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時(shí)間：2023-03-21 17:15:05
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1對(duì)系統(tǒng)仿真類(lèi)型進(jìn)行概述
顧名思義，“仿真”就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)研究相關(guān)事物，如通過(guò)系統(tǒng)模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究設(shè)計(jì)或者存在的某個(gè)系統(tǒng)。
2對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述
由于我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，并且制造業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國(guó)家及企業(yè)都非常重視我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個(gè)重要手段，其被大量應(yīng)用到我國(guó)制造業(yè)進(jìn)行研究及實(shí)踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。對(duì)于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來(lái)講，其就是通過(guò)建立仿真模型，然后再對(duì)仿真模型不斷進(jìn)行實(shí)踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要是由仿真語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言、以及計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示?？梢院苊黠@的看出，對(duì)于一個(gè)典型的仿真軟件來(lái)講，它主要包括程序包、仿真語(yǔ)言、仿真環(huán)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(jì)算機(jī)仿真軟件的一個(gè)發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個(gè)世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基礎(chǔ)之上來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)及模型數(shù)據(jù)、以及實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時(shí)，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開(kāi)始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語(yǔ)言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等相關(guān)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(jì)算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀(jì)末以來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計(jì)算機(jī)來(lái)模擬整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問(wèn)題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國(guó)制造行業(yè)里面的又一個(gè)重要研究熱點(diǎn)誕生，即虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)（VPD），它最早是來(lái)源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前就對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行全面的考慮，這樣，對(duì)解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來(lái)，從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計(jì)等，以及預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程中，可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展，對(duì)仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國(guó)甚至全世界，因此，它的仿真對(duì)象也是分布在不同的時(shí)空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對(duì)于這種仿真系統(tǒng)來(lái)講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實(shí)體、實(shí)體-虛體、真實(shí)方面的實(shí)體等，并且，這些實(shí)體是可以基于不同時(shí)期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的相關(guān)技術(shù)等，對(duì)于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過(guò)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來(lái)，這樣便可以通過(guò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時(shí)空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。如今，在我國(guó)制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類(lèi)似于DIS的虛擬研究開(kāi)發(fā)中心等。就目前來(lái)講，比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開(kāi)發(fā)中心。由于當(dāng)今社會(huì)是動(dòng)態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個(gè)性化、多樣化等方向，因此，對(duì)于制造企業(yè)來(lái)講，它們就要抓住市場(chǎng)的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來(lái)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，這樣才能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取更多的市場(chǎng)利潤(rùn)，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)，它們就有可能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)臨時(shí)連接成一種動(dòng)態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期來(lái)講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诋?dāng)今制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]戴金海等.并行工程與仿真技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)仿真,2013(23):54-59.
[2]熊光楞.計(jì)算機(jī)仿真及其在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真,2012,2(14):20-27.
【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)
1 對(duì)系統(tǒng)仿真類(lèi)型進(jìn)行概述
顧名思義，“仿真”就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)研究相關(guān)事物，如通過(guò)系統(tǒng)模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究設(shè)計(jì)或者存在的某個(gè)系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類(lèi)表。
2 對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述
由于我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，并且制造業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國(guó)家及企業(yè)都非常重視我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個(gè)重要手段，其被大量應(yīng)用到我國(guó)制造業(yè)進(jìn)行研究及實(shí)踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。
對(duì)于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來(lái)講，其就是通過(guò)建立仿真模型，然后再對(duì)仿真模型不斷進(jìn)行實(shí)踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要是由仿真語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言、以及計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對(duì)于一個(gè)典型的仿真軟件來(lái)講，它主要包括程序包、仿真語(yǔ)言、仿真環(huán)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(jì)算機(jī)仿真軟件的一個(gè)發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個(gè)世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基礎(chǔ)之上來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)及模型數(shù)據(jù)、以及實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時(shí)，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開(kāi)始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語(yǔ)言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等相關(guān)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(jì)算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀(jì)末以來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計(jì)算機(jī)來(lái)模擬整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問(wèn)題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國(guó)制造行業(yè)里面的又一個(gè)重要研究熱點(diǎn)誕生，即虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)（VPD），它最早是來(lái)源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前就對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行全面的考慮，這樣，對(duì)解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來(lái)，從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計(jì)等，以及預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程中，可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展，對(duì)仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國(guó)甚至全世界，因此，它的仿真對(duì)象也是分布在不同的時(shí)空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對(duì)于這種仿真系統(tǒng)來(lái)講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實(shí)體、實(shí)體-虛體、真實(shí)方面的實(shí)體等，并且，這些實(shí)體是可以基于不同時(shí)期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的相關(guān)技術(shù)等，對(duì)于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過(guò)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來(lái)，這樣便可以通過(guò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時(shí)空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。
如今，在我國(guó)制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類(lèi)似于DIS的虛擬研究開(kāi)發(fā)中心等。就目前來(lái)講，比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開(kāi)發(fā)中心。由于當(dāng)今社會(huì)是動(dòng)態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個(gè)性化、多樣化等方向，因此，對(duì)于制造企業(yè)來(lái)講，它們就要抓住市場(chǎng)的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來(lái)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，這樣才能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取更多的市場(chǎng)利潤(rùn)，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)，它們就有可能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)臨時(shí)連接成一種動(dòng)態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期來(lái)講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。在?dāng)今制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]戴金海等.并行工程與仿真技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2013（23）：54-59.
[2]熊光楞.計(jì)算機(jī)仿真及其在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，2（14）：20-27.
[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2013（09）：62-67.
【中圖分類(lèi)號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力,因此,生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開(kāi)放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識(shí)和理論形象地表現(xiàn)出來(lái),有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。
二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺(jué),并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。
計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿(mǎn)足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。
三 課程教學(xué)的若干問(wèn)題及改革研究
對(duì)于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專(zhuān)院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說(shuō)明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒(méi)用,用的沒(méi)學(xué)?，F(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時(shí)多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。
其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無(wú)非就是這幾種:講授法、討論法、談話(huà)法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對(duì)有些課程很有效,但是對(duì)計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過(guò)程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說(shuō)明某個(gè)定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對(duì)某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對(duì)于學(xué)生理解和掌握此部分知識(shí)非常有用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,就是教師布置一些運(yùn)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里做出來(lái),并檢查完成情況。這樣學(xué)生對(duì)該節(jié)課所學(xué)知識(shí)從理論到應(yīng)用有了一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí),而且對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來(lái)比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對(duì)提升教學(xué)效果有顯著作用。
再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對(duì)芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識(shí)和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個(gè)別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問(wèn)題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時(shí)間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會(huì)阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個(gè)問(wèn)題,利用這個(gè)軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。
四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用
1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用
在課堂講到門(mén)電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時(shí),可以現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過(guò)程,使學(xué)生更好地理解門(mén)電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過(guò)程是由原理到應(yīng)用,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門(mén)電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對(duì)于大部分同學(xué)來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn),如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會(huì)獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說(shuō)明TTL與非門(mén)工作原理的課堂實(shí)例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對(duì)電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個(gè)層次,在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開(kāi)設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時(shí)利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個(gè),綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個(gè)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。
要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺(tái),集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開(kāi)關(guān)若干。
提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖,并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?
五 總結(jié)
論文對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問(wèn)題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無(wú)需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。
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【中圖分類(lèi)號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097（2009）06―0124―03
引言
現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境為信息教育的開(kāi)展提供了重要保證。在這樣的環(huán)境下，如何對(duì)學(xué)與教的過(guò)程和學(xué)與教的資源進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、使用、評(píng)價(jià)和管理，是一個(gè)有待于開(kāi)發(fā)和探討的課題[1]。
作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分−− 機(jī)器人仿真技術(shù)一般 用于工程設(shè)計(jì)，還沒(méi)有用于高等學(xué)校聽(tīng)障學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言先例，它優(yōu)良的計(jì)算機(jī)界面圖象仿真功能，從視覺(jué)補(bǔ)償角度非常適用于聽(tīng)障學(xué)生的特點(diǎn)。利用這一特性，我們將計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)中聽(tīng)障學(xué)生所遇到的難點(diǎn)，教學(xué)點(diǎn)用仿真圖示的方法進(jìn)行新的教學(xué)方法組合。例如：流程圖設(shè)計(jì)與編寫(xiě)計(jì)算機(jī)指令的關(guān)系，我們拋開(kāi)聽(tīng)障學(xué)生不易明白的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，以工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為方式，機(jī)器人創(chuàng)新教育的教學(xué)訓(xùn)練的模式[2] ，設(shè)計(jì)了流程圖與指令對(duì)應(yīng)同時(shí)與所寫(xiě)指令有明確執(zhí)行效果的教學(xué)方法（見(jiàn)下圖1）。
由于是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，目標(biāo)易于理解，聽(tīng)障學(xué)生可以很容易地根據(jù)目標(biāo)選用流程圖中的圖形進(jìn)行過(guò)程組合，而在流程圖的組合過(guò)程中對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)指令也實(shí)事 的顯示出來(lái)。指令的用法也一目了然。聽(tīng)障學(xué)生通過(guò)這一方法，首先知道流程圖的基本畫(huà)法，其中每一個(gè)圖框中應(yīng)寫(xiě)那 條指令，而且明白所寫(xiě)指令對(duì)應(yīng)的實(shí)際效果是什么。利用這種圖、文、做一體的簡(jiǎn)便方式，聽(tīng)障學(xué)生可以很清楚的看到計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的編寫(xiě)過(guò)程和機(jī)器指令的使用方法。針對(duì)結(jié)果中出現(xiàn)的問(wèn)題可以很清楚地知道在何處修改，同時(shí)可實(shí)時(shí)看到修改的結(jié)果。用這種教學(xué)模式可使聽(tīng)障學(xué)生的“入門(mén)” 較輕松，溝通較容易，這樣便 使他們對(duì)學(xué)習(xí)編程建立信心。
一 基本設(shè)計(jì)思路
常規(guī)的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的教學(xué)一般選用指令分類(lèi)的形式講解, 每條指令的含義可用語(yǔ)言、文字解釋。教材可以簡(jiǎn)潔明了。但聽(tīng)障學(xué)生由于聽(tīng)力障礙, 基礎(chǔ)術(shù)語(yǔ)、語(yǔ)言文字能力較差，簡(jiǎn)潔的教材, 使得講解十分困難, 同時(shí)沒(méi)有聽(tīng)障學(xué)生適用的輔助教具, 更增加了聽(tīng)障學(xué)生的理解難度。為解決以上所涉及的難題，在本教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中引入仿真機(jī)器人，采用了屏幕機(jī)器人仿真和流程圖與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)照的方式來(lái)講解計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言, 大家知道：在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中，被計(jì)算機(jī)程序化的影像起著視聽(tīng)教材的作用[3]。根據(jù)這一原理，我們將語(yǔ)言的學(xué)習(xí)變成屏幕游戲的編寫(xiě), 不刻意強(qiáng)調(diào)每條指令的結(jié)構(gòu), 用簡(jiǎn)單的圖面對(duì)比來(lái)告訴聽(tīng)障學(xué)生指令的意義和用法。這種視覺(jué)補(bǔ)償?shù)姆绞? 可很好地兼顧聽(tīng)障學(xué)生的生理特點(diǎn), 揚(yáng)長(zhǎng)避短。設(shè)計(jì)原理框圖見(jiàn)圖2：
二 課程設(shè)計(jì)方案
1教學(xué)對(duì)象分析
在教學(xué)過(guò)程中, 我們發(fā)現(xiàn)聽(tīng)障學(xué)生極易放棄他們認(rèn)為不易掌握的知識(shí), 盡管有些在正常人看來(lái)是及其 簡(jiǎn)單的。為使聽(tīng)障學(xué)生能達(dá)到既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師必須考慮聽(tīng)障學(xué)生達(dá)到此教學(xué)目標(biāo)所經(jīng)歷的心理歷程。本教學(xué)環(huán)境選用了視覺(jué)補(bǔ)償?shù)母拍? 利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)從基礎(chǔ)知識(shí)入手，利用顯、淺、易、懂的方式引導(dǎo)聽(tīng)障學(xué)生進(jìn)入教學(xué)情景, 最大限度的集中聽(tīng)障學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的注意力，積極參與到既定的教學(xué)過(guò)程中,提高學(xué)習(xí)效率。
從教學(xué)內(nèi)容來(lái)講，要分析掌握技能與聽(tīng)障學(xué)生原有學(xué)習(xí)習(xí)慣之間存在的差異，面向?qū)W生的學(xué)習(xí)需要[4]，聽(tīng)障學(xué)生還有多少知識(shí)沒(méi)有掌握。從教材上來(lái)講，教師應(yīng)努力以鮮活的知識(shí)、通俗易懂的教授形式把生硬的教材符號(hào)簡(jiǎn)單化。
以往教學(xué)目標(biāo)關(guān)注較多的是知識(shí)， 技能。缺少為達(dá)到此目標(biāo)所進(jìn)行的感情、能力的關(guān)注。對(duì)聽(tīng)障學(xué)生而言，教學(xué)目標(biāo)與他們的生理、心里、認(rèn)知能力之間有很大的聯(lián)系, 而溝通難是工科學(xué)科教學(xué)中的一大難點(diǎn)。因此教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)首先要以如何使聽(tīng)障學(xué)生能夠?qū)W會(huì)為主要目的，即用仿、學(xué)、做結(jié)合的方式改變“溝通難” 的問(wèn)題。
2 教學(xué)目標(biāo)
（1）根據(jù)知識(shí)的性質(zhì)確定教學(xué)方式[5]。通過(guò)仿真教學(xué)輔具的幫助，聽(tīng)障學(xué)生能夠較有成效地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的知識(shí)及基本操作，培養(yǎng)聽(tīng)障學(xué)生建立基本工程設(shè)計(jì)的概念，使聽(tīng)障學(xué)生能運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真的手段將制定項(xiàng)目 設(shè)計(jì)構(gòu)思以直觀形象表達(dá) 出來(lái)，同時(shí)聽(tīng)障學(xué)生可用此方法完成自定義項(xiàng)目的練習(xí)。
（2）教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程要根據(jù)聽(tīng)障學(xué)生的生理特點(diǎn)和知識(shí)水平選擇教授知識(shí)的切入點(diǎn)，教師應(yīng)“激活” 以符號(hào)為主要載體的書(shū)本知識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行個(gè)性化解讀和詮釋[6]。教授給 聽(tīng)障學(xué)生學(xué)會(huì)選擇，正確使用，把學(xué)習(xí)內(nèi)容分解成為一系列更易處理的單一子任務(wù)，從而使聽(tīng)障學(xué)生獲得一種較為輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境。感受到科學(xué)的有用和研究的
樂(lè)趣，在親歷體驗(yàn)的過(guò)程中構(gòu)建他們動(dòng)態(tài)的知識(shí)體系，從而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、樂(lè)于學(xué)習(xí)。
三 設(shè)計(jì)方法
1 課前準(zhǔn)備
（1）教學(xué)點(diǎn)：流程圖設(shè)計(jì)與編寫(xiě)計(jì)算機(jī)指令的關(guān)系及設(shè)計(jì)效果。
（2）構(gòu)建計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)支持的學(xué)與教實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。
學(xué)生每人一臺(tái)教學(xué)計(jì)算機(jī)，在機(jī)器上裝有仿真教學(xué)輔助軟件。
學(xué)生自由組合組成練習(xí)小組，搭建實(shí)踐教學(xué)用仿真場(chǎng)地同時(shí)配備教學(xué)機(jī)器人一臺(tái)。
2 教學(xué)流程
（1）復(fù)習(xí)流程圖的基本知識(shí)。
（2）利用仿真教學(xué)平臺(tái)中流程圖設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，建立指定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程。觀察流程圖的設(shè)計(jì)過(guò)程與指定項(xiàng)目之間的邏輯關(guān)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(jì)算機(jī)指令與單一指令設(shè)計(jì)的不同。
（4）將流程圖對(duì)應(yīng)生成的計(jì)算機(jī)指令調(diào)入到計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的編譯環(huán)境中，進(jìn)行語(yǔ)法檢查，通過(guò)后，進(jìn)入仿真。
例如：―― 設(shè)計(jì)一個(gè)《機(jī)器人走四邊形》的工程訓(xùn)練項(xiàng)目，學(xué)習(xí)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句的使用。
首先：拋開(kāi)聽(tīng)障學(xué)生不易明白的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，以工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為方式，利用《聾教育仿真教學(xué)平臺(tái)》設(shè)計(jì)了流程圖與指令對(duì)應(yīng)同時(shí)與所寫(xiě)指令有明確執(zhí)行效果的教學(xué)方法（見(jiàn)圖3）。
第二：對(duì)應(yīng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言指令― 講解用while實(shí)現(xiàn)虛擬前行的方法，條件循環(huán)走正方形指令。
第三：指導(dǎo)學(xué)生利用教學(xué)軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上利用圖形化C語(yǔ)言編譯環(huán)境工具完成指定教學(xué)科目的訓(xùn)練，教授對(duì)應(yīng)學(xué)習(xí)的手段和方法。讓學(xué)生了解語(yǔ)言編程的基本方法和調(diào)試手段。
3 教學(xué)過(guò)程
根據(jù)圖2我們可知，這是一個(gè)虛擬機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的工程項(xiàng)目，我們將此單元課程設(shè)計(jì)為：
第一：設(shè)定工程目標(biāo)： 虛擬機(jī)器人向前行走一段距離然后右轉(zhuǎn),重復(fù)進(jìn)行。
第二：選用流程圖與機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法講解計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。
首先用圖形化編輯的方法列出流程圖，此時(shí)每一個(gè)流程圖形所對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令亦同時(shí)在屏幕上對(duì)應(yīng)顯示出來(lái)。
第三：學(xué)習(xí)機(jī)器指令，講解使用方法。
第四：屏幕仿真，觀看設(shè)計(jì)結(jié)果。見(jiàn)圖4。若有誤差對(duì)應(yīng)修改。
第五：保存結(jié)果。
四 小結(jié)
利用這種圖、文、做一體的簡(jiǎn)便方式，聽(tīng)障學(xué)生可以很清楚的看到計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的編寫(xiě)過(guò)程和機(jī)器指令的使用方法。針對(duì)結(jié)果中出現(xiàn)的問(wèn)題可以很清楚地知道在何處修改，同時(shí)可實(shí)時(shí)看到修改的結(jié)果。用這種教學(xué)模式可使聽(tīng)障學(xué)生的“入門(mén)” 階段的學(xué)習(xí)較輕松，技術(shù)溝通較容易，這樣便使他們對(duì)學(xué)習(xí)編程這門(mén)課程建立信心。用這種方法作為“入門(mén)”階段的的教學(xué)途徑，降低入門(mén)難度，從教學(xué)結(jié)果看聽(tīng)障同學(xué)掌握較好，課堂氛圍輕松。
仿真技術(shù)用于聽(tīng)障學(xué)生的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)實(shí)際上是一個(gè)新的課題。本著淺顯易懂的教學(xué)理念，在教學(xué)時(shí)進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：
第一：課前準(zhǔn)備。將現(xiàn)代仿真技術(shù)成為聽(tīng)障學(xué)生課堂教學(xué)的組成元素。創(chuàng)建一個(gè)新穎的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。減輕聽(tīng)障學(xué)生學(xué)習(xí)難度, 樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心。這樣可以減輕聽(tīng)障學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言普遍存在的畏難情緒。
第二：從整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中關(guān)注學(xué)生自主參與，要照顧聾生的思維進(jìn)程[7]，將合作學(xué)習(xí)貫穿在查找、收集、交流、構(gòu)思（設(shè)計(jì)）和運(yùn)行等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之中，確立學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)了合作精神。提倡項(xiàng)目式合作訓(xùn)練，使學(xué)生把學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)成一種“游戲” ，輕松愉快，減輕了學(xué)習(xí)過(guò)程中的心理壓力。
第三：重視以發(fā)展的眼光來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的設(shè)計(jì)，盡可能挖掘?qū)W生在學(xué)習(xí)中的閃光點(diǎn)，并給予充分的肯定，讓每個(gè)學(xué)
生都有成功的體驗(yàn)，從而讓他們樹(shù)立信心，初步學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的編程規(guī)律。 有一個(gè)良好的開(kāi)端。
五 教學(xué)后記
通過(guò)教學(xué)輔具在聽(tīng)障教學(xué)中的使用，以構(gòu)建計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)支持的學(xué)與教創(chuàng)新環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)仿真的教學(xué)手段，同時(shí)運(yùn)用身心障礙補(bǔ)償和技能訓(xùn)練的方法，對(duì)有聽(tīng)力障礙的學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)代技術(shù)知識(shí)的傳授。教師利用這一教學(xué)載體，通過(guò)機(jī)器人創(chuàng)新教育的教學(xué)訓(xùn)練模式，力求解決聽(tīng)障學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言“入門(mén)難” 的問(wèn)題，聽(tīng)障學(xué)生能借助此技術(shù)來(lái)改善學(xué)習(xí)境況，同時(shí)建立一種新的聽(tīng)障教學(xué)的實(shí)踐模式。
特殊教育象征著一個(gè)社會(huì)的文明程度和發(fā)展水平，特教教學(xué)是一個(gè)復(fù)雜而細(xì)膩的過(guò)程, 教師的一個(gè)手勢(shì)，一個(gè)微笑，一句稱(chēng)贊等各種表示都會(huì)對(duì)聾啞學(xué)生產(chǎn)生很大的影響，更由于聽(tīng)障教學(xué)人文主義色彩較為濃厚，這種作用就更為重要。而我們?cè)诎l(fā)展的同時(shí)要始終把握好一個(gè)原則，那就是技術(shù)只能是一種工具，無(wú)法代替人的情感因素。根據(jù)聽(tīng)障學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)的特點(diǎn)來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略[8]。將情感因素帶入教學(xué)中，幫助聽(tīng)障學(xué)生克服心理障礙，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，達(dá)到最終教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
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The Design and Practice of Computer Programming Language Teaching for Deafness Students
HAN Yu-min
0 引 言
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)校教學(xué)活動(dòng)的重要組成,教學(xué)質(zhì)量的好壞是對(duì)學(xué)校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的主要內(nèi)容, 在改善教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)室在傳播知識(shí)的同時(shí),更重要的作用體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生分析解決問(wèn)題以及動(dòng)手能力明顯提高。伴隨教學(xué)改革的日益深入, 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革也越來(lái)越引起人們的關(guān)注,以往的教師灌輸式的理論教授方式,學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式,已無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。當(dāng)前,社會(huì)需要的是主動(dòng)型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),必須切實(shí)轉(zhuǎn)變以往重理論教學(xué)輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的錯(cuò)誤觀念,重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中的地位與作用,根據(jù)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才的要求, 改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,優(yōu)化更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容,切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式與存在的問(wèn)題
國(guó)內(nèi)高校工科教育當(dāng)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著硬件條件不足、硬件實(shí)驗(yàn)條件的發(fā)展與技術(shù)要求不相符,加上近幾年高校擴(kuò)招,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件更是供不應(yīng)求。進(jìn)一步加大對(duì)教學(xué)硬件條件的投入,豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)條件的改革及建設(shè),在目看來(lái)具有特殊的重要性。面對(duì)這種情況,我國(guó)的教育主管部門(mén)采取了一些推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革及建設(shè)的措施。如:在全國(guó)高校本科的教學(xué)水平評(píng)估中,實(shí)驗(yàn)室基地建設(shè)與建設(shè)投資及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革被列為一項(xiàng)重要的指標(biāo)。并且,各高校也逐漸開(kāi)始響應(yīng)教育部的的這一舉動(dòng),紛紛實(shí)行了“雙基”型實(shí)驗(yàn)室,與此同時(shí),建設(shè)了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。當(dāng)前,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)所占比例較大,與綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)之間的比例失調(diào);實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我?、?shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊;實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。
2 提高電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法
2.1 實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí),教師能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的全過(guò)程進(jìn)行觀察,對(duì)學(xué)生進(jìn)行良好的跟蹤與指導(dǎo),更好地進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的采集工作,先進(jìn)科學(xué)的教學(xué)理念與教學(xué)手段對(duì)于提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平具有重要作用。引入計(jì)算機(jī)技術(shù)后,理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師教學(xué)指導(dǎo)與學(xué)生操作、思考融合成一個(gè)有機(jī)整體。以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中課堂、課時(shí)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備因素的限制作用得到了解決,實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加靈活化,教學(xué)內(nèi)容在時(shí)空上得到進(jìn)一步的延伸,更好地激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的熱情。
將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通過(guò)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行的虛擬實(shí)驗(yàn),為學(xué)生提供了更為靈活開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獨(dú)立思考能力,增強(qiáng)學(xué)生的的學(xué)習(xí)創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,仿真技術(shù)的應(yīng)用,將虛擬性實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)整合成有機(jī)整體,實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性與趣味性明顯提高,同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的充實(shí),有利于學(xué)生綜合實(shí)踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)前,已經(jīng)有越來(lái)越多的高校重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃建設(shè),通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展的新方向。將與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)引入到高校實(shí)驗(yàn)室中,為實(shí)驗(yàn)科研提供了良好的平臺(tái),對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用,一方面能夠改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容,另一方面,還能夠明顯降低實(shí)驗(yàn)成本,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。通過(guò)單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠發(fā)現(xiàn),教學(xué)過(guò)程中引入proteus仿真軟,通過(guò)該軟件對(duì)單片機(jī)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行模擬,克服了實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硬件電路固定以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不易改動(dòng)等因素的限制。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)全過(guò)程,除計(jì)算機(jī)外不用再進(jìn)行任何硬件的添加即可實(shí)驗(yàn),這有力地推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革,更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一重要應(yīng)用主要表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛(ài)好上,如挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計(jì)大賽等等,學(xué)生就能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真,首先用計(jì)算機(jī)仿真出實(shí)驗(yàn)的模型,再在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的模擬調(diào)試,最終用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)仿真的過(guò)程中,學(xué)生可以自由發(fā)揮自己的潛能,通過(guò)大量的仿真對(duì)比,來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目的,也可大膽反復(fù)地調(diào)試,避免了器件的損壞。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中,由于proteus開(kāi)發(fā)環(huán)的運(yùn)用,培訓(xùn)過(guò)程中不需投入任何硬件的條件下,學(xué)生卻普遍反映,對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純理論知識(shí)的學(xué)習(xí)更易接受也更易得到提高。事實(shí)證明,運(yùn)用proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真成功后進(jìn)行的實(shí)際制作,可明顯的提高單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。此外,遠(yuǎn)程教學(xué)中仿真教學(xué)的運(yùn)用具體重要的意義,對(duì)于教學(xué)改革是一種很好的嘗試。
2.2 實(shí)驗(yàn)中引入Matlab軟件內(nèi)建的Simulink組件技術(shù)
目前,我國(guó)開(kāi)設(shè)了電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高校中,大部分都將Matlab軟件作為重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),對(duì)定理以及算法進(jìn)行仿真和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。Simulink組件作為Matlab的重要組成,能夠?yàn)橛脩?hù)提供一個(gè)仿真分析與動(dòng)態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下,只需利用鼠標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的操作,就能夠完成復(fù)雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建,在此過(guò)程中避免了大量繁雜的書(shū)寫(xiě)程序。由于 Simulink組件具有適應(yīng)性強(qiáng)、效率高,結(jié)構(gòu)仿真精細(xì)、流程清晰且貼近實(shí)際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),Simulink組件技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于處理數(shù)字信號(hào)與控制理論等復(fù)雜的仿真設(shè)計(jì)之中。同時(shí)Simulink能夠通過(guò)連續(xù)、離散采樣時(shí)間以及兩種采樣時(shí)間混合的的方式進(jìn)行建模,該組件還可支持多速率系統(tǒng),不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外,Simulink為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建,提供的圖形用戶(hù)接口(GUI) ,使在進(jìn)行模型方塊圖的創(chuàng)建時(shí)只需通過(guò)鼠標(biāo)單擊與拖動(dòng)鼠等簡(jiǎn)單操作即可完成,為用戶(hù)提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式,同時(shí)能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。
該組件的這一特性,一方面可以使算法的驗(yàn)證更為簡(jiǎn)單,減少學(xué)生投入在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中所用的時(shí)間,而將大部分精力投入到設(shè)計(jì)性、綜合性試驗(yàn)中;另一方面,可以使學(xué)生更快捷的驗(yàn)證新思路、新算法,而不會(huì)由于代碼調(diào)試方面的問(wèn)題影響了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。以自適應(yīng)濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例,如果直接采用Matlab編程方式,在進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí),就會(huì)消耗掉大量的精力,代碼長(zhǎng)度將達(dá)到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設(shè)計(jì)的思想,只需要鼠標(biāo)對(duì)模型的拖拽,就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來(lái)。由于Simulink提供了豐富的元件庫(kù),采用圖形化的表示方法,學(xué)生在進(jìn)行算法驗(yàn)證的時(shí)候只需調(diào)用成熟的模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)即可。這樣的實(shí)驗(yàn)方法事半功倍,思路清晰,參數(shù)的調(diào)整也十分便捷,廣受學(xué)生歡迎。由此可見(jiàn),引入Simulink組件后的實(shí)驗(yàn),既不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果,又能夠提高實(shí)驗(yàn)效率,對(duì)學(xué)生模塊化編程的思想也有較好的促進(jìn)作用。
3 結(jié) 語(yǔ)
當(dāng)前,社會(huì)對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革已經(jīng)迫在眉睫,而大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須能夠跟得上時(shí)代的腳步,把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與Simulink組件技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力,在學(xué)習(xí)到先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),提高學(xué)生對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力。
近年來(lái)，由于制造業(yè)領(lǐng)域三維CAD系統(tǒng)軟件的普及，“數(shù)字生產(chǎn)”變得非常實(shí)用。通過(guò)生產(chǎn)前使用三維模型仿真整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程，制造效率以及安全性達(dá)到預(yù)期效果，并且通過(guò)各領(lǐng)域工作臺(tái)共享信息使得實(shí)施管理動(dòng)態(tài)生產(chǎn)成為可能。下面分別介紹復(fù)雜船體分段搭載，設(shè)備搬運(yùn)，CRP的安裝以及機(jī)艙通道等仿真應(yīng)用實(shí)例。
1 生產(chǎn)仿真
1.1 船舶工業(yè)仿真技術(shù)
計(jì)算機(jī)仿真主要應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)平臺(tái)，尤其是概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)分析。由于船舶生產(chǎn)非常復(fù)雜且需要足夠經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)仿真很難廣泛應(yīng)用到船舶生產(chǎn)過(guò)程中。仿真作用如下：1.提高質(zhì)量；2.縮短訂單與交船時(shí)間間隔；3.減少生產(chǎn)成本減少成本，包括材料成本和工資；4.減少制造過(guò)程中時(shí)間浪費(fèi)。
在船舶生產(chǎn)中仿真可以應(yīng)用到如下幾個(gè)方面：
1.生產(chǎn)進(jìn)程分析和估計(jì)；2.生產(chǎn)計(jì)劃安排；3.訓(xùn)練特殊技術(shù)工種的模擬器，例如線(xiàn)加熱、焊接以及校正；4.檢測(cè)施工安全性。
1.2 船舶生產(chǎn)仿真
隨著計(jì)算機(jī)集成制造的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)制作產(chǎn)品模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。為了提高生產(chǎn)三大主要元素——生產(chǎn)率、質(zhì)量和安全性，研究各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)非常重要。
船舶屬于大型設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有億萬(wàn)個(gè)來(lái)自世界各地生產(chǎn)的部件以及各種各樣的材料。在建造船舶時(shí)，眾多部件會(huì)聚船廠(chǎng)，考慮船廠(chǎng)環(huán)境及設(shè)備等相關(guān)的信息才能進(jìn)行有效生產(chǎn)和工序安排。制定生產(chǎn)計(jì)劃，需要積累豐富的船舶建造經(jīng)驗(yàn)，以滿(mǎn)足多工種協(xié)調(diào)作業(yè)時(shí)對(duì)效率和質(zhì)量的要求。三維CAD不僅有效地應(yīng)用在船舶生產(chǎn)仿真中，而且在自動(dòng)化和飛機(jī)工業(yè)中應(yīng)用也相當(dāng)成功。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)容量顯著提高，價(jià)格也變的便宜。因此，應(yīng)用軟件變的越來(lái)越廣泛，船舶建造仿真技術(shù)越來(lái)越簡(jiǎn)單。除此而外，三維CAD集成了船體和設(shè)備所需的所有結(jié)構(gòu)件和部件。近來(lái)，IHI新開(kāi)發(fā)了AJSAI系統(tǒng)集成了所有產(chǎn)品數(shù)字模型，從直觀的角度在計(jì)算機(jī)上顯示了船塢中搭載二周后VLCC結(jié)構(gòu)的三維視圖。從而提高了生產(chǎn)效率、安全，以及產(chǎn)品質(zhì)量。
1.3 計(jì)算機(jī)優(yōu)化制造
船舶建造過(guò)程中，多工種工人互相依靠、協(xié)作制造。隨著工作難度等級(jí)提高，相關(guān)生產(chǎn)難度也隨之上升。產(chǎn)品模型是計(jì)算機(jī)集成制造的核心，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)計(jì)劃是仿真的基礎(chǔ)。在這一領(lǐng)域，基于優(yōu)化生產(chǎn)的數(shù)字制造成為現(xiàn)實(shí)。
2 管道安裝仿真
在船舶建造中，裝配是一個(gè)很典型的工作。一般情況，工人僅僅憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不含詳細(xì)說(shuō)明的粗略圖紙進(jìn)行生產(chǎn)制造。因此，裝配工作存在以下問(wèn)題：1.從粗略圖紙中構(gòu)思整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)裝配工序，必須接受過(guò)職業(yè)訓(xùn)練、具有工作經(jīng)驗(yàn)。2.基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的工序不一定是最佳的3.生產(chǎn)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。4.不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題時(shí)常出現(xiàn)，生產(chǎn)計(jì)劃經(jīng)常受影響5.無(wú)經(jīng)驗(yàn)人員不能從事裝配工作。近來(lái)，隨著裝配仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，即使無(wú)經(jīng)驗(yàn)的工人也能進(jìn)行裝配工作。裝配仿真通過(guò)船廠(chǎng)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)將結(jié)果顯示在工人從事裝配場(chǎng)所的個(gè)人電腦上。電腦屏幕上裝配時(shí)組件整體樹(shù)形結(jié)構(gòu)圖通過(guò)三維模型圖可以從任意角度觀察任何想看到的地方，包括貨盤(pán)名稱(chēng)、部件種類(lèi)、部件名稱(chēng)、次要部件以及每個(gè)組件之間的關(guān)系的相關(guān)列表。這種模型圖形即使沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人們也易于理解。隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)以及RFID系統(tǒng)的問(wèn)世，管道安裝仿真技術(shù)將更進(jìn)一步發(fā)展，尤其管道部件的管理。
3.1 分段搭載
是在機(jī)艙里，四周已有的四個(gè)分段中間插入另外一個(gè)分段的安裝過(guò)程。插入分段與鄰近安裝好結(jié)構(gòu)件相對(duì)關(guān)系非常復(fù)雜，因?yàn)樵摲侄问窃诙ūP(pán)上完成的。在那里，工作環(huán)境受其他因素的影響很小，設(shè)備盡可能裝配在分段上。由于額定載荷為幾百?lài)嵉拇笮推鹬卦O(shè)備同時(shí)吊卸分段時(shí)各種障礙物隨時(shí)出現(xiàn)，因此細(xì)心而熟練地操作非常必要。只有這樣，分段才能非常精確地安裝在確定位置。
3.2 設(shè)備搬運(yùn)
這種設(shè)備在整個(gè)FPSO營(yíng)運(yùn)過(guò)程中一直不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)需要搬運(yùn)至船外，進(jìn)行修理、更換損壞部件。通過(guò)仿真可以設(shè)計(jì)出最優(yōu)搬運(yùn)路線(xiàn)，在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)碰撞任何設(shè)備以及結(jié)構(gòu)件。多種設(shè)備經(jīng)過(guò)這種仿真，效果顯著。仿真結(jié)果制成使用操作手冊(cè)供船東檢驗(yàn)，得到設(shè)計(jì)認(rèn)可。
3.3 CRP的安裝
在狹窄船塢中實(shí)現(xiàn)螺旋槳精確地安裝非常重要。安裝螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，船體里面和外面的安裝工人需要協(xié)作工作。通過(guò)仿真預(yù)先互相交流意見(jiàn)、確定安裝流程，裝配工作才能順利展開(kāi)。
3.4 機(jī)艙通道
通過(guò)借助假想木板確認(rèn)通道的人性化空間為眾多船級(jí)社和船東所要求。如果設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用三維CAD進(jìn)行仿真，設(shè)備和結(jié)構(gòu)件之間干涉將會(huì)避免。這樣，設(shè)計(jì)質(zhì)量隨之提高。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流業(yè)迅速地成長(zhǎng)，全國(guó)各地的物流工程建設(shè)也在逐步展開(kāi)，但在項(xiàng)目的投資建設(shè)中產(chǎn)生了一系列的合理性分析的問(wèn)題，如技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性和管理方法等。如物流配送中心在規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中的選址是否恰當(dāng)，其容量設(shè)計(jì)、裝備配置和場(chǎng)地規(guī)劃是否合理，是否能夠更好簡(jiǎn)化工作，節(jié)約成本和時(shí)間，對(duì)理貨、存儲(chǔ)、分揀等工作區(qū)的劃分是否能夠更加方便各項(xiàng)作業(yè)的進(jìn)展和管理。對(duì)于這些實(shí)際的問(wèn)題，如果只憑經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)來(lái)判斷，難免會(huì)有些方面被疏忽，建成后再進(jìn)行調(diào)整就會(huì)增加建設(shè)的成本，耽誤正常的工作，從而帶來(lái)巨大的損失。
物流仿真技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)手段，采用虛擬現(xiàn)實(shí)方法，對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際模仿的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。它需要借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)物流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到各種動(dòng)態(tài)活動(dòng)及其過(guò)程的瞬間仿效記錄，進(jìn)而研究物流系統(tǒng)的性能和輸出效果。物流仿真技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要實(shí)際設(shè)備的安裝，不需要實(shí)際實(shí)施相應(yīng)的方案，即可驗(yàn)證如下目標(biāo)：①增加新設(shè)備后給企業(yè)帶來(lái)的效應(yīng)；②設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)線(xiàn)的好壞；③比較各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣等等。本文主要研究物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的基本理論，并通過(guò)Flexsim仿真軟件進(jìn)行說(shuō)明說(shuō)明。
1.物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)
物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
（1）物流系統(tǒng)中流的仿真：對(duì)于物流系統(tǒng)中的多種流，如貨流、車(chē)流、信息流、資金流等，可以采用動(dòng)態(tài)仿真 描述流的產(chǎn)生、流動(dòng)、消失、積累和轉(zhuǎn)換等。
（2）物流系統(tǒng)中排隊(duì)的仿真：由一個(gè)或多個(gè)服務(wù)臺(tái)和等待服務(wù)的顧客組成的離散系統(tǒng)成為排隊(duì)系統(tǒng)。物流系統(tǒng)是復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)，并且各種設(shè)施設(shè)備可以看作是服務(wù)臺(tái)，各種實(shí)體貨物等可以看作是顧客等待接收服務(wù)。
（3）物流系統(tǒng)組織中資源的因素仿真：物流組織是通過(guò)各種人員和設(shè)備參與實(shí)現(xiàn)的，這些都是物流系統(tǒng)中的資源。通過(guò)對(duì)各種資源不同的規(guī)劃，物流服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)作效率也是有差異。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)描述人和設(shè)備的行為過(guò)程，可以得出較優(yōu)的物流體統(tǒng)組織方案。
2.物流系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢(shì)
在構(gòu)建物流系統(tǒng)時(shí)，由于建設(shè)投資巨大，存在一定的投資風(fēng)險(xiǎn)，且建成后發(fā)現(xiàn)了不合理的地方需要改造，成本將會(huì)非常的高。利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行狀況，并得出適應(yīng)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)計(jì)方案。物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的主要有以下優(yōu)點(diǎn)。
（1）對(duì)于復(fù)雜的物流系統(tǒng)可以采用仿真的方法構(gòu)建模型；（2）對(duì)于新的物流系統(tǒng)，無(wú)需實(shí)際建設(shè)投資，可先利用計(jì)算機(jī)仿真模擬對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行可行性和效率做出正確的評(píng)判，如方案合理再實(shí)施，降低投資風(fēng)險(xiǎn)；（3）可以對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行分析對(duì)比，從中選擇最優(yōu)方案；（4）通過(guò)仿真調(diào)整目標(biāo)函數(shù)和約束條件來(lái)優(yōu)化方案。
3.物流系統(tǒng)仿真的步驟
物流系統(tǒng)仿真的一般步驟：（1）弄清問(wèn)題，掌握實(shí)際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個(gè)因素之間的相互關(guān)系；（4）構(gòu)造仿真模型模型；（5）確定模型參數(shù)；（6）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性；（7）仿真模型的運(yùn)行及結(jié)果分析。
4.Flexsim仿真軟件
4.1 Flexsim仿真軟件介紹
Flexsim是由美國(guó)的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。Flexsim采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并具有三維顯示功能。建?？旖莘奖?，顯示能力強(qiáng)大，特別適合于生產(chǎn)制造、配送、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。其主要特點(diǎn)包括：（1）基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調(diào)試的方便；（4）建模的擴(kuò)展性強(qiáng)；（5）開(kāi)放性好。
4.2 應(yīng)用Flexsim仿真軟件建模仿真方法
（1）設(shè)置模型布局
Flexsim對(duì)象庫(kù)中的對(duì)象基本能夠反映各項(xiàng)實(shí)際設(shè)施。如進(jìn)貨源和出貨源可以分別用發(fā)生器和吸收器來(lái)表示，加工作業(yè)可以用處理器表示，貨架、運(yùn)輸機(jī)、操作員分別有相應(yīng)的實(shí)體表示。并根據(jù)各個(gè)實(shí)體的數(shù)量尺寸，將其調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢茫蛊渑c實(shí)際方案相符。在設(shè)置這些參數(shù)時(shí)，要根據(jù)具體的對(duì)象特征設(shè)置參數(shù)才能正確的模擬顯示。
（2）定義“流”
根據(jù)系統(tǒng)中各對(duì)象之間的邏輯關(guān)系，連接相應(yīng)的端口，構(gòu)建模型的邏輯流程。
實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點(diǎn)（S）連接。作業(yè)的流程要與實(shí)際作業(yè)時(shí)的流程相符合。
（3）設(shè)施參數(shù)的設(shè)計(jì)
根據(jù)每個(gè)對(duì)象所描述的物流系統(tǒng)的特征，設(shè)定對(duì)象的參數(shù)。Flexsim中常用的一些仿真參數(shù)主要有：
①生成器參數(shù)：可按到達(dá)時(shí)間間隔模式、到達(dá)時(shí)間表模式、到達(dá)序列模式創(chuàng)建臨時(shí)實(shí)體。通過(guò)生成器可以設(shè)置貨物的到達(dá)類(lèi)型和到達(dá)時(shí)間分布等。
②處理器參數(shù)：處理器參數(shù)一般用到的是處理器容量、處理時(shí)間、預(yù)置時(shí)間、平均故障時(shí)間和平均維修時(shí)間等。
③暫存區(qū)參數(shù)：暫存區(qū)參數(shù)主要有暫存區(qū)容量、暫存區(qū)大小、暫存區(qū)貨物堆放形式等。
④貨架參數(shù)：貨架參數(shù)主要有貨架容量、貨架列數(shù)、層數(shù)、列寬、層高、最小停留時(shí)間和堆存方式等。
⑤運(yùn)輸工具參數(shù)：運(yùn)輸工具包括工人、運(yùn)輸叉車(chē)、堆垛機(jī)等，參數(shù)主要有裝載時(shí)間、卸載時(shí)間、運(yùn)行速度、裝載量、加速度以及運(yùn)輸線(xiàn)路設(shè)計(jì)等。
⑥臨時(shí)實(shí)體流參數(shù)：臨時(shí)實(shí)體流參數(shù)決定實(shí)體如何將臨時(shí)實(shí)體送到下游。這些參數(shù)主要有送往端口、是否使用運(yùn)輸工具、是否拉動(dòng)、拉動(dòng)條件、優(yōu)先級(jí)等。
4.3 編譯運(yùn)行與仿真結(jié)果分析
在完成模型的建立后，可以對(duì)仿真模型進(jìn)行編譯運(yùn)行。為了減小誤差，可以通過(guò)反復(fù)多次的運(yùn)行或根據(jù)不同的設(shè)定條件運(yùn)行，得出仿真的結(jié)果。分析實(shí)驗(yàn)中各個(gè)對(duì)象的工作狀況及效率，對(duì)比不同的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出改進(jìn)優(yōu)化措施，并再次進(jìn)行驗(yàn)證。最終得出最優(yōu)的方案。
【參考文獻(xiàn)】
一、物理學(xué)與計(jì)算機(jī)的密切關(guān)系
電子計(jì)算機(jī)是因解決物理問(wèn)題的需要而產(chǎn)生的，二次大戰(zhàn)期間為了快速計(jì)算彈道，被公認(rèn)為世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1946年研制成功[1]，萬(wàn)維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學(xué)家們進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的需要而設(shè)計(jì)出來(lái)的。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)與物理學(xué)的關(guān)系是非常密切的，物理學(xué)的發(fā)展促成了計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)成就之一，它延伸了人們的思維能力，成功地解決了很多物理、數(shù)學(xué)等方面的難題，沒(méi)有計(jì)算機(jī)就不可能準(zhǔn)確計(jì)算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒(méi)有今天的航天成就，計(jì)算機(jī)應(yīng)用跨越各個(gè)學(xué)科，在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報(bào)信息處理、國(guó)民教育等領(lǐng)域引起深刻的變革，在今天幾乎沒(méi)有哪一個(gè)學(xué)科能夠離開(kāi)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。
作為孕育計(jì)算機(jī)誕生與發(fā)展的物理學(xué)，如果說(shuō)早期物理學(xué)應(yīng)用計(jì)算機(jī)主要解決人們的計(jì)算速度、強(qiáng)度的技術(shù)問(wèn)題，那么到了今天，計(jì)算機(jī)已在更深刻的層次上促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，由于在物理學(xué)很多領(lǐng)域中能夠找到精確解的理論問(wèn)題已經(jīng)不多了，剩下的是大量的復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題的分析、預(yù)測(cè)和求解離開(kāi)計(jì)算機(jī)，人們幾乎無(wú)能為力了。另外一個(gè)方面，在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，人們只能夠通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費(fèi)巨額資金做實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)某些數(shù)據(jù)和驗(yàn)證方案的可行性。而今天很多實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，達(dá)到與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)完全相同的效果，成本低廉且安全環(huán)保，用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)技術(shù)史上革命性的變化。
物理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)互相促進(jìn)、共同發(fā)展的情況對(duì)我們今天的物理教學(xué)提出了更新更高的要求，物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法必須與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)新形勢(shì)的要求。
二、物理教學(xué)中結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)的一些思考
大學(xué)物理課內(nèi)容很多，結(jié)合不同的專(zhuān)業(yè)，在保證教學(xué)大綱的基本要求的前提下，內(nèi)容上作一些必要的取舍，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，教學(xué)內(nèi)容上適應(yīng)地向?qū)I(yè)傾斜，使基礎(chǔ)課更好地為專(zhuān)業(yè)課服務(wù)，明確基礎(chǔ)課的服務(wù)目標(biāo)，讓學(xué)生明了物理課程對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以取得良好的學(xué)習(xí)效果，具體做法以下幾方面進(jìn)行：
（一）精選典型物理問(wèn)題用計(jì)算機(jī)編程求解
大學(xué)物理課程一般在大一的下學(xué)期和大二的上學(xué)期進(jìn)行，而大多數(shù)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程也恰好在此階段展開(kāi)，這就為物理課與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學(xué)的不同階段，可以精選一些典型的物理問(wèn)題用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行數(shù)值求解。例如在力學(xué)部分講拋物運(yùn)動(dòng)時(shí)，先按教材講授忽略空氣阻力時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程，求出精確解，然后補(bǔ)上空氣阻力二次項(xiàng)，方程就變成非線(xiàn)性的了，讓學(xué)生體驗(yàn)含有空氣阻力時(shí)實(shí)際問(wèn)題求解的難度，再介紹計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算的方法與思路，給出編程示范，作為綜合習(xí)題讓學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，并與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課教師協(xié)商，程序調(diào)試可利用計(jì)算機(jī)上機(jī)課時(shí)間完成，通過(guò)這種方式，理論聯(lián)系實(shí)際，既培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理課和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課雙方面的積極性。又例如在振動(dòng)學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)演示單擺大角度強(qiáng)迫振動(dòng)的混沌效應(yīng)；在熱力學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)模擬二維布朗粒子運(yùn)動(dòng)；在電磁學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)編程求解一般位置的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布情況，像載流圓形線(xiàn)圈，根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對(duì)稱(chēng)性，教材上只給出了求線(xiàn)圈軸線(xiàn)上點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但對(duì)其它位置的磁場(chǎng)分布情況計(jì)算就很難了，因此可在課堂上簡(jiǎn)單介紹計(jì)算機(jī)積分法，要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)完成求解圓形電流非軸線(xiàn)上點(diǎn)的磁場(chǎng)分布情況，鞏固和加深對(duì)物理定律及其適用范圍的理解與把握，學(xué)習(xí)和體會(huì)計(jì)算機(jī)編程的方法與技巧。 轉(zhuǎn)貼于
通過(guò)精選少量典型物理習(xí)題利用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行數(shù)值求解，以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習(xí)，具體實(shí)施中充分征求計(jì)算機(jī)相關(guān)教師的意見(jiàn)并請(qǐng)求協(xié)助和參與實(shí)施，加強(qiáng)不同學(xué)科、不同課程之間的交流與協(xié)作，達(dá)到事半功倍的雙贏的教學(xué)效果，充分體現(xiàn)大學(xué)物理課的基礎(chǔ)地位與作用，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)物理學(xué)習(xí)和研究的重要性，知道這兩門(mén)課程關(guān)系如此密切，學(xué)習(xí)的認(rèn)真態(tài)度和積極性自然就得到了加強(qiáng)和提高。
（二）部分物理實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)仿真課件來(lái)進(jìn)行
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(xiàn)路的施工技術(shù)要求也更加嚴(yán)格，輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為電力部門(mén)非常重視的問(wèn)題，文章講述了輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況和輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)概述
目前我國(guó)的輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的需求也更加迫切。
二、輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
（一）輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況
輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)的問(wèn)題做出決策。輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用僅僅停留在提出的階段，還沒(méi)有完全開(kāi)發(fā)出完善的輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)。
（二）輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路畫(huà)面的構(gòu)造，輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(huà)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(huà)面。
輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)就會(huì)具有更高的性?xún)r(jià)比。
通過(guò)輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)為輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)發(fā)完善的輸配電線(xiàn)路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)，使得輸配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。
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一、物理學(xué)與計(jì)算機(jī)的密切關(guān)系
電子計(jì)算機(jī)是因解決物理問(wèn)題的需要而產(chǎn)生的，二次大戰(zhàn)期間為了快速計(jì)算彈道，被公認(rèn)為世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1946年研制成功，萬(wàn)維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學(xué)家們進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的需要而設(shè)計(jì)出來(lái)的。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)與物理學(xué)的關(guān)系是非常密切的，物理學(xué)的發(fā)展促成了計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)成就之一，它延伸了人們的思維能力，成功地解決了很多物理、數(shù)學(xué)等方面的難題，沒(méi)有計(jì)算機(jī)就不可能準(zhǔn)確計(jì)算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒(méi)有今天的航天成就，計(jì)算機(jī)應(yīng)用跨越各個(gè)學(xué)科，在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報(bào)信息處理、國(guó)民教育等領(lǐng)域引起深刻的變革，在今天幾乎沒(méi)有哪一個(gè)學(xué)科能夠離開(kāi)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。
作為孕育計(jì)算機(jī)誕生與發(fā)展的物理學(xué)，如果說(shuō)早期物理學(xué)應(yīng)用計(jì)算機(jī)主要解決人們的計(jì)算速度、強(qiáng)度的技術(shù)問(wèn)題，那么到了今天，計(jì)算機(jī)已在更深刻的層次上促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，由于在物理學(xué)很多領(lǐng)域中能夠找到精確解的理論問(wèn)題已經(jīng)不多了，剩下的是大量的復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題的分析、預(yù)測(cè)和求解離開(kāi)計(jì)算機(jī)，人們幾乎無(wú)能為力了。另外一個(gè)方面，在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，人們只能夠通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費(fèi)巨額資金做實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)某些數(shù)據(jù)和驗(yàn)證方案的可行性。而今天很多實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，達(dá)到與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)完全相同的效果，成本低廉且安全環(huán)保，用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)技術(shù)史上革命性的變化。
物理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)互相促進(jìn)、共同發(fā)展的情況對(duì)我們今天的物理教學(xué)提出了更新更高的要求，物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法必須與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)新形勢(shì)的要求。
二、物理教學(xué)中結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)的一些思考
大學(xué)物理課內(nèi)容很多，結(jié)合不同的專(zhuān)業(yè)，在保證教學(xué)大綱的基本要求的前提下，內(nèi)容上作一些必要的取舍，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，教學(xué)內(nèi)容上適應(yīng)地向?qū)I(yè)傾斜，使基礎(chǔ)課更好地為專(zhuān)業(yè)課服務(wù)，明確基礎(chǔ)課的服務(wù)目標(biāo)，讓學(xué)生明了物理課程對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以取得良好的學(xué)習(xí)效果，具體做法以下幾方面進(jìn)行：
（一）精選典型物理問(wèn)題用計(jì)算機(jī)編程求解
大學(xué)物理課程一般在大一的下學(xué)期和大二的上學(xué)期進(jìn)行，而大多數(shù)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程也恰好在此階段展開(kāi)，這就為物理課與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學(xué)的不同階段，可以精選一些典型的物理問(wèn)題用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行數(shù)值求解。例如在力學(xué)部分講拋物運(yùn)動(dòng)時(shí)，先按教材講授忽略空氣阻力時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程，求出精確解，然后補(bǔ)上空氣阻力二次項(xiàng)，方程就變成非線(xiàn)性的了，讓學(xué)生體驗(yàn)含有空氣阻力時(shí)實(shí)際問(wèn)題求解的難度，再介紹計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算的方法與思路，給出編程示范，作為綜合習(xí)題讓學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，并與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課教師協(xié)商，程序調(diào)試可利用計(jì)算機(jī)上機(jī)課時(shí)間完成，通過(guò)這種方式，理論聯(lián)系實(shí)際，既培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理課和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課雙方面的積極性。又例如在振動(dòng)學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)演示單擺大角度強(qiáng)迫振動(dòng)的混沌效應(yīng)；在熱力學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)模擬二維布朗粒子運(yùn)動(dòng)；在電磁學(xué)章節(jié)用計(jì)算機(jī)編程求解一般位置的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布情況，像載流圓形線(xiàn)圈，根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對(duì)稱(chēng)性，教材上只給出了求線(xiàn)圈軸線(xiàn)上點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但對(duì)其它位置的磁場(chǎng)分布情況計(jì)算就很難了，因此可在課堂上簡(jiǎn)單介紹計(jì)算機(jī)積分法，要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)完成求解圓形電流非軸線(xiàn)上點(diǎn)的磁場(chǎng)分布情況，鞏固和加深對(duì)物理定律及其適用范圍的理解與把握，學(xué)習(xí)和體會(huì)計(jì)算機(jī)編程的方法與技巧。
通過(guò)精選少量典型物理習(xí)題利用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行數(shù)值求解，以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習(xí)，具體實(shí)施中充分征求計(jì)算機(jī)相關(guān)教師的意見(jiàn)并請(qǐng)求協(xié)助和參與實(shí)施，加強(qiáng)不同學(xué)科、不同課程之間的交流與協(xié)作，達(dá)到事半功倍的雙贏的教學(xué)效果，充分體現(xiàn)大學(xué)物理課的基礎(chǔ)地位與作用，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)物理學(xué)習(xí)和研究的重要性，知道這兩門(mén)課程關(guān)系如此密切，學(xué)習(xí)的認(rèn)真態(tài)度和積極性自然就得到了加強(qiáng)和提高。
（二）部分物理實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)仿真課件來(lái)進(jìn)行
