计算机仿真技术基础篇1
关键词：虚拟仿真技术；计算机网络基础课程；应用
一、虚拟仿真技术的概述
虚拟仿真技术是将虚拟现实技术和系统仿真技术有机结合的一种新的实验研究技术，人类、战略性技术。借助该技术可认识和改造世界，因而它有望成为继数学推理、科学实验之后又一虚拟仿真技术以多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等信息技术为基础，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟环境，如模拟器、仿真软件、数学模型、仿真实验等。其中虚拟仿真实验在我国高职院校的教学中广泛应用，已逐渐成为一种新的教学模式。
1.国内外虚拟仿真技术在教学中的应用
目前，国外虚拟仿真软件主要包括多功能电路模拟实验平台pSpiCe、模拟和数字电路的tinapro、用于电路描述和仿真的语言与仿真软件Circuitmaker、仿真单片机proteus、Cisco路由器和自定义网络拓扑结构及连接的BosonnetSim。在我国，北京邮电大学的电子信息虚拟仿真实验教学中心有“开放式虚拟仿真实验教学管理平台”、packettrace软件、北京航天大学的分布式虚拟环境、GmDSS模拟训练实验室、导航雷达模拟训练中心等。
2.虚拟仿真技术应用于计算机基础课程的优势
通过实例操作演示非常抽象的概念，将抽象的网络概念具体化、形象化，为学生提供逼真生动的学习环境，加强老师与学生的互动，实现教与学双向互动，提高学生的学习热情和主动性。通过仿真实例的展示，为学生创造更多的实践机会，不仅可以激发学生的求知欲望，帮助学生充分吸收和掌握教学内容，更能激发他们的创造动机和创造性思维。
二、虚拟仿真技术在高职院校计算机网络基础课程的应用
1.虚拟仿真技术的应用，优化了网络课程实验教学环境
目前，很多高职院校计算机硬件设备与软件更新滞后，教师无法正常地开展实验教学，只能通过视频和文字等辅助资料来补充实际实验的不足。虚拟化技术可以有效解决上述问题，通过虚拟多种不同的计算机环境，学生可在一台计算机上完成服务器与终端机之间的切换，并能使用不同的操作系统与应用程序来开展网络实验。虚拟技术实现了改善高职计算机网络课程的实验教学中教学环境、提高教育教学实效的目标。
2.虚拟仿真技术的应用，更新了实验教学手段
高职教师们利用虚拟仿真技术实现了“一机多用”，有利于顺利开展计算机网络基础课程这一实践性较强的课程，学生可以通过精确地操作某些系统或者软件，了解其运行特征和过程，并以此进一步加深对理论知识的理解，近距离观察和分析实验现象。
3.虚拟仿真技术的应用，缓解了实训设备不足的难题
目前，在高职教育计算机网络课程的实训设备严重短缺，而虚拟仿真技术让虚拟实验室成为现实，尽管不能从根本上替代实际上的物理设备，但是学生可在虚拟机上做所有的操作实验，将理论与实践相结合，使学习更直观，教学更真实，既保证了教学质量，又促进了学生实践能力的培养。因此，虚拟仿真技术的应用，不仅解决了实验实训设备短缺的难题，又能更好地为高职教育培养更多的实用性人才助力。
三、结束语
综上所述，现阶段的高职院校计算机网络基础课程的教学中仍存在着一些问题，将虚拟仿真技术与真实实验相结合，可有效解决学校设备和场所短缺等问题，使学生通过虚拟仿真实验教学掌握网络技术，提高学生的实践能力和创新能力，提高学生的综合运用计算机网络知识解决分析实际问题的能力，为社会培养出高水平高素质的复合型网络工程专业人才。
参考文献：
计算机仿真技术基础篇2
关键字：计算机仿真软件；电子技术；教学；应用；优势
中图分类号：tp391文献标识码：a文章编号：1674-7712（2012）16-0141-01
电子技术是一门基础学科，为学生学习电子知识打下坚实的基础，然而传统的电子技术教学存在着较多的问题，教学效果不明显，主要是因为理论知识枯燥，不利于调动学生的积极性，同时对于电路的分析过多的强调理论，增加了学生学习的难度，同时实验课的教学不规范，造成了仪器的损坏或者是不足，难以培养学生的动手能力和解决问题的能力。为了改变电子技术教学效率低的现状，需要引进新的教学方法和手段，其中计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学质量起了巨大的促进作用。
一、计算机仿真软件的概述
近年来，电子技术的教学在计算机仿真软件的推动下获得了很大的进步，对于提高电子技术的教学质量起了积极的促进作用，特别是电路仿真软件和ewB仿真软件。
电路仿真软件是具有丰富的元器件库，能够对及时的对直流和交流的特征进行分析，并提供复杂电路的性能参数，进而将结果以文本或者是曲线的方式呈现出来，大大的提高了电路分析的稳定性和高效性。在电路仿真软件提供的性能参数的比对下，对理论的数据进行检验，给学生以更加直观的认识，大大的提高了教学的效果。另外，在电路仿真软件的作用下，学生可以对线路的工作效果进行观察，进而提高其理解和分析复杂电路的能力。
ewB仿真软件作为一种电子线路仿真软件，具有直观和操作方便、设备齐全的特点。在该软件的帮助下，使电子技术教学更加生动具体，不仅能够反映出电路的仿真测试，还可以对线路的故障进行设计，同时提供多种分析的工具，提高了分析线路性能的有效性。凭借着其直观性和有效性，ewB在电子技术的教学中得到了广泛的应用，并发挥了积极的促进作用。
二、计算机仿真软件在电子技术教学中的应用
（一）计算机仿真软件对于电子技术教学的促进作用
首先，计算机仿真软件具有很强的分析功能。在电子技术的教学中，单纯的理论堆积不易于学生对知识的理解和接受，但是计算机仿真软件具有强大的分析功能，通过直观的体现引起学生对知识的思考，进而提高学生的分析能力。计算机仿真软件的元件数量很多，可以根据教学的需要进行选用并对随意的进行更改，在课堂的仿真教学中，学生可以对电路的每一个步骤进行观察，进而加深了对知识的理解和应用能力。
其次，加强学理解基础知识的同时培养了学生的综合能力。在计算机仿真软件的帮助下，学生和教师处于一种特殊的教与学中，给学生以身临其境的感觉，进而使学生加强了对理论概念的理解。由于可以利用仿真软件进行故障设定，这样可以为学生设定学习难题，进而在课堂的练习中增强学生排除故障和分析问题的能力。
另外，在仿真软件的帮助下，教师与学生进行了深入的交流，便于教师及时的了解学生的接受情况，进而为教学进度的制定提供借鉴，即在保证教学质量的同时，合理调整教学的进度。
（二）计算机仿真软件在电子技术教学中应用的策略
1.发挥仿真软件优势，提高学生兴趣
在计算机仿真软件的协助下，克服了实际元件不足的情况，在大量的仿真实验练习中，使学生明确仿真实验和传统实验的区别，使学生在虚拟的环境中进行实验的学习，不仅要完成实验的任务，还要进行交流，分析实验的结果和电路的规律，进而提高学生学习电子技术的兴趣和热情。
2.正确处理虚拟实验与实物实验的关系
电子技术具有很强的操作性，需要加强对实验的重视，进而培养学生的动手能力。虚拟的实验只是作为教学的辅助手段，学生的最终目的是运用所学的知识解决实际生活的难题，因此，电子技术的教学离不开实物教学。在电子技术的教学中，虚拟实验要与实物实验相互配合、相互促进，共同提高电子技术教学的质量和效果。在电子技术的教学中，既要重视对基本功的训练，促进学生动手能力的增强，还要学生掌握现代的实验手段，进而培养出符合需要的创新型人才。
总之，电子技术作为一门基础性课程，是学生综合能力培养的基础和前提，需要加强对该课程的重视，既要重视电子技术教学的理论性，又要重视其实践性。
计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学起了积极的促进作用，使理论得到了验证。因此，在电子技术教学中，教师要加强对计算机仿真软件的应用，创设积真实的学习环境，同时加强对虚拟实验和实物实验的结合，确保学生在掌握坚实的理论基础的前提下，重视学生动手能力的培养。
参考文献：
[1]曾湘英.在数字电路教学中应用eDa技术[J].实验技术与管理，2006，23（05）.
计算机仿真技术基础篇3
关键词：计算机仿真；三维模型；排水施工；应用
中图分类号：G623文献标识码：a
前言
排水工程是我国经济和社会发展过程中的一个重要的项目，不仅关系到我国的经济发展，还关系到百姓的生活，是一项利国利民的工程项目。排水工程施工过程十分复杂，为了保证施工质量，应该要与时代接轨，引入更多先进的技术和手段。传统的排水施工过程中，进行方案的设计，主要是依靠人工的设计方式，出错率较高，效率比较低，随着计算机技术的发展以及普及，计算机仿真技术的应用越来越广泛，计算机仿真技术与排水工程领域之间的结合，推进排水工程建设的进度，也提高了施工的效率以及质量。随着计算机仿真技术的不断完善，在排水工程中的应用也会越来越普遍。
一、计算机仿真技术的特点以及优势分析
随着互联网以及计算机技术的不断发展，各种先进的科学技术在我们的生产生活过程中的应用变得越来越广泛，计算机仿真技术就是其中的一个重要方面。计算机仿真技术是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人可以通过一定感知方式所感受到的虚拟环境，它集成了计算机图形技术、仿真技术、人工智能技术、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。这种技术在应用过程中最大的一个特点就是能够实现用户与虚拟环境之间的一种交互，人类传统的认知方式主要是通过亲身接触大自然来实现的，计算机仿真技术的应用，扩大了人们对自然环境的认知的范围。
计算机仿真技术具有十分明显的优势特征，第一，利用计算机仿真技术可以快速地对多种施工方案进行比较和分析，计算机仿真技术在排水工程施工中的应用，一个最重要的方面就是能够快速地对各种方案进行比较分析，从而选出最合适的一个设计方案进行施工。在仿真阶段，基于仿真的结果，可以进行相应的探讨，从而决定出哪些因素对施工过程有较大的影响，哪些施工阶段的影响最大，从而采取政策的预防措施。第二，计算机仿真技术的成本较低。与传统的真实的原型实验不同的是，计算机仿真技术是利用软件的开发以及应用实现的一种模拟实验方式，其中需要支出的费用主要是计算机硬件以及软件的费用，相对于真实的模型实验而言，成本比较低。第三，计算机仿真技术的可靠性比较高，计算机仿真技术的效率主要取决于系统模型以及软件的正确性，在系统模型以及软件编制是正确无误的前提下，排水工程施工过程中的计算机仿真技术的应用，会对各种约束条件进行分析和考虑，与传统的人工操作过程中的可靠性进行比较而言，可靠性和稳定性更高。第四，计算机仿真技术的实用性更强。计算机仿真技术在很多方面都可以应用，只要是可以通过数学进行描述的模型，都可以利用计算机仿真技术进行仿真，比如在排水工程施工过程中的应用，可以对各个过程进行预测，对成本进行预测等，提高排水工程施工管理过程中的效率。
二、计算机仿真模拟技术在排水工程施工过程中的应用
（一）计算机仿真模拟技术的实现步骤
计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础的，就计算机本身而言，是不能对施工过程中的问题进行分析和处理，需要建立一个能够反映出事物的本质特征的模型，在排水工程施工过程中的应用，主要分为四个步骤。
1、建立相应的模型
在建模的过程中，应该要对排水工程的实际问题进行分析，将施工过程中应该要注意的各种问题、限制条件、约束内容等进行考虑，然后利用数学、力学等理论将谁理工本工程施工过程中的数字模型描绘出来，利用计算机软件技术，将各种预定的数据输入到系统中去，对于各种数据应该要保证建模的精确性。此外，还可以通过人工干预的手段在建立的模型中进行数据的修改，保证各种数据的完整性。各种数据应该要涉及到施工阶段的总体场地布置情况、施工进度、材料用量等情况。
2、输入模型
输入模型指的是将建立起来的模型输入到计算机系统中进行处理的一种方式，计算机仿真模拟的模型就是最终体现出来的模型内容，这个步骤是计算机模拟仿真过程中的一个十分重要的步骤和环节，模型就是把建立的模型通过计算机进行系统的处理，这种形式所体现的模型内容也就是计算机仿真模拟模型，同时也是进行计算机进行仿真模拟计算的关键环节。
3、计算机仿真模拟
将模型放置到计算机模块中，从而可以实现对排水工程方案的模拟分析，是排水工程施工过程中的一个十分重要的步骤，这个环节是将排水施工过程中的各种数据进行分析的一个过程，通过对各种数据进行模拟，得到相应的模拟结果，从而为施工过程中的各种问题的预测奠定基础，确保施工过程中的精确度。
（二）计算机仿真系统的设计
计算机仿真系统首先需要建立排水工程的虚拟环境，这是进行仿真的第一步，比如地形、施工场地、电站建筑物、挡水地下建筑物等，都需要进行模拟，同时还要对各种排水工程的设备进行模拟，当前的排水工程模拟过程中，三维仿真技术的应用，对于排水工程施工过程中的各种运行状况进行动态监控，有助于进行智能化以及可视化管理。
计算机仿真系统的设计过程中，需要建立相应的三维模型。建立三维模型，主要是以排水工程为研究的对象，利用对应的模拟软件以及实时驱动软件，将各种数据进行转换，形成逼真的三维模型。三维几何模型是整个工程虚拟场景中的一个基础，模型的建立包括三维地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工过程中会遇到很多挡水地下建筑物、管道等，模型建立的过程中应该要对各种建模任务进行划分，建立一个比较完整的仿真系统，还需要对各种植物、桥梁、公路、码头等场景进行描述，利用仿真实验，对各种参数进行设计和优化。计算机仿真技术的虚拟建模软件会根据二维平面文件，建筑物的立面图、剖面图建立三维模型，然后建立与模型相关的数据库，将数据与数据的各种属性进行有机结合，促进三维模型的完善。
结语
随着计算机和互联网的普及，各种信息技术在我们的生产生活中应用越来越广泛，计算机模拟仿真技术就是一种比较常见的计算机技术，对排水工程施工具有十分重要的意义。在模拟过程中，通过模型的建立、仿真以及仿真结果的分析，有助于对排水工程的施工进行高效管理，从而实现节约成本、提高施工效率的目的。
参考文献
[1]程鹏军，李海燕.计算机仿真模拟技术在水利工程中的应用[J].东北排水水电，2010（09）
[2]齐兆春，马刚琳.计算机三维仿真技术在水利工程中的应用[J].吉林排水，2007（01）
计算机仿真技术基础篇4
关键词:电路实验;仿真技术;ewB软件
电路分析与计算是电工基础、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术等理工类专业基础课程的重要教学内容。学习电路知识既要从理论上分析和推导,又要在实践中验证和应用。传统的教学模式教学效果难以保证,即使想利用仿真技术辅助教学,一则以前的计算机速度慢,二则当时的仿真软件操作复杂,在实际工作中也难以普及。本文通过对电路课程教学现状和ewB软件特点的分析,提出模拟仿真技术在电路实验中应用的技术高效性和应用可行性。
一、电路课程的教学现状分析
电路课程是许多理工类专业的基础课程,学好电路课程,不仅需要打好理论基础,更重要的是搞好实践操作训练。电路知识的抽象性和实践性是许多学生感到难学的根本原因,传统的教学模式一般是在教室讲授理论,在实验室做实验、训练技能,即使是条件较好的学校,由于受时间、场地、设备等各方面因素的影响,一般也很难按实验实训大纲的要求完成实验实训任务。随着计算机的飞速发展,实验仿真技术为我们带来了全新的教学观念和教学模式。作为电路课程重要组成部分的电路实验能否利用计算机模拟仿真?复杂的操作一直制约着电路仿真技术的普及。电路仿真专用软件ewB的问世,使得电路实验的计算机仿真变得操作简单、结果直观。将ewB应用到电路知识的理论演示和实验仿真,可以增加学生的感性认识,增强学生的理论水平,提高学生的操作技能,是利用现代科技提高教学效率的重要工具和手段。
二、ewB仿真软件的特点
ewB是electronicsworkbench(电子工作台)的简称,是加拿大interactiveimagetechnologies公司开发的专用电路仿真分析和设计软件。该软件提供了内容丰富、品种齐全的元器件库,包括分立元件、模拟集成电路、数字集成电路、混和集成电路等数千种元器件;提供了万用表、示波器、扫频仪、函数发生器、字符发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器等多种虚拟仪器设备;提供了对电路的瞬态分析和稳态分析、时域分析和频域分析、线性分析和非线性分析、噪声分析和失真分析等常规电路分析方法;提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等高级分析方法。该软件可以对各种模拟电路、数字电路和混和电路进行多种仿真实验,适合各层次学生使用。由于元器件库中提供了各种元器件的理想值,因此仿真结果也就是该电路的理论值,这有利于验证电路的理论分析结果。同时,元器件的真实参数和故障设置(如开路、短路、不同程度漏电等),可以观察到电路工作的实际状况和不同故障情况条件下电路的异常情况。另外,通过从生产厂的产品使用手册中查找元器件参数来新建或扩充已有元件库,可以极大方便使用人员。与常用线路分析软件(如SpiCe)和常见线路排版软件(如pRoteL)的兼容,还可以满足各类人员的各种需要,更进一步地提高了软件的使用范围。
三、ewB技术的高效性
利用ewB软件进行实验仿真,可以在计算机上进行电路设计、模拟仿真、检测调试等以前只能在实验室完成的工作。只要拥有计算机,装上ewB仿真软件,就相当于拥有一个设备先进的电子组合实验室。利用ewB进行实验仿真,操作过程类似实际实验;选用的元器件和仪器与实际情形非常相近;绘制电路所需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏上选取;元器件品种齐全,仪器设备丰富;对电路的输入采用原理图输入方式,易学易懂;软件提供的虚拟仪器与实际仪器的外形和操作基本一致,可以像实际一样调节和使用,因此,通过电路仿真,既可测量电路工作的性能指标,又可熟悉仪器的使用方法。利用ewB技术,既解决了购买高档仪器和大量元器件的困难,又避免了仪器设备损坏和人身安全危险等不利因素。强大的仿真功能使ewB可以完成电工基础、电工学、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术等多门课程几乎所有的演示和学生实验。同时,直观的电路图形显示和形象的测试结果使操作者有身临实验室使用真实仪器的感觉和效果。利用ewB进行电路实验仿真教学,有利于学生对理论知识的理解和掌握,有利于培养学生的实践操作技能和电路分析能力,有利于学校和教师的实践性教学管理,有利于学校提高科技水平,也有利于学校资金的使用效率。由于不受时空和资金限制,教师的教学和学生的学习都变得非常方便,更有利于突出以学生为中心的开放式教学模式。这种以虚代实、以软代硬的仿真教学手段,其高效性显而易见。
四、ewB应用的可行性
ewB作为一种优秀的电路技术实验实训工具和辅助教学手段,它既可弥补实验仪器和元器件的不足,还可排除材料消耗和仪器损坏的不利,可以帮助学生更快、更好地掌握课堂讲述的内容,加深对概念、原理的理解,是一种高效电路仿真软件。与其它的电路仿真软件相比,它改变了一些电路仿真软件采用文本方式输入电路的不便之处,采用原理图输入方式创建电路,实验仿真所需的元器件和测试仪器均可直接从屏上选取,形象直观的工作界面、简单方便的操作方法,只要具有一般的计算机操作技术均能在数小时内学会ewB的基本操作。同时,根据使用对象基础不同,可以把实验内容分层划级供各层次学生选择使用。凡计算机和英语水平达一级以上的学生均可应用ewB进行实验仿真。从实际使用情况来看,只要教师对教学过程设计恰当、教学内容把握适度,各类大中专业学校均可利用ewB进行电路仿真实验。这种宽范围、多层次应用特点,可以保证在各类电路课程中应用ewB是可行的。
五、结束语
利用计算机仿真技术模拟电路实验,目前在各类大中专学校的实验实训教学工作中开始使用,与传统教学模式相比,教学效率较为理想。将计算机仿真应用到实验教学,是目前利用计算机进行辅助教学的一个应用热点。它将对传统的教学模式、教学内容、教学方法、教学手段和课程结构产生深远影响。
参考文献:
[1]张登奇.用ewB辅助电子技术课程教学的实践与体会[J].职教论坛,2003,(9).
[2]熊振国.基于ewB平台的电子电路设计[J].现代电子技术,2003,(9).
[3]曾小美.ewB在教学中的应用[J].大学学报(汉文版),2003,(4).
[4]胡健.ewB在模拟电路仿真中的应用[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2003,(1).
[5]陈实培,王海滨,杨国胜,荆西京.ewB电子技术仿真实验教学探索[J].中国医学教育技术,2003,(4).
[6]黄肇增,陈新,马晓川.电子虚拟实验室的构建[J].福建广播电视大学学报,2003,(5).
[7]康大伟.ewB仿真及对教学与科研的应用[J].国外电子测量技术,2002,(4).
计算机仿真技术基础篇5
关键词：关键词：计算机技术虚拟现实计算机仿真技术
一、计算机仿真发展历史
仿真模拟方法可以追溯到1773年，法国科学家用仿真模拟的方法做物理实验，然而，第一个用这种方法做随机试验的人也许是美国统计学家e.LDeforest，那是在1876年。比较早而且著名的蒙特卡罗方法使用者是w.S.Gosseet。他在1908年以”Student”为笔名时，使用了蒙特卡罗方法来证明他的t分步法；尽管蒙特卡罗法起源于1876年，但是直到约75年后，它才命名为蒙特卡罗法。其原因是直到数字计算机出现以前，这种方法在许多重要问题上不能运用。从1946年到1952年数字计算机在一些科研机构得到发展。
与今天的计算机相比，早期的计算机预算速度慢且不能存储任何东西。现在可并行计算机已成主流。自计算机诞生以来，性能的提高，几乎是每四五年提高100倍，每十年提高1万倍的速度持续发展着。
二、仿真的定义和分类
1.仿真定义
计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。
系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。
三、需求牵引技术推动
相互推动
计算机技术作为一个独立的研究领域已有多年的历史，计算机仿真技术随着计算机科学技术的飞速发展，除了本身日趋成熟，并且或得了广泛运用外，目前正面临挑战。
“需求牵引、技术推动“是促使计算机仿真技术在近年内去得飞速发展的重要。计算机仿真的形成是当代科学技术飞速发展的结果。
计算机仿真技术首先可以以高效地处理科学数据和解释科学数据。其次，计算机仿真技术丰富了信息交流手段。
计算机仿真技术的形成推动工业发展、提高工业竞争能力的需要。
四、仿真软件
仿真软件的应用和定义
仿真建模软件系统，是为科研人员进行仿真实验提供支持的系统。如果在计算机上进行仿真实验必做一场军事演习，那么科研人员就是这场军事演习的指挥官，仿真建模系统则为这场演习提供场地和手段。他能为指挥官加工信息、预计结果和进行辅助决策。其用途非常广泛，经济价值极高。仿真软件是一项面向仿真用途的专用软件，他的特点是面向用户、面向问题。仿真软件一般是由模型和描述语言、翻译程序、使用程序、算法库、函数库、模型库、运行控制程序等组成。应具有建模、运行控制、结果处理以及相关的数据库等组成。
五、计算机仿真的基本理论
计算机仿真是由系统工程、现代数学方法和计算机技术相结合的新型学科。
计算机仿真是一种科学方法，科学研究通常有三种途径：理论推导、科学实验和仿真模拟。
计算机与数学学科的相互作用促进了进算计技术的发展。在本质上数学是计算机的灵魂。
在计算机仿真技术中引入人工智能技术，能够优化系统，做到有优化机制自动修改系统参数，并启动仿真模块，最终获得最优解，但在离散事件系统仿真重这种机制还处于研究阶段。
新技术的研究开发、利用，大大提高计算机的仿真软件的功能与性能，解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。随着以智能化、集成化、自动化、并行化、开放化以及自然化、为标志的计算机仿真软件新技术的深入研究、开发、利用，不仅是仿真软件的功能与性能迅速提高，而且有可能从根本上解决仿真软件生产率低下的问题。结合软件工程实践，探讨软件理论，有可能从理论弄清楚软件开发的复杂度，进而采取有效的测试进行控制，从理论与实践两方面解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。
六、计算机仿真技术的支撑技术
计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。
计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互联网的异构机组成，包括高性能的Smp和DSm多处理器、工作站/pC机机群系统。
来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCw技术可以达到快捷、高效协同工作的目的。
计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感，更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。
七、仿真系统的作用和意义
随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。
计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。
参考文献
计算机仿真技术基础篇6
【关键词】民机照明；光学仿真；3D打印
1背景简介
计算机技术的飞速发展深刻影响了人类社会的生产生活方式。航空产业作为传统的高研制成本和长周期产业，也在不断寻求创新与突破，通过积极借用新技术来改进设计方法提高研发效率，压缩研制成本。传统的飞机照明设计是不断设计与验证的过程，通过结果的迭代不断逼近设计需求。通过借用以计算机技术为基础的新技术，可极大提高飞机照明系统的设计效率，降低研发成本。
2光学仿真技术
数字化技术经过几十年的发展，衍生出了很多的新技术，其中仿真技术的广泛应用正成为数字化设计技术发展的主要趋势［1］。照明设计中光学仿真是以数字模型为基础，赋予数模光学属性，计算相应的光度学参数。仿真的主要内容包括：照度计算、亮度计算、均匀度计算、人机视觉功效分析等。常用的光学仿真软件在计算特性方面各有侧重，包括SpeoS，Lighttools，Dialux，SpeCteR等［2］。SpeoS在人机视觉功效分析等领域走得更前，该软件集成了多种算法以进行光线追迹。同时，SpeoS软件内嵌在CatiaV5中，设计者在Catia中建立的数字模型可在SpeoS中直接赋予光学属性用于仿真计算，消除了格式转换引起曲面形状畸变的风险。若赋予数字模型以真实的材料属性，包括颜色、材质、表面纹理，再赋予其光学属性，则可进行人机视觉功效计算，得到逼近于真实视觉效果的仿真结果。
3增材制造技术
随着计算机技术、自动化技术、新材料技术等多学科的迅速发展和融合，先进制造技术迎来了巨大变革。被冠以引发“第三次工业革命”的增材制造技术正是先进制造技术的典型代表。增材制造技术又称“3D打印”，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其过程是先通过计算机建立数字模型，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，在打印机中逐层打印。传统的方法制造出一个零件通常需要数小时到数天，根据零件尺寸以及复杂程度而定，而用三维打印的技术可将时间缩短为数个小时，并且该技术可以制造一些传统工艺无法制造的零件，从而减少零件的数量，提高系统可靠性，同时实现系统的轻量化设计。
4飞机照明设计方法探究
4.1传统飞机照明设计方法
基于需求管理的双V流程是飞机照明设计的基本要求［3］，通过对系统需求的逐层确认和对系统需求的验证来科学化规范化管理设计流程。简化的飞机照明系统设计流程如图1所示。传统的设计方法是试验驱动型，依靠后期的试验进行验证，容易造成跨阶段的更改和设计迭代。在定下初步设计方案之后，设计者往往对方案可实施性的把握不强，在灯光的布置、空间的光能量分布等问题上都存在很大不确定性，设计结果较粗糙。
4.2基于数字化技术的照明设计方法
现阶段国产民用飞机设计已实现了基于Catia的数字化设计。系统数字模型可直接转化为光学仿真和3D打印的数据源，从设计端和制造端极大提高研发效率。光学仿真可在设计阶段仿真灯具传统的光度学参量，得到传统计算无法精确得到的光分布，完成过去只能在实物验证阶段进行的人机视觉功效分析，提高了设计质量。仿真完成后详细设计得出不同方案的产品模型可以利用3D打印技术快速变成实物产品，在物理样机上进行试验，实现设计与实物验证的并行。以某型号民用飞机的驾驶舱阅读灯优化流程为例，在该优化项中，需要在飞机的侧窗框装饰罩上新增一个阅读灯，并设计阅读灯的安装位置和角度。4.2.1照明需求分析飞行员在飞行过程中需要阅读航图，目标照射区为侧窗图表夹区域。可用的安装位置为目标区域上方窗框装饰罩处。初步分析该区域模型，然而该区空间狭小，结构复杂，需合理设计安装位置和角度以减小对原有结构的影响，如图2所示。4.2.2基于光学仿真的照明设计在本案例中，利用SpeoS软件进行光学系统仿真设计，其过程分为以下步骤：（1）系统建模：调取侧窗框装饰罩区域以及目标照射区域的相关数模，同时将阅读灯的数模导入其中。（2）建立光源：SpeoS软件提供多种光源的建立方式，包括面光源、泛光灯等。通过将阅读灯的配光文件赋予其出光面，建立光源模型。该模型中包括光通量、色温、配光等信息。（3）建立物体的光学属性：将仿真数模赋予光学属性，分为物体的体属性和表面属性，包括物体的表面反射率、体透射率和吸收等。（4）建立仿真探测器：可以根据不同的仿真类型和需求建立不同的探测器，包括光强探测器、照度探测器以及亮度探测器等。本案例中，在图表夹区域建立照度探测器，经光学仿真会在建立的照度探测器内生成照度分布。（5）仿真结果分析与设计修正：通过光线追迹进行仿真计算后，对探测器内的照度分布结果进行定性或定量的分析。可定性的判断光照分布区域，也可定量的分析特定点的照度值或者区域平均照度等。当结果不符合设计目标时，修正阅读灯的安装位置和角度，重新仿真。经仿真以及位置修正，目标区域的照度分布如图3所示。在确定灯具的安装位置和角度之后，根据灯具安装接口和活动包络，设计阅读灯的安装支架，并对原有结构进行修改以安装灯具。4.2.3支架制备与试验验证通过3D打印技术制备阅读灯支架试验件。本案例使用工业级打印机objet500Connex1，打印方式为喷射可固化液态光敏树脂材料。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是StL文件格式。StL文件使用三角面来近似模拟物体的表面，面越小其表面分辨率越高，打印出来的模型更精细。阅读灯支架试验件模型如图4所示。用打印出来的试验件支架进行装机和试验，照明效果如图5所示。试验结果表明，阅读灯能较好的照射侧窗图表夹区域，试验结果与仿真分析结果相吻合。整个设计到验证的流程均基于数字化软件，避免了传统方法设计中的设计反复以及注塑等方式制备支架的长周期，提高了设计效率。
5结语
利用同时基于Catia的光学仿真和增材制造技术，可以分别从设计端和制造端提高民用飞机照明设计的研发效率及设计水平、减少风险，缩短研发周期，降低研发成本。合理利用这些新技术，或许会让中国的民航制造业在这个传统领域实现弯道超车，赶超制造业强国。
参考文献：
［1］郑党党.飞机设计中的数字样机技术［J］.航空制造技术，2016.
［2］刘洪涛.民用飞机照明数字仿真技术研究［J］.技术研发，2015.
计算机仿真技术基础篇7
关键词：matlab技术计算机仿真技术液压系统
中图分类号：tp3文献标志码：a文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00
随着计算机技术的广泛应用，越来越多的工程项目都可以借助于计算机的强大功能来弥补现实条件的不足。系统仿真是在系统建模的基础上建立起来的，系统建模的目的是要建立一个数学模型，而此数学模型可以充分反映其系统属性，从而能够促进该系统的正常运行。而现代液压系统设计是越来越复杂，因此，提高计算机仿真技术和质量，就显得更加迫切。本文为此具体探讨了matlab计算机仿真技术在液压系统中的具体应用情况。
1液压系统的工作原理与特点分析
1.1液压系统的工作原理
液压传动时，传递能量以液体作为介质，其介质是在受控制和调节的两种状态下进行工作的，所以，液压传动和液压控制比较相似。而液压系统的作用是通过改变压强增大作用力。一个功能完整的液压系统由动力、执行、控制、辅助元件以及液压油组成。
液压站的基本工作原理是：电机带动油泵飞速旋转，中心泵将机械能源转化为液压油的压力能量，液压油其后通过集成块被调节、液压后再经外接管路传输到液压机械的油马达或油缸中，从而控制了液动机械的方向变换、力量的大小、速度的快慢，推动各种液压机械做功。
1.2液压系统的应用特点
液压系统能否正常高效运行取决于其系统的合理设计、元件性能、污染防护和处理。机械设计工程师在设计实践中若采用以前传统的建模方法，需要花费一些精力、时间，这样会降低设计效率。若要通过编程实现，这就要求设计工程师必须熟练掌握特殊建模的编程方法。
2matLaB的功能与特点
matLaB是名称是矩阵实验室，matLaB的计算环境是集数值的计算、符号运算、图形处理等等强大的功能于一体，其计算平台能够满足用户的各种计算需求。matLaB具有如下的优势与特点：（1）良好的图形化处理（2）强大的科学计算能力（3）简单易用的程序语言。
3matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的优势
液压系统的传统设计方法主要是来源于设计工程师的经验、知识，利用真实的元部件构造一个动态系统。仿真技术不但可用于系统或产品方面的性能测试，还可用于研制开发产品的所有过程以及由多个系统所构成的综合且复杂系统。
4matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的实现
matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用具有以下特点：（1）能支持多种仿真模型计算和多种应用问题求解；（2）支持远程数据通信、数据采集，可对现场工程数据进行实时仿真计算；（3）支持直接运行其它仿真系统或与之进行数据交换，使仿真系统的功能得到进一步扩展、增强；（4）以数据库为中心，对各种仿真资源进行统一资源管理。
4.1结构设计
本文设计的matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用模型如下：
结果区：功能部件由内部过程和函数、外部函数、控件等组成，呈现出执行数据分析、输出以及仿真过程和结果的可视化、数据通讯的管理等。
动态区：构造出模型及模型的优化、在系统的运行过程中按实验的基础框架实现终止或者执行计算、结果数据的计算和运行参数的保存、模型的解释、算法的调用，使其仿真平台系统和用户自定义功能的大部分算法能够通过调用动态的链接库方式来实现一系列功能。
初始区：界面的设置、参数和变量的设置、数组定义、仿真资源配置、仿真的时间与步长设置、实验框架生成，并安排输出。
4.2仿真实现
仿真过程：依据基础数据开启计算引擎、建立系统的仿真模型、输入系统的仿真数据、运行仿真计算，并进行性能方面的分析，显示分析结果后关闭计算引擎。在本系统中，采用的方法是调用matLaB计算引擎iengine。
5液压系统中现代技术的发展
5.1半物理仿真技术
半物理仿真技术的特征是仿真模型中包含物理模型。当一些系统部件和现象难于建模，或者在某些特殊要求下，系统的某些部分或其类似系统成为仿真模型的一部分，从而使仿真过程更加便捷，仿真结果更加具有说服力。
5.2并行仿真技术
当前仿真方法对数据处理速度提出很高的要求，并且数学模型由于考虑各类因素而变得越来越复杂，而仿真结果的输出速度则要求越来越快。并行仿真技术就是采用多台中央处理器或者计算机同时对同一问题进行仿真计算。
总之，计算机仿真技术是设计液压系统不可缺少的重要技术，matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用可以缩短液压系统或元件的设计周期，从而实现最优设计。
参考文献
[1]陈鹰.面向创新的液压仿真技术[J].液压气动与密封，2003，10（4）：69-71.
计算机仿真技术基础篇8
［关键词］计算机仿真；电路原理；教学
利用计算机科技成果而建立起来的计算机仿真技术，可以在一定的实验条件下，自动建立电路方程，开展各种动态模型的实验工作，并且可以应用动画与图形等形式进行表现，是一项受环境约束少、具有较高效率的综合性技术。将计算机仿真应用在中等职业技术学校电路原理教学中，不仅有利于学生对这门课程的学习，而且还有助于拓宽他们的知识面，对学习电子信息领域的其他后续课程具有十分有益的作用。
一、计算机仿真技术的具体特点
（一）可以提供简单有效的实验方法
在实际的教学过程中，应用计算机仿真技术，可以将一些仪器以及图表等结合其实际的情况进行详细的绘制，有利于学生更加准确与直观地学习，并且计算机仿真技术还可以提供一套较为行之有效、花费成本较低、较为简便的实验方法。在学生开展某一电路实验时，根本不用担心会由于其操作措施不当而引起的不良效果，其系统的维护操作，可以充分保障其自身具有较为长久的使用寿命。若在做实验的过程中，学生遇到了某些不懂的问题，还可以进行在线帮助，在各种帮助下完成相关的实验，根本不需要进行反复的实验操作，这无疑大大减少了对实验原料与实验器材的消耗与浪费。另一方面应用计算机仿真技术，还可以完成一些难度较大的实验，充分增强学生亲自做实验的感受。
（二）可以提供多种有效手段
计算机仿真技术通常情况下都是具有较为强大的混合模拟功能以及数字信号模拟功能的，不仅可以对各种工作状态下的电路仿真图形中的电波与数据进行全方位的存储，而且还可以进行适当的打印工作。在中等职业技术学校电路原理教学中应用计算机仿真技术，绘制出来的模型往往具有十分齐全的元件库，可以为实际生产提供各种便利。另外，计算机仿真技术不仅具有对动态、静态以及失真等方面数据的分析功能，而且还可以合理地判断并分析其电路中可能出现的各种短路问题等故障。
二、将计算机仿真技术应用到电路原理教学中的具体途径
（一）建设计算机的实践案例与仿真演示
在中等职业技术学校电路原理教学中，建设计算机实践案例与仿真演示是积极推进其实践教学改革的基础，也是其课程建设的一个较为重要的方面。要结合课程的知识体系与教学目标，由浅入深地将计算机仿真技术从基本的电路定律应用到复杂的电路推导，结合其理论进行推导演算，从简单的单元电路应用到功能性较强的电路模块，促进学生对其理论知识的理解。并且在讲授具体章节时，还可以将计算机仿真技术作为其课堂演示的实例，提高学生的学习兴趣。在授课的过程中，实践案例往往侧重于对一些实用性与趣味性较强的综合性电路的分析，有时会引用手电筒电路、日光灯电路等与课程结合紧密的实践案例，引导学生对案例进行分析与讨论，培养学生的实践能力。同时，还可以结合交流电教学，按照其家居的实际情况，设计一些低压家居电路的实践内容，在考虑安全之后简单模拟一下家居电路的布线。虽然设计的电路较为简单，但是在这次实践以后，每一位学生都会对家庭的用电情况以及真实布线具有更加深刻的认识。
（二）将计算机仿真技术与实验部分相结合
将计算机仿真技术应用到实验部分，并相继对其实验内容进行适当的调整，将计算机仿真技术与现有的模块化电路实验设备进行结合，使实验与理论联系更加紧密。比如，在变压器电路的仿真、节点电压法的仿真等实验的过程中，可以让学生进行实物实验分析前，通过仿真分析了解电路的基本情况，在得到了一些理性认识之后再进行具体的实验，拓展他们的思维能力，让他们可以更加深刻地理解与认识实验原理，提高实际的动手能力。同时，在进行作业要求时，可以让学生利用计算机仿真技术去完成。学生可以通过其硬件，较好地复习基本技能与基础知识，对课程理论的具体应用有更为深刻的了解，在不知不觉中培养他们的学习兴趣。综上所述，中等职业技术学校中电路原理这门课程，不仅具有较强的理论性，而且具有较强的操作性。在学习过程中，往往会由于其知识过于抽象，而使学生学起来较为吃力，难度过大。现阶段，将计算机仿真技术应用其中，不仅可以将抽象的理论文字转换成较为具体、直观的图像与图形，结合动画和视频等方式展示其仿真效果，而且还可以将一些教学的重点与难点制作成内容较为生动、丰富的课件，激发学生学习的积极性，提高其学习的兴趣，同时也增强了教学的效果，有利于促进电子类专业的长远发展。
参考文献：
［1］刘增磊，高爱莲，王栋，等.计算机仿真在电路原理教学中的应用［J］.教育教学论坛，2016（10）：176-177.
计算机仿真技术基础篇9
电工电子技术课程，对中职的学生来讲，是一门专业技能课，有理论课、实验课、实训课。其中实验、实训都可以归结到实践课，目的是培养学生操作技能和解决实际问题的能力。将计算机仿真技术引入教学中，不仅改善了教学手段，减少了教学成本，更重要的是丰富了教学内容，提高了课堂教学效率，对于培养学生的自主能力、创新能力、分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。
一、理论教学中的应用
电工电子技术课程中，理论教学是必须的。理论是实践的基础和支撑。理论课教学的目的是更好地服务实践教学，更好地用理论知识支持技能的学习，同时也为学生将来的职业发展提供足够的基础。所以，我们不能轻视理论学习。但是面对现今的中职学生，讲理论知识，老师们都会感到头疼，因为学生的素质比较差，数学和物理基础比较薄弱，课堂上基本是老师灌输，学生被动接受，一点也调动不起学生学习的兴趣。再加上电子类的课程比较枯燥无味、抽象难懂、课程逻辑性强等特点，学生学习的确感到困难。对于教师来讲，费了好大力气，也很难达到理想的教学效果。
随着计算机技术的发展，出现了虚拟仿真技术。我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用计算机进行多媒体演示，搭建电路，设置参数，通电实验，在显示屏上可以直接显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。例如，在基本放大电路中，静态工作点选择的是否适合，直接影响到放大器的性能。若设置不当将会产生饱和失真或截止失真。在理论课上，学生往往对于公式的推导及曲线的讲解不能深刻体会，导致对于基本放大电路的知识点不能较好地掌握。而通过仿真软件ewB的展示，可以给学生一种直观的认识。同时，有兴趣的同学还可以自己设参数，观察静态工作点选择的是否合适，如果不合适会产生什么样的失真结果。这样的理论课学生学起来有积极性，学习效果也就有很大提高。再举个例子，在模拟电子线路中，三极管的基极（b）、集电极（c）和发射极（e）三个极之间的电流，存在ie=ic+ib这样的关系，教材中指出这个公式是经过多次实验得出的结论，同时列出实验数据表格。然后，老师在课堂上让学生验证一下表格里的数据，的确符合上述规律。这样的理论教学，学生没有体验，就事论事，学生只有死记硬背。但如果利用模拟仿真，搭建电路，让学生亲手用ewB软件中提供的电流表实际测量一下，自己得出上述结论，那效果就会不一样，学生很快就会记住三极管三个极之间的电流关系。正如一位教育学家总结的：“你告诉我，我会忘记；你给我示范，我会记住；你让我自己做，我会明白，而且一辈子都不会忘记。”
所以，利用模拟仿真技术进行理论教学，可以将复杂问题简单化，抽象问题形象化，理性知识感性化，让我们的学生在理论学习时不感到枯燥，调动起他们的思维，让学生在不断的探索中学习。
二、实践教学中的应用
实践教学在电工电子技术的课程中安排比重较大，因为这是一门专业技能课，实践性很强。在上电工电子技术课的第一天，老师就要重点讲用电安全，因为做任何事情，安全总是第一位的。学生进行各种实验操作，一定要规范操作，注意操作规程，但仍不排除会有意外的发生。所以，作为电类的教师，在上实验课时难免会有各种担心。这是其一。其二是由于经费的问题，很多实验，由于实验室元器件、设备不全，规格不合适等原因而不能完成。就算能完成，也要花很大一笔开销。
如果采用虚拟仿真技术，我们只需要计算机，在计算机房就能完成很多实验，而且不存在安全隐患和设备不足的问题，特别是验证性的实验，很快就能得到结果。虚拟实践教学平台的建立，使学生可以不受场地与设备限制，只要有计算机，就可以进行各种相关电路的设计与仿真，有效做到理论与实践的结合，加深了学生对理论知识的理解，提高了学生的应用能力及实践能力，培养了学生学习的自主性，大大改善了教学效果。
例如，在数字电路的实践教学中，仿真软件中的逻辑转换仪非常有用。实际工作中并没有这个仪器，它能够将逻辑电路和真值表、逻辑表达式之间进行转换。利用这一功能，学生在设计组合逻辑电路时，非常的方便实用。另外，在项目实训中，对于设计各种电路而言，利用仿真模型，可以减少元器件损耗，方便更换不同型号规格的元件，减少设计成本。再比如，在整流滤波实验中，我们也可以让同学利用仿真技术进行先行实验。首先，搭建整流滤波电路，在仪表栏中调出双踪示波器，a通道接输入端，B通道接输出端，接通仿真电源，在示波器上就可以看到整流的效果，改变电路中电容参数，还可以观察波形的变化，不同电容量，波形脉动的成分是不同的。这表明了电容滤波的效果。这样的仿真实验，让学生在实物实验之前就有一个深刻的了解，包括实验步骤、实验结果、注意事项等，在实物操作时，做到心中有数，提高了实物实验的效率。虽然，仿真实验有很多优点，但实践性的教学不能完全依靠仿真技术，我们还是要将仿真实验和实物实验结合起来，充分发挥仿真技术的作用，让仿真技术为真正的实验教学服务，达到提高学生操作技能的目的。
三、仿真技术应用的思考
仿真技术应用于教学中，毫无疑问地提高了教学效果和效率。首先，利用仿真教学，激发了学生的学习兴趣，有利于突破教学中的难点。仿真技术引入课堂后，把许多抽象、难以理解的教学内容变得生动有趣，动态地显示实验现象和结果，化难为易，能够促使学生积极思考，提高自主学习和创新思维能力。其次，仿真教学在一定程度上可以弥补实验设备不足，并且可以模拟一些实物实验不易进行的实验项目。但是，在实际应用中，不能完全用仿真教学代替实物实践教学。仿真教学，只能起到辅助作用，实际动手操作能力，必须要通过实物性的实验操作才能得到提高。而且，真正的实验不能因此而减少。
模拟仿真软件种类比较多，选择一款简单易学、适合教学的才是最好的。经过教学实践证明，运用电子仿真技术作辅助，在优化课堂教学、提高教学效率、增强教学效果方面起到了重要作用，是一种先进的教学手段，很值得推广。
参考文献：
[1]周绍敏.电工技术基础与技能[m].高等教育出版社.
[2]张金华.电子技术基础与技能[m].高等教育出版社.
计算机仿真技术基础篇10
关键词：实验教学改革；仿真技术；实验整合
中图分类号：G641.0文献标识码：a文章编号：1009-3044(2011)31-0000-00
improvingexperimentalteachingintheelectronicinformationprofessionbySimulation
wanGYan,wUBo,wanGFang
(Collegeofphysicalandinformationengineering,HenannormalUniversity,Xinxiang453007,China)
abstract:thepaperproposedareformcombinedwiththeactualconditionsandtheexperimentalteachingproblems.adoptingsimulationintheexperimentalsystemcanavoidthespaceandtimeconstraints,enhancetheinitiativeofstudentsandimprovethequalityofexperimentteaching.
Keywords:experimentalteachingreform;simulationtechnology;experimentintegration.
实验是电子信息类专业学生课程教学的一个重要环节，是对理论教学的补充和深化，其开设方式关系到学生对理论知识的掌握和应用，直接影响着学生的操作技能、主观能动性和实际动手能力的提高，也决定着理论和实验的教学水平。因此，在教学过程中一定要加强实验这个实践性教学环节，充分利用实验资源来培养和提高学生解决问题的能力和创新能力，使学生能够更加快速地适应于将来的工作。加强实验教学环节，最大限度地利用学校的实验教学资源，对提高教学水平，培养学生的实际应用能力和综合素质具有重要的意义。
1实验教学的传统模式和问题
在我国高校工科教育中，实验教学硬件条件普遍不足，或者是硬件实验条件的发展跟不上技术的要求，同时各高校大幅度扩大招生，实验教学硬件条件更显不足。加大对实践教学条件的投入，加强培养实践教学科技人才，强化实践教学内容和条件的改革与建设，在当前来说具有特殊重要性[1]。我国教育主管部门也在积极得进行着推进实践教学的改革与建设。例如：在全国高校本科教学水平评估中，实验室建设基地和建设经费以及实验教学改革就是一项重要的指标内容。越来越多的高校开始响应教育部的号召，实行了“双基”实验室，并在此基础上进一步建设“实验教学示范中心”。
目前，实验教学的传统模式的缺点主要表现有：
1）实验设备陈旧，实验模式单一；
2）验证性实验分量大，与设计性、综合性和创新性实验之间的比例失调；
3）先进的实验教学手段在实验教学中的引入还不够；等。
2实验教学方法改革势在必行
随着计算机的普及和应用，在教学中也越来越多地借助计算机来辅助设计方法，同样，在实验中借助计算机仿真技术具有很大优点：减少实验中所需的耗材、降低对实验器材的破坏性、完成更复杂更高难度的设计性实验、更加全面地分析实验对象以及结果的性能指标等，具有高效、快速、直观、完整的优势。开展仿真实验作为一种新型的实验教学方法是在现有实验室设备的基础上采用计算机新型软件对实验进行模拟，大大提高了学生对本专业知识的应用能力和科研创新能力。因此，在当今的实验教学中，仿真实验的引入势在必行。
对当今高校来说，学生人数不断增加，实验室设备和资金满足不了大学中学生的试验要求，为了不断提高实验教学的质量，又进一步解决实验设备少、不好维护、建设费用高等问题。将仿真技术引入实验教学中来，学生一方面可以利用计算机实现实验方案的设计，又可以直观地验证仿真过程和结果，不受实验室条件和空间的限制，可将实验设计带入到课余生活中来进行，大大提高了学生对实验的操作兴趣。利用仿真实验由于方法的灵活性可以充分发挥学生的想像力和创造力，比起传统的实验教学更利于培养科技创新人才，且有利于降低实验成本，能够使得实验室的建设和发展进入一个良性循环中。
3实验教学改革方案
3.1实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验
在实验教学中引入计算机仿真技术，一方面，充分发挥学生的主观能动性，激发学生学习兴趣，另一方面，老师可以利用计算机技术来观察学生的实验过程，采集学生的实验结果，更好地跟踪和指导学生，先进的教学理念和教学手段有助于提高实验教学效果，提高教师的教学水平。而计算机的引入可把实验设备、理论教学、教师指导和学生的思考、操作有机地融合为一体，克服了传统实验教学过程中受到课堂、课时、实验设备等的限制，使实验教学内容进一步灵活化，在时间和空间上得到延伸，也进一步激发了学生的实验热情。
在实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验，可以使得学生在进行实验的过程中培养独立思考能力，激发学生的学习兴趣，提高学生的创新意识，同时为学生提供了更加开放灵活的实验条件。对实验内容和实验教材来说，采用仿真技术把将虚拟实验和真实的电路实验有机地整合起来，充实了实验内容，增强了实验的能动性和趣味性，有利于实现培养学生综合实践和探索创新能力[2]。目前，越来越多的高校重新对实验室建设进行了规划，利用计算机仿真技术改革实验教学是一个新的发展方向。在高校实验室中引入计算机以及相应的软件技术不仅可改善实验条件、改革实验教学方法、充实实验教学内容，还可大大提高实验效率，降低实验成本，增强学生学习的积极性和创新性，为实验教学和科研提供良好的实验平台[3]。
以单片机实验教学为例，在实验过程中我们引入proteus仿真软件，用它来模拟单片机硬件系统。由于软件的灵活性，可以克服实验箱硬件电路固定、实验内容难于改动等局限。整个实验设计都是基于计算机仿真技术的，除了计算机外不再需要任何硬件即可进行实验，这样有利于促成课程和教学改革，更有利于人才的培养。仿真技术的另一应用表现在学生的业余爱好上，比如目前的电子设计大赛，挑战杯等，学生完全可以利用计算机来进行仿真，先用计算机仿真出相应的实验模型，在计算机上进行模拟调试，最后用硬件实现。在整个过程中，学生可充分发挥自己的才能，通过大量仿真对比，达到设计目的，学生也可以大胆地反复调试，避免了损坏器件。在电子设计竞赛中，我们使用proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。
另外，开展仿真教学对于我国的远程教学也是一种很好的尝试，有着重要的意义。
3.2重新安排各类性质的实验，适量增加综合性、设计性实验
验证性实验是实验中最基本的，可以使学生巩固理论知识，它的实验内容相对简单，重点培养学生的基本操作、数据处理和计算技能，验证和加深对课本知识的掌握和理解。综合性实验则要求学生必须具有一定的专业基础知识和基本操作技能，能够运用某一课程或多门课程的综合知识，进而对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。目前工科高校中越来越多地提出课程设计也是为了加强学生对综合知识的运用。为充分调动学生的学习积极性和主观能动性，设计性实验也必不可少。设计性实验能加深学生对理论知识的认识，由学生自己负责计划和执行，充分提高了学生的思维能力、动手能力、分析和解决工程实际问题的能力[3]，发挥了学生的主观能动性，设计性实验的完成可以充分借助于计算机仿真技术来完成。
验证性、综合性、设计性实验相结合，培养了学生基本的实验技能和方法，同时又促进了学生的创新思维，打破了原有实验教学附属于理论教学的模式，建立与理论教学并行的，既相对独立、又相互联系的实验教学体系。在某些应用性强的实验教学中，综合性和设计性实验的比例至少要达到60%以上，同时设计性实验最好要跟得上科学技术的发展。一方面保证基本实验技能训练，另一方面，实验内容应与当今先进技术的发展相结合，适应社会发展的需要，将科研成果转化为实验内容，提高实验的先进性和代表性。那么，工科院校中一方面加大实验器材的投入，提高实验教学条件，开设先进的实验内容，提高学生的积极性，使学生适应当今社会的发展；另一方面，要充分利用现有的条件，引进先进的仿真技术，使得实验条件进一步升华，充分发挥教师和学生的主观能动性和创新能力。
3.3硬件软件都要抓，都要硬
计算机仿真实验虽然可以准确地反映整个实验过程，是一种新型的应用技术，十分有效，但是仿真技术不是万能的，它毕竟不是真正的实验，在许多场合仿真只能起辅助作用。也就是说不能用仿真实验来全部代替硬件电路实验，而是将仿真试验和传统的硬件实验相互结合，根据学校的实际情况和实验的情况灵活运用，虚拟实验不是万能的，如果所有的实验都用虚拟实验替代的话，学生在虚拟环境中实验会产生或多或少的不踏实的虚拟感，实践能力也不可能得到真正的提高。
3.4加强对实验课教师的培训，通过培训交流更多地了解新的实验技术
在实验教学改革的同时，必然对教师提出更高的要求：一是教师也应加强专业知识和技能的学习，来提高自己的业务能力和综合素质，另外，不断更新专业知识的结构，了解前沿技术的发展也是必需的；二是高校中要大力创造条件促进教师经常参加基础理论知识的培训和实验的培训以及学术研讨会，从而扩大视野，更新教学观念，及时了解嵌入式系统发展趋势和动态，促进电子类实验技术的发展；三是要大力组织专业教师去积极申报相关的创新实验和科研项目，提倡以科研资金来促进实验室的建设，用科研成果去改进实验内容，同时可以提高教师的科研能力，在科研中更好地去锻炼自己，为实验教学服务。
4结论
随着社会对人才要求的提高，大力推进实验教学改革迫在眉睫，而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步，将仿真技术应用到实验教学中可以充分调动学生的主观能动性，激发学生的创新能力，加快学生适应社会的能力，同时学习了先进的新技术。
参考文献：
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