MATLAB課程教學方法的改革與實踐

孫洪全 姚明臣

摘要： MATLAB已成為當前眾多高校理工科專業的一門重要專業必修課。為解決MATLAB教學中遇到的問題，提高學生的學習效果，作者結合多年的教學經驗，從三個方面討論了教學方法的改進措施，對提高MATLAB教學效果有積極意義。

關鍵詞： MATLAB;程序設計;教學方法

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）03-0121-01

1引言

MATLAB軟件是一個常用的數學軟件，可廣泛用于數值計算、繪圖和符號計算等眾多領域，并為不同領域的研究者提供了大量的工具箱。MATLAB功能豐富，應用面非常廣，已作為一門專業必修課在理工科專業被廣泛開設。通過學習MATLAB課程，學生將掌握高級科學計算語言的編程思想和使用技巧，提高利用計算機解決實際數學問題的能力。

作者多年來一直主講MATLAB課程，并在教學中發現了不利于MATLAB課程學習的常見問題。由于現代生活中手機、電腦已不是新鮮事物，很多學生非常習慣于去使用現成軟件，而不關心軟件是怎么編寫的，主觀上他們對于編程類課程學習興趣不足;還有些學生的學習目的比較簡單，單純只是為了通過考試，拿到學分。除此之外，很多學生存在學習效率低，學習方法不當，動手能力差的問題。上述這些問題對課程的教學效果有嚴重影響，進而影響到學生學習后續課程。因此，提高學生的主動學習興趣和學習效率，有針對性的設計高效的教學方法是講好MATLAB課程的重要課題[1-5]。

2教學方法的改進措施

針對上述存在問題，作者結合多年教學經驗，分別從三個方面討論MATLAB課程的教學改進方案。

1）激發學生的學習興趣。學習任何事物，如果具有濃厚興趣，都能提高學習效率，學習MATLAB課程也不例外。將學習過程主動化，提升學生的學習興趣是提高MATLAB課程教學效果的重要手段。在具體方法上，教師可從以下幾個途徑來提高學生的學習興趣：

第一，講課伊始，通過對課程的內容介紹來提高學生對課程重要性的認識，進而激發其學習興趣。

（1） MATLAB作為計算機數學語言，具有強大的功能和優勢，可廣泛應用于各類數學和工程問題的求解。鑒于MATLAB的這些優點，有些學生會因此產生學習的興趣;

（2）作為一門重要的專業必修課，在后續專業課程的學習中MATLAB將發揮重要的作用，使學生認識到多門課程的邏輯聯系，這對提高學生的重視程度有較大作用，進而提升學生的學習興趣;

（3）在一個班級中經常會有很多學生對編程類的課程根本不感興趣，也不想將來從事與編程相關的職業。教師可以從其他角度來與他們交流，告訴他們學好MATLAB并不僅是學習編程語言的用法，同時也能夠提高他們的邏輯思維能力，這也能在一定程度上促進學生加大MATLAB課程的學習力度。

第二，在課堂上可提出一些趣味性較強的編程問題，并利用分組進行討論的策略來激發學生的合作意識。比如，要求學生設計一個考試成績管理系統，該系統可以管理學生的多門課程成績，并能實現分數排名、查詢、修改等功能。讓學生以小組為單位進行討論，鼓勵他們合作解決問題，同時可考慮對表現出色的學生小組給予適當的平時分加分。這些方法能進一步提高學生的學習積極性，并能培養和提高學生的團隊協作能力。

第三，安排課外答疑時間，并要求學生積極參加，可對提出“有深度、有思想”的問題的同學給予平時分的獎勵。學生在學習過程中遇到問題是必然的，但部分學生有學習惰性，老師不講的問題他不問，不會的問題也不問。結果不會的問題越來越多，學習興趣越來越低，進而學習效果大大受到影響。

2） 培養學生自身的學習能力，提高學生動手編程能力。告訴學生：學好MATLAB的重點不僅在于程序設計，還要學會使用各類工具箱，通過對例題程序的親自編碼運行，切實感受程序設計的流程和特點，才是提高MATLAB技能的最佳途徑。

教師可按如下幾個步驟開展MATLAB的實踐環節：

（1）驗證理論知識。每當講授新知識點之后，學生需要花時間對知識點進行吸收和鞏固，當沒有熟練掌握這些新知識點時，可以只要求學生先按照例題程序照原樣輸入并能成功運行。這個環節的主要目的是使學生熟悉和掌握新知識點，同時借鑒例題的良好編碼風格，使學生潛移默化的養成好的編碼風格。

（2）進一步加深認識。對例題程序完全弄懂后，即可針對不同情形嘗試性地進行修改，并在運行程序后觀察程序運行結果，比較程序修改前后的結果差別，并分析差別產生的原因。

反復重復這個過程，學生將能對新學知識點有更深入的理解。

（3）解決問題。積極鼓勵學生用學到的MATLAB知識來解決實際問題，并嘗試采用不同的思路來進行問題求解，充分發揮學生的主動學習能動性。通過對學生的解決方法進行比較并評價其優劣，提高學生分析和解決實際問題的能力。具體實施時，可先仿照例題獨立編寫功能相似的新程序。在解決各種問題時多角度思考，盡量找出多種解決方案，避免拘泥于固定的編程思路，從而提高問題分析能力。獨立編寫程序過程中，出現編譯或邏輯錯誤非常正常，此時要求學生認真分析錯誤的原因，對程序反復進行調試，不斷修改，直到成功實現編程的預定目標，這種實踐過程是學好MATLAB理論和提高MATLAB水平的必經之路。

3）結合專業特點，在授課過程中應充分利用各種講授技巧來使學生更好地理解課程知識，這包括：

（1）MATLAB除了常規的數值計算功能外，還針對各個專業領域提高大量的工具箱，如符號計算工具箱、信號處理工具箱、圖像處理工具箱、神經網絡工具箱等等。在教學過程中需針對不同的專業學生有選擇地進行講解，使其學以致用。

（2）教科書中對概念和理論知識的敘述是嚴謹而又規范的，但有時會對學生的理解造成一定障礙。教師必須在保證嚴謹規范的同時使其變得通俗易懂，可在授課中穿插一些幽默或較口語化的講解語言，這種方法能幫助學生更好地理解抽象的理論知識。

（3）充分利用各類現代化的教學輔助工具，如手寫板、投影儀展示等。在講解編程實例時，可利用投影儀現場演示對程序的編寫、調試和運行過程，以這種直接的演示教學方法，給學生提供直觀的編程認識。

3結論

對MATLAB課程的學習已成為當前理工科學生的重要學習任務，為提高MATLAB課程的教學效果，本文作者基于多年的實踐教學經驗，提出并總結了多種教學方法的改進措施，這些措施已在實踐教學中被證明是合理和有效的。

參考文獻：

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【通聯編輯：光文玲】