鄭曉隆　邵李煥　鄭梁

摘 要 MATLAB是科學(xué)與工程計(jì)算中應(yīng)用最為廣泛的軟件，在電子類課程中也有很多應(yīng)用，如信號(hào)處理、電路系統(tǒng)等?；贛ATLAB設(shè)計(jì)電子類課程綜合實(shí)驗(yàn)，讓電子類大學(xué)生的專業(yè)知識(shí)得到具體展現(xiàn)，同時(shí)提出要加強(qiáng)對(duì)MATLAB幫助文檔的使用，熟練掌握科技英文，提高電子類大學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞 MATLAB；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；電子類課程

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）20-0120-02

1 前言

MATLAB由美國(guó)的Clever Moler博士于20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)者的初衷是解決線性代數(shù)課程的矩陣運(yùn)算問(wèn)題，取名MATLAB即Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的意思?，F(xiàn)在MATLAB由美國(guó)的Mathworks公司進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)，主要面向科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境[1]。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化以及系統(tǒng)建模和仿真等許多功能都集成在一個(gè)便于操作的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及數(shù)值計(jì)算等眾多科學(xué)領(lǐng)域提供一種全面的解決方案，主要應(yīng)用于矩陣分析、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通信、圖像處理、信號(hào)與系統(tǒng)建模、電路分析、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域[2]，是當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算中最流行的軟件工具。

在電子類專業(yè)中，前期要學(xué)習(xí)各種數(shù)學(xué)知識(shí)，在具備了一定的數(shù)學(xué)知識(shí)后，再學(xué)習(xí)電子相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，這些知識(shí)都涉及科學(xué)計(jì)算，因此，MATLAB在電子類專業(yè)中有非常廣泛的使用[3-4]。有許多高校專門開(kāi)設(shè)課程講授MATLAB在電子信息課程中的應(yīng)用，這對(duì)于提高大學(xué)生利用理論解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)能力都具有重要的意義。

歷經(jīng)30多年的發(fā)展，MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境中帶有功能十分強(qiáng)大的英文幫助文檔系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)英文幫助文檔的學(xué)習(xí)，可以得到該語(yǔ)言/軟件更權(quán)威的知識(shí)。更為重要的是，在電子類課程中要用到很多的專業(yè)軟件，而這些專業(yè)軟件大多是英文界面，其本身都帶有功能強(qiáng)大的幫助文檔，如Visual C++、各種EDA開(kāi)發(fā)軟件（如Modsim）等。當(dāng)前許多學(xué)生對(duì)英文文檔十分生疏，在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯環(huán)節(jié)也表示難以讀懂英文科技文檔，其根本原因還是在平時(shí)很少有學(xué)習(xí)英文科技文的機(jī)會(huì)。

本文探索通過(guò)設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解以往所學(xué)電子類課程的應(yīng)用，在MATLAB課程中學(xué)習(xí)如何閱讀幫助文檔，培養(yǎng)英文專業(yè)軟件的自學(xué)能力，這樣即使在以后工作學(xué)習(xí)中遇到嶄新的軟件，也可以通過(guò)其幫助文檔而快速上手。通過(guò)基于MATLAB的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)置，在實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)電子類其他課程的知識(shí)應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)MATLAB的英文文檔的使用，真正將大學(xué)學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識(shí)和英語(yǔ)知識(shí)活學(xué)活用起來(lái)，對(duì)提高學(xué)生的電子類學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用能力和科技英語(yǔ)應(yīng)用能力都有重要意義。

2 教學(xué)方式改革

MATLAB既是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，又是一門編程語(yǔ)言，有一定的語(yǔ)法規(guī)則，但像其他的解釋性語(yǔ)言一樣，其規(guī)則是相對(duì)松散的，因此，MATLAB編程相當(dāng)靈活。MATLAB之所以強(qiáng)大而涵蓋了工科各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，在于其擁有異常強(qiáng)大的工具箱，人們可以依據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)來(lái)建立工具箱，從而極大地?cái)U(kuò)展MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域。但面對(duì)如此龐大的工具箱系統(tǒng)，如何以不變應(yīng)萬(wàn)變來(lái)掌握這些知識(shí)，就成為MATLAB學(xué)習(xí)的關(guān)鍵問(wèn)題。

MATLAB課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在實(shí)際教學(xué)中要分配一半的課時(shí)進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，因此，課堂理論知識(shí)的講授和實(shí)驗(yàn)教學(xué)要結(jié)合起來(lái)。為了突出MATLAB教學(xué)對(duì)電子類大學(xué)生的能力培養(yǎng)，課堂教學(xué)方式上就要重點(diǎn)圍繞MATLAB實(shí)現(xiàn)電子類專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用。MATLAB有一個(gè)解釋器來(lái)解析語(yǔ)言代碼，其處理的基本數(shù)據(jù)單元是矩陣，所以要重點(diǎn)講授語(yǔ)法部分和矩陣操作，在此過(guò)程中著重推動(dòng)學(xué)生對(duì)MATLAB聯(lián)機(jī)幫助文檔的使用，以便在綜合實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮作用，可以細(xì)分為以下順序進(jìn)行教學(xué)。

首先，對(duì)MATLAB進(jìn)行大體介紹，讓學(xué)生了解MATLAB的大體框架，重點(diǎn)講授MATLAB的矩陣操作符的含義，并配以詳細(xì)的實(shí)例分析，在英文幫助文檔中找到相應(yīng)的操作說(shuō)明，講解文檔中專業(yè)術(shù)語(yǔ)的中文翻譯。

其次，講解MATLAB的語(yǔ)法，用實(shí)例加以說(shuō)明，同時(shí)展示英文幫助文檔，鼓勵(lì)學(xué)生翻譯其中的意思。

再次，在語(yǔ)法的基礎(chǔ)上重點(diǎn)講解數(shù)學(xué)工具箱的應(yīng)用，因?yàn)閿?shù)學(xué)工具箱是其他工具箱的基礎(chǔ)，可以講解每個(gè)函數(shù)在英文幫助文檔中的表述，并翻譯成中文意思。

最后，給予一定的課題和課后練習(xí)，讓學(xué)生翻譯幫助文檔中的函數(shù)用法。

3 綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)

MATLAB是一門編程性語(yǔ)言，需要通過(guò)強(qiáng)化編程練習(xí)才能掌握。要結(jié)合電子類課程知識(shí)，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生在掌握MATLAB的同時(shí)，更好地對(duì)以往所學(xué)課程加以理解應(yīng)用，并可以觸類旁通，對(duì)未在課堂授課的技術(shù)也可以加以學(xué)習(xí)應(yīng)用。為此設(shè)置兩套綜合實(shí)驗(yàn)：一套是利用MATLAB完成對(duì)所學(xué)課程的應(yīng)用；另一套是對(duì)以往課程中未學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。

在以往所學(xué)課程中，信號(hào)與系統(tǒng)是電子類大學(xué)生的必修課程，設(shè)置的第一套實(shí)驗(yàn)就是要綜合利用以往所學(xué)的課程知識(shí)，其流程圖如圖1所示。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果形式是制作一個(gè)基于MATLAB的圖形用戶界面（GUI），在這個(gè)GUI上可以顯示出信號(hào)的波形和濾波器的頻響特性。這里的信號(hào)源由高等數(shù)學(xué)工具箱中的函數(shù)產(chǎn)生，噪聲源要用到概率論中概率密度理論，從而產(chǎn)生符合特定分布的噪聲。濾波器的設(shè)計(jì)則要綜合應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)，濾波計(jì)算中要應(yīng)用到線性代數(shù)的知識(shí)。因此，這套實(shí)驗(yàn)就比較綜合地利用了大學(xué)生以往所學(xué)的高等數(shù)學(xué)、概率論和線性代數(shù)以及信號(hào)處理的知識(shí)，這里面涉及眾多的函數(shù)使用，在MATLAB幫助文檔中都有詳盡的說(shuō)明，從而可以促進(jìn)學(xué)生利用幫助文檔解決在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。

為了加強(qiáng)學(xué)生利用MATLAB解決實(shí)際問(wèn)題的能力，特別是利用聯(lián)機(jī)幫助文檔了解未授課知識(shí)，設(shè)置了第二套實(shí)驗(yàn)，其流程圖如圖2所示。endprint

在這個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)中，要收集一定數(shù)量的紋理圖像作為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)特征提取建立特征庫(kù)；對(duì)于待檢索的紋理圖像，采用同樣的特征提取方式，再通過(guò)相似度和數(shù)據(jù)庫(kù)里的特征進(jìn)行比較，找到最相似的紋理圖像列表。建立特征庫(kù)的過(guò)程需要預(yù)先進(jìn)行，最后待檢索紋理和結(jié)果列表都要在GUI上展示。

這套實(shí)驗(yàn)中的知識(shí)點(diǎn)在大多數(shù)的電子類課程中并未涉及，但其中特征提取和相似度計(jì)算在較新版本MATLAB計(jì)算機(jī)視覺(jué)工具箱中都有所介紹，這里學(xué)生就要自己在幫助文檔中查找相關(guān)的函數(shù)來(lái)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

綜合性實(shí)驗(yàn)涉及知識(shí)點(diǎn)較多，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就綜合了電子類專業(yè)學(xué)生所學(xué)的各種數(shù)學(xué)知識(shí)和信號(hào)與系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。通過(guò)這種綜合性的實(shí)驗(yàn)，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)之前所學(xué)知識(shí)的掌握，并帶著實(shí)驗(yàn)任務(wù)中的問(wèn)題在MATLAB中的英文幫助文檔中查詢函數(shù)用法，提高科技英文的使用能力。

為了達(dá)到觸類旁通的目的，本文探索設(shè)計(jì)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)。圖像處理是未學(xué)的知識(shí)，但其是電子類課程中信號(hào)處理的一個(gè)分支，對(duì)于圖像的處理知識(shí)和學(xué)生所學(xué)的信號(hào)處理知識(shí)是比較相關(guān)的。本實(shí)驗(yàn)就是要加強(qiáng)學(xué)生在未學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的探索，而其中有重要作用的就是MATLAB的幫助文檔，通過(guò)對(duì)幫助文檔的閱讀研究，再和教師的互動(dòng)交流，就可以順利完成本實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

MATLAB是國(guó)際上最流行的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言/軟件，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，本質(zhì)上是由一個(gè)解釋器和眾多的工具箱構(gòu)成的。本文通過(guò)對(duì)MATLAB教學(xué)方法的改革，讓學(xué)生掌握MATLAB的精要語(yǔ)法和矩陣操作，這是MATLAB中最主要的部分，并始終加強(qiáng)學(xué)生對(duì)MATLAB自帶的幫助文檔的使用，這樣即使遇到MATLAB的難點(diǎn)，也可以通過(guò)查找?guī)椭臋n找到答案。MATLAB中的工具箱都是跟專業(yè)知識(shí)相關(guān)的，本文探索設(shè)置了兩套不同類型的綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用自身專業(yè)知識(shí)的能力和英文幫助文檔閱讀能力，達(dá)到觸類旁通的效果。

參考文獻(xiàn)

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