在課堂中運用MATLAB軟件以提高教學效率

林坤芳

摘 要：理論性強、直觀性差是電子技術課程的主要特點，采用黑板教學或多媒體教學的單一模式，嚴重影響和制約了課程的教學效果，MATLAB仿真軟件可以解決這個難題。本文試從MATLAB軟件的功能和特點;應用MATLAB仿真軟件的優勢;MATLAB仿真在實驗教學中的舉例等幾個方面來闡述MATLAB仿真軟件在電子技術專業課程中的運用。

關鍵詞：MATLAB仿真軟件;電子技術;教學

電子技術專業是一門重要的專業課，有著較強的系統性、理論性和實踐性。學生在學習相關的理論后，都希望能有進一步的感性認識，包括對系統組成、信號波形、系統在各種可能條件下工作性能的對比等。

課程的主要特點是理論性強、直觀性差，長期以來，一直采用黑板教學的單一模式，缺乏可視化的直觀表現，學生難以理解，嚴重影響和制約了課程的教學效果。即使在多媒體教學大量普及以后，教師通常只是把課本內容搬到了屏幕上，沒有從根本上解決直觀性差、趣味性差的缺點。在教學過程中，學生普遍反映課堂教學難于理解和掌握，內容空泛、抽象，教學效果不理想。將仿真軟件運用到通信原理教學中，可簡化計算過程，把計算結果以圖的形式形象地顯示出來，同時仿真軟件可以仿真許多通信系統，通過改變某些參數來觀察電子系統的性能，加深學生對知識的理解，從而可以獲得比較課程的主要特點是理論性強、直觀性差、好的教學效果。

在擔任電子技術應用的教學中，采用MATLAB對基本原理和方法進行計算機仿真，能夠使復雜的計算筒單化，抽象的理論具體化、直觀化，從而提高學習效率。增強學習興趣，在一定程度上培養學生進行工程設計的能力。同時，對于受到各方面條件限制實驗室建設不完善的學校，采用計算機仿真的方法可以在一定程度上克服沒有儀器設備所帶來的問題。

一、MATLAB軟件的功能和特點

MATLAB的全稱是MATRIX LABORATARY（矩陣實驗室），它是由美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數課程時開發的，其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣，在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易。1984年Moler博士推出了該軟件的正式版本，在后來的版本中又陸續增添了控制系統、系統辨識、信號處理及通信等十余個工具箱，使MATLAB廣泛的應用于自動控制、圖像信號處理、生物醫學工程、語音處理、雷達工程、信號分析、優化設計等領域。它具有以下的功能和特點∶高效的數值計算及符號計算功能，能使我們從繁雜的數學運算分析中解脫出來;完備的圖形處理功能，實現了計算結果和編程的可視化;功能豐富的應用工具箱，提供了大量方便實用的處理工具;友好的界面及接近數學表達式的自然化語言，便于學習和掌握。實踐證明，學生可以在幾十分鐘的時間內學會MATLAB的基本知識，經過幾個小時的使用就能初步掌握它。

二、應用MATLAB仿真軟件的優勢

1.MATLAB語言作為當前國際最流行的面向工程、數值和科學計算的高級語言，能夠設計出功能強大、界面優美、穩定可靠的高質量程序。利用MAT—U語言，可以培養學生的綜合分析能力和設計能力，完成由硬件設計難以實現的綜合性和創新性實驗。而MATLAB環境下的SIMULINK擁有豐富的系統建模、仿真和分析的動態仿真集成環境工具箱，在眾多仿真軟件功能是最強大、最優秀、最容易使用的。由于MATLAB功能的不斷擴展，所以現在的MATLAB是一種包羅眾多學科的功能強大的“技術計算語言”。

2.隨著微電子技術和計算機軟件技術的發展，計算機輔助設計方法已經開始逐漸進駐各個領域，借助計算機仿真技術，完成現有實驗設備難以實現的復雜實驗，提高了現有實驗設備的利用率，更加完整地分析實驗對象的系統性能指標，優化系統設計，具有直觀、完整的優勢。

3.可以充分發揮學生的想象力，不必擔心實驗失敗會對相關設備造成的損壞，同時還促使學生在實驗中上網查閱、學習相關資料，這無形中提高了學生的自學能力和科研創新能力，為學生創造力的發揮提供了十分廣闊的空間。

4.仿真實驗不需要真實環境的介入，但可以逼真的模擬出真實環境中系統的運行狀態。實驗過程中也沒有元件使用數量的限制和元件的損耗，可以彌補實驗器材缺乏的不足，減少實驗耗材，實驗室維護管理將更加方便。

三、電子逸出功測量實驗中MATLAB的應用舉例

實驗的原理和數據處理。加熱的金屬一般會散發出很多東西，比如：電子。因此，這種現象也被成為熱電子發射。該實驗主要是對熱電子發射進行研究，通過研究可以為選擇陰極材料提供較好的依據。電子發射的基本物理量一般會用逸出功來進行表示。熱電子發射是將電子的能量分布狀況得到改變，使用的方法是將陰極的溫度增加。這樣，一些電子就會從金屬中釋放出來。熱電子發射的強弱會直接受逸出功的大小的制約，甚至是決定。

在課堂的實驗中離不開MATLAB軟件的輔助。由于MATLAB軟件在算和作圖功能方面有著很大的優勢，因此可以實現對電子逸出功測量實驗中各種數據的處理。子逸出功測量實驗的結果和圖形都可以經過MATLAB軟件得到，只要輸入代碼編寫就好了。在實驗中，如果使用傳統的制圖辦法，那么準確性很難得到保證。但是沒，使用MATLAB軟件結果就大不相同。比如：可以使用其進行編寫代碼，可以進行數據的處理。將原始的數據輸入后，就可以得到精確度試驗結果了。在此過程中，人為的隨意性大大的降低，可以說幾乎不存在。可以說，實驗組實驗報告在MATLAB軟件的輔助下能夠迅速的生成，同時分析也很準確，誤差自然也小。

四、結論

將MATLAB運用到電子原理教學中，可以深入淺出地分析各類信號的特性以及各類參數對通信系統性能的影響，實現了教學和實驗驗證同步進行。實踐證明：在教學過程中引入由MATLAB制作的演示軟件，能夠幫助學生更好的學習該課程，提高學習興趣，取得較好的教學效果。除此之外，還可以為其他課程的教學提供一個很好的借鑒作用。

總之，在中職學校電子技術課程的教學實踐中，這樣的教學方式能激發學生的學習興趣，擴展學生的思維空間，取得良好的教學效果。彌補電子類課程實踐學時少、實驗建設費用高的不足，是理論教學與實驗教學的有力工具。

參考文獻：

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