Matlab在本科教學中遇到的幾點問題及探討

毋玉芬 郭盼 重慶師范大學物理與電子工程學院 重慶 401331

一、引言

Matlab是由美國mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。

Matlab課程是一門廣泛應用于很多領域的工具書類學科。眾所周知，Matlab和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件，它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，可廣泛應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。鑒于Matlab的強大功能及友好界面，Matlab課程在各高校已廣為開設。

本文就重慶師范大學物理與電子工程學院下設的物理專業、光電信息科學與工程專業以及電子信息科學與技術專業在Matlab課程開設及教學過程中遇到的幾點問題進行探討及總結，旨在激發學生學習興趣，提高該門課程在本科教學中的實際教學效果。

二、教學感悟一——不適合跨年級混合開設

根據教學改革發展的需要，為了使高校畢業生更匹配社會需求，各高校都會對自己的人才培養方案定期做出適當調整，從而使專業課程的開設更為合理。但在具體的實施過程中偶爾也會帶來教學難題，比如個別年級某些課程的教學斷層。

在某輪Matlab教學過程中，上課的班級成員中同時包括了不同專業的大學一年級、二年級和三年級同學。在這種情況下，教師的教學難度無疑時很大的，因為不同年級學生的基礎知識水平是不同的。一年級剛入校學生，知識水平相對較低，需要老師在上課的時候細講慢講，而高年級同學經過大學前面階段的教育，已經掌握了C語言等編程語言基礎，再來上Matlab課程，他們更需要的是任務式教學，只需要老師給出大的引導。把這些跨年級的學生放在同一個教室授課，對授課教師和同學來說都是一個挑戰。

根據實際教學經驗來講，不到萬不得已，不建議將不同年級，尤其是年級跨度大的學生放在同一個班級混合教學。對于Matlab課程的具體開設時間，個人建議最佳開始時間在一年級下學期或二年級上學期，這個階段學生具有基本的C語言基礎，再來學習Matlab課程，上手容易，且可以邊學習專業基礎課程，邊學以致用，更能體現Matlab工具書式學科的優勢。當然了見仁見智，各開設學科也可根據自己的學科實際需求，適當提前或延后課程開設時間。

三、感悟二——實例教學激發學生興趣

通過實際教學過程發現，學生普遍對Matlab繪圖和仿真功能最感興趣。因為學習編程語言畢竟是比較枯燥的，因此可在教學過程中，代入大量與專業相關的實際例子，采用實例教學，增加學生學習興趣，從而改善學生的學習效果。比如給二年級光電和電子專業的學生開設Matlab課程，可以引入信號時域分析和頻域分析方面的應用，運用Matlab對圖像信號進行各種濾波處理并恢復，讓學生自己動手操作并觀察實際的處理效果。藉由這些例子，充分調動學生的學習興趣，增加學生的學習動力。給一年級同學開始課程的時候，則可以強調Matlab的矩陣處理功能，因為線性代數課程對于一年級學生來說，是一門相對來說較為艱深的課程，通過Matlab強大的矩陣處理能力，驗證學生自己的線性代數課業，提高學生學以致用的能力。

四、感悟三——任務驅動式教學強化教學效果

目前大部分學校采用的MATLAB課程教學方式是課堂講授與實驗練習相結合，其中課堂時間的90%以上通過課堂講授的方式呈現，然后再通過實驗來加深與鞏固知識點。這種枯燥、乏味的教學方式往往容易使學生出現學習動力不足、精力分散等問題。為此眾多教學工作者建議采用任務驅動式教學方法來提高學生的學習興趣，從而改善教學效果。任務驅動式教學法是一種主動探究型教學模式，其特點是以學生為中心，以任務為驅動，在課堂教學中給學生引入一項或多項與學科相關的任務，讓學生在任務的驅動下來學習知識和獲得技能。教師將教學內容設計成一個或多個具體的任務，通過任務驅動教學引導學生思考，從而提高其能力。學生完成任務的過程，既是學習理論知識的過程，也是綜合應用知識的過程。通過在電子專業一年級和光電專業二年級學生Matlab課堂教學中引入任務驅動式的教學方式，大大的激發了學生的學習動力，對于鞏固課堂知識也起到了顯著的效果。

五、結束語

對于Matlab這門工具書式的課程教學，通過教學實踐和教學經驗總結，不斷優化教學方式和教學方法，旨在更好的激發學生的學習興趣和學習動力，加強Matlab課程的實際教學效果。