以多层次任务驱动法为导向的MATLAB教学改革与实践

体会，本文提出多层次的任务驱动式教学方法，并由此提出相应的教学改革方案，将MATLAB课程的教学过程转化为学生主动探究的学习过程，加强对学生实践能力的培养。

1模块化教学

通过详细分析教材各章节之间的联系，将教学内容分解成多个任务模块，每个任务模块都有一个主题，集中讲解MATLAB的一个功能，选用身边熟悉的例子作为切入点，采用“问题牵引”的方式，以通俗易懂的语言引出教学内容，让学生对MATLAB的功能有着整体上的把握。各个任务模块之间循序渐进，贯穿整个教学过程，在教学安排上做到系统性和阶段性协调统一。我们选取了《MATLAB程序设计教程（第二版）》（中国水利水电出版社）作为教材，该教材内容安排合理，环环紧扣，重点突出，比较适合模块化教学的需要，有助于初学者快速掌握MATLAB的原理和使用技巧。

在课程开始之前首先对教学过程进行整体规划，认真分析教材，合理编排教学内容，在现有教学内容的基础上吐故纳新，对传统内容进行了继承和改革去除难以理解的概念和很少用到的生僻内容，加大实践教学的比重，保证教学内容的实用性和可操作性。

2多层次任务驱动教学法

对教学内容进行分解后，进一步针对各个模块进行任务的设计，任务类型分为：

单元任务为基本任务，只围绕着一个或多个相关的知识点进行设计，按照作用的不同又分为引导型任务和巩固型任务，其中，引导型任务用于教师讲解MATLAB的相关命令，巩固型任务用于学生巩固所学的知识点，一般来说在课堂上就能够完成。实训任务为高层任务，对应整个任务模块，涵盖任务模块中的大部分知识点，要求学生综合任务模块中的内容来完成。任务的设计既要体现出教学过程的层次性，又要体现出对知识点的包容性，我们在任务的设计方面遵循以下基本原则：

第一，注重任务的层次性和有序性，由易到难，每个任务都要有一定的目的性，根据学生的掌握情况逐渐增加难度，以便于“阶梯式”教学过程的开展，

（1）教学初期设计比较简单的任务内容，例如，只需输入一条命令就会得到相应的结果，让学生尽快熟悉MATLAB的运行特点；

（2）在学生已经掌握了一定的基础知识之后，设计一些完整的编程任务，例如，让学生模仿教材上的实例做一些代码修改，举一反三地实现不同的任务；

（3）后期阶段准备一些项目的源代码，组织学生阅读与讨论，分析项目结构，用于培养学生的项目开发能力。

第二，尽量让任务之间具有一定的延续性，用前一个任务引出后面的任务，例如，根据已知的采样点数据求解未知数据的近似值时，先给出数据插值的任务实例，再进一步过渡到与之类似的曲线拟合过程，最后给出两者在函数逼近方面的区别，让学生自觉产生对比。

第三，任务内容应源于生活中比较熟悉的问题，并且能够体现MATLAB独特的程序特点，例如，利用筛选法求某范围内全部素数时，先让学生用传统的循环结构完成任务，然后，再引导学生用矩阵运算来完成，使得程序更加简洁，让学生体会到MATLAB编程的优势。

3教学改革方案

教学改革的核心工作是将模块化教学与多层次任务驱动法整合到MATLAB课程的教学过程中。为了达到更好的教学效果，教学过程的各个环节都需要以多层次任务驱动法为导向进行调整。

3.1精讲多练，增加与专业内容相关的实例

教学过程中的知识点不需要大而全，但一定要讲透，在理论知识的讲解上力求做到弃繁从简，尽量避免过多的理论叙述，而是在大屏幕投影上演示MATLAB编程的全过程，让学生快速看到编程效果，产生直观的理解。随后，围绕每个知识点组织一系列相关的任务实例，指导学生进行仿效练习，及时消化所学的内容。

在模块化教学过程中多选择与专业相关的实例，将计算机知识与专业知识快速融合，加深学生对编程知识的理解，使教学过程具有明显的专业特色。

3.2运用以任务驱动式为主的多样化教学法

改变过去教为主、学为辅的“填鸭式”教学过程，引入多层次任务驱动式教学法，强调学生的主体地位，并引入阶梯式与分组式等辅助教学法。

3.2.1任务驱动式教学法

在每个教学模块内针对不同的知识点设置多个容易完成的小任务，引出MATLAB相关原理和概念。对于每个任务模块后的实训任务，让学生在自主探索和互动协作中学到新的编程技巧。

3.2.2阶梯式教学法

让教学过程呈阶梯式，分为几个阶段，学生感觉像爬楼梯一样，从最低层的台阶开始，课程内容逐渐深入，任务难度也逐渐增加，随着一系列任务的完成，学生的编程能力逐步得到提升。

3.2.3分组式教学法

对于综合实训任务实行分组教学，要求各组中的学生协同工作，开发出一套完整的应用程序，并将任务的完成情况作为小组的实践成绩评定，以此提高学生对任务的重视程度。

3.3 突出实践的考核方式

过于理论化的考试对于真正掌握MATLAB工具并没有益处。因此，我们将逐步加强对实践能力的考核，适当地调整期末考核中理论知识与实践题目所占的比例，在主观题部分要求学生利用MATLAB工具去解决一些实际问题，比例分配为：总成绩=理论考核20%+实践考核50%+平时成绩30%。

上述比例可根据实际情况适当调整，在这种考核方式下，平时成绩和期末考试均加大了实践能力的比重，希望能够真正锻炼学生的实际应用能力，只有平时投入精力多实践，才能真正掌握MATLAB的开发技巧，顺利通过考试。

3.4建立高素质的教师队伍

随着科技的不断进步，MATLAB的功能也在不断地完善，这就要求教师必须积极更新自身的知识与能力，除教材外，需准备有一些常用的工具书，提高个人的知识量，设计更丰富的任务实例。为了体现MATLAB教学的专业特色，教师也需要具备工程计算与数值分析的相关知识，将“因材施教”落实到实处，加强与其他专业和学院的合作，采用“走出去、请进来”的交流方式，在“教”与“学”中形成兴趣与能力相互提升的良性循环。

此外，教师还应该不断加强科研能力和素质，增加项目开发的经验，自身成为一名MATLAB编程能手，从而更好地为教学服务。

4教学实践过程

教学过程中的任务分析与任务完成是教师指导与学生学习的互动过程，教师帮助学生完成知识的构建和能力的形成，学生通过自主学习和协作交流来理解和完成教师提出的任务。

对于基本知识点和引导型任务，我们仍采用传统的传授式教学法，利用现有的教学环境和媒体设备，教师讲，学生听。适当讲解基本理论后，向学生布置巩固型任务，让学生充分发挥想象力和创造力，学生按照教师的引导去探索完成任务的方法。最后，教师对学生完成任务的情况进行点拨或评价，整个学习过程更为开放，也能够满足不同层次学生的学习需求。

教师在不同阶段要对学生进行不同程度的指导，教学初期多做示范，让学生快速掌握任务中的技术细节，帮助学生尽早克服畏难心理，例如，在大屏幕上编写一个完整的程序，让学生注意到MATLAB编程的语法形式，避免出现过多的语法错误。随着理论知识的积累，学生完成任务不必拘泥于书本上的方法，教师要指导学生多使用help帮助命令，例如，利用subplot命令产生多个均匀分布的子图后，引导学生通过help subplot命令找到在任意区域产生子图的方法。这一阶段中，教师通过一系列任务逐步培养学生良好的编程习惯以及独立编程的能力。分组完成实训任务时，教师应逐渐引导学生从工程的观点来高度审视任务，以培养学生的工程思维习惯和团队合作精神，为日后接受实际的工作任务打下良好的基础。

教师对学生完成实训任务的情况进行评价，将评价结果计入期末总成绩，以此督促学生主动学习、积极实践。评价实训任务时，尤其要注重对学习过程和编程思想的评价，例如，优先考察MATLAB命令的选用是否准确、程序结构的设计是否正确以及编程思路是否恰当等，在此基础上再进一步评定程序代码是否能够正常运行。

5总结

我们已在环境科学专业2个班级的MATLAB课程中应用了多任务驱动式教学方法，取得了显著的成效。从课堂教学效果来看，层次性的任务有助于吸引学生的注意力，学生的学习兴趣具有明显的提高，学习态度也有所改善；从考核结果来看，任务的设置有助于加深学生对理论知识的理解，任务的训练也使得学生对于MATLAB工具的实际应用能力有所增强。

由此可见，多层次的任务驱动式教学法能够实现MATLAB课程的“教学做”一体化，使课程达到了新的层次，为我校工程计算相关专业MATLAB课程的教学提供了新的思路，其改革效果也必将为非计算机专业程序设计课程的教学工作带来新的研究问题。

参考文献

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