MATLAB在士官院校数学教学中的应用探究

肖峰 张敏 刘俊

摘 要：随着军队院校体制改革的不断深化，士官职业技术教育对学员应用数学的能力要求也越来越高。文章針对MATLAB软件在士官数学教学中的应用展开讨论，基于 MATLAB软件的优势和可行性分析，具体阐述借助MATLAB软件提高士官学员学习高等数学兴趣的有效途径。

关键词：MATLAB软件;高等数学;士官院校;职业教育

中图分类号：G642.41 文献标志码：A文章编号：1008-3561（2020）25-0120-02

高等数学是士官职业技术教育的重要组成部分，高等数学知识的枯燥性以及教学模式的单一性，再加上大部分士官学员的数学水平有限，使得士官学员在学习过程中对高等数学知识难以理解。为提高学员学习高等数学的积极性，培养其数学应用能力，教师可以利用MATLAB软件的数据计算和图形可视化的功能，将理论与实践课程相结合，并从MATLAB的基础功能和编程入手，由浅入深，循序渐进，逐步深入，以激发士官学员学习数学的兴趣和欲望，提升士官学员学习成就感，从而达到提高高等数学教学效率的目的。

一、MATLAB软件简介

MATLAB最早是美国MathWorks公司设计并推出的一款商业性的应用软件，也是国际科学界应用极为广泛的计算机数学语言之一。掌握MATLAB编程语言，不但有助于更深入理解和掌握数学问题的求解思路，提高求解数学问题的能力，而且可以充分利用该语言在其他专业课的学习中得到积极的帮助。MATLAB的产生与数学计算是密不可分的，随着实际数据规模逐渐庞大，MATLAB编程语言在应用数学中占据重要地位。就教学而言，考虑士官学员学习能力较为薄弱，课程应由浅入深，如介绍从MATLAB的安装、工作环境和通用命令的使用到MATLAB的简单基础知识、数学运算和绘图等，使学员能够快速掌握运用MATLAB解决数学问题的能力。

二、MATLAB软件在士官数学教学中的可行性分析

MATLAB 又称矩阵实验室（Matrix Laboratory），将MATLAB软件引入士官职业技术教育的数学课程中，其目的是向士官学员展示数学知识与现代科技的融合，引起他们的学习兴趣。现在大多士官学员是“零零”后，相比于数学，他们对电脑更感兴趣。如果将数学知识与电脑中的数学软件结合起来，就容易让士官学员多动手，勤操作，激发学习兴趣。因此，在具体的教学中，每一个章节学习完毕后，教员就需要引导学员到机房中进行MATLAB软件的实战学习。士官学员可带着问题，对比软件计算和理论推导过程，从而激发学习兴趣、培养数学学习主动性。因此，将 MATLAB 实践课程引入士官学员的数学教学中是非常有必要的。

随着军队士官院校计算机设备的不断更新完善，学校已具备实施 MATLAB软件教学的条件，已经能够满足士官接受职业技术教育的学习需要。另外，士官学员学习高等数学的现状要求将 MATLAB 软件加入到数学教学中。由于军队士官院校的士官学员数学基础知识相对薄弱，特别是对于高等数学这样一门既需要数学基础，又考验学员逻辑思维能力的基础课程，很多学员在学习数学知识的过程中会感到力不从心，或者对部分数学概念的理解有误，从而产生厌学心态。所以，要利用 MATLAB 软件辅助教学，让学员充分利用计算机软件的数值功能和图形功能理解基本概念，以激发学员学习数学知识的兴趣，提升其解决数学问题的能力。

三、MATLAB 软件在数学教学中的应用

士官职业技术教育针对士官学员进行的高等数学知识的教学具有较强的应用性和实践性。但想要让士官学员充分内化吸收数学知识并运用到实际工作中，就需要士官学员对基础的高等数学知识进行深入理解和掌握。士官学员数学教学的基本知识包括极限与连续、导数、微分和积分及其应用等。这些内容对于士官学员来说，比较抽象难懂。教员如果仅仅采用单纯讲授的方式，难以达到良好的效果，因此可以采取理论和实践课程（MATLAB实践教学）相结合的方式，通过 MATLAB软件将教学内容以程序运算或者图形展示的形式呈现出来，这样士官学员就能顺利地理解和掌握数学概念，并获得成就感。

比如，教员在讲授函数极限的概念时，通过前期大家对数列极限的学习，以及课前预习，可以对比数列极限与函数极限的异同，通过MATLAB实践课程，利用其图形窗口将函数图像直观展现在学员面前，使枯燥的函数极限概念以直观化的形式表现出来，提升学员的学习积极性。此外，在求解函数极限时，教员除了在课堂上教授学员关于函数极限的运算法则、两个重要极限、等价无穷小代换以及洛必达法则等求解方式外，还需要通过实践课让学员学习利用MATLAB的简单编程语句来求解函数极限， 体会其中的方便与迅速。这样学员在遇到某些难以解决的函数极限问题时，就可以通过MATLAB十分方便地获得答案。根据学员的掌握情况，教员可以适当拓展MATLAB的函数极限求解，例如当需要求解单边极限的时候，应修改语句为：L=limit（f， x， x0，'left'或'right'）。

再比如，教员在给士官学员讲解函数求导的计算时，首先通过课堂讲授函数的和、差、积、商的求导法则、基本初等导数公式以及复合函数的求导法则，来解决不同类型的函数求导问题。然后，教员通过实践课，利用MATLAB软件求解函数的导数问题，体会利用软件求解导数的方便、快捷和准确。此外，实践课还能够进一步拓展函数求导的知识，通过MATLAB编程语言f1=diff（f， x， n），可以求函数f的任意阶导数。最后，要让士官学员在掌握一定的函数求导公式和技巧的基础上，当遇到求解起来非常费时费力的问题时，能够利用MATLAB软件快速求解。这样的实践课程自然会让士官学员认识到MATLAB数学软件的强大与便捷。

四、结束语

MATLAB 数学软件应用于士官数学教学能够有效提高士官学员对数学知识的理解和运用能力，将一些复杂的数学概念直观化、具体化。这可以让学员心中单调而又枯燥的数学知识变得形象生动起来。此外，教员在传授高等数学知识的基础上，还可以结合MATLAB进行数学建模教学，进一步提高数学课程的教学质量和教学效果。

参考文献：

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[2]薛定宇.高等应用数学问题的MATLAB求解（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]张颖.MATLAB 在线性代数教学中的若干应用[J].数学学习与研究，2016（09）.