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《生命系统分析建模与仿真》课程教学大纲(本科)--第1页

生命系统分析建模与仿真

BiosystemsModellingandSimulation

课程代码

学分：2

学时32（其中：）

：课堂教学学时：20实验学时：0上机学时：12课程实践学时:0

先修课程：高等数学，生理学，Matlab编程语言

适用专业：生物医学工程

教材：《生物建模仿真》,田心,清华大学出版社,2010，第一版

一、课程性质与课程目标

（一）课程性质

生物系统建模与仿真是生物医学工程专业本科阶段一门必修的专业课。它是一门集生理

学,计算机,数学模型知识三者结合的课程。开设本课程，旨在培养学生运用计算机技术解决

生物系统中问题的能力。学生先利用所学的生理学知识，对问题抽象出数学模型，再用计算

机技术来模拟。学习本课程，不仅要求学生熟悉并掌握建立模型的各种知识，而且要求学生

不断提高其使用计算机解决问题的技能。

（二）课程目标

1、掌握系统建模与计算机仿真的基本理论和方法。

2、通过学习生物建模仿真的典型实例，学习和培养解决生物建模仿真实际问题的创新能力和实

践能力。

二、课程内容与教学要求

第1章系统建模仿真的基本概念

1.教学内容

（1）系统模型

（2）系统的计算机仿真

（3）生物系统的建模与仿真

2.基本要求

了解系统、系统模型以及系统计算机仿真的定义。了解模型的分类、仿真过程以及生物系统建

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模与方法的意义。

3．重点与难点

重点：系统建模的基本原理：模型与系统的相似性

难点：根据建模要求定义模型与系统的相似性

第2章系统的数学模型和建模方法

1、教学内容

（1）数学模型的分类

（2）连续时间模型和离散时间模型

（3）连续时间模型之间的转换

（4）系统的实现

2、基本要求

掌握数学模型的分类以及常用的数学模型之间的转换。理解由外部连续时间模型向内部模型转

换的过程。

3、重点与难点

重点：连续系统数学模型和离散系统的数学模型，系统模型间的转换

难点：系统模型间的转换

第3章连续系统的数字仿真

1、教学内容

(1)微分法方程的数值积分法

（2）状态表达式的数值离散

(3)离散相似法

2、基本要求

掌握将连续时间模型转换为离散时间模型的三种典型方法：数值积分

法、离散相似法和变量替换法，并可利用这三种方法将连续时间的四种数学模型：微分方程、传递

函数、状态空间表达式和系统框图转换为相应的离散时间仿真模型：差分方程、z函数、离散时间

状态空间表达式和离散时间系统框图。

3、重点与难点

重点：连续时间模型转换为离散时间模型的三种典型方法：数值积分法、离散相似法和变

量替换法；

难点：连续时间的四种数学模型：微分方程、传递函数、状态空间表达式和系统框图转换

为相应的离散时间仿真模型：差