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1、云南大学学报(自然科学版)2001,23(2):111～114CN53-1045/NISSN0258-7971JournalofYunnanUniversity基于MATLAB的“信号与系统”计算机辅助教学系统设计梁虹,杨鉴,普园媛(云南大学信息与电子科学系,云南昆明650091)摘要:对课程“信号与系统”的计算机辅助教学进行研究,提出了以MATLAB为平台开发的“信号与系统”计算机辅助教学软件模型,并介绍了重点知识演示子系统的具体实现.关键词:教学改革;矩阵实验室(MATLAB);计算机辅助教学中图分类号:TP311.52文献标识码:A文章编号:0258-7971(20
2、01)02-0111-04分、方程求解、多项式求根等),而末真正理解该结1“信号与系统”教学现状与问题果在信号处理中的实际运用.因此,学生迫切需要“信号与系统”是电子信息类本科学生的一门一种工具软件来完成课程中的数值计算与分析.重要的专业基础课、必修课,也是电子信息类研究(2)由于黑板式教学及习题式练习,课程中大生入学考试的必考科目.该课程一方面以“高等数量信号分析的结果缺乏可视化的直观表现,例如信学”、“工程数学”及“电路分析基础”等课程为基础,号分析的波形,学生只能手工绘制,信号频谱特性同时又是后继“数字信号处理”、“通信原理”等专业或系统频率响应只能得到不易理解的数
3、学表达式,课程的基础,在教学环节中起着承上起下的作用.拉普拉斯变换也不能看到直观的三维空间表现,这该课程无论是从教学内容还是从教学目的来看,都些都严重影响了学生对所学知识的理解.是一门实践性较强的课程,其基本方法和原理广泛(3)由于缺乏实验环境中的设计、分析过程,应用于计算机信息处理的各个领域.因此,如何有学生在学习过程中被动性较大,特别是系统设计方效地提高“信号与系统”课程的教学质量和效果,使面,自已设计的系统,经过复杂的手工数学计算后,学生在信号处理与分析领域具有较强的主动获取往往不能直观地得到系统特性的可视化测试结果,知识和独立解决问题的能力,是一项具有重要意义达不
4、到培养学生综合能力的目的.的工作.(4)教材内容偏重理论,相关理论的最新应用但长期以来,由于“信号与系统”课程本身的特实例介绍不够,容易造成理论和实践分离.因此,该点及教学方法和手段的单一,“信号与系统”却一直课程迫切需要在实验环境中,用教学辅助软件帮助处于教难、学更难的境况中.该课程是一门公式和学生完成数值计算、信号分析的可视化建模及仿真理论推导相对较多的学科,黑板式的单一教学方调试.利用计算机辅助教学是传统教学手段上的一式,使得学生只能依靠做习题来巩固和理解所学知大突破,它可充分利用计算机的特点,如文字、声识,而大量应用性较强的内容学生则不能实际动手音、动态图形及友好
5、的人机界面等生动地表达抽象设计、调试和分析,教学中的负面效应越来越突出,的概念和理论,使学生在可视化的环境中易于掌握主要表现在以下几个方面:和理解所学知识.基于以上考虑,我们以国际上公(1)该课程的特点是数学要求较高,理论结果认的优秀工程应用软件MATLAB为平台,开发可往往来源于复杂的数学运算及推导,这就导致学生在网络环境下使用的,与“信号与系统”教学大纲相将大量的时间用于进行手工数学运算(如微分、积配套的教学辅助软件.该教学软件除具备演示重点收稿日期:2001-01-03基金项目:云南大学第7批主干课程建设基金资助.作者简介:梁虹(1965-),女,云南人,讲师,主要
6、从事计算机信息处理、模式识别等方面的研究.112云南大学学报(自然科学版)第23卷教学内容、使课程中的基本概念和重要定理直观为本科生、研究生必须掌握的基础软件,国内一些化、易于学生理解外,还可实现信号分析、系统设计理工院校也已经或正把MATLAB作为学生必须与分析、数值计算、系统建模和仿真调试.掌握的一种软件.MATLAB强大的数值分析和计算结果可视化2MATLAB简介功能,以及功能丰富的工具箱,为开发高效、实用的MATLAB是matrixlaboratory(矩阵实验室)“信号与系统”教学辅助软件提供了强有力的支持.的缩写,是1984年由美国Mathworks公司推出的
7、3基于MATLAB的辅助教学软件数值计算及图形工具软件,它最初是作为“矩阵理论”和“数据分析”等课程的计算工具,经过十几年3.1软件特点及模块以MATLAB为平台开发的发展和完善,目前已成为世界各国在科学分析和的“信号与系统”教学辅助软件充分利用了计算机计算领域的主流软件,并被IEEE评述为国际公认快速运算,文字、动态图形、声音及交互式人机界面的最优秀的科技应用软件.它的主要特点是:(1)的特点,运用MATLAB的数值分析及计算结果可高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂视化、信号处理工具箱的强大功能,将“信号与系的数学
