《MATLAB与仿真》课程教学改革的探讨和思考

发布时间：2022-10-21 16:35:03 浏览数：次

摘要：MATLAB软件是科学研究、工程技术以及管理决策等领域内广泛使用的科学计算环境和仿真平台。本文结合作者多年使用MATLAB软件的实践和教授这门课程的教学经验，针对《MATLAB与仿真》这门课的教学上，以学生掌握MATLAB程序设计的基本方法与基本技能为基准，同时兼顾创新能力的培养，基于多样化原则，从教学方法、实践环节等方面对课程建设与教学改革进行了探讨和思考。分析了教学中存在的主要问题，并提出了解决方案。

关键词：MATLAB语言程序实践多样化课程建设教学改革

中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0184-01

MATLAB（MATrix LABoratory）已成为科学研究、工程技术、管理决策等领域广泛应用的科学计算环境和标准仿真平台。由于具有高效、直观与简单的性能，MATLAB语言类课程已经成为高等理工科院校普遍开设的一门计算机辅助设计的课程，同时也是理工科大学生、研究生需要掌握的一种基本技能。然而，MATLAB软件涉及到多个学科领域，如何从使用者的角度出发组织《MATLAB与仿真》课程的教学值得我们探讨和思考。

1 《MATLAB与仿真》的课程设置与知识体系

我校的《MATLAB与仿真》课程开设在大二下学期，是一门面向多个专业的限选课。此时，学生已经具备高等数学、线性代数、概率统计、复变函数等数学基本知识，具备了大学物理、电路系统、信号处理等专业的公共基础知识，学习MATLAB软件必须的基础知识已经具备。《MATLAB与仿真》是一门重实践的计算机语言课程，其知识体系包括：基本知识介绍，符号计算，数值计算，M函数与脚本文件，图形可视化，Simulink仿真，图形用户界面等。这些知识均属于MATLAB软件的共性，即无论哪个专业的学生，如需要使用MATLAB软件进行仿真、预研等工作，都需要掌握的基础知识。

2 教学中存在的问题

教学中，常常是课堂上学生的积极性不高，课下学生不会用MATLAB软件解决问题。这主要是因为：

教学模式上的问题。一般而言，我们采用多媒体教室授课，教师一边讲授，一边演示程序，讲授完一部分知识后，学生进入实验室进行集中试验。这种先理论，后实践的方法，学生在课堂上往往是被动地接受理论灌输，然后再到实验室编个程序，验证一下课堂所学。学生在学习的过程中，积极性不高，主动性不强，感觉乏味枯燥，不能掌握MATLAB语言的核心思想与编程技巧，难以提升学生的创新性思维和解决问题的实践能力。

实践教学环节的问题。MATLAB与仿真是一门实践性很强的课程，除了课堂上的程序演示与练习外，需要一定量和一定难度的实验才能掌握MATLAB语言的核心内容和编程技巧。然而，目前的实践教学环节，目的是掌握基础知识为主，而不是实践应用为主。一般针对教材上的基本知识点，给出一些仿真问题，而没有把这门课程所学的内容融会贯通起来，结合学生的具体专业背景，给出一些实际问题，请学生去用MATLAB软件解决。这就造成了学生学的时候，觉得这门课简单易学，而真正应用的时候又无从下手，这不利于培养学生的工程创新能力。

3 《MATLAB与仿真》课程教学改革的思考与探讨

3.1 充分调动学生的积极性，采用以学生为主体的现代教学模式

在教学内容的选择上，要充分考虑学生的专业背景，结合学生的专业背景演示程序与安排实践性环节。在数值计算和符号计算这部分知识的教学上，将高等数学中的积分、常微分方程求解等学生感觉麻烦或者易出错的知识，利用MATLAB软件来求解，吸引学生利用计算机工具解决问题。并将大学物理、电路系统、信号处理等专业基础方面的问题，通过数学建模的方法，得到数学模型，利用MATLAB求解，并可视化，培养学生利用计算机工具解决本专业的计算问题，并培养一定的科研素养。在Simulink与图形界面这部分知识的教学上，就要结合学生的专业背景，安排教学内容与实践环节。如针对自动化专业的学生，利用Simulink来演示液压控制系统、倒立摆系统的控制等；而针对通信专业的学生上课，就要利用Simulink演示编码、变换等。

3.2 灵活运用项目驱动的方法，提高学生的实践能力

MATLAB软件以矩阵向量为基本数据结构，教学过程中，要时刻体现MATLAB软件的这一特点。《MATLAB与仿真》这门课程的主要任务是令学生掌握利用MATLAB软件解决专业学习、产品预研、科学探索过程中的计算与仿真问题，因此，无论是理论教学还是实践教学，都要充分体现程序编制在本门课程中的重要性，都要充分调动学生的积极性，积极参与到利用MATLAB语言的程序编制中来。

项目驱动的方式是以项目的目标为导向与核心，围绕着具体的任务，让学生去自主探索，提高主动性和实践能力。在理论教学过程中，将本次课用到的基本知识先讲授出来，然后将程序设计项目给学生，请学生利用所学知识解决问题。对于简单的项目，要求学生独立完成；对于有难度的项目，要求学生以小组的形式完成，这样既培养了学生独立探索的能力，又培养了学生的团队协作能力。在实践教学中，明确实验目的与实验要求。将学生划分小组，并请学生根据自己小组的专业特点或者知识背景，给出项目和任务，并利用MATLAB软件完成。考虑到现在的大学生，几乎人手一台电脑的情况，以及本门课程的特点，实践环节以大型作业的形式，请学生课下完成。课堂上，对每组的作业进行详细的点评，提高学生的编程技巧。这样的实践教学环节，能够提高学生发现问题、解决问题的能力，提升学生的创新性科研素养以及创新性工程素养。

3.3 改革成绩评定方式，量化考核标准

课程的考核是以成绩的形式给出，是检验学生学习效果与教师教学效果的重要手段之一。MATLAB与仿真课程的考核一般是笔试，试卷内容涵盖了理论基础以及程序开发，这种方式对于检测理论学习非常有效，而对于实践能力方面的检测成效不明显，往往使学生将注意力集中到基础知识的学习上，而忽略了实践能力的提高。改革成绩评定方式，将平时的大型作业等体现实践能力的教学环节纳入考核范围，注重对平时学习积极性、学习效果的监督，提升学生的实践能力。学生的总成绩=课堂研讨×20%+大型作业×40%+期末考试×40%。期末考试采用上机考试的形式，建有本门课程的试题库，试题覆盖基础知识和实践能力，随机选取试题。

4 结语

本文总结了作者运用MATLAB软件的经验，并将其体现到日常教学中。我们教学过程中，要充分体现MATLAB软件的特色与特点，充分考虑学生的专业背景和知识背景，调动学生的主动性和积极性，提升学生的创新思维，培养学生发现问题和解决问题的能力。

参考文献

[1] 张志涌.MATLAB R2011a与仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[2] 姜玉娟.“工学结合”模式下高职高等数学教学的改革与探索[J].哈尔滨职业技术学院学报，2010（4）：8-9.

[3] 吴涓，宋爱国，温秀兰.MATLAB语言与应用课程教学设计探讨[J].电气电子教学学报，2010，32（6）：1-3.

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