導語：如何才能寫好一篇計算機仿真技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘要：在研究生的計算機仿真技術課程教學中，針對機械工程類研究生的專業方向、課程體系的設置以及工科研究生自身特點，為培養研究生的自主學習能力、創新能力以及增強其工程應用意識，通過在計算機仿真技術課程教學的經驗積累，逐步探索出以項目驅動為主要教學方法，通過實踐應用，取得良好的教學效果。

關鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創新；實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0144-02

一、前言

研究生教學有其突出的特點，他們中多數人理論基礎扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創新意識和創新能力不足、工程應用背景不夠的缺點。本人通過十多年研究生教學的實踐，結合本學院研究生專業方向、課程內容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養學生的自學能力、創新能力，增強學生的創新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創新。

二、課程定位及課程特點

隨著現代工業的發展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發展，計算機仿真技術已成為分析、綜合各類系統，特別是大系統的一種有效研究方法和有力的研究工具，計算機仿真技術已經廣泛應用在各技術領域、各學科內容和各工程部門。仿真技術已經在國防軍事、國民經濟、社會生活的眾多領域發揮了重要的作用，國內外眾多學者認為，仿真技術“正在成為與理論、實驗并列的第三種認識和改造客觀世界以及科學研究的手段”，因此仿真技術

被認為是“使能”技術。計算機仿真技術是仿真科學與技術涉及到的有關具體仿真技術中最為基礎的部分，具有綜合性、多學科交叉等特點。

為了拓寬機械工程專業基礎，提高培養對象的整體素質，更好地適應社會對機械工程專業人才的需求，高校工科專業的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術課程是我校機械工程學院面向所有研究生各專業方向的研究生開設的一門專業基礎課程，考慮專業應用需求并結合教學實踐情況，課程目的是通過本課程的學習，要求學生掌握計算機仿真技術方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統或非工程系統提供一種有力的工具，以便能靈活應用所學的計算機仿真技術為本專業工作服務。

一方面，基于仿真技術課程的內容方法較多，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內講授內容繁多的仿真內容、對計算機仿真技術課程進行教學方法和手段的改革探索和實踐，以達到計算機仿真技術教學目標。

三、教學內容的設置和教學方法的選擇

課程開設初期，由于只是機械電子工程專業方向的同學選修，所以所講內容基本針對該專業方向進行設置。隨著選修人數的不斷增加，以及選修學生所屬專業方向的擴大，專業方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、機械工程（專業學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業方向。

計算機仿真技術課程涉及多個交叉學科，緊密相關的課程包括數值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論、優化設計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結合相關課程內容，必須在教學內容的選排上下功夫。

項目教學法是一種以任務驅動、以項目為基本教學單元，將理論教學和實踐教學有機融合在一起，強調綜合能力的培養在研究生教育中的重要性，突出學生在整個教學過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業方向學生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術，為后續的學術論文和碩士學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學內容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調整和完善。

1.采取項目專題方式進行教學內容的講授，調整授課內容，采用專題教學方法使課程主題內容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴展所授課程內容涵蓋的范圍，包括數值計算、優化設計、圖形可視化、控制系統特性仿真、控制系統設計以及與外部軟件的接口等內容，以滿足各專業方向學生的需求。

3.增加與課程相結合的實驗教學內容。計算機仿真技術本來是實踐性很強的綜合性技術，仿真技術本身是在對控制系統分析的過程中不斷完善和發展起來的。因此并結合各個專業研究生的不同研究方向，靈活設計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養學生將該門課程應用于實際工程的能力。

4.采用多個工程應用實例進行教學，從系統應用、數學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產實際認知的研究對象，提升到理論高度的學習，應用所學的各科理論知識和技術手段，進行數學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養學生解決工程實例問題的能力。

5.結合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統的模型、仿真算法設計、仿真及結果分析這一流程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎上，以項目形式，開展課程學科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執技術融合等專題討論。

6.增加實驗環節，培養研究生工程實際應用能力。利用各種平臺，擴充計算機仿真技術資料，提供最新的仿真案例，結合教學團隊的科研課題，設計實驗項目，培養研究生工程實際應用能力。

四、項目教學法的教學效果

基于項目教學法計算機仿真技術課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業方向研究生的需求，教學方法和手段的完善，使研究生自主學習能力、創新能力和工程應用能力等得到了進一步的提高。

計算機仿真技術作為工科研究生的必備研究手段和技術，使學生掌握一門工程分析技術，為后續的課題研究、學術論文和學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段。

近五年的每年30―40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業方向研究生的普遍認同。本人指導的研究生，發表與該課程相關的學術論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計算機仿真技術。

篇2

論文摘要：針對電子信息類專業實驗教學中存在的問題，結合實際的教學條件，對實驗教學提出了改革，將仿真技術應用到實驗體系中，避免了實驗條件的空間和時間限制，充分發揮了學生能動性，提高了實驗教學質量。 

 

實驗是電子信息類專業學生課程教學的一個重要環節，是對理論教學的補充和深化，其開設方式關系到學生對理論知識的掌握和應用，直接影響著學生的操作技能、主觀能動性和實際動手能力的提高，也決定著理論和實驗的教學水平。因此，在教學過程中一定要加強實驗這個實踐性教學環節，充分利用實驗資源來培養和提高學生解決問題的能力和創新能力，使學生能夠更加快速地適應于將來的工作。加強實驗教學環節，最大限度地利用學校的實驗教學資源，對提高教學水平，培養學生的實際應用能力和綜合素質具有重要的意義。 

1 實驗教學的傳統模式和問題 

在我國高校工科教育中，實驗教學硬件條件普遍不足，或者是硬件實驗條件的發展跟不上技術的要求，同時各高校大幅度擴大招生，實驗教學硬件條件更顯不足。加大對實踐教學條件的投入，加強培養實踐教學科技人才，強化實踐教學內容和條件的改革與建設，在當前來說具有特殊重要性[1]。我國教育主管部門也在積極得進行著推進實踐教學的改革與建設。例如：在全國高校本科教學水平評估中，實驗室建設基地和建設經費以及實驗教學改革就是一項重要的指標內容。越來越多的高校開始響應教育部的號召，實行了“雙基”實驗室，并在此基礎上進一步建設“實驗教學示范中心”。 

目前，實驗教學的傳統模式的缺點主要表現有： 

1）實驗設備陳舊，實驗模式單一； 

2）驗證性實驗分量大，與設計性、綜合性和創新性實驗之間的比例失調； 

3）先進的實驗教學手段在實驗教學中的引入還不夠；等。 

2 實驗教學方法改革勢在必行 

隨著計算機的普及和應用，在教學中也越來越多地借助計算機來輔助設計方法，同樣，在實驗中借助計算機仿真技術具有很大優點：減少實驗中所需的耗材、降低對實驗器材的破壞性、完成更復雜更高難度的設計性實驗、更加全面地分析實驗對象以及結果的性能指標等，具有高效、快速、直觀、完整的優勢。開展仿真實驗作為一種新型的實驗教學方法是在現有實驗室設備的基礎上采用計算機新型軟件對實驗進行模擬，大大提高了學生對本專業知識的應用能力和科研創新能力。因此，在當今的實驗教學中，仿真實驗的引入勢在必行。 

對當今高校來說，學生人數不斷增加，實驗室設備和資金滿足不了大學中學生的試驗要求，為了不斷提高實驗教學的質量，又進一步解決實驗設備少、不好維護、建設費用高等問題。將仿真技術引入實驗教學中來，學生一方面可以利用計算機實現實驗方案的設計，又可以直觀地驗證仿真過程和結果，不受實驗室條件和空間的限制，可將實驗設計帶入到課余生活中來進行，大大提高了學生對實驗的操作興趣。利用仿真實驗由于方法的靈活性可以充分發揮學生的想像力和創造力，比起傳統的實驗教學更利于培養科技創新人才，且有利于降低實驗成本，能夠使得實驗室的建設和發展進入一個良性循環中。 

3 實驗教學改革方案 

3.1 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，一方面，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生學習興趣，另一方面，老師可以利用計算機技術來觀察學生的實驗過程，采集學生的實驗結果，更好地跟蹤和指導學生，先進的教學理念和教學手段有助于提高實驗教學效果，提高教師的教學水平。而計算機的引入可把實驗設備、理論教學、教師指導和學生的思考、操作有機地融合為一體，克服了傳統實驗教學過程中受到課堂、課時、實驗設備等的限制，使實驗教學內容進一步靈活化，在時間和空間上得到延伸，也進一步激發了學生的實驗熱情。 

在實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗，可以使得學生在進行實驗的過程中培養獨立思考能力，激發學生的學習興趣，提高學生的創新意識，同時為學生提供了更加開放靈活的實驗條件。對實驗內容和實驗教材來說，采用仿真技術把將虛擬實驗和真實的電路實驗有機地整合起來，充實了實驗內容，增強了實驗的能動性和趣味性，有利于實現培養學生綜合實踐和探索創新能力[2]。目前，越來越多的高校重新對實驗室建設進行了規劃，利用計算機仿真技術改革實驗教學是一個新的發展方向。在高校實驗室中引入計算機以及相應的軟件技術不僅可改善實驗條件、改革實驗教學方法、充實實驗教學內容，還可大大提高實驗效率，降低實驗成本，增強學生學習的積極性和創新性，為實驗教學和科研提供良好的實驗平臺[3]。 

以單片機實驗教學為例，在實驗過程中我們引入proteus仿真軟件，用它來模擬單片機硬件系統。由于軟件的靈活性，可以克服實驗箱硬件電路固定、實驗內容難于改動等局限。整個實驗設計都是基于計算機仿真技術的，除了計算機外不再需要任何硬件即可進行實驗，這樣有利于促成課程和教學改革，更有利于人才的培養。仿真技術的另一應用表現在學生的業余愛好上，比如目前的電子設計大賽，挑戰杯等，學生完全可以利用計算機來進行仿真，先用計算機仿真出相應的實驗模型，在計算機上進行模擬調試，最后用硬件實現。在整個過程中，學生可充分發揮自己的才能，通過大量仿真對比，達到設計目的，學生也可以大膽地反復調試，避免了損壞器件。在電子設計競賽中，我們使用proteus開發環境對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用proteus進行系統仿真開發成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統設計效率。 

另外，開展仿真教學對于我國的遠程教學也是一種很好的嘗試，有著重要的意義。 

3.2 重新安排各類性質的實驗，適量增加綜合性、設計性實驗 

驗證性實驗是實驗中最基本的，可以使學生鞏固理論知識，它的實驗內容相對簡單，重點培養學生的基本操作、數據處理和計算技能，驗證和加深對課本知識的掌握和理解。綜合性實驗則要求學生必須具有一定的專業基礎知識和基本操作技能，能夠運用某一課程或多門課程的綜合知識，進而對實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性實驗。目前工科高校中越來越多地提出課程設計也是為了加強學生對綜合知識的運用。為充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，設計性實驗也必不可少。設計性實驗能加深學生對理論知識的認識，由學生自己負責計劃和執行，充分提高了學生的思維能力、動手能力、分析和解決工程實際問題的能力[3]，發揮了學生的主觀能動性，設計性實驗的完成可以充分借助于計算機仿真技術來完成。 

驗證性、綜合性、設計性實驗相結合，培養了學生基本的實驗技能和方法，同時又促進了學生的創新思維，打破了原有實驗教學附屬于理論教學的模式，建立與理論教學并行的，既相對獨立、又相互聯系的實驗教學體系。在某些應用性強的實驗教學中，綜合性和設計性實驗的比例至少要達到60%以上，同時設計性實驗最好要跟得上科學技術的發展。一方面保證基本實驗技能訓練，另一方面，實驗內容應與當今先進技術的發展相結合，適應社會發展的需要，將科研成果轉化為實驗內容，提高實驗的先進性和代表性。那么，工科院校中一方面加大實驗器材的投入，提高實驗教學條件，開設先進的實驗內容，提高學生的積極性，使學生適應當今社會的發展；另一方面，要充分利用現有的條件，引進先進的仿真技術，使得實驗條件進一步升華，充分發揮教師和學生的主觀能動性和創新能力。 

3.3 硬件軟件都要抓，都要硬 

計算機仿真實驗雖然可以準確地反映整個實驗過程， 是一種新型的應用技術，十分有效，但是仿真技術不是萬能的，它畢竟不是真正的實驗，在許多場合仿真只能起輔助作用。也就是說不能用仿真實驗來全部代替硬件電路實驗，而是將仿真試驗和傳統的硬件實驗相互結合，根據學校的實際情況和實驗的情況靈活運用，虛擬實驗不是萬能的，如果所有的實驗都用虛擬實驗替代的話，學生在虛擬環境中實驗會產生或多或少的不踏實的虛擬感，實踐能力也不可能得到真正的提高。 

3.4 加強對實驗課教師的培訓，通過培訓交流更多地了解新的實驗技術 

在實驗教學改革的同時，必然對教師提出更高的要求：一是教師也應加強專業知識和技能的學習，來提高自己的業務能力和綜合素質，另外，不斷更新專業知識的結構，了解前沿技術的發展也是必需的；二是高校中要大力創造條件促進教師經常參加基礎理論知識的培訓和實驗的培訓以及學術研討會，從而擴大視野，更新教學觀念，及時了解嵌入式系統發展趨勢和動態，促進電子類實驗技術的發展；三是要大力組織專業教師去積極申報相關的創新實驗和科研項目，提倡以科研資金來促進實驗室的建設，用科研成果去改進實驗內容，同時可以提高教師的科研能力，在科研中更好地去鍛煉自己，為實驗教學服務。 

4 結論 

隨著社會對人才要求的提高，大力推進實驗教學改革迫在眉睫，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，將仿真技術應用到實驗教學中可以充分調動學生的主觀能動性，激發學生的創新能力，加快學生適應社會的能力，同時學習了先進的新技術。 

參考文獻： 

[1] 丁美榮,柴少明.基于虛擬實驗與真實實驗整合的計算機網絡實驗教學改革[j].現代教育技術,2007,7(17):99-102. 

[2] 孫曉明.土力學實驗課程教學方法的研究與改革[j].黑龍江教育,2006(11):59-60. 

篇3

本文介紹了應急疏散仿真技術提出的背景及其特點，闡述了所涉及到的疏散人員行為的研究、應急疏散的計算機仿真研究等，并對其發展趨勢以及未來的研究方向進行了展望。

關鍵詞：應急疏散；行為模式；計算機仿真

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、前言

火災后室內人員的安全疏散是建筑防火設計的重要組成部分。在目前的技術條件下安全管理部門只能通過應急疏散演習來提高應急疏散能力，并對應急疏散設施進行安全評估。但應急疏散演習風險大、花費高，本身具有一定的破壞性和安全隱患，同時當前對應急疏散設施的安全評估缺乏有效的技術標準。同時，人的行為受外界和心理諸多因素的影響，不可能把人置于真正事故現象的混亂之中。在這樣的背景下，有必要借助計算機仿真技術來模擬群體行為與應急疏散場景，借助計算機實現應急疏散模擬演練，并利用模擬結果對應急疏散指揮方案與應急疏散設施進行性能評估。在事前就找到建筑布局中疏散的瓶頸，疏散預案中的不足，從而對相應的地方加以改進。最終達到減少事故發生及事故損害的效果。

二、人的行為的探討

人員作為疏散的主體，對于疏散具有決定性的影響，因此在進行人員疏散仿真研究時必須先要對疏散中的主體疏散人員進行研究。一般來講，被疏散者在疏散過程中采取的行為與其所處的環境有復雜的關系。在疏散過程中，每個被疏散者都處于三種類型的相互作用之中，所有這些相互作用都涉及到復雜的決策。這些相互作用可以被分類如下：

人與人之間的相互作用：與其他被疏散者的作用。

人與建筑物的相互作用：與建筑物室內結構的作用。

人與環境的相互作用：與受火災影響的大氣和可能出現的碎片的作用。

這些相互作用影響被疏散者的行動，并且由此引發決策過程。根據這些相互作用發生的方式，這一過程可以變得越來越復雜。這些方式可以發生在三個不同的層次上：

心理學層次上：給定疏散者的特征和經歷，基于可用的信息來做決定。在火災威脅下的這一類型的相互作用可能會引起被疏散者遠離火焰或者是響應疏散的號召。

社會學層次上：建立在一個被疏散者與其他被疏散者之間的相互作用之上的反應。在火災中，這種類型的相互作用可能會引起被疏散者鼓動救援或者向其他被疏散者發出警告。

生理學層次上的：對所處環境做出的生理反應會以某種方式影響居住者的能力。在火災中，這種相互作用可能會引起致幻煙霧的陶醉或者呼吸和感覺器官對刺激性氣體的不適應。

根據上述觀點，從組織行為學，把緊急疏散中人的行為模式分為個體行為模式、群體行為模式和決策者行為模式。

1 個體的行為模式

疏散過程中單個人員的行為主要體現在單個人員的移動行為上，包括移動方向上的前，后，左，右的移動表現。這種行為是疏散人員能夠進行的最簡單，最直接，最基本的行為。在疏散過程中采取什么樣的基本行為可以是隨機的，也可以按照一定的規則選取。另外，通過心理學的研究總結發現，個體人員行為一般有下面行為：

（1）隨機行走。當然人員在一個疏散空間里面，而疏散空間沒有出口的話，那么里面的人員將隨機采取這種層次的行為。

（2）人員避碰。考慮到人員的避碰行為就可以在疏散過程中使得人員和人員不會相互碰撞，人員也不會跑入障礙物當中去。

（3）目標。當一個疏散人員確定了自己的目標點以后，他就會調整運動方向和速度朝著目標點行動，即使在疏散過程中運動方向有些小的調整，但還是會再一次調整朝著出口方向前進。

2群體的行為模式

群體行為在緊急疏散中的行為是一個極其復雜的現象，人在緊急疏散中的各種心理和行為可以考慮以下幾種因素：

（a）群集性。人群是因為有共同關心的問題而聚集在一起，該團體是偶然的、臨時產生的，是一個沒有任務分擔的團體，易于受周圍人的感情所影響。

（b）交互性。由于某種原困，人們匯集到一起，這些匯集起來的人群的心理又起到相乘的作用。

（c）跟隨性。不是自己來判斷逃生的方向，而是跟在前面的人或是大多數人的后面，胡亂跟隨。

（d）沖突性。疏散過程中成員之間容易發生沖突。

3決策者行為模式

決策者根據現場的情況，將會對疏散采取指導性措施。現場情況主要有：是否有沖突；沖突的大小；各出口的人流量等。采取的措施通常有：派出引導員，加強現場的疏導；通過大屏幕，向觀眾發出疏散信息；派出安全員，現場處理沖突等等。

綜上所述，疏散人群的行為是一個極其復雜的物理過程。在整個運動的過程中，其動態要受許多因素的直接或間接的影響。而群體中個體間的相互作用，甚至人的心理狀態也都是影響運動過程的重要因素。為了從大量的觀測數據中得到其背后的規律，指導實踐，需要以計算機仿真技術作為主要的研究手段。通過計算機仿真，可以將在現實中難于實行的實驗放到計算機生成的虛擬空間中去進行，而不受試驗場景、規模和經費的限制，也不存在事故發生的可能。另外，由于計算機仿真技術的發展，在建立仿真模型時并不需要對人群的行為建立方程，所需要的只是一些觀測所得的行為特征和數據。這樣，就繞開了對疏散人群行為數學建模的這一難題。由此可見，對火災應急疏散的研究，采用計算機仿真(或稱為疏散仿真)，是其最重要的研究手段。

三、應急疏散仿真的研究現狀

應急疏散仿真作為對人群疏散研究的一個重要的組成部分，其發展與疏散研究的發展密不可分。只有將其納入疏散研究這一學科中闡述，才能理解其發展的歷程和最新的進展。

人群疏散的仿真研究始于20多年前，這個領域的研究內容主要有三大部分：第一，對行人、人群以及疏散的觀察和試驗。主要目的是得到具體的數據以給建筑設計、疏散方案的指定提供參考；第二，對人群行為的數學模型的建立。這方面的研究主要是將人群假想為流體，用流體力學和熱力學的公式建立人群運動的模型；第三，對人群行為和疏散過程的計算機仿真，這方面的研究由于計算機的普及，在最近逐漸成為這個領域的研究重點。

目前的應急疏散仿真模型可分成兩類，一類是以元胞自動機模型(Cellular Automata Model)為代表的離散仿真模型，另一類是以社會力量模型(Social Force Model)為代表的連續仿真模型。

元胞自動機是由大量簡單一致的個體通過局部聯系組成的離散、分散及空間可擴展系統。其基本思想是將建筑物平面進行均勻網格劃分，每個網格有三種狀態：被墻壁或障礙物占據、被人員占據或為空。模型中的人員占據一個網格(元胞)，同時模型中人員的運動將遵循一定的局部規則并具有一定的智能性。

社會力量模型是一種多粒子自驅動的連續模型，人員被表示成具有一定質量和大小的自驅動的粒子。所謂的社會力是指人員之間或人員與環境之間的社會心理交互或物理接觸。每個人員都試圖以一定的期望速度運動，而人員的實際運動速度最終由一個牛頓力學方程組所決定。類似于社會力量模型的心理學模型還被應用于計算機群體動畫的應用中。

離散仿真模型省去了建立群體行為微分方程組這一過程，在仿真速度上得到提高。但是離散仿真模型在對群體行為的模擬真實程度上，不如以社會力量模型為代表的連續仿真模型。連續仿真模型的缺點是計算成本較大。但是筆者認為，計算成本的降低和速度的提高并不是應急疏散仿真研究的重點，仿真結果是否真實反映了客觀現實是這一研究的關鍵，因為這是涉及到公共安全的一項研究。

總體上講，現有研究主要側重于群體行為的物理模型，一種研究趨勢是將心理變量引入到群體行為物理模型中，但缺乏對群體行為控制模型的研究。考慮到應急疏散演習風險高、花費大，有必要開發應急疏散演練平臺，這就需要研究群體交互控制技術，如用戶化身技術在應急疏散仿真中的應用。同時，需要將這些技術成果真正用于公共設施應急疏散性能評估和應急疏散指揮中。

四、應急疏散仿真的發展趨勢

從國際范圍內人員疏散計算機模擬技術的研究現狀來看，主要存在以下問題：

A.因為人的行為具有很大的隨機性，在同樣條件下的重復演習很難得到一致的結果，所以至今還缺乏全面可靠的疏散演習數據以驗證模型(沒有一套所謂的標準數據)；

B.在人員疏散模擬中考慮和利用災害動態模擬的詳細結果(災害發展和人員疏散實際上是同時進行的兩個交互過程，而目前絕大多數疏散模型在模擬過程中沒有考慮火災發展和煙氣蔓延的動態影響)；

C.綜合離散型模型和連續型模型的優點，加強復雜行為的模擬功能(如疏散過程中的自動休息)。

從目前國外人員疏散計算機模擬技術的研究發展趨勢來看，復雜行為的模擬是當前人員疏散計算機模擬研究的一個熱點，另外如何在人員疏散模擬中充分考慮火災發生發展和煙氣蔓延的動態影響也是研究人員十分關注的問題。

就國內目前的情況而言，在中國人群心理行為特點等基礎數據的匾乏，嚴重制約了人員疏散計算機模擬技術的應用和發展。所以國內目前應主要側重于(1)疏散模型的研究改進及專業軟件開發和完善 (2)中國典型人群行為特點的匯總分析，而且后者要比前者任務更艱巨。

盡管迄今為止，所有人員疏散模型和軟件都有這樣或那樣的缺陷，但人員疏散計算機模擬技術的意義和應用前景正以越來越快的速度顯現出來，只要我們能夠充分認識和理解各種模型的特點，根據不同的場合和要求選擇合適的模型，我們就一定能夠最大限度地發揮人員疏散模擬技術應有的作用，并在不斷應用的過程中檢驗和改進各種模型，促進人員疏散模擬技術的發展。

參考文獻

[1] 溫麗敏,陳全,陳寶智. 火災中群聚疏散的設計方法及計算機仿真.東北大學學報,19.NO.15，1998

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[3] Gabriel S，Benigno E A． A critical review of emergency evacuation simulation models［A］． NIST Workshop on Building Occupant Movement during Fire Emergencies［C］． Gaithersburg，MD，2004: 25 － 50．

[4] 呂春杉，翁文國，楊銳，等． 基于運動模式和元胞自動機的火災環境下人員疏散模型［J］． 清華大學學報(自然科學版)，2007，47(12):2 163 － 2 167．

篇4

論文摘要：由于社會對于電力的總的需求不斷增大，同樣對于輸配電線路的施工技術要求也更加嚴格，輸配電線路施工技術仿真系統的設計成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術仿真系統概況和輸配電線路施工技術仿真系統功能設計詳情，講述了目前輸配電線路施工技術仿真系統的設計策略及應用。 

一、輸配電線路施工技術概述 

目前我國的輸配電線路施工技術參與人員數量較多，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水平和素質也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實踐能力，參加培訓的人員因為實踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術仿真系統的需求也更加迫切。 

二、輸配電線路施工技術仿真系統設計現狀 

（一）輸配電線路施工技術仿真系統概況 

輸配電線路施工技術仿真是對現實配電線路施工技術系統的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到輸配電線路施工技術所需的信息，然后幫助實踐者對現實世界的輸配電線路施工技術的問題做出決策。輸配電線路施工技術仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統的優劣。 

輸配電線路施工技術仿真系統一種先進的實施培訓手段，提高培訓的效率，強化培訓效果。輸配電線路施工技術仿真系統的設計是在計算機的基礎上開發，通過internet 軟件平臺及面向對象程序設計和數據庫技術，綜合設定，使得輸配電線路施工技術仿真系統具有實用性和可維護控制性。 

輸配電線路施工技術仿真系統的開發，主要是首先起源于國外對于計算機仿真系統的應用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業開發計算機仿真系統，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓的人員可以在很短的時間內獲得具體輸配電線路施工技術作業經驗，其技能可以與在現場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計算機仿真技術的優越性，計算機仿真系統也越來越多的應用到各個領域中。目前我國對于仿真系統的應用也是在一些危險性較大的領域，例如大型的鍋爐裝置、化學化工及變電站的應用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術作業中應用，但是目前仿真系統在輸配電線路施工技術作業中應用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發出完善的輸配電線路施工技術仿真系統。 

（二）輸配電線路施工技術仿真系統功能設計 

目前關于輸配電線路施工技術仿真系統的設計的思想越來越統一，即輸配電線路施工技術仿真系統必須能夠便于施工技術模型的調試和輸配電線路畫面的構造，輸配電線路施工技術仿真系統還應采取先進的運行軟件和保證運行數據相分離的一種設計思路。 

關于輸配電線路施工技術仿真系統功能設計應該分成培訓師和受培訓者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師功能應該是輸配電線路施工技術仿真系統的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓者的機器，包括受培訓者機器的開始暫停關機等功能，另外可以準確知道受培訓者機器是否有事故及分析事故產生源，輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器功能還應是控制受培訓人員考核的現場等具體狀況。輸配電線路施工技術仿真系統學員機器功能設計，首先要依附于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器的監管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術仿真系統受培訓人員的機器可以提供參家培訓人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監控畫面。 

輸配電線路施工技術仿真系統將電網仿真系統和輸配電線路仿真及配電站系統仿真等有機結合進行設計，該系統應該具有的特點是確保在硬件使用上采用了以局域網應用為核心，利用工作站、開放式系統及微機構成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術仿真系統的擴充和升級。此外，在輸配電線路施工技術仿真系統軟件上采用了軟件相互支持系統技術，這樣使輸配電線路施工技術仿真系統系統更加便于修改和維護。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網和輸配電線路施工技術仿真系統及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術仿真系統更加具有真實性。最后，還應通過采用了輸配電線路施工技術仿真系統多媒體技術，逐步實現輸配電線路施工技術的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術作業情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進一步擴充，這樣輸配電線路施工技術仿真系統就會具有更高的性價比。 

通過輸配電線路施工技術仿真系統為輸配電線路施工技術作業人員提供了一種較為先進的培訓手段，同時也徹底改變了傳統的培訓模式，它的設計及應用可以提高整體的輸配電線路施工作業技術，進一步確保電網安全，同樣也大大提高了作業者的勞動生產率，為創造良好的經濟效益和社會效益發揮著顯著的作用。 

三、結論 

輸配電線路施工技術仿真系統仿在不斷的發展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術人員的培訓及考核，著力開發完善的輸配電線路施工技術的仿真系統，使得輸配電線路施工技術的仿真系統能自由安排培訓項目，并且允許人員在培訓中發生各種錯誤，同時演示出因為操作錯誤造成的種種后果且不帶來任何實際危害，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綜合培訓操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業人員進行重復性集中培訓，從而使的操作人員在短期內接受較多的培訓項目，縮短總的培訓周期。可節約大量的培訓時間與經費。所介紹的輸配電線路施工技術仿真系統目前已經投入運行，實際應用表明該系統能極大地提高培訓的質量，在短時間內提高施工技術人員的技術水平，對電力系統的建設起到了重大的推動作用。目前很多設計成果效果較為顯著，但是為了進一步提高輸配電線路施工技術仿真系統的應用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術仿真系統，爭取達到創造更高的經濟效益和社會效益。 

 

參考文獻： 

[1] 楊永生,郝小欣.分布交互式仿真技術在變電站仿真中的應用[j]. 電網技術.2000(9) 

[2] 湯曉青,周林,栗秋華.輸配電線路施工技術仿真系統的設計與實現[j]. 四川電力技術.2007(2) 

[3]姜芳芳,來文青,龔慶武.虛擬現實在變電站仿真系統中的應用[j].高電壓技術.2005(7) 

[4] 王邦志,林昌年,蒲天驕.變電站集中監控仿真系統的設計與實現[j].電網技術.2004(8) 

篇5

關鍵詞：系統仿真，建模，浮標定位

 

1 引言系統仿真技術是近30年才發展起來的新興技術，它是指在計算機上通過系統模型的仿真實驗去研究或驗證一個已經存在的或者正在設計的系統的過程。系統仿真并不是對原形的簡單再現，而是按照研究的側重點對系統進行提煉，以利于抓住問題的本質。

在“某型機浮標定位系統研究”科研課題中，經過多方論證與研究，最終設計出了在充分利用原機載設備功能的基礎上，通過對原機載設備進行適當改進，實現對投放的無線電聲納浮標進行快速、遠距離的極坐標定位方案。

本文試圖通過對該方案建立合理的數學模型并進行系統仿真，以達到驗證所設計方案的正確性的目的。科技論文。

2浮標定位系統的設計方案“某型機浮標定位系統”的組成包括機上某型搜瞄雷達、某型無線電聲納浮標、某型聲納浮標信息接收處理機、戰術導航態勢顯示器及新設計加裝的浮標測距接收與應答機和信號處理分機等，如圖1所示。

某型搜瞄雷達的作用是：利用其連測通道產生測距詢問脈沖信號發往浮標，同時將與發射脈沖同步的信號提供給戰術導航態勢顯示器和信號處理分機。

測距接收與應答機為在浮標上的加裝電路，它的作用是接收雷達連測通道發來的詢問脈沖，經識別后產生相應的應答脈沖，再經振幅調制后發往機載某型聲納浮標信息接收處理機。

某型浮標信息接收處理機的作用是：接收浮標發回的信號，將該信號經幅度檢波后，送往信號處理分機進行處理。

信號處理分機為機載部分的加裝電路，它的作用是對某型浮標信息接收處理機送來的幅度檢波信號進行濾波、識別后產生觸發脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達和戰術導航態勢顯示器，以計算出浮標與反潛機的距離及顯示。

戰術導航態勢顯示器的作用是：將浮標相對機的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。

由于“某型機浮標定位系統”研究項目是一個較大的系統工程，涉及的設備很多，而且多數為機上原有設備，因此這里只對新研制的浮標測距接收與應答機和信息處理分機進行仿真。科技論文。

3浮標定位系統的仿真對某型機浮標定位系統進行仿真，就是要根據預先設計好的浮標定位系統方案，將定位系統中各組成部分依照其作用原理建立數學模型，并按仿真平臺的要求生成所需仿真模塊，再利用計算機進行運算以觀察其輸出結果是否符合設計要求。對于仿真平臺的選取，我們采用的是自行開發的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統”軟件。由于對浮標定位系統的仿真是一種驗證性仿真，其目的在于驗證所設計方案的正確與否，所以建模時在保證系統功能的條件下模型應盡量簡化。

3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標測距接收與應答機的仿真模型浮標部分電路組成框圖如圖2所示。為實現對浮標測距接收與應答機電路的計算機仿真，應首先建立該電路的數學模型。

（1）視頻放大器

視頻放大器主要實現的功能是對視頻詢問脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。

（2）脈沖間隔解碼器

脈沖間隔解碼器是浮標測距接收與應答機電路的核心，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為雷達連測通道發來的詢問脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經延遲T（T等于測距詢問雙脈沖間的時間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對輸入的兩路脈沖信號進行比較，若脈沖重合則產生一個觸發脈沖。如圖3所示。

（3）延遲電路

延遲電路的作用是對脈沖間隔解碼器產生的觸發脈沖給與適當的時間延遲，以保證應答信號不會落到雷達的探測盲區范圍內。為了簡化模型，這里采用了理想的延遲線。

（4）應答脈沖產生電路

為便于機載接收機對應答脈沖的識別，應答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時間間隔必須與詢問脈沖區別開。應答脈沖產生電路一般采用單穩態觸發器實現，為了使產生的應答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時間間隔滿足要求，還應在單穩態觸發器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。

3.1.2 信息處理分機的仿真模型信息處理分機負責接收處理浮標發回的測距應答脈沖，根據其電路功能，建立每個功能電路的數學模型如下：

（1）射頻放大器

射頻放大器主要實現的功能是對來自某型浮標信息接收處理機信號分配器的射頻信號進行放大，它是一個寬帶放大器，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。

（2）包絡檢波器

包絡檢波器用于對放大后的射頻信號進行幅度檢波，以取出視頻應答脈沖信號。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實現，此處的包絡檢波器可直接采用二極管檢波器。

（3）視頻放大器

這里的視頻放大器主要實現的功能是對檢波后的視頻應答脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。

（4）脈沖間隔解碼器

這里的脈沖間隔解碼器同浮標測距接收與應答機電路的一樣，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為浮標發來的測距應答脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。數學模型同2.2.1的（2），只是延遲參數不同。

3.2仿真結果按以上建立的模型對浮標測距接收與應答機和信息處理分機的各功能電路建模后，還要用算法語言對各模塊進行編程，并按“航空電子裝備仿真系統”軟件的要求生成所需的動態鏈接庫文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統”軟件平臺上進行浮標定位系統的仿真測試了。

3.2.1 浮標測距接收與應答機的仿真為了驗證設計的浮標測距接收與應答機電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號，即雷達連測通道測距詢問脈沖，以觀察仿真對象的輸出情況。由于浮標測距接收與應答機電路的輸入信號已經過檢波，因此這里模擬的測距詢問脈沖為視頻脈沖。

通常雷達發射機的探測脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據某型搜瞄系統雷達的實際工作情況，在這里我們模擬該雷達在量程為М8、М16、М32檔，“連測”開關接通狀態下的發射機脈沖信號波形。此時，雷達主天線在一個雷達周期內發射三個脈沖，其中第一個脈沖作為雷達的探測脈沖，后兩個作為連測通道的詢問脈沖。為了逼真模擬輸入信號的實際情況，在模擬的雷達連測通道測距詢問脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達脈沖信號如圖5所示。雷達脈沖信號經視頻放大器放大后的波形如圖6所示。

圖5 模擬的雷達脈沖信號圖6 視頻放大后的雷達脈沖信號

脈沖間隔解碼前、后的波形對比如圖7所示。

解碼前 解碼后

圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對比

觸發脈沖和應答脈沖波形如圖8所示。

觸發脈沖 應答脈沖

圖8 觸發脈沖和應答脈沖的波形

可見，通過計算機仿真，設計的浮標測距接收與應答機電路在某型搜瞄系統雷達發出的探測和詢問脈沖照射下，能夠正確地產生相應的應答信號。

3.2.2 信息處理分機的仿真信息處理分機的輸入信號來自某型浮標信息接收處理機的信號分配器，這是一個包絡含有應答雙脈沖的射頻信號，經射頻放大器放大后送入包絡檢波器檢波。包絡檢波器檢波前、后的波形對比如圖9所示。

圖9 包絡檢波器檢波前、后的波形

檢波后的視頻雙脈沖信號經放大后送入脈沖間隔解碼器進行解碼，解碼前、后的波形對比如圖10所示。

解碼前解碼后

圖10 解碼前、后的波形對比

由此可見，通過計算機仿真，設計的信息處理分機在收到浮標發出的信號后，能夠從中正確地檢出測距應答脈沖加以識別并輸出觸發信號。科技論文。

4浮標定位系統仿真的結論通過以上的仿真結果可以看到，按照預先設計好的浮標定位系統方案，新設計的浮標測距接收與應答機和信息處理分機均能較好地實現其設計功能，配合浮標定位系統的其它設備，可實現某型機對投放的某型無線電聲納浮標進行遠距離快速定位。

通過對設計的浮標定位系統電路進行計算機仿真，驗證了系統設計的正確性和可行性。

參考文獻：

[1] 吳明敏. 信號處理機與測距測速機的一體化設計[J]. 現代雷達, 2005.5，27（5）

[2] 劉愛霞，趙國慶. 一種新的雷達信號識別方法[J]. 航天電子對抗,2003（1）

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

篇6

【關鍵詞】液位;串級控制系統;MATLAB

1.引言

在工業實際生產中，液位是過程控制系統的重要被控量，在石油、化工、環保、水處理、冶金等行業尤為重要。在工業生產過程自動化中，常常需要對某些設備和容器的液位進行測量和控制。通過液位的檢測與控制，了解容器中的原料半成品或成品的數量，以便調節容器內的輸入輸出物料的平衡，保證生產過程中各環節的物料搭配得當。通過控制計算機可以不斷監控生產的運行過程，即時地監視或控制容器液位，保證產品的質量和數量。如果控制系統設計欠妥，會造成生產中對液位控制的不合理，導致原料的浪費產品的不合格，甚至造成生產事故，所以設計一個良好的液位控制系統在工業生產中有著重要的實際意義[1]。

在液位串級控制系統的設計中將以THJ-2高級過程控制實驗系統為基礎，展開設計控制系統及工程實現的工作。雖然是采用傳統的串級PID控制的方法，但是將利用智能調節儀表、數據采集模塊和計算機控制來實現控制系統的組建，努力使系統具有良好的靜態性能，改善系統的動態性能。

2.串級控制系統設計思想

2.1 主回路的設計

串級控制系統的主回路是定值控制，其設計單回路控制系統的設計類似，設計過程可以按照簡單控制系統設計原則進行。這里主要解決串級控制系統中兩個回路的協調工作問題。主要包括如何選取副被控參數、確定主、副回路的原則等問題[2]。

2.2 副回路的設計

由于副回路是隨動系統，對包含在其中的二次擾動具有很強的抑制能力和自適應能力，二次擾動通過主、副回路的調節對主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時應盡可能把被控過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動。

歸納如下。

（1）在設計中要將主要擾動包括在副回路中。

（2）將更多的擾動包括在副回路中。

（3）副被控過程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應特性。

（4）要將被控對象具有明顯非線性或時變特性的一部分歸于副對象中。

（5）在需要以流量實現精確跟蹤時，可選流量為副被控量。

在這里要注意（2）和（3）存在明顯的矛盾，將更多的擾動包括在副回路中有可能導致副回路的滯后過大，這就會影響到副回路的快速控制作用的發揮，因此，在實際系統的設計中要兼顧（2）和（3）的綜合[3]。

3.串級液位控制系統的仿真

在本雙容控制系統中，主被控對象的數學模型為，副被控對象的數學模型為，并采用PI控制規律對該系統進行仿真和研究[4]。

副控制器采用P作用，主控制器采用PID作用，整定串級控制器的參數為最佳值。串級液位控制系統的階躍響應曲線如圖3.1所示。

KP=0.45，Ki=0.00005

圖3.2 串級液位控制系統的階躍響應曲線

對于串級液位控制系統，系統穩定運行大約900s后，突加幅值為設定值40%的一次階躍擾動信號，系統的響應曲線如圖所示。系統的調節時間大約為260s。

KP=0.45，Ki=0.015

圖3.4 擾動信號單獨作用下的輸出曲線

4.結論

從串級回路系統階躍響應、一次、二次擾動作用下的輸出響應圖中可以看出，采用串級控制且系統的階躍響應達到要求時，系統對一次擾動、二次擾動的抑制也能達到很好的效果。

圖3.5 設定值與擾動值同時作用下的輸出曲線

但是值得注意的是，串級控制系統比單回路控制系統復雜，所用儀表也較多，費用增加，參數整定和調試也費時。所以，串級控制系統并沒有必要去取代所有的單回路控制系統，應用時遵循一個原則：凡是使用單回路控制系統能夠滿足過程控制要求時，就沒有必要再采用串級控制系統[5]。

參考文獻

[1]張曉華.控制系統數字仿真與CAD[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]黃忠霖，黃京.控制系統MATLAB計算及仿真[M].國防工業出版社，2009.

[3]黨林立，孫曉群.數學建模簡明教程[M].西安電子科技大學出版社，2009.

篇7

中圖分類號：TN710文獻標識碼：A

Physical Experiment and Simulation Circuit Comparative Study

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

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

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

Key wordselectronic circuit；computer simulation；EWB；experimental methods

1 實驗背景

1.1 電路課程教學的特點

電路課程是電子、通信、計算機技術與應用等許多學科專業的技術基礎課程。課程具有概念多、公式多、定量計算多、圖形多、宏觀現象的微觀分析多和實踐性強等特點，教與學難度較大。尤其是實驗教學對于實驗儀器和元器件的要求較高。其教學質量直接影響學生對后續相關專業課程的學習。課程教學流程如圖1所示。一般由理論教學、實驗教學和課程設計等環節構成。實驗教學流程如圖2所示。

圖1電路課教學流程圖2電路實驗教學流程

實物實驗主要有以下不足：（1）教學形式、方法與內容的固定。由于受教師、課時、場地、設備、元器件等教學資源的限制，實物實驗通常有四定：定時間、定地點、定內容、定人員。學生無論能力大小都按同一個步調做著相同的實驗內容，很少有獨立思考的時間。教師對學生的指導也多表現為幫助完成實驗。而要實現學生的全面發展，必須立足于個體差異，因材施教。

（2）教學準備工作量大。實驗教學中，器材的準備工作量很大，實驗中對元器件的消耗大，儀器設備更新換代周期長。這些也是影響設計性實驗開設的主要原因。

1.2 EWB仿真實驗的特點

EWB(electronics workbench電子工作平臺)電子電路仿真軟件與其他類似軟件（ORCAD、PROTEL）相比，它最大的特點是采用圖形操作界面模擬一個電子實驗臺，且仿真實驗儀器操作界面與實物儀器相差無幾，所有仿真儀器都是數字化、智能化的。安裝了EWB的電腦就相當于擁有一個功能強大、設備齊全、元器件豐富的小型“電子電路實驗室”。EWB具體特點如下：

（1）界面直觀，易學易用。電子元器件和實驗儀器均可直接從屏幕上選取。實驗儀器面板、操作開關同實物儀器相差無幾。提供了數量不限的數字萬用表、示波器、函數信號發生器等十多種仿真實驗儀器。電子元器件、電源、接地等符號都是通用標準符號。EWB7.0以上版本更是采用了3D技術，使實驗環境更加逼真。

（2）電子元器件豐富，仿真功能強大。提供了具有標準通用符號的上萬種電子元器件，元件參數可實時更改，同時具有模擬元器件開路、短路、漏電等故障的功能；EWB還提供了直流分析、交流分析、溫度分析、噪聲分析等多種電路性能分析功能；具有強大的在線聯機幫助功能，可以隨時了解所用電子元器件、實驗儀器的性能指標；可在線升級元器件庫、儀器庫。這些都大大地拓展了實驗研究的內容深度與廣度。

（3）實驗效率和精度高、無消耗。基于EWB的仿真實驗排除了實驗中的次要因素，如：電子元器件參數的分散性，電路連接不良，電子元器件、實驗儀器故障，溫度、濕度等環境因素影響，因此實驗效率高、精度高、成功率高，且無元器件、實驗儀器的消耗。

（4）文件容量小。實驗電路、數據、波形和實驗描述等可以EWB格式文件打包保存，攜帶、傳輸方便，并可在EWB平臺上直接運行，大大提高了教師批改實驗報告的效率，實現了無紙化實驗報告。同時由于EWB可上網運行，為遠程合作實驗研究提供了條件，突破了時間和空間的限制。

基于EWB仿真實驗具有如此多的優勢，那么它是否能代替傳統的實物實驗教學？實物實驗與仿真實驗結合是否能取得更好的實驗教學效果？這些都是我們探究的問題。

2 實驗介紹

（1）實驗對象：我校計算機與信息科學學院計算機技術與應用專業2008級三個班級，各55名學生。

（2）實驗目的：通過對實物實驗方式、仿真實驗方式以及實物實驗+仿真實驗方式這三種實驗方式的比較研究，探究三種實驗方式中提高電子電路課程實驗教學質量的最佳實驗教學方式。

（3）實驗時間：

2008.3~2008.7相關內容最新研究情況的調查和資料收集，確定實踐教學環節及各環節的實踐教學內容。

2008.9~2009.7設計具體實驗項目并進行實驗研究，并在研究中不斷充實、完善。

2009.8~2010.2整理、分析實驗數據，完成研究論文。

3 實驗過程

3.1 實驗條件

為保證實驗數據的可信度，除實驗形式不同之外，其它變量（理論課教材、實驗課教材、實驗內容、實驗時間、實驗設備完好率等）保持一致。參與實驗學生為學院08級計算機技術與應用專業1、2、3班的各55名新生。由于學生為同一專業新生，其理論與實驗技術基礎基本相同。三個班的實驗教師為同一人，理論課教師雖有不同，但教學年限、經驗和水平基本處在同一水平。

表1實驗分組情況

3.2 實驗分組

實驗分組如表1所示。每組實行一種實驗方式，實驗內容各組都相同。實物實驗兩人一組，EWB仿真實驗一人一組。

3.3 實驗內容

我們選取了三個實驗項目來對三組學生做對比研究。選取的實驗項目既符合學生的認知水平，又要達到教學預期的目標。實驗項目是：（1）基爾霍夫定律和疊加原理。（2）戴維南定理及功率傳輸最大條件的研究。（3）受控源特性的研究。

對參與實驗的學生通過實驗教師的講解，要求做到：實驗目的、實驗要求、實驗內容明確，了解和掌握實驗設備的基本功能和使用。

3.4 時間分配

每個實驗3 課時，3個實驗共計9課時。仿真實驗組和實物實驗組每個實驗按3個課時完成。實物實驗+仿真實驗組則需在3個課時內既完成實物實驗，又完成仿真實驗。其中，實物實驗與仿真實驗所占用的時間比例由學生根據自己的實驗情況決定。

3.5 實驗考試

完成3個實驗項目后，對三組不同實驗方式學生進行了實物實驗的操作考試，獲得不同組別（實驗用時、實驗結果正確率等）實驗數據。為了保證結果的準確性、有效性，考慮實驗室的條件，隨機從三個班各抽取20人參加實物實驗操作考試。考試時安排多名教師巡考，對每位學生完成實驗的時間、完成質量等進行詳細記錄。三組考查題目是：基爾霍夫定律和疊加原理。考查中涉及電源使用、萬用表的使用、電路連接、數據的正確讀取與處理等內容，具體如表2所示。

3.6 實驗數據分析

通過SPSS分析得出三組的平均成績（Mean列的值）如表3所示。

表 3各組平均總成績的簡單描述統計量結果

由表3可以得出，第1組平均成績高于第2組。前兩組的平均成績顯著高于第3組。

為了進一步分析第1組和第2組的差異是否顯著，對第1組和第2組進行獨立樣本t檢驗。表中的方差其次性檢驗（Levene’s Testfor Equality of Variances）結果中，顯著性概率P（即：表4中的Sig.）=0.933>0.05，表明兩個樣本的方差差異不顯著，即符合方差其次性檢驗的假設：兩個獨立樣本的方差相等。因此在后面的t檢驗中應選擇Equalvariances assumed一行的結果。另一行是方差不相等時t檢驗的結果。因此t=0.594，Sig.（2-tailed）是雙尾t檢驗的顯著性概率，本文其概率為0.555>0.05，差值的95%置信區間（95%Confidence Interval of the Difference）在-10.185-18.612之間，包括0，這兩個數據都表明兩組均值之差有顯著差異。

對第2組和第3組的成績也進行獨立樣本t檢驗，其結果如表5所示：

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

由實驗數據得到結論：第1組 “實物+仿真”組的總體成績好于第2組“實物”組的總體成績，而這兩組的成績都顯著好于第3組“仿真”組。

同時，我們對各小組的兩道題各自的得分進行分析，他們各自的平均分如表6所示。從該表可以看出，盡管三個組的總成績存在較大差異，但每組的第一題平均得分都顯著高于第二題。原因是兩道題的難度相差較大（第一題是基礎題，按照步驟操作即可，第二題則需要靈活變通，更體現學生舉一反三的能力）。進一步分析每道題的最高分可以發現，各小組在第一題上面最高分上相差較小，分別為：50分、50分、45分，表明各組在選擇所需電源值、正確接入電源和搭接基本電路等方面都較熟練。而第二題中，最高分相差顯著，分別為：50分、20分、0分。其中第3組“仿真”組在第二題的得分全部為0分。由于仿真實驗組對實物元件和實驗臺的不熟悉，使得對稍加變化的實驗電路，基本不能進行實驗，更不能靈活變通。

表 6各組兩道題的平均得分的簡單描述統計量結果

從三個實驗組的分數折線圖可以清楚的看出，第一組在第二組、第三組的上方，而第三組在最下方。從不同實驗考核項目得分情況分析，第一題的第一項、第二項由于實驗項目比較簡單三個組的差距不大，第一題的第三項、第二題的第一項、第五項實驗項目要求比較高，三個小組的差距明顯。實驗結果符合預期。

圖 3三個小組的實驗分數折線圖

通過對實驗數據的SPSS數據分析，并結合對各實驗組學生的隨機訪談，我們得出以下結論：

（1）仿真實驗方式的優勢與不足：優勢主要有：仿真元器件、實驗儀器豐富，實驗精度高、效率高，無消耗，能夠最大限度地發揮學生自主探索學習的潛力，尤其是對基本理論和實驗原理的學習。其不足是實驗的真實感不夠，實驗結果近以理想，而實物實驗會遇到許多意想不到的情況，存在思維的盲點。顯然，仿真實驗不能替代實物實驗。

（2）實物實驗方式優勢和不足：優勢主要有：真實、實驗中隨機出現的問題，對于培養學生的分析和解決實際問題的能力，對于學生養成嚴肅認真、嚴謹求實的學習和鉆研態度有著不可替代的作用。其不足在于，實驗受時間、地點、元器件、實驗儀器等客觀條件限制。

（3）實物實驗方式與仿真實驗方式相結合的實驗方式：實物實驗方式與仿真實驗方式二者的結合，既給予了學生很好練習的自由探索學習的環境，又保證了學生對實物實驗的感知能力。既發揮實物實驗和仿真實驗二者的優勢，又克服了二者的不足，是一種提高電路課程實驗教學質量更有效的實驗方式。

4 教學建議

（1）實物實驗之前，先進行仿真實驗，掌握實驗的基本原理、主要步驟和關鍵環節，模擬實物實驗中常見的故障，使學生實物實驗中遇到類似故障，可更有效的解決，從而提高實驗效率。

（2）整個實驗中，實物實驗應占實驗教學的主體部分，仿真實驗應作為實物實驗的“預熱”、“補充”和模擬訓練的輔助過程，最終目的是培養學生的實物實驗能力。

（3）在實驗內容上，仿真實驗做哪些，實物實驗做哪些、他們的交集是哪些，時間如何分配等，教師都應根據實驗項目的教學目標、要求和具體內容來加以確定，以達到教學最優化為目的。

5 結束語

計算機仿真技術的飛速發展，以及在電子電路實驗教學中的廣泛應用，為改革電子電路實驗課程教學創造了很好的條件。如何使實物實驗與仿真實驗有機結合，做到揚長避短，優勢互補，以促進電路實驗教學質量的不斷提高，是值得不斷研究的課題。

西南大學教學改革支持項目。項目編號：104250――20710107

參考文獻

[1]陳躍華,蕾菡.基于仿真技術的電子電路課堂教學方法探討［J］.教育技術研究,2004(6).

[2]陳躍華,謝利東.電子電路計算機輔助教學與其仿真教學的比較研究［J］.中山大學學報論叢,2004(6).

[3]陳躍華.改革電子電路實驗教學的實踐與研究[J].實驗技術與管理,2006（7）.

[4]張克明.EWB仿真系統對電子技術課程教學改革的探討［J］.中國科技創新導刊,2007(總467期).

篇8

論文摘要:多媒體技術、計算機網絡技術的出現給傳統的教學模式帶來了革命性的影響，vr技術在高職教學中的應用，可以大大地提高教學質量，促進學生實踐能力的發展和提高。 

目前各大高校的辦學規模均在逐步擴大，多個校區并存的現象已成為現實，加之各個校區地理位置又較遠，原有的教學資源就顯然不能滿足教學的需要，尤其是實驗課存在的問題更為突出。教育部《關子全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中指出要充分利用現代信息技術開發虛擬工廠、虛擬實驗。因此將vr技術和職業教育結合起來就成為必要。vr技術進人高職院校能有效地營造教學環境和實驗環境，提高學生掌握知識技能的能力。本文闡述vr技術在高職教育中的應用。 

1．vr的概念和特征 

    vr( virtual reality，虛擬現實)是利用計算機、電子技術、圖像技術、傳感器技術、多媒體技術、人機接口技術及仿真技術等多種科學技術發展起來的計算機領域的最新技術，是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。虛擬技術是一門富有挑戰性的交叉技術、前沿科學和研究領域。目前虛擬技術已涉及到軍事、教育、醫學、心理學、商業、影視等領域，是21世紀的重要發展學科。 

    虛擬環境是利用計算機生成并控制的，因此人處在利用vr技術創建的虛擬環境之中和真實環境是沒有差別的。vr具有3個最突出的特性:沉浸性(illusion of immersion )、構想性(imagination)和交互性(interactivity )。 

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

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

    3)交互性(interactivity)人們可以通過使用專門的輸人和輸出設備(主要通過數據手套、頭盔、數據衣等)以自然地方式(如自身的語言、動作等)和虛擬世界中的對象進行交互操作和交流。 

2．vr技術的優勢 

    vr技術與傳統的實驗實訓課比較，有以下的優勢: 

    (1)投資少。相對于建設實驗室或實訓基地來說虛擬實驗系統所需的投資要少得多，而利用vr技術對實驗設備的更新，只要在原有的基礎上改進和完善就可以完成。 

    (2)靈活性好。對于實驗實訓中難點和重點，在虛擬系統中可以反復演練，將細節放大，可以人為地進行記錄和重現。 

    (3)效率高。利用vr技術開展的實驗課，精確性高，突發事件發生地可能性小。 

    (4)消耗低。vr系統通常是以軟件的形式在計算機上運行，能耗很低，設備維修率低，出現故障也容易解決。 

3虛擬現實技術在職業教育中的應用 

    職業教育不僅要給學生傳授文化知識，更重要的是讓學生掌握專業技術和技能，強調學生的生產實踐能力，培養學生的動手能力是職業教育的特色和重點。 

    (3)效率高。利用vr技術開展的實驗課，精確性高，突發事件發生地可能性小。

    (4)消耗低。vr系統通常是以軟件的形式在計算機上運行，能耗很低，設備維修率低，出現故障也容易解決。

3虛擬現實技術在職業教育中的應用

    職業教育不僅要給學生傳授文化知識，更重要的是讓學生掌握專業技術和技能，強調學生的生產實踐能力，培養學生的動手能力是職業教育的特色和重點。

    vr技術在教學中的應用表現在以下幾個方面:

    (1)虛擬實驗室。利用vr技術可以構建各種虛擬實驗室，緩解高職院校實驗教學資源不足的問題，推動實驗教學的現代化發展，可以使學生足不出戶完成實驗，卻可以獲得和真實環境下一樣的實驗體會，加深對實驗教學內容的理解。虛擬實驗室還可打破時間和空間的限制，例如學生可以進人犯罪現場，了解案發過程，這是其他的實驗方法無法比擬的。虛擬實驗既可以縮短時間，又可以獲得直觀、逼真的效果。

    (2)虛擬實物。職業教學中的很多試驗設備比較昂貴，更新換代又比較快，有些儀器又比較容易壞，這就增加了教學費用。利用虛擬技術就可以為學生制作“虛擬”設備。虛擬設備逼近客觀事實，向學生揭示事物的本質。例如在機械制圖教學中，很多機械元件不方便拆卸，利用虛擬實物，老師可以通過“移植”、“借用”等教學方式就很容易讓學生看到現象和本質。

    (3)模擬訓練。利用vr技術結合多媒體技術可以構建虛擬的實習環境，在這個虛擬的環境中進行駕駛、維修等職業技能訓練。在該環境中，學生可以反復練習，發現自己存在的問題，通過多次的訓練，掌握正確的操作方法。

    (4)虛擬過程。用vr的方法來展現一些現實生活中無法看到的變化過程。學生通過自己的實驗來控制事物的變化過程，完成所學知識的構建。

4 vr技術在高職教育中的意義

    在vr中，基于自然方式的交互作用和個別化的學習環境提高了學生的學習興趣，學生既是一個觀察者，又是一個積極的參與者。學生的各種感覺與虛擬的學習環境相互聯系和作用，這就激發了學生的學習興趣，增強了學習的效果。

    在vr環境下，學習者的各個感官都在和虛擬的外部世界發生著作用，學生完全沉浸于虛擬現實創造的學習環境中。例如我們在講網絡中的數據傳輸時，可以利用vr來實現，學生可以設置數據的格式、數據流動的方向和交換的方式等，這樣學生對網絡的數據傳輸的理解會更深人。

5結語

篇9

[關鍵詞] 存貨控制；系統動力學；Vensim

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

[中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現代財務管理日常工作的重要環節，在經典的存貨優化控制模型中，通常對企業的內部管理與外部環境作了非常理想化的界定，例如產供銷各個環節上的無縫對接，推導出精致的最佳經濟采購量公式，然而現實經濟活動千頭萬緒，很難符合純數學意義的運籌學庫存模型假設前提，一種以數值仿真技術為標志的系統動力學為解決這類復雜問題提供了強有力的工具。系統動力學不同于運籌學，它不是依據抽象的各類假設去尋求所謂的“最優解”，而是以現實的客觀存在為對象，根據系統的實際信息構建動態的仿真模型，并通過計算機反復模擬對系統未來趨勢進行分析與研究。

1 系統動力學基本知識

系統動力學（System Dynamics，英文簡稱SD）是由美國學者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標是為了解決企業生產與庫存方面的問題。現在系統動力學已經廣泛應用于項目管理、供應鏈管理、學習型組織以及公司戰略等。

系統動力學的思想來源于流體力學，采取生動直觀的方式對組織運作進行描述，即用SD專業語言刻畫企業各類資源在時空中的循環運動，包括訂單流（order）、人員流（people）、資金流（money）、設備流（equipment）、物料流（material）以及信息流（information）。

構建系統動力學模型通常包含如下步驟：①明確建模系統的目標；②界定系統研究邊界；③確定因果作用相互關系；④運用SD專業方法建立系統動力學模型；⑤計算機仿真實驗；⑥對仿真結果分析；⑦對模型進一步修正。其中第③、④步驟是解決問題的重要環節，要求對研究問題有深入研究，同時要具備系統動力學知識，包括繪制因果關系圖、流程控制圖以及建立結構方程式等。

2 存貨控制的系統動力學案例——以Excel為工具

對于財務工作者來說，通常對Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進行系統動力學仿真方面的研究較少。一般來說系統動力學是用一組微分方程來反映系統運動的，通常需要采用相關專業軟件處理。對于具備系統動力學的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結合來開發系統動力學仿真模型，這對于普通財務工作者是很難做到的。但是對于有些簡單問題可以運用Excel來構建系統動力學基本框架，其目的主要是掌握系統動力學的基本原理，為進一步學習奠定良好基礎。

下面根據溫素彬博士Excel系統動力學方面的論文進行修改得到如下存貨控制案例：假設某存貨系統初始庫存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫存量為7 500千克，庫存調節時間為2周，訂貨延遲時間為4周，模擬時間間隔為1周，試采用系統動力學方法探討庫存系統變化情況。

在分析存貨系統前作如下基本假設：①訂貨速率R1與期望庫存量EQ與實際庫存量Qt之差成正比，與庫存調節時間T1成反比；②實際庫存量變化率ΔQ等于收貨速率R2；③收貨速率R2與在途訂貨量ZQ成正比，與訂貨延遲時間T2成反比；④在途訂貨量變化ΔZQ率等于訂貨速率R1與收貨速率R2之差。

在Excel表格中建立各參數之間的數量勾稽關系，用系統動力學專業術語表示為狀態變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見表1。

為了動態反映存貨系統的變化情況，利用Excel中的控件工具調整時間，得到庫存量與在途訂貨量之間的動態變化（圖1）。

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

在存貨控制中要注意防止劇烈振蕩或者出現類似混沌現象，例如在其他條件不變的情況下，將庫存調節時間為1周，訂貨延遲時間為1周，則會出現圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統動力學模擬

對于簡單存貨問題可以采用Excel來模擬，但是如果系統比較復雜這時就要采用專業軟件Vensim，該軟件是由美國Ventana公司設計開發，是一個可視化的模擬、優化軟件，為了清晰反映存貨系統，仍以上述存貨系統為例，運用系統動力學專業軟件Vensim繪制存貨控制流程圖（該圖很難用Excel繪制）如圖3。

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

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

4 結 論

（1）Excel進行系統動力學仿真僅僅適應于簡單問題，如果對于復雜系統，這時就需要與VBA相結合，因而對計算機編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業的系統動力學軟件，可以繪制生動形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實現，同時Vensim在定義各類系統動力學方程時，采取圖形界面引導，因此學習方便、操作簡單，對于本文中的存貨控制案例，兩種軟件仿真結果完全相同。

（3）Vensim系統動力學軟件，可以將Excel軟件中的函數、控件、模擬運算表以及方案管理器等方面的功能有機集成與融合在一起，為解決財務管理各種復雜問題提供了強有力工具。

主要參考文獻

[1]溫素彬.基于Excel的存貨管理系統動力學仿真[J].淮海工學院學報：自然科學版，2003（2）.

[2]龔曉光，張娟.用Excel實現系統動力學模型模擬與尋優——以網民擴散為例[J].系統仿真技術，2008（1）.

[3]鐘永光，賈曉菁.系統動力學[M].北京：科學出版社，2009.

篇10

【關鍵詞】化工原理；實驗教學；問題

中圖分類號：TQ011文獻標識碼： A

一、前言

目前，化工原理實驗教學過程中，還有部分問題注意不夠，導致了化工原理教學質量不高，教學效果不佳，所以，分析化工原理試驗教學非常有必要，這是提高教學效果的必要途徑。

二、化工原理實驗教學概述

《化工原理》課程是化學工程、應用化學、過程裝備與控制、生物工程、環境工程、高分子等專業的技術基礎課。化工原理課程的主要內容是以生產中物理加工過程 為背景，按照其操作原理的共性歸納為若干“單元操作”，主要研究各單元操作的基本原理、典型設備的原則結構和工藝尺寸的設計計算以及選型。化工原理屬于工 程科學，用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究。《化工原理實驗》是配合化工原理課堂理論教學 設置的實驗課，運用課堂學過的化工基本理論，通過實驗從實踐中進一步學習、掌握和運用基本理論，分析實驗過程中的各種現象和問題，培養學生實際動手操作實 驗設備的能力，分析、歸納、整理實驗結果及撰寫實驗報告的能力，以及嚴肅認真、實事求是的工作作風。《化工原理實驗》是培養學生工程設計能力、工程實踐能 力以及創新能力的重要教學環節，與理論課具有同等重要的教學地位。

三、化工原理實驗教學的問題

長期以來，傳統的實驗教學被固定的模式所束縛，總結起來存在以下三個方面的問題：

第一，實驗內容單一、陳舊。所開設的實驗項目大多是長期開設的經典實驗、依附于課堂理論的驗證性實驗，而反映學科前沿的、有利于學生創新性思 維的研究性、設計性實驗少。學生缺乏對實驗的積極性和興趣，故在實驗中只是機械地重復老師剛演示過的步驟，不重視實驗的細節和過程，也不注意操作是 否規范。

第二，教學模式單一、陳舊。以往的物理化學實驗教學主要是采用傳統的實驗教學模式，即由教師組織安排，學生進入實驗室先聽完老師介紹實驗目 的、實驗原理、儀器設備、實驗步驟以及實驗中的注意事項，接著學生按教師講解的步驟重復實驗，完成規定的實驗內容，記錄數據，然后按規定的格式完成實驗報 告。總的說來就是在統一規定的實驗時間內，在相同的地點，學生聽相同的講解，做相同的實驗，這樣導致學生積極性不高，厭學心理加重；且對于基礎較好的同學 實驗設計過于簡單，而對于基礎薄弱的同學則略顯復雜。

第三，實驗人數多，硬件設備缺乏。由于近幾年的教育擴招，使得學生人數增多，原本富足的實驗設備在目前看來顯得有些“捉襟見肘”，這樣做實驗時就要輪流等待，使得一組實驗做下來所消耗的時間增長，學生和教師都有怨言。

四、化工原理實驗教學措施

1、重視理論嚴謹性同時注意培養學生創新能力。

理論授課教師同時也是實驗課教師，可在理論教學的同時穿插對實驗設計的思考和討論。同時我們應該思考如何在化工原理實驗中培養學生的創新能力，并著重培養學生的發散思維、批判思維和聯想思維。如在課堂講完離心泵后，向學生提了一個問題，離心泵啟動后為什么不出水？學生們有的說汽蝕了，有的說氣縛了，有的說管道進了異物堵住了，有的說線路故障，有的說出口閥沒開等等，答案五花八門，有的答案并不牽扯什么高深的理論問題，但在實際操作中極有可能出現。因此在進入實驗中，學生就能很快能理解實驗目的，完成實驗操作。在理論授課的同時可安排實驗的預習，使學生進入實驗時心中有數，得心應手，這樣才能更好發揮他們的主動性和積極性。這里還有一個問題值得注意，即在理論課后集中開出實驗好還是上完相關章節后及時進行相應的實驗？一般認為，相對的集中便于實驗室的安排與管理，理論課后及時做實驗對于學生來說肯定容易理解一些。我認為，在條件允許的前提下，盡可能將實驗教學與課堂理論在內容與時間上協調。畢竟當代大學生要學的知識很多，不可能在某一門課程上反反復復地花時間。

2、實驗仿真不能取代實際操作

實驗仿真是近20年來隨著計算機仿真技術的出現而出現的。在降低實驗成本、克服因實驗裝置臺套數不夠而引起的學生動手機會少、改善和加強實驗預習等方面，確實發揮了不可替代的作用。近年來，一些仿真技術公司和高校陸續推出了水平較高的化工原理實驗仿真軟件，它們對化工原理實驗教學的貢獻是功不可沒的。當然，實驗仿真不可能完全替代實際操作，正如多媒體教學不能完全替代傳統板書授課，那種認為讓學生在計算機上仿真就可避免購置和使用化工原理實驗裝置的想法是錯誤的。我認為，在實驗操作前讓學生進行實驗仿真，既可以加深他們對理論知識的理解，也可以強化他們對實驗過程和步驟的掌握，以改善實驗操作效果。同時，對于有特別要求的學生，也可以為他們提供多次反復實驗的機會。目前存在的問題是，現有的軟件往往是針對某一種裝置設計和開發的，普適性不夠，同時也不能提供給使用者以自主設計實驗的功能，這樣不僅有礙軟件本身的推廣，而且不利于引導和激發學生的創造性思維。

3、改革實驗報告撰寫形式

實驗報告是對實驗過程的總結，是實踐環節中不可缺少的一個重要組成部分。很多同學在撰寫實驗報告時流于形式，不動腦，多數內容可以照抄實驗講義。報告要真實反映我們要作什么？怎么作？作的結果？以及存在的問題。化工原理實驗報告要突出工程性及現實性；要體現出學生應用知識能力、分析問題能力和解決問題能力；體現出創造性和探索性。總體上化工原理實驗報告可以采用/小論文/的形式來寫，但不強求一律，給學生思考、選擇和發展的空間。學生在預習時，根據實驗室提供的設備，在能達到教學大綱規定的實驗任務前提下，可根據自己興趣、愛好自行確定研究重點，自擬題目。同一實驗，學生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學生自己擬定的，增加了實驗的主動性和興趣，實驗報告質量由此得到明顯提高，抄襲實驗報告的現象則可明顯減少。

五、實驗創新

創新能力具有很大作用。但目前化工原理實驗教學在教學方法、技術上和測試手段上仍有許多問題。教學方法上，還主要以教師講，學生照著 做為主，實驗成績仍采用學生單純做實驗定成績的教學模式；測試手段和技術比較落后，尤其是在運用計算機進行實驗的數據采集、處理和控制方面。為此我們要加 大實驗教學改革力度，進行實驗創新。

1.嚴格實驗教學管理，實行結構成績制

教師要認真組織好實驗教學，嚴格教學管理，嚴格考核制度。實驗課采取課前預習、現場提問、實驗操作、編寫實驗報告、期末書面考試的教學方式， 由以上各環節的執行情況來全面評定學生的實驗成績，既實行結構成績制。

2.將計算機引入實驗教學

開發與實驗裝置相配套的化工原理仿真系統軟件，運用仿真實驗的計算技術、圖像和圖形技術，可方便、迅速、形象地再現教學實驗裝置、實驗過程、實驗結果， 學生在計算機上可完成實驗前預習，提高實驗效率和實驗效果，同時利用計算機進行實驗數據處理，可節省學生繁雜和大量重復性計算時間，使學生有更多時間和精 力撰寫實驗報告，提高實驗報告質量。

運用計算機進行實驗的數據采集、處理和控制。現代化工生產的一個顯著特點是集成化、大型化和自動化，其實 質就是用計算機進行生產過程的自動控制。我們在有些實驗裝置上采用計算機進行數據采集、處理和控制，不僅可以模擬實際生產過程，還可以使學生對計算機在工 程上的應用有進一步的認識。

六、結束語

綜上所述，化工原理實驗教學教學過程中，必須要關注一些比較關鍵的問題，進而提出一些可行的措施來提高化工原理教學的水平，確保化工原理實驗教學質量得到提高。

【參考文獻】

[1]賴萬東.化工原理實驗課教學改革探索[J].高等工程教育研究，2011（增）：96-97.