MATLAB语言是一种高效率的科学工程计算高级语言,与其他高级语言相比,MATLAB的语法规则简单,更加贴近人的思维方式,用MATLAB写程序,犹如在一纸演算纸上用排列公式和求解问题,用此称为“演算纸式”的语言,它在线性代数、信号分析和处理、图形显示控制系统设计和仿真等方面有着广泛应用。本课程介绍了MATLAB语言的主要特点、工作原理、着重表示基本语法规则,基本操作命令和使用环境。为后续多门课程使用该语言打下基础。 1)课程定位 参照中国工程教育认证协会2013年1月修订的工程教育认证标准,我们对MATLAB的电气工程及其自动化专业中的作用有如下思考:MATLAB在本专业中,不能仅将其作为一门计算机课程来进行讲授,而应该与基础课、专业基础课和专业课的内容紧密挂钩,起到承上启下和辅助各科课程学习的作用。具体教学中,拟通过精心准备的教学内容来给学生展现,MATLAB作为一个先进的计算机工具软件,在各门相关课程的学习中可以得到怎样的应用。具体做法如下: 首先强调数学、物理等基础课程对本专业的重要性,然后通过具体的编程实例表现出这些基础课程与电路原理等专业基础课、以及它们与后续的自动控制原理、电机学等专业课之间的内在联系。目标是使本专业学生认识到,MATLAB应成为伴随整个大学四年专业学习的有效工具和辅助学习手段。例如从高等数学中正定二次型表达与线性代数中特征根、特征向量的求取直接的关系展开,递进到特征根如何表征二阶电路的谐振频率,同时在二阶滤波电路的教学中引入状态空间的数学表达和伯德图等相关概念,为后续的数字信号处理、自动控制原理课程做引导。 2)教学内容 教学内容上分为基础知识教学和专业知识点教学两部分。基础知识教学以常规的变量数据类型、赋值语句、流程跳转语句等为主,专业知识点教学主要以SimPowerSystem中的元器件的实现和电力系统仿真实例为主。 前述的基础课、专业基础课和专业课知识点之间的关系讲授,通过精选的实例贯穿在两部分的教学之中。例如以SimPowerSystem中一阶滤波器模块的内部实现,来了解变量定义、逻辑分支语句、绘图命令的编写和使用,进而通过二阶滤波器内部模型来展示线性代数、传递函数、伯德图等相关知识概念。 考虑到较以前相比,当前大学多数课程在教学周数、教学时数上都被缩减的实际情况,基础知识教学内容鼓励学生以自学为主,在课外通过大量的自由上机实验来进行巩固。不仅可以提高学生的自学能力,也有利于将有限的时间用来引导学生把握四年间所需要学习课程的内在联系。 3)教学要求 课程教学中,要求学生充分利用网络资源来进行相关学习,学会利用现代信息技术获得相关信息的基本方法。同时尽量多看软件的英文帮助和SimPowerSystem的学习指导书,达到提高专业英语的阅读能力和掌握相关的专业术语的目的。 在课程计划内的上机实验中,对学生进行分组,设计与电力系统相关的针对性实验内容,加强学生对本专业的了解,掌握本专业领域的理论、技术知识等必要相关知识,同时培养组织管理、团队合作和沟通能力。例如其中一项为要求本组学生分工,对SimPowerSystem中直流电机的仿真模型进行拆解,通过写实验报告阐述从物理模型到数学模型,进而到仿真模型的实现过程,要求学生在物理结构分析、理论模型学习、仿真模型实现、实验结果分析、报告撰写甚至团队带领等方面根据自己的特点承担相应的工作,最后作为成绩考核的依据。