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摘要：MATLAB语言是国内大学电子信息与通信类专业必修的工具基础课，这门课程实用性强，但是入门容易精通困难。学生掌握其数据处理和图形处理方法对于后续专业课程学习、综合课程设计、毕业论文及科技论文都有十分重要的作用。本文结合多年教学经验探讨了MATLAB程序设计与应用课程课堂教学、实验教学、考核环节等的教学改革。教学反馈说明，该教学改革对提升电子信息类本科生利用MATLAB语言进行学习、科研和创新的能力有有效的提升，对学生学习后续专业课程有很大裨益。
关键词：MATLAB；教学改革；教学内容；教学模式；考核方式改革
本文引用格式：高诺，等.MATLAB程序设计与应用课程教学改革及实践[J].教育现代化,2019,6(13):36-38.
Teaching Reform and Practice of MATLAB Program Design and Application Course
GAO Nuo,YANG Hong-juan,ZHUANG Hua-wei
(School of Information&Electrical Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan,China)
Abstract:Matlab language is a basic course for electronic information specialty of domestic universities.And it has strong practicality and is easy to start but hard to master.MATLAB is very important for the following professional course learning,integrated curriculum designing and graduation project.This paper discussed the teaching reform based on the courses content,teaching patterns and evaluation methods.The teaching reform’s feedback from the students and teachers show that,this kind of teaching reform is effective for the study of MATLAB language and can improve the students’study and researching ability effectively.
Key words:MATLAB;Teaching reform;Teaching content;Teaching mode,Examination method reform
一 引言
MATLAB是美国MathWorks公司推出的优秀数学软件，现已发展成为一种多学科、多工作平台的大型工具，应用十分广泛[1,2]。目前，MATLAB语言已经成为科学工作者、教师和学生在科研和学习中的得力助手，培养工科学生利用MATLAB语言进行学习、科研、创新的能力对学生能力培养环节十分重要。但目前大多数高等院校中设置的MATLAB语言课程存在课程教学内容不合理、教学考核不严谨、学生学习效果不理想的状况，严重影响了学生在后续课程中学习能力的提升[3-5]。本课程组在多年教学经验积累的基础上，对MATLAB语言课程从教学内容、教学模式和考核方式等几方面进行了教学改革，连续几年的教学反馈结果说明，该教学改革对提升电子信息类本科生利用MATLAB语言进行学习、科研和创新的能力有有效的提升，对学生学习后续专业课程有很大裨益。
二 传统教学方法的不足
目前MATLAB课程教学上普遍存在以下问题[6-8]。
（一）教学内容单一，与应用结合不紧密
目前很多高校的MATLAB课程是在各专业课学习之前开设，所以学生对专业课涉及的内容不甚了解，因此，大多数MATLAB语言课程的讲述内容仅限于基础编程部分，不讲授专业应用，也不涉及专业工具箱的使用。这就导致学生学习完课程之后，并不明白此门课程对后续课程有何作用，为什么要学习该门课程，因此学习积极性与主动性不高，学习效果不理想。
（二）教学模式陈旧，缺乏创新
目前大多高校仍采用计算机语言类课程的教学模式，课堂教学+上机验证的教学模式。在课堂教学过程中，以教师讲为主，学生只是单方面地接收，在上机过程中，大部分任务都是验证性的实验，难度小，复制性高，学生兴趣不大，实验报告抄袭严重。
（三）考核方式单一，无法真正检验学生的掌握能力
目前MATLAB课程的考核方式主要有闭卷笔试、开卷笔试、大作业和课程论文这四种形式。闭卷笔试容易让学生陷入死记硬背的复习模式，造成学生分数不低，但实际操作能力较差。而开卷笔试又容易导致学生不重视学习过程，只等着考试时翻课本找答案。这种方式，即使最后考试及格，学生考完之后也什么都不记得，什么都没有掌握。而大作业和课程论文的考核方式，很容易造成学生原样拷贝和粘贴网络资源或其他同学版本，大部分同学不能真正自己动手完成。上述考核方式均无法真正考核学生的能力，无法达到通过考核促进学习的作用。
三 课程教学改革措施
鉴于目前MATLAB课程在教学过程中存在的问题，本课程组老师经过多年的共同努力，在教学内容、教学模式和考核方式等几方面进行了教学改革。
（一）教学内容改革
为了提高学生学习该门课程的应用性，本课程组在教学内容上进行了改革，本着先基础后应用，先数学后专业的模式，让学生循序渐进，由浅入深进行课程的学习[6,9]。课程内容设置及模块划分如图1所示。由于图像处理具有直观、易接受等特点，因此在专业应用模块采用数字图像处理工具箱进行专业工具箱使用的讲解。
（二）教学模式改革
种考试方式的优势在于：由于大多数高等院校均将MATLAB课程设置为选修课，且学时数均不是很大，因此如何合理分配有限学时达到最优的教学效果是对教学模式的考验[10]。本课程组采用的教学模式为：课堂教学与上机
实操穿插进行，验证实验与综合实验分段进行。具体形式为：在学生入门阶段，以课堂讲授为主，主要是课堂讲授与教师实操演示。在基础编程模块结束之后，课堂讲授与上机实操一比一穿插进行。学生课堂学习之后立即可以进行上机实操验证。每一个模块内部，学生进行验证性上机实操，在每一个模块结束之后，授课教师给出一个综合设计类任务，由学生自己编程完成，最后以大作业的形式上交。课程结束后，每个同学都需要交出至少四个综合类大作业，作为上机平时成绩。
（三）考核形式改革
为了真正提高学生的实际掌握能力，以考核促学习，本课程组采用上机考试进行最终课程考核。考试以班级为单位，在计算中心机房进行，实行一人一机一题。学生需在规定时间内，完成题目要求的程序编制，并将程序、程序运行结果及结果分析整理在一个word文档内，发送到教师指定账户。
1.杜绝抄袭。由于是一人一题，将抄袭的可能性降到了最低。
2.编程能力考核。上机考试考的是编程能力，一个符号的错误也会导致程序的运行错误，杜绝了那种会答题但不会编程的“怪病”。
3.综合能力考核。学生最终要把程序、程序运行结果及结果分析整理到一个word文档中，体现的是学生接受任务、完成任务、整理任务的综合能力，任何一个环节出问题，都会导致最终的考核不通过。
学生期末总成绩由三部分构成：上机考核成绩，综合类任务和验证性上机，其占比如下式所示：
学生期末成绩＝上机考核成绩（70%）+综合类任务（20%）+验证性上机（10%）其中：验证性上机成绩体现为学生上机进行验证性实验的过程及上机实验报告的质量，占期末总成绩的10％；综合类任务成绩体现为学生完成每个模块结束后布置的综合类任务提交的大作业的成绩，占期末总成绩的20%；上机考核成绩为期末上机考核成绩，占期末总成绩的70%。
上述考核方式，综合考核了学生学习过程、编程能力、结果分析和整理的各项能力，最大限度的杜绝了抄袭和死记硬背。
四 MATLAB课程教学改革效果反馈
本课程组连续对2014级、2015级、2016级、2017级电子信息工程专业和通信工程专业每级4个班，共16个班进行了课程教学改革。2014级是教学改革第一届，因此大部分同学不适应最终的上机考核，在编程、结果整理过程中手忙脚乱，因此2014级同学上机考核成绩较低。但从2015级开始，同学们在平时的学习中，不仅认真学习编程技术，同时注重结果整理、结果分析等相关技术的学习，运用word等文档处理软件逐渐熟悉，因此从2015级开始，考核成绩稳步上升。连续四年的成绩分布见图2。由图2可以看出，不及格率连续下降，从2014级的16.3%下降到2017级的4.23%。通过对后续课程，如信号与系统、数字信号处理、数字图像处理等课程的回访，老师和同学们一致反映，MATLAB课程教学改革之后，同学们在学习后续课程中，利用MATLAB进行实验操作和课程设计明显感到上手容易，实操能力强，学习效果较之前有很大好转。
五 结语
MATLAB课程对电子信息和通信类学生来说，是一门十分重要的学习、实验和科研的工具课，对后续很多课程的学习有着十分重要的作用。通过该门课程的学习，学生应该具备MATLAB编程的基本思想、基本能力，并且能够利用MATLAB工具箱完成所需任务需求。因此该门课程的重点应是学生能力的培养。本课程组经过多年教学经验积累，从授课内容、授课模式到考核方式进行了教学改革，连续四年教学改革成果及教学反馈说明，该门课程的教学改革对提升电子信息类本科生利用MATLAB语言进行学习、科研和创新的能力有有效的提升，对学生学习后续专业课程有很大裨益。
参考文献
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[9]刘卫国.MATLAB程序设计教程[M].北京：中国水利水电出版社,2010.
[10]裴慧琴,赖强.面向创新能力培养的《MATLAB与控制系统仿真》课程教学改革探究[J].教育教学论坛,2018,39:105-106.
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