基于創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷MATLAB課程改革研究

陶華偉 齊雋楠 傅洪亮 樊超

摘? ?要：為進一步提升學(xué)生對MATLAB課程的學(xué)習(xí)興趣，本文圍繞《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷——綜合性大學(xué)設(shè)計原則》課程設(shè)計原則，對MATLAB的課程目標(biāo)和課程評估方法進行設(shè)計。圍繞“有意義學(xué)習(xí)分類法”中學(xué)會學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)知識、應(yīng)用、綜合、人文維度、關(guān)心6個維度，對MATLAB的課程目標(biāo)進行重新設(shè)計;基于《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷》的“教育性”評估方法，分別從前瞻性評估、學(xué)習(xí)者自我評估、目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)、FIDeLity反饋4個方面，對課程評估方式進行重新設(shè)定。從而提升MATLAB課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷? MATLAB課程? 課程目標(biāo)設(shè)計

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0224-03

Abstract： In order to further enhance students'interest in learning MATLAB， this paper designs the curriculum objectives and evaluation methods of MATLAB based on the curriculum design principles of Creating Meaningful Learning Experiences - Principles of Comprehensive University Design. The curriculum objectives of MATLAB are redesigned around the six dimensions of learning， basic knowledge， application， synthesis， humanistic dimension and concern in "meaningful learning classification". Based on the "educational" assessment method of "Creating Meaningful Learning Experiences"， the curriculum evaluation methods are reset from four aspects： forward-looking assessment， learner self-assessment， goals and standards， and FIDeLity feedback. Thereby the teaching quality of MATLAB courses is improved.

Key Words： Meaningful learning experience; MATLAB Course; Curriculum objectives design

MATLAB[1]是信息類專業(yè)本科生的一門必修課程，課程的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)MATLAB軟件的操作和編程方法，課程的主要目標(biāo)是鍛煉學(xué)生運用現(xiàn)代工具的能力，并為數(shù)字信號處理、通信原理等課程打好基礎(chǔ)。然而，當(dāng)前MATLAB課程教學(xué)方法仍是教師講授為主，學(xué)生被動接受的教學(xué)方式，這種“舊范式”的學(xué)習(xí)方式無法有效的調(diào)動學(xué)生的積極性，MATLAB的教學(xué)中急需更加高效、高質(zhì)量的教學(xué)方式引入。

為提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，高校的MATLAB老師采取了許多有意義的教學(xué)方式。浙江大學(xué)林峰[2]采用集中與分散相統(tǒng)一的方法，在課堂上要求學(xué)生獨立完成70道作業(yè)題，在課下，利用QQ群和微信群對學(xué)生進行實時和在線問答，從而為學(xué)生創(chuàng)造一個自由、獨立的學(xué)習(xí)環(huán)境，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性。朱高峰等人采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法對MATLAB課程進行改革，針對具體教學(xué)任務(wù)，講授課程與實際工程相結(jié)合，使得任務(wù)意識貫穿整個教學(xué)活動[3]。肖林等人在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，對課堂教學(xué)、輔助教學(xué)以及考核方式進行了改革。課堂教學(xué)中，采用針對性教學(xué)（不同學(xué)院采用不同教學(xué)內(nèi)容），交流式教學(xué)（增強與學(xué)生的交流溝通），實例教學(xué)（理論結(jié)合實際）;輔助教學(xué)方面，建立QQ群、網(wǎng)絡(luò)平臺等方式，加強下課時段的交流;考核方式的改良方面，增加網(wǎng)絡(luò)交流、網(wǎng)上視頻觀看次數(shù)分?jǐn)?shù)占比，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[4]。華北電力大學(xué)李士哲等人結(jié)合自動化的專業(yè)課程，對MATLAB課程進行改革。在與自動控制原理課程結(jié)合中，引入頻域法和根軌跡法對課程進行改革;在與現(xiàn)代控制理論課程結(jié)合中，采用MALTAB的高級算法，求解現(xiàn)代控制理論中的復(fù)雜計算問題，通過上述教學(xué)改革，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[5]。

上述學(xué)者的研究表明，MATLAB的教學(xué)應(yīng)當(dāng)以學(xué)生的學(xué)為主題，以老師的教為輔助。菲利普 康迪曾指出：“學(xué)習(xí)不應(yīng)僅僅是信息的獲得，而是對個人生活的意義和連貫性的探索”，新型的教育應(yīng)當(dāng)是以學(xué)習(xí)為主導(dǎo)，而不是以內(nèi)容為主導(dǎo)，在L·迪·芬克的著作《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷——綜合性大學(xué)設(shè)計原則》[6]中，作者確立了以學(xué)生學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的新型教育價值觀，從而改變傳統(tǒng)教學(xué)中的填鴨式教學(xué)模式。

為提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，本文基于“創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷”的教學(xué)方法，對《MATLAB及其應(yīng)用》課程的教學(xué)目標(biāo)和評估方式進行設(shè)計，旨在提升信息類專業(yè)本科生學(xué)習(xí)能力。

1? 課程目標(biāo)設(shè)計

《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷》書中提出了一種“有意義學(xué)習(xí)分類法”，該分類法包括：學(xué)會學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)知識、應(yīng)用、綜合、人文維度、關(guān)心，共6個方面。為提升教學(xué)質(zhì)量，本文圍繞有意義學(xué)習(xí)分類法制定MALTAB課程教學(xué)目標(biāo)。

（1）基礎(chǔ)知識。在《MATLAB及其應(yīng)用》中，核心知識主要包括：MATLAB基本使用方法、數(shù)組和數(shù)組運算、矩陣的代數(shù)運算、MATLAB的數(shù)學(xué)運算、字符串、單元數(shù)組和結(jié)構(gòu)體、MATLAB程序設(shè)計、MATLAB繪圖。

（2）應(yīng)用。針對實際學(xué)習(xí)生活中所遇到的問題，能夠根據(jù)所建數(shù)學(xué)模型，能夠用所學(xué)MATLAB知識，對問題進行仿真。

（3）綜合。能夠?qū)ALTAB與所學(xué)高數(shù)、線性代數(shù)、電路等課程及工科背景相聯(lián)系，具備編程能力解決實際中所遇到問題。

（4）人文維度。明白學(xué)習(xí)MALTAB課程的個人和社會意義，能夠與別人討論MALTAB在專業(yè)領(lǐng)域如何使用、如何設(shè)計程序。

（5）關(guān)心。關(guān)注課程并愿意從更多的個人途徑學(xué)習(xí)MALTAB相關(guān)編程知識。

（6）學(xué)會學(xué)習(xí)。了解課程結(jié)束后如何繼續(xù)學(xué)習(xí)，并能夠在相關(guān)領(lǐng)域，基于MALTAB設(shè)計程序。

2? 評估方式

《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷》認(rèn)為學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)活動、反饋和評估三者是相互聯(lián)系，相互反應(yīng)的關(guān)系，教學(xué)活動包括：課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、實際編程項目、期末考試幾個部分組成。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往采用期中考試，期末考試等手段對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行評估，但這種評估方式只能評估學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力。為了更好的幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷》采用“教育性”評估方法對學(xué)生學(xué)習(xí)進行評估。教育性評估包括：前瞻性評估、學(xué)習(xí)者自我評估、目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)、FIDeLity反饋。前瞻性評估指：學(xué)生能夠利用學(xué)到的知識解決與自己有關(guān)的任務(wù)，產(chǎn)生更多智力上的興奮;目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)：圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)定課程標(biāo)準(zhǔn);自我評估：為學(xué)生創(chuàng)造大量自己評價自己的機會;FIDeLity反饋：經(jīng)常的、有區(qū)分度、迅速的充滿愛意的進行反饋[4]。

圍繞該評估方式，對《MATLAB及其應(yīng)用》課程進行設(shè)計。

（1）前瞻性評估。

①課堂表現(xiàn)，提問：“學(xué)過MATLAB的數(shù)學(xué)運算后，你們能夠用所學(xué)MATLAB解決線性代數(shù)中所遇到的問題”。

②課后作業(yè)：思考題。

③實際項目設(shè)計：設(shè)計基于MATLAB語音情感識別項目，激發(fā)學(xué)生興趣，開始給學(xué)生提供一個基礎(chǔ)代碼，鼓勵學(xué)生在此基礎(chǔ)上進行改進，最終以識別率高低進行評價。

④期末考試：結(jié)合實際應(yīng)用的試題。

（2）目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

①課堂表現(xiàn)考核目標(biāo)：鼓勵學(xué)生積極參與教學(xué)活動，支撐教學(xué)目標(biāo)1掌握MATLAB基礎(chǔ)知識，和教學(xué)目標(biāo)4明白學(xué)習(xí)MALTAB課程的個人和社會意義，能夠與別人討論MALTAB在專業(yè)領(lǐng)域如何使用、如何設(shè)計程序。

②課后作業(yè)考核目標(biāo)：幫助學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容。支撐教學(xué)目標(biāo)1、2。

③實際項目設(shè)計考核目標(biāo)：提升學(xué)生自學(xué)能力和發(fā)散思維能力。支撐教學(xué)目標(biāo)2、3、4、5、6。

④期末考試考核目標(biāo)：對學(xué)生總體學(xué)習(xí)進行評價。支撐教學(xué)目標(biāo) 1、2。

（3）自我評估。

①設(shè)計題目：運用所學(xué)MALTAB知識設(shè)計一個語音情感識別系統(tǒng)。

②設(shè)計要求：老師提供一個基本識別系統(tǒng)代碼，作為基準(zhǔn)評估線，在此基礎(chǔ)上進行改進，提升系統(tǒng)識別性能;查閱相關(guān)文獻，不少于5篇;設(shè)計總體情感識別系統(tǒng)方案;編寫仿真程序;制作PPT，進行答辯。

③設(shè)計完成方式：每班分為10組，每組2～4人，自由組隊。

④評價方式：以識別率作為最終評價指標(biāo)。

（4）FIDeLity反饋。

①課堂表現(xiàn)：每1個單元上完課后，向?qū)W生學(xué)生反饋評價結(jié)果，幫助學(xué)生提升成績。

②課后作業(yè)：對學(xué)生作業(yè)批改后，分為優(yōu)良中差幾個級別，上課期間對優(yōu)類作業(yè)進行表揚，對錯誤較多的問題統(tǒng)一講解。

③實際項目設(shè)計：分階段的對項目進行講解和輔導(dǎo)，結(jié)合學(xué)生存在的問題進行講解。

④期末考試：考試結(jié)束1周內(nèi)公布成績和標(biāo)準(zhǔn)答案。

3? 結(jié)語

本文基于《創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷——綜合性大學(xué)設(shè)計原則》課程設(shè)計原則，圍繞自己在《MATLAB及其應(yīng)用》授課經(jīng)驗和科研經(jīng)歷，對MALTAB的課程目標(biāo)和評估方式進行重新設(shè)計，在傳授MATLAB枯燥的語法同時，結(jié)合人工智能中語音情感識別，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。

參考文獻

[1] 張歆彤.MATLAB仿真技術(shù)及應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)， 2018，265（11）：153.

[2] 林峰.“Matlab與系統(tǒng)仿真”課程的教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015（3）：12-14.

[3] 朱高峰，張艷蕾，梁平元.MATLAB課程教學(xué)改革與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2018，432（6）：89-91.

[4] 肖林，張永勝.MATLAB課程教學(xué)與改革探索[J].科技視界，2016（19）：26.

[5] 李士哲，蔡博，趙征，等.基于MATLAB教學(xué)平臺的自動化專業(yè)課程教改[J].黑龍江科技信息，2016（30）：168-169.

[6] L·迪·芬克.創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷：綜合性大學(xué)課程設(shè)計原則[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2006.