MATLAB及其应用课程思政探索与实践

摘  要：MATLAB是国内外工程师主流的软件平台，在工程实践和科学研究中应用较为广泛。针对MATLAB及其应用课程缺乏对学生家国情怀、人文素养等精神层面的引领和培养的问题，围绕强化工程思维教育、提升解决工程问题能力、树立工程创新意识，深化知识体系与思政体系融合，基于课程思政建设思路的探索、课程思政元素的挖掘和课程思政案例的设计三个方面进行该课程的思政探索研究，依托课堂教学“主渠道”，更好地为社会主义的建设培养合格的接班人。

关键词：课程思政；MATLAB及其应用；思政元素；案例应用；思政案例设计

中图分类号：G641      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）11-0185-04

Abstract： MATLAB is the mainstream software platform for engineers at home and abroad， and is widely used in engineering practice and scientific research. In response to the lack of MATLAB and Its Application course in guiding and cultivating students' spiritual aspects， such as patriotism and humanistic qualities， an ideological and political exploration of this course is conducted through three key areas： strengthening the education of engineering thinking; improving students' abilities to solve engineering problems; enhancing awareness of innovation; deepening the integration of the knowledge system with ideological and political frameworks. Additionally， the ideological and political elements of the course are explored， and specific cases that reflect these elements are designed， based on investigation into the ideological and political construction of the curriculum. By relying on classroom teaching as the primary channel， the aim is to cultivate qualified successors for the construction of socialism more effectively.

Keywords： curriculum ideology and politics education; MATLAB and its application; ideological and political elements; case application; ideological and political case design

培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题，课程思政以“立德树人”为根本任务[1]。立德树人的成效是检验高校一切工作的根本标准[2]。

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[3]。课程思政在“三全育人”工作中起着十分关键的作用，其主要目的是围绕专业知识体系，构建课程思政工作体系，将课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，通过不断深入挖掘课程内容和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，包括思想价值和精神内涵，以课程专业知识为载体，将思政元素有机融入到课堂教学环节中，达到润物无声的育人效果，进而实现将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体[4]。《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，“工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”[5]。因此，只有深刻理解并准确把握课程思政的核心、内涵、特点和本质要义，才能构建全方位的课程思政教育体系[6]。

一  MATLAB及其应用课程简介

MATLAB是人工智能的基础编程语言，被国际学术界确认为准确、可靠的科学计算标准软件。国外在20世纪80年代已经普及，在许多国际一流学术刊物上（尤其是信息科学刊物）都可以看到MATLAB的应用[7]。在欧美大学里，诸如线性代数、数理统计分析、自动控制原理、数字信号处理、电力电子技术和机电动态系统仿真等课程都采用MATLAB软件进行辅助教学[8]。随着MATLAB在本科课程辅助教学的广泛化应用，学生对MATLAB及其应用课程有着更高的期待，而思政元素的融入对于课程质量的提升至关重要，因此，课程思政显得更加迫切而且意义重大。

MATLAB是国内外工程师主流的软件平台，在工程实践和科学研究中应用较为广泛[9]。功能强大的工具箱为解决复杂问题的快速入手、课程设计以及毕业设计的高质量完成、攻读硕士学位期间科研成果的高水平产出提供了重要的技术手段，对于实践技能的增进、创新能力的提升具有十分重要的意义。本科阶段的MATLAB课程选课学生涵盖了内蒙古农业大学机电工程学院的电气工程及其自动化、农业电气化、机械工程及其自动化和农业机械化专业；研究生阶段的选课学生涵盖内蒙古农业大学机电工程学院、食品科学与工程学院、水利与土木建筑工程学院和理学院，每学年度约300余人，受众广泛，数量大。

MATLAB及其应用课程既是一门交叉性课程，综合了计算机技术、数学理论知识以及诸多工程理论知识，也是一门实践性课程，以解决实际工程问题为导向，以培养能力为核心，最终达到综合素养提升的目的。

二  课程思政建设

（一）  建设目标的确立

以“团结、求实、博学、创新”的校训为指引，以培养德智体美劳全面发展的社会主义高质量人才为目标，增强科学素养，提升创新意识，强化解决复杂工程问题的能力。着力知识体系结构与专业的紧密结合，引入教师科研成果和企业生产案例，突出课程思政理念，通过思想政治教育与知识体系教育的有机融合，坚定科技兴国信念、增强社会责任感、培育工匠精神和创新精神。

（二）  建设思路的探索

MATLAB及其应用课程的教学内容，针对不同的授课专业，主要包括以下模块：MATLAB数值运算、数据可视化、SIMULINK建模与仿真、数据统计与分析、机器学习等。目前该课程的教学存在以下问题：

一是MATLAB及其应用课程是一门交叉性课程[10]，综合了数学以及专业理论知识和计算机技术等，在学习MATLAB数值运算、数据统计与分析等内容的过程中，因对相应线性代数、数理统计分析等数学理论知识掌握不牢，致使相关内容理解不全面、掌握不扎实。另外，因该部分内容命令函数多，学生对函数的不同调用格式及其应用不能准确把握，导致面对具体问题时，求解的逻辑和思路不正确或彻底无从下手。

二是在讲授SIMULINK建模与仿真内容时，学生对于SIMULINK模块库和所用的专业模块库的熟悉程度不够，有时不能准确实现相应模块的路径提取，在进行模块参数和仿真参数的设置时，对于参数的理解不到位，不能就理论参数与模块参数进行很好的对应，以致常常出现参数设置错误，不能得出正确的结论。

三是MATLAB及其应用课程缺乏对学生家国情怀、人文素养等精神层面的引领和培养，造成了课程学习和思政教育的分离。因此，在教学中需要不断挖掘专业内容的课程思政要素和资源，发挥其在教学中的指导作用，引领课程教学方向。此外，教师在以前授课中以知识点的传授、技能的锻炼为重，而忽略了育人功能。

因此，围绕强化工程思维教育、提升解决工程问题能力、树立工程创新意识，采用“知识+思政+案例”的教学方式，通过知识体系结构与思政体系结构相融合，凝练典型工程应用案例，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，不仅提升了能力，同时也将文化自信和民族自豪感、科技自强创新意识、哲学的辩证思维、工匠精神和爱国情怀等根植于学生的内心深处和行为之上，实现德育与才育的有机统一。建设思路与方案如图1所示，以实践技能递进式提升为基本目标，以创新能力螺旋式提升为提高目标，围绕知识认知、思政认知和实践认知三个层面，达到拥有扎实的基础知识、深度的思政融入、典型的案例应用目标。

三  思政元素的挖掘

MATLAB是一门实践性较强的课程，通过课程内容与思政元素的有机结合，从增强文化自信、文化认同和民族自豪感，培养科技自强创新意识，培养工匠精神，激发爱国情怀，树立建设科技强国的初心和使命等思政点，为国家培养价值与能力共存的人才。

依据教学内容，深入挖掘知识体系中蕴含的思政元素，重构课程教学内容与教学体系，映射融入点见表1。

四  思政案例的设计

以矩阵的MATLAB运算、子系统的建立与封装、电机建模与仿真和概率分布的内容为例，设计思政案例。

（一）  矩阵的MATLAB运算

本节在矩阵及其元素的表示基础上，学习矩阵的MATLAB运算，包含加、减、乘、除、乘方、转置、逆、秩、特征值、特征多项式和行列式的值求解线性方程等线性方程组求解，是通过矩阵的除法实现的。早在东汉时期的《九章算术》就描述了多个未知数的方程组的求解方法。在中华文明五千年的悠长历史中，科学和数学的发展一直是人类智慧的重要体现。在众多古代科学成就中，《九章算术》独树一帜，它不仅是中国古代数学的集大成之作，更在世界数学史上占据着举足轻重的地位，代表了中国古代在数学领域的最高成就。它不仅是中国古代数学的瑰宝，更是全人类共有的文化遗产。这些成就能够切实增强学生的文化自信和民族自豪感。

（二）  子系统的建立与封装

本节通过介绍SIMULINK仿真环境、模块的基本操作、信号线的基本操作和系统模型的基本操作，进一步学习子系统的建立与封装。系统模型比较大且复杂的情况下，可以把实现同一种功能或几种功能的多个模块组合成一个子系统，并“包装”成一个模块，从而简化模型。

美国的一纸禁令，切断了华为芯片供应链，也堵上了华为购芯的道路，然而，在层层打压之下，华为仍然迸发出强大创新能力，芯片堆叠技术为无法代工其芯片的窘境找到解决方案。华为的混合3D堆叠技术方案增加了堆栈的表面尺寸，从而简化了冷却，同时堆栈仍然小于2.5D封装。这对智能手机、笔记本电脑或平板电脑等移动应用很重要。这种为了解决“卡脖子”问题而不断创新的精神激发了同学们的爱国情怀。

（三）  电机建模与仿真

本节在完成了同步发电机模型、变压器模型以及输电线路模型的教学内容后，主要讲解负荷模型，内容包括静态负荷模块、三相动态负荷模块、异步电动机模块和直流电机模块。

清华大学原校长高景德院士几十年如一日，始终工作在教学第一线，为我国的电机及电力系统方向的科研发展做出了重要贡献。他在求学期间非常刻苦，毕业后主动选择去发电厂任技术人员，拓展实际生产知识。1951年作为首批赴苏留学生，在列宁格勒加里宁工学院电机系学习。1956年被越级授予技术科学博士学位，成为我国第一位苏联博士学位获得者。研究期间开拓并发展了电机复数分量理论和电机动态过程理论；发展了电机参数辨识及测算的新方法；发展了电力系统过渡过程数字仿真的新方法并建立和完善了电力系统物理模型实验室；又领导了电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室的建设；开拓并推动了电力电子新学科的研究和发展。他在理论上的创见，在新的研究方向和研究领域上的开拓，推动了中国电工学科的发展。这种不畏艰险、坚韧不拔的科学精神值得所有老师和学生学习。