種是通過(guò)最高階K階非零子式來(lái)判斷矩陣的秩，第二種方式是通過(guò)矩陣的初等變換將其轉(zhuǎn)化成行階梯形矩陣，通過(guò)行階梯形矩陣中非零行的行數(shù)來(lái)判斷矩陣的秩。兩種方式根據(jù)具體的題目靈活運(yùn)用。如何對(duì)所求的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，也可以通過(guò)Labview程序語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。

以上述A矩陣為例，可以通過(guò)Labview快速得到矩陣的秩。

4 結(jié)論

21世紀(jì)是電子信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，對(duì)于開(kāi)設(shè)該專業(yè)的院校來(lái)說(shuō)，更是如此。如何培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代的應(yīng)用型電子技術(shù)人才，讓學(xué)生不僅僅限于課堂，將理論和實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，是我們從教者一直研究的課題。工程數(shù)學(xué)作為電子信息工程的一門(mén)基礎(chǔ)課，教師可以選取合適教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)課堂教學(xué)和Labview軟件的結(jié)合，利用Labview圖形化語(yǔ)言直觀的界面設(shè)計(jì)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主思考，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

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作者簡(jiǎn)介

包歡歡（1984-），女，浙江東陽(yáng)，講師，碩士，浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，研究方向：電子信息技術(shù)。