本文作者：黃高飛 鄭暉 唐冬 單位：廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院

很多學(xué)生對從非常緊張的高中學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入過于輕松的大學(xué)學(xué)習(xí)，感到無所適從，久而久之，養(yǎng)成了時(shí)間松散和學(xué)習(xí)態(tài)度懶散的習(xí)慣，對學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)非常不利。因此，把一些原來在高年級開設(shè)的課程調(diào)整至一年級開設(shè)，是非常必要的。其中，考慮到MATLAB課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程性質(zhì)，把MATLAB課程調(diào)整至大學(xué)一年級開設(shè)是可行的，但其教學(xué)內(nèi)容也必須作出相應(yīng)的修改和調(diào)整，以與新的學(xué)習(xí)環(huán)境相適應(yīng)。本文主要圍繞大學(xué)一年級開設(shè)MATLAB課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置進(jìn)行探討，以為MATLAB課程的基礎(chǔ)和入門學(xué)習(xí)提供可行的教學(xué)方案。

由于大學(xué)一年級還沒有開設(shè)專業(yè)課程，因此，如何設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB課程的過程中不會因?yàn)椴痪邆鋵I(yè)知識而感到學(xué)習(xí)困難，同時(shí)又為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中使用MATLAB提供必要的基礎(chǔ)，是一個(gè)需要認(rèn)真考慮的問題。下面圍繞大學(xué)一年級的學(xué)習(xí)課程以及MATLAB包含的學(xué)習(xí)內(nèi)容，討論MATLAB課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方案。大學(xué)一年級課程開設(shè)情況分析大學(xué)一年級開設(shè)的課程以公共課為主，包括高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)物理和英語等。由于課程數(shù)量相對較少，學(xué)生需要上課學(xué)習(xí)的時(shí)間相對就比較寬松。一般來說，一個(gè)星期內(nèi)學(xué)習(xí)不需上課的時(shí)間大致為2天的學(xué)時(shí)。結(jié)合相關(guān)課程的開設(shè)情況，下面具體分析MATLAB課程在大學(xué)一年級開設(shè)的條件和環(huán)境。

首先，MATLAB軟件平臺的使用環(huán)境很友好，因此，用戶不需具備過于復(fù)雜的軟件使用經(jīng)驗(yàn)，就可以在短時(shí)間內(nèi)掌握其相應(yīng)組件功能和使用方法。由于大學(xué)一年級開設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，因此，學(xué)生可以很快地熟悉MATLAB軟件的安裝和運(yùn)行方法，并經(jīng)過老師講解后可快速掌握其各個(gè)組件的功能和使用方法。其次，高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容為微積分，可以為MATLAB課程的符號計(jì)算和數(shù)學(xué)計(jì)算的學(xué)習(xí)提供相應(yīng)的基礎(chǔ)。最后，也有部分院校的電子信息工程專業(yè)把C語言課程也放至大學(xué)一年級講授和學(xué)習(xí)，而MATLAB語言比C語言更加容易理解，兩種語言的同步學(xué)習(xí)，通過對比可以更快地掌握這些語言的編程方法和要點(diǎn)，有助于兩門課程的互相促進(jìn)學(xué)習(xí)。

綜上所述，在大學(xué)一年級開設(shè)MATLAB課程的條件是充分的，而且是完全可行的。其學(xué)習(xí)不僅可以解決高年級學(xué)習(xí)課程過多、時(shí)間過緊的問題，而且可以通過讓學(xué)生較早地掌握MATLAB這一應(yīng)用工具，在后續(xù)的相關(guān)課程學(xué)習(xí)中結(jié)合相關(guān)課程的內(nèi)容加以應(yīng)用，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)課程的興趣，幫助學(xué)生掌握相關(guān)課程的基礎(chǔ)知識，并能真正掌握和熟練MATLAB的使用方法和應(yīng)用技巧，起到事半功倍的效果。MATLAB教學(xué)內(nèi)容設(shè)置MATLAB是一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件平臺，包含了可以應(yīng)用于工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域的工具箱，因此，學(xué)生不可能通過一門MATLAB課程學(xué)習(xí)和掌握MATLAB的所有相關(guān)內(nèi)容。由此，在大學(xué)一年級選擇MATLAB課程講授內(nèi)容，使學(xué)生在后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)中使用MATLAB時(shí)具有相應(yīng)的基礎(chǔ)，是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的工作。下面結(jié)合電子信息工程專業(yè)，詳細(xì)分析MATLAB課程學(xué)習(xí)的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。MATLAB軟件平臺各個(gè)組件的功能以及圖形界面是使用MATLAB的最基本內(nèi)容，因此，無論在什么專業(yè)領(lǐng)域使用MATLAB，都必須學(xué)習(xí)和掌握這部分內(nèi)容，電子與信息工程也不例外。

在此，把這部分內(nèi)容稱之為MATLAB基礎(chǔ)，其包括MATLAB的安裝與啟動(dòng)、指令窗（commandwindow）的使用、歷史指令窗（commandhistory）的使用、當(dāng)前目錄（currentdirectory）和路徑設(shè)置器的使用、工作空間（workspace）瀏覽器的使用、M文件編輯器的使用以及幫助系統(tǒng)的使用[2]。其中，指令窗、當(dāng)前目錄和路徑設(shè)置器、工作空間瀏覽器是重點(diǎn)需要掌握的內(nèi)容，因?yàn)槭炀氄莆者@些內(nèi)容才能在工程應(yīng)用中靈活使用MATLAB解決問題，是學(xué)習(xí)MATLAB基礎(chǔ)必須掌握的內(nèi)容。指令窗的講授內(nèi)容包括數(shù)值、變量和表達(dá)式的表示方法、指令窗的顯示方式、指令行中的標(biāo)點(diǎn)符號、指令窗的常用控制指令、指令窗中指令行的編輯等內(nèi)容。當(dāng)前目錄和路徑設(shè)置器的講授內(nèi)容包括當(dāng)前目錄的設(shè)置方法、MATLAB的搜索路徑以及使用路徑設(shè)置器進(jìn)行路徑擴(kuò)展等。工作空間瀏覽器講授內(nèi)容包括工作空間瀏覽器的作用、MATLAB管理變量的方法、變量的有效時(shí)長、數(shù)據(jù)文件和變量的存取等。

電子與信息工程專業(yè)使用MATLAB主要用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號分析與處理、通信系統(tǒng)仿真以及數(shù)據(jù)可視化，與其相關(guān)的后續(xù)課程包括信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信系統(tǒng)原理以及數(shù)字圖像處理等。這些課程使用MATLAB主要借助于M文件編程完成。因此，作為MATLAB課程學(xué)習(xí)和講授的第二部分內(nèi)容，應(yīng)圍繞M文件編寫以及M文件程序的調(diào)試與執(zhí)行進(jìn)行。與這部分內(nèi)容相關(guān)的講授內(nèi)容包括數(shù)值數(shù)組及向量化運(yùn)算、M文件編程、數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化等相關(guān)章節(jié)。數(shù)值數(shù)組及向量化運(yùn)算是使用M文件編程進(jìn)行電子信息工程專業(yè)相關(guān)工作的基礎(chǔ)，也是需重點(diǎn)學(xué)習(xí)的章節(jié)，其內(nèi)容包括一維數(shù)組和二維數(shù)組的創(chuàng)建與尋訪、數(shù)組運(yùn)算等。M文件編程是MATLAB課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其內(nèi)容包括MATLAB控制流、M腳本文件和M函數(shù)文件的編寫、MATLAB函數(shù)類別、MATLAB函數(shù)句柄等。

這部分內(nèi)容與C語言有類似之處，但也存在許多不同的地方，講授過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生與C語言進(jìn)行對比，從而可以更好地掌握MATLAB編程方法。此外，講授這部分內(nèi)容時(shí)，也應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講解MATLAB程序的調(diào)試方法和技巧，因?yàn)榕cC語言的編譯環(huán)境不同，MATLAB提供了許多更加方便的程序調(diào)試環(huán)境，包括當(dāng)前目錄與路徑設(shè)置器、工作空間瀏覽器等，都是程序調(diào)試可以利用的重要組件，熟練掌握和利用這些工具，是程序調(diào)試的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)可視化是MATLAB軟件平臺提供的一個(gè)重要功能，也是電子信息工程專業(yè)必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容，例如信號和系統(tǒng)的頻譜分析等，都必須以圖形可視化的方式進(jìn)行。數(shù)據(jù)可視化主要講授二維曲線和圖形的繪圖方法和相關(guān)指令，三維曲線和圖形的繪圖方法可由學(xué)生以自學(xué)的方式學(xué)習(xí)。

MATLAB軟件平臺應(yīng)用于解決數(shù)學(xué)問題，是MATLAB課程需講授的第三部分內(nèi)容。作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，使用MATLAB解決數(shù)學(xué)問題的重要性不是很大，因此這部分內(nèi)容可作為講授的次重點(diǎn)內(nèi)容。講授這部分內(nèi)容的主要目標(biāo)是為了讓學(xué)生了解MATLAB解決數(shù)學(xué)問題的主要方法、步驟和基本思路，并在學(xué)習(xí)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論課程中加以應(yīng)用，以更熟練地掌握MATLAB的使用。這部分內(nèi)容主要包括符號計(jì)算和數(shù)值計(jì)算等章節(jié)，其中符號計(jì)算需講授符號對象和符號表達(dá)式的創(chuàng)建方法、符號微積分、微分方程的符號解法等內(nèi)容，數(shù)值計(jì)算則需講授數(shù)值微積分和多項(xiàng)式運(yùn)算等內(nèi)容。如果學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)傅里葉變換、概率論和線性代數(shù)課程的，可在講解這部分內(nèi)容時(shí)不講授相關(guān)章節(jié)，待學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)課程時(shí)通過自學(xué)的方式掌握。