基于繪圖的《MATLAB語言》教學實踐

邊惠惠 王鈞 王蘭軍 陳華

摘 ?要：針對實際教學過程中教學內容與專業知識脫節的問題，該文以《MATLAB語言》中“繪圖”這個知識點為例，結合專業特點，精心設計教學內容，將專業知識與MATLAB函數進行融合，采用融入信息化技術的任務驅動式教學方法，以培養學生的創新能力為最終目標，對該課程進行教學改革。實踐表明，該教學模式切實改善了教學效果。

關鍵詞：MATLAB ?繪圖 ?課程教學

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0147-02

《MATLAB語言》是我們“3+2”本科自動化專業的專業必修課。在教學過程中，我們發現該課程存在教學內容與專業知識脫節、教學方法老套、考核方式不靈活、學生學習興趣不高的狀況[1]。

該文以“繪圖”這個知識點的教學過程為例，結合專業特點，精心設計教學內容，將專業知識與MATLAB函數進行融合，采用融入信息化技術的任務驅動式教學方法，提高學生學習的積極性、引導學生獨立思考來提高學習效果，從而培養學生發現問題、分析問題和解決問題的創新能力[2]。

1 ?基于網絡學習平臺的任務驅動式教學方法

在該節課的教學中，我們采用任務驅動式教學方法，這是一種以任務為驅動、教師為主導、學生為主體的主動探究型教學方法，將這種教學方法運用于課堂教學，能夠很好地改善學習效果[3]。

同時，我們在課堂教學中融入了信息化技術，利用學習通軟件平臺，建立了《MATLAB語言》在線課程，將課程標準、授課計劃、任務書、教師講課課件、部分任務仿真案例及課后練習題集上傳到平臺，學生可以隨時隨地學習，也可以在線建立討論組進行小組討論，這樣很大程度上調動了學生學習的積極性，提高了學習效果。

2 ?教學任務設計

結合自動化專業特點，根據教學目標精心設計教學任務，并以任務書的形式上傳到學習通平臺，學生在上課之前要提前登錄學習通平臺，下載任務書并熟知該節課的任務以及任務中涉及到的函數命令。基本上所有的函數命令在幫助系統里都能查找到他們的使用方法。針對繪圖這個知識點，我們這樣設計任務，如表1所示。

3 ?教學實施過程

教師首先分析任務并簡單介紹一些功能命令的使用方法，然后學生分小組討論完成任務的方案，教師巡回指導，任務完成后，每個小組抽出一人匯報具體的結果，最后教師總結補充，并評價小組和個人。整個教學過程都是在機房內完成的，學生每人一臺電腦，每個人都要動手動腦參與任務。

在繪制二維圖形的過程中，教師一定要注意引導學生，讓學生以小組的形式首先根據所學的專業知識分析求解單位階躍響應的方法，然后再分析如何利用MATLAB軟件畫出相應曲線。小組成員之間要集體討論并最終完成任務。具體程序如下。

首先，求解系統的閉環傳遞函數，在這個過程中，教師要提醒學生注意cloop函數的使用方法。

num=[20];den=[1 8 36 40 0];[numc，denc]=cloop（num，den）;

其次，求解階躍響應，其中step函數的使用方法學生需要自己查找。

t=0：0.1：10;y=step（numc，denc，t）;[y1，x，t1]=step（numc，denc）;

最后，通過兩幅圖對比，注意子圖功能函數的使用方法。

subplot（1，2，1）;plot（t，y，'b：'，t1，y1）;title（'響應曲線'）;xlabel（'時間'）;hold on;subplot（1，2，2）;plot（t，y，'r：'，t1，y1）;title（'響應曲線'）;xlabel（'時間'）;grid on。

響應曲線如圖1所示。

在繪制三維圖形的過程中，教師要注意引導學生分析這兩個系統的不同點，以及二維圖形和三維圖形的區別。同時要多注意個別小組出現討論不積極的情況。編程中用到了循環語句，很多學生在這個環節會出現錯誤，教師要提示學生，讓學生自己想辦法糾正錯誤，最后完成任務。具體程序如下。

首先，求解系統的階躍響應，注意循環語句的編寫方法。

num=1;Y=zeros（200，1）;i=0;

for bc=0.1：0.1：1

den=[1，2*bc，1];t=[0：0.1：19.9]';sys=tf（num，den）;

i=i+1; Y（：，i）=step（num，den，t）;

end

其次，繪制三維曲面圖，在這個過程中，教師要提醒學生使用圖形保持功能。

subplot（2，2，1）;mesh（Y）;hold on;subplot（2，2，2）;meshc（Y）;hold on;subplot（2，2，3）;surf（Y）;hold on;subplot（2，2，4）;surfc（Y）。

4 ?教學效果

該節課在教師精心設計教學任務的基礎上，改變傳統的講授方法，利用網絡教學平臺，通過小組集體討論，讓學生主動參與學習，很大程度地提高了學習興趣，教學效果有了很大的改善。同時，我們將函數命令融合到專業問題中，通過解決專業問題，掌握這些函數命令的使用方法，這使得學生的學習不再枯燥、單一，學生完成任務后有獲得成功的喜悅感。

5 ?結語

在《MATLAB語言》教學中，我們采用了融入信息化技術的任務驅動式教學方法，同時結合專業特點，精心設計教學內容，將專業知識與MATLAB函數進行融合，這樣不但激勵了學生的學習積極性，而且增強了學生的團結、協作精神，同時有針對性地培養了學生的實踐能力、創新意識、獨立思考和解決問題的能力。

參考文獻

[1] 余國先，王峻.面向科研創新的MATLAB課程教學模式探索[J].西南師范大學學報：自然科學版，2018（1）：164-168.

[2] 徐國保.《Matlab 語言及應用》課程教學改革探索與實踐[J].信息技術與教學實踐融合，2016（24）：13-15.

[3] 王玉芳，葉小嶺，陳逸菲.電氣信息類專業Matlab課程教學改革探討[J].軟件導刊，2016，15（11）：218-220.