關(guān)于MATLAB教學(xué)模式的幾點(diǎn)探討

戎海龍?彭翠云

摘要：以常州大學(xué)的學(xué)生情況和實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，重點(diǎn)闡述了在MATLAB教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、結(jié)合學(xué)生自身特點(diǎn)安排教學(xué)內(nèi)容以及如何操作任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)模式等幾個方面的見解，旨在使MATLAB的教學(xué)過程成為“教師主導(dǎo)、學(xué)生參與”的過程，從而加強(qiáng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：MATLAB；教學(xué)改革；任務(wù)驅(qū)動

作者簡介：戎海龍（1980-），男，河北石家莊人，常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，講師；彭翠云（1979-），女，湖北荊門人，常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（江蘇?常州?213164）

中圖分類號：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0065-01

MATLAB作為一種高性能的數(shù)值計算和可視化軟件，自其誕生以來，隨著其功能的逐步增加和完善，在電氣、電子、控制、力學(xué)、計算機(jī)、機(jī)械等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。為此，國內(nèi)外大多數(shù)高校理工科專業(yè)都開設(shè)了MATLAB課程。MATLAB課程的設(shè)置方式目前主要有兩種：一種是將MATLAB作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課而獨(dú)立開設(shè)，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是MATLAB的基本技能和基本工具的使用，其設(shè)置依據(jù)是突出MATLAB在電氣、電子等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)作用；另一種是將MATLAB與其他課程進(jìn)行整合，學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是針對相關(guān)課程中遇到的數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解方法，其設(shè)置依據(jù)是突出MATLAB的直觀、形象性，使其作為一種教學(xué)工具而為其他學(xué)科的教學(xué)服務(wù)。目前高校第一種設(shè)課模式占主流地位，相對于第二種設(shè)課模式來說，其主要優(yōu)勢在于能夠使學(xué)生系統(tǒng)掌握MATLAB的主要思想，特別是在當(dāng)前專業(yè)課程選修制度下，對于增強(qiáng)學(xué)生利用先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)分析和解決數(shù)學(xué)問題的能力是有裨益的。第二種設(shè)課模式也有其自身優(yōu)勢，它能夠增強(qiáng)不同專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB時的針對性，但是如何將MATLAB與相關(guān)課程進(jìn)行有機(jī)整合，以提升MATLAB在教學(xué)中的地位，目前仍是教學(xué)界正在探討的一個問題。本文將針對第一種設(shè)課模式的教學(xué)方法做幾點(diǎn)探討。

一、MATLAB課程教學(xué)改革的基本原則

目前來說，MATLAB仍然采用“學(xué)生聽教師講、看教師做”的教學(xué)模式。作為一種數(shù)學(xué)計算工具而言，這種教學(xué)模式的弊端顯而易見，為此探究教學(xué)改革勢在必行。20世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的建構(gòu)主義理論對于當(dāng)前的MATLAB教學(xué)改革具有十分重要的指導(dǎo)意義，該理論主張以學(xué)生為中心，以自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)。因為學(xué)生是認(rèn)知的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者，教師對教學(xué)意義的生成只起幫助者和促進(jìn)者作用，并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識。教學(xué)中利用情境、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的。

二、MATLAB課程教學(xué)的幾點(diǎn)看法

1.激發(fā)學(xué)生主動參與的熱情、增強(qiáng)其學(xué)習(xí)動力，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”

這一觀點(diǎn)并不新穎，但在具體實(shí)施上，不少教學(xué)者的側(cè)重點(diǎn)在課堂教學(xué)效果上，最常采用的是在課堂上為學(xué)生展示MATLAB的強(qiáng)大功能或者結(jié)合多種實(shí)例為學(xué)生展示MATLAB在解決具體數(shù)學(xué)問題上的便捷性等。不可否認(rèn)，這種實(shí)施方式或許會調(diào)動大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但是筆者在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生仍然無法提起學(xué)習(xí)興趣，主要原因在于學(xué)生都有其各自的工作興趣，但課堂所展示的MATLAB功能或?qū)嵗吘褂邢?，從而使不少學(xué)生存有“工具雖好，與己無關(guān)”的思想。一個恰當(dāng)?shù)睦邮侨绾渭ぐl(fā)電子系熱衷于將來從事硬件電路設(shè)計的學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB的興趣。為此筆者認(rèn)為可以通過以下兩個步驟來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：第一，在第一次課介紹什么是MATLAB、它的基本功能以及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，而后利用剩余的課堂時間做一次問卷調(diào)查，以掌握學(xué)生選修該課程的動機(jī)（學(xué)生想利用MATLAB去做什么），如此在后續(xù)課堂教學(xué)將有具體的針對性；第二，在正式授課之前安排2～3次認(rèn)識實(shí)習(xí)，MATLAB軟件目前在中大型企業(yè)的研發(fā)部門以及科研院所中應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，而這些單位也是學(xué)生將來就業(yè)的主要去向，因此通過安排學(xué)生進(jìn)企業(yè)參觀活動讓學(xué)生自己去發(fā)掘?qū)W習(xí)興趣是非常有意義的。鑒于目前大部分企業(yè)研發(fā)部門的保密性質(zhì)，安排有經(jīng)驗的企業(yè)員工進(jìn)校講座也是認(rèn)識實(shí)習(xí)的可實(shí)施途徑之一，認(rèn)識實(shí)習(xí)的企業(yè)不必過多，但須注意企業(yè)性質(zhì)應(yīng)覆蓋MATLAB課程的授課專業(yè)。

2.針對學(xué)生的特點(diǎn)安排教學(xué)內(nèi)容

每個學(xué)生具有不同的特長和喜好，比如不少學(xué)生并不喜歡軟件編程工作，這種情況在非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生中較為普遍，這時在課堂內(nèi)容安排上要加以考慮。比如，MATLAB的Simulink工具箱在自動控制領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，為此在講述MATLAB軟件在自動控制領(lǐng)域應(yīng)用情況時可通過對比方式加以講述，即針對同樣一個控制對象，軟件編程方式如何得出控制結(jié)果、Simulink工具箱的模塊化搭建方式又如何得出控制結(jié)果，都要給學(xué)生呈現(xiàn)，如此便于不同學(xué)習(xí)喜好的學(xué)生掌握MATLAB針對控制問題的解決方法。

3.采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)

目前采用的MATLAB課程的教學(xué)方式大多是課堂講授與實(shí)驗練習(xí)相結(jié)合，即占據(jù)課堂時間90％以上課堂講授方式的教學(xué)內(nèi)容為根據(jù)教材內(nèi)容分章節(jié)完成，然后再通過實(shí)驗來加深與鞏固知識點(diǎn)。這種枯燥、乏味的教學(xué)方式往往容易使學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)動力不足、精力分散等問題。為此眾多的教學(xué)者建議采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法是一種主動探究型教學(xué)模式，其特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動，比較適合于計算機(jī)等信息類課程的教學(xué)。所謂任務(wù)驅(qū)動，是指通過完成一項或多項與學(xué)科相關(guān)的任務(wù)來學(xué)習(xí)知識和獲得技能。教師將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個或多個具體的任務(wù)，通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考，從而提高其能力。學(xué)生完成任務(wù)的過程，既是學(xué)習(xí)理論知識的過程，也是綜合應(yīng)用知識的過程。筆者認(rèn)為，任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)中所設(shè)計的任務(wù)要注意以下四點(diǎn)：

（1）學(xué)科相關(guān)。針對不同專業(yè)的學(xué)生要提出該專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常遇到的數(shù)學(xué)問題供學(xué)生解決。

（2）符合學(xué)生特長。對于自動化、電氣、電子等非計算機(jī)專業(yè)不喜好軟件編程的學(xué)生要提出與Simulink工具箱等相關(guān)的數(shù)學(xué)問題供學(xué)生解決。

（3）難易程度符合學(xué)生自身特點(diǎn)。美國哈佛大學(xué)麥克里蘭教授提出的成就動機(jī)理論認(rèn)為，個體的成就動機(jī)可以分成兩類：一類是力求成功的動機(jī)，另一類是避免失敗的動機(jī)。根據(jù)這兩類動機(jī)在個體的動機(jī)系統(tǒng)中所占的強(qiáng)度，可以將個體分為力求成功者和避免失敗者。力求成功者即在其動機(jī)成分中，力求成功的成分比避免失敗的成分多一些；避免失敗者即在其動機(jī)成分中，避免失敗的成分比力求成功的成分多一些。力求成功者的目的是獲取成就，所以他們會選擇有所成就的任務(wù)，而成功概率為50％的任務(wù)是他們最有可能選擇的，因為這種任務(wù)能給他們提供最大的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。當(dāng)他們面對完全不可能成功或穩(wěn)操勝券的任務(wù)時，動機(jī)水平反而會下降。相反，避免失敗者則傾向于選擇非常容易或非常困難的任務(wù)，如果成功的機(jī)率大約是50％時，他們會回避這項任務(wù)。因為選擇容易的任務(wù)可以保證成功，使自己免遭失?。欢x擇極其困難的任務(wù)，即使失敗，也可以找到適當(dāng)?shù)慕杩?，得到自己和他人的原諒，從而減少失敗感。根據(jù)這一理論，筆者認(rèn)為，在設(shè)計任務(wù)時，對力求成功者，應(yīng)給予其新穎且有一定難度的任務(wù)；而對于避免失敗者，則安排容易取得成功的任務(wù)。在評定分?jǐn)?shù)時，可以采取類似于跳水運(yùn)動的得分評價體系，即對于同樣的分?jǐn)?shù)，難度較高的任務(wù)可以再乘以一個較高的權(quán)重，反之，難度較低的任務(wù)可以再乘以一個較低的權(quán)重，并且對于難度非常低的任務(wù)，權(quán)重可相對稍稍高些。

（4）不易通過網(wǎng)絡(luò)等便捷途徑直接獲得任務(wù)解決的具體實(shí)施程序。

三、結(jié)論

MATLAB課程的教學(xué)可以遵循這樣一個思路：課程的第一次授課時在向?qū)W生簡要介紹MATLAB的特點(diǎn)、基本功能以及在授課專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀后通過課堂或課后問卷調(diào)查的方式掌握學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的動機(jī)；隨后安排認(rèn)識實(shí)習(xí)使學(xué)生通過自身去激發(fā)學(xué)習(xí)該課程的學(xué)習(xí)興趣；之后安排幾次課程向?qū)W生講述MATLAB的基本知識以及在授課專業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用實(shí)例；隨后將剩余的大部分授課課時的主導(dǎo)權(quán)交給學(xué)生，并首先為每個學(xué)生分配任務(wù)，學(xué)生通過完成相應(yīng)的任務(wù)獲得MATLAB知識。從這一授課方式可以看出，教師的主要教學(xué)工作是為每個學(xué)生設(shè)計任務(wù)，并通過對任務(wù)的掌控把握課程的教學(xué)進(jìn)度，這種由教師主導(dǎo)、學(xué)生參與的教學(xué)方式將能夠在很大程度上提高M(jìn)ATLAB課程的教學(xué)效果。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）