淺談MATLAB在統計學實驗教學中的應用

摘要：我國的教學體制不斷改革，對統計學實驗教學提出了更高的要求。統計學是數學學科的重要組成部分，對學生的邏輯思維能力提出要求。為了提高課堂效率，教師需要采用現代化的實驗教學方法，加深學生對統計學知識的認識。MATLAB是一種新型教學方法，本文將具體探討MATLAB在統計學實驗教學中的應用，希望能為相關人士提供一些參考。

關鍵詞：MATLAB；統計學實驗教學；應用

引言：

進入新世紀以來，我國的經濟社會不斷發展，科學技術水平不斷提升。網絡信息技術是現代技術的產物，其與教育領域相融合，形成了一系列的現代教育軟件。MATLAB是一款數學教育軟件，具有突出的實用功能，將其應用在統計學實驗教學中，可以有效提高課堂效率。隨著社會的不斷發展，市場對統計學人才提出了更高的要求。為了滿足市場人才需要，教師必須擴展MATLAB在統計學實驗教學中的使用范圍。

1 MATLAB概述

1.1內涵

MATLAB是一款數學軟件，由國外學者研制而成。MATLAB以網絡信息技術作為依托，兼具互聯網技術的部分功能，如計算功能、數據分析功能等等。MATLAB是一種高級計算語言，包括繪圖系統和計算系統兩個主要組成部分。MATLAB具有突出的融合性能，可以和C語言聯合應用[1]。就目前來看，MATLAB已經被廣泛應用于經濟領域，隨著網絡信息技術與教育行業的不斷融合，MATLAB又被引入到電子教學當中，取得了良好的收益效果。

1.2主要功能

首先，MATLAB具有桌面控制的功能。在使用MATLAB的過程中，用戶可以根據自身的學習需求調整桌面，形成完備的工具條。在應用程序中有多個軟件，這些軟件都可以為用戶提供服務。用戶點擊桌面的選項卡，可以瀏覽海量數據信息，并從其中篩選出有效數據。MATLAB提供了糾錯服務，當用戶發現數據訛誤時，可以向操作系統提出建議。

其次，MATLAB具有語言編程的功能。從性質上來看，MATLAB屬于數學軟件，可以對數學算法進行編程，處理圖像和數據。MATLAB的單位是矩陣，在編程過程中，MATLAB會形成多個表達式矩陣，并將矩陣錄入到函數庫之中。自上個世紀七十年代開始，MATLAB形成，并被迅速推廣到世界各地，很多參與者都進行了編程。用戶在使用MATLAB軟件時，可以根據個人需求，下載他人編寫的程序。

再次，MATLAB具有數學計算的功能。MATLAB以網絡信息技術作為基礎，最基礎的功能就是數學計算功能。在MATLAB軟件中囊括了AIRY、PSI、BESSEL等函數，MATLAB可以改變函數狀態，構建不同的數學方程，求出最終的正確結果。

最后，MATLAB具有數據讀取的功能。MATLAB上有工具欄，數據導入工具和數據導出工具最為常見。用戶在調入數字和文本時，只需點擊“導入”即可。MATLAB不僅能識別數據、文字，還能識別音頻、視頻文件等等，因此用戶能快速上傳文件，并與其他用戶進行資源共享。

2 MATLAB在統計實驗教學中的應用

2.1優化圖形處理

首先，將MATLAB應用在統計實驗教學中，可以優化圖形處理。在傳統統計實驗教學中，教師需要在黑板上繪制圖示，模擬圖像的運動狀態。統計學具有抽象性特征，傳統教學方法會壓抑學生的學習興趣。MATLAB可以彌補傳統教學方法的不足，化抽象為具體，化靜態圖示為動態圖像[2]。因此在教學過程中，教師應該利用MATLAB，對圖形進行優化處理。

以繪制X的概率密度圖形和分布函數圖形為例，在繪制圖像時，教師應該明確隨機變量的服從均值，確定標準差的正態分布。在給定數值后，教師可以在圖像上標記若干隨機點，然后執行MATLAB的繪圖命令，形成三維立體圖示，如圖1所示。為了便捷繪圖流程，教師應該先在窗口中輸入繪圖命令，并錄入數學表達式。MATLAB圖像繪制和傳統作圖存在較大差異性，傳統作圖的色彩處理效率較低，而MATLAB圖像具有可視化特征，可以滿足學生的視覺體驗。

2.2利用輔助工具

其次，將MATLAB應用在統計實驗教學中，可以利用輔助工具。MATLAB具有強大的數據分析功能，在工具箱中有大量的數學計算工具，教師在課堂中應用MATLAB編譯器和數學庫，可以提高數學計算效率。統計學題目難度較大，很多學生在計算過程中失去信心，導致成績一落千丈。為了激發學生的學習興趣，教師應該擴展MATLAB的使用范圍，減輕學生的學習負擔[3]。

比如，教師在講與分布函數計算相關的題目時，可以應用MATLAB矩陣語言，對分布函數進行重構，將數據納入到編程之中。比如，教師在講與期望計算相關的題目時，可以應用MATLAB數值分析功能，制作詳細的圖表。比如，教師在講與回歸分析計算相關的題目時，可以應用MATLAB的圖像處理技術，平均分布各個數據點，繪制回歸曲線。通過使用MATLAB工具箱，MATLAB數學環境將構建起來，統計計算將更加簡單。

結論：

綜上所述，我國的教學體制不斷改革，對統計學實驗教學提出了更高的要求。統計學是數學學科的重要組成部分，抽象性較強，給學生造成一定壓力。隨著網絡信息技術的不斷普及，其與教育行業的融合更加緊密，MATLAB應運而生。將MATLAB軟件應用在統計學實驗教學中，可以激發學生的學習興趣，減輕學生的學習負擔，因此教師應該把握MATLAB的特點，優化統計圖形處理，利用MATLAB輔助工具。

參考文獻：

[1]方清城，羅中良，官峰，王方連.MATLAB在電力電子和運動控制系統實驗教學中的應用[J].西安航空技術高等專科學校學報，2016，（03）：17-19.

[2]謝勝利.淺談MATLAB的SIMULINK功能在電氣工程教學中的應用[J].中國電力教育，2015，（S1）：151-153+156.

[3]陳得寶，楊一軍，姜文彬.Matlab在電子類課程實驗教學中的應用[J].淮北煤炭師范學院學報（自然科學版），2015，（01）：78-83.

項目基金：吉林省教育廳“十三五”科學技術研究（吉教科合字[2016]第248號）

作者簡介：王中旺（1996-）男，本科在讀.研究方向：數理統計。

通訊作者：金哲植（1977-）男，講師.研究方向：信息統計與保險精算。endprint