導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘要：在研究生的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程教學(xué)中，針對(duì)機(jī)械工程類研究生的專業(yè)方向、課程體系的設(shè)置以及工科研究生自身特點(diǎn)，為培養(yǎng)研究生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及增強(qiáng)其工程應(yīng)用意識(shí)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)積累，逐步探索出以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主要教學(xué)方法，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，取得良好的教學(xué)效果。

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。

近五年的每年30―40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認(rèn)同。本人指導(dǎo)的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

篇2

論文摘要：針對(duì)電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了改革，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)體系中，避免了實(shí)驗(yàn)條件的空間和時(shí)間限制，充分發(fā)揮了學(xué)生能動(dòng)性，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。 

 

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. 

[2] 孫曉明.土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法的研究與改革[j].黑龍江教育,2006(11):59-60. 

篇3

本文介紹了應(yīng)急疏散仿真技術(shù)提出的背景及其特點(diǎn)，闡述了所涉及到的疏散人員行為的研究、應(yīng)急疏散的計(jì)算機(jī)仿真研究等，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)以及未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。

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。現(xiàn)場(chǎng)情況主要有：是否有沖突；沖突的大?。桓鞒隹诘娜肆髁康?。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)榭铡ＤＰ椭械娜藛T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?？紤]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。

參考文獻(xiàn)

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[4] 呂春杉，翁文國(guó)，楊銳，等． 基于運(yùn)動(dòng)模式和元胞自動(dòng)機(jī)的火災(zāi)環(huán)境下人員疏散模型［J］． 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，47(12):2 163 － 2 167．

篇4

論文摘要：由于社會(huì)對(duì)于電力的總的需求不斷增大，同樣對(duì)于輸配電線路的施工技術(shù)要求也更加嚴(yán)格，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為電力部門非常重視的問(wèn)題，文章講述了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)詳情，講述了目前輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略及應(yīng)用。 

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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篇5

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)仿真，建模，浮標(biāo)定位

 

1 引言系統(tǒng)仿真技術(shù)是近30年才發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，它是指在計(jì)算機(jī)上通過(guò)系統(tǒng)模型的仿真實(shí)驗(yàn)去研究或驗(yàn)證一個(gè)已經(jīng)存在的或者正在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的過(guò)程。系統(tǒng)仿真并不是對(duì)原形的簡(jiǎn)單再現(xiàn)，而是按照研究的側(cè)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提煉，以利于抓住問(wèn)題的本質(zhì)。

在“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)研究”科研課題中，經(jīng)過(guò)多方論證與研究，最終設(shè)計(jì)出了在充分利用原機(jī)載設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)原機(jī)載設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)投放的無(wú)線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行快速、遠(yuǎn)距離的極坐標(biāo)定位方案。

本文試圖通過(guò)對(duì)該方案建立合理的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行系統(tǒng)仿真，以達(dá)到驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確性的目的?？萍颊撐?。

2浮標(biāo)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”的組成包括機(jī)上某型搜瞄雷達(dá)、某型無(wú)線電聲納浮標(biāo)、某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器及新設(shè)計(jì)加裝的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信號(hào)處理分機(jī)等，如圖1所示。

某型搜瞄雷達(dá)的作用是：利用其連測(cè)通道產(chǎn)生測(cè)距詢問(wèn)脈沖信號(hào)發(fā)往浮標(biāo)，同時(shí)將與發(fā)射脈沖同步的信號(hào)提供給戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器和信號(hào)處理分機(jī)。

測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)為在浮標(biāo)上的加裝電路，它的作用是接收雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來(lái)的詢問(wèn)脈沖，經(jīng)識(shí)別后產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答脈沖，再經(jīng)振幅調(diào)制后發(fā)往機(jī)載某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)。

某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的作用是：接收浮標(biāo)發(fā)回的信號(hào)，將該信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，送往信號(hào)處理分機(jī)進(jìn)行處理。

信號(hào)處理分機(jī)為機(jī)載部分的加裝電路，它的作用是對(duì)某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)送來(lái)的幅度檢波信號(hào)進(jìn)行濾波、識(shí)別后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達(dá)和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器，以計(jì)算出浮標(biāo)與反潛機(jī)的距離及顯示。

戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器的作用是：將浮標(biāo)相對(duì)機(jī)的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。

由于“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”研究項(xiàng)目是一個(gè)較大的系統(tǒng)工程，涉及的設(shè)備很多，而且多數(shù)為機(jī)上原有設(shè)備，因此這里只對(duì)新研制的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)進(jìn)行仿真?？萍颊撐?。

3浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真對(duì)某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)進(jìn)行仿真，就是要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，將定位系統(tǒng)中各組成部分依照其作用原理建立數(shù)學(xué)模型，并按仿真平臺(tái)的要求生成所需仿真模塊，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算以觀察其輸出結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于仿真平臺(tái)的選取，我們采用的是自行開發(fā)的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件。由于對(duì)浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真是一種驗(yàn)證性仿真，其目的在于驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確與否，所以建模時(shí)在保證系統(tǒng)功能的條件下模型應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。

3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真模型浮標(biāo)部分電路組成框圖如圖2所示。為實(shí)現(xiàn)對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的計(jì)算機(jī)仿真，應(yīng)首先建立該電路的數(shù)學(xué)模型。

（1）視頻放大器

視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)視頻詢問(wèn)脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。

（2）脈沖間隔解碼器

脈沖間隔解碼器是浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的核心，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來(lái)的詢問(wèn)脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號(hào)一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經(jīng)延遲T（T等于測(cè)距詢問(wèn)雙脈沖間的時(shí)間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對(duì)輸入的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，若脈沖重合則產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖。如圖3所示。

（3）延遲電路

延遲電路的作用是對(duì)脈沖間隔解碼器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖給與適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以保證應(yīng)答信號(hào)不會(huì)落到雷達(dá)的探測(cè)盲區(qū)范圍內(nèi)。為了簡(jiǎn)化模型，這里采用了理想的延遲線。

（4）應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路

為便于機(jī)載接收機(jī)對(duì)應(yīng)答脈沖的識(shí)別，應(yīng)答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時(shí)間間隔必須與詢問(wèn)脈沖區(qū)別開。應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路一般采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，為了使產(chǎn)生的應(yīng)答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時(shí)間間隔滿足要求，還應(yīng)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。

3.1.2 信息處理分機(jī)的仿真模型信息處理分機(jī)負(fù)責(zé)接收處理浮標(biāo)發(fā)回的測(cè)距應(yīng)答脈沖，根據(jù)其電路功能，建立每個(gè)功能電路的數(shù)學(xué)模型如下：

（1）射頻放大器

射頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)來(lái)自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)信號(hào)分配器的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，它是一個(gè)寬帶放大器，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。

（2）包絡(luò)檢波器

包絡(luò)檢波器用于對(duì)放大后的射頻信號(hào)進(jìn)行幅度檢波，以取出視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實(shí)現(xiàn)，此處的包絡(luò)檢波器可直接采用二極管檢波器。

（3）視頻放大器

這里的視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)檢波后的視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。

（4）脈沖間隔解碼器

這里的脈沖間隔解碼器同浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的一樣，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為浮標(biāo)發(fā)來(lái)的測(cè)距應(yīng)答脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。數(shù)學(xué)模型同2.2.1的（2），只是延遲參數(shù)不同。

3.2仿真結(jié)果按以上建立的模型對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)的各功能電路建模后，還要用算法語(yǔ)言對(duì)各模塊進(jìn)行編程，并按“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件的要求生成所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件平臺(tái)上進(jìn)行浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真測(cè)試了。

3.2.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號(hào)，即雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問(wèn)脈沖，以觀察仿真對(duì)象的輸出情況。由于浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的輸入信號(hào)已經(jīng)過(guò)檢波，因此這里模擬的測(cè)距詢問(wèn)脈沖為視頻脈沖。

通常雷達(dá)發(fā)射機(jī)的探測(cè)脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據(jù)某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)的實(shí)際工作情況，在這里我們模擬該雷達(dá)在量程為М8、М16、М32檔，“連測(cè)”開關(guān)接通狀態(tài)下的發(fā)射機(jī)脈沖信號(hào)波形。此時(shí)，雷達(dá)主天線在一個(gè)雷達(dá)周期內(nèi)發(fā)射三個(gè)脈沖，其中第一個(gè)脈沖作為雷達(dá)的探測(cè)脈沖，后兩個(gè)作為連測(cè)通道的詢問(wèn)脈沖。為了逼真模擬輸入信號(hào)的實(shí)際情況，在模擬的雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問(wèn)脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達(dá)脈沖信號(hào)如圖5所示。雷達(dá)脈沖信號(hào)經(jīng)視頻放大器放大后的波形如圖6所示。

圖5 模擬的雷達(dá)脈沖信號(hào)圖6 視頻放大后的雷達(dá)脈沖信號(hào)

脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比如圖7所示。

解碼前 解碼后

圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比

觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖波形如圖8所示。

觸發(fā)脈沖 應(yīng)答脈沖

圖8 觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖的波形

可見，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路在某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)發(fā)出的探測(cè)和詢問(wèn)脈沖照射下，能夠正確地產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)。

3.2.2 信息處理分機(jī)的仿真信息處理分機(jī)的輸入信號(hào)來(lái)自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的信號(hào)分配器，這是一個(gè)包絡(luò)含有應(yīng)答雙脈沖的射頻信號(hào)，經(jīng)射頻放大器放大后送入包絡(luò)檢波器檢波。包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形對(duì)比如圖9所示。

圖9 包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形

檢波后的視頻雙脈沖信號(hào)經(jīng)放大后送入脈沖間隔解碼器進(jìn)行解碼，解碼前、后的波形對(duì)比如圖10所示。

解碼前解碼后

圖10 解碼前、后的波形對(duì)比

由此可見，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的信息處理分機(jī)在收到浮標(biāo)發(fā)出的信號(hào)后，能夠從中正確地檢出測(cè)距應(yīng)答脈沖加以識(shí)別并輸出觸發(fā)信號(hào)?？萍颊撐?。

4浮標(biāo)定位系統(tǒng)仿真的結(jié)論通過(guò)以上的仿真結(jié)果可以看到，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，新設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)均能較好地實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能，配合浮標(biāo)定位系統(tǒng)的其它設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)某型機(jī)對(duì)投放的某型無(wú)線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離快速定位。

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的浮標(biāo)定位系統(tǒng)電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳明敏. 信號(hào)處理機(jī)與測(cè)距測(cè)速機(jī)的一體化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2005.5，27（5）

[2] 劉愛霞，趙國(guó)慶. 一種新的雷達(dá)信號(hào)識(shí)別方法[J]. 航天電子對(duì)抗,2003（1）

[3] 張欣,楊日杰,趙梨豐. 基于斜距測(cè)量的浮標(biāo)位置計(jì)算方法研究[J]. 航空電子技術(shù), 2003.6 34(2)

篇6

【關(guān)鍵詞】液位;串級(jí)控制系統(tǒng);MATLAB

1.引言

在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，液位是過(guò)程控制系統(tǒng)的重要被控量，在石油、化工、環(huán)保、水處理、冶金等行業(yè)尤為重要。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，常常需要對(duì)某些設(shè)備和容器的液位進(jìn)行測(cè)量和控制。通過(guò)液位的檢測(cè)與控制，了解容器中的原料半成品或成品的數(shù)量，以便調(diào)節(jié)容器內(nèi)的輸入輸出物料的平衡，保證生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的物料搭配得當(dāng)。通過(guò)控制計(jì)算機(jī)可以不斷監(jiān)控生產(chǎn)的運(yùn)行過(guò)程，即時(shí)地監(jiān)視或控制容器液位，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。如果控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥，會(huì)造成生產(chǎn)中對(duì)液位控制的不合理，導(dǎo)致原料的浪費(fèi)產(chǎn)品的不合格，甚至造成生產(chǎn)事故，所以設(shè)計(jì)一個(gè)良好的液位控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的實(shí)際意義[1]。

在液位串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將以THJ-2高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，展開設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)及工程實(shí)現(xiàn)的工作。雖然是采用傳統(tǒng)的串級(jí)PID控制的方法，但是將利用智能調(diào)節(jié)儀表、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的組建，努力使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)性能，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

2.串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

2.1 主回路的設(shè)計(jì)

串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路是定值控制，其設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似，設(shè)計(jì)過(guò)程可以按照簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。這里主要解決串級(jí)控制系統(tǒng)中兩個(gè)回路的協(xié)調(diào)工作問(wèn)題。主要包括如何選取副被控參數(shù)、確定主、副回路的原則等問(wèn)題[2]。

2.2 副回路的設(shè)計(jì)

由于副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)包含在其中的二次擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動(dòng)通過(guò)主、副回路的調(diào)節(jié)對(duì)主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時(shí)應(yīng)盡可能把被控過(guò)程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動(dòng)包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動(dòng)。

歸納如下。

（1）在設(shè)計(jì)中要將主要擾動(dòng)包括在副回路中。

（2）將更多的擾動(dòng)包括在副回路中。

（3）副被控過(guò)程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應(yīng)特性。

（4）要將被控對(duì)象具有明顯非線性或時(shí)變特性的一部分歸于副對(duì)象中。

（5）在需要以流量實(shí)現(xiàn)精確跟蹤時(shí)，可選流量為副被控量。

在這里要注意（2）和（3）存在明顯的矛盾，將更多的擾動(dòng)包括在副回路中有可能導(dǎo)致副回路的滯后過(guò)大，這就會(huì)影響到副回路的快速控制作用的發(fā)揮，因此，在實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要兼顧（2）和（3）的綜合[3]。

3.串級(jí)液位控制系統(tǒng)的仿真

在本雙容控制系統(tǒng)中，主被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為，副被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為，并采用PI控制規(guī)律對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真和研究[4]。

副控制器采用P作用，主控制器采用PID作用，整定串級(jí)控制器的參數(shù)為最佳值。串級(jí)液位控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖3.1所示。

KP=0.45，Ki=0.00005

圖3.2 串級(jí)液位控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線

對(duì)于串級(jí)液位控制系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行大約900s后，突加幅值為設(shè)定值40%的一次階躍擾動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線如圖所示。系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間大約為260s。

KP=0.45，Ki=0.015

圖3.4 擾動(dòng)信號(hào)單獨(dú)作用下的輸出曲線

4.結(jié)論

從串級(jí)回路系統(tǒng)階躍響應(yīng)、一次、二次擾動(dòng)作用下的輸出響應(yīng)圖中可以看出，采用串級(jí)控制且系統(tǒng)的階躍響應(yīng)達(dá)到要求時(shí)，系統(tǒng)對(duì)一次擾動(dòng)、二次擾動(dòng)的抑制也能達(dá)到很好的效果。

圖3.5 設(shè)定值與擾動(dòng)值同時(shí)作用下的輸出曲線

但是值得注意的是，串級(jí)控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)復(fù)雜，所用儀表也較多，費(fèi)用增加，參數(shù)整定和調(diào)試也費(fèi)時(shí)。所以，串級(jí)控制系統(tǒng)并沒有必要去取代所有的單回路控制系統(tǒng)，應(yīng)用時(shí)遵循一個(gè)原則：凡是使用單回路控制系統(tǒng)能夠滿足過(guò)程控制要求時(shí)，就沒有必要再采用串級(jí)控制系統(tǒng)[5]。

參考文獻(xiàn)

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[3]黨林立，孫曉群.數(shù)學(xué)建模簡(jiǎn)明教程[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

篇7

中圖分類號(hào)：TN710文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Physical Experiment and Simulation Circuit Comparative Study

CHEN Yuehua, ZHU Ziyi, WAN Fei, KANG Qin, ZHOU Xuelian

(Computer and Information Science School of Southwest University,Chongqing 400715)

AbstractThis paper analyses computer simulation of electronic circuits EWB software features and teaching functions of teaching, and computer technology and application of the school students of the circuit for the study of experimental teaching program, carried out physical experimental methods, simulation methods and physical simulation experiment + Comparison of methods to get the physical simulation experiment + experimental teaching method is one of the best quality to improve the conclusions of several experiments.

Key wordselectronic circuit；computer simulation；EWB；experimental methods

1 實(shí)驗(yàn)背景

1.1 電路課程教學(xué)的特點(diǎn)

電路課程是電子、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用等許多學(xué)科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程具有概念多、公式多、定量計(jì)算多、圖形多、宏觀現(xiàn)象的微觀分析多和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，教與學(xué)難度較大。尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的要求較高。其教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。課程教學(xué)流程如圖1所示。一般由理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程如圖2所示。

圖1電路課教學(xué)流程圖2電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

實(shí)物實(shí)驗(yàn)主要有以下不足：（1）教學(xué)形式、方法與內(nèi)容的固定。由于受教師、課時(shí)、場(chǎng)地、設(shè)備、元器件等教學(xué)資源的限制，實(shí)物實(shí)驗(yàn)通常有四定：定時(shí)間、定地點(diǎn)、定內(nèi)容、定人員。學(xué)生無(wú)論能力大小都按同一個(gè)步調(diào)做著相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很少有獨(dú)立思考的時(shí)間。教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)也多表現(xiàn)為幫助完成實(shí)驗(yàn)。而要實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展，必須立足于個(gè)體差異，因材施教。

（2）教學(xué)準(zhǔn)備工作量大。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，器材的準(zhǔn)備工作量很大，實(shí)驗(yàn)中對(duì)元器件的消耗大，儀器設(shè)備更新?lián)Q代周期長(zhǎng)。這些也是影響設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的主要原因。

1.2 EWB仿真實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

EWB(electronics workbench電子工作平臺(tái))電子電路仿真軟件與其他類似軟件（ORCAD、PROTEL）相比，它最大的特點(diǎn)是采用圖形操作界面模擬一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，且仿真實(shí)驗(yàn)儀器操作界面與實(shí)物儀器相差無(wú)幾，所有仿真儀器都是數(shù)字化、智能化的。安裝了EWB的電腦就相當(dāng)于擁有一個(gè)功能強(qiáng)大、設(shè)備齊全、元器件豐富的小型“電子電路實(shí)驗(yàn)室”。EWB具體特點(diǎn)如下：

（1）界面直觀，易學(xué)易用。電子元器件和實(shí)驗(yàn)儀器均可直接從屏幕上選取。實(shí)驗(yàn)儀器面板、操作開關(guān)同實(shí)物儀器相差無(wú)幾。提供了數(shù)量不限的數(shù)字萬(wàn)用表、示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等十多種仿真實(shí)驗(yàn)儀器。電子元器件、電源、接地等符號(hào)都是通用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。EWB7.0以上版本更是采用了3D技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)環(huán)境更加逼真。

（2）電子元器件豐富，仿真功能強(qiáng)大。提供了具有標(biāo)準(zhǔn)通用符號(hào)的上萬(wàn)種電子元器件，元件參數(shù)可實(shí)時(shí)更改，同時(shí)具有模擬元器件開路、短路、漏電等故障的功能；EWB還提供了直流分析、交流分析、溫度分析、噪聲分析等多種電路性能分析功能；具有強(qiáng)大的在線聯(lián)機(jī)幫助功能，可以隨時(shí)了解所用電子元器件、實(shí)驗(yàn)儀器的性能指標(biāo)；可在線升級(jí)元器件庫(kù)、儀器庫(kù)。這些都大大地拓展了實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容深度與廣度。

（3）實(shí)驗(yàn)效率和精度高、無(wú)消耗。基于EWB的仿真實(shí)驗(yàn)排除了實(shí)驗(yàn)中的次要因素，如：電子元器件參數(shù)的分散性，電路連接不良，電子元器件、實(shí)驗(yàn)儀器故障，溫度、濕度等環(huán)境因素影響，因此實(shí)驗(yàn)效率高、精度高、成功率高，且無(wú)元器件、實(shí)驗(yàn)儀器的消耗。

（4）文件容量小。實(shí)驗(yàn)電路、數(shù)據(jù)、波形和實(shí)驗(yàn)描述等可以EWB格式文件打包保存，攜帶、傳輸方便，并可在EWB平臺(tái)上直接運(yùn)行，大大提高了教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的效率，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)由于EWB可上網(wǎng)運(yùn)行，為遠(yuǎn)程合作實(shí)驗(yàn)研究提供了條件，突破了時(shí)間和空間的限制。

基于EWB仿真實(shí)驗(yàn)具有如此多的優(yōu)勢(shì)，那么它是否能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)？實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合是否能取得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果？這些都是我們探究的問(wèn)題。

2 實(shí)驗(yàn)介紹

（1）實(shí)驗(yàn)對(duì)象：我校計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)2008級(jí)三個(gè)班級(jí)，各55名學(xué)生。

（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)實(shí)物實(shí)驗(yàn)方式、仿真實(shí)驗(yàn)方式以及實(shí)物實(shí)驗(yàn)+仿真實(shí)驗(yàn)方式這三種實(shí)驗(yàn)方式的比較研究，探究三種實(shí)驗(yàn)方式中提高電子電路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的最佳實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：

2008.3~2008.7相關(guān)內(nèi)容最新研究情況的調(diào)查和資料收集，確定實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

2008.9~2009.7設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并在研究中不斷充實(shí)、完善。

2009.8~2010.2整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成研究論文。

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1 實(shí)驗(yàn)條件

為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度，除實(shí)驗(yàn)形式不同之外，其它變量（理論課教材、實(shí)驗(yàn)課教材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)設(shè)備完好率等）保持一致。參與實(shí)驗(yàn)學(xué)生為學(xué)院08級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)1、2、3班的各55名新生。由于學(xué)生為同一專業(yè)新生，其理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)基本相同。三個(gè)班的實(shí)驗(yàn)教師為同一人，理論課教師雖有不同，但教學(xué)年限、經(jīng)驗(yàn)和水平基本處在同一水平。

表1實(shí)驗(yàn)分組情況

3.2 實(shí)驗(yàn)分組

實(shí)驗(yàn)分組如表1所示。每組實(shí)行一種實(shí)驗(yàn)方式，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容各組都相同。實(shí)物實(shí)驗(yàn)兩人一組，EWB仿真實(shí)驗(yàn)一人一組。

3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

我們選取了三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)對(duì)三組學(xué)生做對(duì)比研究。選取的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既符合學(xué)生的認(rèn)知水平，又要達(dá)到教學(xué)預(yù)期的目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是：（1）基爾霍夫定律和疊加原理。（2）戴維南定理及功率傳輸最大條件的研究。（3）受控源特性的研究。

對(duì)參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教師的講解，要求做到：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容明確，了解和掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本功能和使用。

3.4 時(shí)間分配

每個(gè)實(shí)驗(yàn)3 課時(shí)，3個(gè)實(shí)驗(yàn)共計(jì)9課時(shí)。仿真實(shí)驗(yàn)組和實(shí)物實(shí)驗(yàn)組每個(gè)實(shí)驗(yàn)按3個(gè)課時(shí)完成。實(shí)物實(shí)驗(yàn)+仿真實(shí)驗(yàn)組則需在3個(gè)課時(shí)內(nèi)既完成實(shí)物實(shí)驗(yàn)，又完成仿真實(shí)驗(yàn)。其中，實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)所占用的時(shí)間比例由學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)情況決定。

3.5 實(shí)驗(yàn)考試

完成3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，對(duì)三組不同實(shí)驗(yàn)方式學(xué)生進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn)的操作考試，獲得不同組別（實(shí)驗(yàn)用時(shí)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確率等）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性，考慮實(shí)驗(yàn)室的條件，隨機(jī)從三個(gè)班各抽取20人參加實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作考試。考試時(shí)安排多名教師巡考，對(duì)每位學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、完成質(zhì)量等進(jìn)行詳細(xì)記錄。三組考查題目是：基爾霍夫定律和疊加原理?？疾橹猩婕半娫词褂?、萬(wàn)用表的使用、電路連接、數(shù)據(jù)的正確讀取與處理等內(nèi)容，具體如表2所示。

3.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)SPSS分析得出三組的平均成績(jī)（Mean列的值）如表3所示。

表 3各組平均總成績(jī)的簡(jiǎn)單描述統(tǒng)計(jì)量結(jié)果

由表3可以得出，第1組平均成績(jī)高于第2組。前兩組的平均成績(jī)顯著高于第3組。

為了進(jìn)一步分析第1組和第2組的差異是否顯著，對(duì)第1組和第2組進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。表中的方差其次性檢驗(yàn)（Levene’s Testfor Equality of Variances）結(jié)果中，顯著性概率P（即：表4中的Sig.）=0.933>0.05，表明兩個(gè)樣本的方差差異不顯著，即符合方差其次性檢驗(yàn)的假設(shè)：兩個(gè)獨(dú)立樣本的方差相等。因此在后面的t檢驗(yàn)中應(yīng)選擇Equalvariances assumed一行的結(jié)果。另一行是方差不相等時(shí)t檢驗(yàn)的結(jié)果。因此t=0.594，Sig.（2-tailed）是雙尾t檢驗(yàn)的顯著性概率，本文其概率為0.555>0.05，差值的95%置信區(qū)間（95%Confidence Interval of the Difference）在-10.185-18.612之間，包括0，這兩個(gè)數(shù)據(jù)都表明兩組均值之差有顯著差異。

對(duì)第2組和第3組的成績(jī)也進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，其結(jié)果如表5所示：

表中的方差其次性檢驗(yàn)（Levene’s Testfor Equality of Variances）結(jié)果中，顯著性概率P（即：表5中的Sig.）=0.337>0.05，表明兩個(gè)樣本的方差差異不顯著，即符合方差其次性檢驗(yàn)的假設(shè)：兩個(gè)獨(dú)立樣本的方差相等。因此在后面的t檢驗(yàn)中應(yīng)選擇Equalvariances assumed一行的結(jié)果。即：t=4.263，Sig.（2-tailed）概率為0.000

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到結(jié)論：第1組 “實(shí)物+仿真”組的總體成績(jī)好于第2組“實(shí)物”組的總體成績(jī)，而這兩組的成績(jī)都顯著好于第3組“仿真”組。

同時(shí)，我們對(duì)各小組的兩道題各自的得分進(jìn)行分析，他們各自的平均分如表6所示。從該表可以看出，盡管三個(gè)組的總成績(jī)存在較大差異，但每組的第一題平均得分都顯著高于第二題。原因是兩道題的難度相差較大（第一題是基礎(chǔ)題，按照步驟操作即可，第二題則需要靈活變通，更體現(xiàn)學(xué)生舉一反三的能力）。進(jìn)一步分析每道題的最高分可以發(fā)現(xiàn)，各小組在第一題上面最高分上相差較小，分別為：50分、50分、45分，表明各組在選擇所需電源值、正確接入電源和搭接基本電路等方面都較熟練。而第二題中，最高分相差顯著，分別為：50分、20分、0分。其中第3組“仿真”組在第二題的得分全部為0分。由于仿真實(shí)驗(yàn)組對(duì)實(shí)物元件和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的不熟悉，使得對(duì)稍加變化的實(shí)驗(yàn)電路，基本不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更不能靈活變通。

表 6各組兩道題的平均得分的簡(jiǎn)單描述統(tǒng)計(jì)量結(jié)果

從三個(gè)實(shí)驗(yàn)組的分?jǐn)?shù)折線圖可以清楚的看出，第一組在第二組、第三組的上方，而第三組在最下方。從不同實(shí)驗(yàn)考核項(xiàng)目得分情況分析，第一題的第一項(xiàng)、第二項(xiàng)由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較簡(jiǎn)單三個(gè)組的差距不大，第一題的第三項(xiàng)、第二題的第一項(xiàng)、第五項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求比較高，三個(gè)小組的差距明顯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合預(yù)期。

圖 3三個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)折線圖

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的SPSS數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合對(duì)各實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的隨機(jī)訪談，我們得出以下結(jié)論：

（1）仿真實(shí)驗(yàn)方式的優(yōu)勢(shì)與不足：優(yōu)勢(shì)主要有：仿真元器件、實(shí)驗(yàn)儀器豐富，實(shí)驗(yàn)精度高、效率高，無(wú)消耗，能夠最大限度地發(fā)揮學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)的潛力，尤其是對(duì)基本理論和實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)。其不足是實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感不夠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果近以理想，而實(shí)物實(shí)驗(yàn)會(huì)遇到許多意想不到的情況，存在思維的盲點(diǎn)。顯然，仿真實(shí)驗(yàn)不能替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)物實(shí)驗(yàn)方式優(yōu)勢(shì)和不足：優(yōu)勢(shì)主要有：真實(shí)、實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)習(xí)和鉆研態(tài)度有著不可替代的作用。其不足在于，實(shí)驗(yàn)受時(shí)間、地點(diǎn)、元器件、實(shí)驗(yàn)儀器等客觀條件限制。

（3）實(shí)物實(shí)驗(yàn)方式與仿真實(shí)驗(yàn)方式相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式：實(shí)物實(shí)驗(yàn)方式與仿真實(shí)驗(yàn)方式二者的結(jié)合，既給予了學(xué)生很好練習(xí)的自由探索學(xué)習(xí)的環(huán)境，又保證了學(xué)生對(duì)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的感知能力。既發(fā)揮實(shí)物實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)二者的優(yōu)勢(shì)，又克服了二者的不足，是一種提高電路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量更有效的實(shí)驗(yàn)方式。

4 教學(xué)建議

（1）實(shí)物實(shí)驗(yàn)之前，先進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理、主要步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模擬實(shí)物實(shí)驗(yàn)中常見的故障，使學(xué)生實(shí)物實(shí)驗(yàn)中遇到類似故障，可更有效的解決，從而提高實(shí)驗(yàn)效率。

（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)物實(shí)驗(yàn)應(yīng)占實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體部分，仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)作為實(shí)物實(shí)驗(yàn)的“預(yù)熱”、“補(bǔ)充”和模擬訓(xùn)練的輔助過(guò)程，最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（3）在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，仿真實(shí)驗(yàn)做哪些，實(shí)物實(shí)驗(yàn)做哪些、他們的交集是哪些，時(shí)間如何分配等，教師都應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)、要求和具體內(nèi)容來(lái)加以確定，以達(dá)到教學(xué)最優(yōu)化為目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，以及在電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，為改革電子電路實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)創(chuàng)造了很好的條件。如何使實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以促進(jìn)電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的不斷提高，是值得不斷研究的課題。

西南大學(xué)教學(xué)改革支持項(xiàng)目。項(xiàng)目編號(hào)：104250――20710107

參考文獻(xiàn)

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[4]張克明.EWB仿真系統(tǒng)對(duì)電子技術(shù)課程教學(xué)改革的探討［J］.中國(guó)科技創(chuàng)新導(dǎo)刊,2007(總467期).

篇8

論文摘要:多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的教學(xué)模式帶來(lái)了革命性的影響，vr技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用，可以大大地提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展和提高。 

目前各大高校的辦學(xué)規(guī)模均在逐步擴(kuò)大，多個(gè)校區(qū)并存的現(xiàn)象已成為現(xiàn)實(shí)，加之各個(gè)校區(qū)地理位置又較遠(yuǎn)，原有的教學(xué)資源就顯然不能滿足教學(xué)的需要，尤其是實(shí)驗(yàn)課存在的問(wèn)題更為突出。教育部《關(guān)子全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)虛擬工廠、虛擬實(shí)驗(yàn)。因此將vr技術(shù)和職業(yè)教育結(jié)合起來(lái)就成為必要。vr技術(shù)進(jìn)人高職院校能有效地營(yíng)造教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識(shí)技能的能力。本文闡述vr技術(shù)在高職教育中的應(yīng)用。 

1．vr的概念和特征 

    vr( virtual reality，虛擬現(xiàn)實(shí))是利用計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。虛擬技術(shù)是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)、前沿科學(xué)和研究領(lǐng)域。目前虛擬技術(shù)已涉及到軍事、教育、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、商業(yè)、影視等領(lǐng)域，是21世紀(jì)的重要發(fā)展學(xué)科。 

    虛擬環(huán)境是利用計(jì)算機(jī)生成并控制的，因此人處在利用vr技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境之中和真實(shí)環(huán)境是沒有差別的。vr具有3個(gè)最突出的特性:沉浸性(illusion of immersion )、構(gòu)想性(imagination)和交互性(interactivity )。 

    1)沉浸性(illusion of immersion)沉浸感是指用戶在純自然的狀態(tài)下借助交互設(shè)備和自身的感知覺系統(tǒng)對(duì)虛擬環(huán)境的投人程度。虛擬世界給人一種身臨其境的感覺。 

    2)構(gòu)想性(imagination)指借助虛擬技術(shù)可以使用戶沉浸其中并獲得新的知識(shí)，從而使用戶深化概念和萌發(fā)新意。因此說(shuō)vr可以啟發(fā)人創(chuàng)造性思維，使抽象概念具體化。 

    3)交互性(interactivity)人們可以通過(guò)使用專門的輸人和輸出設(shè)備(主要通過(guò)數(shù)據(jù)手套、頭盔、數(shù)據(jù)衣等)以自然地方式(如自身的語(yǔ)言、動(dòng)作等)和虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作和交流。 

2．vr技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 

    vr技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課比較，有以下的優(yōu)勢(shì): 

    (1)投資少。相對(duì)于建設(shè)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)基地來(lái)說(shuō)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需的投資要少得多，而利用vr技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新，只要在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善就可以完成。 

    (2)靈活性好。對(duì)于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中難點(diǎn)和重點(diǎn)，在虛擬系統(tǒng)中可以反復(fù)演練，將細(xì)節(jié)放大，可以人為地進(jìn)行記錄和重現(xiàn)。 

    (3)效率高。利用vr技術(shù)開展的實(shí)驗(yàn)課，精確性高，突發(fā)事件發(fā)生地可能性小。 

    (4)消耗低。vr系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，能耗很低，設(shè)備維修率低，出現(xiàn)故障也容易解決。 

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用 

    職業(yè)教育不僅要給學(xué)生傳授文化知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生掌握專業(yè)技術(shù)和技能，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是職業(yè)教育的特色和重點(diǎn)。 

    (3)效率高。利用vr技術(shù)開展的實(shí)驗(yàn)課，精確性高，突發(fā)事件發(fā)生地可能性小。

    (4)消耗低。vr系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，能耗很低，設(shè)備維修率低，出現(xiàn)故障也容易解決。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用

    職業(yè)教育不僅要給學(xué)生傳授文化知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生掌握專業(yè)技術(shù)和技能，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是職業(yè)教育的特色和重點(diǎn)。

    vr技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

    (1)虛擬實(shí)驗(yàn)室。利用vr技術(shù)可以構(gòu)建各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，緩解高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足的問(wèn)題，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展，可以使學(xué)生足不出戶完成實(shí)驗(yàn)，卻可以獲得和真實(shí)環(huán)境下一樣的實(shí)驗(yàn)體會(huì)，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解。虛擬實(shí)驗(yàn)室還可打破時(shí)間和空間的限制，例如學(xué)生可以進(jìn)人犯罪現(xiàn)場(chǎng)，了解案發(fā)過(guò)程，這是其他的實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法比擬的。虛擬實(shí)驗(yàn)既可以縮短時(shí)間，又可以獲得直觀、逼真的效果。

    (2)虛擬實(shí)物。職業(yè)教學(xué)中的很多試驗(yàn)設(shè)備比較昂貴，更新?lián)Q代又比較快，有些儀器又比較容易壞，這就增加了教學(xué)費(fèi)用。利用虛擬技術(shù)就可以為學(xué)生制作“虛擬”設(shè)備。虛擬設(shè)備逼近客觀事實(shí)，向?qū)W生揭示事物的本質(zhì)。例如在機(jī)械制圖教學(xué)中，很多機(jī)械元件不方便拆卸，利用虛擬實(shí)物，老師可以通過(guò)“移植”、“借用”等教學(xué)方式就很容易讓學(xué)生看到現(xiàn)象和本質(zhì)。

    (3)模擬訓(xùn)練。利用vr技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)可以構(gòu)建虛擬的實(shí)習(xí)環(huán)境，在這個(gè)虛擬的環(huán)境中進(jìn)行駕駛、維修等職業(yè)技能訓(xùn)練。在該環(huán)境中，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己存在的問(wèn)題，通過(guò)多次的訓(xùn)練，掌握正確的操作方法。

    (4)虛擬過(guò)程。用vr的方法來(lái)展現(xiàn)一些現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法看到的變化過(guò)程。學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)驗(yàn)來(lái)控制事物的變化過(guò)程，完成所學(xué)知識(shí)的構(gòu)建。

4 vr技術(shù)在高職教育中的意義

    在vr中，基于自然方式的交互作用和個(gè)別化的學(xué)習(xí)環(huán)境提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生既是一個(gè)觀察者，又是一個(gè)積極的參與者。學(xué)生的各種感覺與虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境相互聯(lián)系和作用，這就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的效果。

    在vr環(huán)境下，學(xué)習(xí)者的各個(gè)感官都在和虛擬的外部世界發(fā)生著作用，學(xué)生完全沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境中。例如我們?cè)谥v網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以利用vr來(lái)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生可以設(shè)置數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向和交換的方式等，這樣學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦斫鈺?huì)更深人。

5結(jié)語(yǔ)

篇9

[關(guān)鍵詞] 存貨控制；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；Vensim

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 027

[中圖分類號(hào)] F272.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現(xiàn)代財(cái)務(wù)管理日常工作的重要環(huán)節(jié)，在經(jīng)典的存貨優(yōu)化控制模型中，通常對(duì)企業(yè)的內(nèi)部管理與外部環(huán)境作了非常理想化的界定，例如產(chǎn)供銷各個(gè)環(huán)節(jié)上的無(wú)縫對(duì)接，推導(dǎo)出精致的最佳經(jīng)濟(jì)采購(gòu)量公式，然而現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)千頭萬(wàn)緒，很難符合純數(shù)學(xué)意義的運(yùn)籌學(xué)庫(kù)存模型假設(shè)前提，一種以數(shù)值仿真技術(shù)為標(biāo)志的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為解決這類復(fù)雜問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的工具。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)不同于運(yùn)籌學(xué)，它不是依據(jù)抽象的各類假設(shè)去尋求所謂的“最優(yōu)解”，而是以現(xiàn)實(shí)的客觀存在為對(duì)象，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際信息構(gòu)建動(dòng)態(tài)的仿真模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)反復(fù)模擬對(duì)系統(tǒng)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行分析與研究。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本知識(shí)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，英文簡(jiǎn)稱SD）是由美國(guó)學(xué)者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標(biāo)是為了解決企業(yè)生產(chǎn)與庫(kù)存方面的問(wèn)題?，F(xiàn)在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理、供應(yīng)鏈管理、學(xué)習(xí)型組織以及公司戰(zhàn)略等。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的思想來(lái)源于流體力學(xué)，采取生動(dòng)直觀的方式對(duì)組織運(yùn)作進(jìn)行描述，即用SD專業(yè)語(yǔ)言刻畫企業(yè)各類資源在時(shí)空中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，包括訂單流（order）、人員流（people）、資金流（money）、設(shè)備流（equipment）、物料流（material）以及信息流（information）。

構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型通常包含如下步驟：①明確建模系統(tǒng)的目標(biāo)；②界定系統(tǒng)研究邊界；③確定因果作用相互關(guān)系；④運(yùn)用SD專業(yè)方法建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；⑤計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)；⑥對(duì)仿真結(jié)果分析；⑦對(duì)模型進(jìn)一步修正。其中第③、④步驟是解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，要求對(duì)研究問(wèn)題有深入研究，同時(shí)要具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，包括繪制因果關(guān)系圖、流程控制圖以及建立結(jié)構(gòu)方程式等。

2 存貨控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)案例——以Excel為工具

對(duì)于財(cái)務(wù)工作者來(lái)說(shuō)，通常對(duì)Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真方面的研究較少。一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是用一組微分方程來(lái)反映系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的，通常需要采用相關(guān)專業(yè)軟件處理。對(duì)于具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結(jié)合來(lái)開發(fā)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，這對(duì)于普通財(cái)務(wù)工作者是很難做到的。但是對(duì)于有些簡(jiǎn)單問(wèn)題可以運(yùn)用Excel來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本框架，其目的主要是掌握系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

下面根據(jù)溫素彬博士Excel系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的論文進(jìn)行修改得到如下存貨控制案例：假設(shè)某存貨系統(tǒng)初始庫(kù)存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫(kù)存量為7 500千克，庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間為2周，訂貨延遲時(shí)間為4周，模擬時(shí)間間隔為1周，試采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法探討庫(kù)存系統(tǒng)變化情況。

在分析存貨系統(tǒng)前作如下基本假設(shè)：①訂貨速率R1與期望庫(kù)存量EQ與實(shí)際庫(kù)存量Qt之差成正比，與庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間T1成反比；②實(shí)際庫(kù)存量變化率ΔQ等于收貨速率R2；③收貨速率R2與在途訂貨量ZQ成正比，與訂貨延遲時(shí)間T2成反比；④在途訂貨量變化ΔZQ率等于訂貨速率R1與收貨速率R2之差。

在Excel表格中建立各參數(shù)之間的數(shù)量勾稽關(guān)系，用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)表示為狀態(tài)變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見表1。

為了動(dòng)態(tài)反映存貨系統(tǒng)的變化情況，利用Excel中的控件工具調(diào)整時(shí)間，得到庫(kù)存量與在途訂貨量之間的動(dòng)態(tài)變化（圖1）。

從圖1可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

在存貨控制中要注意防止劇烈振蕩或者出現(xiàn)類似混沌現(xiàn)象，例如在其他條件不變的情況下，將庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間為1周，訂貨延遲時(shí)間為1周，則會(huì)出現(xiàn)圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬

對(duì)于簡(jiǎn)單存貨問(wèn)題可以采用Excel來(lái)模擬，但是如果系統(tǒng)比較復(fù)雜這時(shí)就要采用專業(yè)軟件Vensim，該軟件是由美國(guó)Ventana公司設(shè)計(jì)開發(fā)，是一個(gè)可視化的模擬、優(yōu)化軟件，為了清晰反映存貨系統(tǒng)，仍以上述存貨系統(tǒng)為例，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)軟件Vensim繪制存貨控制流程圖（該圖很難用Excel繪制）如圖3。

繪制控制流程圖僅僅從定性上反映各變量之間的因果作用關(guān)系，要對(duì)上述存貨系統(tǒng)進(jìn)行模擬，就需要對(duì)上述參數(shù)定量化，其參數(shù)定義公式見表1，Vensim建立各參數(shù)之間關(guān)系操作界面如圖4、圖5。

從圖6、圖7可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

4 結(jié) 論

（1）Excel進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真僅僅適應(yīng)于簡(jiǎn)單問(wèn)題，如果對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，這時(shí)就需要與VBA相結(jié)合，因而對(duì)計(jì)算機(jī)編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業(yè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以繪制生動(dòng)形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)Vensim在定義各類系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程時(shí)，采取圖形界面引導(dǎo)，因此學(xué)習(xí)方便、操作簡(jiǎn)單，對(duì)于本文中的存貨控制案例，兩種軟件仿真結(jié)果完全相同。

（3）Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以將Excel軟件中的函數(shù)、控件、模擬運(yùn)算表以及方案管理器等方面的功能有機(jī)集成與融合在一起，為解決財(cái)務(wù)管理各種復(fù)雜問(wèn)題提供了強(qiáng)有力工具。

主要參考文獻(xiàn)

[1]溫素彬.基于Excel的存貨管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003（2）.

[2]龔曉光，張娟.用Excel實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模擬與尋優(yōu)——以網(wǎng)民擴(kuò)散為例[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2008（1）.

[3]鐘永光，賈曉菁.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

篇10

【關(guān)鍵詞】化工原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TQ011文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

目前，化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，還有部分問(wèn)題注意不夠，導(dǎo)致了化工原理教學(xué)質(zhì)量不高，教學(xué)效果不佳，所以，分析化工原理試驗(yàn)教學(xué)非常有必要，這是提高教學(xué)效果的必要途徑。

二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述

《化工原理》課程是化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、過(guò)程裝備與控制、生物工程、環(huán)境工程、高分子等專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課?；ぴ碚n程的主要內(nèi)容是以生產(chǎn)中物理加工過(guò)程 為背景，按照其操作原理的共性歸納為若干“單元操作”，主要研究各單元操作的基本原理、典型設(shè)備的原則結(jié)構(gòu)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及選型?；ぴ韺儆诠?程科學(xué)，用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題，研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究?！痘ぴ韺?shí)驗(yàn)》是配合化工原理課堂理論教學(xué) 設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課，運(yùn)用課堂學(xué)過(guò)的化工基本理論，通過(guò)實(shí)驗(yàn)從實(shí)踐中進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用基本理論，分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種現(xiàn)象和問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作實(shí) 驗(yàn)設(shè)備的能力，分析、歸納、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力，以及嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的工作作風(fēng)?！痘ぴ韺?shí)驗(yàn)》是培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能 力以及創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，與理論課具有同等重要的教學(xué)地位。

三、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被固定的模式所束縛，總結(jié)起來(lái)存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題：

第一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、陳舊。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是長(zhǎng)期開設(shè)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、依附于課堂理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而反映學(xué)科前沿的、有利于學(xué)生創(chuàng)新性思 維的研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少。學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和興趣，故在實(shí)驗(yàn)中只是機(jī)械地重復(fù)老師剛演示過(guò)的步驟，不重視實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和過(guò)程，也不注意操作是 否規(guī)范。

第二，教學(xué)模式單一、陳舊。以往的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即由教師組織安排，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室先聽完老師介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)?的、實(shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，接著學(xué)生按教師講解的步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)，完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，記錄數(shù)據(jù)，然后按規(guī)定的格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào) 告?？偟恼f(shuō)來(lái)就是在統(tǒng)一規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，在相同的地點(diǎn)，學(xué)生聽相同的講解，做相同的實(shí)驗(yàn)，這樣導(dǎo)致學(xué)生積極性不高，厭學(xué)心理加重；且對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，而對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)則略顯復(fù)雜。

第三，實(shí)驗(yàn)人數(shù)多，硬件設(shè)備缺乏。由于近幾年的教育擴(kuò)招，使得學(xué)生人數(shù)增多，原本富足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在目前看來(lái)顯得有些“捉襟見肘”，這樣做實(shí)驗(yàn)時(shí)就要輪流等待，使得一組實(shí)驗(yàn)做下來(lái)所消耗的時(shí)間增長(zhǎng)，學(xué)生和教師都有怨言。

四、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)措施

1、重視理論嚴(yán)謹(jǐn)性同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

理論授課教師同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課教師，可在理論教學(xué)的同時(shí)穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和討論。同時(shí)我們應(yīng)該思考如何在化工原理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維和聯(lián)想思維。如在課堂講完離心泵后，向?qū)W生提了一個(gè)問(wèn)題，離心泵啟動(dòng)后為什么不出水？學(xué)生們有的說(shuō)汽蝕了，有的說(shuō)氣縛了，有的說(shuō)管道進(jìn)了異物堵住了，有的說(shuō)線路故障，有的說(shuō)出口閥沒開等等，答案五花八門，有的答案并不牽扯什么高深的理論問(wèn)題，但在實(shí)際操作中極有可能出現(xiàn)。因此在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生就能很快能理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，完成?shí)驗(yàn)操作。在理論授課的同時(shí)可安排實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù)，得心應(yīng)手，這樣才能更好發(fā)揮他們的主動(dòng)性和積極性。這里還有一個(gè)問(wèn)題值得注意，即在理論課后集中開出實(shí)驗(yàn)好還是上完相關(guān)章節(jié)后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)？一般認(rèn)為，相對(duì)的集中便于實(shí)驗(yàn)室的安排與管理，理論課后及時(shí)做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定容易理解一些。我認(rèn)為，在條件允許的前提下，盡可能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂理論在內(nèi)容與時(shí)間上協(xié)調(diào)。畢竟當(dāng)代大學(xué)生要學(xué)的知識(shí)很多，不可能在某一門課程上反反復(fù)復(fù)地花時(shí)間。

2、實(shí)驗(yàn)仿真不能取代實(shí)際操作

實(shí)驗(yàn)仿真是近20年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。在降低實(shí)驗(yàn)成本、克服因?qū)嶒?yàn)裝置臺(tái)套數(shù)不夠而引起的學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、改善和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等方面，確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái)，一些仿真技術(shù)公司和高校陸續(xù)推出了水平較高的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件，它們對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的貢獻(xiàn)是功不可沒的。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)仿真不可能完全替代實(shí)際操作，正如多媒體教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)板書授課，那種認(rèn)為讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上仿真就可避免購(gòu)置和使用化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的想法是錯(cuò)誤的。我認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，既可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解，也可以強(qiáng)化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟的掌握，以改善實(shí)驗(yàn)操作效果。同時(shí)，對(duì)于有特別要求的學(xué)生，也可以為他們提供多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。目前存在的問(wèn)題是，現(xiàn)有的軟件往往是針對(duì)某一種裝置設(shè)計(jì)和開發(fā)的，普適性不夠，同時(shí)也不能提供給使用者以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的功能，這樣不僅有礙軟件本身的推廣，而且不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

3、改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫形式

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié)，是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。很多同學(xué)在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)流于形式，不動(dòng)腦，多數(shù)內(nèi)容可以照抄實(shí)驗(yàn)講義。報(bào)告要真實(shí)反映我們要作什么？怎么作？作的結(jié)果？以及存在的問(wèn)題?；ぴ韺?shí)驗(yàn)報(bào)告要突出工程性及現(xiàn)實(shí)性；要體現(xiàn)出學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力；體現(xiàn)出創(chuàng)造性和探索性?？傮w上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采用/小論文/的形式來(lái)寫，但不強(qiáng)求一律，給學(xué)生思考、選擇和發(fā)展的空間。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，在能達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下，可根據(jù)自己興趣、愛好自行確定研究重點(diǎn)，自擬題目。同一實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學(xué)生自己擬定的，增加了實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和興趣，實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量由此得到明顯提高，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象則可明顯減少。

五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

創(chuàng)新能力具有很大作用。但目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)方法、技術(shù)上和測(cè)試手段上仍有許多問(wèn)題。教學(xué)方法上，還主要以教師講，學(xué)生照著 做為主，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)圆捎脤W(xué)生單純做實(shí)驗(yàn)定成績(jī)的教學(xué)模式；測(cè)試手段和技術(shù)比較落后，尤其是在運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制方面。為此我們要加 大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。

1.嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制

教師要認(rèn)真組織好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，嚴(yán)格教學(xué)管理，嚴(yán)格考核制度。實(shí)驗(yàn)課采取課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)操作、編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末書面考試的教學(xué)方式， 由以上各環(huán)節(jié)的執(zhí)行情況來(lái)全面評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，既實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制。

2.將計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開發(fā)與實(shí)驗(yàn)裝置相配套的化工原理仿真系統(tǒng)軟件，運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算技術(shù)、圖像和圖形技術(shù)，可方便、迅速、形象地再現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 學(xué)生在計(jì)算機(jī)上可完成實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，可節(jié)省學(xué)生繁雜和大量重復(fù)性計(jì)算時(shí)間，使學(xué)生有更多時(shí)間和精 力撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制。現(xiàn)代化工生產(chǎn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是集成化、大型化和自動(dòng)化，其實(shí) 質(zhì)就是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。我們?cè)谟行?shí)驗(yàn)裝置上采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制，不僅可以模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，還可以使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在工 程上的應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)過(guò)程中，必須要關(guān)注一些比較關(guān)鍵的問(wèn)題，進(jìn)而提出一些可行的措施來(lái)提高化工原理教學(xué)的水平，確?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]賴萬(wàn)東.化工原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革探索[J].高等工程教育研究，2011（增）：96-97.