謝先明

桂林電子科技大學信息與通信學院， 廣西桂林 541004

電子信息專業(yè)MATLAB教學探索與改革

謝先明

桂林電子科技大學信息與通信學院， 廣西桂林 541004

MATLAB語言是目前最實用的計算機語言，已成為電子信息專業(yè)學生必須掌握的一門集專業(yè)基礎理論分析與系統(tǒng)設計仿真為一體的工具性課程。為了使學生快速、有效地掌握MATLAB軟件，并利用它解決相關專業(yè)課學習中遇到的各種問題，本文從如何激發(fā)學生學習興趣到改善MATLAB語言教學方法等方面進行了探討。

MATLAB；教學方法；教學改革

MATLAB；Teaching method；Teaching reform

MATLAB語言簡介

MATLAB(MATRIX LABORATORY)直譯矩陣實驗室，主要解決當時高級語言在處理矩陣相關運算時的不便，最初由Cleve Mole用Fortran語言設計的?，F(xiàn)在的MATLAB軟件是MATHWORKS公司用C語言開發(fā)的，是目前科學界最具活力和影響力的，集模型概念設計、算法仿真于一體的計算機語言，已成為廣大科技工作者必須掌握的一門工具性軟件。MATLAB語言具有編程效率高、繪圖功能強大、內部工具函數(shù)豐富的特點，已廣泛應用于數(shù)值分析、工程與科學繪圖、數(shù)字圖像處理、通訊系統(tǒng)設計、財務與金融工程等領域[1]。

對于電子信息專業(yè)學生來說，MATLAB語言既是一門非常重要的程序設計類課程，又是必須掌握的工具性軟件。它可以完美地與信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理、圖像處理等重要專業(yè)課有機結合起來開展各類實驗和課程設計，培養(yǎng)學生利用軟件工具解決相關專業(yè)課學習過程中遇到的各種問題的能力。同時，MATLAB語言已經成為電子信息相關專業(yè)碩士生、博士生開展研究時必須要掌握的工具性語言[2-5]。鑒于MATLAB語言在電子信息專業(yè)課程中越來越重要的地位，目前幾乎各種層次院校都開設了MATLAB語言課程。有鑒于此，本文結合作者在MATLAB教學實踐中的感受與該課程自身特點，在如何激發(fā)學生學習興趣和改善MATLAB語言教學等方面進行了探討。

1 明確課程意義，激發(fā)學習興趣

通常，人們在決定是否花時間與精力學習一項新技術時，主要關心以下幾點：1)這項技術能否給自己帶來益處；2)投入精力與將來收益大小的權衡；3)自己是否感興趣。上述幾點同樣適合于學生是否決定對某門課程投入足夠的學習能量！他們對某門課程認識與印象將在很大程度上決定他們對該課程的重視程度和采取怎樣的學習方式(如采取被動式的應試學習還是主動式的能力增強型學習)，而學習興趣和主動性又將在很大程度上決定該課程的教學效果。有鑒于此，筆者在教學過程中采用了下述兩種方法激發(fā)學生學習興趣。

1.1 強調課程地位

通過演示一些與本學科密切相關的MATLAB語言事例，如高等數(shù)學中的解微分方程、信號與系統(tǒng)中的求離散信號Z變換及數(shù)字頻譜圖、通信系統(tǒng)中的調制與解調系統(tǒng)構建等，既要讓學生體會到MATLAB語言作為是一門重要的程序設計言語相對其他語言(如匯編語言、C語言等)優(yōu)勢，也要使其認識到MATLAB語言可以幫助他們解決在專業(yè)課及專業(yè)基礎課程中遇到的各種問題，能促進他們對相關專業(yè)課的理解。

1.2 增強緊迫感

通過介紹MATLAB言語在各個領域包括數(shù)值計算與科學繪圖、經濟與金融、信號與通信工程、生物醫(yī)學工程等領域的廣泛應用，讓學生認識到MATLAB言語不僅在本專業(yè)各類課程實驗和相關課程設計中具有重要作用，而且它已成為廣大科技工作者和本科生、碩士生、博士生必須掌握的一門工具性軟件的事實，學好MATLAB言語有利于在今后工作或將來進一步深造中占據(jù)有利的位置，以增強學生對本課程學習的緊迫感和主動性。

2 教學方法改革

傳統(tǒng)MATLAB教學主要存在以下問題：首先，針對性不強，教學重點不突出，與專業(yè)背景結合不緊密，沒有很好地突出MATLAB語言專業(yè)工具手的地位；其次，在教學過程對學生學習習慣的培養(yǎng)不夠重視，易出現(xiàn)“聽得懂，編不出”的現(xiàn)象[6]；最后，教師對MATLAB言語實踐教學重視程度不夠，在實踐教學中與學生互動性不足，有時不能及時指導學生解決在實踐過程中遇到的各種困難，從而導致實踐項目開展效果難以達到預期目標。

2.1 背景式教學

MATLAB言語是一門解釋性的程序語言，具有指令眾多，內部集成函數(shù)豐富的特點。在傳統(tǒng)MATLAB教學中教師為了在有限時間內講授盡可能多的MATLAB指令和內部函數(shù)，通常采用“滿堂灌”的教學方式。但傳統(tǒng)“滿堂灌”教學方式往往導致學生疲憊不堪，難以集中精神跟蹤教師思路，長此以往則導致學生學習興趣丟失，從而影響教學質量。因此，教師在注重MATLAB基本語法教學與程序設計思想培養(yǎng)的同時，需注意教學必須與專業(yè)背景緊密配合，重點講授與本專業(yè)密切相關的內容。

對電子信息專業(yè)MATLAB教學來說，在讓學生掌握數(shù)值計算、向量(矩陣)運算、符號運算、字符運算及畫圖功能等MATLAB基本功能外，重點在于介紹信號處理工具箱的應用，講授如何利用相關工具箱進行基本的信號處理和系統(tǒng)設計，包括如何利用相關工具函數(shù)對信號進行DFT、FFT，小波變換等基本變換和進行模擬和數(shù)字濾波器設計等。同時，教師在教學過程中要注意引導學生自己去探索其他相關知識點和幫助他們觸類旁通式地理解與掌握其他相關指令和函數(shù)的正確用法，達到既培養(yǎng)了學生自學能力，又能提高教學效果與效率的目的。

2.2 應用實例式教學

MATLAB語言集知識和技能于一體，特別強調與工程背景和科學研究的緊密結合。有鑒于此，教師在教學過程中應重點培養(yǎng)學生獨立地利用MATLAB語言解決在專業(yè)課程學習中遇到的各種問題的能力。實例式教學方法既可以讓學生了解相關的應用背景以增強學習目的性，又能培養(yǎng)利用MATLAB語言解決相關專業(yè)課學習中遇到的各種問題的能力。如講授符號變量替換函數(shù)時，可講解這樣一個例子：如何利用MATLAB語言繪制函數(shù)f(x)=exp(-ax)sin(bx)在不同參數(shù)a，b時的圖像，并求其x=0.5時的值？而在講解Fourier變換函數(shù)時，則可以如何求解某個函數(shù)的Fourier變換開始。簡言之，實例式教學方法能讓學生始終帶著問題學習，不斷體會到MATLAB語言解決本專業(yè)相關問題的能力和便捷，從而增加其學習興趣。

2.3 習慣引導式教學

目前，MATLAB課程教學多采用多媒體PPT模式，存在課堂教學信息量大的特點，且學生難以同步通過實踐來體會教師講授的重點內容，通常一堂課下來學生對課堂內容只有一些粗淺印象，而容易忽視其他一些重要信息與易出錯環(huán)節(jié)，導致普遍存在的“聽得懂，編不出”的現(xiàn)象。MATLAB語言教學目標就是培養(yǎng)學生良好的邏輯思維習慣和具有利用MATLAB軟件解決相關問題的能力，而要使學生具有獨立編寫MATLAB程序代碼的關鍵就是引導學生多讀寫程序代碼，并在此過程中體會不同的編程思想、方法、技巧，最終形成自己獨立的編程風格。因此，教師在教學過程中必須不斷引導學生勤讀寫MATLAB代碼，如通過實例講授泛讀程序代碼的方法與技巧等，培養(yǎng)學生自覺讀寫程序代碼和上機練習的習慣，解決學生中普遍存在的“聽得懂，編不出”的現(xiàn)象。

2.4 交互式實踐教學

交互式教學利用多媒體局域網絡及投影儀構成一體化多媒體教學環(huán)境，實現(xiàn)教師與學生或學生之間的雙向交流，其目的在于促進學習任務的完成。MATLAB語言作為一門工具性的語言，其實踐環(huán)節(jié)的重要性是不言而喻的。在傳統(tǒng)實踐教學中，通常教師介紹完實驗項目背景、基本原理及任務之后，就由學生自己獨立完成實驗項目，存在教師與學生互動不足，信息交互不暢的問題。上述問題直接導致部分學生在實踐過程經常出現(xiàn)無法下手或長時間徘徊于某些低級語法錯誤上，從而無法順利完成實驗項目的現(xiàn)象。交互式實踐教學能幫助教師在實踐環(huán)節(jié)中不斷地與學生交互信息，掌握學生實踐過程遇到的各種問題，及時鼓勵與指導學生解決問題，樹立信心、順利完成實驗任務；尤其要避免部分學生因長時間得不到有效幫助而丟失信心與興趣，從而放棄實驗的情況。

3 結語

本文總結了作者在電子信息專業(yè)MATLAB語言教學實踐中的相關經驗，就如何激發(fā)學生學習興趣到改善MATLAB語言教學方法等方面進行了探討，提出了結合專業(yè)背景的教學模式，包括背景式教學、實例式教學、交互式實踐教學等教學模式。簡言之，提高MATLAB語言教學效果需要把教學內容和教學方法進行有機結合，把握好從課件制作到教學方法、實驗項目設定與指導、學生習慣培養(yǎng)等環(huán)節(jié)，不斷激發(fā)學生求知欲，使其積極主動地投入到學習之中。

[1] 劉慧穎. Matlab R2007基礎教程[M].北京:清華大學出版社,2008.

[2] 平怡.Matlab在大學數(shù)學教學中的應用研究[J].湖北廣播電視大學學報,2008,(4):135-136.

[3] 姚華楨.Matlab在圖像處理技術實踐教學中的應用[J].科技資訊,2008,(5):161-162.

[4] 童德茂.探討Matlab在高職高等數(shù)學教學中的應用.阜陽師范學院學報(自然科學版) [J], 2010,27(1):80-82.

[5] 梁虹,梁潔,陳躍斌.信號與系統(tǒng)分析及MATLAB實現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.

[6] 張秋生.《C語言程序設計》課程教學改革與實踐.軟件導刊[J],2012,11(2):164-165.

MATLAB Teaching Reform of Electronic Information Specialty

Xie Xianming
School of Information and Communication, Guilin Ulneicvterrosnitiyc oTef cEhnology, Guilin, 54100

MATLAB languagies the most practical compu ter languageh, as becomae n instrumenctaol ursei ncluding theoreticaal nalysis and system designs imulat ion that the electroniic nformatiopnr ofessionsatl uden ts must master. In order to make students quickly , effectively grasp the MATLAB software, and uses it to solve the various problemasr isingi n relevant professioncaol urses In this paper, the issue how to stimulate students to learn MATLAB language and the teaching methodi mprovemeonft MATLAB langua ge will be discussed.

TN957

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.195

謝先明(1979.11)：男, 博士，講師，從事MATLAB語言、信號與系統(tǒng)分析等課程教學工作.