一、引言

　　MATLAB軟件作為數學類科技應用軟件在求解數學模型及仿真分析中具有不可替代的優勢和作用，成為眾多理工科專業學生必須掌握的應用軟件，如自動化控制專業、通訊工程專業、工程力學專業、應用數學專業等。內蒙古科技大學工程力學專業2006年秋季開設MATLAB與丁程應用課程，從2008年秋學期開始，開設MATLAB與工程應用課程實習課，學時兩周。該課程的開設對工程力學專業學生畢業論文質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學生應用MATLAB軟件的能力，提高教學水平，本專業教師對MATLAB與T程應用課程的教學及實習環節進行了改革探索 。根據學校總體教學改革的推進，2012年實行新的培養方案。按照新培養方案重視學生實踐能力培養的精神，工程力學專業將“MATLAB與工程應用”課及兩周實習調整為“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。只有不斷進行二、課程背景本校工程力學專業的培養目標是：掌握系統扎實的力學理論基礎知識和土木工程學科的基本知識，具備解決與力學有關的工程技術問題的理論分析、數值計算與現代科學實驗的能力，并獲得工程師基本訓練的工程應用型高級技術人才。畢業生可在與力學相關的土木、機械、材料、交通等領域從事科研、技術開發等工作。同時：也可在工科院校從事教學、科研工作。

　　根據工程力學專業的培養目標，舊版的32學時MATLAB與工程應用的教學內容包括MATLAB基礎知識與側重力學的工程應用兩個方面。MAT—LAB基礎知識包括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函數的基本使用方法，二維和三維圖形繪制。側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。主要內容包括選題——選擇具體的課程實習任務書，按任務書要求查閱相關資料，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，也有運動學的內容。課程實習的目的是培養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、結構力學、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、數學模型、編程求解、結果分析，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、三自由度振動系統求解，集中質量法求解支梁的模態及響應，兩自由度車輛懸掛系統振動分析，三層、五層鋼筋混凝土結構地震反應求解等；強度方向如MATLAB有限元法求解平面鋼架結構等。平面鋼架結構可以有多種形式，可以求解內力圖、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相關的畢業論文提供支撐的目的，而與MATLAB相關的畢業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。本實習的實習周數為三周，將學習MATLAB軟件、MATLAB求解振動問題專題與實習結合起來，精講基本內容和重點內容，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、繪圖功能、程序設計方法、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。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軟件應用知識；第三周根據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量監控，因此特制定考核方式：根據實習計算過程中學生的表現和實習計算說明書完成的質量確定成績。第l一2周，每周進行按學習進度進行上機實習考核。總成績由學生在三周內的綜合表現評定，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。實習成績評定依據包括以下幾點：1)工作態度；2)基本技能的掌握程度；3)力學模型的建立是否合理，計算結果是否準確；4)實習說明書編寫水平。分為優、良、中、合格、不合格五個等級。

　　2012版的培養方案在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，通過嚴把質量關確保學習質量。

　　為了改善學生的上機實習硬件環境，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講課。

　　四、總結

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

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

　　2、教學方法以精講基本內容和重點內容、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施。

　　對于在教學實踐中出現的其它問題，通過不斷改革和實踐逐步加以解決。