《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文介绍了基于MATLAB的《信号与系统》课程的虚拟教学仿真平台。该平台包含了《信号与系统》教学中的重点和难点内容，通过图形化方式和交互式平台，直观显示教学实验内容和结果，帮助学生理解《信号与系统》的原理和分析方法，提高学生学习该课程的兴趣和学习效果。

关键词：虚拟教学仿真平台；信号与系统；Matlab

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）38-0176-02

长久以来，我国高校将《信息处理技术》课程定位为专业技术基础课，侧重于书本知识和理论教育，采用授课式的教学模式。这种教学模式使得课堂教学形式比较传统，课程之间知识融合的内容较少，一些验证性实验也不能满足高素质创新性人才的培养要求。因此，为了在条件受限的情况下上好每一堂课，可以通过虚拟教学仿真平台进行基于案例分析的教学方法，设计既可用于理论课程讲授，又可用于实践课程的具有学科交叉特点的虚拟仿真平台，有效提高信息处理技术类课程的教学质量，强化不同课程之间的有机融合。

一、平台构架

虚拟教学仿真平台必须具有可视化的特点，操作方便、直观，学生通过平台界面进入相应的环境后，可以直接进入教学实验界面项目，设置和调整相应的仿真参数，进行教学和实验内容的理解、验证。或者任意进入感兴趣的实验项目，通过对仿真教学实验结果进行比较分析，自觉发现自己学习中存在的问题，提高独立思考问题、分析问题的能力。整个平台系统按照教学内容包括：信号基础、信号分析、信号变换、系统分析、系统响应、系统设计、通信系统和DSP应用等几个环节，将《信号与系统》与实际应用以及后续的教学课程有机结合起来。

仿真平台的设计内容：本仿真系统结合信号系统课程的重点和难点，由若干个子系统构成组成，每个子系统由若干个实验构成，效果形象逼真，纯软件的操作环境，使师生在课堂上可以使用该软件模拟实际信号和系统，完成课程教学和知识拓展的相关要求，并可以在课堂教学中动态演示，丰富教学内容，强化学生对重点难点的理解。

每个可以仿真的内容都综合了目前国内外的教材，概括了所有的知识点。例如，信号基础主要是产生模拟和离散的方波、正弦波、指数信号等各种基本信号以及这些信号的基本运算，包括微分、差分、积分和卷积等，这些信号的基本参数可以根据需要进行调节，也可以根据需要向虚拟平台内添加合适的信号，保证虚拟平台的灵活性。该虚拟平台系统中信号基础的主界面如图2所示。在该界面中，只需点击相应的按键，在弹出的实验界面中输入相应参数，系统平台就会执行后台M文件，显示实验运行结果数据和图形。当然，该平台对学生理论基础也提出了很高要求，对现象的原理性分析和总结可以达到提高学生分析理解和总结问题的能力。例如，对周期锯齿波信号的分解与合成（如图3所示），需要学生掌握周期信号分解与合成的原理，理解各次谐波分量的幅度和频率之间的关系，理解周期信号频谱的特点，理解合成信号的吉布斯现象产生的原因等。

该平台系统通过友好的人机交互界面就可以操作软件，演示《信号与系统》课程的重点和难点，以图形的形式形象、生动地重现各种现象，便于学生理解，同时增强了学生的学习兴趣和积极主动性，让学生把精力重点放在理论内容的理解上。

二、结论

论文主要介绍了《信号与系统》虚拟仿真平台的设计思想和方法，通过具体示例说明系统的实现过程。该系统可以使学生由浅入深地进行动态交互式学习，克服了实际试验仪器的部分缺点，可以有效地提高教学质量，加深学生对各知识点的理解。

参考文献：

[1]余志荣，杨莉.基于NI-VISA与LabVIEW的USB接口应用设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2007，（1）：66-69.

[2]吕治国，丁国强.信号与系统课程实验系统设计[J].实验科学与技术，2010，（1）：51-53.

[3]游春霞，魏明生.“信号与系统”虚拟实验软件平台设计[J].江苏教育学院学报（自然科学），2012，28（9）：34-37.

[4]金波.基于MATALB的“信号与系统”实验演示系统[J].实验技术与管理，2010，（27）.

[5]王峰，周昌雄.基于MATLAB的“信号与系统”实验平台设计[J].苏州市职业大学学报，2011，11（3）：22-24.