基于MATLAB的“信号与系统”虚拟实验教学辅助系统开发

（西安欧亚学院 信息工程学院，陕西 西安 710065）

0 引 言

信号与系统是通信工程、电子信息工程专业一门重要的专业基础课程。该课程一方面以高等数学、电子电路基础等课程为基础，同时又是后续数字信号处理、通信原理等专业课程的先修课程，其教学质量的好坏直接影响到学生对信号、系统和频谱等重要概念的理解及后续课程的学习。但由于该课程系统性、理论性强，物理概念抽象，课程中大量信号分析的结果缺乏可视化的直观表现，使该课程一直处于教难、学更难的境况。针对该课程教学中存在的问题，利用MATLAB强大的信号处理能力及GUIDE功能，依托虚拟现实、人机交互等技术，采用层次化的设计思路，构建高仿真的虚拟实验仿真系统，以交互的方式对信号与系统中的重要内容进行动态仿真，让学生在直观地演示中理解实验的过程和意义，增加对问题本质的认识，有效减轻“教”的压力和“学”的难度，从而提高课程的教学质量和教学效果。

1 虚拟教辅系统设计思路及整体框架

1.1 设计思路

本系统以解决信号与系统课程实际教学现状为目标，系统地开发基于Windows的操作平台，以MATLAB 2018作为开发环境，采用面向对象和结构化相结合的编程技术，开发单机版的虚拟实验系统。在层次结构上采用三层架构，即：界面层、仿真框架层、仿真层。界面层主要负责底层的界面创建，提供整个系统的初始化功能；仿真框架层是在界面层实现的基础上完成原始信息采集、信号分析和处理等，为其上层具体实现提供所需的基础功能；……