張紅升 周前能 胡章芳

摘 要 MATLAB是一個(gè)重要的科學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)可視化處理軟件。MATLAB既是一個(gè)軟件也是一門(mén)編程語(yǔ)言，因此《MATLAB及其工程應(yīng)用》既具有一定的理論性，又具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，在開(kāi)課時(shí)間、課時(shí)安排和授課內(nèi)容方面對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了探索和改革，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 MATLAB 教學(xué)改革 教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：TP319-4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-7661（2012）06-0009-02

對(duì)許多理工科專業(yè)而言，專業(yè)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程往往需要較多的數(shù)學(xué)知識(shí)或大量復(fù)雜的運(yùn)算。這些復(fù)雜的運(yùn)算往往是學(xué)生最感頭疼的問(wèn)題，并因此使很多學(xué)生失去了專業(yè)課程學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而影響了其專業(yè)技能的提升和后續(xù)的深造。因此，對(duì)現(xiàn)代理工科大學(xué)生而言，必須學(xué)會(huì)至少一門(mén)輔助計(jì)算的軟件或語(yǔ)言，使其學(xué)會(huì)處理繁瑣的運(yùn)算，提高專業(yè)課學(xué)習(xí)效果，并為以后的研究和深造打下良好的基礎(chǔ)。MATLAB就是一門(mén)輔助計(jì)算軟件，它具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能和數(shù)據(jù)可視化功能，可以方便地畫(huà)出二維和三維的多種曲線和圖形，同時(shí)MATLAB語(yǔ)法簡(jiǎn)潔，易于上手。鑒于這個(gè)特點(diǎn)，筆者所在的重慶郵電大學(xué)光電學(xué)院采用了MATLAB作為全院學(xué)生的必修課程。我們通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)《MATLAB及其工程應(yīng)用》的教學(xué)進(jìn)行了一些探索和改革，取得了較好的效果。

一、開(kāi)課時(shí)間的安排

由于MATLAB是以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，同時(shí)其語(yǔ)法風(fēng)格具有類似C語(yǔ)言的特性，因此要求在MATLAB教課時(shí)，學(xué)生最好應(yīng)先修過(guò)《線性代數(shù)》和《C程序設(shè)計(jì)》。如果這兩個(gè)課程沒(méi)有學(xué)過(guò)，那么必將導(dǎo)致教師浪費(fèi)大量的時(shí)間解釋MATLAB的相關(guān)運(yùn)算原理以及相關(guān)語(yǔ)法，從而沒(méi)有時(shí)間去講授MATLAB的工程應(yīng)用和實(shí)際編程。我們對(duì)重慶郵電大學(xué)光電學(xué)院和其他學(xué)院，以及國(guó)內(nèi)其他高校的課程安排做了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)《線性代數(shù)》和《C程序設(shè)計(jì)》一般都安排在大學(xué)一年級(jí)，至于是在上學(xué)期或下學(xué)期完成，則每個(gè)學(xué)校各有不同。因此《MATLAB及其工程應(yīng)用》的最佳開(kāi)課時(shí)間應(yīng)該是不晚于大二上學(xué)期。若大一上學(xué)期即學(xué)完《線性代數(shù)》和《C程序設(shè)計(jì)》，那么開(kāi)在大一下學(xué)期也是可以的；或者大一下學(xué)期開(kāi)設(shè)《線性代數(shù)》和《C程序設(shè)計(jì)》，但把《MATLAB及其工程應(yīng)用》的開(kāi)課時(shí)間定在學(xué)期的后半部分。總之，一定要保證學(xué)生有一定的《線性代數(shù)》和《C程序設(shè)計(jì)》基礎(chǔ)后，才能開(kāi)設(shè)《MATLAB及其工程應(yīng)用》，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，才能感到輕松（因?yàn)镸ATLAB相對(duì)于C語(yǔ)言要簡(jiǎn)單得多，而且MATLAB非常易于處理線性代數(shù)的復(fù)雜運(yùn)算）和有趣（因?yàn)镸ATLAB可以做出很漂亮的圖形），進(jìn)而激發(fā)出很強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣。

二、課時(shí)和學(xué)分安排

MATLAB不是一個(gè)專門(mén)的理論課程，而且其使用方法相對(duì)其他編程語(yǔ)言要簡(jiǎn)單得多，因此《MATLAB及其工程應(yīng)用》不需要太多的理論課時(shí)。MATLAB既是一個(gè)軟件也是一門(mén)編程語(yǔ)言，因此《MATLAB及其工程應(yīng)用》既具有一定的理論性，又具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。從教學(xué)目的上來(lái)說(shuō)，其實(shí)踐性要強(qiáng)于理論性，因此《MATLAB及其工程應(yīng)用》又需要較多的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。同時(shí)，由于總體學(xué)分的限制，我們?cè)谥貞c郵電大學(xué)光電學(xué)院的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)該課程分配了2個(gè)學(xué)分，總共32課時(shí)，其中理論課和實(shí)驗(yàn)課各占16課時(shí)。每上完一次理論課，即在當(dāng)周或后一周安排相關(guān)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，以及時(shí)鞏固課堂教學(xué)的效果，提高學(xué)生實(shí)際編程的能力。

三、教學(xué)內(nèi)容的改革

如前所述，在總課時(shí)保持為32學(xué)時(shí)的情況下，為了體現(xiàn)《MATLAB及其工程應(yīng)用》的實(shí)踐性，切實(shí)提高學(xué)生利用MATLAB編程和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，我們加大了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的比例，從原來(lái)的8學(xué)時(shí)提高到16學(xué)時(shí)，這樣理論教學(xué)的學(xué)時(shí)就從原來(lái)的24學(xué)時(shí)減為16學(xué)時(shí)。但同時(shí)，MATLAB本身的內(nèi)容又十分豐富，具有龐大的工具箱和內(nèi)嵌函數(shù)。因此必須合理安排教學(xué)內(nèi)容，使得主要內(nèi)容能被學(xué)生有效掌握。

為此，我們針對(duì)重慶郵電大學(xué)光電學(xué)院的專業(yè)特點(diǎn)，并通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)授課內(nèi)容不斷進(jìn)行調(diào)整，最終確定了較為合理的授課內(nèi)容。詳細(xì)的調(diào)整如下：

1.MATLAB的基本語(yǔ)法知識(shí)，如變量的命名/存儲(chǔ)/調(diào)用和賦值、條件判斷、循環(huán)操作等，由于和C語(yǔ)言極為類似，因此只需要4個(gè)學(xué)時(shí)即可完成MATLAB的基本知識(shí)的講述。

2.在講完MATLAB基本語(yǔ)法的基礎(chǔ)上，需要4個(gè)學(xué)時(shí)講述MATLAB的畫(huà)圖功能。由于對(duì)大學(xué)本科生而言，其處理的主要數(shù)據(jù)和圖形一般都是二維的，因此應(yīng)重點(diǎn)講述二維畫(huà)圖的操作，而只需分配其中的1個(gè)學(xué)時(shí)簡(jiǎn)單介紹三維畫(huà)圖的操作方法。由于二維畫(huà)圖做了較為詳細(xì)的講述，因此三維畫(huà)圖的講述只需要做拋磚引玉即可，一般學(xué)生都可以很快掌握相關(guān)函數(shù)的用法。畫(huà)圖部分要重點(diǎn)講述，因?yàn)檫@一部分最能體現(xiàn)MATLAB的強(qiáng)大，也最能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.由于MATLAB的函數(shù)和函數(shù)文件與C有較大的不同，因此要用專門(mén)的2個(gè)學(xué)時(shí)來(lái)講述函數(shù)的用法。必須提到MATLAB的函數(shù)可以有多個(gè)返回值，可以只傳遞部分輸入?yún)?shù)。這些地方都和C語(yǔ)言很不相同，但正是這些特性使得MATLAB更加容易使用。

4.省去MATLAB的符號(hào)運(yùn)算的講述。因?yàn)閺奈覀兊恼{(diào)查看，絕大部分本科生在本科階段從來(lái)不使用符號(hào)運(yùn)算。因此在學(xué)時(shí)受限的情況下，略去這部分內(nèi)容是完全可行的。

5.剩下6學(xué)時(shí)用來(lái)重點(diǎn)講述MATLAB的工程應(yīng)用。應(yīng)結(jié)合學(xué)生剛剛學(xué)過(guò)的《高等數(shù)學(xué)》和《大學(xué)物理》中相關(guān)例子來(lái)進(jìn)行講述，如曲線擬合，數(shù)據(jù)分析、處理和圖示，微積分，常微分方程求解，物理實(shí)驗(yàn)的建模和分析等。這些例子都是學(xué)生們剛剛學(xué)習(xí)過(guò)的同時(shí)感到比較頭疼的數(shù)據(jù)處理或運(yùn)算，通過(guò)講述如何用MATLAB解決這些問(wèn)題，一方面鍛煉了學(xué)生熟練應(yīng)用MATLAB的能力，另一方面也有利于克服學(xué)生對(duì)復(fù)雜運(yùn)算的恐懼心理，提高學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

《MATLAB及其工程應(yīng)用》教學(xué)過(guò)程是一個(gè)不斷探索、總結(jié)與創(chuàng)新的過(guò)程。我們針對(duì)重慶郵電大學(xué)光電學(xué)院的《MATLAB及其工程應(yīng)用》課程，在開(kāi)課時(shí)間、課時(shí)安排和授課內(nèi)容進(jìn)行了探索和改革，取得了較好的教學(xué)效果。相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也可以為其他學(xué)校和專業(yè)的MATLAB教學(xué)提供參考。

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（責(zé)任編輯 鄭文）