王楓　張云霞　薛艷茹

【摘 要】隨著越來越多的高等院校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，實踐教學(xué)在大學(xué)生培養(yǎng)方案制定中所占比例大幅上升。MATLAB作為一種數(shù)學(xué)工具，在電子信息工程專業(yè)的很多實踐教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，但是課程所占學(xué)時及涉及課程仍然較少。通過在專業(yè)課程后安排課程設(shè)計，能夠加強學(xué)生通過MATLAB軟件掌握相應(yīng)的專業(yè)知識，為今后學(xué)習(xí)和工作打下堅實基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)仿真；電子信息工程；MATLAB；教學(xué)改革

《系統(tǒng)仿真》是電子信息工程專業(yè)的一門選修課。其先修課程包括：《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》、《通訊原理》和《數(shù)字圖像處理》等。開設(shè)本課程的目的是使學(xué)生能夠運用MATLAB軟件解決簡單的工程數(shù)學(xué)問題及編寫仿真程序。課程內(nèi)容主要包括：MATLAB語言基礎(chǔ)入門知識、產(chǎn)品體系、桌面工具的使用方法，重點介紹MATLAB的數(shù)據(jù)可視化、數(shù)值計算的基本步驟以及編寫整潔、高效、規(guī)范的程序[1]。

一、電子信息工程專業(yè)實踐課程存在問題分析

MATLAB是美國MathWorks公司開發(fā)的具有友好的工作平臺與編程環(huán)境，簡單易用的程序語言，強大的科學(xué)計算機數(shù)據(jù)處理能力，出色的圖形處理功能，應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱，以及實用的程序接口和發(fā)布平臺的大型綜合軟件[2]。大學(xué)教育中，理論教學(xué)與實踐教學(xué)是相輔相成的，理論教學(xué)之后一般都會安排相應(yīng)的實踐教學(xué)。MATLAB作為一種應(yīng)用日益廣泛的數(shù)學(xué)工具，在電子信息工程專業(yè)的很多實踐教學(xué)中得到應(yīng)用，但是目前仍然存在以下幾個問題：

1.電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)課程所占學(xué)時偏少

根據(jù)中華人民共和國教育部2012年頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012）》，電子信息工程專業(yè)屬于工學(xué)0807電子信息類。作為工學(xué)專業(yè)，電子信息工程專業(yè)目前實踐教學(xué)課程所占學(xué)時偏少，這就導(dǎo)致理論知識不能得到充分的實踐訓(xùn)練，學(xué)生對理論知識的認(rèn)識不透徹，各門理論課程知識之間的聯(lián)系性把握不準(zhǔn)。而實踐課程是對理論知識的進一步應(yīng)用，且融合了多門理論課程知識，這不僅能夠使學(xué)生加深對理論知識的理解而且還能夠?qū)Χ嚅T理論課程的知識做到融會貫通。由此，增加專業(yè)課程中的實踐課程學(xué)時迫在眉睫。

2.電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)課程門數(shù)較少

目前，很多高校僅在《系統(tǒng)仿真》理論課程設(shè)置時會安排相應(yīng)的實驗學(xué)時，但是這樣僅僅鍛煉的是學(xué)生對MATLAB軟件的基本操作的掌握，并不能將MATLAB軟件跟專業(yè)課程進行很好的融合，為此，應(yīng)在《電路原理》、《信號與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號處理》等理論課程后安排相應(yīng)的課程設(shè)計，加強學(xué)生通過MATLAB軟件掌握相應(yīng)的專業(yè)知識。

二、《系統(tǒng)仿真》課程與專業(yè)課程的融合

1.課程改革內(nèi)容

為了使學(xué)生更好的掌握專業(yè)課程的理論知識，在專業(yè)課后安排相應(yīng)的課程設(shè)計是十分必要的。如在《數(shù)字信號處理》理論課程之后，安排相應(yīng)的課程設(shè)計，使用MATLAB進行相應(yīng)的分析。

如設(shè)計一個三階巴特沃斯濾波器，設(shè)采樣周期 T =250 μs（采樣頻率 fs =4 kHz），用脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法設(shè)計，其3dB邊界頻率為 fc =1 kHz。

程序代碼如下：

[B，A]=butter（3，2*pi*1000，s）；

[num1，den1]=impinvar（B，A，4000）；

[h1，w]=freqz（num1，den1）；

[B，A]=butter（3，2/0.00025，s）；

[num2，den2]=bilinear（B，A，4000）；

[h2，w]=freqz（num2，den2）；

f=w/pi*2000；

plot（f，abs（h1），-.，f，abs（h2），-）；

grid；

xlabel（‘頻率/Hz）

ylabel（‘幅值/dB）

程序運行結(jié)果：

圖1給出了這兩種設(shè)計方法所得到的頻響，虛線為脈沖響應(yīng)不變法的結(jié)果，實線為雙線性變換法的結(jié)果。脈沖響應(yīng)不變法由于混疊效應(yīng)，使得過渡帶和阻帶的衰減特性變差，并且不存在傳輸零點。同時，也看到雙線性變換法，在z=-1即ω=π或f=2000 Hz處有一個三階傳輸零點，這個三階零點正是模擬濾波器在Ω=∞處的三階傳輸零點通過映射形成的。

2.課程改革效果

（1）通過在專業(yè)課程后設(shè)置課程設(shè)計，增加實踐教學(xué)課程學(xué)時，學(xué)生對專業(yè)知識的理解更透徹了，主動學(xué)習(xí)意識增強了，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚了；

（2）學(xué)生對MATLAB軟件的掌握更加熟練了，更利于專業(yè)知識的學(xué)習(xí)；

（3）學(xué)生在通過軟件加強專業(yè)知識掌握的同時，更好的為畢業(yè)設(shè)計甚至今后的科研和工作打下良好的基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

在教育部的政策下，許多高校步入應(yīng)用型大學(xué)的轉(zhuǎn)型中，實踐教學(xué)在越來越多的高校中受到了越來越多的重視。通過實踐表明，在理論教學(xué)的后期，若能加強軟件工具對專業(yè)知識的掌握，能大大增加學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)，更利于學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]黃高飛，鄭暉，唐冬.電子信息工程專業(yè)的MATLAB課程入門教學(xué)淺談[J].科技信息，2012，27：208.

[2]王波，王軍.MATLAB課程的教學(xué)改革思考[J].中國電力教育，2012，28：55-56.