一、Matlab實驗教學探索

實驗教學環節是培養學生把理論知識應用于實踐的重要過程，這里將理論知識、軟件仿真平臺和工程式實驗三者結合起來進行實驗教學新探索，引導學生應用實踐能力的發展。

1.建立虛擬仿真平臺

利用Matlab具有可視化編程能力的圖形用戶界面、Simulink仿真功能和控制系統工具箱中豐富的庫函數等，開發基于Matlab的虛擬仿真實驗平臺。典型控制系統案例都可以直接在這個虛擬仿真平臺進行動態仿真演示。另外利用Matlab提供的圖形用戶界面開發環境GUIDE，可以快速創建圖形用戶界面，這個界面可以實時反映當前控制系統運行參數，并將運行結果進行實時顯示。將可視化的仿真圖形融入到理論知識的數學運算中，作為課程教學的EDA輔助教學工具，可以簡化繁雜的公式運算，在動態虛擬仿真中幫助學生直觀地理解和掌握控制系統的工作原理。基于Matlab開發的仿真實驗平臺主要分為：操作平臺和演示平臺。演示平臺作為教師解算案例的演示，共享給每個學生進行學習；操作平臺是教師對控制系統進行理論分析和參數設置的軟件環境，也可以作為學生進行控制系統設計的虛擬環境。學生可以獨立或協同設計，根據自己對原理的理解和系統設計要求在操作平臺上搭建外圍電路，采用不同的控制算法對控制系統的功能和效果進行評價，完成設計，最終提交設計到演示平臺，教師在演示平臺可以實時考核學生實驗課程的效果，將設計的優點和不足展示給學生，提高學生自主實驗的接受程度。

2.協同工程式實驗

在實驗進程中，采用小組討論的方式，協同完成實驗項目，使得組員都能積極參與到實踐教學中來，提高學生掌握Matlab的工程應用能力。減少驗證性實驗，開展基于工程、項目、設計的綜合性實驗項目，由示范向參與轉變，突出以學生為主的實驗教學環節，課堂分組討論、課后團隊設計，鍛煉學生的工程能力，提高理論知識的應用水平。

（1）課程實驗。以軟、硬件系統平臺的認知實驗內容為主，例如：自動控制原理實驗、單片機原理實驗、傳感器實驗、PLC實驗等。

（2）課程設計。基于硬件實驗裝置和Matlab仿真平臺，分析計算方法的正確性和硬件裝置運行的有效性，比較實驗效果的優劣，嘗試探索新的解決方法，比如水箱液位控制實驗、鍋爐內膽水溫控制實驗等。

（3）綜合設計。學生組合成一個設計團隊，根據受控對象的特點和專業知識的掌握程度，以最小功能模塊的運行參數和指導教師指定的系統性能指標為項目驅動，選擇相應性能的模塊進行系統構建，包括傳感器、控制器、執行器的設計。完成理論分析、Matlab仿真模型建立、硬件設計、軟件編寫等實踐內容，最終進行功能驗證，完成一個完整的控制系統綜合設計實踐。

二、總結

將Matlab的應用深入到實驗教學過程，有助于學生理解和掌握自動化專業核心專業課程中的重點和難點。融合協同工程式實驗內容并應用Matlab建立虛擬仿真平臺，可以極大提高學生自主學習的積極性，從單純理論驗證進化到實踐應用，全方位考核學生對專業知識的掌握程度和個體創新效果，收到了良好的教學效果。

作者：劉政 趙振華 單位：桂林航天工業學院