计算机仿真论文范文

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（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。

（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。

二、计算机仿真技术在制造业中的应用

计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。　计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。　计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。

三、制造业中计算机仿真技术的研究展望

计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。

现阶段应用比较广发的物流仿真软件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等，这些软件都是面向对象的、图形化集成建模仿真软件，可以搭建系统仿真模型，通过参数输入而获得系统的参数输出，对制造企业的实际生产具有很高的参考性。随着仿真软件在制造业中的需求的不断增大，计算机仿真技术会不断的发展，三维建模软件与物流仿真软件会得到更好的结合，并以快速、简单的建模建立、工艺仿真以及优化算法等一步一步的集成，这将是制造业中计算机仿真技术的发展方向。

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描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较低，主要通过集聚行为来对物流及交通流进行描述，仅仅对车流在路段和节点的流入流出行为进行描述，而对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为等细节行为不进行描述。常见的宏观仿真软件有TransCAD、TRIPS、CUBE、VISUM及EMME等。

1.2中观仿真（Med-simulation）

能够较高程度的对系统要素及其规律进行描述，以列车或者货车组成的队列为基本单元，在对车流在路段和节点流入流出行为进行描述的同时，能够对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为进行简单的近似描述。常见的中观仿真软件有CONTRAM、TISI和INTEGRATION等。

1.3微观仿真（Micro-simulation）

描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较高，对于物流和交通流以单个列车、车辆为基本单位进行描述，对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为能够较为真实地反映。常见的微观仿真软件有Corsim、Paramics、Trans-Modeler、AIMSUN、SimTraffic、VISSIM、MITSIM及Synchro等。

1.4次微观仿真（Submicroscopic-simulation）

描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度最高。例如：次微观仿真模型在对运输方式切换行为进行描述的同时，还要对车辆承载量的改变对车速的和费用的影响等进行描述。

2公铁联运物流仿真平台建设及关键技术研究

2.1公铁联运物流工程仿真平台的建立

采用先进的物联网及信息技术，以公铁联运物流业务流程管理为核心，集成交通运输工程、物流工程、现代物流运筹规划、计算机控制技术、信息处理技术、工业现场总线通讯技术、分布式数据库技术、实时数据库技术等学科和技术，建立针对公铁联运物流的高连接性、精确性、集成性、动态性、实时性的要求，区别于一般物流概念的学习实验室或演示实验室，建立基于实际工程项目应用为背景的公铁联运物流工程仿真平台。

2.2不同运输环节的无缝连接

采用基于XML的EDI技术协调公铁联运的各个环节，完成两种不同运输环节的无缝衔接，深入研究公铁联运信息的传输效率及跨地区传输，进而实现跨区域的实时信息传输、远程数据分布式和集中式处理的结合以及多个异地局域网连接等。

2.3公铁联运的信息集成服务的研究

通过多目标协同优化方法对公铁联运多式联运的信息集成服务进行研究，达到物流过程中信息的高效共享和业务的协同联动，实现跨区域，跨行业，跨部门的信息共享，充分发挥信息集聚效应，达到降低成本提升效率的目的。

2.4公铁联运物流安全控制与研究

建立基于GIS的公铁联运物流安全监控系统，根据该系统采集的数据以及历史数据，建立预警数据库，对数据信息进行定性和定量分析，作出识别、诊断和决策。

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长期以来，我国高等教育受前苏联模式的影响，以及人才匮乏、教学资源紧缺的现实，存在着偏重理论知识的传授而忽视学生独立动手能力、综合分析问题和解决问题能力的问题，统一培养口径、重“学”轻“术”、偏重课堂教学、忽视实践锻炼等做法，使得我们培养出的人才实践能力严重不足，创新能力严重欠缺。当今世界，各主要国家无不把竞争与创新上升到国家战略高度。美国从2004年推出了创新型人才培养的国家战略，强调将仿真作为核心技术手段，推动国家技术进步。也是从2004年起，我国政府把自主创新从一般性号召提升到国家战略高度，也非常重视仿真技术的研究与应用，创立了若干与仿真有关的国家级实验室与工程技术中心，以响应科技发展需求。以创新型国家战略目标为衡量标准，就必须关注高校教育的创新问题[1]。

2.CDIO理念成为教育创新的最佳模式

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思—设计—实现—运行）是一个新型的工程教育模式，它由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所工程大学发起，全球23所大学参与，合作开发的一个国际工程教育合作项目。CDIO在当前得到了国际高等工程教育的共识，这种人才培养模式的理念主要体现在以下4个方面：具有国际先进性、具有实践可操作性、具有全面系统性及具有普遍适应性。

二、基于CDIO理念的仿真新概念的提出

1.仿真的基本定义

1961年，G.W.Morgenthater首次将“仿真”定义为“在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现”。这一定义忽略了实际系统存在时仍然需要做仿真的情形，对此，Korn在其1978年出版的著作《连续系统仿真》中，将“仿真”定义修正为“用能代表所研究的系统的模型做实验”。这一概念从研究角度强调了仿真是一种类型的实验。Spriet认为模型是仿真的基础，于1982年将“仿真”定义为“所有支持模型建立与模型分析的活动即为仿真活动”。考虑到仿真已广泛应用于产品开发与技能培训等众多方面，Oren于1984年建立了仿真的基本概念框架“建模-实验-分析”，并在此基础上定义“仿真是一种基于模型的活动”，并从此开创了现代仿真技术。但是，如果将所有基于模型的活动都定义为仿真，而不对“活动”加以界定，则难免忽略了仿真过程的完整性，比如，不能认为“基于模型的评估活动”为仿真，那只是仿真过程中的一个阶段。

2.仿真新概念的提出

我国教育工作者引入CDIO以来，取得了诸多成果。本文作者参照CDIO“构思-设计-实现-运行”这一主线，认为仿真首先要“构思”目的、手段、步骤及结果的分析等，然后有针对性地“设计”某项活动，并按照设计要求，为活动的“实现”做好充分准备，并按一定的步骤和方法实施活动，继而“运行”所实现的模型系统，对获得的结果进行分析，研究是否达到了仿真目的，如果达到了，则仿真成功，如果没有达到，则重新进行一个新的CDIO过程。基于上述分析，本位提出“仿真是一种基于模型的CDIO活动”，该概念将仿真和CDIO紧密结合起来了，既适应于实验，又适应于技能培训等其他活动，而且突出了仿真的过程特性，具有鲜明的指导意义，优点明显。

三、仿真新概念的教学实践

1.控制系统计算机仿真技术教学面临的问题

（1）教学内容问题。该课程现行的教学内容主要包括系统的数学模型、连续系统仿真、离散事件系统仿真、仿真工具介绍及仿真的应用等，相关内容与《自动控制原理》、《现代控制理论》、《数值计算》、《数据结构与算法》、《数学建模》、《参数估计与检测》、《系统辨识》等课程有交叉和重叠。有关“数学模型”及“状态空间方法”在《自动控制原理》、《现代控制理论》中有详细讲述，“数值积分法”的内容在《数值计算》中有详细讲述，“建模方法”在《数学建模》、《参数估计与检测》、《系统辨识》等课程中有详细讲述，仿真工具介绍及仿真的应用等在《Matlab/Simulink程序设计与应用》课程中有大量讲授等。当主要教学内容限定为上述内容时，不可避免地出现与其他课程内容交叉和重叠的现象，令教师和学生无法准确界定和掌握仿真课程的核心内容，使得教学效果不佳。

（2）教材选用问题。《控制系统计算机仿真》课程的教学，曾经采用过的教材达8种之多。对教材进行分析发现，有一类近似于以Matlab为基础讲述自动控制原理，有一类主要讲述仿真的算法与实现，不涉及具体工具，还有一类属于仿真技术综述的，尚不足以支持仿真课程体系建设，难以满足实践需求。

（3）教学方法问题。就教学方法来说，本课程的教学主要还停留在传统的教学理念与方法上，通常是按照教学大纲规定的内容或者教材内容，结合多媒体进行按部就班的教学。如上所述，由于本课程在教学内容和教材选用方面存在的问题，常规教学方法面临诸多弊端，难以把握仿真的核心概念，更难以培养实践能力，严重滞后于时展和科技进步的步伐。

2.仿真新概念下的教学改革实践

有些高校研究了控制系统计算机仿真课程教学改革问题，但依托核心理念的改革尚显不足，对CDIO实施的关键问题，尚不有不同的认识。作者负责的控制系统计算机仿真技术的课程教学和改革中，借鉴同行方法，以先进CDIO理念为指导，采用案列教学方式，着眼于培养仿真专业的创新型人才，进行了教改研究与实践，简要介绍如下：

（1）教学大纲的运用与修改。教学工作通常要遵守教学大纲的规定，不能随意更改，但是对于教学改革项目可以适当放宽。总体而言，以遵守教学大纲的指导性原则为主，以遵守具体内容的限制为辅，以掌握核心概念、掌握课程精髓为基本原则，以实践为基础，以创新为目标，适当安排基于课题的“研讨式”教学内容。增加课外实验课时，增加任课教师和实验员，通过第二课堂引导学生从事一个完整的“仿真项目”，以教学团队的方式完成教学任务，改革教学考核方式。

（2）研讨式教学方式。结合学生的兴趣点与能力培养目标，课题组设计了若干个研讨项目，锻炼学生设计、构思能力，限于篇幅，本文简要介绍一项。安全帽佩戴方式问题。安全帽是工程施工人员在工作现场最重要的劳动防护用品，其佩戴方法有标准方法和经验方法。利用所学的仿真知识，比较两种方法中是否存在较优的方法，并给出佩戴建议。这一课题诱导学生提出了仿真人的概念，通过不同的高空坠物方式，检验仿真人的受伤程度，进而检验安全帽的佩戴方式。本项讨论在教学上结合采用多媒体教学、实际软件编程过程展示、课堂研讨小型项目、课外实践大型项目等多种方式，以掌握CDIO核心概念、仿真课程精髓为目标，以是否能在实践中灵活运用为检验标准，面向优秀创新型人才培养，引发了学生们的学习热情，并取得了若干优秀的成果，并且其影响力已扩展到大学毕业后的一生。

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2支持向量回归机的实现

2.1支持向量回归机的计算原理

设定输入的训练样本集为D={（xin，yk），k=1，2，3，…，l}式中xin∈Rn，yk∈R。通过训练样本可以得到一个决策函数，这样通过训练样本集之外的输入参数x可以较为精确的计算到相应的输出参数y。际工程中可操作。提高焊缝跟踪精度前（下）后（上）的焊缝形貌。

2.2构造核函数运用

支持向量回归机解决实际问题时必须构建一个合适的核函数，类型不同的核函数与之相对应的支持相对应的向量回归机类型也不相同，一个合适的核函数直接决定了所构造的支持向量回归机的运算性能。通过采集的数据信息的包角映射建立SVR核函数，然后修正函数，以提高核函数的回归精度。构造核函数：设定一个标量函数式F（x），F（x）≥0。令F（x）的最大值在支持向量处取得，最小值在支持向量以外点处取得，得到修正后的核函数K（x，x'）=F（x）F（x'）K（x，x'）（4）令其标量函数F（x）的最小值在支持向量处取得，最大值在其他以外点处取得。这样修正后的核函数对支持向量回归的精度有所提高。由于实际操作中支持向量一般都是不知道的，所以通常的初始核函数选为GAUSS核函数K（x，x'）=exp（-x-x'22σ2）（5）式中σ为归一化参数。通过式（5）可以得到初始的支持向量，将其带入函数F（x）实现支持向量邻域内黎曼度规的减小。修正后的GAUSS核函数大大提高了回归精度。在Matlab中编写函数式M文件，其逻辑流程为：（1）读取样本数据集；（2）建立数据集矩阵；（3）构建矩阵f，LB，UB；（4）计算初始核矩阵；（5）计算初始α值；（6）计算修正函数；（7）计算各个最优解α，将最后求的各个α值和变量值保存到MAD文件，然后编写决策函数编码通过调用MAD文件里的参数得出偏差值。

3仿真模拟

3.1水平偏差值

计算通过调用MATLAB中已经编写的M文件，得到的变量与函数值采用小波滤波、归一化、均值化处理后得到一个周期内的数据点参数集，使用已经编写好的决策函数文件计算出各个点的水平偏差，将其转化为水平偏差值。

3.2高度偏差值

计算焊炬的高度与电弧的电流值具有一定的规律性。选取焊炬在某一不变的位置高度，得到该位置的电流值，将该电流值与电流均值做差值，则该差值和高度偏差值具有线性规律，在LABVIEW中通过函数公式的各节点可以推算出高度偏差值。

3.3焊缝跟踪将LABVIEW

与机器人纠偏系统相联结，将水平偏差值与高度偏差值的实时参数传送给机器人纠偏系统，焊接机器人实时调整焊缝的路径，这样就实现焊缝焊接的实时跟踪。

3.4实验结果

选取旋转电弧传感器的扫描半径为3mm，V型坡口，角度45°，取样频率104Hz，电弧旋转频率25r/s。在水平偏差不相同的条件下分别选取两组数据，第一组取采集试验结果12个数据训练支持向量回归机，第二组作为参考组，进行偏差识别对比测试。使用该算法系统具有较小的偏差识别误差，提高了系统的识别精度，在实{st（2）α(*)∈R2lW∈R，ξ(*)∈R2I，b∈R。通过图像能够清楚地看到，进行处理后的数据提高了系统的精度和实时性。

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由于水轮机是一个动态元件，在工作时，其内部结构的变化和运动相对于稳定时要复杂很多，所以在进行水力瞬变的计算中，工作人员通常采用水轮机在稳定情况下工作时的综合特性曲线去确定水轮机流和水轮机力矩特性，但是在水轮机稳定状态下的综合特性曲线不包括尾水管和蜗壳不称定工况时水流惯性对水轮机特性曲线的影响。在计算水轮机综合特性曲线时如果引水管道很长，其影响对于整体的综合特性曲线影响不大，所以可以忽略。反之，则要进行一些运算确定其特性曲线而不可忽略。在计算机对水轮机调节系统进行仿真建模时，由于实际的水力发电站中线路复杂，所以在建立模型是必须要对整个水力发电系统中的所有管道通路进行编号，这样可以有效地避免重复而出现的误差，也可以提高整体的工作效率。在对于系统管道进行编号后，由于整体管道过多，同时建立其仿真模型非常麻烦，工作人员通常需要把管道分成若干个网格，网格的边界点作为计算节点，然后在网格内部进行仿真，然后进行最后统一的计算，建立合理的引水系统。

1.2电液随动系统

现代水轮机调速是由电子调节控制器和电液随动系统两部分构成。对于前一部分我国研究的比较深入，技术比较成熟。但对于电液随动系统基本保持原有体制并在此基础上进行一部分优化微调。微调主要分为模拟电调和微处理器电调两种方法。但是这两种方法都是采用电液随动系统。电液随动系统作为水轮机调速的执行部分，是其中不可缺少的重要组成部分。但是由于在水轮机调速系统中工作油液量大，流动路径较长，并且与大气和压缩空气直接接触，使得工作油液内的金属微粒、油泥、纤维等机械杂质较多，并且由于酸碱、水分所引起的油质劣化十分严重，又由于电液随动系统可靠性差，综合所有因素，电液随动系统油孔容易被堵塞，多次工作后断线，强度低等缺点。但是通过电子计算机仿真系统对此进行仿真，可以满足不同情况下的水轮机调节系统，使效果达到最优值。

2.水轮机调节系统仿真算法

2.1引水系统仿真算法

在仿真编程时，引水系统特征线方程与水轮机联立作为一个部分,引水系统采用特征线法求解;水轮机的流盆和力矩可由模型特性曲线上查得。调速器和发电机等部分的徽分方程作为另一部分,并分为存在大扰动和小扰动两种情况考虑。由于存在大扰动时，水轮机参数变化很大，超出其线性范围，因此小扰动模型不适用。为此调速器和发电机采用差分方程的方式建模,采用特征线原理求解。将上述两部分交替求梁晨哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040解，即为水轮调节系统动态仿真结果。

2.2电液随动系统的传递函数

将电液随动系统中的步进电机，主接力器作为积分环节,液压缸、主配压阀作为一阶惯性环节。同时记录导叶控制信号的限幅,步进电机输出限幅,步进电机输入信号死区以及液压缸、主配压阀死区等5个主要非线性。并且利用连续系统离散化非线性系统数字仿真，即可得电液随动系统传递函数。

3.仿真系统具备功能

3.1水轮机特性的计算

在求解非线性方程组时，如果没有水轮机流量特性和力矩特性的全特性，就只能在模型综合特性与逸速特性的基础上延长使用，所以在求解非线性方程组时，必须知道水轮机流量特性和力矩特性的全特性。同时将水轮机的特性参数用数组的方式在计算机中储存，需要储存的参数有：导叶开度，机组单位转速，机组单位流量和机组力矩。但是由于实际值与计算机所储存的理想数值存在误差，所以在实际计算出的数值与计算机储存的数值不相等，可以通过拉格朗日公式或者四点插值方法计算求得与单位流量个单位力矩所对应的计算值。

3.2仿真系统步长计算

由于理想情况下和现实情况存在误差，从而导致计算结果不准确，为了减小误差，使计算结果与实际情况更加符合，仿真计算时的步长必须取得足够小，分割的足够精密。步长的确定原则是：仿真系统计算步长的时间必须小于计算机微调调速器的采样时间，这样才能最小的减小误差，同时步长的计算必须在上述条件下同时也满足水击计算的特征方程曲线。当步长计算不能满足水击计算特征方程曲线时，应该在仿真系统中适当的调整波速使得步长满足其条件。

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二、虚拟仿真实验的开展

1.软硬件实验环境的建设

虚拟仿真实验的开展是建立在对虚拟仪器技术和计算机模拟仿真技术的基础之上的，所以虚拟仿真实验在电子通信领域的应用一定要从电子通信的角度出发，对相应的虚拟仪器和计算机模拟仿真技术进行研究，并在电子通信技术的基础上以数据交换为主要手段实现二者的有机结合，提升虚拟仿真实验开展的水平和质量。同时，针对电子通信领域所特有的一些现象和规律，借助计算机模拟仿真软件进行模拟仿真，将电子通信的技术和理论环境模拟做到极致，为电子通信技术的虚拟仿真实验营造一个最大限度接近真实的实验环境。

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（1）建立与设备实际安装情况相同的平台，使用了3DMAX，虚拟现实软件cult3D,Flash,DreamWeaver,Flash,photoshop,AfferEffect等建立最新型号的虚拟电脑硬件，然后建立与设备相关的各种保障设施模型，最后建立要进行虚拟仿真的设备的模型。

（2）实现虚拟电脑硬件组装后相关的寄存器、存储器、I/O设备、接口、CPU芯片及插座的操作，对可采用鼠标控制方式实现对其控件的操作，并通过仿真逻辑，将其动作结果显示在设备显示器上，从而完成设备的通电检查步骤，实现通电逻辑。第二，设计思路。从课程教学的需要，计算机仿真交互教学网站的课件常见的有如下几种类型：

1）Flash课件；

2）三分屏课件；

3）PPT课件；

4）用于仿真交互自学的课件。第三，Flash课件。传统教学中计算机工作过程和原理的讲解，采用图形和文字加以介绍，学生不易理解，感到课程单调、枯燥，学生学习的兴趣不大。采用Flash制作动态课件，充分用动画、声音、交互、视频以及剪辑等基本元素，能形象地表述计算机各部件的安装和各元器件数据交换和指令传送的过程。因Flash制作的课件图文声像并茂，能很好的激发学生的学习兴趣，而且Flash课件容量小，适应于网络的流式播发技术。第四，三分屏课件。三分屏课件是目前最流行的一种支持网络点播和直播的课件，主要包括视频（或音频）模块，课件提纲模块和PPT讲义模块。为了方便学生网上学习，我们将课程各小节的知识点以及难点和重点，录制成网页格式的文件，放在学校网站的树形目录结构中。三分屏课件可解决各级学校教育资源不均衡的问题，让优秀老师的教学方法，教学理念乃至生动的肢体语言和独特的教学感染力得以传播推广，降低教育工作者交流学习的成本，帮助教师教学反思，提高教学水平。同时，学生可以对没听懂的、不理解的内容可以反复观看，提高学习质量。第五，PPT课件。PPT课件的制作功能强大，不仅文字编辑功能强、段落格式丰富、文件格式多样，绘图手段齐全，而且通用性强，易学易用，有强大的多媒体展示功能，较好的WEB支持等优点，PPT课件形式的多样化，能吸引学生的学习兴趣，挖掘学生内在对知识的渴求，特别适合教师拿它来教学。第六，用于仿真交互自学的课件。教师制作课件的主要目的是调动学生的自主学习兴趣，强调学习过程以学生为中心，充分提高学生自主学习的能力，使学生能积极主动地制定学习计划，选择适合自己的学习方法，构建他们自己能掌握的一套知识，因此课件设计中强调学乐相结合，比如，学生可依据所学的计算机组成原理的知识来进行计算机元器件的安装、调试，如某一步骤不正确的话，仿真系统会给予提示并自行评分，这样，学生就能明白错误出在哪里，下次学习时能避免同样的错误，学生在仿真组装中渐渐掌握所学的元器件安装的基本知识。

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一些多媒体的技术开始被应用到电算化教学中，但在教学模式上依然采用传统的填鸭式教学模式，仅仅是由将过去的板书或者是书本转化成多媒体课件来展示，从本质上还是填鸭式教学，没有进行互动式教学，老师在课堂上完全是个人在讲述知识，而学生是被动地接受知识，对于时间性较强的会计电算化显然不利于教学效果的提升。

1.2教学目标不明确

会计电算化的教学目标不明确是目前教学方面所面临的最大问题，其主要表现一方面是完全遵循考证为原则进行教学，而且这种教学目标还具有典型性，很多院校都不同程度的使用了这种教学目标；另一方面，以完成教材中的教学内容为核心，并不联系当前社会的需要，忽略了科技应用实践能力的培养。

1.3理论不能够紧密联系实践

会计电算化教学最为关键的要素就是要让学生能够充分熟悉财务理论的基础上拥有一定的操作能力，这样才能够让学生很快在工作岗位上发挥作用。但目前在教学过程中，更多偏重的是理论上的教学，考核的内容也基本上是理论知识，导致了很多学生虽然考试分数高，但是实践操作能力差。

1.4老师综合素质有待提升

当前，很多院校老师其理论知识认识程度较深，是这方面的专家，但是很多老师同样也缺乏具体的实践操作能力。也就是说，院校中那种双师型老师数量并不多。这无疑会影响到学生的实践能力的培养。另外，老师在考核和评价学生方面也不注重实践能力的考察，采用的教学软件也相对单一，这些都会严重制约教学效果的提升。

2提升实践应用能力的教学策略

2.1丰富教学内容提升实践层次

首先，增加财务链账务核算月份的内容，让学生能够掌握跨月或者跨年的财务核算能力。然后，要丰富相关财务软件的教学内容，特别要结合供应链来进行财务教学，实现学生能够充分掌握供应链和财务链的有效结合，这样就能够有效地帮助学生更好地将知识应用到实践。最后，在软件管理教学时，还需要增加分析预测决策等方面的教学，要知道会计电算化不仅有助于进行基层管理，而且也有助于高层决策的管理。

2.2科学选择软件并及时进行升级

由于当前社会上存在的软件种类很多，除了考证的专用软件用友之外，还有金蝶等应用都非常广泛，这些不同的财务软件在功能和操作等方面既有一定的雷同，也有一定的差异。因此，老师除了使用考证用的软件进行教学之外，还需要引入其他同行的软件进行分析对比教学，让学生充分了解不同软件之间的差异，从而有助于学生更加深入的理解财务知识，作为院校必须要对两套以上的财务软件进行对比教学，要保障软件的及时升级和更新，要与社会企业的应用保持同步。

2.3分阶段教学提升实践的仿真属性

会计电算化课时要科学合理增加，特别是要加大实践教学的课时量，并从软件操作和仿真模拟两个阶段进行实践教学。在软件操作阶段，主要的教学内容是让学生能够充分理解该软件所包含的财务管理思想以及具体的操作方法。而在仿真实践环节，就需要运用实践材料进行电算化的核算，模拟企业财务管理过程中的电算化核算工作，并创设相应的财务管理环境，让学生在这个过程中扮演相应的角色，从而结合具体的工程事项进行财务核算，并让学生能够明白自己的岗位职责和相关技能要求。通过这种类似真实的现场财务管理环境来进行仿真实践，就能够有效提升学生的实践应用能力。

2.4构建电算化实践基地，创新校企合作模式

由于目前很多院校在会计电算化实践应用能力方面和企业相比还是存有一定的差距，为了让院校的教学效果能够满足企业的需求，那么通过校企联合的方式，构建会计电算化的实践基地，这样就能够让学生更好地实现企业级应用的教学。对于学校来说，可以提供相应的理论知识的教学以及仿真教学材料。而对于企业来说则能够通过大量的实践应用人员的指导让学生能够更加熟练地掌握企业会计电算化的主要工作模式，或者组织学生进行参观学习，企业为学生提供相应的实习岗位，通过这种方式来消除教学和企业人才需求之间的差距。

2.5促进老师综合素质的提升

针对老师在实践应用能力相对较低的问题，院校应该从下面两点来进行解决：①要加强对老师的培训工作，选择一些专业的老师参加相关财务软件的培训，或者和财务软件企业进行合作，派老师到这些财务软件企业进行进修，并让老师参与企业的财务软件实施或者ERP实施工作，提升老师的实践应用能力；②通过利用寒暑假期间，引导老师到企业内部进行顶岗工作，通过具体的工作环境来提升老师的综合素质，从而为仿真实践教学提升必要的实践基础能力。

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1对系统仿真类型进行概述

顾名思义，“仿真”就是对现实世界的物体进行模拟的一种状态，使其达到逼真的情形。在工程技术领域，经常采用系统仿真技术来研究相关事物，如通过系统模型的相关实验来研究设计或者存在的某个系统。

2对计算机仿真技术在制造业中的应用以及发展现状进行概述

由于我国是一个制造业大国，并且制造业在我国的国民经济收入中也占很大的比例，因此，国家及企业都非常重视我国制造业技术的发展。随着我国科学技术及制造业的进步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速发展。而系统仿真技术作为工程领域里面的一个重要手段，其被大量应用到我国制造业进行研究及实践，从而产生出一些先进制造技术。对于系统仿真技术而言，如果从本质上面来讲，其就是通过建立仿真模型，然后再对仿真模型不断进行实践模拟的一种先进技术。它的实现过程主要是由仿真语言、计算机高级语言、以及计算机仿真软件来实现，具体情况如上图2-1所示。可以很明显的看出，对于一个典型的仿真软件来讲，它主要包括程序包、仿真语言、仿真环境三种不同的形式，它的覆盖功能也不是完全相同的，并且，从下到上是大致的反映了计算机仿真软件的一个发展情况。随着相关技术的发展，直到上个世纪80年代后期，出现了一体化的仿真环境。随着我国计算机技术的进一步发展，开始出现了面向对象的并发执行机制，这样，就非常容易的实现在数据库管理的基础之上来对实验及模型数据、以及实验仿真的结果等进行统一的管理，与此同时，人工智能等相关的先进技术也开始应用到仿真建模、运行以及对仿真的结果进行分析之中。另外，广义的制造系统的相关仿真器也开始大量出现，在某种程度上面很好的实现了对制造系统进行的非语言建模、以及模型数据驱动等相关的重要功能。比较典型的一体化仿真软件有TESS等，广义的仿真器有FATOR等。

3计算机仿真研究的热点以及对我国制造业的相关影响

自从上世纪末以来，随着我国制造业的竞争不断加剧，产品生产周期不断缩短，这样就导致系统仿真技术不断向横向的方向发展，在制造业里面比较典型的就是“虚拟制造技术”的发展。根据虚拟制造的概念可以得知，需要先采取计算机来模拟整个产品的设计及制造过程，这样便于发现各种问题，并且在产品制造之前就把问题解决掉，从而提高生产效率及产品质量。随着制造业的发展，仿真技术在我国制造行业里面的又一个重要研究热点诞生，即虚拟产品的开发（VPD），它最早是来源于并行工程的思想。并行工程技术（CE）在对产品进行开发之前就对产品的整个生命周期进行全面的考虑，这样，对解决相关产品的设计以及开发之间的矛盾是非常有益的。而虚拟产品开发是在并行工程的指导下，把大规模的产品数据管理系统以及CAD等产品设计系统等进行综合起来，从而进一步的形成虚拟产品的开发环境，这样就可以在该环境下进行产品的策划、设计等，以及预测产品在真实环境下的相关特征、功能及性能等，这样在进行实际设计、生产的过程中，可以减少反复或者变更等的次数。VPD技术能够深入到各种复杂产品的制造之中，从而为企业产生巨大的经济效益。随着计算机技术的高度快速发展，对仿真技术的相关应用已由单一的形式向复杂性的方向进行发展。由于现代制造企业面向全国甚至全世界，因此，它的仿真对象也是分布在不同的时空，在这样的背景下就产生了分布交互化仿真技术（DIS）。对于这种仿真系统来讲，它所包括的内容有：构造实体、实体-虚体、真实方面的实体等，并且，这些实体是可以基于不同时期的相关技术、不同产品的相互组成、不同的系统方面的目的、以及不同生产厂家的相关技术等，对于这样的复杂情况是允许他们进行交换操作的。分布交互化仿真技术（DIS）通过采用计算机网络将分布在不同地点的仿真设备进行连接起来，这样便可以通过实体之间的数据方面的交换构成时空到合成仿真环境的一种比较先进的仿真技术。如今，在我国制造业中已经产生了虚拟企业或者类似于DIS的虚拟研究开发中心等。就目前来讲，比较出名的就是香港城市大学与香港生产力方面的促进局共同构建的快速科技中心，它就是虚拟研究开发中心。由于当今社会是动态快速发展变化的，人们的需求更多转向个性化、多样化等方向，因此，对于制造企业来讲，它们就要抓住市场的需求，然后采取方式（如柔性生产制造）来快速响应市场需求，这样才能够为企业获取更多的市场利润，但是，通常情况之下，由于企业在短期内存在相关资源欠缺等方面的局限性，在这样的背景下，企业要想获得市场机会，它们就有可能通过互联网来临时连接成一种动态方面的联盟-也就是所谓的虚拟企业。

4结束语

随着我国社会的不断发展，导致计算机仿真技术的发展也日新月异。在制造业中，对于整个产品的生命周期来讲，仿真技术都表现出其强大的发展潜力。在当今制造业竞争激烈的社会，计算机仿真技术在制造领域的应用及发展在不断的扩展，其功能也更多的面向可视化、智能化生产、绿色制造等方面不断发展。

参考文献

[1]戴金海等.并行工程与仿真技术[J].计算机仿真,2013(23):54-59.

[2]熊光楞.计算机仿真及其在制造业中的应用[J].计算机仿真,2012,2(14):20-27.

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【关键词】计算机仿真技术 信息化 制造业

1 对系统仿真类型进行概述

顾名思义，“仿真”就是对现实世界的物体进行模拟的一种状态，使其达到逼真的情形。在工程技术领域，经常采用系统仿真技术来研究相关事物，如通过系统模型的相关实验来研究设计或者存在的某个系统。表1为系统仿真分类表。

2 对计算机仿真技术在制造业中的应用以及发展现状进行概述

由于我国是一个制造业大国，并且制造业在我国的国民经济收入中也占很大的比例，因此，国家及企业都非常重视我国制造业技术的发展。随着我国科学技术及制造业的进步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速发展。而系统仿真技术作为工程领域里面的一个重要手段，其被大量应用到我国制造业进行研究及实践，从而产生出一些先进制造技术。

对于系统仿真技术而言，如果从本质上面来讲，其就是通过建立仿真模型，然后再对仿真模型不断进行实践模拟的一种先进技术。它的实现过程主要是由仿真语言、计算机高级语言、以及计算机仿真软件来实现，具体情况如上图2-1所示。可以很明@的看出，对于一个典型的仿真软件来讲，它主要包括程序包、仿真语言、仿真环境三种不同的形式，它的覆盖功能也不是完全相同的，并且，从下到上是大致的反映了计算机仿真软件的一个发展情况。随着相关技术的发展，直到上个世纪80年代后期，出现了一体化的仿真环境。随着我国计算机技术的进一步发展，开始出现了面向对象的并发执行机制，这样，就非常容易的实现在数据库管理的基础之上来对实验及模型数据、以及实验仿真的结果等进行统一的管理，与此同时，人工智能等相关的先进技术也开始应用到仿真建模、运行以及对仿真的结果进行分析之中。另外，广义的制造系统的相关仿真器也开始大量出现，在某种程度上面很好的实现了对制造系统进行的非语言建模、以及模型数据驱动等相关的重要功能。比较典型的一体化仿真软件有TESS等，广义的仿真器有FATOR等。

3 计算机仿真研究的热点以及对我国制造业的相关影响

自从上世纪末以来，随着我国制造业的竞争不断加剧，产品生产周期不断缩短，这样就导致系统仿真技术不断向横向的方向发展，在制造业里面比较典型的就是“虚拟制造技术”的发展。根据虚拟制造的概念可以得知，需要先采取计算机来模拟整个产品的设计及制造过程，这样便于发现各种问题，并且在产品制造之前就把问题解决掉，从而提高生产效率及产品质量。

随着制造业的发展，仿真技术在我国制造行业里面的又一个重要研究热点诞生，即虚拟产品的开发（VPD），它最早是来源于并行工程的思想。并行工程技术（CE）在对产品进行开发之前就对产品的整个生命周期进行全面的考虑，这样，对解决相关产品的设计以及开发之间的矛盾是非常有益的。而虚拟产品开发是在并行工程的指导下，把大规模的产品数据管理系统以及CAD等产品设计系统等进行综合起来，从而进一步的形成虚拟产品的开发环境，这样就可以在该环境下进行产品的策划、设计等，以及预测产品在真实环境下的相关特征、功能及性能等，这样在进行实际设计、生产的过程中，可以减少反复或者变更等的次数。VPD技术能够深入到各种复杂产品的制造之中，从而为企业产生巨大的经济效益。

随着计算机技术的高度快速发展，对仿真技术的相关应用已由单一的形式向复杂性的方向进行发展。由于现代制造企业面向全国甚至全世界，因此，它的仿真对象也是分布在不同的时空，在这样的背景下就产生了分布交互化仿真技术（DIS）。对于这种仿真系统来讲，它所包括的内容有：构造实体、实体-虚体、真实方面的实体等，并且，这些实体是可以基于不同时期的相关技术、不同产品的相互组成、不同的系统方面的目的、以及不同生产厂家的相关技术等，对于这样的复杂情况是允许他们进行交换操作的。分布交互化仿真技术（DIS）通过采用计算机网络将分布在不同地点的仿真设备进行连接起来，这样便可以通过实体之间的数据方面的交换构成时空到合成仿真环境的一种比较先进的仿真技术。

如今，在我国制造业中已经产生了虚拟企业或者类似于DIS的虚拟研究开发中心等。就目前来讲，比较出名的就是香港城市大学与香港生产力方面的促进局共同构建的快速科技中心，它就是虚拟研究开发中心。由于当今社会是动态快速发展变化的，人们的需求更多转向个性化、多样化等方向，因此，对于制造企业来讲，它们就要抓住市场的需求，然后采取方式（如柔性生产制造）来快速响应市场需求，这样才能够为企业获取更多的市场利润，但是，通常情况之下，由于企业在短期内存在相关资源欠缺等方面的局限性，在这样的背景下，企业要想获得市场机会，它们就有可能通过互联网来临时连接成一种动态方面的联盟-也就是所谓的虚拟企业。

4 结束语

随着我国社会的不断发展，导致计算机仿真技术的发展也日新月异。在制造业中，对于整个产品的生命周期来讲，仿真技术都表现出其强大的发展潜力。在当今制造业竞争激烈的社会，计算机仿真技术在制造领域的应用及发展在不断的扩展，其功能也更多的面向可视化、智能化生产、绿色制造等方面不断发展。

参考文献

[1]戴金海等.并行工程与仿真技术[J].计算机仿真，2013（23）：54-59.

[2]熊光楞.计算机仿真及其在制造业中的应用[J].计算机仿真，2012，2（14）：20-27.

[3]郑力，卢继平等.虚拟制造技术[J].计算机辅助设计与制造，2013（09）：62-67.

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一、建设方案

办学理念、教育教学思路、教学计划、教学模式是学校得以发展的精髓。而实训场所的规划与建设是学校发展中最重要的硬件条件之一。目前，高职院校实训中心建设存在投人大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。为此，我们构建了现代化实iJl}中心，以最少的设备投人、多样的实训方式、优良的实训效果、优异的性价比，为培养学生的实践能力提供理想的解决方案。

1.在内容上以规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。现代工业逐渐向大型化、复杂化、连续化、集成化和自动化方向发展，要求在生产过程中达到高产、优质、低耗、低污染、无人身设备事故，因此对工人素质的要求也越来越高。“基于计算机网络的教学培训平台”素材采集均以规范、标准型号的设备和标准操作控制为依据，从而达到安全、可靠地培养学生对所学知识的理解能力和岗位操作的应用能力的目的。

2.在形式上是计算机仿真十真实装置。仿真培训在国内外已开始广泛应用。在一些发达国家，一个新的生产工艺、新的装置的制造都有仿真模型的产生，以便对系统进行分析论证，同时在人员上岗之前通常需通过仿真培训，我国的许多大型企业也都运用计算机仿真技术对员工进行在职和r’馆`u培训。但是，无论是国内国外的计算机仿真都是基于某一对象或某一过程的培训，而职业技术类院校是面向多专业、多技能的培养，因此，我们在认真研究的基础上，提出建设网络化的包含计算机仿真的教学培训平台规划和目标，以此提高职业技术类院校的实验实训效果，同时提高经费投人的性价比。

3.在管理上实行集中管理、联合开发，实现资源整合与优化。“基于计算机网络的教学培训平台”把各专业的典型案例进行集中整合、统一管理，再配以实际装置和合适的仿真教学模式，一方面可以满足职业教育中课堂教学的理论知识与真实的仿真效果相结合，提高课堂教学的实效性;另一方面可以解决学院在实习、实训中因为学生多、设备少、在规定的实习实训时间内使每位学生的知识技能都能得到提高的要求，同时还可以满足学生个性化学习和发展的需要，通过让学生自主选择培训项目进行操作练习来培养学生的专业技能。

4.在服务上为社区、地方、行业的培训事业提供平台。由于“基于计算机网络的教学培训平台”是一个开放系统，其素材可以根据不同的需求进行更新和设定，同时也可以按照不同行业的培训要求及时更新培训内容，学生通过在教学实训平台的培训，再结合一些真实装置的操作，可以很快适应岗位需求，达到事半功倍的效果。

二、建设内容与规划原则

在建设内容上，一方面满足专业实验和实训要求，配置、规划、建设好电子教室和多媒体学术报告厅;另一方面着重规划技术研发中心，锻炼并打造一支具有较强能力的科研队伍。

基本方案:计算机仿真与实际工业对象相结合。教学内容可分为知识的理论部分(应知)和知识的应用操作能力(应会)。计算机仿真教学系统的开发，是以计算机和网络为手段，把应知和应会内容分别用多媒体教学课件(教件)和仿真实训的形式表现出来。其中理论学习、机理研究中的实验(验证型和研究型)和对问题的理解主要用教、课件描述，而实训过程中的操作技能及同一动作过程精细、准确、稳定性的培养则采用大型仿真培训软件培训。

三、采用三层局域网模式实现方案

采用三层局域网模式可以方便地对系统进行扩充和统一维护管理。包括进行远程登录、调试、系统组态。所有资源共有共享。第一层，操作层面(实物层面);第二层，方案组态对象及连接层面(同一对象下可进行多个实验实训项目);第三层，对象模型或实际对象层面。 四、计算机仿真和实际装置结合方案的主要特点

1.投入大大下降，实验实训效果大大提高.没有实训平台时:(1)设备投人一个标准班10组(每班40人计);(2)设备需维护、维修(需投人人力、物力);(3)设备的更新、淘汰快(财力不断投人);(4)实验实训的能耗和耗材。有了实训平台后:(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习提示;(4)自主选择培训内容;(5)在线考试系统，及时检查学习效果。

2.将不易实训的内容变为可能。(1)消防过程(危险过程)的实训;(2)易燃易爆环境下(危险场所)的实验实训;(3)易损设备的操作实训;(4)一次性设备的实验实训等均可以实现。

3.满足培训和专业调整后，新建、重组实验实训环境。(1)培训:高职学院的发展必须走学历教育(全日制、成人)和各类培训相结合的道路，从国内外高职学院典型成功案例可以看出各类培训年学生数一般都超过学历教育的年学生数，同时不难算出各类培训的经济效益更高，其培训的特点是岗位多、专业广、同阶段学习人数少。该平台可以同时满足不同岗位方向的培训人员同时在线进行不同的培训，同时达到在不同的实验实训环境中进行培训的要求。(2)专业调整、新建、重组后的实验实训投人不大，建设周期短。

4.计算机网络方案使资源共享成为可能.合法用户学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源，合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训练习，集中管理资源更安全，添加、修改更方便。

五、结论

“基于计算机网络的教学培训平台”采取计算机仿真与实际工业对象相结合的方案，在专业技能培训、技能鉴定与考核等领域提供了一种新的技术手段。

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【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

数字电子技术是计算机及通信类专业的重要的专业基础课,其中关键的环节就是培养学生的实践能力和解决问题的能力,因此,生动形象的课堂教学和全面的实验体系对教学效果和知识的应用能力有着非常重要的作用。然而,由于实验仪器的的老旧,数量有限,使得实验的开出率以及实验内容的扩展都受到限制。为顺应现代教育的发展,实施的现代化远程开放教育,将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教学中。其中理论教学结合多种教学方法和现代化的教育技术,将基础知识和理论形象地表现出来,有助于学生理解。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际,并加以应用,在此研究基础上提出了基于虚拟仿真技术的所有电子技术课程教学的新模式。

二 计算机虚拟仿真技术

虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多个领域。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,与虚拟环境进行交互[1]。

计算机虚拟仿真技术,是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建的环境中相互作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,可以满足现代教育的发展需求[1]。

三 课程教学的若干问题及改革研究

对于理论教学环节,首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的,即便是近几年出版的教材,也只是内容的深浅不同,体系结构基本相同。比如教材中主要说明的74LS系列的芯片在目前实际应用中已经被淘汰,真正是学的没用,用的没学。现在的学生在学习中,非常关注所学知识的实用性,如果不能学以致用,就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容,讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片,当然也要根据学生学习程度,最大可能激发学生的兴趣[3]。

其次是教学方法。常用的教学方法无非就是这几种:讲授法、讨论法、谈话法、阅读指导法。根据课程的特点和教学要求,不能一成不变的套用传统的教学方法。这些方法对有些课程很有效,但是对计算机课程不一定全部适合,因此需要探索适合本课程需求的新的教学方法。笔者在教学中通常有如下几种方法:讲授法,这是传统的教学方法,教师口述基本事实、原理和推理过程。部分定理,原理及产品采用讲授法。例举法,就是以典型例题说明某个定理或元件的应用,这是本课程用的最多的一种方法。在数字电路课程中有很多芯片的实际应用,有些是针对某部分内容的很典型的例子,这些例子对于学生理解和掌握此部分知识非常有用。任务驱动法,就是教师布置一些运用某个知识点的题目,要求学生在课堂上有限的时间里做出来,并检查完成情况。这样学生对该节课所学知识从理论到应用有了一个全方位的认识,而且对每个知识点掌握得都比较透彻,这是近年来比较流行的一种教学方法,也是计算机专业课程特有的一种教学方法,对提升教学效果有显著作用。

再次是教学手段,不是单纯的使用多媒体课件,而是结合计算机专业特点引入现代化教育技术和手段,很多典型例题用计算机仿真软件在课堂验证,让学生直观形象地了解电路的工作情况,从而掌握电路或芯片的应用。

对于实验教学环节,首先是实验设备简陋。很多高校数字电路实验设备包括我校仍然使用老式实验箱,即由固定数字电路芯片搭建的实验,学生只能按实验教材设计的实验按步骤做固定的实验,实验内容都是以芯片讲解为主,目的是对芯片功能进行验证。因此学生把实验课当完成任务,实验环节没有促进教学,相反影响了教学效果。很多新的芯片不能认识和实践,使得实验教学方法与实际应用的要求严重脱节。其次在实验教学过程中,由于实验设备老化,个别元件被损坏或接触不良,导致学生实验中,出现一些问题,电路连接完全正确,但是就是得不到正确结果,结果费了很多时间去排除故障,这样做实验当然激发不了学生的兴趣,相反还会阻碍他们进一步探索。再次,由于实验条件的限制,实验项目只能停留在验证性实验层次,学生的设计能力和综合应用能力都得不到提高,利用电子电路的计算机虚拟仿真软件multisilm10就可以解决这个问题,利用这个软件可以自行设计集成电路,综合应用各种芯片,完成所有的数字电路实验[4]。在教学实施中,根据学生情况分验证性实验、设计性实验和综合性实验三个层次完成实验教学目标。

四 计算机虚拟仿真技术在课程教学中的应用

1 课堂教学中的应用

在课堂讲到门电路的工作原理或集成电路的应用时,可以现场用计算机仿真软件演示电路的工作过程,使学生更好地理解门电路的工作原理和芯片的工作情况。从而掌握电路的应用。这样,教学过程是由原理到应用,由简单到复杂,由抽象到现实,循序渐进地完成理论知识的学习。数字电路的基本单元是门电路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分对于大部分同学来说都是难点,如何突破这个难点呢?利用软件建立仿真电路,真实地展现输出电压随输入电压的变化情况,就会获得很好的效果。下面是利用仿真软件说明TTL与非门工作原理的课堂实例:

(1) Vi=0V,输入接低电平。那么Q1导通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,输入高电平。那么Q1的发射极电流从发射极(0.852mA)流入,从集电极流出,Q1的发射极和集电极倒置状态。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,导致Q2、Q5导通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。输出Vo=0.018V。其电路仿真如图2:

2 实验教学中的应用

大学生需要有独立的设计能力和对电子器件的综合应用能力,这就决定了本课程的实验体系应该是三个层次,在简单的验证性实验的基础上必须开设有创造性的设计性实验和综合性实验。然而实验室有限的数字电路实验箱只能做几个简单的验证性实验,无法满足设计性实验和综合性实验的设备要求。但是,利用电子电路的计算机仿真软件就可以扩展实验室,提供所需要的一切电子元件和芯片,搭建任意难度,任意复杂的电路,并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性,配合适当的电路可做出多种不同的应用。在实验课程中,提前给出了三种实验的一些题目和内容,要求验证性实验必须都完成,设计性实验可选做一至两个,综合性实验选做一个。下面简要说明学生利用仿真软件选做的数字电子钟逻辑电路的设计实例。

要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟,选用器材主要有:安装有仿真软件的计算机若干台,集成电路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、电阻、电容若干,数码显示管,三极管、开关若干。

提示设计方案,包括数字电子钟的电路框图和四个主要模块的实现细节,学生依据电路框图和提示信息设计逻辑电路图,并将其在虚拟实验环境中用仿真电路实现。下面给出数字电子钟的电路框图。

篇幅所限,参考电路就不给出,但是通过这个实例可以看出虚拟仿真技术在课程实验中的重要作用。不但节省很多设备购置费用,不受地点和环境的限制,而且和真实实验具有相同的效果。既然如此,为什么不广泛应用呢?

五 总结

论文对数字电子技术课程教学提出很多问题,在实际的教学实践中对这些问题进行了探索,将计算机虚拟仿真技术引入教学中,采用现代化教育手段进行课程改革。课堂教学提出了很多适合本课程并行之有效的教学方法,重要电路工作情况的计算机仿真演示,部分例题的计算机仿真验证,增强其直观性和真实性,加强学生的理解。实验教学也利用计算机仿真软件,采用虚拟实验和真实实验相结合的方式,扩充建立了虚拟实验室,扩展了实验内容,在无需花费很大代价的情况下,满足了设计性实验和综合性实验的条件,从而完成三个层次实验体系的建设。在本文的研究基础上,可将虚拟仿真技术推广应用到所有电子技术课程教学中,引发电子技术课程改革的新局面。

参考文献

[1] 吕,邓春健等.利用EDA技术全面改进数字电路课程教学[J].福建电脑,2008,(6).

[2] 刘静,边晓娜等.基于EDA平台的虚拟电子实验研究与实践[J].计算机教育,2007,(7).

[3] 黄培根等著.multisim 10 计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[4] 黄荻.融入EDA技术,深入数字电路课程改革[J].中国现代教育装备,2008,(2).

[5] 江晓安等编著.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.