中国现代教育装备
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 教育科技  
基于MATLAB虚拟仿真案例的教学研究
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2025-10-30 16:44:30
  [导读]虚拟仿真作为重要的辅助教学手段,改变了原有的教学模式。以机械原理、交通装备智能检测技术课程为例,分析了课程特点以及存在的问题,基于MATLAB软件构建多元化教学案例,阐述了虚拟仿真案例开发思路以及教学应用。充分利用虚拟仿真技术所具有的可视化、灵活性以及大容量等优势,激发学生学习兴趣,提高学习效率。

  MATLAB是一款高性能的数值建模与分析软件,已被广泛应用在各学科教学与科研中。该软件具有较强的机构运动学、动力学建模功能,因此在机械原理课程教学中应用较广。通过MATLAB软件构建可视化实验仿真平台,能够演示机构运动过程和运动参数的变化,让学生对机构组成和运动规律有更直观的了解[1];在课程设计中,基于Multibody建模环境搭建多体仿真系统,可以对复杂机械结构进行动力学分析[2]。MATLAB软件还可以与Unity、3D Max等软件联合开发虚拟仿真实验教学系统[3],增强系统的交互性。

  由于MATLAB软件具备高效的矩阵运算能力,因此在信号分析、图像处理等领域也颇受欢迎。在信号分析与处理教学方面,通过MATLAB仿真实验,可以弥补实验设备扩展性差、台套数不足等问题[4-5]。在图像处理教学中,通过MATLAB仿真把复杂的计算结果可视化,能够降低学习难度,提升学生学习积极性[6]。

  以往的研究主要是把MATLAB软件用于实践教学,没有充分发挥出该软件在教学中的辅助作用。本文将从虚拟仿真案例开发、教学应用等方面开展研究,把MATLAB软件用于教学全过程。通过虚拟仿真案例,把理论与实践相融合,让学生学会借助虚拟仿真技术对工程问题进行建模和求解,培养解决问题的能力和创新意识。

  1 机构运动分析虚拟仿真案例开发与教学应用

  2 图像处理可视化仿真平台的构建与教学应用

  3 结语

  笔者分别从本科教育和研究生教育两个层面,分析了MATLAB软件在不同课程教学中的应用。通过实践发现,虚拟仿真技术的应用,不仅可以丰富教学资源,而且可以使教学模式更加灵活。通过引入MATLAB虚拟仿真案例,可帮助学生更好地处理课程中复杂的数学问题;使得数据可视化更加立体和逼真,抽象的理论知识更容易被学生接受和理解。同时,多样化的虚拟仿真案例能够满足学生个性化学习需求,提升学生信息技术素养。

  参考文献

  [1] 徐聪.机构运动分析可视化仿真实验教学平台设计[J].轻工科技,2023,39(6):95-98.

  [2] 邹宇鹏,吴祥淑,孙晓伟,等.牛头刨床六杆机构多体动力学仿真[J].实验室研究与探索,2022,41(8):117-122,138.

  [3] 刘瑞歌,郑琪.机械原理虚拟仿真实验教学系统的设计与实现[J].滨州学院学报,2024,40(2):69-73.

  [4] 王君.基于MATLAB和VR工具的自动控制实验教学案例设计[J].工业和信息化教育,2023(12):71-75.

  [5] 诸葛霞,王金霞,黄强,等.基于MATLAB的复合信号双边调制解调教学案例设计[J].电脑知识与技术,2020,16(5):174-177.

  [6] 史慧.Matlab在数字图像处理教学中的应用方法研究[J].学周刊,2024(1):114-117.

隋荣娟 吴承格 张洪丽 山东交通学院


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