導(dǎo)言：作為寫作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；計(jì)算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）24-0144-02

一、前言

研究生教學(xué)有其突出的特點(diǎn)，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實(shí)，獲取書本知識(shí)能力強(qiáng)。但同時(shí)也存在創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足、工程應(yīng)用背景不夠的缺點(diǎn)。本人通過(guò)十多年研究生教學(xué)的實(shí)踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)如何在研究生教學(xué)改革中突出培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與工程應(yīng)用能力等問(wèn)題進(jìn)行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術(shù)已經(jīng)在國(guó)防軍事、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實(shí)驗(yàn)并列的第三種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界以及科學(xué)研究的手段”，因此仿真技術(shù)

被認(rèn)為是“使能”技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是仿真科學(xué)與技術(shù)涉及到的有關(guān)具體仿真技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，具有綜合性、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。

為了拓寬機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應(yīng)掌握一定的計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校機(jī)械工程學(xué)院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，課程目的是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。

一方面，基于仿真技術(shù)課程的內(nèi)容方法較多，實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對(duì)象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時(shí)有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革探索和實(shí)踐，以達(dá)到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇

課程開設(shè)初期，由于只是機(jī)械電子工程專業(yè)方向的同學(xué)選修，所以所講內(nèi)容基本針對(duì)該專業(yè)方向進(jìn)行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學(xué)生所屬專業(yè)方向的擴(kuò)大，專業(yè)方向包括：機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位）等，基本涵蓋了機(jī)械工程學(xué)院的所有專業(yè)方向。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個(gè)交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學(xué)內(nèi)容的選排上下功夫。

項(xiàng)目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合在一起，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的主體地位。因此，為了滿足各個(gè)專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)術(shù)論文和碩士學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過(guò)程中，逐年對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)考核方法等不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。

1.采取項(xiàng)目專題方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學(xué)方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴(kuò)展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。

3.增加與課程相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本來(lái)是實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對(duì)控制系統(tǒng)分析的過(guò)程中不斷完善和發(fā)展起來(lái)的。因此并結(jié)合各個(gè)專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計(jì)若干個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生將該門課程應(yīng)用于實(shí)際工程的能力。

4.采用多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，從系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)際認(rèn)知的研究對(duì)象，提升到理論高度的學(xué)習(xí)，應(yīng)用所學(xué)的各科理論知識(shí)和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對(duì)模型求解以及特性進(jìn)行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終解決實(shí)際工程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)例問(wèn)題的能力。

5.結(jié)合學(xué)科前沿，進(jìn)行課堂討論。研究生在初步掌握了對(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項(xiàng)目形式，開展課程學(xué)科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執(zhí)技術(shù)融合等專題討論。

6.增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。利用各種平臺(tái)，擴(kuò)充計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。

四、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)效果

基于項(xiàng)目教學(xué)法計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個(gè)專業(yè)方向研究生的需求，教學(xué)方法和手段的完善，使研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力等得到了進(jìn)一步的提高。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學(xué)生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段。

篇2

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0104-01

隨著技術(shù)的進(jìn)步，作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的仿真模擬技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以多種學(xué)科理論為指導(dǎo)，利用相應(yīng)的軟件為工具，通過(guò)虛擬試驗(yàn)的方法來(lái)解決問(wèn)題的技術(shù)。隨著工程機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。在這種需求下，以仿真技術(shù)為代表的技術(shù)成為工程領(lǐng)域一種現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段。運(yùn)用仿真設(shè)計(jì)，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從實(shí)際對(duì)象的物理模型出發(fā)。設(shè)置不同的激勵(lì)信號(hào)，利用相應(yīng)曲線，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)?？梢栽诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和評(píng)估產(chǎn)品的性能方面，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。工程中的技術(shù)問(wèn)題首先是要仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于需要研究的對(duì)象，計(jì)算機(jī)一般是不能直接認(rèn)知和處理的，這就要求為之建立一個(gè)既能反映所研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)，又易于被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型將研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)抽象出來(lái)，計(jì)算機(jī)再來(lái)處理這些經(jīng)過(guò)抽象的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)輸出這些模型的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)展現(xiàn)研究對(duì)象的特質(zhì)，當(dāng)然，這種展現(xiàn)可以是三維立體的。由于三維顯示更加清晰直觀，已為越來(lái)越多的研究者所采用。通過(guò)對(duì)這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的核心。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)時(shí)間關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型、連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混合時(shí)間動(dòng)態(tài)模型；根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式可劃分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型。通過(guò)這個(gè)關(guān)系還可以看出，數(shù)學(xué)建模的精準(zhǔn)程度是決定計(jì)算機(jī)仿真精度的最關(guān)鍵因素。從模型這個(gè)角度出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)大的步驟：模型的建立、模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實(shí)驗(yàn)。所謂模型的轉(zhuǎn)換，即是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成能夠處理的形式，“仿真模型”是新的系統(tǒng)，利用已有的仿真軟件，如鑄造過(guò)程就常用ADSMS軟件來(lái)進(jìn)行仿真。將仿真模型載入計(jì)算機(jī)進(jìn)行使用。

2 計(jì)算機(jī)仿真在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)

仿真技術(shù)是綜合多學(xué)科的技術(shù)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和控制理論為核心，運(yùn)用成熟的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將部件集成在一起，建立機(jī)械系研究的問(wèn)題，根據(jù)仿真所要達(dá)到的目的抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)的邊界條件和約束條件，利用各種相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，把所抽象出來(lái)的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)的表達(dá)式描述出來(lái)，描述的內(nèi)容，傳統(tǒng)的仿真就是針對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)的仿真，而仿真技術(shù)則是強(qiáng)調(diào)整體的優(yōu)化，它通虛擬環(huán)境的耦合，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，直到獲得最優(yōu)化的效果，所以子系統(tǒng)之間的協(xié)同求解，應(yīng)該快速地建立控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等虛擬樣機(jī)。的運(yùn)用目前市場(chǎng)上一批成熟的分析軟件有ANSYS、PATRAN等。運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真軟件可采用ADAMS軟件?？刂葡到y(tǒng)仿真軟件可采用MATLAB軟件。通過(guò)三維模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中進(jìn)行分析，對(duì)控制方案進(jìn)行仿真。使產(chǎn)品設(shè)計(jì)可擺脫對(duì)物理樣機(jī)的依賴，給企業(yè)帶來(lái)高的經(jīng)濟(jì)效益，高效的研發(fā)手段促使產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低，提高生產(chǎn)效率，通過(guò)虛擬樣機(jī)找到組織生產(chǎn)，使產(chǎn)品制造和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面更具靈活性，同時(shí)克服企業(yè)資源的局限性，將具有開發(fā)產(chǎn)品技術(shù)組成一個(gè)臨時(shí)的企業(yè)聯(lián)盟。仿真技術(shù)必將成為工程機(jī)械領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)的主流。

2.2 機(jī)械加工仿真

機(jī)械加工過(guò)程，是利用計(jì)算機(jī)仿真，有助于發(fā)現(xiàn)其機(jī)理，為提高機(jī)械性能。在機(jī)械的磨削方面，采用時(shí)間變化的描述磨削過(guò)程的各個(gè)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)優(yōu)化和虛擬磨削創(chuàng)造了必要的前提，在銑削方面，建立多齒端銑切削過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，開發(fā)切削振動(dòng)仿真的微機(jī)通用軟件，得出了端銑切削振動(dòng)的原理和條件。電火花加工的工藝仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化。建立了連續(xù)擠壓的計(jì)算機(jī)仿真模型，通過(guò)模擬連續(xù)擠壓全過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和溫度場(chǎng)。

2.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

了解了機(jī)構(gòu)需要設(shè)定的運(yùn)動(dòng)副情況后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。新建一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，創(chuàng)建連桿，根據(jù)各部件相互運(yùn)動(dòng)方式需建立7個(gè)連桿，對(duì)模型的材料特性進(jìn)行加載，定位每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的時(shí)間函數(shù)，在一個(gè)周期內(nèi)完成所有的運(yùn)動(dòng)。向機(jī)構(gòu)添加一定的外載荷，使整個(gè)機(jī)構(gòu)工作在真實(shí)的工程狀態(tài)下，機(jī)構(gòu)的兩連桿之間，模擬兩個(gè)零件之間的彈性連接。根據(jù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的形式，取料機(jī)械手采用恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，采用恒轉(zhuǎn)速調(diào)速，要求必須設(shè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間和解算步數(shù)，機(jī)構(gòu)做運(yùn)動(dòng)仿真分析時(shí)，需要詳細(xì)記錄整個(gè)仿真零件的位移距離，適當(dāng)縮短機(jī)械加工產(chǎn)品開發(fā)周期，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能具有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]曾芬芳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).上海：上海交通大學(xué)出版社，1997.

[2]姜虹，朱文海等.結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)協(xié)同并行設(shè)計(jì)技術(shù)研究.美國(guó)MDI公司2001年ADAMS中國(guó)用戶年會(huì)會(huì)議論文.

篇3

作者簡(jiǎn)介：華民剛（1980-），男，江蘇無(wú)錫人，河海大學(xué)常州校區(qū)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，講師；陳俊風(fēng)（1979-），女，江蘇句容人，河海大學(xué)常州校區(qū)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，講師。（江蘇　常州　213022）

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）31-0082-02

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。最近幾年高校紛紛開設(shè)計(jì)算機(jī)仿真類課程，由于此類課程開設(shè)的時(shí)間尚短，名稱和內(nèi)容也不統(tǒng)一，如“計(jì)算機(jī)仿真”，“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真”，“建模與仿真”等，一般大類歸屬于電子信息類，小類歸屬于不同專業(yè)，如自動(dòng)化專業(yè)、電子信息專業(yè)、測(cè)控專業(yè)和通信專業(yè)等。[1-4]因此針對(duì)不同的專業(yè)，“計(jì)算機(jī)仿真”課程的內(nèi)容需有所側(cè)重，要突出專業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)知識(shí)的連貫性。該課程課時(shí)短，理論性強(qiáng)，且需一定前續(xù)的專業(yè)課程和高級(jí)編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，在多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)入門難，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，且現(xiàn)行的課堂教學(xué)模式制約了“計(jì)算機(jī)仿真”課程的發(fā)展。由此認(rèn)識(shí)到，要適應(yīng)時(shí)展的需要，從根本上提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生仿真設(shè)計(jì)的能力，做到學(xué)以致用，所以有必要在“計(jì)算機(jī)仿真”教學(xué)中引入合作創(chuàng)新。

一、現(xiàn)行教學(xué)模式存在的問(wèn)題

“計(jì)算機(jī)仿真”課程教學(xué)的主要目標(biāo)使學(xué)生了解仿真技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，能建立系統(tǒng)的仿真模型，學(xué)會(huì)用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)仿真，對(duì)相關(guān)學(xué)科有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)或拓寬知識(shí)面，為從事電類不同專業(yè)技術(shù)的分析與設(shè)計(jì)和后續(xù)課程提供必要的仿真實(shí)驗(yàn)技能。

1.教學(xué)模式與仿真課程獨(dú)特性之間的矛盾

（1）要想學(xué)好“計(jì)算機(jī)仿真”課程，學(xué)生必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。“計(jì)算機(jī)仿真”課程內(nèi)容包括：仿真的基本概念和基本流程；仿真模型的建立以及相互之間的轉(zhuǎn)換；連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)仿真的基本算法與方法；建模與仿真的常用計(jì)算機(jī)軟件，并能聯(lián)系專業(yè)特色，解決具體問(wèn)題。這其中涉及應(yīng)用數(shù)學(xué)、仿真高級(jí)語(yǔ)言（典型如C++，MATLAB）和要仿真的對(duì)象的相關(guān)專業(yè)知識(shí)等多門交叉課程。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)離開這些基礎(chǔ)知識(shí)，就成了無(wú)源之水，無(wú)本之木。目前學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，普遍存在偏科和厭學(xué)的現(xiàn)象，因此在學(xué)生一無(wú)所知的情形下，講解“計(jì)算機(jī)仿真”課程就更是費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且效果差。

（2）學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)仿真”課程需要充分發(fā)揮出計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)踐性。計(jì)算機(jī)仿真的學(xué)習(xí)過(guò)程也是應(yīng)用程序使用的訓(xùn)練過(guò)程。僅僅以課堂講解為主，輔以較少的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論生澀枯燥，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更無(wú)法充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。課堂講解教學(xué)無(wú)法訓(xùn)練學(xué)生的操作動(dòng)手能力，也無(wú)法使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用課本中的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際操作問(wèn)題。

（3）現(xiàn)在的考核方式難以考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。現(xiàn)在的考試方法偏重基本知識(shí)的測(cè)試，而忽視能力的考核，單純以期末考試分?jǐn)?shù)作為學(xué)生水平高低的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不但嚴(yán)重扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)難以協(xié)調(diào)[5，6]

目前“計(jì)算機(jī)仿真”課程基本上采用課堂教學(xué)與上機(jī)實(shí)踐分開進(jìn)行的模式。以課堂講解為主，輔以較少的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師會(huì)根據(jù)自身的具體情況先進(jìn)行理論知識(shí)的講授，而一般上機(jī)實(shí)踐的機(jī)會(huì)比較少。與此同時(shí)，由于授課與上機(jī)是分開進(jìn)行的，學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)不能馬上在上機(jī)時(shí)加以應(yīng)用；此外，上機(jī)實(shí)踐中一般學(xué)生多教師少，學(xué)生在上機(jī)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，教師無(wú)法一一解答，很難保證每個(gè)學(xué)生都認(rèn)真獨(dú)立地完成上機(jī)任務(wù)。

因此“計(jì)算機(jī)仿真”僅通過(guò)課堂講授是不能達(dá)到教學(xué)效果的，這樣既吸引不了學(xué)生的興趣，也無(wú)法讓學(xué)生真正理解知識(shí)、掌握相關(guān)技能?！吧蠙C(jī)實(shí)踐是學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)仿真”課程的重要環(huán)節(jié)，如何做好兩者之間的銜接，是目前急需解決的問(wèn)題。

3.專業(yè)特色不突出，工程背景不足

“計(jì)算機(jī)仿真”與不同專業(yè)的典型課程都有聯(lián)系，如“現(xiàn)代控制理論”、“電力電子技術(shù)”、“電機(jī)與電力拖動(dòng)基礎(chǔ)”、“通信原理”、“信號(hào)分析與處理”、“過(guò)程控制系統(tǒng)”、“電力系統(tǒng)分析”、“自動(dòng)控制原理”，結(jié)合專業(yè)課程進(jìn)行仿真訓(xùn)練，選擇上述課程的一些內(nèi)容作為教學(xué)例題。然而目前在講解“計(jì)算機(jī)仿真”課程時(shí)，未能結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，沒(méi)有體現(xiàn)出專業(yè)特色。

此外“計(jì)算機(jī)仿真”課程的實(shí)踐題目絕大多數(shù)都是工程背景不是很明確，題目數(shù)量也比較少，對(duì)象多為通用的數(shù)學(xué)模型。因此，要想讓學(xué)生學(xué)會(huì)用MATLAB分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題，很難實(shí)現(xiàn)。

二、“計(jì)算機(jī)仿真”教學(xué)改革方案

1.理論與實(shí)踐相結(jié)合教學(xué)方式

（1）在“計(jì)算機(jī)仿真”課程里選用MATLAB語(yǔ)言。該語(yǔ)言簡(jiǎn)單易用，有友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境，具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力和出色的圖形處理功能。更值得一提的是，MATLAB的應(yīng)用范圍非常廣泛，應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等各個(gè)領(lǐng)域。

篇4

 

實(shí)驗(yàn)是電子信息類專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)理論教學(xué)的補(bǔ)充和深化，其開設(shè)方式關(guān)系到學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用，直接影響著學(xué)生的操作技能、主觀能動(dòng)性和實(shí)際動(dòng)手能力的提高，也決定著理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。因此，在教學(xué)過(guò)程中一定要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)這個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用實(shí)驗(yàn)資源來(lái)培養(yǎng)和提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠更加快速地適應(yīng)于將來(lái)的工作。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，最大限度地利用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，對(duì)提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)具有重要的意義。 

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式和問(wèn)題 

在我國(guó)高校工科教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件普遍不足，或者是硬件實(shí)驗(yàn)條件的發(fā)展跟不上技術(shù)的要求，同時(shí)各高校大幅度擴(kuò)大招生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件更顯不足。加大對(duì)實(shí)踐教學(xué)條件的投入，加強(qiáng)培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)科技人才，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和條件的改革與建設(shè)，在當(dāng)前來(lái)說(shuō)具有特殊重要性[1]。我國(guó)教育主管部門也在積極得進(jìn)行著推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的改革與建設(shè)。例如：在全國(guó)高校本科教學(xué)水平評(píng)估中，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基地和建設(shè)經(jīng)費(fèi)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革就是一項(xiàng)重要的指標(biāo)內(nèi)容。越來(lái)越多的高校開始響應(yīng)教育部的號(hào)召，實(shí)行了“雙基”實(shí)驗(yàn)室，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建設(shè)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。 

目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)有： 

1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我唬?nbsp;

2）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分量大，與設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)之間的比例失調(diào)； 

3）先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的引入還不夠；等。 

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革勢(shì)在必行 

隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，在教學(xué)中也越來(lái)越多地借助計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)方法，同樣，在實(shí)驗(yàn)中借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有很大優(yōu)點(diǎn)：減少實(shí)驗(yàn)中所需的耗材、降低對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的破壞性、完成更復(fù)雜更高難度的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、更加全面地分析實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及結(jié)果的性能指標(biāo)等，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢(shì)。開展仿真實(shí)驗(yàn)作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的基礎(chǔ)上采用計(jì)算機(jī)新型軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，大大提高了學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力。因此，在當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仿真實(shí)驗(yàn)的引入勢(shì)在必行。 

對(duì)當(dāng)今高校來(lái)說(shuō)，學(xué)生人數(shù)不斷增加，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和資金滿足不了大學(xué)中學(xué)生的試驗(yàn)要求，為了不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，又進(jìn)一步解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、不好維護(hù)、建設(shè)費(fèi)用高等問(wèn)題。將仿真技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，學(xué)生一方面可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，又可以直觀地驗(yàn)證仿真過(guò)程和結(jié)果，不受實(shí)驗(yàn)室條件和空間的限制，可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶入到課余生活中來(lái)進(jìn)行，大大提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作興趣。利用仿真實(shí)驗(yàn)由于方法的靈活性可以充分發(fā)揮學(xué)生的想像力和創(chuàng)造力，比起傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更利于培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，且有利于降低實(shí)驗(yàn)成本，能夠使得實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)中。 

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案 

3.1 實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn) 

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，一方面，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，另一方面，老師可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，采集學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更好地跟蹤和指導(dǎo)學(xué)生，先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)手段有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高教師的教學(xué)水平。而計(jì)算機(jī)的引入可把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、理論教學(xué)、教師指導(dǎo)和學(xué)生的思考、操作有機(jī)地融合為一體，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中受到課堂、課時(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的限制，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步靈活化，在時(shí)間和空間上得到延伸，也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。 

在實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，可以使得學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)為學(xué)生提供了更加開放靈活的實(shí)驗(yàn)條件。對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教材來(lái)說(shuō)，采用仿真技術(shù)把將虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)有機(jī)地整合起來(lái)，充實(shí)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性和趣味性，有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐和探索創(chuàng)新能力[2]。目前，越來(lái)越多的高校重新對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)新的發(fā)展方向。在高校實(shí)驗(yàn)室中引入計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的軟件技術(shù)不僅可改善實(shí)驗(yàn)條件、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還可大大提高實(shí)驗(yàn)效率，降低實(shí)驗(yàn)成本，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研提供良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]。 

以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們引入proteus仿真軟件，用它來(lái)模擬單片機(jī)硬件系統(tǒng)。由于軟件的靈活性，可以克服實(shí)驗(yàn)箱硬件電路固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難于改動(dòng)等局限。整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都是基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的，除了計(jì)算機(jī)外不再需要任何硬件即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一應(yīng)用表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛(ài)好上，比如目前的電子設(shè)計(jì)大賽，挑戰(zhàn)杯等，學(xué)生完全可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行仿真，先用計(jì)算機(jī)仿真出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在?jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬調(diào)試，最后用硬件實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可充分發(fā)揮自己的才能，通過(guò)大量仿真對(duì)比，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，學(xué)生也可以大膽地反復(fù)調(diào)試，避免了損壞器件。在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用proteus開發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。 

另外，開展仿真教學(xué)對(duì)于我國(guó)的遠(yuǎn)程教學(xué)也是一種很好的嘗試，有著重要的意義。 

3.2 重新安排各類性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，適量增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)中最基本的，可以使學(xué)生鞏固理論知識(shí)，它的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本操作、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算技能，驗(yàn)證和加深對(duì)課本知識(shí)的掌握和理解。綜合性實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能，能夠運(yùn)用某一課程或多門課程的綜合知識(shí)，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實(shí)驗(yàn)。目前工科高校中越來(lái)越多地提出課程設(shè)計(jì)也是為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)綜合知識(shí)的運(yùn)用。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也必不可少。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗由顚W(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，由學(xué)生自己負(fù)責(zé)計(jì)劃和執(zhí)行，充分提高了學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力[3]，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的完成可以充分借助于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)完成。 

驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和方法，同時(shí)又促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，打破了原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué)的模式，建立與理論教學(xué)并行的，既相對(duì)獨(dú)立、又相互聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在某些應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例至少要達(dá)到60%以上，同時(shí)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)最好要跟得上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。一方面保證基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，另一方面，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性和代表性。那么，工科院校中一方面加大實(shí)驗(yàn)器材的投入，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，開設(shè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生的積極性，使學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展；另一方面，要充分利用現(xiàn)有的條件，引進(jìn)先進(jìn)的仿真技術(shù)，使得實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)一步升華，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力。 

3.3 硬件軟件都要抓，都要硬 

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)雖然可以準(zhǔn)確地反映整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程， 是一種新型的應(yīng)用技術(shù)，十分有效，但是仿真技術(shù)不是萬(wàn)能的，它畢竟不是真正的實(shí)驗(yàn)，在許多場(chǎng)合仿真只能起輔助作用。也就是說(shuō)不能用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)全部代替硬件電路實(shí)驗(yàn)，而是將仿真試驗(yàn)和傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)的情況靈活運(yùn)用，虛擬實(shí)驗(yàn)不是萬(wàn)能的，如果所有的實(shí)驗(yàn)都用虛擬實(shí)驗(yàn)替代的話，學(xué)生在虛擬環(huán)境中實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生或多或少的不踏實(shí)的虛擬感，實(shí)踐能力也不可能得到真正的提高。 

3.4 加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)課教師的培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)交流更多地了解新的實(shí)驗(yàn)技術(shù) 

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的同時(shí)，必然對(duì)教師提出更高的要求：一是教師也應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，來(lái)提高自己的業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)，另外，不斷更新專業(yè)知識(shí)的結(jié)構(gòu)，了解前沿技術(shù)的發(fā)展也是必需的；二是高校中要大力創(chuàng)造條件促進(jìn)教師經(jīng)常參加基礎(chǔ)理論知識(shí)的培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)的培訓(xùn)以及學(xué)術(shù)研討會(huì)，從而擴(kuò)大視野，更新教學(xué)觀念，及時(shí)了解嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)態(tài)，促進(jìn)電子類實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展；三是要大力組織專業(yè)教師去積極申報(bào)相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研項(xiàng)目，提倡以科研資金來(lái)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，用科研成果去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)可以提高教師的科研能力，在科研中更好地去鍛煉自己，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。 

4 結(jié)論 

隨著社會(huì)對(duì)人才要求的提高，大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革迫在眉睫，而大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須能夠跟得上時(shí)代的腳步，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加快學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力，同時(shí)學(xué)習(xí)了先進(jìn)的新技術(shù)。 

參考文獻(xiàn)： 

[1] 丁美榮,柴少明.基于虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[j].現(xiàn)代教育技術(shù),2007,7(17):99-102. 

篇5

0 引 言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)校教學(xué)活動(dòng)的重要組成，教學(xué)質(zhì)量的好壞是對(duì)學(xué)校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的主要內(nèi)容， 在改善教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)室在傳播知識(shí)的同時(shí)，更重要的作用體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生分析解決問(wèn)題以及動(dòng)手能力明顯提高。伴隨教學(xué)改革的日益深入， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革也越來(lái)越引起人們的關(guān)注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，已無(wú)法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。當(dāng)前，社會(huì)需要的是主動(dòng)型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，必須切實(shí)轉(zhuǎn)變以往重理論教學(xué)輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的錯(cuò)誤觀念，重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中的地位與作用，根據(jù)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才的要求， 改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，優(yōu)化更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式與存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)高校工科教育當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著硬件條件不足、硬件實(shí)驗(yàn)條件的發(fā)展與技術(shù)要求不相符[2]，加上近幾年高校擴(kuò)招，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件更是供不應(yīng)求。進(jìn)一步加大對(duì)教學(xué)硬件條件的投入，豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)條件的改革及建設(shè)，在目看來(lái)具有特殊的重要性。面對(duì)這種情況，我國(guó)的教育主管部門采取了一些推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革及建設(shè)的措施。如：在全國(guó)高校本科的教學(xué)水平評(píng)估中，實(shí)驗(yàn)室基地建設(shè)與建設(shè)投資及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革被列為一項(xiàng)重要的指標(biāo)。并且，各高校也逐漸開始響應(yīng)教育部的的這一舉動(dòng)，紛紛實(shí)行了“雙基”型實(shí)驗(yàn)室[2]，與此同時(shí)，建設(shè)了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。當(dāng)前，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)所占比例較大，與綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)之間的比例失調(diào)；實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我?、?shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。

2 提高電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法

2.1 實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，教師能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的全過(guò)程進(jìn)行觀察，對(duì)學(xué)生進(jìn)行良好的跟蹤與指導(dǎo)，更好地進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的采集工作，先進(jìn)科學(xué)的教學(xué)理念與教學(xué)手段對(duì)于提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平具有重要作用。引入計(jì)算機(jī)技術(shù)后，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師教學(xué)指導(dǎo)與學(xué)生操作、思考融合成一個(gè)有機(jī)整體。以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中課堂、課時(shí)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備因素的限制作用得到了解決，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加靈活化，教學(xué)內(nèi)容在時(shí)空上得到進(jìn)一步的延伸，更好地激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的熱情。

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行的虛擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供了更為靈活開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獨(dú)立思考能力，增強(qiáng)學(xué)生的的學(xué)習(xí)創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，仿真技術(shù)的應(yīng)用，將虛擬性實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)整合成有機(jī)整體，實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性與趣味性明顯提高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的充實(shí)，有利于學(xué)生綜合實(shí)踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)前，已經(jīng)有越來(lái)越多的高校重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃建設(shè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展的新方向。將與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)引入到高校實(shí)驗(yàn)室中，為實(shí)驗(yàn)科研提供了良好的平臺(tái)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，另一方面，還能夠明顯降低實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。通過(guò)單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠發(fā)現(xiàn)，教學(xué)過(guò)程中引入proteus仿真軟，通過(guò)該軟件對(duì)單片機(jī)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行模擬，克服了實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硬件電路固定以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不易改動(dòng)等因素的限制。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)全過(guò)程，除計(jì)算機(jī)外不用再進(jìn)行任何硬件的添加即可實(shí)驗(yàn)，這有力地推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一重要應(yīng)用主要表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛(ài)好上，如挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計(jì)大賽等等，學(xué)生就能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真，首先用計(jì)算機(jī)仿真出實(shí)驗(yàn)的模型，再在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的模擬調(diào)試，最終用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)仿真的過(guò)程中，學(xué)生可以自由發(fā)揮自己的潛能，通過(guò)大量的仿真對(duì)比，來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目的，也可大膽反復(fù)地調(diào)試，避免了器件的損壞。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，由于proteus開發(fā)環(huán)的運(yùn)用，培訓(xùn)過(guò)程中不需投入任何硬件的條件下，學(xué)生卻普遍反映，對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純理論知識(shí)的學(xué)習(xí)更易接受也更易得到提高。事實(shí)證明，運(yùn)用proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真成功后進(jìn)行的實(shí)際制作，可明顯的提高單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。此外，遠(yuǎn)程教學(xué)中仿真教學(xué)的運(yùn)用具體重要的意義，對(duì)于教學(xué)改革是一種很好的嘗試[2]。

轉(zhuǎn)貼于

2.2 實(shí)驗(yàn)中引入Matlab軟件內(nèi)建的Simulink組件技術(shù)

目前，我國(guó)開設(shè)了電子信息類專業(yè)的高校中，大部分都將Matlab軟件作為重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)定理以及算法進(jìn)行仿真和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。Simulink組件作為Matlab的重要組成，能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)仿真分析與動(dòng)態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下，只需利用鼠標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的操作，就能夠完成復(fù)雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建，在此過(guò)程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應(yīng)性強(qiáng)、效率高，結(jié)構(gòu)仿真精細(xì)、流程清晰且貼近實(shí)際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，Simulink組件技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于處理數(shù)字信號(hào)與控制理論等復(fù)雜的仿真設(shè)計(jì)之中。同時(shí)Simulink能夠通過(guò)連續(xù)、離散采樣時(shí)間以及兩種采樣時(shí)間混合的的方式進(jìn)行建模，該組件還可支持多速率系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外，Simulink為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，提供的圖形用戶接口(GUI) ，使在進(jìn)行模型方塊圖的創(chuàng)建時(shí)只需通過(guò)鼠標(biāo)單擊與拖動(dòng)鼠等簡(jiǎn)單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式，同時(shí)能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。

該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗(yàn)證更為簡(jiǎn)單，減少學(xué)生投入在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中所用的時(shí)間，而將大部分精力投入到設(shè)計(jì)性、綜合性試驗(yàn)中；另一方面，可以使學(xué)生更快捷的驗(yàn)證新思路、新算法，而不會(huì)由于代碼調(diào)試方面的問(wèn)題影響了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展。以自適應(yīng)濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例，如果直接采用Matlab編程方式，在進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí)，就會(huì)消耗掉大量的精力，代碼長(zhǎng)度將達(dá)到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設(shè)計(jì)的思想，只需要鼠標(biāo)對(duì)模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來(lái)。由于Simulink提供了豐富的元件庫(kù)，采用圖形化的表示方法，學(xué)生在進(jìn)行算法驗(yàn)證的時(shí)候只需調(diào)用成熟的模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)即可。這樣的實(shí)驗(yàn)方法事半功倍，思路清晰，參數(shù)的調(diào)整也十分便捷，廣受學(xué)生歡迎。由此可見，引入Simulink組件后的實(shí)驗(yàn)，既不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，又能夠提高實(shí)驗(yàn)效率，對(duì)學(xué)生模塊化編程的思想也有較好的促進(jìn)作用。

3 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，社會(huì)對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革已經(jīng)迫在眉睫，而大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須能夠跟得上時(shí)代的腳步，把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與Simulink組件技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力，在學(xué)習(xí)到先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，提高學(xué)生對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力。

篇6

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）12-0049-02

1 前言

實(shí)踐教學(xué)是高等工科教育教學(xué)中的重要組成部分。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，可以幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)、培養(yǎng)其專業(yè)基本技能、養(yǎng)成并具備良好的創(chuàng)新習(xí)慣?？墒牵趯?shí)際教學(xué)實(shí)施過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。

首先，能夠接受學(xué)生去實(shí)習(xí)的企業(yè)數(shù)量有限，學(xué)生數(shù)量又較多，都到企業(yè)或工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)，給工廠帶來(lái)較大的壓力。

其次，工廠現(xiàn)在都是大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程要求連續(xù)穩(wěn)定，導(dǎo)致學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)只能看不能動(dòng)手操作，難以完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。

最后，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)有大型生產(chǎn)裝置日益系統(tǒng)化、自動(dòng)化，導(dǎo)致學(xué)生只能觀察和了解整個(gè)系統(tǒng)的表面，無(wú)法深入學(xué)習(xí)，難以提高教師和學(xué)生的積極性，生產(chǎn)實(shí)習(xí)的效果很差。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

在增加硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以立即實(shí)現(xiàn)的情況下，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，開發(fā)適合于專業(yè)需求的實(shí)驗(yàn)與操作實(shí)習(xí)仿真軟件成為解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。區(qū)別于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)不需要實(shí)物形態(tài)工具與對(duì)象，實(shí)驗(yàn)時(shí)主要是針對(duì)軟件設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器進(jìn)行。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)借助面向?qū)ο缶幊誊浖c多媒體制作技術(shù)，制作與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)應(yīng)的軟硬件條件。學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中可像在真實(shí)環(huán)境中一樣實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至優(yōu)于實(shí)際實(shí)驗(yàn)?？梢姡?jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)可輔助、部分替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作。仿真實(shí)驗(yàn)提供了友好、操作方便的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大大提高。仿真實(shí)驗(yàn)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)結(jié)合后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接，學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間和時(shí)間的限制，同時(shí)能大幅降低實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)仿真在工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。以生物工程專業(yè)為例，煙臺(tái)大學(xué)就已經(jīng)開發(fā)完成一套谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)與分離提取過(guò)程的形象化與動(dòng)態(tài)模擬。該軟件在山東輕工業(yè)學(xué)院、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、文經(jīng)學(xué)院等多所學(xué)校內(nèi)試用，成為生物工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)與培訓(xùn)的重要輔助手段。國(guó)內(nèi)某公司開發(fā)的離心泵單元仿真培訓(xùn)被眾多院校采用，作為相關(guān)專業(yè)的離心泵操作訓(xùn)練工具。

其他專業(yè)如熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，許多高校都在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入仿真實(shí)驗(yàn)以輔助教學(xué)，如制冷模擬教學(xué)課件[1]、小型冷庫(kù)仿真教學(xué)系統(tǒng)[2]、制冷空調(diào)綜合創(chuàng)新模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]等。煙臺(tái)大學(xué)也研制了傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真軟件[4]輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這些仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中都取得較好的教學(xué)效果，值得大力推廣。

3 檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真實(shí)驗(yàn)

檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn) 檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)是生物與食品類專業(yè)的主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容之一，目的是讓學(xué)生了解檸檬酸的生產(chǎn)原理與流程，掌握檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝與發(fā)酵分析方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)苁炀毜卣莆照婢l(fā)酵的接種、培養(yǎng)與發(fā)酵產(chǎn)物的分析測(cè)定等技術(shù)。由于檸檬酸整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)流程所需設(shè)備眾多，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠家制作銷售實(shí)驗(yàn)用檸檬酸全過(guò)程生產(chǎn)演示的儀器，大多數(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只是在實(shí)驗(yàn)室中開展檸檬酸生產(chǎn)中發(fā)酵部分的實(shí)驗(yàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的操作練習(xí)。由于檸檬酸生產(chǎn)廠家分布過(guò)于分散，大部分高校因人力、物力等資源限制，無(wú)法開展實(shí)地操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

針對(duì)此問(wèn)題，本文開發(fā)了檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件。該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)全過(guò)程的仿真模擬，為廣大生物與食品類專業(yè)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)提供支持。通過(guò)該軟件的推廣使用，滿足這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的迫切需要。

檸檬酸實(shí)驗(yàn)仿真工具 檸檬酸實(shí)驗(yàn)仿真軟件的開發(fā)是根據(jù)教學(xué)任務(wù)要求，分析整理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容而進(jìn)行的。利用該軟件，學(xué)生對(duì)檸檬酸生產(chǎn)流程獲得形象化的認(rèn)知，還可以在仿真平臺(tái)上完成實(shí)驗(yàn)虛擬操作，得到實(shí)踐成績(jī)。

本軟件含有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、成績(jī)?cè)u(píng)定、使用幫助等內(nèi)容。軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括檸檬酸生產(chǎn)的淀粉糊化、發(fā)酵、粗提和精提四個(gè)主要流程，在每個(gè)流程的實(shí)驗(yàn)界面上，都設(shè)計(jì)了該流程所需的全部實(shí)驗(yàn)部件，包括罐體、閥門、泵、過(guò)濾機(jī)、攪拌器等，各動(dòng)力機(jī)械與調(diào)節(jié)閥門均可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。學(xué)生在該仿真軟件上手動(dòng)完成各生產(chǎn)過(guò)程的相關(guān)操作練習(xí)。軟件的成績(jī)?cè)u(píng)定功能將在學(xué)生實(shí)際操作過(guò)程中，根據(jù)操作過(guò)程順序以及由此引起的生產(chǎn)工藝參數(shù)變化情況給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，并提供詳細(xì)的得分明細(xì)與說(shuō)明，學(xué)生可根據(jù)該明細(xì)查找實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)的問(wèn)題并加以改進(jìn)。軟件的實(shí)驗(yàn)成績(jī)判別功能實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)操作的定量計(jì)分，減輕了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的負(fù)擔(dān)。軟件提供的幫助功能為學(xué)生提供逐步實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)，幫助學(xué)生更快地熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。軟件還提供了時(shí)間加速功能，使得學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)就完成檸檬酸的實(shí)際長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程。

軟件采用VB6.0軟件開發(fā)，功能包括裝置組成與工藝流程演示、部件運(yùn)行與閥門操作動(dòng)態(tài)演示、工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)變化、逐步指導(dǎo)等功能。圖1～圖4分別為淀粉糊化、發(fā)酵、粗提和精提四個(gè)流程的實(shí)驗(yàn)界面。

該軟件的開發(fā)采用模塊化編程，每部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為一個(gè)大模塊，大模塊中還細(xì)分為若干個(gè)小的模塊，模塊之間通過(guò)操作流程引起的操作流程因果關(guān)系、耦合參數(shù)進(jìn)行銜接。開發(fā)過(guò)程中采用動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)攪拌器、罐體液位、管道內(nèi)流體流動(dòng)等動(dòng)態(tài)變化內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)參數(shù)可依據(jù)實(shí)際操作實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)即時(shí)顯示，學(xué)生能夠隨時(shí)了解參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化情況，并據(jù)此判斷操作時(shí)機(jī)。

教學(xué)效果 基于仿真技術(shù)開發(fā)的檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件，完整地模擬了檸檬酸生產(chǎn)的全過(guò)程，學(xué)生通過(guò)使用該軟件，不僅加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，還對(duì)檸檬酸的生產(chǎn)流程有了更深刻全面的認(rèn)知，生產(chǎn)操作水平也得到了較大的提高。仿真實(shí)驗(yàn)由于界面設(shè)計(jì)友好，形式新穎，學(xué)生對(duì)此普遍歡迎，實(shí)驗(yàn)興趣大大提高，取得較好的教學(xué)效果?？梢?，檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件很好地解決了實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中存在的不足，提高了實(shí)踐教學(xué)的水平，強(qiáng)化了生物工程專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

4 結(jié)論

本文首先分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)教學(xué)存在的一些問(wèn)題，總結(jié)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀及其優(yōu)點(diǎn)，敘述自主開發(fā)的檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件以及學(xué)生的使用體會(huì)。■

參考文獻(xiàn)

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篇7

關(guān)鍵詞：應(yīng)急疏散；行為模式；計(jì)算機(jī)仿真

中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

火災(zāi)后室內(nèi)人員的安全疏散是建筑防火設(shè)計(jì)的重要組成部分。在目前的技術(shù)條件下安全管理部門只能通過(guò)應(yīng)急疏散演習(xí)來(lái)提高應(yīng)急疏散能力，并對(duì)應(yīng)急疏散設(shè)施進(jìn)行安全評(píng)估。但應(yīng)急疏散演習(xí)風(fēng)險(xiǎn)大、花費(fèi)高，本身具有一定的破壞性和安全隱患，同時(shí)當(dāng)前對(duì)應(yīng)急疏散設(shè)施的安全評(píng)估缺乏有效的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，人的行為受外界和心理諸多因素的影響，不可能把人置于真正事故現(xiàn)象的混亂之中。在這樣的背景下，有必要借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)模擬群體行為與應(yīng)急疏散場(chǎng)景，借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急疏散模擬演練，并利用模擬結(jié)果對(duì)應(yīng)急疏散指揮方案與應(yīng)急疏散設(shè)施進(jìn)行性能評(píng)估。在事前就找到建筑布局中疏散的瓶頸，疏散預(yù)案中的不足，從而對(duì)相應(yīng)的地方加以改進(jìn)。最終達(dá)到減少事故發(fā)生及事故損害的效果。

二、人的行為的探討

人員作為疏散的主體，對(duì)于疏散具有決定性的影響，因此在進(jìn)行人員疏散仿真研究時(shí)必須先要對(duì)疏散中的主體疏散人員進(jìn)行研究。一般來(lái)講，被疏散者在疏散過(guò)程中采取的行為與其所處的環(huán)境有復(fù)雜的關(guān)系。在疏散過(guò)程中，每個(gè)被疏散者都處于三種類型的相互作用之中，所有這些相互作用都涉及到復(fù)雜的決策。這些相互作用可以被分類如下：

人與人之間的相互作用：與其他被疏散者的作用。

人與建筑物的相互作用：與建筑物室內(nèi)結(jié)構(gòu)的作用。

人與環(huán)境的相互作用：與受火災(zāi)影響的大氣和可能出現(xiàn)的碎片的作用。

這些相互作用影響被疏散者的行動(dòng)，并且由此引發(fā)決策過(guò)程。根據(jù)這些相互作用發(fā)生的方式，這一過(guò)程可以變得越來(lái)越復(fù)雜。這些方式可以發(fā)生在三個(gè)不同的層次上：

心理學(xué)層次上：給定疏散者的特征和經(jīng)歷，基于可用的信息來(lái)做決定。在火災(zāi)威脅下的這一類型的相互作用可能會(huì)引起被疏散者遠(yuǎn)離火焰或者是響應(yīng)疏散的號(hào)召。

社會(huì)學(xué)層次上：建立在一個(gè)被疏散者與其他被疏散者之間的相互作用之上的反應(yīng)。在火災(zāi)中，這種類型的相互作用可能會(huì)引起被疏散者鼓動(dòng)救援或者向其他被疏散者發(fā)出警告。

生理學(xué)層次上的：對(duì)所處環(huán)境做出的生理反應(yīng)會(huì)以某種方式影響居住者的能力。在火災(zāi)中，這種相互作用可能會(huì)引起致幻煙霧的陶醉或者呼吸和感覺(jué)器官對(duì)刺激性氣體的不適應(yīng)。

根據(jù)上述觀點(diǎn)，從組織行為學(xué)，把緊急疏散中人的行為模式分為個(gè)體行為模式、群體行為模式和決策者行為模式。

1 個(gè)體的行為模式

疏散過(guò)程中單個(gè)人員的行為主要體現(xiàn)在單個(gè)人員的移動(dòng)行為上，包括移動(dòng)方向上的前，后，左，右的移動(dòng)表現(xiàn)。這種行為是疏散人員能夠進(jìn)行的最簡(jiǎn)單，最直接，最基本的行為。在疏散過(guò)程中采取什么樣的基本行為可以是隨機(jī)的，也可以按照一定的規(guī)則選取。另外，通過(guò)心理學(xué)的研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，個(gè)體人員行為一般有下面行為：

（1）隨機(jī)行走。當(dāng)然人員在一個(gè)疏散空間里面，而疏散空間沒(méi)有出口的話，那么里面的人員將隨機(jī)采取這種層次的行為。

（2）人員避碰?？紤]到人員的避碰行為就可以在疏散過(guò)程中使得人員和人員不會(huì)相互碰撞，人員也不會(huì)跑入障礙物當(dāng)中去。

（3）目標(biāo)。當(dāng)一個(gè)疏散人員確定了自己的目標(biāo)點(diǎn)以后，他就會(huì)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和速度朝著目標(biāo)點(diǎn)行動(dòng)，即使在疏散過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方向有些小的調(diào)整，但還是會(huì)再一次調(diào)整朝著出口方向前進(jìn)。

2群體的行為模式

群體行為在緊急疏散中的行為是一個(gè)極其復(fù)雜的現(xiàn)象，人在緊急疏散中的各種心理和行為可以考慮以下幾種因素：

（a）群集性。人群是因?yàn)橛泄餐P(guān)心的問(wèn)題而聚集在一起，該團(tuán)體是偶然的、臨時(shí)產(chǎn)生的，是一個(gè)沒(méi)有任務(wù)分擔(dān)的團(tuán)體，易于受周圍人的感情所影響。

（b）交互性。由于某種原困，人們匯集到一起，這些匯集起來(lái)的人群的心理又起到相乘的作用。

（c）跟隨性。不是自己來(lái)判斷逃生的方向，而是跟在前面的人或是大多數(shù)人的后面，胡亂跟隨。

（d）沖突性。疏散過(guò)程中成員之間容易發(fā)生沖突。

3決策者行為模式

決策者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，將會(huì)對(duì)疏散采取指導(dǎo)性措施?，F(xiàn)場(chǎng)情況主要有：是否有沖突；沖突的大??；各出口的人流量等。采取的措施通常有：派出引導(dǎo)員，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的疏導(dǎo)；通過(guò)大屏幕，向觀眾發(fā)出疏散信息；派出安全員，現(xiàn)場(chǎng)處理沖突等等。

綜上所述，疏散人群的行為是一個(gè)極其復(fù)雜的物理過(guò)程。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其動(dòng)態(tài)要受許多因素的直接或間接的影響。而群體中個(gè)體間的相互作用，甚至人的心理狀態(tài)也都是影響運(yùn)動(dòng)過(guò)程的重要因素。為了從大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)中得到其背后的規(guī)律，指導(dǎo)實(shí)踐，需要以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為主要的研究手段。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，可以將在現(xiàn)實(shí)中難于實(shí)行的實(shí)驗(yàn)放到計(jì)算機(jī)生成的虛擬空間中去進(jìn)行，而不受試驗(yàn)場(chǎng)景、規(guī)模和經(jīng)費(fèi)的限制，也不存在事故發(fā)生的可能。另外，由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在建立仿真模型時(shí)并不需要對(duì)人群的行為建立方程，所需要的只是一些觀測(cè)所得的行為特征和數(shù)據(jù)。這樣，就繞開了對(duì)疏散人群行為數(shù)學(xué)建模的這一難題。由此可見，對(duì)火災(zāi)應(yīng)急疏散的研究，采用計(jì)算機(jī)仿真(或稱為疏散仿真)，是其最重要的研究手段。

三、應(yīng)急疏散仿真的研究現(xiàn)狀

應(yīng)急疏散仿真作為對(duì)人群疏散研究的一個(gè)重要的組成部分，其發(fā)展與疏散研究的發(fā)展密不可分。只有將其納入疏散研究這一學(xué)科中闡述，才能理解其發(fā)展的歷程和最新的進(jìn)展。

人群疏散的仿真研究始于20多年前，這個(gè)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容主要有三大部分：第一，對(duì)行人、人群以及疏散的觀察和試驗(yàn)。主要目的是得到具體的數(shù)據(jù)以給建筑設(shè)計(jì)、疏散方案的指定提供參考；第二，對(duì)人群行為的數(shù)學(xué)模型的建立。這方面的研究主要是將人群假想為流體，用流體力學(xué)和熱力學(xué)的公式建立人群運(yùn)動(dòng)的模型；第三，對(duì)人群行為和疏散過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，這方面的研究由于計(jì)算機(jī)的普及，在最近逐漸成為這個(gè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

目前的應(yīng)急疏散仿真模型可分成兩類，一類是以元胞自動(dòng)機(jī)模型(Cellular Automata Model)為代表的離散仿真模型，另一類是以社會(huì)力量模型(Social Force Model)為代表的連續(xù)仿真模型。

元胞自動(dòng)機(jī)是由大量簡(jiǎn)單一致的個(gè)體通過(guò)局部聯(lián)系組成的離散、分散及空間可擴(kuò)展系統(tǒng)。其基本思想是將建筑物平面進(jìn)行均勻網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格有三種狀態(tài)：被墻壁或障礙物占據(jù)、被人員占據(jù)或?yàn)榭?。模型中的人員占據(jù)一個(gè)網(wǎng)格(元胞)，同時(shí)模型中人員的運(yùn)動(dòng)將遵循一定的局部規(guī)則并具有一定的智能性。

社會(huì)力量模型是一種多粒子自驅(qū)動(dòng)的連續(xù)模型，人員被表示成具有一定質(zhì)量和大小的自驅(qū)動(dòng)的粒子。所謂的社會(huì)力是指人員之間或人員與環(huán)境之間的社會(huì)心理交互或物理接觸。每個(gè)人員都試圖以一定的期望速度運(yùn)動(dòng)，而人員的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度最終由一個(gè)牛頓力學(xué)方程組所決定。類似于社會(huì)力量模型的心理學(xué)模型還被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)群體動(dòng)畫的應(yīng)用中。

離散仿真模型省去了建立群體行為微分方程組這一過(guò)程，在仿真速度上得到提高。但是離散仿真模型在對(duì)群體行為的模擬真實(shí)程度上，不如以社會(huì)力量模型為代表的連續(xù)仿真模型。連續(xù)仿真模型的缺點(diǎn)是計(jì)算成本較大。但是筆者認(rèn)為，計(jì)算成本的降低和速度的提高并不是應(yīng)急疏散仿真研究的重點(diǎn)，仿真結(jié)果是否真實(shí)反映了客觀現(xiàn)實(shí)是這一研究的關(guān)鍵，因?yàn)檫@是涉及到公共安全的一項(xiàng)研究。

總體上講，現(xiàn)有研究主要側(cè)重于群體行為的物理模型，一種研究趨勢(shì)是將心理變量引入到群體行為物理模型中，但缺乏對(duì)群體行為控制模型的研究。考慮到應(yīng)急疏散演習(xí)風(fēng)險(xiǎn)高、花費(fèi)大，有必要開發(fā)應(yīng)急疏散演練平臺(tái)，這就需要研究群體交互控制技術(shù)，如用戶化身技術(shù)在應(yīng)急疏散仿真中的應(yīng)用。同時(shí)，需要將這些技術(shù)成果真正用于公共設(shè)施應(yīng)急疏散性能評(píng)估和應(yīng)急疏散指揮中。

四、應(yīng)急疏散仿真的發(fā)展趨勢(shì)

從國(guó)際范圍內(nèi)人員疏散計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，主要存在以下問(wèn)題：

A.因?yàn)槿说男袨榫哂泻艽蟮碾S機(jī)性，在同樣條件下的重復(fù)演習(xí)很難得到一致的結(jié)果，所以至今還缺乏全面可靠的疏散演習(xí)數(shù)據(jù)以驗(yàn)證模型(沒(méi)有一套所謂的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù))；

B.在人員疏散模擬中考慮和利用災(zāi)害動(dòng)態(tài)模擬的詳細(xì)結(jié)果(災(zāi)害發(fā)展和人員疏散實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)交互過(guò)程，而目前絕大多數(shù)疏散模型在模擬過(guò)程中沒(méi)有考慮火災(zāi)發(fā)展和煙氣蔓延的動(dòng)態(tài)影響)；

C.綜合離散型模型和連續(xù)型模型的優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)復(fù)雜行為的模擬功能(如疏散過(guò)程中的自動(dòng)休息)。

從目前國(guó)外人員疏散計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，復(fù)雜行為的模擬是當(dāng)前人員疏散計(jì)算機(jī)模擬研究的一個(gè)熱點(diǎn)，另外如何在人員疏散模擬中充分考慮火災(zāi)發(fā)生發(fā)展和煙氣蔓延的動(dòng)態(tài)影響也是研究人員十分關(guān)注的問(wèn)題。

就國(guó)內(nèi)目前的情況而言，在中國(guó)人群心理行為特點(diǎn)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匾乏，嚴(yán)重制約了人員疏散計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。所以國(guó)內(nèi)目前應(yīng)主要側(cè)重于(1)疏散模型的研究改進(jìn)及專業(yè)軟件開發(fā)和完善 (2)中國(guó)典型人群行為特點(diǎn)的匯總分析，而且后者要比前者任務(wù)更艱巨。

盡管迄今為止，所有人員疏散模型和軟件都有這樣或那樣的缺陷，但人員疏散計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的意義和應(yīng)用前景正以越來(lái)越快的速度顯現(xiàn)出來(lái)，只要我們能夠充分認(rèn)識(shí)和理解各種模型的特點(diǎn)，根據(jù)不同的場(chǎng)合和要求選擇合適的模型，我們就一定能夠最大限度地發(fā)揮人員疏散模擬技術(shù)應(yīng)有的作用，并在不斷應(yīng)用的過(guò)程中檢驗(yàn)和改進(jìn)各種模型，促進(jìn)人員疏散模擬技術(shù)的發(fā)展。

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篇8

一、建設(shè)方案

辦學(xué)理念、教育教學(xué)思路、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)模式是學(xué)校得以發(fā)展的精髓。而實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的規(guī)劃與建設(shè)是學(xué)校發(fā)展中最重要的硬件條件之一。目前，高職院校實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)存在投人大、規(guī)劃難、設(shè)備淘汰快、實(shí)訓(xùn)效果不理想等問(wèn)題。為此，我們構(gòu)建了現(xiàn)代化實(shí)iJl}中心，以最少的設(shè)備投人、多樣的實(shí)訓(xùn)方式、優(yōu)良的實(shí)訓(xùn)效果、優(yōu)異的性價(jià)比，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力提供理想的解決方案。

1.在內(nèi)容上以規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、安全要求為重點(diǎn)，以培養(yǎng)崗位能力為主線?，F(xiàn)代工業(yè)逐漸向大型化、復(fù)雜化、連續(xù)化、集成化和自動(dòng)化方向發(fā)展，要求在生產(chǎn)過(guò)程中達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低污染、無(wú)人身設(shè)備事故，因此對(duì)工人素質(zhì)的要求也越來(lái)越高?！盎谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”素材采集均以規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)操作控制為依據(jù)，從而達(dá)到安全、可靠地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解能力和崗位操作的應(yīng)用能力的目的。

2.在形式上是計(jì)算機(jī)仿真十真實(shí)裝置。仿真培訓(xùn)在國(guó)內(nèi)外已開始廣泛應(yīng)用。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，一個(gè)新的生產(chǎn)工藝、新的裝置的制造都有仿真模型的產(chǎn)生，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析論證，同時(shí)在人員上崗之前通常需通過(guò)仿真培訓(xùn)，我國(guó)的許多大型企業(yè)也都運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)員工進(jìn)行在職和r’館`u培訓(xùn)。但是，無(wú)論是國(guó)內(nèi)國(guó)外的計(jì)算機(jī)仿真都是基于某一對(duì)象或某一過(guò)程的培訓(xùn)，而職業(yè)技術(shù)類院校是面向多專業(yè)、多技能的培養(yǎng)，因此，我們?cè)谡J(rèn)真研究的基礎(chǔ)上，提出建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的包含計(jì)算機(jī)仿真的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)規(guī)劃和目標(biāo)，以此提高職業(yè)技術(shù)類院校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)效果，同時(shí)提高經(jīng)費(fèi)投人的性價(jià)比。

3.在管理上實(shí)行集中管理、聯(lián)合開發(fā)，實(shí)現(xiàn)資源整合與優(yōu)化。“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”把各專業(yè)的典型案例進(jìn)行集中整合、統(tǒng)一管理，再配以實(shí)際裝置和合適的仿真教學(xué)模式，一方面可以滿足職業(yè)教育中課堂教學(xué)的理論知識(shí)與真實(shí)的仿真效果相結(jié)合，提高課堂教學(xué)的實(shí)效性;另一方面可以解決學(xué)院在實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中因?yàn)閷W(xué)生多、設(shè)備少、在規(guī)定的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)使每位學(xué)生的知識(shí)技能都能得到提高的要求，同時(shí)還可以滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和發(fā)展的需要，通過(guò)讓學(xué)生自主選擇培訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行操作練習(xí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。

4.在服務(wù)上為社區(qū)、地方、行業(yè)的培訓(xùn)事業(yè)提供平臺(tái)。由于“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”是一個(gè)開放系統(tǒng)，其素材可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行更新和設(shè)定，同時(shí)也可以按照不同行業(yè)的培訓(xùn)要求及時(shí)更新培訓(xùn)內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)在教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的培訓(xùn)，再結(jié)合一些真實(shí)裝置的操作，可以很快適應(yīng)崗位需求，達(dá)到事半功倍的效果。

二、建設(shè)內(nèi)容與規(guī)劃原則

在建設(shè)內(nèi)容上，一方面滿足專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)要求，配置、規(guī)劃、建設(shè)好電子教室和多媒體學(xué)術(shù)報(bào)告廳;另一方面著重規(guī)劃技術(shù)研發(fā)中心，鍛煉并打造一支具有較強(qiáng)能力的科研隊(duì)伍。

基本方案:計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工業(yè)對(duì)象相結(jié)合。教學(xué)內(nèi)容可分為知識(shí)的理論部分(應(yīng)知)和知識(shí)的應(yīng)用操作能力(應(yīng)會(huì))。計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)，是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為手段，把應(yīng)知和應(yīng)會(huì)內(nèi)容分別用多媒體教學(xué)課件(教件)和仿真實(shí)訓(xùn)的形式表現(xiàn)出來(lái)。其中理論學(xué)習(xí)、機(jī)理研究中的實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證型和研究型)和對(duì)問(wèn)題的理解主要用教、課件描述，而實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的操作技能及同一動(dòng)作過(guò)程精細(xì)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性的培養(yǎng)則采用大型仿真培訓(xùn)軟件培訓(xùn)。

三、采用三層局域網(wǎng)模式實(shí)現(xiàn)方案

采用三層局域網(wǎng)模式可以方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和統(tǒng)一維護(hù)管理。包括進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄、調(diào)試、系統(tǒng)組態(tài)。所有資源共有共享。第一層，操作層面(實(shí)物層面);第二層，方案組態(tài)對(duì)象及連接層面(同一對(duì)象下可進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目);第三層，對(duì)象模型或?qū)嶋H對(duì)象層面。 四、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際裝置結(jié)合方案的主要特點(diǎn)

1.投入大大下降，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)效果大大提高.沒(méi)有實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí):(1)設(shè)備投人一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)班10組(每班40人計(jì));(2)設(shè)備需維護(hù)、維修(需投人人力、物力);(3)設(shè)備的更新、淘汰快(財(cái)力不斷投人);(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的能耗和耗材。有了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)后:(1)每人一臺(tái)，各自互不干擾，并可反復(fù)練習(xí)，任意起點(diǎn);(2)可以改變時(shí)標(biāo)，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在線幫助系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供學(xué)習(xí)提示;(4)自主選擇培訓(xùn)內(nèi)容;(5)在線考試系統(tǒng)，及時(shí)檢查學(xué)習(xí)效果。

2.將不易實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容變?yōu)榭赡堋?1)消防過(guò)程(危險(xiǎn)過(guò)程)的實(shí)訓(xùn);(2)易燃易爆環(huán)境下(危險(xiǎn)場(chǎng)所)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn);(3)易損設(shè)備的操作實(shí)訓(xùn);(4)一次性設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等均可以實(shí)現(xiàn)。

3.滿足培訓(xùn)和專業(yè)調(diào)整后，新建、重組實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。(1)培訓(xùn):高職學(xué)院的發(fā)展必須走學(xué)歷教育(全日制、成人)和各類培訓(xùn)相結(jié)合的道路，從國(guó)內(nèi)外高職學(xué)院典型成功案例可以看出各類培訓(xùn)年學(xué)生數(shù)一般都超過(guò)學(xué)歷教育的年學(xué)生數(shù)，同時(shí)不難算出各類培訓(xùn)的經(jīng)濟(jì)效益更高，其培訓(xùn)的特點(diǎn)是崗位多、專業(yè)廣、同階段學(xué)習(xí)人數(shù)少。該平臺(tái)可以同時(shí)滿足不同崗位方向的培訓(xùn)人員同時(shí)在線進(jìn)行不同的培訓(xùn)，同時(shí)達(dá)到在不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境中進(jìn)行培訓(xùn)的要求。(2)專業(yè)調(diào)整、新建、重組后的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)投人不大，建設(shè)周期短。

4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方案使資源共享成為可能.合法用戶學(xué)生和教師可在任何一個(gè)終端登錄使用資源庫(kù)的教學(xué)資源，合法用戶們可在同一個(gè)機(jī)房進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)練習(xí)，集中管理資源更安全，添加、修改更方便。

五、結(jié)論

“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”采取計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工業(yè)對(duì)象相結(jié)合的方案，在專業(yè)技能培訓(xùn)、技能鑒定與考核等領(lǐng)域提供了一種新的技術(shù)手段。

篇9

1、論文研究背景及意義

近多年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)構(gòu)建數(shù)字城市，近而實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗(yàn)中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實(shí)建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實(shí)時(shí)三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出來(lái)的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對(duì)于城市發(fā)展規(guī)劃的各個(gè)方面都具有相當(dāng)重要的意義。

2、國(guó)內(nèi)、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)庫(kù)生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實(shí)和視景仿真系統(tǒng)。我國(guó)在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時(shí)，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺(tái)的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實(shí)時(shí)仿真軟件平臺(tái)是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來(lái)從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿真平臺(tái)。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個(gè)實(shí)時(shí)三維虛擬現(xiàn)實(shí)編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂(lè)等多種3D產(chǎn)品。

3、本文的研究目的及重要內(nèi)容

本文通過(guò)研究虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動(dòng)漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來(lái)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺(tái)和工具集對(duì)校園虛擬場(chǎng)景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實(shí)現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究?jī)?nèi)容和所做工作總結(jié)如下：

(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，對(duì)國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

(2)對(duì)黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。

(3)研究用虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實(shí)感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對(duì)地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場(chǎng)景模型庫(kù)，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行漫游和交互控制。

(4)研究模型數(shù)據(jù)庫(kù)建模和優(yōu)化技術(shù)問(wèn)題，模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對(duì)提高實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測(cè)技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)有一個(gè)主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景中的物體直接進(jìn)行交互。要實(shí)現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測(cè)的問(wèn)題。碰撞檢測(cè)是虛擬場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動(dòng)態(tài)物體與動(dòng)態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測(cè)中有兩個(gè)問(wèn)題需要解決，一是檢測(cè)到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計(jì)算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測(cè)是計(jì)算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測(cè)是虛擬環(huán)境中一個(gè)必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、生動(dòng)性及其對(duì)用戶的感染力，對(duì)基于粒子系統(tǒng)的虛擬場(chǎng)景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。

校園視景仿真就是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中對(duì)真實(shí)校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)，生成一個(gè)實(shí)時(shí)的、能給用戶各種真實(shí)感受的三維虛擬環(huán)境。利用計(jì)算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場(chǎng)景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來(lái)了解我們的學(xué)校，對(duì)本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識(shí)。

篇10

一、輸配電線路施工技術(shù)概述 

目前我國(guó)的輸配電線路施工技術(shù)參與人員數(shù)量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識(shí)水平和素質(zhì)也需要提升。對(duì)于輸配電線路施工操作人員的培訓(xùn)如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實(shí)踐能力，參加培訓(xùn)的人員因?yàn)閷?shí)踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對(duì)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的需求也更加迫切。 

二、輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 

（一）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況 

輸配電線路施工技術(shù)仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)配電線路施工技術(shù)系統(tǒng)的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到輸配電線路施工技術(shù)所需的信息，然后幫助實(shí)踐者對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的輸配電線路施工技術(shù)的問(wèn)題做出決策。輸配電線路施工技術(shù)仿真是一個(gè)相對(duì)概念，任何逼真的仿真都只能是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對(duì)所欲處理的客觀系統(tǒng)的問(wèn)題，又要針對(duì)提出處理者的需求層次，否則很難評(píng)價(jià)一個(gè)仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。 

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)一種先進(jìn)的實(shí)施培訓(xùn)手段，提高培訓(xùn)的效率，強(qiáng)化培訓(xùn)效果。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)，通過(guò)internet 軟件平臺(tái)及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，綜合設(shè)定，使得輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)具有實(shí)用性和可維護(hù)控制性。 

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的開發(fā)，主要是首先起源于國(guó)外對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，尤其是西方國(guó)家如英國(guó)、美國(guó)等大型企業(yè)開發(fā)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓(xùn)的人員可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得具體輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其技能可以與在現(xiàn)場(chǎng)工作2年的人員比，因此很多國(guó)家都看到了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)越性，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)也越來(lái)越多的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。目前我國(guó)對(duì)于仿真系統(tǒng)的應(yīng)用也是在一些危險(xiǎn)性較大的領(lǐng)域，例如大型的鍋爐裝置、化學(xué)化工及變電站的應(yīng)用中，后來(lái)有人提出在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用，但是目前仿真系統(tǒng)在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用僅僅停留在提出的階段，還沒(méi)有完全開發(fā)出完善的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)。 

（二）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 

目前關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思想越來(lái)越統(tǒng)一，即輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)必須能夠便于施工技術(shù)模型的調(diào)試和輸配電線路畫面的構(gòu)造，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)還應(yīng)采取先進(jìn)的運(yùn)行軟件和保證運(yùn)行數(shù)據(jù)相分離的一種設(shè)計(jì)思路。 

關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)該分成培訓(xùn)師和受培訓(xùn)者兩個(gè)方面的功能，對(duì)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師功能應(yīng)該是輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓(xùn)者的機(jī)器，包括受培訓(xùn)者機(jī)器的開始暫停關(guān)機(jī)等功能，另外可以準(zhǔn)確知道受培訓(xùn)者機(jī)器是否有事故及分析事故產(chǎn)生源，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器功能還應(yīng)是控制受培訓(xùn)人員考核的現(xiàn)場(chǎng)等具體狀況。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)學(xué)員機(jī)器功能設(shè)計(jì)，首先要依附于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器的監(jiān)管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)受培訓(xùn)人員的機(jī)器可以提供參家培訓(xùn)人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢(shì)圖及操作記錄等具體的監(jiān)控畫面。 

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)將電網(wǎng)仿真系統(tǒng)和輸配電線路仿真及配電站系統(tǒng)仿真等有機(jī)結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)應(yīng)該具有的特點(diǎn)是確保在硬件使用上采用了以局域網(wǎng)應(yīng)用為核心，利用工作站、開放式系統(tǒng)及微機(jī)構(gòu)成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)。此外，在輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)軟件上采用了軟件相互支持系統(tǒng)技術(shù)，這樣使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)系統(tǒng)更加便于修改和維護(hù)。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網(wǎng)和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)更加具有真實(shí)性。最后，還應(yīng)通過(guò)采用了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)多媒體技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)輸配電線路施工技術(shù)的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)情況，同時(shí)也使仿真的對(duì)象更加便于更改和進(jìn)一步擴(kuò)充，這樣輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)就會(huì)具有更高的性價(jià)比。 

通過(guò)輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)為輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)人員提供了一種較為先進(jìn)的培訓(xùn)手段，同時(shí)也徹底改變了傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式，它的設(shè)計(jì)及應(yīng)用可以提高整體的輸配電線路施工作業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步確保電網(wǎng)安全，同樣也大大提高了作業(yè)者的勞動(dòng)生產(chǎn)率，為創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)揮著顯著的作用。 

三、結(jié)論 

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)仿在不斷的發(fā)展和完善中，供電有限公司每年都會(huì)投入很大的資金和時(shí)間等用于施工技術(shù)人員的培訓(xùn)及考核，著力開發(fā)完善的輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)，使得輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)能自由安排培訓(xùn)項(xiàng)目，并且允許人員在培訓(xùn)中發(fā)生各種錯(cuò)誤，同時(shí)演示出因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤造成的種種后果且不帶來(lái)任何實(shí)際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來(lái)綜合培訓(xùn)操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業(yè)人員進(jìn)行重復(fù)性集中培訓(xùn)，從而使的操作人員在短期內(nèi)接受較多的培訓(xùn)項(xiàng)目，縮短總的培訓(xùn)周期?？晒?jié)約大量的培訓(xùn)時(shí)間與經(jīng)費(fèi)。所介紹的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)目前已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用表明該系統(tǒng)能極大地提高培訓(xùn)的質(zhì)量，在短時(shí)間內(nèi)提高施工技術(shù)人員的技術(shù)水平，對(duì)電力系統(tǒng)的建設(shè)起到了重大的推動(dòng)作用。目前很多設(shè)計(jì)成果效果較為顯著，但是為了進(jìn)一步提高輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)，爭(zhēng)取達(dá)到創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 

 

參考文獻(xiàn)： 

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