王伟征

摘要：为了提升MATLAB这门公共选修课的教学效果，从教学内容设计、教学过程实施、课程成绩评定等方面进行了探究与实践。提出的教学实施方案以兴趣培养为基本出发点，以项目驱动为主要教学手段，以多样化考评为重要激励方式。实践证明它能够激发学生的学习动力，发挥学生的学习主体作用，提高学生的创造性学习能力，取得了非常好的教学效果，为高校MArLAB公选课程的教学提供了新的思路。

关键词：MALAB教学；创造性学习；学习主体；兴趣培养；项目驱动

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-73-03

0.引言

MATLAB是一款数学类科技应用软件，不但具有很强的数值计算和数据处理能力，而且还具备绘制函数图像、对非线性动态系统建模与仿真等功能，其广泛应用于数学分析、工程计算、自动控制、图像处理、信号处理与通讯、人工智能、金融建模设计与分析等领域。它不仅功能强大，而且简单易学、编程效率高，深受广大工程师、学者等科技工作者的喜爱，现已成为公认的最优秀的工程应用开发环境之一。

鉴于MATLAB强大的功能和广泛的应用背景，我国很多高校把MATLAB编程列为本科生、甚至研究生需要掌握的基本编程技能之一。大部分理工科专业都开设了这门选修课，因此在很多高校MATLAB是一门全校性的公共选修课。在其教学实施过程中，任课教师应该根据学生的专业、年级等特点组织教学内容，设计教学方式，因材施教，以达到教学效果的最优化。本文作者结合自己多年的教学实践，对该课程的实施方案进行了探究。

1.当前MATLAB课程教学中普遍存在的问题

（1）目前高校的MATLAB公选课教学通常采用理论讲授与上机实践相结合的方式。理论讲授占用的课时一般大于上机实践课时。一般来说，学生对选修课的重视程度没有必修课那么高。而像MATLAB这种计算机语言类课程的理论课普遍采用“填鸭式”的教学方式，学生没有主动思维的空间，课听起来枯燥乏味，导致学生的学习兴趣不大，学习动力不足，甚至产生厌学情绪。另一方面，没有充足的上机实践训练，学生的动手能力就无法提升。

（2）学生对MATLAB的实用性认识不够。教学内容没能与专业知识接轨，大部分学生不明白学习这门课程能为他们将来的学习和工作带来什么帮助，学习时不知道应该重点掌握什么。相当一部分学生学习的目的只是通过考试，拿到学分。这也在很大程度上影响了学生的学习效果。

（3）考核形式不能有效激励学生认真学习。MATLAB课程惯用的考核大都采用平时考试（课外作业、实验作业、考勤等）和期末考试（理论考试和上机考试）相结合的方式。这种考核结果通常不能准确地反应学生对MATLAB的实际掌握程度，也不能有效地激励学生深入系统地学习MATLAB。2强调MATLAB的美和实用性，激发学习兴趣

在授课过程中可以利用MATLAB强大的绘图和动画功能，向学生展示MATLAB绘制的优美图片或绚丽的动画。例如：编写代码绘制优美的螺旋曲面图；利用MATLAB程序演示烟花之美，如墨的夜空，烟花朵朵绽放，进射出璀璨夺目的光彩，绚丽至极。痴迷于烟花之美的同学，会对MATLAB留下美好的印象。能让学生觉得MATLAB可以创造出美的东西，给人以愉悦的精神享受，就容易激发学生的学习兴趣。

除此之外，还应强调MATLAB的实用性。学生在学习MATLAB时，已经或正在学习线性代数，在第—堂课时可以讲一些MATLAB求解线性方程组的解、求矩阵的秩和行列式等例题。还可以根据学生的专业，讲解MATLAB工具箱在专业领域的应用。例如，土木工程专业的学生经常要做一些结构实验，实验后需要对获取的大量数据进行处理、误差分析、数据回归等操作，教师可以讲解应用MATLAB提供的数理统计工具箱statistic Toolbox对实验数据处理的成功案例。让学生体会到MATLAB可以帮助他们学习其他课程或者解决一些实际问题，有利于吸引学生对MATLAB的重视。

3.项目驱动，提升教学效果

3.1采用项目驱动教学法激发学生主动学习

MATLAB程序设计课程作为专业选修课或公共选修课，课时相对较少，要完成MATLAB所有内容的讲授，难度非常大，而且讲授太快往往欲速不达。另外，对于程序设计类课程来说单纯的讲授往往枯燥乏味，学生听起来昏昏欲睡。因此，要想更好地完成MATLAB这门课程的教学任务需要借助于项目驱动教学法，促使学生课下自学完成项目，课上讲解，以项目讲解开展知识点的传授。

项目驱动教学是一种用项目把教学内容贯穿起来的教学方法，它能激发学生的主观学习能动性和培养学生创造性学习能力。教师根据教学内容，合理有效地设计项目内容。项目应是一个宽泛的概念，可以来自教师的科研项目、横向项目或者根据教学内容设计的仿真题目。学生在做项目的同时能够完成课程相关知识和技能的积累。这种教学方法通过让学生自学、自我探索、团队合作，改变了传统的学生被动接受知识的模式，发挥了学生的学习主体作用，培养了学生的研究性学习能力。它能让学生体验到任务完成的成就感，增强了学生学习的趣味性。

实施基于项目的教学法对教师提出了更高的要求。教师需要对课程体系重新梳理，将课程内容重新整理，然后按照课程内容设计若干个项目（或若干个项目模块）。项目的难度要恰到好处，难度太大会讓学生畏难止步，而项目过于简单学生就体检不到探索的乐趣。同时项目的设计也要考虑学生的专业。例如在为自动化专业学生讲授MATLAB课时，为了让学生掌握M文件编写的基本输入方式、程序控制结构、矩阵运算、静态及动态图形的绘制等知识，可以选择工业机械手项目作为教学使用项目。此项目要求将机械手各臂视为质量分布均匀的杆臂，通过受力分析构建数学模型，利用M文件完成机械手端抓取重物移动的数学模型分析仿真。为了让学生掌握simulink的使用技巧，亦可要求学生用Simulink工具箱完成整个机械臂的设计与仿真。为了顺利完成项目，学生首先要通过自学进行相关知识的积累，然后尝试编写MATLAB代码来实现项目要求的模型分析与仿真。整个教学过程以学生为主体，教师的作用只是引导，适当的时候给予提示，最后给予讲解以强化知识和技能的掌握。

3.2基于项目引导提升学生的编程思维能力

教师在下达项目任务后，引导学生自学、分析、探索，最终找到问题的解决方法。在项目的引导阶段，应着重培养学生的编程逻辑思维能力。教师引导学生对项目化大为小、化整为零，把大目标分解成小目标逐个解决，然后整合为整个项目的解决方案。教师鼓励学生在MATLAB程序设计过程中大胆地进行想象和联想，帮助学生解开定势思维的枷锁，力争在项目求解中运用新的思路和方法。例如在求解排序问题时，学生往往感觉问题似乎不难，但也难以形成清晰的思路。教师要引导学生总结排序时数据之间位置变化的规律，然后讓学生对其进行大胆的猜想和验证。

3.3利用项目讲解强化学生对知识的系统掌握

在学生完成项目后，教师应对学生的解决方案（源代码）进行批阅，并予以适当讲解，以强化学生对MATLAB知识和技巧的掌握，讲解可采用对比教学法。大部分学生都学习过c语言，合理利用学生已经掌握的c语言知识，可以大大提高学生学习MATLAB的效率。对于同一个项目，把相应c代码和MATLAB代码放在一起比较，使学生利用新旧知识之间的联系，加深理解，增强记忆。通过与c语言进行比较，也能让学生体会到MATLAB的简洁和强大。4改革课程考核形式。激发学生的学习动力

学生选修一门课，除了关心这门课能学到什么知识外，还会关心这门课结束时能获得多少分数。常规的考核模式大都采用课外作业、实验作业、理论考试和上机考试等相结合的形式。这种考核通常不能准确地反应学生对MATLAB的实际掌握程度，也不能有效地激励学生平时认真学习。基于项目的教学法可取消结课考试，仅把平时完成项目的情况作为基本依据为学生打分；亦可增加理论考试或上机操作，进一步考查学生对MATLAB的掌握情况。此时需要设定平时成绩和结课考试成绩的比例。为保证学生平时学习的积极性，以项目完成情况作为依据的平时成绩所占比例不宜太低。为进一步提升学生的学习主动性和创造性，还可以建立多样化的考评机制，增设加分项，结课时让学生自愿提交MATLAB相关的作品，根据作品的质量给予不同的加分。作品可强调创新或创意，可以是用MATLAB编写的小系统、小软件，亦或是用MATLAB建立的一些数学模型。

5.结束语

本文结合对MATLAB程序设计这门全校选修课的教学体会，提出了教学内容设计、教学过程实施、课程成绩评定等方面的一些观点。通过采用项目驱动教学、对比式的项目讲解和不拘一格的成绩考核措施等，成功激发了学生的学习兴趣与潜能，增强了学生的自学和创新能力，提升了学生利用MATLAB编程解决实际问题的能力，为我校MATLAB公选课程的教学提供了新的思路。考虑到学生的专业多样性，我们还需要进一步研究，合理设计适用于各个专业的教学项目。