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      “MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用”教學(xué)改革與實(shí)踐

      2017-10-30 07:35彭國晉
      科教導(dǎo)刊·電子版 2017年25期
      關(guān)鍵詞:數(shù)值分析教學(xué)改革

      彭國晉

      摘 要 本文對高級(jí)編程語言MATLAB的特點(diǎn)展開研究,結(jié)合我校(梧州學(xué)院)通信工程學(xué)生情況和實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),闡述了對“MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程的課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)、上機(jī)實(shí)踐以及考核方式的見解,同時(shí)舉例說明MATLAB數(shù)值分析這一章節(jié)的教學(xué)和實(shí)踐設(shè)計(jì)。

      關(guān)鍵詞 MATLAB 教學(xué)改革 數(shù)值分析

      中圖分類號(hào):G542.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      MATLAB在數(shù)學(xué)建模、算法和系統(tǒng)仿真和數(shù)值分析具有較強(qiáng)的優(yōu)勢,其廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算、信號(hào)處理、圖像處理、通信等領(lǐng)域。一般,學(xué)生具有C語言基礎(chǔ),MATLAB入門較容易,但要精通MATLAB的所有功能極其不易。所以學(xué)時(shí)有限的情況下,在MATLAB教學(xué)過程中根據(jù)專業(yè)或研究方向?qū)W⒛骋还δ艿膶W(xué)習(xí),可以達(dá)到事半功倍的效果。

      1 “MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)

      在程序設(shè)計(jì)類課程的課堂教學(xué)中,老師往往遵循先語法,其次分析,最后編寫程序這一步驟的教學(xué)過程,然而枯燥的語法語句分析讓初次接觸該課程的學(xué)生覺得乏味,造成學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足和積極性不高等問題,所以如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣是首要解決的問題。

      首先,根據(jù)學(xué)生的專業(yè),向?qū)W生展示MATLAB在專業(yè)方向的應(yīng)用實(shí)例,帶給學(xué)生直觀的感受。例如數(shù)值分析中線型方程組的求解為例,結(jié)合電路分析如動(dòng)態(tài)電路網(wǎng)孔方程的求解,讓學(xué)生切身體會(huì)到MATLAB對課程的輔助作用;在學(xué)生MATLAB矩陣時(shí),結(jié)合數(shù)字圖形處理中圖像的表示方式,學(xué)生可以體會(huì)到圖像就是矩陣,對矩陣操作就是對圖像的操作;在學(xué)習(xí)Simulink仿真時(shí),可以先講解常見的通信系統(tǒng)如普通AM調(diào)制解調(diào),了解其應(yīng)用,使學(xué)生可以對仿真軟件有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)及其作用。在講解內(nèi)容之前,需要首先拋開枯燥程序的講解和分析,讓學(xué)生先認(rèn)識(shí)該章節(jié)的作用以及對課程的作用。

      在教學(xué)設(shè)計(jì)中,我們采用“倒敘”的方法,對知識(shí)進(jìn)行講解,具體采用的做法如下:

      (1)在開始講解內(nèi)容之前,向?qū)W生拋出一個(gè)問題,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對知識(shí)的回顧并且思考解決方案;

      (2)引出應(yīng)用實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生利用MATLAB進(jìn)行分析并解決;

      (3)最終引出新知識(shí),讓學(xué)生對知識(shí)有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)和理解。

      2課程的倒敘教學(xué)法

      以求解方程組為例,具體闡述倒敘教學(xué)法在MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用這門課程中的應(yīng)用。

      步驟一:拋出網(wǎng)孔法求解電路中電壓和電流,列出線性方程組;

      已知如圖1所示的電路,已知:R1=2歐,R2=4歐,R3=12歐,R4=4歐,R5=12歐,R6=4歐,R7=2歐。如果US=10V,求i3,u4,u7。

      圖1:電路圖

      步驟二:首先讓學(xué)生思考這個(gè)電路圖如何獲得環(huán)路電流i3,電壓U4和U7,利用網(wǎng)孔法列出方程組;

      (R1+R2+R3)iaR3ib=us

      R3ia+(R3+R4+R5)ibR5ic=0 2.1

      R5ib+(R5+R6+R7)ic=0

      可簡寫成矩陣形式AX=BUs

      其中,和

      進(jìn)而得到i3=iaib,u4=ib*R4,u7=ic*R7

      步驟三:針對此問題,引出新知識(shí)

      MATLAB求解線型方程組有三種方法:

      (1)左除法:X=A\B

      (2)求逆法:X=inv(A)*B

      (3)linsolve函數(shù)求解:X=linsolve(A,B)

      引導(dǎo)學(xué)生利用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)線型方程組的求解,編程實(shí)現(xiàn)如下:

      Clc

      Clear

      R1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2;

      A=[R1+R2+R3 R3 0;R3 R3+R4+R5 R5;0 R5 R5+R6+R7];

      Us=10;

      B=[1 0 0]*Us;%向量的轉(zhuǎn)置

      X=inv(A)*B;

      ia=X(1);

      ib=X(2);

      ic=X(3);

      i3=iaib;

      u4=ib*R4;

      u7=ic*R7;

      通過以上實(shí)例的講解,學(xué)生可以理解建模的過程以及線型方程組的求解。

      3結(jié)語

      我?!癕ATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程共51個(gè)學(xué)時(shí),每次3課時(shí),共17次課。學(xué)生課堂上有充分的時(shí)間進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐,同時(shí)對每次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)收,統(tǒng)計(jì)成績。期末進(jìn)行考核時(shí),采用上機(jī)+筆試雙管齊下,檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,根據(jù)考試成績?nèi)嗤ㄟ^率在80%以上。同時(shí)利用倒敘法進(jìn)行教學(xué),學(xué)生對以前知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行很好的理解和復(fù)習(xí),使課程之間融會(huì)貫通。

      基金項(xiàng)目:基于電子設(shè)計(jì)競賽的電子類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐(Wyjg2016B008)。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 龍佳樂,應(yīng)自爐,張建民. “Matlab程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)探討[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2010(01):111-112.

      [2] 魏為民,屈婉瑩,趙琰. Matlab程序設(shè)計(jì)語言快速教學(xué)實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2015(24):102-106.

      [3] 徐慶宏,邢燦華,林健. 應(yīng)用型本科MATLAB教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 科教文匯(下旬刊),2015(02):79-80.

      [4] 白育堃. Matlab程序設(shè)計(jì)教改實(shí)踐[J]. 新校園旬刊, 2016(10):86-87.endprint

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