MATLAB在高职机械专业课程改革中的应用研究

赵国伟　李薇

摘要：将MATLAB软件应用于高职院校机械专业课程改革，简化高职院校机械专业课程教学过程中的计算过程，强调培养学生分析问题、解决问题的方法和能力。使学生能借助现代化工具MATLAB处理工作中常见的数学问题，从繁杂的数学计算中解脱出来，减少专业课程学习中数学计算环节的时间。有助于学生理解课堂教学，拓宽学生视野，增强学生专业素养和解决工程实际问题的能力。

关键词：MATLAB;课程改革;机械专业

0  引言

改革开放以来，职业教育为我国经济社会发展提供了有力的人才和智力支撑，现代职业教育体系框架全面建成，服务经济社会发展能力和社会吸引力不断增强，具备了基本实现现代化的诸多有利条件和良好工作基础。随着我国进入新的发展阶段，产业升级和经济结构调整不断加快，各行各业对技术技能人才的需求越来越紧迫，职业教育重要地位和作用越来越凸显[1]。

1  高职院校机械专业学生学习现状分析

1.1 课程特点

高职院校课程分为公共基础课、职业基础课、职业专业课等类型。其中，机械专业公共基础课包含大学英语、高等數学、思修、毛概等课程，用于培养学生继续学习能力和可持续发展能力。职业基础课用于使学生理解机械设计和加工过程中的基本原理，包含公差配合、设计理论、加工工艺等。职业专业课用于培养学生在机械大类中某一个专业的特定能力，要求学生毕业后具备相关专业知识，能从事具体的机械设计和加工生产过程，如工业机器人专业学生毕业后能进行某特定型号工业机器人的安装、维修等工作。

1.2 学生特点

高职院校机械专业学生理论基础薄弱，数学基本功差，对高等数学、工程力学这类计算能力要求较高的课程存在畏难情绪。尽管在理论学习方面滞后于本科生，但他们在各类学生活动和实践教学环节能取得较好的成绩。有很大一部分高职院校学生，清楚自身在学习方面存在的不足，他们渴望借助于现代化的工具，弥补自身不足，增强自己求职过程中的竞争力。

2  职教改革为高职院校机械专业带来的机遇和挑战

2019年2月，《国家职业教育改革实施方案》正式出炉。《方案》强调职业教育与普通教育是两种不同教育类型，具有同等重要地位，职业教育要着力培养高素质劳动者和技术技能人才，使其进一步适应企业人才需求，保证高职学生在毕业时具备相关专业中级技能人才水平，毕业后3至5年通过进一步培养达到高级技能人才水平[2]。

为推动职业院校深化改革，教育部推出了“1+X证书制度”。其中涉及机械类专业的汽车运用与维修技术、工业机器人操作与运维、工业机器人应用与编程、特殊焊接技术四个专业领域。这对高职院校机械类专业而言是前所未有的机遇。与此同时，教育部联合财政部施行的中国特色高水平高职学校和专业建设计划（简称“双高计划”），要求高职院校打造技术技能人才培养高地和技术技能创新服务平台，支撑国家重点产业、区域支柱产业发展，引领新时代职业教育实现高质量发展，提升高职院校的办学水平、服务能力和国际影响。这是高职院校面临的新一轮挑战[3]。

3  MATLAB在高职机械专业课程改革中的应用

MATLAB是一款常用的数值分析软件，将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。由于MATLAB在计算方面的显著优势，使得其在机械强度分析、电路模拟和图像处理等方面得到了广泛应用。结合MATLAB和机械专业特点可以借助于MATLAB在以下三个方面推动机械专业课程改革。

其一，将MATLAB基础课程作为专业限选课之一，主要用来介绍数值求解和Simulink仿真在机械专业中的应用，使学生熟练MATLAB的基本操作流程，能用MATLAB进行简单的数学计算和基本电路模拟仿真，并能使用MATLAB绘制仿真结果的曲线或图形[3]。

其二，针对机械专业的就业方向，结合企业用人需求制定符合电子产品设计、开发和生产需求的现代化机械专业人才培养方案。将MATLAB应用于课程教学，选择或编制适应于课程改革需求的教材，制定具有针对性的教学计划。如《工程力学》中力学方程组的求解、应力应变求解，《机械设计基础》中强度计算与校核，《电工学》、《电力电子技术》课程中各种基本电路的模拟仿真等环节都可以通过MATLAB建立模型进行详细讲解。

其三，要意识到MATLAB仅仅是机械专业课程改革所用到的一项重要工具，引入MATLAB是为了将原来的注重理论和知识的教育转变为注重方法和能力的教育。因为高职院校学生数学基础差，难以理解原来的理论教学，使用MATLAB这一数学工具将大大简化数学计算过程，将复杂的理论计算转变为软件操作和程序语言，使学生更容易理解和接受，有助于提升学生的学习兴趣，增强其学好专业课程的信心，为后续对专业知识的深入学习打好基础。

4  结束语

将MATLAB作为一项工具引入高职机械专业课程改革，将原来的注重理论和知识的教育转变为注重方法和能力的教育。简化力学、电工学等学科的计算过程，将复杂的理论计算转变为软件操作和程序语言，提升学生分析所学学科专业问题，并能借助于相应工具和方法解决问题的能力。通过MATLAB强大的集成功能，将机械类专业课程有机结合，有助于学生系统地学习专业知识，提升学生的学习兴趣，增强其学好专业课程的信心。

参考文献：

[1]张健.高职教育发展转型：意义、方式与路径[J].中国职业技术教育，2014（9）：5-11.

[2]金昱伶.我国高职教育校企合作的现状、问题与对策[D].西南政法大学，2015.

[3]贺星岳，曹大辉，程有娥，等.“双高计划”建设背景下高职院校教师专业发展的逻辑及推进策略[J].现代教育管理，2019（9）：96-101.

[4]邓娜，曹红英.MATLAB仿真技术在电力电子技术教学中的应用[J].装备制造技术，2008（1）：124-125.

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基金项目：南充市哲学社会科学研究规划项目（项目编号：NC2019C086）。

作者简介：赵国伟（1989-），男，四川南充人，助教，硕士，研究方向为机械设计与制造。