《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计

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《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计

作者：吉训生，潘国锋，于风芹

来源：《教育教学论坛》2013年第38期

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