序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇計算機仿真技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

【關鍵詞】計算機仿真技術 信息化 制造業

1對系統仿真類型進行概述

顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統仿真技術來研究相關事物，如通過系統模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統。

2對計算機仿真技術在制造業中的應用以及發展現狀進行概述

由于我國是一個制造業大國，并且制造業在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業都非常重視我國制造業技術的發展。隨著我國科學技術及制造業的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發展。而系統仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。對于系統仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示。可以很明顯的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發展情況。隨著相關技術的發展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環境。隨著我國計算機技術的進一步發展，開始出現了面向對象的并發執行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響

自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。如今，在我國制造業中已經產生了虛擬企業或者類似于DIS的虛擬研究開發中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發中心。由于當今社會是動態快速發展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業。

4結束語

隨著我國社會的不斷發展，導致計算機仿真技術的發展也日新月異。在制造業中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發展潛力。在當今制造業競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發展。

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篇(2)

【關鍵詞】教育技術；計算機仿真；教學平臺

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2009）06―0124―03

引言

現代信息技術環境為信息教育的開展提供了重要保證。在這樣的環境下，如何對學與教的過程和學與教的資源進行設計、開發、使用、評價和管理，是一個有待于開發和探討的課題[1]。

作為現代信息技術的重要組成部分−− 機器人仿真技術一般 用于工程設計，還沒有用于高等學校聽障學生學習計算機編程語言先例，它優良的計算機界面圖象仿真功能，從視覺補償角度非常適用于聽障學生的特點。利用這一特性，我們將計算機編程語言學習中聽障學生所遇到的難點，教學點用仿真圖示的方法進行新的教學方法組合。例如：流程圖設計與編寫計算機指令的關系，我們拋開聽障學生不易明白的技術術語，以工程設計項目為方式，機器人創新教育的教學訓練的模式[2] ，設計了流程圖與指令對應同時與所寫指令有明確執行效果的教學方法（見下圖1）。

由于是工程項目設計，目標易于理解，聽障學生可以很容易地根據目標選用流程圖中的圖形進行過程組合，而在流程圖的組合過程中對應的計算機指令也實事 的顯示出來。指令的用法也一目了然。聽障學生通過這一方法，首先知道流程圖的基本畫法，其中每一個圖框中應寫那 條指令，而且明白所寫指令對應的實際效果是什么。利用這種圖、文、做一體的簡便方式，聽障學生可以很清楚的看到計算機語言的編寫過程和機器指令的使用方法。針對結果中出現的問題可以很清楚地知道在何處修改，同時可實時看到修改的結果。用這種教學模式可使聽障學生的“入門” 較輕松，溝通較容易，這樣便 使他們對學習編程建立信心。

一 基本設計思路

常規的計算機高級語言的教學一般選用指令分類的形式講解, 每條指令的含義可用語言、文字解釋。教材可以簡潔明了。但聽障學生由于聽力障礙, 基礎術語、語言文字能力較差，簡潔的教材, 使得講解十分困難, 同時沒有聽障學生適用的輔助教具, 更增加了聽障學生的理解難度。為解決以上所涉及的難題，在本教學環節設計中引入仿真機器人，采用了屏幕機器人仿真和流程圖與計算機語言對照的方式來講解計算機高級語言, 大家知道：在計算機輔助教學系統中，被計算機程序化的影像起著視聽教材的作用[3]。根據這一原理，我們將語言的學習變成屏幕游戲的編寫, 不刻意強調每條指令的結構, 用簡單的圖面對比來告訴聽障學生指令的意義和用法。這種視覺補償的方式, 可很好地兼顧聽障學生的生理特點, 揚長避短。設計原理框圖見圖2：

二 課程設計方案

1教學對象分析

在教學過程中, 我們發現聽障學生極易放棄他們認為不易掌握的知識, 盡管有些在正常人看來是及其 簡單的。為使聽障學生能達到既定的學習目標，教師必須考慮聽障學生達到此教學目標所經歷的心理歷程。本教學環境選用了視覺補償的概念, 利用計算機仿真技術從基礎知識入手，利用顯、淺、易、懂的方式引導聽障學生進入教學情景, 最大限度的集中聽障學生在課堂上學習的注意力，積極參與到既定的教學過程中,提高學習效率。

從教學內容來講，要分析掌握技能與聽障學生原有學習習慣之間存在的差異，面向學生的學習需要[4]，聽障學生還有多少知識沒有掌握。從教材上來講，教師應努力以鮮活的知識、通俗易懂的教授形式把生硬的教材符號簡單化。

以往教學目標關注較多的是知識， 技能。缺少為達到此目標所進行的感情、能力的關注。對聽障學生而言，教學目標與他們的生理、心里、認知能力之間有很大的聯系, 而溝通難是工科學科教學中的一大難點。因此教學目標的設計首先要以如何使聽障學生能夠學會為主要目的，即用仿、學、做結合的方式改變“溝通難” 的問題。

2 教學目標

（1）根據知識的性質確定教學方式[5]。通過仿真教學輔具的幫助，聽障學生能夠較有成效地學習計算機編程語言的知識及基本操作，培養聽障學生建立基本工程設計的概念，使聽障學生能運用計算機仿真的手段將制定項目 設計構思以直觀形象表達 出來，同時聽障學生可用此方法完成自定義項目的練習。

（2）教學設計過程要根據聽障學生的生理特點和知識水平選擇教授知識的切入點，教師應“激活” 以符號為主要載體的書本知識，并對其進行個性化解讀和詮釋[6]。教授給 聽障學生學會選擇，正確使用，把學習內容分解成為一系列更易處理的單一子任務，從而使聽障學生獲得一種較為輕松的學習環境。感受到科學的有用和研究的

樂趣，在親歷體驗的過程中構建他們動態的知識體系，從而學會學習、樂于學習。

三 設計方法

1 課前準備

（1）教學點：流程圖設計與編寫計算機指令的關系及設計效果。

（2）構建計算機仿真技術支持的學與教實踐教學環境。

學生每人一臺教學計算機，在機器上裝有仿真教學輔助軟件。

學生自由組合組成練習小組，搭建實踐教學用仿真場地同時配備教學機器人一臺。

2 教學流程

（1）復習流程圖的基本知識。

（2）利用仿真教學平臺中流程圖設計子系統，建立指定項目的設計流程。觀察流程圖的設計過程與指定項目之間的邏輯關系，流程圖的圖示化選擇是否正確，并分析原因。

（3）觀察流程圖的圖形模塊所生成的計算機指令與單一指令設計的不同。

（4）將流程圖對應生成的計算機指令調入到計算機語言的編譯環境中，進行語法檢查，通過后，進入仿真。

例如：―― 設計一個《機器人走四邊形》的工程訓練項目，學習條件轉移語句的使用。

首先：拋開聽障學生不易明白的技術術語，以工程設計項目為方式，利用《聾教育仿真教學平臺》設計了流程圖與指令對應同時與所寫指令有明確執行效果的教學方法（見圖3）。

第二：對應學習計算機編程語言指令― 講解用while實現虛擬前行的方法，條件循環走正方形指令。

第三：指導學生利用教學軟件在計算機屏幕上利用圖形化C語言編譯環境工具完成指定教學科目的訓練，教授對應學習的手段和方法。讓學生了解語言編程的基本方法和調試手段。

3 教學過程

根據圖2我們可知，這是一個虛擬機器人運動的工程項目，我們將此單元課程設計為：

第一：設定工程目標： 虛擬機器人向前行走一段距離然后右轉,重復進行。

第二：選用流程圖與機器指令對應的設計方法講解計算機語言。

首先用圖形化編輯的方法列出流程圖，此時每一個流程圖形所對應的機器指令亦同時在屏幕上對應顯示出來。

第三：學習機器指令，講解使用方法。

第四：屏幕仿真，觀看設計結果。見圖4。若有誤差對應修改。

第五：保存結果。

四 小結

利用這種圖、文、做一體的簡便方式，聽障學生可以很清楚的看到計算機語言的編寫過程和機器指令的使用方法。針對結果中出現的問題可以很清楚地知道在何處修改，同時可實時看到修改的結果。用這種教學模式可使聽障學生的“入門” 階段的學習較輕松，技術溝通較容易，這樣便使他們對學習編程這門課程建立信心。用這種方法作為“入門”階段的的教學途徑，降低入門難度，從教學結果看聽障同學掌握較好，課堂氛圍輕松。

仿真技術用于聽障學生的計算機語言教學實際上是一個新的課題。本著淺顯易懂的教學理念，在教學時進行了如下設計：

第一：課前準備。將現代仿真技術成為聽障學生課堂教學的組成元素。創建一個新穎的實踐教學環境。減輕聽障學生學習難度, 樹立學習的信心。這樣可以減輕聽障學生學習計算機高級語言普遍存在的畏難情緒。

第二：從整個教學設計中關注學生自主參與，要照顧聾生的思維進程[7]，將合作學習貫穿在查找、收集、交流、構思（設計）和運行等各個教學環節之中，確立學生的主體地位，培養了合作精神。提倡項目式合作訓練，使學生把學習過程當成一種“游戲” ，輕松愉快，減輕了學習過程中的心理壓力。

第三：重視以發展的眼光來評價學生的設計，盡可能挖掘學生在學習中的閃光點，并給予充分的肯定，讓每個學

生都有成功的體驗，從而讓他們樹立信心，初步學會計算機語言的編程規律。 有一個良好的開端。

五 教學后記

通過教學輔具在聽障教學中的使用，以構建計算機仿真技術支持的學與教創新環境為出發點，利用計算機仿真的教學手段，同時運用身心障礙補償和技能訓練的方法，對有聽力障礙的學生進行現代技術知識的傳授。教師利用這一教學載體，通過機器人創新教育的教學訓練模式，力求解決聽障學生學習計算機語言“入門難” 的問題，聽障學生能借助此技術來改善學習境況，同時建立一種新的聽障教學的實踐模式。

特殊教育象征著一個社會的文明程度和發展水平，特教教學是一個復雜而細膩的過程, 教師的一個手勢，一個微笑，一句稱贊等各種表示都會對聾啞學生產生很大的影響，更由于聽障教學人文主義色彩較為濃厚，這種作用就更為重要。而我們在發展的同時要始終把握好一個原則，那就是技術只能是一種工具，無法代替人的情感因素。根據聽障學生認知活動的特點來選擇恰當的教學策略[8]。將情感因素帶入教學中，幫助聽障學生克服心理障礙，提高學習質量，達到最終教學目標。

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The Design and Practice of Computer Programming Language Teaching for Deafness Students

HAN Yu-min

(Special Education College of Beijing Union University Beijing100075,China)

篇(3)

【關鍵詞】物流系統仿真；Flexsim軟件

隨著我國經濟的發展，物流業迅速地成長，全國各地的物流工程建設也在逐步展開，但在項目的投資建設中產生了一系列的合理性分析的問題，如技術、經濟可行性和管理方法等。如物流配送中心在規劃建設過程中的選址是否恰當，其容量設計、裝備配置和場地規劃是否合理，是否能夠更好簡化工作，節約成本和時間，對理貨、存儲、分揀等工作區的劃分是否能夠更加方便各項作業的進展和管理。對于這些實際的問題，如果只憑經驗和感覺來判斷，難免會有些方面被疏忽，建成后再進行調整就會增加建設的成本，耽誤正常的工作，從而帶來巨大的損失。

物流仿真技術是借助計算機技術、網絡技術和數學手段，采用虛擬現實方法，對物流系統進行實際模仿的一項應用技術。它需要借助計算機仿真技術對現實物流系統進行系統建模與求解算法分析，通過仿真實驗得到各種動態活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統的性能和輸出效果。物流仿真技術最大的優點就是不需要實際設備的安裝，不需要實際實施相應的方案，即可驗證如下目標：①增加新設備后給企業帶來的效應；②設計新的生產線的好壞；③比較各種設計方案的優劣等等。本文主要研究物流系統仿真技術的基本理論，并通過Flexsim仿真軟件進行說明說明。

1.物流系統仿真的特點

物流系統仿真的特點主要體現在以下3個方面。

（1）物流系統中流的仿真：對于物流系統中的多種流，如貨流、車流、信息流、資金流等，可以采用動態仿真 描述流的產生、流動、消失、積累和轉換等。

（2）物流系統中排隊的仿真：由一個或多個服務臺和等待服務的顧客組成的離散系統成為排隊系統。物流系統是復雜的離散事件系統，并且各種設施設備可以看作是服務臺，各種實體貨物等可以看作是顧客等待接收服務。

（3）物流系統組織中資源的因素仿真：物流組織是通過各種人員和設備參與實現的，這些都是物流系統中的資源。通過對各種資源不同的規劃，物流服務質量和運作效率也是有差異。利用計算機仿真技術描述人和設備的行為過程，可以得出較優的物流體統組織方案。

2.物流系統仿真的優勢

在構建物流系統時，由于建設投資巨大，存在一定的投資風險，且建成后發現了不合理的地方需要改造，成本將會非常的高。利用仿真技術實現物流系統各個模塊的運行狀況，并得出適應發展、經濟有效的設計方案。物流系統仿真技術的主要有以下優點。

（1）對于復雜的物流系統可以采用仿真的方法構建模型；（2）對于新的物流系統，無需實際建設投資，可先利用計算機仿真模擬對新系統進行可行性和效率做出正確的評判，如方案合理再實施，降低投資風險；（3）可以對多個方案進行分析對比，從中選擇最優方案；（4）通過仿真調整目標函數和約束條件來優化方案。

3.物流系統仿真的步驟

物流系統仿真的一般步驟：（1）弄清問題，掌握實際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個因素之間的相互關系；（4）構造仿真模型模型；（5）確定模型參數；（6）檢驗模型的正確性；（7）仿真模型的運行及結果分析。

4.Flexsim仿真軟件

4.1 Flexsim仿真軟件介紹

Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業化離散事件系統仿真軟件。Flexsim采用面向對象技術，并具有三維顯示功能。建模快捷方便，顯示能力強大，特別適合于生產制造、配送、交通運輸等領域。其主要特點包括：（1）基于面向對象技術建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調試的方便；（4）建模的擴展性強；（5）開放性好。

4.2 應用Flexsim仿真軟件建模仿真方法

（1）設置模型布局

Flexsim對象庫中的對象基本能夠反映各項實際設施。如進貨源和出貨源可以分別用發生器和吸收器來表示，加工作業可以用處理器表示，貨架、運輸機、操作員分別有相應的實體表示。并根據各個實體的數量尺寸，將其調整到適當的位置，使其與實際方案相符。在設置這些參數時，要根據具體的對象特征設置參數才能正確的模擬顯示。

（2）定義“流”

根據系統中各對象之間的邏輯關系，連接相應的端口，構建模型的邏輯流程。

實體與實體之間的聯系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點（S）連接。作業的流程要與實際作業時的流程相符合。

（3）設施參數的設計

根據每個對象所描述的物流系統的特征，設定對象的參數。Flexsim中常用的一些仿真參數主要有：

①生成器參數：可按到達時間間隔模式、到達時間表模式、到達序列模式創建臨時實體。通過生成器可以設置貨物的到達類型和到達時間分布等。

②處理器參數：處理器參數一般用到的是處理器容量、處理時間、預置時間、平均故障時間和平均維修時間等。

③暫存區參數：暫存區參數主要有暫存區容量、暫存區大小、暫存區貨物堆放形式等。

④貨架參數：貨架參數主要有貨架容量、貨架列數、層數、列寬、層高、最小停留時間和堆存方式等。

⑤運輸工具參數：運輸工具包括工人、運輸叉車、堆垛機等，參數主要有裝載時間、卸載時間、運行速度、裝載量、加速度以及運輸線路設計等。

⑥臨時實體流參數：臨時實體流參數決定實體如何將臨時實體送到下游。這些參數主要有送往端口、是否使用運輸工具、是否拉動、拉動條件、優先級等。

4.3 編譯運行與仿真結果分析

在完成模型的建立后，可以對仿真模型進行編譯運行。為了減小誤差，可以通過反復多次的運行或根據不同的設定條件運行，得出仿真的結果。分析實驗中各個對象的工作狀況及效率，對比不同的實驗的結果，提出改進優化措施，并再次進行驗證。最終得出最優的方案。

【參考文獻】

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篇(4)

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篇(5)

首先將模擬電子技術課程的教學體現在三個方面：課堂理論教學、計算機仿真技術輔助教學和實踐教學。其次，模擬電子技術相關知識點的實踐應用則貫穿于大二（下）到四年級的畢業設計，如大二的電子技術基本技能訓練、模擬電子技術課程設計，大三的綜合電子系統設計，大四的畢業設計等。其三，除了這些必修科目以外，在一些選修類項目，如大學生科技創新、電子設計競賽、社團組織中也體現了模擬電子技術知識的運用。通過培養方案的調整，可以行之有效的保證學生在校學習期間不斷學習、實踐模擬電子的相關知識，將學以致用的理念貫穿于整個在校學習期間，使學生在反復學習實踐中不斷拓展知識的深度和廣度，具有分析問題、解決問題的工程實踐能力。

二、改革探索更加有效的教學模式

（一）教學手段不斷改革

為了改進教學質量，提高教學效果，為培養應用型人才提供有力支持，近年來，我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。第一，引入計算機仿真技術，將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術，有效的改進了教學效果，增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先，站在教師的角度，仿真技術的使用，使教師在原有電子課件的基礎上，加入了對實際電路的分析過程，使得教學生動直觀，加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件，不僅可以幫助學生理解一些抽象概念，并且可以使其深刻理解在電路中，各元件參數對電路的影響。其次，從學生的角度看，將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合，使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題，有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后，引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用，了解了課程的作用，明確了學習目標，產生了好奇心，激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術，使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習，使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。第二，開放實驗室，提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強，并且面向工程的課程，基本的應用電路在掌握了基本理論后，都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論→發現問題→結合理論修正問題→再次進行實驗驗證，通過這樣一個螺旋式過程，學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時，也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異，在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室，為學生提供了理論聯系實踐的場所，更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺，是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。除集中實驗外，課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排，自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑，幫助學生探究和創新。實驗室的開放，滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求，體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三，充分利用網絡資源，引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程，目前在建校級資源共享課程。現有的精品課程網站，為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好，進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約，延伸了學生獲取知識的途徑，不僅使得學生的學習變得更加便捷，而且學習起來更加自主、高效，更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。

（二）教學方法不斷改進

教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程，它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略，通過優化的教學手段和教學方法，在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生，并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下，我們不斷在教學方法上進行探索和改進，側重培養學生的工程應用能力。

1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣，提高教學質量。

采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣，教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時，在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學，通過分析實際電路，引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節，引導學生自主學習，讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識，充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后，布置兩到三個綜合性的問題，讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析，并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項，由課題組選派一名同學在課堂上進行講解，并且接受老師和同學的提問，進行討論。在這個過程中，學生不僅從中領會自學的思路，學會分析問題和解決問題，而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的，即講解之后還要接受老師和同學的提問，進行討論。在這個環節中，不僅可以查漏補缺，檢查出學生在學習過程中的薄弱環節，及時加以彌補，而且也可以有效的促進教學相長，教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后，在教與學的位置互換中，學生親身體驗了“教”，這有助于加強師生之間的互相理解。

2.鼓勵支持學生自主學習，拓展知識廣度與深度。

課堂教學無論在時間和內容上都是有限的，除了課堂教學，課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間，是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目，讓學生閱讀，撰寫讀書報告；給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇，指導學生進行自主學習；訂好答疑時間，定期解答學習過程中遇到的問題；鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目；在學生自愿報名的基礎上，優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽；鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生，根據培養方案中規定，均獎勵相應的學分，旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐，反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力，在強大的興趣驅動下，在團隊精神的鼓舞下，學生自發學習，分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來，電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。

（三）重組優化教學內容，充分發揮課堂教學的效果

在課時壓縮的客觀條件下，教學內容必須進行優化重組。教學內容在保證本課程基礎及關鍵知識點完整的前提下進行了合適的優選。在電子教案中增加了本學科領域的技術前沿和新科技成果的應用介紹，在不多占用課時的基礎上擴展了知識的廣度，提高了學生的學習興趣，同時也為學生的自主學習指引了方向。

三、教學改革的進一步探索

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關鍵詞：虛擬現實；計算機仿真技術；建筑工程

Abstract: This paper deals with the application of virtual simulation technology in architectural engineering structure the meaning of teaching, and combined with the reality of the foreground of application of virtual simulation technology.

Keywords: virtual reality; computer simulation; construction

中圖分類號：C42文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

1、建筑教學重要性

隨著建筑行業發展，建筑市場競爭越來越激烈，建筑企業對人才的要求越來越挑剔，要求畢業生除具備扎實的工程理論基礎、合理的工程知識結構外；還要有較強的創新意識及解決建筑工程實際問題的能力。對于建筑類畢業生，要求畢業生到單位就能編制預算和進行工程技術指導及工程質量監督。因此原有以理論教學為重點的教學模式已經遠不能適應現代人才市場的需求，必須加強實踐性教學改革，注重學生實際能力的培養，使學生畢業后上手快、動手能力強，把學生培養成為單位滿意的實用型人才。

2、現階段傳統教學存在弊端

而傳統實踐性教學環節主要是通過兩點進行開展的。1、開展實訓項目，如：墻面抹灰、鋼筋綁扎等比較簡單的實訓操作。這種方式可以一定程度上加深學生學習的印象，可以起到一定的實訓教學的作用，但是，對于整個工程項目的流程實訓則是無法完成的。并且，有些高職院校的實訓條件有限，建筑材料無法循環使用，導致實訓成本過高，大大影響實訓的可操作性。2、帶領學生去工地參觀。帶領學生到現場參觀是最為直接的實訓教學，也是最貼近實際工作環境的實訓教學，但是這種方式也有弊端。比如天氣原因有可能導致工地停工，學生無法進行參觀學習。另外建筑工地危險因素多，存在很多安全隱患，也會給建筑實訓帶來一定的問題。

因此，有沒有一種方法即能讓學生學習到現場才能學到的東西，直觀的學習工地上的知識，又能不受天氣等環境條件的約束，可以在室內就可以進行多種角度和全過程的實訓模擬呢？答案是肯定的，那就是虛擬仿真技術。

3、三維仿真的優點

什么是虛擬仿真呢？虛擬（Virtual Reality)，仿真(simulation)，就是依托計算機通過人的視覺、聽覺等進行現實情況的再現。90年代初，美國將虛擬現實技術應用于軍事領域，開發有虛擬戰場模擬、單兵訓練的模擬、諸兵種聯合訓練模擬以及訓練指揮系統等。虛擬現實技術隨著網絡、經濟、社會的發展在各個領域得到了廣泛的應用，其中在虛擬建筑施工的應用中，鋼結構施工方面的研究顯得尤為多。

分析國內外的現狀總結得出: 虛擬建筑施工的開發工具有 Open GL、CAD、3ds max、3dsviz、Ansys、UG、Virtools、X3D 等。Virtools主界面見圖1，應用于輔助教學的虛擬房屋建筑的系統，目前有學者和專家已經提出，并有部分一線的教師開始著手研究，改革傳統建筑教學先進理念、理論和設計相關的論文也在報刊雜志中有刊登，但針對《建筑結構》的虛擬輔助教學系統具體的開發和應用尚處于萌芽狀態，筆者也在積極地探索中。

本文所使用的三維仿真主要是利用 CAD、Photoshop 和 3Ds max 在 Virtools 開發平臺上開發一款適合于土木工程專業、工民建專業和建筑施工人員崗位培訓的輔助教學系統。通過觀摩建筑虛擬形成過程的動畫展示，自主進行房屋建筑搭建的實踐操作，達到學習新知識，復習舊知識的目的。觀察形成過程，模擬施工工序的步驟，充分培養學習者把二維圖紙三維實物化的能力，使學習者不僅能形象生動觀摩房屋建筑形成的過程，而且通過自主構建房屋主體結構的練習使得施工技術的概念得到不斷的強化和鞏固，并最終掌握相關知識。全面認識房屋構造結構，把書本上的知識統籌、梳理清楚，具體應用在以后的工作中。激發學習興趣，進行更深入的自主探索房屋建筑施工過程，創造性的理解施工組織與設計，從而更好地掌握《建筑結構》課程的知識內容。

4、三維仿真在教學中的應用

建筑結構虛擬教學系統的建立可以通過計算機虛擬一個可控制的、無破壞性、安全性強、并允許多次重復操作的平臺，利用虛擬現實技術的特性，造就桌面式房屋建筑虛擬環境。它不僅能提高教學效果，更重要的是讓缺乏實踐和觀摩條件的學生不受時間、地點等多方面條件的限制，通過屏幕就能夠“身臨其境”觀摩建筑過程，并且通過計算機的虛擬，掌握施工設計的技術，對《建筑結構》中不容易理解的知識點有了更具體的認識。因此，房屋建筑過程和結構的可視化模擬是一個很重要的研究方向，有著廣闊的應用前景，具有較高的實用價值和現實意義：

⑴克服了房屋建筑施工現場實習、見習活動在時間和空間的限制，學生可以在計算機平臺上利用系統輔助見習，教師針對教學內容進行演示操作等相關的教學活動。

⑵把抽象的理論知識具體化，學生不但可以直觀明了的觀看整個建筑形成的過程，而且還能通過系統掌握二維圖紙三維化識別的能力以及建筑設計能力。

⑶解決了學生由于缺乏現場感觀而學習效率底的教學難點，一定程度上擺脫了安全、材料消耗、沒有見習場地等方面的制約。降低了實踐教學的成本和節省施工所用材料、機械設備、交通等方面的經費。按照教學需求或施工圖紙進行反復演示或操作，讓學生觀看內部構造結構，正好彌補了現實施工中不可“復制、再生、切割”的這一缺陷。

⑷教學系統的運用改變了傳統《建筑結構》的教學模式，促使理論教學更有效率、向更加科學化的方向發展，為突破傳統的房屋建筑教學頸瓶，提供了良好的條件。

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【關鍵字】網絡虛擬實驗室；過程流體機械；WebCT平臺；虛擬現實技術

【中圖分類號】G40057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0052―03

在高等教育教學過程中，實驗教學占有非常重要的地位，它是對學生進行創新素質教育的一個重要手段。目前，各高校的實驗教學，大都存在著實驗形式、內容、要求越來越高與實驗設備、器材、場地、經費的保障相對滯后的矛盾，這在一定程度上影響了實驗教學的開展和學生實踐創新能力的培養。“網絡虛擬實驗室”是指在互聯網環境下建立的“虛擬實驗室”，即利用網絡技術、數學建模技術和多媒體技術等在計算機上所營造的可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關操作環境。“網絡虛擬實驗室”以其開放性、實用性、動態特性、經濟性和擴展性等特點，已成為高校實驗教學改革的發展方向[1,2]。

《過程流體機械》是過程裝備與控制工程專業的核心課程，經過多年的不斷建設，該課程于2006年被評為黑龍江省省級精品課程。在課程建設過程中，實驗教學環節一直是課程建設的重點內容。由于過程流體機械課程實驗設備復雜，成本高等諸多客觀原因，限制了實驗教學水平的提高，部分主要實驗項目仍停留在演示教學的層次上，不利于學生實踐創新能力的培養，也制約了課程建設水平的提高。為此，課程組采用現代網絡及計算機虛擬仿真技術，構建“過程流體機械網絡虛擬實驗室”，突破時間與空間的限制，為學生提供更加靈活的實驗手段，為探索新型的現代實驗教學模式提供指導。

一 網絡虛擬實驗室總體結構及教學方案設計

1 過程流體機械網絡虛擬實驗室設計指導思想

實驗教學作為高校人才培養的重要環節之一，是一個相對獨立的教學過程。網絡虛擬實驗室的主要功能是通過現代計算機相關技術，實現遠程實驗教學任務。根據這一目的，過程流體機械網絡虛擬實驗室的設計指導思想是：以現代網絡教學平臺為依托，綜合采用虛擬現實技術、仿真設計技術和動畫制作技術相結合的方法，建設集實驗教學管理、學生管理、虛擬實驗教學、虛擬實驗輔導和虛擬實驗考核等功能與一體的過程流體機械網絡虛擬實驗教學系統，實現遠程虛擬實驗教學。

2 過程流體機械網絡虛擬實驗室總體結構設計

根據過程流體機械網絡虛擬實驗室設計的指導思想，進行網絡虛擬實驗室的總體結構設計，其功能框圖如圖1所示。其中，根據虛擬實驗項目是網絡虛擬實驗室建設的主要內容。根據過程流體機械課程實驗的特點和要求，將虛擬實驗項目分為三種類型，即：

（1） 虛擬設計型實驗：包括建立“活塞壓縮機綜合性能測試及調節”、“離心壓縮機綜合性能測試及調節”和“離心泵綜合性能測試及調節”虛擬設計型實驗；

（2） 虛擬仿真型實驗：包括建立“活塞式壓縮機結構拆裝（2D型，L型）”、“水平剖分式離心壓縮機結構拆裝”、“離心泵結構拆裝（單級和多級）”以及“其它類型流體機械的結構拆裝（如螺桿泵、齒輪泵等）”虛擬仿真型實驗；

（3） 模擬演示型實驗：包括建立“典型過程流體機械工作原理”和“典型過程流體機械特殊工況產生機理”等模擬演示型實驗。

3 過程流體機械網絡虛擬實驗室教學方案設計

遠程虛擬實驗教學正處于實踐探索階段，如何實現網絡虛擬實驗的學、做、考、輔等教學環節，是過程流體機械網絡虛擬實驗室教學方案設計考慮的主要內容。根據實驗教學過程，結合遠程教學實踐經驗，設計了過程流體機械網絡虛擬實驗室教學方案，如圖2所示。

二 網絡虛擬實驗室的開發

隨著計算機硬件性能的迅速提高，計算機及其附屬設備的價格也隨之降低；同時，虛擬現實技術的實現手段也越來越豐富。因此，以虛擬現實為主要技術基礎的網絡虛擬實驗室的研制與應用在教育領域廣泛開展。經過充分調研，項目組確定以校園網為硬件基礎，依托WebCT網絡課程開發平臺，綜合利用虛擬現實技術、計算機仿真技術及現代多媒體制技術，完成了過程流體機械網絡虛擬實驗室的建設工作。過程流體機械網絡虛擬實驗室建設中采用的關鍵技術如下：

1 網絡虛擬實驗室的系統平臺

根據過程流體機械網絡虛擬實驗室建設的原則，網絡虛擬實驗室應具備系統的遠程教學管理功能。WebCT（Web Course Tools）網絡課程建設平臺是一套功能完備、易用、高效的網上教學支撐系統。可提供系統的課程開發工具、全面的教學管理工具、強大的交流工具、完善的測驗功能以及定期的統計功能等。[3]因此，過程流體機械網絡虛擬實驗室選擇WebCT網絡課程建設平臺為開發工具。

2 虛擬實驗項目的設計及實現

虛擬實驗項目的設計是網絡虛擬實驗室的核心內容，也是技術上的主要難點。以“營造真實的實驗場景，制作準確的仿真過程，培養學生的創新意識”為原則，提出綜合采用虛擬現實制作技術、Flas仿真制作技術和三維動畫制作技術相結合的方法，完成過程流體機械虛擬實驗項目的研制工作。

通過對比分析，確定選用MultiGen Creator/Vega 虛擬現實制作軟件，完成虛擬實驗場景的制作和實時漫游工作。MultiGen是SGI圖形工作站上著名的實時三維仿真建模工具軟件，在擁有強大建模工具的同時，MultiGen的突出特點是擁有強大的兼容性，例如可以轉換VRML，3DS，AutoCAD，Photoshop，Wavefront的數據。這為制作過程帶來方便。Vega是MultiGen Paradigm公司應用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現實等領域的軟件環境,它將易用的工具和高級仿真功能巧妙地結合起來,可使用戶簡單迅速地創建、編輯、運行復雜的仿真應用。[4]

選用Flash MX 2004作為虛擬實驗仿真設計軟件，該軟件是Macromedia公司的一個網頁交互動畫制作工具，利用它所提供的面向對象程序設計語言ActionSeript2.0，可開發出交互性較強的過程流體機械虛擬仿真實驗。同時，該軟件還具有強大的二維動畫制作技術，與3D MX5.0三維制作軟件配合使用，可完成虛擬實驗中所需的各種儀器、儀表和實驗器材的制作。

三 離心泵綜合性能測試虛擬實驗實例

綜合應用現代網絡技術、虛擬現實技術、計算機仿真設計技術和多媒體技術，完成過程流體機械網絡虛擬實驗室的建設工作。下面以離心泵綜合性能測試虛擬實驗為例，說明綜合應用上述技術建設虛擬實驗項目的過程。

離心泵綜合性能測試實驗是過程流體機械課程的一個重要實驗。目前實驗教學中所用實驗裝置是大慶石油學院與北京化工大學聯合研制的離心泵綜合性能測試實驗臺。該實驗臺在硬件和軟件方面涉及了變頻控制技術、溫度、液位、轉速及轉矩的測試技術、計算機數據采集技術、化工過程PID控制技術以及計算機通訊技術等，是比較典型的集過程、設備及控制于一體的多學科交叉實驗裝置。

由于客觀條件的限制，本專業僅有一套離心泵綜合性能測試實驗裝置，無法滿足專業實驗教學的需要。因此，在網絡虛擬實驗室中，該實驗項目是重點研制的內容之一。

離心泵綜合性能測試虛擬實驗由實驗裝置瀏覽、實驗裝置部件庫、實驗項目操作演示和實驗項目虛擬仿真等四項內容組成。其中實驗裝置瀏覽部分利用MultiGen Creator/Vega 虛擬現實軟件制作完成，通過鍵盤控制可模擬進行實驗裝置的瀏覽，給學生以一種身臨其境的視覺效果，其虛擬實驗裝置場景如圖3所示；實驗裝置部件庫則采用3D制作技術，完成各種實驗裝置部件的制作，并可顯示其相關性能參數；采用Flas技術完成預定實驗項目的操作演示，使學生對開放性實驗項目進行預習，以掌握虛擬實驗裝置的正確使用；采用Flas仿真技術完成離心泵綜合性能測試實驗的教學工作，學生可根據實驗內容，自己動手調用實驗裝置部件庫中的相關部件組成實驗裝置，完成相應的實驗內容。離心泵綜合性能測試仿真實驗裝置如圖4所示。

四 結束語

綜合采用現代網絡技術、虛擬仿真技術、數學建模技術和多媒體技術，以校園網絡為平臺，以“過程流體機械”省級精品課程為背景，構建“過程流體機械網絡虛擬實驗室”。完成“典型過程流體機械虛擬結構拆裝實驗”、“典型過程流體機械綜合性能測試及調節虛擬設計型實驗”、“典型過程流體機械工作原理及特殊工況模擬實驗”等共6項過程流體機械課程主要實驗項目的建設；建設“虛擬實驗室”實驗管理及學生管理體系；實現“過程流體機械虛擬實驗”的資源共享。

參考文獻

[1] 李欣.《現代教育技術》虛擬實驗室的設計與開發[J].現代教育技術,2008,18(2):115-120.

[2] 朱敏,張際平.虛擬實驗室及其教學應用[J].實驗室研究與探索,2006,25(5):626-628.