汽车专业“MATLAB及应用”教学研究与实践

【摘要】 针对车辆工程等专业学生的专业特点及未来工作需要， 从“教”、“学”和“用”三方面对“MATLAB及应用”课程进行了教学研究与实践。实践表明，这使学生对MATLAB软件、MATLAB在汽车行业的应用的了解得以加强，建立了良好的程序设计思想，增强了就业竞争力，取得了良好的效果。

【关键词】 MATLAB及应用；课程教学

Research on and Practice of Teaching of MATLAB and Application

【Abstract】

Considering the characteristics of automotive engineering students and demands in their future careers, some researches are explored on Teaching, Studying and Application of the course MATLAB And Application. Practice shows that students’ knowledge and understanding on MATLAB is strengthened, good thinking in programming has been set up, and thus competitive advantages also have been enhanced.

【Keywords】MATLAB And Application; Course teaching

【中图分类号】G427 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128（2010）11-0083-02

MATLAB软件功能强大，易学易用，应用广泛，在飞机、汽车行业尤为普遍。湖北汽车工业学院为“车辆工程”、“热能与动力工程”等汽车相关专业开设“MATLAB及应用”课程，正是结合学校的汽车特色。该课程的理论授课22学时，上机操作10学时；主要教学目的是使学生熟悉MATLAB环境，掌握其基本功能，并了解该软件在汽车行业的应用，为将来的工作和深入学习奠定基础。

在实际的教学过程中发现，很多学生在开课之前对MATLAB软件知之甚少，思想上重视程度不够，学习时搬用“C程序设计”的思路，实践操作严重不够，最终使得学习的效果难以令人满意。近4年来，教学团队从教师在课堂上的“教”、学生在课余的“学”以及各种实践时的“用”3个方面开展了持续的教学研究与实践，革新了教学思路和方法。

1 教

“教”即授课教师规划好课程，包括：合理安排教学内容，精心制作多媒体课件，巧妙串接专业课程，自编带汽车特色的讲义。由于理论授课仅有22学时，必须对市面现有MATLAB教材进行深入分析，精选授课内容，确定较为完善的教学大纲，才能保障教学质量。

学生在之前已经学习过“C程序设计”等程序设计语言基础课程，故“MATLAB及应用”课程的重心放在如何掌握MATLAB这样一个强大的工具软件。内容的重点在于与汽车工程联系紧密的“数值计算”、“Simulink”等内容，程序设计的基础知识和编程语言的语法则只安排有4个学时。在授课过程中，一直非常注重学习思路的培养，也即所谓的“时代性教育”。例如，遇到疑问时优先使用“MATLAB Help”，而不是像在DOS下编写程序到处翻资料；强调MATLAB的可视化编程方式，程序要提供在人机交互界面下修改各种参数的控件；秉承“拿来主义”的思想，使用MATLAB所提供的丰富函数库，或者网络上现有的稳定程序，少做无谓的低级重复性工作；团队协作，模块化分工……凡此种种，贯彻始终。学习思路的转变，胜于知识点的掌握；课时是有限的，“师傅领进门，修行在个人”，有了正确的思路，将来的学习会事半功倍。

巧妙串接专业课程，体现为各知识点的示例程序，大量选用专业课程中需要解决的实际问题，例如，“发动机原理”课程中外特性曲线的拟合，“汽车理论”课程中汽车各性能的计算，以及操纵稳定性的Simulink仿真分析等等。这种做法对相关课程的学习也起到了显著促进作用。

有汽车特色的讲义，则是通过充实和细化这些课堂示例，以及增加更多“源于教材，用于工程”的范例，所形成的一本讲义。该讲义根据“汽车设计”的不同任务，分主题介绍了利用MATLAB软件进行设计计算或分析的方式与方法，例如动力性、经济性计算，。书末附有核心代码，稍加完善，即可用于工程实践。该讲义已经过两轮修改，可望在两年内正式出版。这样一本讲义既可以作为学生课堂学习的有益补充，也可以作为未来工作时的案头参考。

2 学

“学”即充分激发学生的主观能动性，促其积极主动地学习。这主要通过成立学生兴趣小组，以及在校园网的网络课堂、BBS论坛开办“MATLAB”板块，加强师生交流来实现的；此外，还有为学生“寻找”学习的动力与压力。教师则扮演着辅助指导的角色，功夫在课堂之外。

激发学习兴趣。成立兴趣小组，起到示范带头作用。安排专门的老师在课外进行指导，定期分专题讲解。建立QQ群、校园网BBS上的MATLAB论坛等各种手段。由于现在很多学生都拥有电脑，课外的学习效果不可忽视。在兴趣小组成立之初，指导老师需要花费相当的时间与精力；但当兴趣小组正常运转2~3年后，其所产生的强大作用就凸现出来了：上一届的同学可以为本届同学解惑答疑；课外同学间关于MATLAB的交流更为活跃，更适于部分因为缺课、性格羞涩而不愿与老师交流的同学寻找解决方案；已毕业的同学根据自己在工作中的亲身经历与体验，现身说法，讲解学习本课程的意义，为师生提供教与学的建议；此外还可以扩大学习MATLAB软件的影响。并邀请汽车领域的专家为学生指点迷津。与往届毕业生保持联系，定期收集他们根据自身的具体工作或个人理解对学校教学提出的建议，这其中就包括MATLAB软件的应用与提高。

为学生寻找动力，施加压力。对于任何一门课程的学习，压力与动力都是缺一不可的。我校的MATLAB课程安排在大三的第二个学期，半年后学生将面临找工作的压力。此时，可利用“前程无忧-51job”等网站，查询与MATLAB相关的职位要求；这不但让学生感受到学习MATLAB软件对于就业的意义，也能通过这些职位的具体描述有针对性地深入学习。

开阔知识视野，眼见为实。带领学生参观我系的“汽车动力传动与电子控制”省级重点实验室，让他们亲眼看到MATLAB在现代汽车产品开发中的巨大作用。

无论学生当前学习MATLAB是出于兴趣，或是迫于压力，学好了该软件，对其一生都是受益无穷的。

3 用

著名教育家顾明远先生指出，目前世界高等学校改革的基本动向之一就是“把提高学生的参与、探究、创造能力作为高等学校最主要的任务”。

对MATLAB软件的学习不能囿于短短的32个学时，也不能以课程的期末考试作为教学工作的结束，而应该贯穿大学四年，乃至延伸到学生参加工作（当然老师的作用也将发生大的转变）。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只有在实践中学习，才能最大化学习效果。但学生阶段，能够参与实践的机会并不多，实践的深度也有限，所以应尽力发掘可“用”的机会。具体的做法包括指导学生参加各种竞赛、“渗透”其他课程的课程设计或毕业设计等。

目前学生踊跃参与的竞赛种类繁多，其中可能应用到MATLAB软件的竞赛也不在少数，例如数学建模竞赛、Freescale智能车竞赛等。指导教师有针对性地进行MATLAB实用讲座，既鼓舞了学生参赛的信心，也提高了其学习MATLAB软件的积极性；赛后获奖同学的经验交流，也为其他同学积极动手学习MATLAB提供了一个有力的佐证。

参加竞赛的毕竟只是少部分同学，若要所有的同学都有实践的机会，并能在实际的应用中得到提高，课程设计和毕业设计是绝佳的练兵场。

所谓的“渗透”其他课程的课程设计，主要指适当修改其他有关课程的课程设计（或大作业）的课题类型和设计方式，将MATLAB融入其中。例如在“汽车理论”课的大作业中要求使用MATLAB软件编写计算汽车动力性、经济性、制动性、操纵稳定性等性能的程序；在“汽车设计”课的课程设计各种任务中，将以前需要手动计算的部分改为要求编写MATLAB程序计算，增加了“若选择不同参数时，比较各设计方案的优劣”的要求。

与课程设计相比，毕业设计的要求则更为全面和深入，与工程实际的联系也更为密切。湖北汽车工业学院是全国第一批进行产学研实践的学校之一，学生的毕业设计课题绝大多数来源于东风汽车公司、奇瑞汽车公司等各汽车及零部件企业的汽车研发与生产的第一线，其中与MATLAB相关的课题不在少数，例如“基于MATLAB/Simulink ECAS系统建模与仿真”、“基于MATLAB与ADAMS的车辆稳定性控制联合仿真”、“某轿车轴荷设计计算分析”等。毕业设计之初安排有专门的老师进行有关Simulink、GUI等方面的较为深入的专题讲座，同时也安排了每周的固定答疑时间。

4 结束语

湖北汽车工业学院车辆工程及相关专业教学研究和实践的效果表明，从“教、学、用”三个方面对“MATLAB及应用”课程进行改革，有效地克服了传统教学模式存在的弊病，培养学生实践能力、探究性、创造性以及团队合作精神，极大地提高了“MATLAB及应用”课程的教学质量，为学生们未来的汽车工程师职业贴上了一张护身符。

参考文献

［1］ 胡群，罗永革，冯樱，等. 汽车学基础教学研究与实践. ［J］，重庆工学院学报（自然科学），2008，22（5），174-176

［2］ 黄兵锋, MATLAB教学中的几个关键问题探索［J］，湖北汽车工业学院学报，2009，22（教学专辑），9-11。

［3］ 顾明远，世界高等教育发展的基本趋势和经验［J］，北京师范大学学报：社会科学版，2006（5）：30

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