MATLAB在高職機械專業課程改革中的應用研究

趙國偉　李薇

摘要：將MATLAB軟件應用于高職院校機械專業課程改革，簡化高職院校機械專業課程教學過程中的計算過程，強調培養學生分析問題、解決問題的方法和能力。使學生能借助現代化工具MATLAB處理工作中常見的數學問題，從繁雜的數學計算中解脫出來，減少專業課程學習中數學計算環節的時間。有助于學生理解課堂教學，拓寬學生視野，增強學生專業素養和解決工程實際問題的能力。

關鍵詞：MATLAB;課程改革;機械專業

0? 引言

改革開放以來，職業教育為我國經濟社會發展提供了有力的人才和智力支撐，現代職業教育體系框架全面建成，服務經濟社會發展能力和社會吸引力不斷增強，具備了基本實現現代化的諸多有利條件和良好工作基礎。隨著我國進入新的發展階段，產業升級和經濟結構調整不斷加快，各行各業對技術技能人才的需求越來越緊迫，職業教育重要地位和作用越來越凸顯[1]。

1? 高職院校機械專業學生學習現狀分析

1.1 課程特點

高職院校課程分為公共基礎課、職業基礎課、職業專業課等類型。其中，機械專業公共基礎課包含大學英語、高等數學、思修、毛概等課程，用于培養學生繼續學習能力和可持續發展能力。職業基礎課用于使學生理解機械設計和加工過程中的基本原理，包含公差配合、設計理論、加工工藝等。職業專業課用于培養學生在機械大類中某一個專業的特定能力，要求學生畢業后具備相關專業知識，能從事具體的機械設計和加工生產過程，如工業機器人專業學生畢業后能進行某特定型號工業機器人的安裝、維修等工作。

1.2 學生特點

高職院校機械專業學生理論基礎薄弱，數學基本功差，對高等數學、工程力學這類計算能力要求較高的課程存在畏難情緒。盡管在理論學習方面滯后于本科生，但他們在各類學生活動和實踐教學環節能取得較好的成績。有很大一部分高職院校學生，清楚自身在學習方面存在的不足，他們渴望借助于現代化的工具，彌補自身不足，增強自己求職過程中的競爭力。

2? 職教改革為高職院校機械專業帶來的機遇和挑戰

2019年2月，《國家職業教育改革實施方案》正式出爐?！斗桨浮窂娬{職業教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位，職業教育要著力培養高素質勞動者和技術技能人才，使其進一步適應企業人才需求，保證高職學生在畢業時具備相關專業中級技能人才水平，畢業后3至5年通過進一步培養達到高級技能人才水平[2]。

為推動職業院校深化改革，教育部推出了“1+X證書制度”。其中涉及機械類專業的汽車運用與維修技術、工業機器人操作與運維、工業機器人應用與編程、特殊焊接技術四個專業領域。這對高職院校機械類專業而言是前所未有的機遇。與此同時，教育部聯合財政部施行的中國特色高水平高職學校和專業建設計劃（簡稱“雙高計劃”），要求高職院校打造技術技能人才培養高地和技術技能創新服務平臺，支撐國家重點產業、區域支柱產業發展，引領新時代職業教育實現高質量發展，提升高職院校的辦學水平、服務能力和國際影響。這是高職院校面臨的新一輪挑戰[3]。

3? MATLAB在高職機械專業課程改革中的應用

MATLAB是一款常用的數值分析軟件，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。由于MATLAB在計算方面的顯著優勢，使得其在機械強度分析、電路模擬和圖像處理等方面得到了廣泛應用。結合MATLAB和機械專業特點可以借助于MATLAB在以下三個方面推動機械專業課程改革。

其一，將MATLAB基礎課程作為專業限選課之一，主要用來介紹數值求解和Simulink仿真在機械專業中的應用，使學生熟練MATLAB的基本操作流程，能用MATLAB進行簡單的數學計算和基本電路模擬仿真，并能使用MATLAB繪制仿真結果的曲線或圖形[3]。

其二，針對機械專業的就業方向，結合企業用人需求制定符合電子產品設計、開發和生產需求的現代化機械專業人才培養方案。將MATLAB應用于課程教學，選擇或編制適應于課程改革需求的教材，制定具有針對性的教學計劃。如《工程力學》中力學方程組的求解、應力應變求解，《機械設計基礎》中強度計算與校核，《電工學》、《電力電子技術》課程中各種基本電路的模擬仿真等環節都可以通過MATLAB建立模型進行詳細講解。

其三，要意識到MATLAB僅僅是機械專業課程改革所用到的一項重要工具，引入MATLAB是為了將原來的注重理論和知識的教育轉變為注重方法和能力的教育。因為高職院校學生數學基礎差，難以理解原來的理論教學，使用MATLAB這一數學工具將大大簡化數學計算過程，將復雜的理論計算轉變為軟件操作和程序語言，使學生更容易理解和接受，有助于提升學生的學習興趣，增強其學好專業課程的信心，為后續對專業知識的深入學習打好基礎。

4? 結束語

將MATLAB作為一項工具引入高職機械專業課程改革，將原來的注重理論和知識的教育轉變為注重方法和能力的教育。簡化力學、電工學等學科的計算過程，將復雜的理論計算轉變為軟件操作和程序語言，提升學生分析所學學科專業問題，并能借助于相應工具和方法解決問題的能力。通過MATLAB強大的集成功能，將機械類專業課程有機結合，有助于學生系統地學習專業知識，提升學生的學習興趣，增強其學好專業課程的信心。

參考文獻：

[1]張健.高職教育發展轉型：意義、方式與路徑[J].中國職業技術教育，2014（9）：5-11.

[2]金昱伶.我國高職教育校企合作的現狀、問題與對策[D].西南政法大學，2015.

[3]賀星岳，曹大輝，程有娥，等.“雙高計劃”建設背景下高職院校教師專業發展的邏輯及推進策略[J].現代教育管理，2019（9）：96-101.

[4]鄧娜，曹紅英.MATLAB仿真技術在電力電子技術教學中的應用[J].裝備制造技術，2008（1）：124-125.

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基金項目：南充市哲學社會科學研究規劃項目（項目編號：NC2019C086）。

作者簡介：趙國偉（1989-），男，四川南充人，助教，碩士，研究方向為機械設計與制造。