MATLAB在高職機(jī)械專業(yè)課程改革中的應(yīng)用研究

趙國偉　李薇

摘要：將MATLAB軟件應(yīng)用于高職院校機(jī)械專業(yè)課程改革，簡化高職院校機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)過程中的計算過程，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的方法和能力。使學(xué)生能借助現(xiàn)代化工具M(jìn)ATLAB處理工作中常見的數(shù)學(xué)問題，從繁雜的數(shù)學(xué)計算中解脫出來，減少專業(yè)課程學(xué)習(xí)中數(shù)學(xué)計算環(huán)節(jié)的時間。有助于學(xué)生理解課堂教學(xué)，拓寬學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和解決工程實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：MATLAB;課程改革;機(jī)械專業(yè)

0? 引言

改革開放以來，職業(yè)教育為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了有力的人才和智力支撐，現(xiàn)代職業(yè)教育體系框架全面建成，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展能力和社會吸引力不斷增強(qiáng)，具備了基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的諸多有利條件和良好工作基礎(chǔ)。隨著我國進(jìn)入新的發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷加快，各行各業(yè)對技術(shù)技能人才的需求越來越緊迫，職業(yè)教育重要地位和作用越來越凸顯[1]。

1? 高職院校機(jī)械專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀分析

1.1 課程特點(diǎn)

高職院校課程分為公共基礎(chǔ)課、職業(yè)基礎(chǔ)課、職業(yè)專業(yè)課等類型。其中，機(jī)械專業(yè)公共基礎(chǔ)課包含大學(xué)英語、高等數(shù)學(xué)、思修、毛概等課程，用于培養(yǎng)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。職業(yè)基礎(chǔ)課用于使學(xué)生理解機(jī)械設(shè)計和加工過程中的基本原理，包含公差配合、設(shè)計理論、加工工藝等。職業(yè)專業(yè)課用于培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械大類中某一個專業(yè)的特定能力，要求學(xué)生畢業(yè)后具備相關(guān)專業(yè)知識，能從事具體的機(jī)械設(shè)計和加工生產(chǎn)過程，如工業(yè)機(jī)器人專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后能進(jìn)行某特定型號工業(yè)機(jī)器人的安裝、維修等工作。

1.2 學(xué)生特點(diǎn)

高職院校機(jī)械專業(yè)學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，數(shù)學(xué)基本功差，對高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)這類計算能力要求較高的課程存在畏難情緒。盡管在理論學(xué)習(xí)方面滯后于本科生，但他們在各類學(xué)生活動和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)能取得較好的成績。有很大一部分高職院校學(xué)生，清楚自身在學(xué)習(xí)方面存在的不足，他們渴望借助于現(xiàn)代化的工具，彌補(bǔ)自身不足，增強(qiáng)自己求職過程中的競爭力。

2? 職教改革為高職院校機(jī)械專業(yè)帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

2019年2月，《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》正式出爐。《方案》強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位，職業(yè)教育要著力培養(yǎng)高素質(zhì)勞動者和技術(shù)技能人才，使其進(jìn)一步適應(yīng)企業(yè)人才需求，保證高職學(xué)生在畢業(yè)時具備相關(guān)專業(yè)中級技能人才水平，畢業(yè)后3至5年通過進(jìn)一步培養(yǎng)達(dá)到高級技能人才水平[2]。

為推動職業(yè)院校深化改革，教育部推出了“1+X證書制度”。其中涉及機(jī)械類專業(yè)的汽車運(yùn)用與維修技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與編程、特殊焊接技術(shù)四個專業(yè)領(lǐng)域。這對高職院校機(jī)械類專業(yè)而言是前所未有的機(jī)遇。與此同時，教育部聯(lián)合財政部施行的中國特色高水平高職學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計劃（簡稱“雙高計劃”），要求高職院校打造技術(shù)技能人才培養(yǎng)高地和技術(shù)技能創(chuàng)新服務(wù)平臺，支撐國家重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、區(qū)域支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引領(lǐng)新時代職業(yè)教育實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，提升高職院校的辦學(xué)水平、服務(wù)能力和國際影響。這是高職院校面臨的新一輪挑戰(zhàn)[3]。

3? MATLAB在高職機(jī)械專業(yè)課程改革中的應(yīng)用

MATLAB是一款常用的數(shù)值分析軟件，將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案。由于MATLAB在計算方面的顯著優(yōu)勢，使得其在機(jī)械強(qiáng)度分析、電路模擬和圖像處理等方面得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合MATLAB和機(jī)械專業(yè)特點(diǎn)可以借助于MATLAB在以下三個方面推動機(jī)械專業(yè)課程改革。

其一，將MATLAB基礎(chǔ)課程作為專業(yè)限選課之一，主要用來介紹數(shù)值求解和Simulink仿真在機(jī)械專業(yè)中的應(yīng)用，使學(xué)生熟練MATLAB的基本操作流程，能用MATLAB進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)計算和基本電路模擬仿真，并能使用MATLAB繪制仿真結(jié)果的曲線或圖形[3]。

其二，針對機(jī)械專業(yè)的就業(yè)方向，結(jié)合企業(yè)用人需求制定符合電子產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)需求的現(xiàn)代化機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)方案。將MATLAB應(yīng)用于課程教學(xué)，選擇或編制適應(yīng)于課程改革需求的教材，制定具有針對性的教學(xué)計劃。如《工程力學(xué)》中力學(xué)方程組的求解、應(yīng)力應(yīng)變求解，《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》中強(qiáng)度計算與校核，《電工學(xué)》、《電力電子技術(shù)》課程中各種基本電路的模擬仿真等環(huán)節(jié)都可以通過MATLAB建立模型進(jìn)行詳細(xì)講解。

其三，要意識到MATLAB僅僅是機(jī)械專業(yè)課程改革所用到的一項(xiàng)重要工具，引入MATLAB是為了將原來的注重理論和知識的教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅胤椒ê湍芰Φ慕逃Ｒ驗(yàn)楦呗氃盒W(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，難以理解原來的理論教學(xué)，使用MATLAB這一數(shù)學(xué)工具將大大簡化數(shù)學(xué)計算過程，將復(fù)雜的理論計算轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖僮骱统绦蛘Z言，使學(xué)生更容易理解和接受，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其學(xué)好專業(yè)課程的信心，為后續(xù)對專業(yè)知識的深入學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

4? 結(jié)束語

將MATLAB作為一項(xiàng)工具引入高職機(jī)械專業(yè)課程改革，將原來的注重理論和知識的教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅胤椒ê湍芰Φ慕逃?。簡化力學(xué)、電工學(xué)等學(xué)科的計算過程，將復(fù)雜的理論計算轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖僮骱统绦蛘Z言，提升學(xué)生分析所學(xué)學(xué)科專業(yè)問題，并能借助于相應(yīng)工具和方法解決問題的能力。通過MATLAB強(qiáng)大的集成功能，將機(jī)械類專業(yè)課程有機(jī)結(jié)合，有助于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其學(xué)好專業(yè)課程的信心。

參考文獻(xiàn)：

[1]張健.高職教育發(fā)展轉(zhuǎn)型：意義、方式與路徑[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2014（9）：5-11.

[2]金昱伶.我國高職教育校企合作的現(xiàn)狀、問題與對策[D].西南政法大學(xué)，2015.

[3]賀星岳，曹大輝，程有娥，等.“雙高計劃”建設(shè)背景下高職院校教師專業(yè)發(fā)展的邏輯及推進(jìn)策略[J].現(xiàn)代教育管理，2019（9）：96-101.

[4]鄧娜，曹紅英.MATLAB仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2008（1）：124-125.

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基金項(xiàng)目：南充市哲學(xué)社會科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：NC2019C086）。

作者簡介：趙國偉（1989-），男，四川南充人，助教，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計與制造。