Matlab_Simulink仿真实验在扩频通信课程教学中的应用.

第一篇：Matlab_Simulink仿真实验在扩频通信课程教学中的应用.

科技资讯

２００９

ＮＯ．３１

ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 学 术 论 坛

Matlab/Simulink仿真实验在扩频通信课程教学中的应用 张竞秋

(长春理工大学电子信息工程学院 吉林长春 130022)摘 要:根据扩频通信课程的特点,分析了当前该课程教学存在的问题,提出了采用Matlab/Simulink仿真来弥补实验室实验设备等的不足,并给出了Matlab/Simulink仿真的方法与实例,这是教学改革进程中的有益尝试。关键词:Matlab/Simulink仿真 扩频通信 仿真模型中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1672-3791(2009)11(a)-0236-02近年来,扩频技术迅猛发展,扩频通信不仅在军事通信中占有重要地位,在民用通信中也得到了越来越广泛的应用。《扩展频谱通信》是一门多学科专业交叉渗透的综合课程,它涉及到通信基础理论,对于教授该门课程理论的高校教师来说如何能更充分地表达自己的教学思路,如何更生动形象地开展教学,让学生更形象、更直观地理解所讲授内容历来是探讨的热点,解决上述问题的有效方法是采用计算机仿真技术。Matla/Simulink b仿真在实验教学中的作用

1.1Matlab/Simulink仿真与传统实验比较

通信系统仿真实质上就是把实验硬件搬进了计算机。在实物实验系统中,用各种电子元器件制作出通信系统中的理论模型

所规定的各个模块,再把它们通过导线或电缆等接在一起,然后再用示波器、频谱议、误码仪等通信仪表做各种测量,最后分析测量结果。在仿真实验中也是这样做,只不过所有通信模块及通信仪表的功能都是用程序来实现的,即通信系统的全过程在计算机中仿真运行。仿真实验不像实物实验那样让人感到“真实”,但对于许多通信问题的研究来说的确非常有效。与实物实验相比,Matlab仿真具有如下一些优点。

(1)Matlab可以仿真许多通信系统,通过改变某些参数来观察通信系统的性能,加深学生对知识的理解,从而可以获得比较好的教学效果。

(2)软件实验建设开发周期短,成本低。(3)弥补了由于实验场地、仪器设备和经费缺乏等因素带来的不足,避免了因误操作而对仪器造成的损坏,而且对于某些实验中不易观察到的现象,也可以进行模拟仿真。1.2Matlab/Simulink的功能与特点

Matlab是一套功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,它具有数值分析、矩阵运算、图形处理、仿真建模、系统控制和优化等功能。运用Matlab进行仿真共有两种途径:一是基于数据流的仿真,它是用Matlab函数以命令行的形式实现,亦即编程实现整个系统的仿真;二是基于时间流的仿真,它是用 Matlab提供的一种可视化仿真模型库——Simulink来实现整个系统的仿真。Simulink提供了许多模型库,用户只需用鼠标将所需模块从库中调出来并连接起来即可。利用Matlab对通信原理课程中

所涉及的内容进行仿真 ，形式生动、形象直

图1 直接扩频发射机仿真系统模型

图2 直接扩频发射机扩频前数据信号频谱

图

直扩发射机扩频后输出信号频谱

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观、启发性强,能增强学生的感性认识,加强其对授课内容的理解。

8000次/s,为此,以升速率模块配合采样保持模块将调制输出信号采样速率提高到8000次/s。2.2 仿真结果

仿真执行后,两个频谱仪将分别显示扩频前后的信号频谱,采用BPSK调制的等效低通模型时,调制前后的功率谱相同,如图2所示,可见,数据信号的带宽约100Hz,其功率峰值约为20dB,而扩频输出信号带宽展宽了20倍,为2kHz,其功率峰值下降到约7dB处。仿真输出的时域波形结果如图3所示,图中显示了数据流、PN序列以及扩频输出信号的波形。２００９

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趣,能取得较好的实验效果,弥补通信类课程实验的不足。2 扩展频谱通信系统仿真实例

直接序列扩频通信系统是扩频通信中最典型和最便于理解的扩频方式之一。我们试图通过这一系统的仿真演示过程来说明仿真软件在教学中的突出作用。2.1直接序列扩频通信系统

通过建立如图1所示的仿真模型来研究直接序列扩频通信系统,观察其数据波形、扩频输出波形及扩频调制输出的频谱。仿真模型中,Bernoulli Binary Generator用于产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.01s.PNSequence Generator用于产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.0005s.Unipolar toBipolarr Converter用于完成数据和扩频序列的双极性变换,乘法器输出就是扩频输出,其码速率等于采样速

率。扩频输出信号以BPSK方式进行调制。为使频谱观察范围达到4kHz,需要被观察信号的采样速率达到 参考文献

[1]朱近康.扩展频谱通信及其应用[M].北

京:中国科学技术大学出版社,1993.[2]李颖,朱伯立,张威.Simulink动态系统 建模与仿真基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.[3]邵玉斌.Matlab/Simulink通信系统建模

与仿真实例分析[M].北京:清华大学出版社,2008.3 结语

Matlab/Simulink作为一种功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,一直是科研人员作研究的工具,较少用于教学活动中。实践证明:在扩展频谱通信原理的实验教学过程中引入Matlab进行仿真,能帮助学生更好的学习该课程,提高学习兴 图4 直扩发射机扩频前后的信号波形仿真结果(上接2

页)

年1月份以来,荆门市工商局以小批发为重点,开展了农村集贸市场食品安全大检查,查处收缴过期变质食品1191袋、“三无”食品495公斤、假冒食用油310公斤、假冒乳饮品680件,办理涉及食品的违法案件42起[2]。

最后在消费终端,强化农村食品消费环节的监管。对存在食品安全隐患多的小餐馆和小摊点坚决予以取缔。加强对农家宴的卫生监管和技术指导,强化对农村厨师健康体检和培训管理,严厉查处无卫生许可证从事餐饮服务的违法行为,防止发生群体性食物中毒事件。在湖北省对农村城镇、集镇、乡村举办的食品交易会、庙会、食品批发市场、集贸市场以及农村小食品店、个体商贩、小摊点、小作坊、小餐馆开展“拉网式”反复检查,重点检查品种为粮、肉、蔬菜、食用油、奶制品、豆制品、饮料、酒类、保健品、儿童食品、禽蛋及其制品、水产品等。3.3广泛深入地宣传相关法律法规及食品卫生安全知识

推进群防群治机制创新,针对农民群众食品安全意识差、防范能力低的实际,在农村农贸市场和社区街道设置食品安全举报投诉,将12315、12346等食品投诉举报热

线延伸到农村地区,湖北荆门建立村级消

费者投诉站和12315联络站330个。在全市农村设群众维权机构,聘请食品安全协管员和信息员,方便群众快捷、有效地进行投诉,实现食品安全群防群治,综合治理。

新闻媒体、文化教育、乡镇政府、卫生等部门应有专人负责宣传食品安全,通过广播、电视、报纸固定的向农民群众发布食品安全信息和开设食品安全法制建设的节目,或是在中小学生的安全教育中加入食品安全知识和科学健康饮食知识。通过悬挂横幅、张贴标语、展板、印发宣传材料、提供咨询、展示假劣食品等。湖北宜昌市五峰土家族自治县通过发送手机短信、播放公开信等形式,对假酒致人伤亡事件进行通报,已发放宣传单35000多张,发送短信30000多条,县电视台每半小时滚动播出告诫群众停止饮用散装白酒的公开信息。增强农民的食品安全法律知识、卫生知识水平、自我保护意识和维权意识。引导农民积极参与食品安全的社会监督,全面提高社会力量参与食品安全监督工作。[2] [3][4] [5][6] a/20090326/000678.htm 2009.3.湖北省工商局.湖北工商剑指“七小”强化农村食品监管扫描.http://www.xiexiebang.com/ 科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２３７

第二篇：仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用（范文模版）

仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用

杨

静

赵旭德 刘庆斌

（黄石理工学院环境与化学工程系

湖北黄石

435003）

摘 要：作者通过在环境工程专业实验、实习教学中尝试应用仿真软件，将其作为实物实验和实习的预习与补充，取得了较好的教学效果，提出了一种实践教学的新模式。

关键词：仿真 环境工程

实验、实习教学

Application of Simulation Softs on Experiments and Training of Environmental Engineering Yang Jing, Zhao Xude, Liu Qingbin(Huangshi Institute of Technology, Huangshi HuBei 435003)Abstract: The authors apply simulation softs as preview and of onsite experiments and trainings on Environmental Engineering, which have got pretty good teaching effects.Key word: Simulation, Environmental Engineering, Experiments and Training 1 前言

我系于2003年5月购买了北京东方仿真控制技术有限公司开发的环境工程专业的水、大气处理实验仿真软件和污水处理实习仿真软件的单机版，教师个人使用后感觉对于教学非常有帮助。2004年5月又购买了网络版，使大量学生进行模拟实践成为可能。我们对2002级环境工程专业和给排水工程专业的学生在实验、实习教学中开展了这两套仿真软件的应用，主要 是将它们作为实物实验、实习之前的预习和之后的补充，取得了明显良好的教学效果，现将应用总结如下。用作实物实验前的预习

常规的实验教学，采用的是实验指导书加老师讲解的教学手段，容易造成主要两个方面的不足：一是学生对于实验目的和步骤理解得不够透彻，总是按照指导书一步一步地做，至于为什么要这样做不甚清楚，在整个实验过程中处于一种被动的地位，往往是实验报告做完，实验目的和步骤也全忘光，没有达到实验教学的目的；二是学生对一些实验设备缺乏感性认识，即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍，仍不得要领，到了实验室，经常不能很快地投入到做实验中，甚至不能正确地操作设备，导致设备出现故障，影响了实验的进程和效果。而在常规实验前首先进行的仿真实验，则在很大程度上弥补了这两点不足。这套软件中的每一个实验都分为实验指导、实验操作、数据处理、教学课件四个部分。

（1）实验指导以简洁的语言和形象的动画讲解了实验目的、设备认识等，比老师单纯的“口头＋笔头”更容易让学生理解。

（2）实验操作是软件通过建立的动态数学模型模拟真实的实验过程和现象，通过3D互动操作界面模拟真实的实验装置，学生可以一人一台计算机，通过做仿真实验，从而了解真实的实验操作，达到每个学生都能够亲自动手做实验的效果。软件提供了实时帮助功能，对于不清楚的操作，可以及时获得帮助。

（3）数据处理是软件对学生所做实验产生的数据自动进行表格填入、公式计算、图形绘制，并生成可以打印的报表。虽然此步骤没有让学生进行 数据分析的练习，但它对学生前面的操作却要求非常严格，一旦有一点失误，生成的数据就不正确，填表、计算、绘图等也就不能正确地进行。（4）教学课件则把课本中相关的理论知识以生动的CAI课件形式讲述了一遍。这样老师不用再讲一次理论，学生也能理解地更清楚。2.1水处理仿真实验

水处理实验仿真软件可以做的实验有自由沉淀实验、过滤实验、混凝实验、气浮实验、曝气充

氧实验、活性污泥实验等六个[1]。其中，第1、2个属于物理实验，第3个属于化学实验，第4个属于物理化学实验，第5、6个为生物处理法。它们涵盖了水处理的几种基本方法，同时也是教学大纲[2]中规定的必修实验。开设这六个实验，可以为我系环境工程专业的专科《水污染治理工程》和本科的《给水工程》和《排水工程》、专科给排水工程专业的《给水工程》和《排水工程》、环境监理专业的《环境工程学》（水部分）等多门相关课程服务。

以下是一位学生操作混凝实验中测试混凝剂最佳投量得到的实验数据。原水800ml/份

水样编号 混凝剂加注量(ml)剩余浊度（NTU）

20.2 15.2 10.2 8.2 9.9 14.9 1

20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

从数据可以判断最佳混凝剂投量为50.0ml左右，此时水中剩余浊度最低。这和课本上的数据是一致的。

接着是软件根据此表自动绘出的曲线图。

可以看到曲线连接光滑，最低点处在50左右，曲线绘制是成功的。2.2大气处理仿真实验

大气处理实验仿真软件可以做的实验有两个：旋风除尘器性能实验、碱液吸收SO2实验[3]。也正好涵盖了大气处理实验教学大纲[4]中规定的必开实验。其中，旋风除尘器性能实验可以测定的性能包括处理风量、阻力、效率。这两个仿真实验，可以为我系环境工程专业的专科和本科《大气污染控制工程》、专科环境监理专业的《环境工程学》（大气部分）等相关课程服务。

2.3效果

学生在做了仿真实验以后，对于实验目的、步骤已经基本上心中有数，再到实物实验室做真实实验，设备可能会和软件上的有些不同，但是大同小异，操作能很快上手，而且做真实实验不再是一个学生做，是几个一起做，结合了几个人的智慧之后，大部分都能按照正确地步骤，顺利地完成实验。学生做完实验后写实验报告时，也能够根据仿真实验所提供的参考进行正确地数据处理和分析。用作实物实习前的预习传统的课程实习教学，是老师把学生带到某个与专业相关的单位比如污水处理厂，由厂里的技术人员给学生介绍工程的基本情况，然后把学生带到每一个单元参观、介绍，如果学生比较多或者现场比较嘈杂，学生往往看或听不清楚技术人员的讲解，有些人也就放松了要求，不再认真实习；这种实习还有一个更大的不足也是缺憾，就是学生为了遵守工厂的规章制度，不得随便动任何设备、仪器，除非进行在岗的跟班实习，否则对于如何控制管理水处理工艺的运行、出现问题如何解决，不能得到实践锻炼，也就没有培养出实践能力。

而在传统课程实习前首先进行的污水处理厂仿真实习，极大地弥补了上述不足。这个软件是以北京市高碑店污水处理厂为原型，建立在污水处理工艺中各种构筑物运行过程的严格动态数学模拟基础上开发完成的。仿真实习时，每个学生面对一台计算机，可以从总流程、各个单元多角度地观察工艺；可以动所有的设备、仪器、阀门等；可以训练对各种事故的处理；并可以客观地得出实习成绩。

该系统分为水工段、泥工段两大块[5]。其中，水工段可以培训的项目有：污水提升泵轴温超标、污水提升泵电流超标、来水PH值过低、处理负荷增大、来水SS增高、来水BOD增高、来水NH3－N升高、来水腐败、环境温度降低、曝气池污泥膨胀等10个；泥工段培训的项目有：浓缩池进泥中水含量增大、浓缩池刮泥机发生故障、浓缩池螺杆泵发生故障、一级消化池搅拌机发生故障、一级消化池换热器发生故障、消化池进泥温度降低、压滤机配药浓度降低、压滤机皮带打滑等8个。

另外还提供了初沉池、活性污泥、消化池三个重点单元的具体操作培训。老师提出一个培训项目，学生就得思考如何解决这个问题，首先要判断这个问题可能是什么原因造成的，然后去寻找大致的解决途径，在这个思 路下再去对设备、仪器、阀门等做出一些调整，如果调整正确，就可以得到步骤分，如果调整的程度到位，就可以得到质量分。

以下是一位学生在培训如何处理水工段中来水处理负荷增大的问题时所做出的响应： 解决问题的途径

具体操作

改变的参数

过栅流速

闸

加开泵房备用泵

启动提升泵四

增大曝气沉砂池曝增大曝气沉砂池处2#鼓风气量 机风量

开启11号初沉池

加开备用初沉池 开启12号初沉池 开启23号初沉池 开启24号初沉池

曝气沉砂池除砂率

第一组初沉池出口SS值BOD含量

第二组初沉池出口SS值BOD含量

第一组曝气池中的MLSS浓增大第一组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增加曝气池回流比

第二组曝气池中的MLSS浓增大第二组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增大曝气池处6号鼓风机第一组曝气池中的溶解氧浓增加曝气池曝气量

风量

度 打开进水方阀六 启动提升泵三

集水池液位和配水井液位 加开格栅处进水方打开进水方阀五

开启曝气池处7号鼓风机

系统打分如下： 测评历时：600秒 实际得分：104.00 百分制得分：69.34 其中：

步骤操作得分：60.00 质量操作得分：44.00 操作失误导致扣分：0.00

第二组曝气池中的溶解氧浓度

可见，通过对该仿真污水处理厂的亲自“动手”操作，学生可以在以下几个方面得到提高：1）加深对污水处理工艺原理的理解；2）熟悉正常的运行指标；3）各种异常发生或设备故障的修正操作训练。

学生心中对污水处理厂有了基本印象以后，再到真实污水厂进行参观、学习，配合感性认识，能更快地理解现场，能提出更多有意义的问题，实习会更有收获，当然也使得课程实习及毕业实习这一重要的教学环节更加圆满和成功。用作实物实验、实习后的补充

我系购置的环境工程实验设备，无论在数量和种类上，都是全国同类院校中比较靠前的，但是在开设实验课上仍然感觉不够。仿真实验、仿真实习软件在很大程度上弥补了这一不足。

此外，学生在做完实物实验、实习以后，如果对某个问题还不够清楚，可以通过再次或多次操作仿真软件得以解决。这是它的第二个补充作用。结束语 环境工程是一门实践性很强的专业，教学中加强学生的实际运用能力是非常重要的。而仿真软件的应用很有助于提高这一能力，但目前其应用还不是非常广泛，我系环境工程专业在全国同类院校中是比较早购置和应用的，所以在这里总结了一些心得。当然仿真实验、实习是不能取代实物实验、实习的，这一点应该明确。

参考文献

[1] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，水污染治理工程实验教学大纲

[2] 北京东方仿真控制技术有限公司，水处理实验仿真教学软件使用说明 [3] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，大气污染控制工程实验教学大纲

[4] 北京东方仿真控制技术有限公司，大气处理实验仿真教学软件使用说明

[5] 北京东方仿真控制技术有限公司，污水处理厂仿真系统使用说明

第三篇：鳄鱼夹仿真实验在物理教学中的应用

鳄鱼夹仿真实验在物理教学中的应用

戴儒京

江苏省丰县中学（江苏

221700）

数字化实验一般包括数字化实验室和仿真实验室，前者是指用电子计算机和数据采集器及传感器辅助物理化学等实验，后者是用电子计算机纯软件做的仿真实验，对前者，有不少的文章见诸报刊，而后者，介绍和研究的文章在报刊还很咸见。

鳄鱼夹仿真实验室中文版是由中国南京师范大学江苏苏威尔科技公司与英国Crocodile Clips公司合作开发的面向教育的高科技仿真实验软件，它包括五款软件，分别是：物理，化学，数学，技术和ICT，其中鳄鱼夹仿真实验系统《物理》《化学》是两款功能强大、仿真效果很好的软件。仿真实验不同于flash动画等课件，它具有高度仿真效果，具有数字化功能，能自动出数字，如电流表、电压表的读数。用它可以象真的做实验那样，用它演示物理实验，能提高教学效率、效果、效能和效益。

一、实时显示数据与图象，大大节省时间，提高课堂效率

【例1】 实验：测电池的电动势和内阻（课程标准教科书人民教育出版社《物理》选修3-1第72页）

1． 实验原理与方法：在闭合电路中，根据全电路欧姆定律，有EUIr

①，其中E表示电源的电动势，U表示电源的路端电压，I表示闭合电路中的电流，r表示电源的内阻。

①式可变为 UrIE

②，改变电路的外电阻R，测出一系列的I和U值，作出U-I图象。图象在U轴上的截距即为电源的电动势，直线的斜率的绝对值即为内阻。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表作测量工具。2.实验电路与结果

用鳄鱼夹仿真实验室很快可以组成电路，如图1，注意电池的内阻要“打开”。

图1 滑动滑钮，改变电阻值，测出一系列电压和电流值，作出U-I图象，如图2。

图2 从图象求出：电动势E=6V，最大电流Im=6A，内电阻r=

E=1 Im3.系统误差分析与实验验证

仿真实验室中的电流表和电压表是理想的，即电流表的内阻为0，电压表的内阻为无穷大，实际的电流表和电压表是有一定的内阻的，电流表和电压表势必对电路产生一定的影响，使实验产生误差，这个误差是系统误差。设电流表的内阻为1，电压表的内阻为1k,我们在电流表上串联一个1的电阻，在电压表上并联一个1k的电阻，作为真实的电流表和电压表，实验电路如图3所示。

图3 改变可变电阻的阻值，得到如图4的图象。

图4 不考虑电流表和电压表对电路的影响，有EUIr得：UrIE，图象在U轴上的截距b即为电源的电动势, E测b，直线的斜率k的绝对值即为内阻, r测k（因为斜率k是负值，内阻r是正值，所以加负号），这就是测量值；

考虑电流表和电压表对电路的影响，有EU(IU)r得：RVUEr1RVrr1RVI，图象在U轴上的截距记作b, 直线的斜率记作k, 则E1rRVb，1rrRVk，得E真b(1（k）r，即为真实值。)，r真(k)RV1RV因为测量值为E测b，所以E真E测(1r)，所以E测E真； RV因为测量值为r测k，所以r真r测，所以r测r真。r测1RV2.561。3.5从图象求出截距为b6，斜率为k测量值：图象的截距为电动势E6V,斜率加负号为内阻r1.真实值： r真r测r=1.001，E真b(1)=6.006V.r测RV1RV可见，用伏安法测电池电动势和内阻，采用如图3的电路，测量值都小于真实值，但由于电压表内阻大，所以误差小，实验中常用此法。

如用传统的实验方法，连接电路，测量数据，瞄点画图，计算结果，需要很长的时间，用数字化仿真实验，电路搭建很快，实验过程迅速，数据图象更是即时完成，节省了时间，提高了课堂效率，尤其是高三的高考复习课，更显现其优越性。

从学生实验角度看，学生往往对实验兴趣浓、积极性高，喜欢作各种尝试，但为防止学生发生意外和造成实验仪器损失或由于实验条件的限制，总存在一些在物理实验里不能做或不允许做的实验，如电流表反接、短路、用小量程测大电流、人体导电等实验。而在仿真实验环境，则可以解决这一难题。

二、抽象概念形象化，物理现象可视化，提举教学效果

【例2】多普勒效应（课程标准教科书人教版《物理》选修3-4第12章机械波第7节多普勒效应（P44~48））

1.什么是多普勒效应？

波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，人们把这种现象叫做多普勒效应。

Doppler effect, 奥地利物理学家，1842年带着女儿在铁道旁散步时注意到了类似的现象。2.用“鳄鱼夹”仿真实验室演示多普勒效应

（1）当汽车以52m./s的速度靠近观察者匀速运动时，汽车声源发出的声音频率为1kHz, 观察者听到的声音的频率为1.18kHz，波形较密，如图5。

图5（2）当汽车远离观察者匀速运动时，汽车声源发出的声音频率仍为1kHz, 观察者听到的声音的频率为870Hz，波形较疏，如图6。

图6（3）频率随时间变化的图象如图7，兰线表示汽车声源发出的声音频率为1kHz, 不变，红线表示观察者听到的声音的频率，从靠近时的1.18 kHz变到远离时的0.87kHz.图7

3.多普勒效应公式与计算

设声源的频率为f，声音的速度为u，汽车的速度为v，则当声源靠近观察者时，观察者听到的声音的频率f'为f'fu，uv则当声源远离观察者时，观察者听到的声音的频率f''为f''f对应图7，v52m/s，f'fu。uvu3401k1.18kHz，uv34052f''fu3401k0.87kHz uv34052与实验结果符合得很好。

5.多普勒效应的振动图象

图8 图8是振动图象，图象中红线表示波源的振动情况，频率不变，振幅不变。兰线表示测试到的振动图象，从图象可以看出，当波源移近测试点时，测试的频率大于波源的频率（波形密），当波源远离测试点时，测试的频率小于波源的频率（波形疏）。

多普勒效应是新教材的新内容，概念很抽象，现象不容易观察到，许多老师感到难把握，学生感到难理解，用仿真实验室演示以后，抽象概念形象化，物理现象可视化，收到很好的教学效果。

从演示实验方面看，有些物理现象或物理过程无法直接用实验演示，一些物理规律受到常规实验仪器本身的限制，演示效果常不如人意，一些物理过程不能作定量研究，甚至一些物理定律只是一种理想模型，在正常条件下不能实现。这些现象的存在，一定程度上造成学生对物理现象和过程没有感性认识，理解比较困难。发挥信息技术的特长，对那些难以观察到的，复杂、困难的实验进行模拟和再现，成为常规实验的补充，把两者有机结合起来，教学会收到事半功倍的效果。

三、瞬间过程记录保存，电流方向可以显现，提升教学效能 【例3】自感实验（新课标教科书人教版选修3-2第25-26页）1.场景1 电路如图11，两个信号灯并联，其中灯1与自感系数（电感）为10H的线圈串联。自感实验17

图11 当开关闭合时，灯2立刻亮起来，灯1还没有亮，如图12甲，笔者“抓拍”的。然后慢慢亮起来，如图12乙。

图12甲

图12乙

两灯的电流与时间关系如图13所示，我们清楚地看到：开关闭合后，灯2的电流（红线）立刻达到最大，而灯1的电流（兰线）缓慢升高直至最大，延时约0.25s, 其原因是：当灯1电路电流增大时，电感线圈产生感应电流，阻碍电流的增大。

图13 图的后面显示断电自感现象。当开关断开时，电流减小，灯1电路由于有电感线圈，产生自感现象，感应电流在灯1电路与原电流方向相同，感应电流以灯2电路为闭合回路，所以灯2电流方向与原来相反变为负，然后才逐渐变为0.场景2 电路如图14，一个信号灯，一个自感系数（电感）为10H的线圈与一个105的电阻串联，然后二者并联，接在6V的电源上（有开关）。

图14 这次首先演示断电自感，然后演示通电自感。

图15 如图15，原来开关是闭合的，两条电路电流几乎相等（通过调电阻来实现，既不完全相等，否则线压在一起，又不相差太大）。当开关断开时，有线圈的电路因为自感现象产生与原电流方向相同的感应电流。此感应电流与电灯电路形成闭合回路，所以电灯电路的电流与原电流方向相反，如红线所示，所以，灯亮一下然后才逐渐熄灭，这就是著名的断电自感。

当闭合开关时，电灯电路电流（红线）立刻升为最大，而有线圈的电路电流（兰线）逐渐增大，这就是通电自感现象。

传统的实验，用图11演示通电自感，用图14演示断电自感，那是因为传统实验只能通过观察灯的亮度来显示效果，通电自感用两灯以比较其亮的先后来体现自感延迟效果，断电自感只要一个灯就可以了，但要形成闭合回路，所以也要两条电路。

仿真实验这两个图表示的电路都既能演示通电自感，又能演示断电自感，因为可以用图象来显示效果，不一定要用两个灯的亮度做比较。

通电自感和断电自感，是发生在一瞬间的现象，稍逊即逝，一不注意就过去了，不目不转睛就看不到，但用电子计算机图象把它固定下来，象电影中的定格一样，便于人们观察和研究。特别是显示断电自感实验中灯泡上电流的方向与原来相反，是传统实验中无论如何也看不到的。余从事物理教学凡40年，第1次看到电流方向相反，真是叹为观止。传统实验与数字化实验在教学中若能取长补短，会达到更好的效果。数字化实验室是实验教学条件现代化不可缺少的一环，但仍应该把真实实验条件作为实验室建设的必要基础，用了计算机等信息技术能加深对物理原理的理解、对测量精度的提高和物理量的测量大量数据的分析处理，数字化使用是物理实验的有力的辅助设备之一。

第四篇：数控仿真软件在中职数控教学中的应用

【摘 要】随着我国科技的不断进步，导致了我国工业化的程度逐渐加大，所以说，这就需要更为专业的数控人员，各类中职学校的形式也非常紧张。但是由于中职学校的老师整体素质还不是很高，学校对于学生实训教学的设备还不是很完善，这就导致了在学生学习理论知识的同时并没有得到相应的实践，导致了无法适应现今社会对于工业型人才的要求，从而与社会脱节。为了解决这一问题，就要找出新的出路，从而使我国工业型人才能够适应现今社会的形势。本文针对在中职学校数控教学用寻在的不足进行分析，从而找出相应的对策。中国论文网

【关键词】中职数控教学；数控仿真软件；应用

随着时代的进步，世界经济形式的不断变化，已经从传统的工业手工化发展到现在的全自动化，随着经济形式的变化，世界各国对先进的制造技术都引起广泛的关注，而在工业制造方面，数控技术有其着决定性作用，数控技术发展如何也决定着工业化发展的速度。中职学校的教学目的就是为了培养出一批专业的高素质工业制造仁人才，但是由于中职类学校的师资力量还远远没达到现今社会的需求，学校没有更多的专业设备让学生来动手实践，导致无法让学生达到理论与实践相结合，从而造成中职学校的学生不能满足现阶段工业化高度发展的需要，与社会脱节。数控仿真软件是经过几十年教育过程中摸索出来的一套能够让学生达到理论与实践相结合的桥梁，能够充分的让学生掌握实践技术，同时也能缓解学校在教学实训中不能满足学生要求的压力。

１．中职数控教学中存在的问题

1.1师资力量上的问题

在现阶段中职学校的教育体系中，有许多老师的专业技能不能满足学生们的需要，有些老师是从其他专业转行，更有一些老师自己在数控实训中还没有得到实践，导致了在指导学生过程中会出现许多的问题，而学校也并没有对这一情况太过重视，从而影响学生的发展。另一点就是学校由于资金的短缺，无法购置让学生能够进行实践的专业设备，或者并没有足够的设备，所以说，学生在校期间只能学到理论知识而得不到实践，严重的影响着学生的实际操作能力，不能适应现今工业岗位的需求。

1.2教学质量问题

现阶段的中职数控教学过程中，很多学校还一直沿用传统的教学模式，老师在上面讲，学生在下面听，无法从根本上激发学生学习的兴趣，也不能锻炼学生的创新能力与思维能力。老师对于学生提出的问题也是应付了事，不能系统的对学生进行理论指导，没有理论的指导，导致学生在实践中的盲目性。

1.3安全性问题

数控加工技术是一项需要人为操作的工业技术，由于学校老师的指导不力，再加上学生没有经验，就导致了在学生实训期间由于疏忽造成的重大事故，不仅仅给学校的设备造成了严重的损害，同时也给学生的身体造成极大的伤害，并在学生心理留下阴影。

2.数控仿真软件的利与弊

数控仿真软件就是利用计算机的编程，制造出的一套能够让学生仿真实践的软件，它能够将三维以及二维图形能够以动态的形式将其演示出来。它的优点就是：能够充分的并且全面的模仿数控实训教学的加工过程，能让学生在电脑前进行实践操作。它需要的配置较低，并不需要高端的微机才能操作；而且其兼容性非常强，安全系数高，不会像真实车床加工中容易导致危险，也不会像真正实训过程中容易发生人为的事故，对学生造成损伤；还有一个优点就是不需要任何的原材料，投入的资金相当少，也不会浪费资源，同时也为老师与学生架起了沟通的桥梁。

数控仿真软件不仅能够满足学校教学实训的需要，同时也能调动学生动手操作的积极性，从而来培养学生的创造力与想象力，同时也解决了中职数控教学内容的枯燥性，让学生养成宜城 iyd

自主学习的习惯，同时增强学生的自信心。老师也要全面了解学生的情况，有针对性的对学生进行软件使用指导。

但是，这种数控仿真软件也有其弊端，因为毕竟仿真软件并不是真实的实践过程，与真实的操作还有着很大的差别，只是对数控加工过程的虚拟演示，仅能够让学生体会实践的方法以及对实际操作的熟悉。这样，就造成了学生没有真正进行实践，在将来的工作过程中会有一些客观问题存在，在数控仿真软件的使用中，发生任何事故都可以重新开始，在此操作，而在真实的操作过程中，一次失误就可能造成极其严重的事故，导致在真正工作中会产生紧张的心理，操作失误，从而起到负面作用。所以，要想解决这一问题，就一定要让学生在仿真软件与真实操作中做好结合，锻炼学生实训操作的规范性。

3.中职数控实训教学如何正确使用数控仿真软件

数控仿真软件能否在中职数控实训教学中发挥其真正的作用，从而达到预期的效果，这与学校与老师的正确教导是分不开的。

在数控实训教学中一定要合理的使用数控仿真软件，在实训课堂中，一定要突破以往传统的教学理念，要以学生为中心，并且有针对性的对学生进行实训指导，这样才能够提高学生的学习兴趣，锻炼学生的创新能力与想象能力，但是，老师一定要掌握好整个实训过程的方向，严格控制学生来合理的使用仿真软件。

在数控实训教学过程中，老师与学生不要过分的依赖数控仿真软件，主要让学生学会数据的编程以及加工的流程，让学生清楚的明白数控仿真软件操作并不是真正的实际操作，不能满足学生的实际操作要求，只是能够让学生在实训资源匮乏的基础上了解实际操作的过程与内容。

4.总结

数控仿真软件作为一项新技术，而且能够及时解决学生在校期间实训难的问题，从教学的效率以及效果上来看，不仅仅解决了学校由于资金紧张而无法满足学生实训操作的问题，而且也改变了传统枯燥乏味的教学方法，提高了学生的积极性，锻炼了学生的思维能力。但是数控仿真软件与真实的实际操作还有着很大的差距，所以说，如何能够把握好这个度，就成为了现阶段中职学校以及老师的首要任务。[科]

【参考文献】

［１］张福荣.数控加工仿真系统软件在数控技术实训教学中应用研究[J].电脑学习,2010,(03)．

［２］史毅.浅谈数控仿真软件在高职专业教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011,(04).［３］缪天山.浅谈数控仿真软件在技校数控专业教学中的应用[J].时代教育(教育教学),2011,(09).［４］乔卫红,魏秋红.数控仿真在数控技术专业教学中的应用分析[J].现代商贸工业,2011,(16).转载请注明来源。原文地址：

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第五篇：仿真软件在模拟电子技术教学中的应用

内容摘要：

摘 要： 本文介绍了仿真软件在模拟电子技术课程教学环节中的一些做法，通过仿真虚拟实验平台与理论有机结合的教学手段，对培养学生创造性思维能力，改善了教学手段，丰富了教学内容，提高了课堂教学效率，具有极其重要的作用，使大家认识到仿真软件在模拟电子技术教学中有着广阔的应用前景。

摘 要： 本文介绍了仿真软件在模拟电子技术课程教学环节中的一些做法，通过仿真虚拟实验平台与理论有机结合的教学手段，对培养学生创造性思维能力，改善了教学手段，丰富了教学内容，提高了课堂教学效率，具有极其重要的作用，使大家认识到仿真软件在模拟电子技术教学中有着广阔的应用前景。

关键词：仿真软件 模拟电子技术 虚拟实验平台 应用

电子课程教学是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成。我们在教学实践过程中，如果结合理论教学的进程，利用仿真软件在计算机上进行模拟电子电路实验和电路设计的仿真，作为教学的补充，既帮助学生更好地理解电子技术的理论知识，又能确保课程实验电路参数的正确性，还为设计者免去了重复“制作—修改—再制作—再修改”的重复劳动，可以取得良好的教学效果。实践证明，这种教学、设计手段的运用，有助于增强学生感性认识，培养学生创新能力、计算机应用能力和实际动手能力。我现介绍我院将仿真软件应用于模拟电子技术课程教学中的实际做法。

1.将虚拟仿真引入课堂，进行演示实验，提高课堂教学效率

过去主要是理论课教学，过于注重原理分析、公式推导，学生听起来枯燥无味，难于理解。为了提高教学效率，需要配合演示实验。但准备演示实验，需要花费较多时间；将多种仪器搬到教室，使用不便；演示操作过程，会占用过多时间，影响教学进度。

现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。

在模拟电路中讲授振荡电路的起振时，通过电路的正反馈作用，输出信号就会逐渐由小变大，当振荡幅度增大到一定的程度后，由于三极管的限幅作用，最后使得输出的波形稳定。学生很难理解，用现有的仪器根本就不能显示出起振的波形来，现在利用protel仿真显示出波形（图2），振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效地提高了课堂教学效率。

2.开设仿真实验，改革实验教学方法，提高实验教学质量

电子技术课是一门实践性很强的课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。以往，实践环节主要是上实验课，实验内容多为验证性实验，设计性、综合性实验较少。

我们的做法:在学习模拟电子技术的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。在电子技术实验课之前，学生必须先将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，特别是在设计性实验中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果，直到满足电路设计要求。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子电路的设计水平。这样很好地解决了原来设计电路的缺陷：先设计出电路，买回元件后，在面包板或印制电路板上安装调试，需要连接很多的电位器，当调试好以后，必须重新买元件，重新安装调试，将损耗浪费大量的电子元器件。