電子信息工程專業《系統仿真》課程改革初探

王楓　張云霞　薛艷茹

【摘 要】隨著越來越多的高等院校向應用型大學轉型，實踐教學在大學生培養方案制定中所占比例大幅上升。MATLAB作為一種數學工具，在電子信息工程專業的很多實踐教學中得到廣泛的應用，但是課程所占學時及涉及課程仍然較少。通過在專業課程后安排課程設計，能夠加強學生通過MATLAB軟件掌握相應的專業知識，為今后學習和工作打下堅實基礎。

【關鍵詞】系統仿真；電子信息工程；MATLAB；教學改革

《系統仿真》是電子信息工程專業的一門選修課。其先修課程包括：《高等數學》、《線性代數》、《信號與系統》、《數字信號處理》、《通訊原理》和《數字圖像處理》等。開設本課程的目的是使學生能夠運用MATLAB軟件解決簡單的工程數學問題及編寫仿真程序。課程內容主要包括：MATLAB語言基礎入門知識、產品體系、桌面工具的使用方法，重點介紹MATLAB的數據可視化、數值計算的基本步驟以及編寫整潔、高效、規范的程序[1]。

一、電子信息工程專業實踐課程存在問題分析

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

1.電子信息工程專業實踐教學課程所占學時偏少

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

2.電子信息工程專業實踐教學課程門數較少

目前，很多高校僅在《系統仿真》理論課程設置時會安排相應的實驗學時，但是這樣僅僅鍛煉的是學生對MATLAB軟件的基本操作的掌握，并不能將MATLAB軟件跟專業課程進行很好的融合，為此，應在《電路原理》、《信號與系統》和《數字信號處理》等理論課程后安排相應的課程設計，加強學生通過MATLAB軟件掌握相應的專業知識。

二、《系統仿真》課程與專業課程的融合

1.課程改革內容

為了使學生更好的掌握專業課程的理論知識，在專業課后安排相應的課程設計是十分必要的。如在《數字信號處理》理論課程之后，安排相應的課程設計，使用MATLAB進行相應的分析。

如設計一個三階巴特沃斯濾波器，設采樣周期 T =250 μs（采樣頻率 fs =4 kHz），用脈沖響應不變法和雙線性變換法設計，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）

程序運行結果：

圖1給出了這兩種設計方法所得到的頻響，虛線為脈沖響應不變法的結果，實線為雙線性變換法的結果。脈沖響應不變法由于混疊效應，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）通過在專業課程后設置課程設計，增加實踐教學課程學時，學生對專業知識的理解更透徹了，主動學習意識增強了，學習興趣更加濃厚了；

（2）學生對MATLAB軟件的掌握更加熟練了，更利于專業知識的學習；

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

三、結束語

在教育部的政策下，許多高校步入應用型大學的轉型中，實踐教學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，在理論教學的后期，若能加強軟件工具對專業知識的掌握，能大大增加學生的專業綜合素質，更利于學生專業素養的培養。

參考文獻：

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

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