一、引言

　　MATLAB軟件作為數(shù)學類科技應用軟件在求解數(shù)學模型及仿真分析中具有不可替代的優(yōu)勢和作用，成為眾多理工科專業(yè)學生必須掌握的應用軟件，如自動化控制專業(yè)、通訊工程專業(yè)、工程力學專業(yè)、應用數(shù)學專業(yè)等。內(nèi)蒙古科技大學工程力學專業(yè)2006年秋季開設(shè)MATLAB與丁程應用課程，從2008年秋學期開始，開設(shè)MATLAB與工程應用課程實習課，學時兩周。該課程的開設(shè)對工程力學專業(yè)學生畢業(yè)論文質(zhì)量的提高有促進作用，同時還存在不足 。為了加強工程力學專業(yè)學生應用MATLAB軟件的能力，提高教學水平，本專業(yè)教師對MATLAB與T程應用課程的教學及實習環(huán)節(jié)進行了改革探索 。根據(jù)學�？傮w教學改革的推進，2012年實行新的培養(yǎng)方案。按照新培養(yǎng)方案重視學生實踐能力培養(yǎng)的精神，工程力學專業(yè)將“MATLAB與工程應用”課及兩周實習調(diào)整為“MATLAB應用實習”，學時三周。在三周實習中，既要講授軟件又要指導學生實習，對教學提出了新的挑戰(zhàn)。只有不斷進行二、課程背景本校工程力學專業(yè)的培養(yǎng)目標是：掌握系統(tǒng)扎實的力學理論基礎(chǔ)知識和土木工程學科的基本知識，具備解決與力學有關(guān)的工程技術(shù)問題的理論分析、數(shù)值計算與現(xiàn)代科學實驗的能力，并獲得工程師基本訓練的工程應用型高級技術(shù)人才。畢業(yè)生可在與力學相關(guān)的土木、機械、材料、交通等領(lǐng)域從事科研、技術(shù)開發(fā)等工作。同時：也可在工科院校從事教學、科研工作。

　　根據(jù)工程力學專業(yè)的培養(yǎng)目標，舊版的32學時MATLAB與工程應用的教學內(nèi)容包括MATLAB基礎(chǔ)知識與側(cè)重力學的工程應用兩個方面。MAT—LAB基礎(chǔ)知識包括MATLAB的基本語法，MATLAB的矩陣運算，程序流程控制，MATLAB的符號運算，MATLAB函數(shù)的基本使用方法，二維和三維圖形繪制。側(cè)重力學的工程應用包括MATLAB在動力學與振動上的應用，SIMULINK仿真入門。為此，選用了MATLAB原理與工程應用和SIMULINK建模與仿真回兩部教材。

　　舊版的MATLAB與工程應用的兩周實習在MATLAB與工程應用課程講授完之后進行。主要內(nèi)容包括選題——選擇具體的課程實習任務(wù)書，按任務(wù)書要求查閱相關(guān)資料，編制相應的MATLAB程序或應用相應的MATLAB工具箱求解問題，分析得到的結(jié)果，最后撰寫課程實習說明書。選題集中在強度和振動兩個方面，也有運動學的內(nèi)容。課程實習的目的是培養(yǎng)學生綜合應用力學理論、MATLAB軟件解決問題的能力。學生學習過的力學理論包括理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、塑性力學、振動力學等，在完成MATLAB與工程應用實習時，通過建立力學模型、數(shù)學模型、編程求解、結(jié)果分析，學生可以綜合應用所學知識解決實習題目中的問題。實習題目以基本力學問題為主，振動方向如兩自由度、三自由度振動系統(tǒng)求解，集中質(zhì)量法求解支梁的模態(tài)及響應，兩自由度車輛懸掛系統(tǒng)振動分析，三層、五層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地震反應求解等；強度方向如MATLAB有限元法求解平面鋼架結(jié)構(gòu)等。平面鋼架結(jié)構(gòu)可以有多種形式，可以求解內(nèi)力圖、應力、應變等。有的問題需要編制MATLAB程序求解，有的問題需要應用MATLAB工具箱求解，有的問題兩種方法都可以解決。課程實習說明書要求詳述求解過程，筆耕論文新浪博客，得出必要的結(jié)論，附錄程序或框圖。

　　教師在指導過程中，隨時掌握學生的工作進度，逐個讓學生演示程序或框圖，確保實習質(zhì)量。

　　三、教學改革與實踐舊版的32學時MATLAB與工程應用及兩周實習分析：32學時中講授20學時，學生上機12學時。

　　20學時講授課中，軟件基礎(chǔ)講授14學時，振動和仿真講授6學時。如果在課外不上機實踐，學生上機時間只有12學時，學習效果不理想。兩周實習共lO天時間，2天查閱資料，8天完成實習計算和撰寫實習說明書。由于實習定位為提高學生應用MATLAB軟件解決力學問題的能力，實習題目涵蓋廣，包括振動和強度問題。在求解應力、應變問題時，需要用有限元知識編程，對學生來說難度大，而強度問題用ANSYS軟件求解更方便。MATLAB與工程應用課程實習還有對學生后面完成與MATLAB相關(guān)的畢業(yè)論文提供支撐的目的，而與MATLAB相關(guān)的畢業(yè)論文以振動問題為主。為了抓住實習重點，可以去掉強度問題的實習題目。

　　綜合以上分析，編制2012版‘MATLAB應用實習”教學大綱。本實習的實習周數(shù)為三周，將學習MATLAB軟件、MATLAB求解振動問題專題與實習結(jié)合起來，精講基本內(nèi)容和重點內(nèi)容，學生自學為主，通過強化實習提高學習效果。實習對提高力學專業(yè)學生應用MATLAB軟件解決力學問題很有幫助，可以鍛煉學生綜合應用MATLAB函數(shù)、繪圖功能、程序設(shè)計方法、SIMULINK工具箱以及其它各種工具箱解決振動力學問題，也為其它力學問題的求解打下基礎(chǔ)。三周實習的具體安排為：第一周學習基本軟件知識，講授與實習同步進行，實習用來消化講授的知識并拓展相關(guān)軟件知識；第二周學習軟件應用，講授與實習同步進行，實習用來消化講授的知識并拓展相關(guān)軟件應用知識；第三周根據(jù)任課教師給定的計算題目分成小組，針對具體的實習題目進行實習，通過計算機編制MATLAB程序或SIMLINK框圖完成一些力學問題的數(shù)值模擬與計算工作，并完成實習計算說明書。實習題目以振動問題為主，主要培養(yǎng)學生應用MATLAB編程和SIMULINK工具箱求解振動問題的能力。

　　好的教學計劃需要好的教學管理措施和質(zhì)量監(jiān)控，因此特制定考核方式：根據(jù)實習計算過程中學生的表現(xiàn)和實習計算說明書完成的質(zhì)量確定成績。第l一2周，每周進行按學習進度進行上機實習考核�？偝煽冇蓪W生在三周內(nèi)的綜合表現(xiàn)評定，包括平時成績和說明書成績。總成績100分=平時成績5O分(出勤+上機考核)+實習計算說明書成績50分。實習成績評定依據(jù)包括以下幾點：1)工作態(tài)度；2)基本技能的掌握程度；3)力學模型的建立是否合理，計算結(jié)果是否準確；4)實習說明書編寫水平。分為優(yōu)、良、中、合格、不合格五個等級。

　　2012版的培養(yǎng)方案在2012級學生中實行，還有兩年的過渡期。為了教學改革的順利過渡，在2009—201 1級工程力學專業(yè)的課程實習中，逐步進行教改嘗試，減少強度方面的實習題目，增加振動方面的實習題目。在MATLAB與工程應用的上機實習中，對每位同學進行上機測試，并且計人平時成績。在課程實習結(jié)束前，對每位同學進行答辯考核，并且計入實習成績，通過嚴把質(zhì)量關(guān)確保學習質(zhì)量。

　　為了改善學生的上機實習硬件環(huán)境，籌建工程力學軟件應用模擬實驗室，計劃在2013年完成。模擬實驗室為小型上機實驗室，60臺高性能計算機，學生可以進行MATLAB和ANSYS軟件的上機實習，教師也可以在模擬實驗室內(nèi)講課。

　　四、總結(jié)

　　總結(jié)前幾年的MATLAB與工程應用課程教學及實習的教學實踐經(jīng)驗，為2012版的“MATLAB應用實習”教學改革提供了扎實的基礎(chǔ)。通過教學目的、教學方法、考核方法、硬件設(shè)施等方面的改革和提升，為2012版的“MATLAB應用實習”教學質(zhì)量的穩(wěn)固提高提供了有效保障。

　　1、“MATLAB應用實習”以學習MATLAB軟件基礎(chǔ)和求解振動問題為目的，實習內(nèi)容以這一目的為主線。

　　2、教學方法以精講基本內(nèi)容和重點內(nèi)容、學生自學為主，通過強化實習提高學習效果。

　　3、考核方面重視上機時間和學生答辯，強調(diào)學生的實踐能力。

　　4、通過建立工程力學軟件應用模擬實驗室提高實習的硬件設(shè)施。

　　對于在教學實踐中出現(xiàn)的其它問題，通過不斷改革和實踐逐步加以解決。