高校MATLAB課程教學(xué)改革探索和實(shí)踐

孫偉

摘要：將新技術(shù)和新方法應(yīng)用到教學(xué)中，培養(yǎng)“新工科”的綜合性人才，是我國高校的重要任務(wù)。MATLAB是高校工科專業(yè)重要的通用課程，幾乎所有專業(yè)都有涉及，學(xué)好MATLAB對于工科人才培養(yǎng)有重要意義。本文基于MATLAB R2019b版本設(shè)計了MATLAB課程的教學(xué)方案，并論述了教學(xué)開展的原則，以期能指導(dǎo)其他高校實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：MATLAB;課程教學(xué);課程改革;新形勢

在新技術(shù)的應(yīng)用下，MATLAB被廣泛應(yīng)用于高校教學(xué)。MATLAB是美國MathWorks公司出品的一款商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，是英文單詞matrix和laboratory合并后的縮寫，意思分別是矩陣和實(shí)驗室。MATLAB是理工類學(xué)科科研人員使用頻率最高的軟件之一，常被用在圖像處理、信號處理、數(shù)據(jù)分析、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域。在同類的諸多軟件中，MATLAB在數(shù)值計算方面暫無對手，應(yīng)用該軟件可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、函數(shù)繪制、數(shù)據(jù)分析、算法實(shí)現(xiàn)等[1]。

隨著科技發(fā)展的日新月異，信息技術(shù)水平成為新時代人才培養(yǎng)的重要要求，信息技術(shù)應(yīng)用也是高校在進(jìn)行人才培養(yǎng)時應(yīng)把握的重要內(nèi)容。我國高校的工科教學(xué)中提出了“新工科”的教學(xué)理念，要求高校在培養(yǎng)工科人才時對一些技術(shù)工具的使用進(jìn)行教育指導(dǎo)[2]。在“新工科”建設(shè)的背景下，MATLAB課程成為很多高校開設(shè)的重要工科課程，本文基于MATLAB課程教學(xué)改革進(jìn)行了探索和實(shí)踐，以期為其他高校開展MATLAB教學(xué)提供參考。

一、MATLAB課程教學(xué)設(shè)計基本原則

MATLAB堅持版本升級，隨著升級軟件的內(nèi)容發(fā)生了很多變化，本文基于MATLAB R2019b進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步明確其邏輯主線，形成以“基礎(chǔ)—編程—仿真—應(yīng)用”為基礎(chǔ)的邏輯主線，并結(jié)合不同專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)，為MATLAB設(shè)置不同的課程定位，針對不同的學(xué)科進(jìn)行教學(xué)案例展示，促進(jìn)MATLAB教學(xué)與專業(yè)實(shí)際問題相貼近，使該軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能夠真正服務(wù)于專業(yè)人才培養(yǎng)[3]。

（一）科學(xué)性原則

MATLAB課程實(shí)踐性較強(qiáng)，廣泛應(yīng)用到案例教學(xué)，需要以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，確保所展示的案例具備科學(xué)性和準(zhǔn)確性，能夠經(jīng)得起在MATLAB中的運(yùn)行和驗證。

（二）引導(dǎo)性原則

MATLAB課程需要用到大量實(shí)例，具體應(yīng)用時會涉及到各種程序和命令，在教學(xué)過程中應(yīng)打好基礎(chǔ)，力求展現(xiàn)方式做到簡單易懂，緊扣專業(yè)內(nèi)的教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主探究。

（三）開放性原則

在改革開放的大背景下，“新工科”的建設(shè)也應(yīng)堅持開放性原則，集合各方優(yōu)勢，優(yōu)化資源配置，突破限制和束縛，落實(shí)產(chǎn)學(xué)研融合，不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域，將新技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，優(yōu)化MATLAB課程的教學(xué)案例。

MATLAB無論如何改革，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時都應(yīng)側(cè)重教學(xué)案例，通過創(chuàng)設(shè)情境來展現(xiàn)抽象的知識，將復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)。通過應(yīng)用MATLAB軟件能夠彌補(bǔ)理論學(xué)習(xí)中的不足，也能讓實(shí)踐教學(xué)不是無本之木，能夠成為理論和實(shí)踐溝通的橋梁[4]。高校學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)MATLAB了解到所學(xué)專業(yè)的基本原理，并以此指導(dǎo)實(shí)踐。

二、MATLAB課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

在本文研究的改革和實(shí)踐下，將MATLAB教學(xué)細(xì)分為逐層深入的一些教學(xué)手法，以期能夠培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力與計算機(jī)模擬防震能力，并能夠應(yīng)用這一技術(shù)解決一般的工程技術(shù)問題，讓這門課程的開設(shè)能夠真正服務(wù)于學(xué)生日后的工作。本文所做的具體改革措施包括一些幾點(diǎn)：

（一）課程實(shí)例教學(xué)的應(yīng)用

實(shí)例教學(xué)是基于文字知識描述的不足，以針對性的實(shí)例進(jìn)行彌補(bǔ)，讓學(xué)生能夠更為直觀地進(jìn)行感受和學(xué)習(xí)。在實(shí)例選擇過程中，要把握好方向，所選實(shí)例應(yīng)當(dāng)是學(xué)生已學(xué)或?qū)W(xué)的知識點(diǎn)，在輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的同時進(jìn)一步提升學(xué)生對課程的興趣。MATLAB在大學(xué)階段屬于理解難度較大的課程，且很多學(xué)生認(rèn)為其與專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)度不高，會產(chǎn)生學(xué)習(xí)上的逆反心理，教師應(yīng)對此予以關(guān)注，多選擇與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的實(shí)例進(jìn)行教學(xué)。

（二）互動式教學(xué)的應(yīng)用

改變傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式，采用教師與學(xué)生之間充分互動的教學(xué)方式，讓學(xué)生在課程中有參與感，而教師也能夠及時從學(xué)生那里獲得對教學(xué)的反饋，了解學(xué)生對課程的掌握情況，進(jìn)行針對性的教學(xué)和問題解答。充分調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB課程的主觀能動性，引導(dǎo)其積極發(fā)言、認(rèn)真設(shè)計，讓學(xué)生逐漸認(rèn)識到這一課程的重要性，大幅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和應(yīng)用水平。

結(jié)語

本文探索了高校MATLAB課程教學(xué)改革過程中應(yīng)遵循的原則與具體實(shí)踐，通過課程實(shí)例教學(xué)和互動式教學(xué)方法的應(yīng)用，能夠有效增強(qiáng)MATLAB課程教學(xué)應(yīng)用于實(shí)際工作的效果，并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，讓整體學(xué)習(xí)效果得到了明顯提升。其他高校的MATLAB教學(xué)實(shí)踐活動開展可以此為參考，實(shí)現(xiàn)該學(xué)科整體教學(xué)能力的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜艷迎.MATLAB在塑性成形原理課程中的應(yīng)用研究[J].科教導(dǎo)刊，2021（10）：140-142.

[2]劉道文.新工科背景下MATLAB課程案例設(shè)計探索與實(shí)踐[J].許昌學(xué)院學(xué)報，2021，40（02）：117-120.

[3]張茜.MATLAB軟件融入高等數(shù)學(xué)課程的模塊化設(shè)計與研究[J].山西青年，2021（06）：18-19.

[4]劉衛(wèi)國，蔡旭暉，呂格莉，等.開放式精品示范課堂的教學(xué)改革實(shí)踐——以“科學(xué)計算與MATLAB語言”課程為例[J].工業(yè)和信息化教育，2020（11）：23-28.