在课堂中运用MATLAB软件以提高教学效率

林坤芳

摘 要：理论性强、直观性差是电子技术课程的主要特点，采用黑板教学或多媒体教学的单一模式，严重影响和制约了课程的教学效果，MATLAB仿真软件可以解决这个难题。本文试从MATLAB软件的功能和特点;应用MATLAB仿真软件的优势;MATLAB仿真在实验教学中的举例等几个方面来阐述MATLAB仿真软件在电子技术专业课程中的运用。

关键词：MATLAB仿真软件;电子技术;教学

电子技术专业是一门重要的专业课，有着较强的系统性、理论性和实践性。学生在学习相关的理论后，都希望能有进一步的感性认识，包括对系统组成、信号波形、系统在各种可能条件下工作性能的对比等。

课程的主要特点是理论性强、直观性差，长期以来，一直采用黑板教学的单一模式，缺乏可视化的直观表现，学生难以理解，严重影响和制约了课程的教学效果。即使在多媒体教学大量普及以后，教师通常只是把课本内容搬到了屏幕上，没有从根本上解决直观性差、趣味性差的缺点。在教学过程中，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，内容空泛、抽象，教学效果不理想。将仿真软件运用到通信原理教学中，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，同时仿真软件可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察电子系统的性能，加深学生对知识的理解，从而可以获得比较课程的主要特点是理论性强、直观性差、好的教学效果。

在担任电子技术应用的教学中，采用MATLAB对基本原理和方法进行计算机仿真，能够使复杂的计算筒单化，抽象的理论具体化、直观化，从而提高学习效率。增强学习兴趣，在一定程度上培养学生进行工程设计的能力。同时，对于受到各方面条件限制实验室建设不完善的学校，采用计算机仿真的方法可以在一定程度上克服没有仪器设备所带来的问题。

一、MATLAB软件的功能和特点

MATLAB的全称是MATRIX LABORATARY（矩阵实验室），它是由美国的Cleve Moler博士在New Mexico大学讲授线性代数课程时开发的，其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵，在MATLAB下，矩阵的运算变得异常的容易。1984年Moler博士推出了该软件的正式版本，在后来的版本中又陆续增添了控制系统、系统辨识、信号处理及通信等十余个工具箱，使MATLAB广泛的应用于自动控制、图像信号处理、生物医学工程、语音处理、雷达工程、信号分析、优化设计等领域。它具有以下的功能和特点∶高效的数值计算及符号计算功能，能使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来;完备的图形处理功能，实现了计算结果和编程的可视化;功能丰富的应用工具箱，提供了大量方便实用的处理工具;友好的界面及接近数学表达式的自然化语言，便于学习和掌握。实践证明，学生可以在几十分钟的时间内学会MATLAB的基本知识，经过几个小时的使用就能初步掌握它。

二、应用MATLAB仿真软件的优势

1.MATLAB语言作为当前国际最流行的面向工程、数值和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序。利用MAT—U语言，可以培养学生的综合分析能力和设计能力，完成由硬件设计难以实现的综合性和创新性实验。而MATLAB环境下的SIMULINK拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱，在众多仿真软件功能是最强大、最优秀、最容易使用的。由于MATLAB功能的不断扩展，所以现在的MATLAB是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言”。

2.随着微电子技术和计算机软件技术的发展，计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻各个领域，借助计算机仿真技术，完成现有实验设备难以实现的复杂实验，提高了现有实验设备的利用率，更加完整地分析实验对象的系统性能指标，优化系统设计，具有直观、完整的优势。

3.可以充分发挥学生的想象力，不必担心实验失败会对相关设备造成的损坏，同时还促使学生在实验中上网查阅、学习相关资料，这无形中提高了学生的自学能力和科研创新能力，为学生创造力的发挥提供了十分广阔的空间。

4.仿真实验不需要真实环境的介入，但可以逼真的模拟出真实环境中系统的运行状态。实验过程中也没有元件使用数量的限制和元件的损耗，可以弥补实验器材缺乏的不足，减少实验耗材，实验室维护管理将更加方便。

三、电子逸出功测量实验中MATLAB的应用举例

实验的原理和数据处理。加热的金属一般会散发出很多东西，比如：电子。因此，这种现象也被成为热电子发射。该实验主要是对热电子发射进行研究，通过研究可以为选择阴极材料提供较好的依据。电子发射的基本物理量一般会用逸出功来进行表示。热电子发射是将电子的能量分布状况得到改变，使用的方法是将阴极的温度增加。这样，一些电子就会从金属中释放出来。热电子发射的强弱会直接受逸出功的大小的制约，甚至是决定。

在课堂的实验中离不开MATLAB软件的辅助。由于MATLAB软件在算和作图功能方面有着很大的优势，因此可以实现对电子逸出功测量实验中各种数据的处理。子逸出功测量实验的结果和图形都可以经过MATLAB软件得到，只要输入代码编写就好了。在实验中，如果使用传统的制图办法，那么准确性很难得到保证。但是没，使用MATLAB软件结果就大不相同。比如：可以使用其进行编写代码，可以进行数据的处理。将原始的数据输入后，就可以得到精确度试验结果了。在此过程中，人为的随意性大大的降低，可以说几乎不存在。可以说，实验组实验报告在MATLAB软件的辅助下能够迅速的生成，同时分析也很准确，误差自然也小。

四、结论

将MATLAB运用到电子原理教学中，可以深入浅出地分析各类信号的特性以及各类参数对通信系统性能的影响，实现了教学和实验验证同步进行。实践证明：在教学过程中引入由MATLAB制作的演示软件，能够帮助学生更好的学习该课程，提高学习兴趣，取得较好的教学效果。除此之外，还可以为其他课程的教学提供一个很好的借鉴作用。

总之，在中职学校电子技术课程的教学实践中，这样的教学方式能激发学生的学习兴趣，扩展学生的思维空间，取得良好的教学效果。弥补电子类课程实践学时少、实验建设费用高的不足，是理论教学与实验教学的有力工具。

参考文献：

[1]孙屹，《MATLAB通信仿真开发手册》[M]，国防工业出版社，2004年版。

[2]张志涌，《掌握和精通MATLAB》[M]，北京航空航天大学出版社，1997年版。

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[4]刘翠艳.基于Matlab的图像处理方法及分析[J].電脑与电信，2009（04）

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