探析matlab教学中科学素养的培育

周本海

摘 要： 随着科技的不断进步，我国已步入信息化社会。利用信息化手段进行工程科学领域的分析与决策，是当前各行各业使用最广泛的手段。Matlab是一款功能强大的高级技术计算语言，在高等学校中是工学学生必修的一门课程。本文对matlab教学中如何对学生的科学素养进行培育进行研究，在教学理念、课堂组织及师资等方面提出相应措施，为提高学生的科学素养提供理论依据和实践指导。

关键词： matlab 工学 工程 科学素养

1.引言

Matlab是当前科技和工程界最流行的四大数学软件之一，同时是一门高级技术计算语言。它可用于进行算法设计、数据可视化、数据分析及数值计算等应用，应用范围十分广泛，诸如信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、仿真、财务建模和分析，以及计算生物学等众多领域。在计算方面，matlab更倾向于向量及矩阵的运算，要比传统的C，C++语言实现起来容易得多。这些计算式工程和科学的基础，计算起来非常便捷。

因为Matlab在工程领域有强大的计算能力，所以在工科院校中，matlab成为一门必修课程。在matlab教学中，使学生了解科学计算方法，培养学生的科学素养，让学生了解工程实际问题，并培养起创新思维，是matlab课程最重要的教学目的。

2.建立学生的科学计算方法理念

在大学期间，科学素养培养对于学生来说非常必要。科学素养非传统意义上课程的机械式重复，必须在掌握知识的同时学会学生以科学方法处理问题、解决问题。matlab在科学素养上的培养，主要指使用计算工具解决及分析计算问题的能力。在实际中，学生并没有真正掌握科学素养的精髓，没有真正将计算工具与学科相结合，依然延续原有的“土办法”，简单使用公式加笔算，实际上在浪费时间及资源，并且没有提高效率及准确性。

例如，在解决线性代数简化处理的多元方程问题上，相当数量的大学生不能使用新方法，依然利用消元法等初级方法，解决问题时间长、准确度低。如果我们加强科学素养的培养，利用线性代数与计算语言相结合，那么在计算机的辅助下，通过较短的时间即可得到准确的答案。

Matlab是一种功能强大的数学工具，主要是对线性代数及矩阵等数学难题的解决。试想，学生在实际实用中使用这种科学的计算方法，一些特别复杂计算问题的解决就变得非常便捷，以计算机编程方式解题与普通计算器相比，前者是对数字进行集群运算，后者则只能逐一顺序进行运算，这不但在效率上不可同日而语，用建模方法解决工程问题，也存在相当大的差异。因此，在科学的计算方法的指导下，运用计算机解决工程计算问题，相对于传统的逐一运算解题方式，能够大幅度提高运算的效率及准确性，避免重复而无效率的劳动，对所用行业的发展有深远影响。

因此，对于科学素养的培养，就是要让学生在学习过程中潜移默化地形成用科学计算的意识，这需要一个长期的过程，需要在教育中努力推扩。

3.Matlab课程中的科学素养方法

（1）在课堂教学上的改革

课堂上的教学内容，除了对课时上的安排进行增加及调整之外，最重要的是演示如何对matlab进行操作的同时，将解决工程问题的方法传授给学生，让学生建立科学素养的意识。在教学实践中，教师可以将方法融合到自己所传授的专业课程中，在巩固基础中深化科学素养的能力，对部分工学学科如通信工程、数控等，用matlab教程进行补充练习，着重演示在工程实际中利用matlab建模解决复杂问题的强大能力，让学生设身处地地感受到利用matlab，通过科学方法解决问题的简洁性，学生就会对科学计算产生浓厚兴趣，逐步培养起科学素养。

（2）关于教材方面的补充

当前，在高校工科的专业基础课教材中，对matlab的介绍并利用其进行科学方法解题实例的教程非常少，需加大对matlab与具体学科专业基础课的融合，增加使用科学计算方法解决复杂性问题的实例，让学生在学习实践中体会到使用科学计算方法的好处，避免枯燥乏味的机械性解题，有利于学生逐步适应利用科学计算方法解决问题的理念，有利于学生对工程问题深层次的认识，切实提高学生的科学素养。

4.结语

本文首先介绍了matlab在高校工学教育中的重要性，其次介绍了如何建立学生的工程科学计算的理念，最后探析了如何在matlab教学中提高学生的科学素养。

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