摘 要 MATLAB是科学与工程计算中应用最为广泛的软件，在电子类课程中也有很多应用，如信号处理、电路系统等。基于MATLAB设计电子类课程综合实验，让电子类大学生的专业知识得到具体展现，同时提出要加强对MATLAB帮助文档的使用，熟练掌握科技英文，提高电子类大学生的综合能力。
关键词 MATLAB；实验教学；电子类课程
中图分类号：G642.423 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）20-0120-02
1 前言
MATLAB由美国的Clever Moler博士于20世纪80年代开发，设计者的初衷是解决线性代数课程的矩阵运算问题，取名MATLAB即Matrix Laboratory（矩阵实验室）的意思。现在MATLAB由美国的Mathworks公司进行商业运营，主要面向科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境[1]。它将数值分析、矩阵计算、数据可视化以及系统建模和仿真等许多功能都集成在一个便于操作的集成开发环境中，为科学研究、工程设计以及数值计算等众多科学领域提供一种全面的解决方案，主要应用于矩阵分析、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号与系统建模、电路分析、金融建模设计与分析等领域[2]，是当今国际科学计算中最流行的软件工具。
在电子类专业中，前期要学习各种数学知识，在具备了一定的数学知识后，再学习电子相关的专业知识，这些知识都涉及科学计算，因此，MATLAB在电子类专业中有非常广泛的使用[3-4]。有许多高校专门开设课程讲授MATLAB在电子信息课程中的应用，这对于提高大学生利用理论解决实际问题的动手能力以及综合运用知识能力都具有重要的意义。
历经30多年的发展，MATLAB开发环境中带有功能十分强大的英文帮助文档系统。通过对英文帮助文档的学习，可以得到该语言/软件更权威的知识。更为重要的是，在电子类课程中要用到很多的专业软件，而这些专业软件大多是英文界面，其本身都带有功能强大的帮助文档，如Visual C++、各种EDA开发软件（如Modsim）等。当前许多学生对英文文档十分生疏，在本科毕业设计外文翻译环节也表示难以读懂英文科技文档，其根本原因还是在平时很少有学习英文科技文的机会。
本文探索通过设置综合实验，让学生了解以往所学电子类课程的应用，在MATLAB课程中学习如何阅读帮助文档，培养英文专业软件的自学能力，这样即使在以后工作学习中遇到崭新的软件，也可以通过其帮助文档而快速上手。通过基于MATLAB的综合实验设置，在实验中展现电子类其他课程的知识应用，加强对MATLAB的英文文档的使用，真正将大学学习到的专业知识和英语知识活学活用起来，对提高学生的电子类学科知识的应用能力和科技英语应用能力都有重要意义。
2 教学方式改革
MATLAB既是一个集成开发环境，又是一门编程语言，有一定的语法规则，但像其他的解释性语言一样，其规则是相对松散的，因此，MATLAB编程相当灵活。MATLAB之所以强大而涵盖了工科各个学科的知识，在于其拥有异常强大的工具箱，人们可以依据自己的专业知识来建立工具箱，从而极大地扩展MATLAB的应用领域。但面对如此庞大的工具箱系统，如何以不变应万变来掌握这些知识，就成为MATLAB学习的关键问题。
MATLAB课程是一门实践性很强的课程，在实际教学中要分配一半的课时进行上机实验的教学，因此，课堂理论知识的讲授和实验教学要结合起来。为了突出MATLAB教学对电子类大学生的能力培养，课堂教学方式上就要重点围绕MATLAB实现电子类专业知识的应用。MATLAB有一个解释器来解析语言代码，其处理的基本数据单元是矩阵，所以要重点讲授语法部分和矩阵操作，在此过程中着重推动学生对MATLAB联机帮助文档的使用，以便在综合实验中发挥作用，可以细分为以下顺序进行教学。
首先，对MATLAB进行大体介绍，让学生了解MATLAB的大体框架，重点讲授MATLAB的矩阵操作符的含义，并配以详细的实例分析，在英文帮助文檔中找到相应的操作说明，讲解文档中专业术语的中文翻译。
其次，讲解MATLAB的语法，用实例加以说明，同时展示英文帮助文档，鼓励学生翻译其中的意思。
再次，在语法的基础上重点讲解数学工具箱的应用，因为数学工具箱是其他工具箱的基础，可以讲解每个函数在英文帮助文档中的表述，并翻译成中文意思。
最后，给予一定的课题和课后练习，让学生翻译帮助文档中的函数用法。
3 综合实验教学
MATLAB是一门编程性语言，需要通过强化编程练习才能掌握。要结合电子类课程知识，循序渐进，让学生在掌握MATLAB的同时，更好地对以往所学课程加以理解应用，并可以触类旁通，对未在课堂授课的技术也可以加以学习应用。为此设置两套综合实验：一套是利用MATLAB完成对所学课程的应用；另一套是对以往课程中未学技术的应用。
在以往所学课程中，信号与系统是电子类大学生的必修课程，设置的第一套实验就是要综合利用以往所学的课程知识，其流程图如图1所示。
整个实验的结果形式是制作一个基于MATLAB的图形用户界面（GUI），在这个GUI上可以显示出信号的波形和滤波器的频响特性。这里的信号源由高等数学工具箱中的函数产生，噪声源要用到概率论中概率密度理论，从而产生符合特定分布的噪声。滤波器的设计则要综合应用信号与系统的知识，滤波计算中要应用到线性代数的知识。因此，这套实验就比较综合地利用了大学生以往所学的高等数学、概率论和线性代数以及信号处理的知识，这里面涉及众多的函数使用，在MATLAB帮助文档中都有详尽的说明，从而可以促进学生利用帮助文档解决在实验中遇到的问题。
为了加强学生利用MATLAB解决实际问题的能力，特别是利用联机帮助文档了解未授课知识，设置了第二套实验，其流程图如图2所示。
在这个综合实验中，要收集一定数量的纹理图像作为图像数据库，通过特征提取建立特征库；对于待检索的纹理图像，采用同样的特征提取方式，再通过相似度和数据库里的特征进行比较，找到最相似的纹理图像列表。建立特征库的过程需要预先进行，最后待检索纹理和结果列表都要在GUI上展示。
这套实验中的知识点在大多数的电子类课程中并未涉及，但其中特征提取和相似度计算在较新版本MATLAB计算机视觉工具箱中都有所介绍，这里学生就要自己在帮助文档中查找相关的函数来完成这个实验的设计和验证。
综合性实验涉及知识点较多，第一个实验就综合了电子类专业学生所学的各种数学知识和信号与系统的专业知识。通过这种综合性的实验，可以加强学生对之前所学知识的掌握，并带着实验任务中的问题在MATLAB中的英文帮助文档中查询函数用法，提高科技英文的使用能力。
為了达到触类旁通的目的，本文探索设计第二个实验，对于大多数学生来说。图像处理是未学的知识，但其是电子类课程中信号处理的一个分支，对于图像的处理知识和学生所学的信号处理知识是比较相关的。本实验就是要加强学生在未学知识领域的探索，而其中有重要作用的就是MATLAB的帮助文档，通过对帮助文档的阅读研究，再和教师的互动交流，就可以顺利完成本实验。
4 结语
MATLAB是国际上最流行的科学计算语言/软件，其应用领域十分广泛，本质上是由一个解释器和众多的工具箱构成的。本文通过对MATLAB教学方法的改革，让学生掌握MATLAB的精要语法和矩阵操作，这是MATLAB中最主要的部分，并始终加强学生对MATLAB自带的帮助文档的使用，这样即使遇到MATLAB的难点，也可以通过查找帮助文档找到答案。MATLAB中的工具箱都是跟专业知识相关的，本文探索设置了两套不同类型的综合实验，培养学生综合运用自身专业知识的能力和英文帮助文档阅读能力，达到触类旁通的效果。
参考文献
[1]唐向宏，岳恒立，郑雪峰.MATLAB及在电子信息类课程中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[2]廖伶元，刘林，邱小平.MATLAB与相关学科交叉教学的改革与研究[J].价值工程，2015（31）：241-242.
[3]龚伟，郭杰荣.MATLAB仿真技术在电路教学中的应用[J].大众科技，2015（10）：88-90.
[4]尹丽，高辉，万莹.MATLAB在线性代数教学中的应用研究[J].软件工程师，2014（12）：25-27.