《MATLAB與系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)》教學(xué)改革與探索

王燕青　葛春亮

摘要：本文針對(duì)獨(dú)立學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)MATLAB與系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的各種問(wèn)題，結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法、考核方式等方面提出了一系列切實(shí)可行的改革措施。

關(guān)鍵詞：MATLAB與系統(tǒng)仿真；教學(xué)探索；獨(dú)立學(xué)院；自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)

1 教學(xué)改革的意義

近年來(lái)，隨著仿真技術(shù)的飛速發(fā)展和在社會(huì)各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到仿真的巨大作用。MATLAB作為目前國(guó)內(nèi)外最流行的仿真軟件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、科學(xué)計(jì)算、信號(hào)分析、航空航天等領(lǐng)域，是工程技術(shù)人員和學(xué)者進(jìn)行科學(xué)研究的強(qiáng)有力工具。

MATLAB及系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的必修課，課程教學(xué)目的是使學(xué)生掌握MATLAB的計(jì)算、編程、繪圖等基本功能和部分專(zhuān)業(yè)工具箱的使用，利用Simulink進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真，為研究與解決本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的問(wèn)題打好基礎(chǔ)。

目前的課程教學(xué)中，大多偏重于MATLAB軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用，如數(shù)值運(yùn)算、符號(hào)運(yùn)算、繪圖功能、Simulink的基本應(yīng)用等，普遍和本專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合的不夠緊密。這樣，雖然學(xué)生也掌握了MATLAB的理論知識(shí)，但是不能將其熟練應(yīng)用到其他專(zhuān)業(yè)課中解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)自己專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)沒(méi)有起到很好的促進(jìn)作用。這種情況如何改善，值得我們認(rèn)真思考。因此，MATLAB及系統(tǒng)仿真課程的教學(xué)改革是很有必要的，其主要方向應(yīng)是加強(qiáng)和專(zhuān)業(yè)課程的聯(lián)系，利用仿真解決一些專(zhuān)業(yè)課重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，提高學(xué)生興趣，提升教學(xué)效果。

2教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前的課程教學(xué)中，普遍存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）大多偏重于MATLAB軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用，如數(shù)值運(yùn)算、符號(hào)運(yùn)算、繪圖功能、Simulink的基本應(yīng)用等，普遍和本專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合的不夠緊密。這樣，雖然學(xué)生也掌握了MATLAB的理論知識(shí)，但是不能將其熟練應(yīng)用到其他專(zhuān)業(yè)課中解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)自己專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)沒(méi)有起到很好的促進(jìn)作用。

（2）要熟練掌握MATLAB軟件，并且將其應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)習(xí)難度略大。對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生而言，難度更大，2周時(shí)間不足以學(xué)生熟練掌握這一工具。

（3）在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生是2-3個(gè)人一組，不能使每個(gè)學(xué)生得到充分的鍛煉。

（4）學(xué)生成績(jī)兩級(jí)分化嚴(yán)重，特別是高年級(jí)的專(zhuān)業(yè)，任務(wù)布置上使用一刀切，不利于程度不同的學(xué)生有效的掌握，影響教學(xué)的有效性。

（5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。

3教學(xué)改革

（1）改革教學(xué)內(nèi)容

改革《MATLAB與系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在熟練掌握MATLAB的計(jì)算、編程、繪圖等基本功能的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)利用Simulink進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真，利用MATLAB軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模，掌握時(shí)域、頻域以及根軌跡的分析方法，從而對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校正及PID參數(shù)整定，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（2）建立任務(wù)題庫(kù)

改進(jìn)任務(wù)書(shū)的布置方式，實(shí)行分級(jí)多任務(wù)的布置。針對(duì)不同學(xué)生的不同學(xué)習(xí)能力，分為簡(jiǎn)單任務(wù)題庫(kù)和復(fù)雜任務(wù)題庫(kù)。復(fù)雜任務(wù)題庫(kù)的任務(wù)分基礎(chǔ)部分和提高部分，分等級(jí)分步驟臺(tái)階式的遞進(jìn)增長(zhǎng)。

（3）改革教學(xué)方法與手段

針對(duì)本系學(xué)生特點(diǎn)，充分運(yùn)用各種教學(xué)手段和教學(xué)資源，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，活躍課堂氛圍，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。課堂上可以通過(guò)演示使用MATLAB軟件生成美圖、動(dòng)畫(huà)、音樂(lè)等，讓學(xué)生意識(shí)到MATLAB軟件的強(qiáng)大功能，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，起到事半功倍的效果。

（4）改革考核方式

特別強(qiáng)調(diào)的是考核方式是加入平時(shí)成績(jī)的登記和最后答辯成績(jī)登記，并且增大平時(shí)成績(jī)和答辯成績(jī)占的總成績(jī)的比例。平時(shí)成績(jī)的登記，是督促學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的重要手段。最后答辯成績(jī)登記，是區(qū)別實(shí)驗(yàn)是否優(yōu)秀的重要方法，杜絕實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲的現(xiàn)象。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)《MATLAB與系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)》培養(yǎng)學(xué)生利用MATLAB軟件分析和解決控制系統(tǒng)的建模、仿真、分析、校正，使學(xué)生具備一定的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王正林，王勝開(kāi)，陳國(guó)順，王祺.MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第3版）.北京：電子工業(yè)出版社，