基于培養測控專業應用型人才的MATLAB教學改革研究

王蘊恒，周 杰，寇曉靜

（黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022）

基于培養測控專業應用型人才的MATLAB教學改革研究

王蘊恒，周 杰，寇曉靜

（黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022）

本文提出項目驅動與團隊合作相結合的教學方法替代傳統教學模式，應用到Matlab課程教學中，提出教學上的具體實施方案與分階段的具體實施措施，解決課程枯燥、學生積極性不高、厭學等問題。通過實踐鍛煉了學生創新能力與團隊合作能力，學生的學習態度有了明顯的改善并取得了一定的成績。

項目驅動；團隊合作；MATLAB教學改革

MATLAB主要是處理矩陣運算、數學算法的計算工具軟件，由于它強大的計算能力可以實現數學物理、電氣工程、機械制造、航空航天、石油化工、醫藥、地理、氣象等各個領域的模型和算法的設計與仿真，對于電類專業的學生掌握該軟件的編程思想與算法技巧成為應用型人才尤為重要。目前對于編程的教學，無論哪一種軟件都存在規則繁多，計算表達與人們平時熟悉表達不一致，函數名稱眾多，程序枯燥乏味等問題，使得大部分學生缺乏興趣，還有程序上邏輯關系復雜、邏輯設計與推理這種費腦力的事情也是學生不愿意學習的原因之一。與傳統的教學相比，MATLAB已與電類課程相結合[1-6]，不論形式上如何變動，方法上如何變化[7]，培養學生學習興趣，能夠使學生自覺地去喜愛這門課程是我們研究目的之一。所以下面我們提出一種基于項目驅動與團隊合作相結合的學習方法，引導學生愛學習，改掉學生厭學的態度，使學生找到自己的自豪感與榮譽感。

一、項目驅動與團隊合作教學方法

項目驅動型教學方法就是以一個實際的工程項目或者截取其中一部分適合教學研究的部分作為教學內容的教學方法。項目驅動型教學法是一種主動實踐型教學，以學生為主體，以項目任務為驅動，適合于軟件編程類課程的教學。由教師把實際復雜的項目按照功能模塊拆分成若干需要完成的子部分，然后再按照難易程度貼上較難、難、中的等級，沒有簡單等級，讓學生感覺難題都能解決，建立學生自信。引導學生思考，提高創新能力，學生完成項目任務的過程，既是學習的過程，也是自己實踐的過程。讓學生體驗完成實際工作的過程培養學生的學習興趣與提高學生解決實際問題的能力，將學習過程上升到做實際項目的高度，起到培養應用型人才的作用。學生在完成任務的時候不是每個學生都有項目任務。原因是項目任務不能分得太細，否則沒有模塊功能，學生不知道做這個工作有什么意義，其次是每個學生的理解能力與學習能力都是不同的，不能期望所有的同學都會做，都能做好。所以，將學生按照學習成績隨機交叉分組，讓每組的學生成績都有梯度差，以積極學習的學生帶動不積極學習的學生。分組也不要平均分，因為項目子模塊實際是有難有易的，以3～6人一組為宜，選取任務不限等級，鼓勵能力強的組去解決難題。在解決問題過程中，進行教學，注重培養學生團隊合作能力與互相協作精神。

二、項目驅動與團隊合作在MATLAB教學上的應用步驟

第一階段：基本教學階段，開始要有幾節最基本簡單的入門課程，將基本定義、常用函數、語法規則先讓學生掌握，不要死記硬背，應該漸進掌握，程序是編出來的，不是背出來的，必須靠不斷地做小程序去熟悉理解。第二階段：簡單任務理解階段，由教師編寫虛擬小任務，或者使用已做完的小任務。針對測控專業分幾大部分：基礎矩陣運算，基本編程思想，基本數值計算，基本算法介紹，符號運算，繪圖方法，模型構造，一維二維信號處理，控制算法等等，每一部分有3～5個小任務，全部由教師來講解語法規則與編成思想，不需要學生編程。同時，在這個階段就對學生進行上述的方法分組，教師將全部程序講解完畢后，將任務分等級，由團隊自由選擇任務，用另一種方法實現，用課下的時間來完成，教師給予適當的提示與引導，將可能用得到matlab函數與語法進行講解。團隊完成任務后由教師進行點評。這一階段學生可以體會相互合作的樂趣，互相促進互相提高，互相磨合，不僅學習知識也培養團隊意識。第三階段：項目驅動階段，教師將實際的項目拆分成幾部分模塊，每組可以按難度選擇來完成，教師將每部分模塊都配流程圖，由學生自己去設計處理問題，由教師把關確定方案的取舍，然后每組自己分工，組內討論共同完成，組間討論程序的銜接，整個過程教師全程進行指導，鼓勵學生創新思想，團隊獨立完成，學生在這個過程中不斷加深知識的理解，方法的探討也促進學生之間的交流，加深理解實際項目的完成過程，使他們能夠適應社會的需要。第四階段：項目完成總結階段，教師將所有模塊放在一起連調，每組學生都向其他組學生介紹所要完成的任務、所使用的算法以及遇到的困難和如何解決困難，大家互相取長補短。最后由老師來判定哪一組算法最好，哪一組創意最好，學生出現的共性問題以及個別難點如何解決以及給出所有任務最佳的處理方式，將最優程序下發供學生學習。

三、實踐效果

通過對測控專業班級的教學改革實驗，在學生群體中進行談話調查，不斷地反饋學生的意見。學生整體在聽課情況、掌握關鍵知識點的情況與創新能力、團隊合作上有很大的提高，很多學生充滿了學習的興趣，不斷地要求老師多講一些實際的項目情況，多做一些編程訓練，有些同學還自己查找資料，做編程練習。對其他專業課的學習也起到了帶動的作用，很多枯燥的信號變換和控制方法都可以隨意用圖形顯示出來，在視覺理解上起到了輔助作用，再不用絞盡腦汁去想象空間成像樣子，使得專業課的學習也有了興趣。而對于一些數學公式也可以圖形化，增加了數學解題的興趣，有些學生更是刻苦鉆研，積極參加全國大學生數學建模大賽，取得了好成績，同時很多畢業生也獲得了用人單位的好評。

綜上所述，基于項目驅動與團隊合作相結合的教學方法可以有效地改善學生學習積極性不高的問題，將枯燥的編程變得生動起來，引起學生興趣，將學生由被動學習變為主動學習，通過實際項目編程學習，開闊了視野；通過團隊訓練，增強了學生與人溝通能力，達到真正培養應用型人才的目的。

[1]孫鐵波.基于MATLAB仿真技術的自動控制原理教學改革探討[J].吉林省教育學院學報，2009，（12）.

[2]吳瑛，張莉.陳迎春.“數字信號處理”教學改革的幾點體會[J].電氣電子教學學報，2010，（6）.

[3]趙文昌，張令.通基于Matlab的信號與系統實驗教學改革初探[J].信息與電腦，2012，（11）.

[4]唐善華.M atlab在測試技術教學改革中的運用[J].實驗科學與技術，2008，（10）.

[5]陶瑞蓮.Matlab在電氣自動化專業教學中的應用[J].南京工業職業技術學院學報，2011，（3）.

[6]張思維.基于Matlab軟件的信號與系統課程教學改革.忻州師范學院學報，2012，（2）.

[7]李秀瀅，王建新，彭靜.Matlab教學中任務驅動式教學法的應用[J].電氣電子教學學報，2010，（2）.

項目來源：黑龍江科技大學教學研究項目（項目編號：JY13-28）。

G642.0

A

1674-9324（2014）35-0061-02

王蘊恒（1979-），男，碩士，講師，主要研究方向：圖像處理。