MATLAB程序设计公选课教学与

摘 要：本文结合笔者MATLAB程序设计教学体会,着重从教学目标、教学内容、教学模式等方面探讨和研究了该课程的教学实施情况.

关 键 词：MATLAB；公选课；任务驱动式教学；教学模式；案例教学

公选课是高校基于社会对高素质复合型人才的迫切需要,为实施通识教育而面向全校学生开设的跨学科、跨专业的选修课程,目前已成为高校课程体系的重要组成部分.但与必修课相比,公选课的教学常常出现学生上课不认真、缺课率高、教学效果不好等不尽人意的情况,严重影响公选课的教学质量.如何解决这个问题,是各高校公选课教学工作中必须面临的一个重要问题.

一、MATALB公选课概述

MATLAB作为一种高性能的数值计算和可视化软件,自其诞生以来功能越来越强,在众多领域的应用也越来越广,为此国内外大多数高校都开设了MATLAB课程.目前MATLAB课程的设置方式主要有两种：一种是将MATLAB作为一门计算机语言课程独立开设,学习内容主要是MATLAB编程和基本工具的使用；另一种是将MATLAB与其他课程进行整合,学习的主要内容是课程中相关问题的MATLAB求解方法.长江大学的开课情况也大致如此：较早时在计科、电信、信计等专业的信号处理、数字图像处理等课程中讲解MATLAB相关知识,后来在部分工科专业开设MATLAB编程的选修课,再后来面向全校各专业开设MATLAB程序设计的公选课,目前三种开形式都有,但以公选课为主.笔者已开讲MATLAB程序设计公选课多年,修课人数众多,经过多年的探索,形成了比较成熟的教学模式和教学风格,课程受到学生的普遍欢迎,对培养大学生的创新意识、创新能力起到了积极的作用.

二、教学改革思路

高校设置公选课的目的是拓宽学生的知识面.虽然大多数学生很积极地上选修课,但仍有一部分学生以消极的态度对待公选课,只把公选课当做一项任务被动去完成,这需要学校和任课教师的正确引导和监督.公选课面向全校不同专业的学生,选课学生专业结构和知识水平各异.针对学生的差异性,如何提高不同专业学生对本课程的学习兴趣,如何选择教学内容和素材,如何确定教学方式和考核方式等对提高教学质量、实现教学目标无疑是至关重要的,这就要求教师要深入研究和探讨教学内容设计、教学模式实施.

三、教学实践中的一些有效做法

1.精心准备第一堂课,激发学生兴趣.兴趣是开发智力、挖掘潜能的钥匙,也是行动的最好动力.公选课既要在形式上引人入胜,又要在内容上新颖别致,才能激发学生的兴趣.在具体实施中还是需要技巧的,这体现在如何上好第一堂课.不少教师常采用在课堂上为学生展示MATLAB的强大功能或者结合实例为学生展示MATLAB在解决具体数学问题上的便捷性等.不可否认,这在一定程度上会调动大部分学生的学习积极性,但课堂所展示的MATLAB功能或实例毕竟有限,不少学生仍存有“工具虽好,与己无关”的思想.笔者主要通过以下两个步骤来激发学生的学习兴趣：第一,在介绍MATLAB的概念、基本功能以及在各个领域的应用现状后做一次课堂问卷调查,以掌握学生选修该课程的动机,使后续教学更具针对性；第二,在正式授课之前再介绍一些MATLAB软件帮助学生在全国数学建模大赛、仿真大赛中获奖、找得好工作的真实事迹,这都颇能吸引学生的眼球,具有很好的带动效应.

2.针对学生特点组织教学内容,分层次、分领域实现教学.由于MATLAB的应用领域非常广,不同的学科专业学习该课程的性质有所不同,学生具有不同的特长和喜好,其接受能力也存在一定的差异.教学过程中有部分学生赶不上教学进度,尤其是对于没有计算机语言基础的学生,程序设计对于他们来说相当困难.MATLAB功能非常强大,想要学好全部功能是不可能的,所以一定要针对各自的学科领域选择学习相关的功能模块,因此,本课程应采用分层次、分领域的教学模式.

对于非计算机专业的学生,应先注重基本概念教学,由浅入深,根据课程教学内容层层深入程序设计,这样可以提高学生学习的积极性,扩展程序设计思路.而对于不同学科专业的学生,讲授过程中注重MATLAB在其学科领域中的应用程度.如对于计算机专业图像处理方向的学生,讲授的重点将是图像处理工具箱的应用；而对数学专业的学生来说,重点讲授数值计算、矩阵运算等.由于授课课时有限,授课内容不可能面面俱到,但教师在讲授过程中应引导学生学习其他的知识点,达到事半功倍的效果.

“授人以鱼不如授人以渔”,MATLAB中有着数量惊人的函数,没有一本书能够完全包含这些函数,但MATLAB作为一个优秀的科学计算软件,其帮助系统提供了友好的人机交互界面,考虑了不同用户的需求,构成了一个比较完备的帮助体系.在教学中,教师应当尽量多地演示MATLAB的帮助体系,让学生尽可能地掌握帮助体系的使用方法.

3.多种措施促实践,切实提高应用能力、创新能力.MATLAB课程具有很强的实践性,MATLAB课程的学习需要学生之间、师生之间相互讨论、相互学习、相互促进,因此教师应当营造一种平等、、和谐的教学氛围,为学生搭建一个交流平台.每个人都有自己的学习方法,对于同样一个问题学生所理解的角度也有所不同,因此,在学习过程中应让学生多交流,互相帮助.

目前我校公选课只有理论教学,没安排实践教学,为此还应充分利用课外时间.教师可布置一些难度适当的大作业,激发学生自主学习的.大作业一般是把课程的主要内容通过一个程序让学生实现,有一定难度.对于能力强的学生,一个人可以独立完成,但对于能力一般的学生,则需要鼓励他们组成小组,成员间互相协作,培养团队精神与协作意识.为了进一步调动学生挑战困难的勇气,完成大作业还可举行程序设计比赛,把实现效果、软件运行性能、程序可读性等方面作为指标进行比较,促进良好学风的形成.

合理地使用MATLAB资源,可以帮助学生更好地掌握相关知识.教师要鼓励学生合理利用网络资源；另外还可组织学生剖析成熟的系统,分析开源代码,帮助学生理解大系统的构造及具体功能的实现；在课程后期,鼓励学生结合自己的专业方向和研究兴趣,查阅文献资料,撰写综述报告,以提高学生跟踪学科前沿的能力.4.采用案例教学和任务驱动式教学,改善课程教与学脱节问题.传统的灌输式教学方式枯燥乏味,容易使学生出现学习动力不足、精力分散等问题,为此学者建议采用案例教学和任务驱动式的教学方法.案例教学是通过对具体案例的分析引导,激发学生对基本知识、原理方法的理解掌握,挖掘学生的潜能,达到教学目标的一种教学模式.任务驱动式教学是一种主动探究型教学模式,其特点是以学生为中心,以任务为驱动.所谓任务驱动,是指通过完成一项或多项与学科相关的任务来学习知识和获得技能.

在课程教学中,教师先讲清本次课的教学重点和难点,让学生在头脑里有个目标,接着给学生展示精心设计的综合案例,再对关键点进行讲解.然后设计一些综合应用课堂知识点的案例,只将最后的设计结果展示给学生,让学生亲自去分析、判断,引导学生发现规律并综合使用课堂知识设计出该案例.教师通过任务驱动教学引导学生去解决问题,了解学生如何思考问题,对于学生的回答应采取正面的评价,如出现错误应引导学生分析问题存在的原因.学生完成任务的过程,既是学习理论知识的过程,也是综合应用知识的过程.

5.重视教学的过程化管理与综合考评.重视教学的过程化管理与考核是保证教学质量的重要手段,考评的目的不仅是为了考核学生学习和掌握课程的情况,更重要的是鼓励和督促学生主动学习.对课堂、作业、课后实验等环节进行有效的管理,及时发现和纠正每一环节中存在的问题.考核时打破单纯试卷的考评方式,采用自评、同学互评和教师综评相结合的综合考评方式,充分重视学生掌握基础知识、综合运用及创新能力等各方面的情况.

多年的MATLAB教改实践表明：只有不断优化教学内容、改进教学方法,才能提高教学质量,真正使MATLAB公选课成为培养适应社会复合型人才的实用课程之一.