計算機仿真技術論文大全11篇

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篇（1）

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。

參考文獻

[1]戴金海等.并行工程與仿真技術[J].計算機仿真,2013(23):54-59.

[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業中的應用[J].計算機仿真,2012,2(14):20-27.

篇（2）

作者簡介：華民剛（1980-），男，江蘇無錫人，河海大學常州校區計算機與信息學院，講師；陳俊風（1979-），女，江蘇句容人，河海大學常州校區計算機與信息學院，講師。（江蘇　常州　213022）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）31-0082-02

計算機仿真技術的應用已經滲透到工程技術的各個領域。最近幾年高校紛紛開設計算機仿真類課程，由于此類課程開設的時間尚短，名稱和內容也不統一，如“計算機仿真”，“控制系統計算機仿真”，“建模與仿真”等，一般大類歸屬于電子信息類，小類歸屬于不同專業，如自動化專業、電子信息專業、測控專業和通信專業等。[1-4]因此針對不同的專業，“計算機仿真”課程的內容需有所側重，要突出專業特點和專業知識的連貫性。該課程課時短，理論性強，且需一定前續的專業課程和高級編程語言的基礎知識，在多年的教學實踐中發現，計算機仿真技術入門難，學生學習熱情不高，且現行的課堂教學模式制約了“計算機仿真”課程的發展。由此認識到，要適應時展的需要，從根本上提高教學質量和學生仿真設計的能力，做到學以致用，所以有必要在“計算機仿真”教學中引入合作創新。

一、現行教學模式存在的問題

“計算機仿真”課程教學的主要目標使學生了解仿真技術的發展與應用，能建立系統的仿真模型，學會用MATLAB進行系統仿真，對相關學科有進一步的認識或拓寬知識面，為從事電類不同專業技術的分析與設計和后續課程提供必要的仿真實驗技能。

1.教學模式與仿真課程獨特性之間的矛盾

（1）要想學好“計算機仿真”課程，學生必須具備扎實的基礎知識。“計算機仿真”課程內容包括：仿真的基本概念和基本流程；仿真模型的建立以及相互之間的轉換；連續系統和離散系統仿真的基本算法與方法；建模與仿真的常用計算機軟件，并能聯系專業特色，解決具體問題。這其中涉及應用數學、仿真高級語言（典型如C++，MATLAB）和要仿真的對象的相關專業知識等多門交叉課程。計算機仿真技術離開這些基礎知識，就成了無源之水，無本之木。目前學生基礎參差不齊，普遍存在偏科和厭學的現象，因此在學生一無所知的情形下，講解“計算機仿真”課程就更是費時、費力，且效果差。

（2）學習“計算機仿真”課程需要充分發揮出計算機仿真的實踐性。計算機仿真的學習過程也是應用程序使用的訓練過程。僅僅以課堂講解為主，輔以較少的實驗教學，理論生澀枯燥，難以激發學生學習興趣，更無法充分發揮學生的學習主觀能動性。課堂講解教學無法訓練學生的操作動手能力，也無法使學生理論聯系實際，應用課本中的理論知識來解決實際操作問題。

（3）現在的考核方式難以考核學生的學習情況。現在的考試方法偏重基本知識的測試，而忽視能力的考核，單純以期末考試分數作為學生水平高低的評價標準，不但嚴重扼殺了學生的創新能力，而且不能全面反映學生的學習情況。

2.理論教學與實踐教學難以協調[5，6]

目前“計算機仿真”課程基本上采用課堂教學與上機實踐分開進行的模式。以課堂講解為主，輔以較少的實驗教學。教師會根據自身的具體情況先進行理論知識的講授，而一般上機實踐的機會比較少。與此同時，由于授課與上機是分開進行的，學生在課堂上學到的理論知識不能馬上在上機時加以應用；此外，上機實踐中一般學生多教師少，學生在上機過程中所遇到的問題，教師無法一一解答，很難保證每個學生都認真獨立地完成上機任務。

因此“計算機仿真”僅通過課堂講授是不能達到教學效果的，這樣既吸引不了學生的興趣，也無法讓學生真正理解知識、掌握相關技能。“上機實踐是學習“計算機仿真”課程的重要環節，如何做好兩者之間的銜接，是目前急需解決的問題。

3.專業特色不突出，工程背景不足

“計算機仿真”與不同專業的典型課程都有聯系，如“現代控制理論”、“電力電子技術”、“電機與電力拖動基礎”、“通信原理”、“信號分析與處理”、“過程控制系統”、“電力系統分析”、“自動控制原理”，結合專業課程進行仿真訓練，選擇上述課程的一些內容作為教學例題。然而目前在講解“計算機仿真”課程時，未能結合專業特點，沒有體現出專業特色。

此外“計算機仿真”課程的實踐題目絕大多數都是工程背景不是很明確，題目數量也比較少，對象多為通用的數學模型。因此，要想讓學生學會用MATLAB分析和解決實際工程問題，很難實現。

二、“計算機仿真”教學改革方案

1.理論與實踐相結合教學方式

（1）在“計算機仿真”課程里選用MATLAB語言。該語言簡單易用，有友好的工作平臺和編程環境，具有強大的科學計算機數據處理能力和出色的圖形處理功能。更值得一提的是，MATLAB的應用范圍非常廣泛，應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等各個領域。

篇（3）

主管單位：中國航天科技科工集團公司

主辦單位：中國航天科工集團公司第十七研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1006-9348

國內刊號：11-3724/TP

郵發代號：82-773

發行范圍：

創刊時間：1984

期刊收錄：

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

篇（4）

【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。

參考文獻

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

HAN Yu-min

篇（5）

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）12-0049-02

1 前言

實踐教學是高等工科教育教學中的重要組成部分。通過實踐教學，可以幫助學生鞏固課堂知識、培養其專業基本技能、養成并具備良好的創新習慣。可是，在實際教學實施過程中存在諸多問題。

首先，能夠接受學生去實習的企業數量有限，學生數量又較多，都到企業或工廠進行實習，給工廠帶來較大的壓力。

其次，工廠現在都是大規模連續生產，生產過程要求連續穩定，導致學生在生產實習時只能看不能動手操作，難以完成生產實習的教學目標。

最后，隨著科技的進步，現有大型生產裝置日益系統化、自動化，導致學生只能觀察和了解整個系統的表面，無法深入學習，難以提高教師和學生的積極性，生產實習的效果很差。

2 仿真實驗

在增加硬件實驗設備難以立即實現的情況下，利用計算機仿真技術，開發適合于專業需求的實驗與操作實習仿真軟件成為解決當前實驗教學存在問題的一個重要途徑。區別于傳統的實驗，仿真實驗不需要實物形態工具與對象，實驗時主要是針對軟件設計的實驗設備與儀器進行。計算機仿真技術借助面向對象編程軟件與多媒體制作技術，制作與傳統實驗操作相對應的軟硬件條件。學生在仿真實驗中可像在真實環境中一樣實現各種實驗項目，實驗結果甚至優于實際實驗。可見，計算機仿真實驗可輔助、部分替代傳統實驗操作。仿真實驗提供了友好、操作方便的教學環境，學生的學習興趣也大大提高。仿真實驗與互聯網信息技術結合后，通過網絡鏈接，學生可在網絡上進行遠程實驗課程學習，克服了傳統實驗教學空間和時間的限制，同時能大幅降低實驗經費。

當前，計算機仿真在工科實驗教學中已經得到越來越多的應用。以生物工程專業為例，煙臺大學就已經開發完成一套谷氨酸發酵生產仿真軟件，實現了谷氨酸發酵生產與分離提取過程的形象化與動態模擬。該軟件在山東輕工業學院、青島農業大學、文經學院等多所學校內試用，成為生物工程專業實習教學與培訓的重要輔助手段。國內某公司開發的離心泵單元仿真培訓被眾多院校采用，作為相關專業的離心泵操作訓練工具。

其他專業如熱能與動力工程專業，許多高校都在實驗教學中加入仿真實驗以輔助教學，如制冷模擬教學課件[1]、小型冷庫仿真教學系統[2]、制冷空調綜合創新模擬實驗平臺[3]等。煙臺大學也研制了傳熱學實驗教學仿真軟件[4]輔助實驗教學。這些仿真實驗在實際應用中都取得較好的教學效果，值得大力推廣。

3 檸檬酸發酵生產仿真實驗

檸檬酸發酵實驗 檸檬酸發酵實驗是生物與食品類專業的主要實驗教學內容之一，目的是讓學生了解檸檬酸的生產原理與流程，掌握檸檬酸的發酵生產工藝與發酵分析方法，通過實驗能熟練地掌握真菌發酵的接種、培養與發酵產物的分析測定等技術。由于檸檬酸整個發酵生產流程所需設備眾多，現在國內還沒有廠家制作銷售實驗用檸檬酸全過程生產演示的儀器，大多數學校實驗教學中只是在實驗室中開展檸檬酸生產中發酵部分的實驗，無法實現整個生產過程的操作練習。由于檸檬酸生產廠家分布過于分散，大部分高校因人力、物力等資源限制，無法開展實地操作實驗教學。

針對此問題，本文開發了檸檬酸發酵生產仿真軟件。該軟件能夠實現檸檬酸發酵生產全過程的仿真模擬，為廣大生物與食品類專業學生的生產實習提供支持。通過該軟件的推廣使用，滿足這些專業實驗教學的迫切需要。

檸檬酸實驗仿真工具 檸檬酸實驗仿真軟件的開發是根據教學任務要求，分析整理實驗教學內容而進行的。利用該軟件，學生對檸檬酸生產流程獲得形象化的認知，還可以在仿真平臺上完成實驗虛擬操作，得到實踐成績。

本軟件含有實驗內容、成績評定、使用幫助等內容。軟件能夠實現的實驗內容包括檸檬酸生產的淀粉糊化、發酵、粗提和精提四個主要流程，在每個流程的實驗界面上，都設計了該流程所需的全部實驗部件，包括罐體、閥門、泵、過濾機、攪拌器等，各動力機械與調節閥門均可實現手動調節。學生在該仿真軟件上手動完成各生產過程的相關操作練習。軟件的成績評定功能將在學生實際操作過程中，根據操作過程順序以及由此引起的生產工藝參數變化情況給出實驗成績，并提供詳細的得分明細與說明，學生可根據該明細查找實驗操作中出現的問題并加以改進。軟件的實驗成績判別功能實現了實驗操作的定量計分，減輕了實驗指導教師的負擔。軟件提供的幫助功能為學生提供逐步實驗操作指導，幫助學生更快地熟悉相關實驗操作。軟件還提供了時間加速功能，使得學生能夠在較短的時間內就完成檸檬酸的實際長時間生產過程。

軟件采用VB6.0軟件開發，功能包括裝置組成與工藝流程演示、部件運行與閥門操作動態演示、工藝參數動態變化、逐步指導等功能。圖1～圖4分別為淀粉糊化、發酵、粗提和精提四個流程的實驗界面。

該軟件的開發采用模塊化編程，每部分實驗內容作為一個大模塊，大模塊中還細分為若干個小的模塊，模塊之間通過操作流程引起的操作流程因果關系、耦合參數進行銜接。開發過程中采用動態模擬技術實現攪拌器、罐體液位、管道內流體流動等動態變化內容，實驗參數可依據實際操作實現動態即時顯示，學生能夠隨時了解參數的動態變化情況，并據此判斷操作時機。

教學效果 基于仿真技術開發的檸檬酸發酵生產仿真軟件，完整地模擬了檸檬酸生產的全過程，學生通過使用該軟件，不僅加深了對所學理論知識的理解，還對檸檬酸的生產流程有了更深刻全面的認知，生產操作水平也得到了較大的提高。仿真實驗由于界面設計友好，形式新穎，學生對此普遍歡迎，實驗興趣大大提高，取得較好的教學效果。可見，檸檬酸發酵生產仿真軟件很好地解決了實踐教學過程中存在的不足，提高了實踐教學的水平，強化了生物工程專業學生綜合素質的培養。

4 結論

本文首先分析傳統實驗與實習教學存在的一些問題，總結仿真實驗教學應用現狀及其優點，敘述自主開發的檸檬酸發酵生產仿真軟件以及學生的使用體會。■

參考文獻

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[2]張華，劉楚蕓，王勤.基于web的小型冷庫教學系統的設計與開發[M]//2004年制冷會議論文集：實踐教學.2004：

篇（6）

0 引 言

實驗教學是學校教學活動的重要組成，教學質量的好壞是對學校人才培養層次與質量的直接體現。實驗作為實驗教學活動的主要內容, 在改善教學質量方面發揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時，更重要的作用體現在對學生的創造性思維與想象力的培養上。通過實驗教學，學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學生被動接受的教學模式，已無法滿足社會經濟發展的要求。當前，社會需要的是主動型、能力為主的人才培養。加強學生創新能力的培養，必須切實轉變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念，重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用，根據當前社會經濟對人才的要求， 改革傳統的實驗教學模式，改革實驗教學手段，優化更新實驗教學的內容，切實提高實驗教學質量。

1 實驗教學的傳統模式與存在的問題

國內高校工科教育當中，實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發展與技術要求不相符[2]，加上近幾年高校擴招，實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入，豐富實踐教學的內容、加強實驗條件的改革及建設，在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況，我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如：在全國高校本科的教學水平評估中，實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且，各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動，紛紛實行了“雙基”型實驗室[2]，與此同時，建設了“實驗教學示范中心”。當前，傳統實驗教學模式的缺點主要有以下幾點：驗證性的實驗所占比例較大，與綜合性、設計性、創新性實驗之間的比例失調；實驗模式單一、實驗室設備陳舊；實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。

2 提高電子信息類專業實驗教學質量的方法

2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗

在實驗教學中引入計算機仿真技術，能夠充分調動學生主動學習的積極性，培養學生的學習興趣。同時，教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察，對學生進行良好的跟蹤與指導，更好地進行學生實驗結果的采集工作，先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果，提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后，理論與實驗教學，教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決，實驗教學更加靈活化，教學內容在時空上得到進一步的延伸，更好地激發了學生進行實驗的熱情。

將計算機仿真技術引入到實驗教學中，通過相應技術進行的虛擬實驗，為學生提供了更為靈活開放的實驗環境，能夠更好地培養學生在實驗過程中獨立思考能力，增強學生的的學習創新意識。對于實驗教學內容，仿真技術的應用，將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體，實驗的能動性與趣味性明顯提高，同時實驗內容的充實，有利于學生綜合實踐以及探索創新能力的培養。當前，已經有越來越多的高校重新進行了實驗室的規劃建設，通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中，為實驗科研提供了良好的平臺，對于激發學生學習的主動性與積極性，培養創新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用，一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內容，另一方面，還能夠明顯降低實驗成本，提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學，能夠發現，教學過程中引入proteus仿真軟，通過該軟件對單片機的硬件系統進行模擬，克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程，除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗，這有力地推動了實驗課程教學改革，更有利于學生創新能力的培養。仿真技術的另一重要應用主要表現在學生的業余愛好上，如挑戰杯、電子設計大賽等等，學生就能夠用計算機來實現仿真，首先用計算機仿真出實驗的模型，再在計算機上進行相應的模擬調試，最終用硬件來實現。在整個仿真的過程中，學生可以自由發揮自己的潛能，通過大量的仿真對比，來達到設計目的，也可大膽反復地調試，避免了器件的損壞。電子設計競賽中，由于proteus開發環的運用，培訓過程中不需投入任何硬件的條件下，學生卻普遍反映，對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明，運用proteus進行系統仿真成功后進行的實際制作，可明顯的提高單片機系統的設計效率。此外，遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義，對于教學改革是一種很好的嘗試[2]。

2.2 實驗中引入matlab軟件內建的simulink組件技術

目前，我國開設了電子信息類專業的高校中，大部分都將matlab軟件作為重要的實驗教學平臺，對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。simulink組件作為matlab的重要組成，能夠為用戶提供一個仿真分析與動態建模的集成系統環境。該環境下，只需利用鼠標進行簡單直觀的操作，就能夠完成復雜系統模型的構建，在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 simulink組件具有適應性強、效率高，結構仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優點，simulink組件技術已經被廣泛地運用于處理數字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時simulink能夠通過連續、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模，該組件還可支持多速率系統，不同的系統組成部分的采樣速率不同。此外，simulink為動態系統模型的創建，提供的圖形用戶接口(gui) ，使在進行模型方塊圖的創建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創建方式，同時能夠立即獲得系統仿真結果。

該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗證更為簡單，減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間，而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中；另一方面，可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法，而不會由于代碼調試方面的問題影響了創新實驗的開展。以自適應濾波中的經典rls 算法為例，如果直接采用matlab編程方式，在進行代碼調試時，就會消耗掉大量的精力，代碼長度將達到200 行以上。而如果采用simulink組件模塊化設計的思想，只需要鼠標對模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于simulink提供了豐富的元件庫，采用圖形化的表示方法，學生在進行算法驗證的時候只需調用成熟的模塊進行參數設計即可。這樣的實驗方法事半功倍，思路清晰，參數的調整也十分便捷，廣受學生歡迎。由此可見，引入simulink組件后的實驗，既不會影響實驗效果，又能夠提高實驗效率，對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。

3 結 語

當前，社會對人才綜合素質的要求不斷提高，進行實驗教學改革已經迫在眉睫，而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步，把計算機仿真技術與simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調動學生主動學習的積極性，充分發掘學生的創造能力，在學習到先進技術的同時，提高學生對社會的適應能力。

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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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1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計算機及網絡相關技術的迅猛發展，世界經濟發展的必然趨勢就是數字化，數字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應用計算機技術來構建數字城市，近而實現城市的數字化已經引起城市規劃及管理人員和城市居民的共同關注。城市仿真技術在構造數字城市過程中發揮著非常重要的作用，因此成為當前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術是利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術對象在所處環境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術就是仿真技術在城市規劃、建筑設計等領域中的應用，表現為人機交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現實技術構造出來的城市視景仿真系統是數字地球的重要組成部分和支撐手段，已經被廣泛應用在城市的規劃、建設以及管理當中，對于城市發展規劃的各個方面都具有相當重要的意義。

2、國內、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數據庫生成系統的軟件環境，在仿真系統中得到廣泛的應用。Vega Prime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世界領先的軟件環境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構基礎上的虛擬現實和視景仿真系統。我國在視景仿真系統開發的同時，也在進行仿真系統軟件平臺的開發。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創想科技發展有限公司在綜合了國內外多項最新三維仿真技術的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經驗的基礎之上推出的具有自主知識產權的仿真平臺。神州視景信息技術有限公司自主研發了“基于普通PC和Internet的大規模場景實時漫游引擎系統――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產品。

3、本文的研究目的及重要內容

本文通過研究虛擬現實視景仿真技術的相關知識，實現以我們學院校園為虛擬環境的視景漫游系統。通過對虛擬場景的構建，能夠實現視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統應用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進行仿真，在VC++開發平臺下實現三維景觀及模型的交互式（以鼠標、鍵盤等交互方式）控制，實現了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統。

本文主要研究內容和所做工作總結如下：

(1)了解視景漫游技術以及虛擬現實的發展，對國內外虛擬現實技術應用現狀進行調研。

(2)對黑龍江農墾科技職業學院的視景環境數據進行搜集和整理，包括地形數據的獲取、建筑物數據的獲取、紋理數據的獲取等等。

(3)研究用虛擬現實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術、模型真實感技術以及模型優化技術等對地形、道路、教學樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進行建模，構建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進行漫游和交互控制。

(4)研究模型數據庫建模和優化技術問題，模型數據庫的建構、調整和優化對提高實時仿真系統中運行的速度和流暢性起著至關重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術。開發虛擬現實仿真系統有一個主要目標就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構建的虛擬場景中的物體直接進行交互。要實現自然的、精確的人機交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態物體與靜態物體之間或動態物體與動態物體之間進行交互的基礎。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應。而碰撞檢測是計算碰撞反應的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統的虛擬場景環境特效技術進行研究。

校園視景仿真就是在計算機環境中對真實校園的景觀進行虛擬再現，采用虛擬現實相關技術，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環境。利用計算機軟硬件及其相關輸入輸出設備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學校，對本校園的環境及交通現狀等方面有更深刻的認識。

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實踐教學在高等職業教育教學活動中占有非常重要的位置，對于深化學生對知識的理解和掌握、培養學生分析問題和解決問題的能力具有重要的作用。但是我國高等職業學校實踐教學特點及條件的限制，阻礙了學生的動手能力和創新能力的培養。不能最大程度的激發學生的求知欲望，在一定程度上影響了學習的效果，而用虛擬現實技術來進行實踐教學卻可以解決這些難題。

1 虛擬現實技術的內涵及特征

虛擬現實(Virtual Reality，VR)又稱臨境技術，是一種利用計算機系統來創建和體驗虛擬世界(Virtual World)的技術。虛擬現實技術是綜合應用各種技術來制造逼真的人工模擬環境，并能有效地模擬人在 自然環境中的各種感知系統行為的高級的人機交互技術，使用戶身臨其境地感知虛擬環境中的物體，通過虛擬現實的三維設備與物體接觸，從而真正地實現人機交互。可以說人處在虛擬環境之中跟現實環境是沒有差別的。

VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。其逼真性和實時交互性為系統仿真技術提供有力的支撐。它同時具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和構想性(imagination)L2 J，VR技術的發展始終圍繞這三個特征而前進。沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構想性是指用戶沉浸在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而深化概念并萌發新意 J。因而可以說 ，虛擬現實可以啟發人的創造性思維。VR技術的實質是一種采用計算機技術制作仿真的假想世界的技術 J，采用計算機產生一個被仿真世界的動態、三維視覺環境，使操作者產生一種身臨其境的感覺。實現的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數據手套以及身體部位跟蹤器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。

2 虛擬現實技術在高等職業教育實踐教學中的應用

2．1 高等職業學校實踐教學的現狀

我國正處于社會、經濟的快速發展時期，時代需要大量應用型人才、高技能人才。“加快培養高質量技能型人才，是當前我國職業教育面臨的緊迫任務；加強實踐教學的建設和改革，是提高技能型人才培養質量的關鍵環節”[5]。因此，高等職業教育要將學生職業技能的培養工作落到實處，實踐教學起著不可替代的作用，加強實踐性教學可提高教學效果和開發學生創造能力，進而達到鞏固理論知識、提高綜合素質和實踐能力的目的。可見，加強實踐性教學，是當前高等職業教育改革與發展的重中之重。幫助學生形成實踐操作技能和職業能力，滿足就業的需要是職業技術教育普遍的教學終端目標。

高等職業教育實踐教學通常存在的問題：(1)專業實訓設備體積較大而實訓教學的場地有限，教師在講授設備操作、使用、注意事項時，只有在設備附近的少數學生能看清楚。(2)專業實訓設備結構比較復雜、單價較高，為實訓教學增加設備的臺數勢必大幅度增加購置經費，而且每次使用機器成本較大(包括原材料、電力、機器損耗和設備維修費用，而實驗產品是不能投放市場產生經濟效益的)。(3)實驗設備更新速度相對滯后于技術更新的速度。如果按照現在的技術更新速度同步進行實驗設備的更新，投入將是非常巨大的，由此造成的浪費也是非常嚴重的。(4)由于實驗故障等原因導致的設備損耗較為嚴重。對實驗過程指導不力或實驗過程中的失誤，易導致設備非正常損耗。(5)對于沒有實踐經歷的學生在真實實驗或生產車間進行操作存在一定的危險性。因而在現實教學中，一般采用教師演示或組織學生看錄像的方式，但學生很難獲得感性認識，實驗效果大打折扣。(6)教師只能對機械外表進行講授，而機器的運作原理及內部運作無法了解，當機器運轉時內部結構無法講授(機器運轉時不能拆開機殼)；(7)在財經、管理等文科專業教學中存在單純依靠語言講授，實踐不足的現象；旅游等專業的學生實踐教學要專程到旅游景點進行，費用太高等問題。

2．2 虛擬現實技術在實踐教學中的應用特點

2．2．1 教學手段先進 用現代化計算機仿真技術展示設備，學生能真實的對虛擬設備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應的圖像和交互操作的效果，坐在虛擬現實教室的其余近百名學生則可帶上立體眼鏡進行觀摩學習，課堂氣氛活躍，參與度高，有利于學生的正確理解和掌握。

2．2．2 降低辦學成本 用現代化計算機仿真技術，減少設備臺數，沒有原材料消耗，旅游等專業減少了異地實踐的費用，可大大降低辦學成本。

2．2．3 學習效果明顯提高 用現代化計算機仿真技術，將設備三維“虛擬”出來，并可產生互動，學生通過在計算機反復操作練習后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少，提高了教學質量。

2．2．4 學習興趣增強 用現代化計算機仿真技術，學生可使用計算機進行仿真操作，使一些比較枯燥難于操作的實驗、實訓變得有趣和便于掌握。

2．3 利用虛擬現實技術加強高職學校理工科學生實踐能力的培養

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中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 15-0000-02

The Application of Operations Research on the Equipment Evaluation

Han Bo,Liu Qiang

(Xinjiang Urumqi 69017 Troops,Urumqi830017,China)

Abstract:This is a new technological revolution in the context of military operations research in the equipment evaluation on the Application of issues were discussed.First,we should make a clear analysis of the performance evaluation system in the equipment operational research on the application,then make sure the battle simulated effectiveness evaluation,to lay a solid foundation for the application of operations research in equipment performance.

Keyword:Smilitary operations research;Equipment effectiveness evaluation;DWK

所謂軍事運籌學就是應戰爭中準確計算和合理分配戰場資源的，根據實際需要而產生的學科。它誕生于20世紀30年代,是軍事學的重要組成部分。軍事運籌學就是用數學方法研究各種軍事系統最優化問題的學科，應用于軍事運籌學，以便解決實際問題。它為指揮員提供科學決策的依據。

基于仿真的武裝裝備效能的評估就是一個很大的成就。效能評估是軍事運籌學里面的一個非常基礎卻又非常重要的分支，也是現在戰爭戰法的依據所在。在美國，這方面的應用遠遠高于其它國家(從最近的幾次戰爭的效果來看)，所以我們現在要以美國的發展趨勢為目標，就實際情況而論，我們和他們之間的差距還很大，但是，美國這方面的成就很值得我們去借鑒。

一、運籌學在裝備系統效能評估上的應用

高新技術快速發展到今天，往往在一個武器裝備系統中綜合運用了多種高新技術，如：紅外、雷達、激光、電子等探測技術、雷達、紅外、GPS、激光、圖形匹配等精確制導技術，電子對抗技術、通信技術、信息處理技術等。如果想要準確評估一個武器裝備系統的作戰效能是非常困難的，因為這不僅涉及到多種高新技術，而且還要涉及到它們之間的相互關聯和相互影響，并且還涉及到這些技術的綜合運用后對作戰效果的影響。

DWK是為了適應復雜仿真系統的需求仿真模型的重用和計算機仿真技術的發展所開發的對抗仿真應用軟件的高層開發平臺。DWK采用了HLA技術，它可以方便地實現分布運行集中控制、模型重用等仿真工作。DWK主要由建模模塊、配置模塊、態勢生成、效能評估模塊、視景顯示模塊和管理工具幾部分組成。DWK還包括幾個聯邦成員，包括相應的HLA框架和其數學模型。

DWK不僅可以用于武器效能評估系統的開發，還可以用于戰術訓練系統開發，是對抗仿真應用系統的高層開發平臺。DWK主要由開發工具、通用仿真模塊和專業聯邦成員組成，其中專業聯邦成員包括相應的HLA框架和其數學模型。為了適應復雜仿真系統的需求、仿真模型的重用和計算機仿真技術的發展，DWK采用了HLA技術，它可以方便地實現分布運行集中控制、模型重用等仿真工作。

使用DWK，用戶可以不了解HLA技術，只要將自己的仿真模型添加到DWK中就可以實現對抗系統的建模與仿真。用戶就可以將主要的精力放在專業數學模型的開發和改進之上，仿真的控制和協同由DWK來完成。DWK提供效能分析和戰術訓練兩種仿真模式組成。利用效能評估工具可對仿真對象的效能做出科學的判斷；戰術訓練通過GL Studio開發的模擬真實設備的操作界面和豐富的指揮參考信息，對指揮人員和武器操作員進行戰術使用訓練。

DWK適用于對作戰場景中的裝備、裝備部件進行仿真，軍方裝備部門、地方工業部門都可以利用DWK測試武器裝備在對抗條件下的效能和進行裝備的使用訓練。

二、運籌學在裝備作戰模擬效能評估上的應用

運籌學在作戰模擬效能上的應用是20年來研究最為活躍的領域之一，但是，在實際應用中，必須先建立作戰模擬模型，這是研究運籌學在其應用中的先決條件。在運籌問題中，運籌學在作戰模擬效能的應用表現為：武器裝備的對抗問題；高技術下采用何種作戰方法；使用何種方案對作戰效能進行評估；作戰的兵力需求和兵力結構研究等。

眾所周知，構建作戰模擬模型工作量大、周期長、技術難度高，因此，如何解決模擬的可重用性、模型的有效性，是運籌學發展的重要目標。為了提高建模的質量和效率，我們應注意以下兩個方面。

（一）為了能充分發揮武器裝備的作戰效能，要深入研究新的作戰樣式的特點和規律，和發展相應的軍事運籌的理論和方法。針對作戰模擬中聯合作戰能力量化和效能評估所提出的難點問題中，不僅提出利用“聯合指數”法按打擊力、機動力、防護力、信息力和保障力對武器裝備的作戰能力進行量化，而且并利用矢量求模的方式，求取武器裝備整體合力。它不但克服了傳統指數法無法對聯合作戰中各軍兵種作戰能力按統一標準量化的缺點。還論文嘗試利用“協同系數”方法對聯合作戰編組整體作戰能力進行量化和分析，彌補傳統指數計算中單純利用線性聚合方法所造成的無法反映協同作戰效果的問題。最后，根據指數―蘭徹斯特方程對想定背景條件下的聯合作戰進行了效能評估。高技術戰爭呼喚新的軍事運籌方法，是軍事運籌學在新的軍事革命形勢下面臨的挑戰，同時也為運籌學的創新和發展提供了難得的機遇。

（二）軍事運籌學效能的評估應用在技術方面需要我們共同的提高和進步,這點是我們共同的目標。但是我們還要在應用中發現問題，譬如說效能的評估結果的呈現,現在的文獻與應用結果都把結果的呈現簡單化了。這樣種種的問題會使其應用非常困難，因為現有的體制使得我國在效能評估方面的應用本來就是非常有難度的。如果我們還不適應領導們的口味，那么效能評估都只能是紙上談兵了。

目前，我國現在軍隊的裝備效能技術水平遠遠低于美國等發達國家。作為一個具有優秀軍事思想的國家，在技術發展的今天我們已經落后了,這不僅表現在技術上，而且表現在思想上。作為新時期的工作者任重而道遠。我們應在分析落后原因的基礎上，提出解決問題的方案，迎頭趕上，為我們國家的軍事運籌學的應用做更大的貢獻。