文章编号：1673-887X(2023)06-0103-03
新工科背景下Matlab程序设计课程教学改革与探讨
李丽丽1，王斌1，杨华1，张淑娟2
（1.山西农业大学信息科学与工程学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农业工程学院，山西太谷030801）
摘要新工科建设的理念为背景下，文章以山西农业大学计算机类Matlab程序设计课程为例，分析该课程的教学现状和存在的问题，从课程教学内容、教学资源、考核方式等方面进行教学改革，提出将实际工程案例和学科竞赛融入课堂知识点，培养学生的思维创新和实践应用能力，为提升课程教学效果奠定基础。
关键词新工科；Matlab程序设计；教学改革；课程建设
中图分类号G642.3文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.06.035
Teaching Reform and Discussion of Matlab Programming Course under
the Background of Emerging Engineering Education
Li Lili1,Wang Bin1,Yang Hua1,Zhang Shujuan2
(1.College of Information Science and Engineer,Shanxi Agricultural University,Taigu030801,Shanxi,China;
2.College of Agricultural Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu030801,Shanxi,China)
Abstract：Taking the concept of emerging engineering education construction as the background,this paper takes the computer Mat‐lab programming course of Shanxi Agricultural University as an example to analyze the teaching status and existing problems of the course,and carry out teaching reform from the aspects of course teaching content,teaching resources,and assessment methods.It is proposed to integrate practical engineering cases and subject competitions into classroom knowledge points,cultivate students'think‐ing innovation and practical application ability,and lay a foundation for improving the teaching effect of the course.
Key words：new engineering,Matlab programming,teaching reform,course construction
以“复旦共识”“天大行动”“北京指南”为基础逐步构成了“新工科”的一系列若干建设意见，且多位专家学者对“新工科”的内涵特征、建设思路及发展路径等方面进行了详细阐述，为“新工科”在高等院校的建设与发
展奠定了基础。“新工科”建设是高等工程教育为适应新经济和新产业的发展而做出的重大战略决策部署[1]，是对传统工科专业的升级改造，更是提出诸多新兴工科专业，其中计算机类专业是新工科专业发展的重要学科之一。高等院校作为培养社会所需人才的大本营，在新工科教育的要求中指出培养学生的实践创新和逻辑推理能力极为重要。
matlab难还是c语言难
Matlab程序设计是计算机科学与技术等理工科专业的必修专业课，具有培养学生应用Matlab语言计算、分析和解决各工程领域问题的课程。目前，已成为国际最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，广泛应用数学运算、信号分析、计算机技术、图像处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理等各行各业。本文以山西农业大学计算机类专业Matlab程序设计课程为例，将新工科教育理念与课程教学内容相结合，探讨农业类院校新工科计算机类专业课程教学过程中存在的问题，提出优化教学内容、教学模式及教学考核评价方法，提高学生的实践创新能力，促进专业教育改革的良性发展。
1课程性质及目标
Matlab程序设计课程可划分为4个模块，即基础编程模块、数学分析模块、工程应用模块和专业应用模块。通过本课程的学习，使学生掌握应用Matlab进行科学运算的能力，培养学生利用Matlab软件处理问题的思维方式和程序设计的基本方法，启发学生主动将Matlab程序设计知识融入其他基础课和专业课中[
2]。为学生将来从事科学研究、软件开发、解决实际工程问题奠定基础，同时为学生对后续课程的顺利学习及毕业设计的实施提供保障。
2课程教学现状分析
2.1教学情况
本校Matlab程序设计课程授课时间为大二第一学期，课程由课堂教学（32学时）和实践教学（16学时）2部分组成，共计48学时。课堂教学多以PPT课件为主，辅以其他教学方式，如视频动画、实际案例、仿真模拟等，以此提高学生的学习兴趣。实践教学则是通过老师讲解Matlab软件的系统环境、程序语言设计、算法数值分析和各种工具箱。上机过程
收稿日期2023-01-09
基金项目国家自然科学基金“物联网温室环境控制系统随机模型建立及鲁棒控制研究”(31671571)；2023年度山西省高等学校教学改革创新项目““MATLAB程序设计”课程融入思政元素教学探索与实践”（J20230426）。
作者简介李丽丽（1988-），女，山西人，讲师，博士，研究方向：农作物智能检测与控制。
通讯作者杨华，Email：****************。教学研究
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中，多数例题为验证性实验，难度系数小，复制性高，导致提交的实验报告雷同严重。同时部分同学由于数学和英语基础较为薄弱，且前期没有认真学习C语言等程序设计课程，无法正确运用编程语言解决实际案例问题，致使对本课程的学习兴趣下降，心里产生失落感，产生放弃学习该课程的想法。
2.2问题情况
受多种客观因素的影响，Matlab程序设计课程的理论教学与实践教学环节之间衔接不紧密，教学方法、教学内容、课程考核等方面存在以下问题。
2.2.1理论与实践教学模式过于陈旧
现有Matlab程序设计课程采用“理论课堂+上机操作”的教学模式。其中，理论课教学中“填鸭式”“满堂灌”的讲授方法占比较大，教师以讲解PPT课件为主，板书为辅，课堂中师生之间互动、交流减少，学生长期处于被动的学习状态，降低了学习的积极性。学生在机房进行实验课程，可在一定程度上提高学生的动手编程能力，但多数实验课任务为验证性实验，难以提高学生实际应用能力，且班级人数较多，极易出现程序拷贝、实验报告抄袭的现象。
2.2.2理论教学与实际应用脱节
Matlab程序设计理论教学主要体现为抽象概括性，起初以语法规则、函数算法、符号计算、数值求解等方面为重点讲授内容，缺少与实际案例应用的联系，未曾涉及图形用户界面设计和专业工具箱（Simulink模块）的使用，导致与实践教学的具体性、直观性、现实性无法一一对应，学生无法利用已学知识去解决实际问题，更不清楚学习本课程的重要性。2.2.3课程考核方式单一
现行的课程考核方式为平时成绩、实验成绩和期末成绩，占比分别为10%、20%和70%。考核过于侧重期末成绩，弱化了过程性考核的重要性。同时期末考试前部分同学采取考前突击的方式，将重要知识点死记硬背便可获得高分，导致出现“高分低能”的现象。若采取开卷考试，多数学生会忽略学习过程，只等着考试时翻阅教材查答案，造成学生只有分数而无知识，不利于激发学生的自主探索能力。因此，以“新工科”教育理念为基础，优化课程考核方式，促进学生的计算思维和利用软件编程技能解决实际应用问题的能力。
3课程教学改革与实践
3.1理论课堂与实践教学相融合
Matlab程序设计课程是兼具理论与实践相结合的课程。该课程应更加注重实践环节，避免学生出现“只懂理论，不会编程”的现象，形成理论教学与实践教学的相辅相成。在实际教学过程中，根据教学目标的要求和学生的实际情况，设定与本专业相关的案例分析题，要求学生自己编程、调试程序、验证程序和结
果分析，既可提高学生的编程能力，又能锻炼学生的工程实践能力。同时学生与教师以实践课为纽带形成互动，以此在巩固理论知识的同时达到最好实践教
学效果[3]。
3.2课堂知识融入科研课题
在新工科教育改革背景下，培养大学生的科研创新能力极为重要。Matlab软件作为高等院校开展科研工作的重要工具，教师可在授课过程中融入科研元素，将当下的研究热点融入课堂教学中，让学生参与进来，拓宽视野，激发学生的创新思维；再者指导学生查阅文献资料，将学生加入科研课题组中，参与课题讨论，即可推动课程内容的纵向应用，也可培养学生的科研创新精神。
3.3与其他编程课程教学相结合
了解Matlab程序设计编程语言与其他不同编程语言（Java、C语言、Python）的差异，通过类比学习将其他编程思想应用于Matlab程序设计中，摆脱对不同编程语言记忆混乱的困惑，促使各个编程语言之间相互贯通。同时可借助互联网平台（、微博、钉钉、抖音等）打破传统教学存在的时间和空间限制，将不同编程语言课程资源共享，让学生自由选择学习时间、学习内容，并结合身边的实际案列，用不同的编程语言课程解决相同或类似的问题，真正感受知识带给的快乐，进一步提高学生的学习效率[4]。
3.4以学科竞赛整合教学内容
通过参加学科竞赛，可提高学生的创新意识和积极性，强化创新设计的能力，激发学习兴趣[5]。当前，将该课程的教学内容整合为5个模块，各模块知识点之间相互关联，整合后的教学内容可为学生参加“全国数学建模大赛”提供帮助。同时在教学过程中有目的的将历年大赛部分例题融入课堂教学内容中，让学生自主提出解题方案，相互讨论，共享知识，体会Matlab软件的强大和解决实际问题的优势。教师可借助“超星学习通”平台向学生推送参考答案、教学资源和案例分析等，实现课堂知识与学科竞赛的“线上+线下”融合，更好的激发学生学习知识的积极性，突出学生的主体地位，提高学习本课程的主观能动性[5]。
3.5课程考核方式改革
本课程考核采用过程考核、期中考核和期末考核相结合的方法，重视过程考核的重要性，不再以期末的一纸答卷考核学生的综合能力。过程考核由考勤、课堂测试、课后作业、实验成绩等组成，占总成绩的50%。其中，课堂测试由简单编程题组成，考核学生对重点知识的掌握及应用情况；实验成绩为学生上机完成验证性实验内容的准确性和实验报告完成度，并能根据自身学习情况提出对知识的掌握程度和学习计划。期中考核则通过项目分组的形式（占总成绩的20%），要求学生结合本课程中图形用户界面设计知识，能够解决某个实际问题。每组学生需提交设计思路、模块组成、程序代码、内容总结及答辩PP
T等内容，答辩PPT可模拟毕业设计答辩的形式，学生讲解，教师提问。根据学生答辩情况，由教师和其他小组按照评分细则完成打分，最终达到学以致用的目的。结果考核以期末考试成绩为主，主要考查学
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以该案例设计进行教学后，通过调查问卷，学生反应兴
趣导入式式案例教学，课程逻辑性增强，对课程的兴趣增强了，对课程的畏难情绪没有了。
3案例特和成效
以线上学习通为平台，线下课堂为载体，课程思政为抓
手，体现应用型大学办学理念，在知识传授中立德树人。改革成效如下。
（1）运行结果表明，课程思政后学生的学业成绩稳步提升，课程考核结果显示，学生成绩优秀率超过
了30%，全部及格，学习通课程任务点完成率100%，学生的创新实践能力逐步增强。在二十届全国大学生机器人大赛ROBOCON 2021马术赛中，学生能将团队合作精神融入其中，并且各自负责模块及报告详细清晰，荣获全国二等奖。
20151050
90~100
80~99
70~79
60~69
0~59
成绩分数段
人数
课程思政前期成绩
课程思政后期末成绩
图2
课程思政前后期末成绩对比
Fig.2Comparison of achievements before and after ideological
and political education
（2）挖掘课程的思政元素，并融合学科前沿新技术，实现教学内容创新。
将热点案例引入课堂教学，通过学习通实现师生实时信息交互和反馈。寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，通过渗透式的无缝衔接，实现立德树人的润物无声。
（3）结合SPOC 平台特点，融入思政元素，构建机器人线
上线下混合式评价体系，实现评价体系创新。确定教学评价的定性指标和定量指标，不单一把学习成绩作为唯一评价手段。根据学生对机器人课程混合式教学模式形成的专业能力、专业认知水平、思政素养
、课堂表现、考试成绩等全方位、多层次评价学生。
4结语
机器人技术课程采用将课程思政融于混合式教学模式
中后，学生提高了对课堂的学习的兴趣，对职业素养的理解更加深刻，同时也增加了课堂师生之间良好的互动性，教学效果十分显著，反映了科学细化的思政改革有助于课程学习的导向作用。
参考文献
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生对基础重点知识的掌握情况，占总成绩的30%。
4结论
本文以Matlab 程序设计课程为例，结合“新工科”建设发
展方向，围绕新工科人才培养目标，针对当前该课程教学现状和存在的问题，从理论教学、实践教学和课程考核等方面提出课程教学改革的具体措施。以培养理论知识与实践技能并重的复合型人才为目标，将课程知识与科研课题、学科竞赛及其他编程课程相融合，培育学生的探索性、创新性，推动专业教育与产业需求相对接。
参考文献
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