一、引言

　　MATLAB軟件作為數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件在求解數(shù)學(xué)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(xué)生必須掌握的應(yīng)用軟件，如自動化控制專業(yè)、通訊工程專業(yè)、工程力學(xué)專業(yè)、應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)等。內(nèi)蒙古科技大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)2006年秋季開設(shè)MATLAB與丁程應(yīng)用課程，從2008年秋學(xué)期開始，開設(shè)MATLAB與工程應(yīng)用課程實習(xí)課，學(xué)時兩周。該課程的開設(shè)對工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文質(zhì)量的提高有促進(jìn)作用，同時還存在不足 。為了加強工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)用MATLAB軟件的能力，提高教學(xué)水平，本專業(yè)教師對MATLAB與T程應(yīng)用課程的教學(xué)及實習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革探索 。根據(jù)學(xué)校總體教學(xué)改革的推進(jìn)，2012年實行新的培養(yǎng)方案。按照新培養(yǎng)方案重視學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的精神，工程力學(xué)專業(yè)將“MATLAB與工程應(yīng)用”課及兩周實習(xí)調(diào)整為“MATLAB應(yīng)用實習(xí)”，學(xué)時三周。在三周實習(xí)中，既要講授軟件又要指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)，對教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。只有不斷進(jìn)行二、課程背景本校工程力學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：掌握系統(tǒng)扎實的力學(xué)理論基礎(chǔ)知識和土木工程學(xué)科的基本知識，具備解決與力學(xué)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(xué)實驗的能力，并獲得工程師基本訓(xùn)練的工程應(yīng)用型高級技術(shù)人才。畢業(yè)生可在與力學(xué)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(xué)、科研工作。

　　根據(jù)工程力學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，舊版的32學(xué)時MATLAB與工程應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容包括MATLAB基礎(chǔ)知識與側(cè)重力學(xué)的工程應(yīng)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(xué)的工程應(yīng)用包括MATLAB在動力學(xué)與振動上的應(yīng)用，SIMULINK仿真入門。為此，選用了MATLAB原理與工程應(yīng)用和SIMULINK建模與仿真回兩部教材。

　　舊版的MATLAB與工程應(yīng)用的兩周實習(xí)在MATLAB與工程應(yīng)用課程講授完之后進(jìn)行。主要內(nèi)容包括選題——選擇具體的課程實習(xí)任務(wù)書，按任務(wù)書要求查閱相關(guān)資料，編制相應(yīng)的MATLAB程序或應(yīng)用相應(yīng)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(xí)說明書。選題集中在強度和振動兩個方面，也有運動學(xué)的內(nèi)容。課程實習(xí)的目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用力學(xué)理論、MATLAB軟件解決問題的能力。學(xué)生學(xué)習(xí)過的力學(xué)理論包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、振動力學(xué)等，在完成MATLAB與工程應(yīng)用實習(xí)時，通過建立力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型、編程求解、結(jié)果分析，學(xué)生可以綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實習(xí)題目中的問題。實習(xí)題目以基本力學(xué)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(yīng)，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(yīng)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(yīng)力、應(yīng)變等。有的問題需要編制MATLAB程序求解，有的問題需要應(yīng)用MATLAB工具箱求解，有的問題兩種方法都可以解決。課程實習(xí)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(dǎo)過程中，隨時掌握學(xué)生的工作進(jìn)度，逐個讓學(xué)生演示程序或框圖，確保實習(xí)質(zhì)量。

　　三、教學(xué)改革與實踐舊版的32學(xué)時MATLAB與工程應(yīng)用及兩周實習(xí)分析：32學(xué)時中講授20學(xué)時，學(xué)生上機12學(xué)時。

　　20學(xué)時講授課中，軟件基礎(chǔ)講授14學(xué)時，振動和仿真講授6學(xué)時。如果在課外不上機實踐，學(xué)生上機時間只有12學(xué)時，學(xué)習(xí)效果不理想。兩周實習(xí)共lO天時間，2天查閱資料，8天完成實習(xí)計算和撰寫實習(xí)說明書。由于實習(xí)定位為提高學(xué)生應(yīng)用MATLAB軟件解決力學(xué)問題的能力，實習(xí)題目涵蓋廣，包括振動和強度問題。在求解應(yīng)力、應(yīng)變問題時，需要用有限元知識編程，對學(xué)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(yīng)用課程實習(xí)還有對學(xué)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(xí)重點，可以去掉強度問題的實習(xí)題目。

　　綜合以上分析，編制2012版‘MATLAB應(yīng)用實習(xí)”教學(xué)大綱。本實習(xí)的實習(xí)周數(shù)為三周，將學(xué)習(xí)MATLAB軟件、MATLAB求解振動問題專題與實習(xí)結(jié)合起來，精講基本內(nèi)容和重點內(nèi)容，學(xué)生自學(xué)為主，通過強化實習(xí)提高學(xué)習(xí)效果。實習(xí)對提高力學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)用MATLAB軟件解決力學(xué)問題很有幫助，可以鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)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(xué)問題，也為其它力學(xué)問題的求解打下基礎(chǔ)。三周實習(xí)的具體安排為：第一周學(xué)習(xí)基本軟件知識，講授與實習(xí)同步進(jìn)行，實習(xí)用來消化講授的知識并拓展相關(guān)軟件知識；第二周學(xué)習(xí)軟件應(yīng)用，講授與實習(xí)同步進(jìn)行，實習(xí)用來消化講授的知識并拓展相關(guān)軟件應(yīng)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(xí)題目進(jìn)行實習(xí)，通過計算機編制MATLAB程序或SIMLINK框圖完成一些力學(xué)問題的數(shù)值模擬與計算工作，并完成實習(xí)計算說明書。實習(xí)題目以振動問題為主，主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用MATLAB編程和SIMULINK工具箱求解振動問題的能力。

　　好的教學(xué)計劃需要好的教學(xué)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(xí)計算過程中學(xué)生的表現(xiàn)和實習(xí)計算說明書完成的質(zhì)量確定成績。第l一2周，每周進(jìn)行按學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行上機實習(xí)考核。總成績由學(xué)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(xí)計算說明書成績50分。實習(xí)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(xué)模型的建立是否合理，計算結(jié)果是否準(zhǔn)確；4)實習(xí)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(xué)生中實行，還有兩年的過渡期。為了教學(xué)改革的順利過渡，在2009—201 1級工程力學(xué)專業(yè)的課程實習(xí)中，逐步進(jìn)行教改嘗試，減少強度方面的實習(xí)題目，增加振動方面的實習(xí)題目。在MATLAB與工程應(yīng)用的上機實習(xí)中，對每位同學(xué)進(jìn)行上機測試，并且計人平時成績。在課程實習(xí)結(jié)束前，對每位同學(xué)進(jìn)行答辯考核，并且計入實習(xí)成績，通過嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)確保學(xué)習(xí)質(zhì)量。

　　為了改善學(xué)生的上機實習(xí)硬件環(huán)境，籌建工程力學(xué)軟件應(yīng)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(xué)生可以進(jìn)行MATLAB和ANSYS軟件的上機實習(xí)，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(yīng)用課程教學(xué)及實習(xí)的教學(xué)實踐經(jīng)驗，為2012版的“MATLAB應(yīng)用實習(xí)”教學(xué)改革提供了扎實的基礎(chǔ)。通過教學(xué)目的、教學(xué)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(yīng)用實習(xí)”教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)固提高提供了有效保障。

　　1、“MATLAB應(yīng)用實習(xí)”以學(xué)習(xí)MATLAB軟件基礎(chǔ)和求解振動問題為目的，實習(xí)內(nèi)容以這一目的為主線。

　　2、教學(xué)方法以精講基本內(nèi)容和重點內(nèi)容、學(xué)生自學(xué)為主，通過強化實習(xí)提高學(xué)習(xí)效果。

　　3、考核方面重視上機時間和學(xué)生答辯，強調(diào)學(xué)生的實踐能力。

　　4、通過建立工程力學(xué)軟件應(yīng)用模擬實驗室提高實習(xí)的硬件設(shè)施。

　　對于在教學(xué)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。