MATLAB课程教学改革的探索与实践

张昊慧

淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 江苏淮安 223001

作者：张昊慧，硕士，助教，主要从事信号与信息处理的研究。

1 引言

MATLAB软件是适合多学科、多种工作平台的功能强大、界面友好、开放性很强的大型优秀应用软件，给几乎所有的科学研究领域提供了强有力的支持。同时也是国内外高等院校数学、数值分析、数学建模、数字信号处理、自动控制理论以及工程应用等课程的基本教学和实验仿真工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。因此，MATLAB成为电子信息、电气工程、自动化、电力工程与管理等专业本科生的基础必修课，为后续课程的学习、工程设计和科学研究打下基础。可见，学生对该课程掌握的程度将直接影响高校对学生的培养质量。从往年的教学效果看，并不是很理想，许多学生在大一或大二就开始学习MATLAB软件，但直到大四做毕业设计时，一些人还不能熟练掌握MATLAB语言。

探其根源，一方面依据该课程的特点，国内大部分院校都将其课程性质设置为考查课，因此学生的重视程度不够，缺少学习的热情和动力。而且近些年的扩招使入学学生的素质平均水平相对下降，学习效果自然不理想。另一方面，MATLAB是一个将通用性与专业性、一般目的应用与高深科学技术应用有机结合的一个功能强大的软件，而高校里安排本课程时，包含实验教学课时在内，总的教学课时一般在36～45学时，教师在有限的课时内，根据所授学生的不同专业，有针对性地选取教学内容的得当与否，将影响该门课程的教学质量。

如何在新的形势下，与时俱进，提高该课程的教学质量？近几年，笔者根据淮阴师范学院物理与电子电气工程学院(以下简称“我院”)的实际情况，对该门课程的教学内容和教学方法进行了不断探索与改进。教学实践说明，这些措施的实施有效地激发了学生的学习兴趣，调动了学生的能动性，取得比较好的教学效果。

2 上好第一节课，强调课程地位，增加学生的重视程度与学习兴趣

通常，学生在决定是否花时间和精力去学习某门课程时，很大程度上取决于他们对该门课程的认识与印象，而对该门课程的重视程度就决定他们能否投入足够的学习能量以及采取什么样的学习方式(被动地应试学习还是主动地增强型学习)。这在很大程度上决定该课程的教学效果。一个学期某门课程出勤率的最高峰值是在第一节课，学生精力最集中、好奇心最强的时间段就处在第一节课，第一节课将决定学生对该门课程的认识与印象。因此，第一课不论是对学生还是教师都非常重要。那么，第一课到底应该讲些什么内容才能增强学生对该门课程的重视程度呢？

首先，通过互联网，搜索美国麻省理工学院和国内西安交通大学所设置的MATLAB课程的基本信息、对该课程的定位、对学生学习的基本要求，通过比较和分析，让学生认识到MATLAB是当代大学生必须掌握的几大计算机语言之一，以此来增加学生对本课程学习的紧迫感和主动性。

然后，列举几个学生在之前其他的课程中曾经用相应的方法解决过的问题，看看通过MATLAB又是怎样解决的。

在MATLAB中输入A=[124;051;4 -39];det(A),inv(A)，便可得出结果。

在MATLAB中输入dsolve(‘Dy=y-2*x/y’,’y(0)=1’,’x’)，便可得出结果。

在MATLAB中输入A=[50 -200;-2050 -20;0 -2040];U=[20;0;0];I=AU，便求出各支流的电流。

例4：绘制正弦、余弦曲线。

在MATLAB中输入t=[0:0.5:360]*pi/180;plot(t,sin(t),t,cos(t))，便绘出一个周期的正弦、余弦曲线。

通过这些熟悉的题目，使学生基本上不知不觉地了解了MATLAB的部分功能，看到同样的题目在MATLAB中通过输入简单的几行语句就可以准确地运算出他们用其他的方法花上几倍的时间才能得出的结果，打消了学生学习该课程的畏惧感，激起学习本课程的兴趣。

3 形式多样的教学方法

由于该门课程内容庞杂，如果教学内容针对性不强，教学重点不突出，就会遮盖MATLAB软件专业工具的特性，学生掌握起来也会失去方向。如果教学中采用“满堂灌”的教学方式，教师只注重了教学中“讲”的作用，而忽视了学生“学”的作用。这样几次课下来，学生就失去学习兴趣，更不可能有积极性和主动性，从而影响教学效果。因此，摆在教师面前的问题就是必须要找到一些更合适的教学方法，以增强教学效果。

3.1 针对性教学

近些年来，为了提高学生的综合素质，各高校都在调整教学计划和课程门类，优化课程体系，以使学生的知识结构能够适应21世纪对人才的需求。课程门类的增加必然会减少教学学时。而MATLAB软件具有指令众多，内部集成函数丰富的特点。在传统MATLAB教学中，教师为了在有限的学时里尽可能多地讲授内容，通常采用“满堂灌”的教学方式。但这种方式往往导致学生无法长时间集中精神跟随教师的思路，长此以往就会使学生抓不住重点，失去学习的兴趣。因此，为了保证培养目标的有效实现，其相应的教学内容也要进行调整，以便体现教学的重点，突出教学的针对性。

笔者认为教学内容突出针对性和实用性，关键是要在专业特色上下功夫，即体现出为专业服务的宗旨。根据不同专业的需要，教学内容的选取必须与专业背景紧密配合，重点讲授与本专业密切相关的内容，这样才能突出针对性。例如，在讲授MATLAB的绘图功能时，针对电子专业的学生，重点绘制幅频、相频曲线，单位冲激响应曲线；而针对自动化专业的学生，重点绘制根轨迹图和伯德图。同时，教师在教学过程中应注意引导学生使用MATLAB中的help功能，让学生自己去探索其他相关知识点，以帮助他们触类旁通地理解与掌握相关指令和函数的用法，提高教学效率。

3.2 实践性教学

在重视理论教学的同时，必须加强上机实践环节。学生只有积极主动地参与上机实践，才能更好地促进理论教学，避免出现“听得懂，编不出”的现象。当然，在上机的实验中，不能仅仅停留在学生读程序，输入程序然后显示结果用以验证的阶段。而应该根据专业特色，布置一些与本专业相关的有趣的实际问题，让学生自己找资料或上网查找解决问题的方法。这样既培养学生写程序、调试程序的能力，提高学生上机的兴趣，又能锻炼学生自主实验和工程实践的能力。

例如，在综合性设计实验中，要求学生设计一个GUI界面，实现对图像的简单处理。要求：1)在GUI界面上显示原图像和处理后的图像；2)利用按钮或菜单对图像实现加常量、加椒盐噪声和乘以常量3种基本处理。这样调动学生学习的主观能动性，才能使学生真正学会如何编写和调试程序来解决实际问题。同时，我院也尝试开设合作式、讨论式实验，培养学生合作能力与从事科研工作的严谨的思考能力。

3.3 交互式教学

计算机多媒体技术区别于其他媒体技术的显著特点之一就是可以进行人机交互，能够实现信息的反馈交流。校园网络为辅助课堂教学提供了一个很好的平台。不仅能实现学生与计算机之间的交互，还能实现学生之间、学生与教师之间的多向交流。在课堂之外，教师可以将有关MATLAB课程的多媒体课件、参考文献及其他学习资料发布在网络教学平台上，学生除了可以自主选择和决定学习内容与时间外，还可以在学习的过程中针对遇到的各种问题，通过网络及时地与同学和教师进行交流，及时解决问题，避免部分学生因长时间得不到有效帮助而失去信心与兴趣，从而放弃学习的情况。教师借助校园网络，在各种信息反馈中也可以对教学不断加以总结和改进，进一步提高课程教学质量和教学效率。

4 结语

以上是笔者近些年来根据我院的实际情况对MATLAB课程的一些教学体会与实践。MATLAB课程教学要想取得良好的教学效果，其关键就在于怎样将教学内容和教学方法进行合理有效地组合，最大程度地激发学生的学习兴趣，这需要不断地探索与实践。

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