時間：2022-11-13 00:08:24
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇仿真技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、仿真技術在電子專業教學中的應用實踐
伴隨著科學技術與現代教育技術的發展，各種先進技術被廣泛運用到教學領域中，仿真技術作為一種新興的技術，同樣也被運用到電子專業的教學當中，且對促進教學質量與效率的提升，起到了舉足輕重的作用。以下筆者以“放大電路”的學習為例，對仿真技術在電子專業教學中的應用進行探討。在模擬電路中，放大電路是一個極為關鍵的構成部分，其中最為基本的電路形式就是共射極放大電路。因此，在放大電路教學過程中，首先應當利用多媒體課件對相關的知識點進行說明，例如信號放大的基本概念、共射極電路的構成、各個組成部分的作用、放大電路的動靜態特性等。
在對問題進行設計時，可以設計以下問題：怎樣在放大電路輸入端添加正弦信號？輸出信號是否會出現變化？電壓放大倍數與什么因素相關？倘若對電路的偏置予以調整，那么輸出信號又將發生怎樣的改變？之后通過Multisim軟件建立共射極電路，然后再展開以下仿真實驗。共射極放大電路圖如圖1所示。將Simulate菜單內的Anslysis下的DCOperatingPoint命令打開，進而得到靜態的參數：VB=1.82V，VC=4.84V，VE=1.20V。將正弦電壓信號（幅值是5mV）添加在輸入端，進而對處于空載狀態與接10kΩ負載下的放大電路的輸出電壓波形予以測定，進而得出參數值分別是1.2V、753.7mV，具體如圖2所示。對輸入信號的幅值予以改變，輸入電壓增加到15mV，而在此時輸出電壓波形如圖3（1）所示。對偏置電阻予以改變，把電阻Rb1增加至25kΩ，最終所得到的電壓波如下圖3（2）所示。通過對上述仿真結果的總結與分析，可以得出以下五點結論：第一，當輸出電壓大于輸入電壓幅值時，電路具備電壓放大的功能；第二，當輸入電壓和輸出電壓在相位上相差180º時，共射極電路具備反相功能；第三，在輸入信號較大，且輸出信號正負半周不對稱時，將會出現失真的現象；第四，放大電路當中的放大倍數和負載有一定的聯系，其中當負載小時，放大電路的放大倍數就小，反之，負載大，放大倍數也大；第五，當偏置電阻Rb1增加至一定值時，輸出電壓波形的負半周會發生失真的現象。
二、仿真技術在教學中的優勢及注意事項
在中職電子專業教學中應用仿真技術，具有一定的優越性。一是應用范疇比較廣，且有極強的拓展性。仿真教學能夠提供多種多樣的實驗教學程序與實驗電路板，能夠廣泛運用于各種電子課程，例如模擬電子技術、電子測量技術等。二是有比較高的效率。仿真技術能夠提供各種信號源、數字存儲示波器等虛擬儀器，能夠進行數據的采集與處理，展開溫度檢測控制，以及進行電路設計實驗等。三是有較強的趣味性。在教學過程中進行仿真教學，能夠極大地激發學生學習的興趣與熱情，將全部的精力都投入到教學活動中。此外，仿真實驗的成本較低，可以隨時展開仿真教學。
雖然仿真教學的開展在一定程度上豐富了教學內容，優化了教學手段，但是倘若用虛擬仿真實驗完全替代實物實驗，將造成學生對實際元器件檢測與封裝認知水平的下降，進而使得學生實際操作儀器的能力、對實際電子產品設計布局的能力、實際電路布線的能力以及安裝調試能力等下降。因此，為了防止上述情況發生，我們在中職電子教學過程中，應當注意虛擬與現實兩者的有機結合，不但要注意仿真實驗在教學中的輔助作用和價值，同時還應當重視實際動手操作能力的培養，兩者互相促進、互相影響。學校應當對電子專業教學課程進行合理的安排，以上機實驗為主，同時輔以實際電路的安裝調試，且對仿真實驗課題進行合理的選擇，進而提供給學生優秀的仿真實驗題目，以便學生能夠在實驗的過程中掌握更多的知識與技能，最終實現提高專業素質與綜合能力的目的。
作者：張阿進單位：江陰市南華中等專業學校
1征文范圍
1.1CAE當前研究熱點與未來發展趨勢
(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
4聯系方式
2012年9月20—21日，Altair 2012 HyperWorks技術大會在上海錦江湯臣洲際大酒店成功舉行.本次大會以“仿真驅動創新，智能引領決策”為主題，共匯聚來自汽車、航空航天、鐵道、重型機械、船舶、電子、建筑等多個行業的400多位嘉賓參會.大會征集到近200篇論文，經過論文評委會評審，最終收錄165篇高質量的技術論文，內容涵蓋前后處理平臺HyperMesh&HyperView，求解器技術RADIOSS，AcuSolve和MotionSolve等，優化技術OptiStruct與HyperStudy，以及制造工藝技術、工業設計和二次開發等，其中，16篇論文被評為優秀論文.
大會由Altair市場總監錢純女士主持，Altair大中國區總經理戚國煥先生致開幕詞.Altair全球CEO James Scapa作開場主題報告，對與會嘉賓長期以來的大力支持表示感謝，同時帶來Altair最新的發展情況及愿景.值得一提的是，James Scapa先生與大家分享了一個特大喜訊：Altair榮獲被譽為軟件行業的奧斯卡獎“Computer Software AMA/Stevie Awards”獎.本次大會作為Altair全球HyperWorks技術大會的重要一站，得到Altair高層的高度重視和鼎力支持：來自Altair總部的多體動力學技術專家Rajiv Rampalli，HyperWorks軟件開發副總裁周明博士，RADIOSS求解器技術專家Lionel Zhang Suo，Altair波音優化技術中心專家Justin Reilly，企業解決方案高級總監Doron Helfman，全球汽車和重型機械行業技術總監Tony Norton，全球航空航天行業技術總監Robert Yancey以及全球高校業務總監Matthias Goelke等多位技術專家和業務總監，帶來Altair最新的技術和行業應用情況.
本次大會還特別邀請上汽集團技術中心湯曉東副總工程師和瑞典Volvo汽車技術中心Harald Hasselblad博士分別作題為“RADIOSS在上汽自主品牌轎車研發中的應用”和“優化技術在Volvo汽車研發前期階段中的應用”的主題演講.
作為Altair主要產品線的按需云計算技術PBS Works和商業分析技術HiQube也在本次大會上重點亮相——Altair分別為其設立技術主題專場，吸引不少相關技術人員參加.
除精彩的主題演講外，在多個技術專場和行業專場中，來自上汽技術中心、泛亞汽車、上海大眾汽車、東風汽車、奇瑞汽車、奧拓立夫、佛吉亞、陜西重汽、安徽合力、南車青島四方機車、青島四方龐巴迪、西飛技術中心、中航直升機研究所、上海飛機設計研究院、中國船艦研究中心、三星電子和南平鋁業等企業以及華南理工大學、湖北汽車工業學院、南京航空航天大學和西北工業大學等院校的代表也作了豐富多彩的演講，展示HyperWorks在他們實際產品研發和科研工作中的應用成果.
在航空航天關鍵CAE技術專題研討中，Altair展示其在鳥撞分析、水上迫降仿真分析、艙門系統結構優化與仿真等技術的強大功能和實際應用成果，以及其在航空航天領域值得信賴的強大解決方案.
同時，Altair戰略合作伙伴HP，Cradle 軟件和Magna等公司也分別到會展示其解決方案，特別是HP在現場展示的一體機使參會嘉賓贊嘆不已.此外，大會還得到多家行業媒體的關注，并對Altair高層領導進行專題采訪.
作為本次技術大會的互動環節，由機械工業出版社出版的《HyperMesh&HyperView應用技巧與高級實例》一書首次亮相，贏得參會嘉賓的高度關注，在搶答贈書環節，全場激情四起，場面頗為壯觀.
最后，Altair亞太區高級副總裁Nelson Dias先生主持大會閉幕式，并舉行優秀論文、2012大學生HyperWorks仿真技術競賽以及“我和Altair的那些年”有獎故事征集活動的頒獎儀式.
本次大會的成功舉辦進一步深化Altair與中國制造業企業以及教育科研院校的聯系和合作，促進先進的CAE仿真技術以及云計算技術和商務應用技術在中國的推廣應用，切實提升企業競爭力和創新力.
【關鍵詞】虛擬仿真;數字電路;課程改革;教學方法
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數字電子技術是計算機及通信類專業的重要的專業基礎課,其中關鍵的環節就是培養學生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學和全面的實驗體系對教學效果和知識的應用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數量有限,使得實驗的開出率以及實驗內容的擴展都受到限制。為順應現代教育的發展,實施的現代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術應用于數字電路教學中。其中理論教學結合多種教學方法和現代化的教育技術,將基礎知識和理論形象地表現出來,有助于學生理解。課堂教學和實驗教學都利用計算機虛擬仿真軟件將所學理論聯系實際,并加以應用,在此研究基礎上提出了基于虛擬仿真技術的所有電子技術課程教學的新模式。
二 計算機虛擬仿真技術
虛擬現實(Virtual Reality)技術,簡稱VR,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等多個領域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環境――虛擬環境,可以逼真地模擬現實世界(甚至是不存在的)的事物和環境,人投入到這種環境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環境進行交互[1]。
計算機虛擬仿真技術,是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上,利用計算機技術將仿真技術與虛擬現實技術相結合,是一種更高級的仿真技術。虛擬仿真技術以構建全系統統一的完整的虛擬環境為典型特征,并通過虛擬環境集成與控制為數眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統,更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構建的環境中相互作用,以表現客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術的這種集成化、虛擬化與網絡化的特征,可以滿足現代教育的發展需求[1]。
三 課程教學的若干問題及改革研究
對于理論教學環節,首先是教學內容陳舊。當前大中專院校所用的教材內容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內容的深淺不同,體系結構基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應用中已經被淘汰,真正是學的沒用,用的沒學。現在的學生在學習中,非常關注所學知識的實用性,如果不能學以致用,就影響到學習興趣和學習積極性。因而在課程教學中要及時更新教學內容,講解傳統芯片的同時多介紹一些現在普遍使用的芯片,當然也要根據學生學習程度,最大可能激發學生的興趣[3]。
其次是教學方法。常用的教學方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導法。根據課程的特點和教學要求,不能一成不變的套用傳統的教學方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機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方法。筆者在教學中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統的教學方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應用,這是本課程用的最多的一種方法。在數字電路課程中有很多芯片的實際應用,有些是針對某部分內容的很典型的例子,這些例子對于學生理解和掌握此部分知識非常有用。任務驅動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學生對該節課所學知識從理論到應用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學方法,也是計算機專業課程特有的一種教學方法,對提升教學效果有顯著作用。
再次是教學手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結合計算機專業特點引入現代化教育技術和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學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用。
對于實驗教學環節,首先是實驗設備簡陋。很多高校數字電路實驗設備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數字電路芯片搭建的實驗,學生只能按實驗教材設計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學生把實驗課當完成任務,實驗環節沒有促進教學,相反影響了教學效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學方法與實際應用的要求嚴重脫節。其次在實驗教學過程中,由于實驗設備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導致學生實驗中,出現一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結果,結果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當然激發不了學生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學生的設計能力和綜合應用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設計集成電路,綜合應用各種芯片,完成所有的數字電路實驗[4]。在教學實施中,根據學生情況分驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學目標。
四 計算機虛擬仿真技術在課程教學中的應用
1 課堂教學中的應用
在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應用時,可以現場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應用。這樣,教學過程是由原理到應用,由簡單到復雜,由抽象到現實,循序漸進地完成理論知識的學習。數字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發射極電流從發射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發射極和集電極倒置狀態。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導致Q2、Q5導通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實驗教學中的應用
大學生需要有獨立的設計能力和對電子器件的綜合應用能力,這就決定了本課程的實驗體系應該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎上必須開設有創造性的設計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設計性實驗和綜合性實驗的設備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當的電路可做出多種不同的應用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內容,要求驗證性實驗必須都完成,設計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學生利用仿真軟件選做的數字電子鐘邏輯電路的設計實例。
要求用中、小規模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數碼顯示管,三極管、開關若干。
提示設計方案,包括數字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現細節,學生依據電路框圖和提示信息設計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環境中用仿真電路實現。下面給出數字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術在課程實驗中的重要作用。不但節省很多設備購置費用,不受地點和環境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應用呢?
五 總結
論文對數字電子技術課程教學提出很多問題,在實際的教學實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術引入教學中,采用現代化教育手段進行課程改革。課堂教學提出了很多適合本課程并行之有效的教學方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學生的理解。實驗教學也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設。在本文的研究基礎上,可將虛擬仿真技術推廣應用到所有電子技術課程教學中,引發電子技術課程改革的新局面。
參考文獻
[1] 呂,鄧春健等.利用EDA技術全面改進數字電路課程教學[J].福建電腦,2008,(6).
[2] 劉靜,邊曉娜等.基于EDA平臺的虛擬電子實驗研究與實踐[J].計算機教育,2007,(7).
[3] 黃培根等著.multisim 10 計算機虛擬仿真實驗室[M].北京:電子工業出版社,2008.
[4] 黃荻.融入EDA技術,深入數字電路課程改革[J].中國現代教育裝備,2008,(2).
[5] 江曉安等編著.數字電子技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.
[6] 房建東,李巴津等.關于改進電子技術相關課程教學的思考[J].內蒙古工業大學學報(社會科學版),2004,(1).
【關鍵詞】物流系統仿真；Flexsim軟件
隨著我國經濟的發展，物流業迅速地成長，全國各地的物流工程建設也在逐步展開，但在項目的投資建設中產生了一系列的合理性分析的問題，如技術、經濟可行性和管理方法等。如物流配送中心在規劃建設過程中的選址是否恰當，其容量設計、裝備配置和場地規劃是否合理，是否能夠更好簡化工作，節約成本和時間，對理貨、存儲、分揀等工作區的劃分是否能夠更加方便各項作業的進展和管理。對于這些實際的問題，如果只憑經驗和感覺來判斷，難免會有些方面被疏忽，建成后再進行調整就會增加建設的成本，耽誤正常的工作，從而帶來巨大的損失。
物流仿真技術是借助計算機技術、網絡技術和數學手段，采用虛擬現實方法，對物流系統進行實際模仿的一項應用技術。它需要借助計算機仿真技術對現實物流系統進行系統建模與求解算法分析，通過仿真實驗得到各種動態活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統的性能和輸出效果。物流仿真技術最大的優點就是不需要實際設備的安裝，不需要實際實施相應的方案，即可驗證如下目標：①增加新設備后給企業帶來的效應；②設計新的生產線的好壞；③比較各種設計方案的優劣等等。本文主要研究物流系統仿真技術的基本理論，并通過Flexsim仿真軟件進行說明說明。
1.物流系統仿真的特點
物流系統仿真的特點主要體現在以下3個方面。
（1）物流系統中流的仿真：對于物流系統中的多種流，如貨流、車流、信息流、資金流等，可以采用動態仿真 描述流的產生、流動、消失、積累和轉換等。
（2）物流系統中排隊的仿真：由一個或多個服務臺和等待服務的顧客組成的離散系統成為排隊系統。物流系統是復雜的離散事件系統，并且各種設施設備可以看作是服務臺，各種實體貨物等可以看作是顧客等待接收服務。
（3）物流系統組織中資源的因素仿真：物流組織是通過各種人員和設備參與實現的，這些都是物流系統中的資源。通過對各種資源不同的規劃，物流服務質量和運作效率也是有差異。利用計算機仿真技術描述人和設備的行為過程，可以得出較優的物流體統組織方案。
2.物流系統仿真的優勢
在構建物流系統時，由于建設投資巨大，存在一定的投資風險，且建成后發現了不合理的地方需要改造，成本將會非常的高。利用仿真技術實現物流系統各個模塊的運行狀況，并得出適應發展、經濟有效的設計方案。物流系統仿真技術的主要有以下優點。
（1）對于復雜的物流系統可以采用仿真的方法構建模型；（2）對于新的物流系統，無需實際建設投資，可先利用計算機仿真模擬對新系統進行可行性和效率做出正確的評判，如方案合理再實施，降低投資風險；（3）可以對多個方案進行分析對比，從中選擇最優方案；（4）通過仿真調整目標函數和約束條件來優化方案。
3.物流系統仿真的步驟
物流系統仿真的一般步驟：（1）弄清問題，掌握實際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個因素之間的相互關系；（4）構造仿真模型模型；（5）確定模型參數；（6）檢驗模型的正確性；（7）仿真模型的運行及結果分析。
4.Flexsim仿真軟件
4.1 Flexsim仿真軟件介紹
Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業化離散事件系統仿真軟件。Flexsim采用面向對象技術，并具有三維顯示功能。建模快捷方便，顯示能力強大，特別適合于生產制造、配送、交通運輸等領域。其主要特點包括：（1）基于面向對象技術建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調試的方便；（4）建模的擴展性強；（5）開放性好。
4.2 應用Flexsim仿真軟件建模仿真方法
（1）設置模型布局
Flexsim對象庫中的對象基本能夠反映各項實際設施。如進貨源和出貨源可以分別用發生器和吸收器來表示，加工作業可以用處理器表示，貨架、運輸機、操作員分別有相應的實體表示。并根據各個實體的數量尺寸，將其調整到適當的位置，使其與實際方案相符。在設置這些參數時，要根據具體的對象特征設置參數才能正確的模擬顯示。
（2）定義“流”
根據系統中各對象之間的邏輯關系，連接相應的端口，構建模型的邏輯流程。
實體與實體之間的聯系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點（S）連接。作業的流程要與實際作業時的流程相符合。
（3）設施參數的設計
根據每個對象所描述的物流系統的特征，設定對象的參數。Flexsim中常用的一些仿真參數主要有：
①生成器參數：可按到達時間間隔模式、到達時間表模式、到達序列模式創建臨時實體。通過生成器可以設置貨物的到達類型和到達時間分布等。
②處理器參數：處理器參數一般用到的是處理器容量、處理時間、預置時間、平均故障時間和平均維修時間等。
③暫存區參數：暫存區參數主要有暫存區容量、暫存區大小、暫存區貨物堆放形式等。
④貨架參數：貨架參數主要有貨架容量、貨架列數、層數、列寬、層高、最小停留時間和堆存方式等。
⑤運輸工具參數：運輸工具包括工人、運輸叉車、堆垛機等，參數主要有裝載時間、卸載時間、運行速度、裝載量、加速度以及運輸線路設計等。
⑥臨時實體流參數：臨時實體流參數決定實體如何將臨時實體送到下游。這些參數主要有送往端口、是否使用運輸工具、是否拉動、拉動條件、優先級等。
4.3 編譯運行與仿真結果分析
在完成模型的建立后，可以對仿真模型進行編譯運行。為了減小誤差，可以通過反復多次的運行或根據不同的設定條件運行，得出仿真的結果。分析實驗中各個對象的工作狀況及效率，對比不同的實驗的結果，提出改進優化措施，并再次進行驗證。最終得出最優的方案。
【參考文獻】
[1]彭揚，吳承健.物流系統建模與仿真[M].杭州：浙江大學出版社，2009.
論文摘 要:實驗室擔負著向學生傳播知識與技術、培養學生動手的能力和創新能力的重要使命。隨著社會經濟的發展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出,實驗教學模式的改革已經迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統模式與存在的問題,并提出了提高電子信息類專業實驗教學質量的方法[1]。
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,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,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 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。
參考文獻
【關鍵詞】生產仿真；管道安裝仿真；計算機優化
近年來，由于制造業領域三維CAD系統軟件的普及，“數字生產”變得非常實用。通過生產前使用三維模型仿真整個生產進程，制造效率以及安全性達到預期效果，并且通過各領域工作臺共享信息使得實施管理動態生產成為可能。下面分別介紹復雜船體分段搭載，設備搬運，CRP的安裝以及機艙通道等仿真應用實例。
1 生產仿真
1.1 船舶工業仿真技術
計算機仿真主要應用于船舶設計平臺，尤其是概念設計以及結構分析。由于船舶生產非常復雜且需要足夠經驗，計算機仿真很難廣泛應用到船舶生產過程中。仿真作用如下：1.提高質量；2.縮短訂單與交船時間間隔；3.減少生產成本減少成本，包括材料成本和工資；4.減少制造過程中時間浪費。
在船舶生產中仿真可以應用到如下幾個方面：
1.生產進程分析和估計；2.生產計劃安排；3.訓練特殊技術工種的模擬器，例如線加熱、焊接以及校正；4.檢測施工安全性。
1.2 船舶生產仿真
隨著計算機集成制造的應用，根據設計和生產數據制作產品模型，并在此基礎上進行工藝設計。為了提高生產三大主要元素——生產率、質量和安全性，研究各種先進的計算機仿真技術非常重要。
船舶屬于大型設備，結構復雜，具有億萬個來自世界各地生產的部件以及各種各樣的材料。在建造船舶時，眾多部件會聚船廠，考慮船廠環境及設備等相關的信息才能進行有效生產和工序安排。制定生產計劃，需要積累豐富的船舶建造經驗，以滿足多工種協調作業時對效率和質量的要求。三維CAD不僅有效地應用在船舶生產仿真中，而且在自動化和飛機工業中應用也相當成功。近年來，隨著計算機容量顯著提高，價格也變的便宜。因此，應用軟件變的越來越廣泛，船舶建造仿真技術越來越簡單。除此而外，三維CAD集成了船體和設備所需的所有結構件和部件。近來，IHI新開發了AJSAI系統集成了所有產品數字模型，從直觀的角度在計算機上顯示了船塢中搭載二周后VLCC結構的三維視圖。從而提高了生產效率、安全，以及產品質量。
1.3 計算機優化制造
船舶建造過程中，多工種工人互相依靠、協作制造。隨著工作難度等級提高，相關生產難度也隨之上升。產品模型是計算機集成制造的核心，設計和生產計劃是仿真的基礎。在這一領域，基于優化生產的數字制造成為現實。
2 管道安裝仿真
在船舶建造中，裝配是一個很典型的工作。一般情況，工人僅僅憑借個人經驗，根據不含詳細說明的粗略圖紙進行生產制造。因此，裝配工作存在以下問題：1.從粗略圖紙中構思整體結構、設計裝配工序，必須接受過職業訓練、具有工作經驗。2.基于經驗設計的工序不一定是最佳的3.生產時才能發現設計的錯誤。4.不可預見的問題時常出現，生產計劃經常受影響5.無經驗人員不能從事裝配工作。近來，隨著裝配仿真系統的開發，即使無經驗的工人也能進行裝配工作。裝配仿真通過船廠無線局域網將結果顯示在工人從事裝配場所的個人電腦上。電腦屏幕上裝配時組件整體樹形結構圖通過三維模型圖可以從任意角度觀察任何想看到的地方，包括貨盤名稱、部件種類、部件名稱、次要部件以及每個組件之間的關系的相關列表。這種模型圖形即使沒有經驗的人們也易于理解。隨著便攜計算機系統成功開發以及RFID系統的問世，管道安裝仿真技術將更進一步發展，尤其管道部件的管理。
3.1 分段搭載
是在機艙里，四周已有的四個分段中間插入另外一個分段的安裝過程。插入分段與鄰近安裝好結構件相對關系非常復雜，因為該分段是在定盤上完成的。在那里，工作環境受其他因素的影響很小，設備盡可能裝配在分段上。由于額定載荷為幾百噸的大型起重設備同時吊卸分段時各種障礙物隨時出現，因此細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 設備搬運
這種設備在整個FPSO營運過程中一直不停地運轉，有時需要搬運至船外，進行修理、更換損壞部件。通過仿真可以設計出最優搬運路線，在整個運輸過程中不會碰撞任何設備以及結構件。多種設備經過這種仿真，效果顯著。仿真結果制成使用操作手冊供船東檢驗，得到設計認可。
3.3 CRP的安裝
在狹窄船塢中實現螺旋槳精確地安裝非常重要。安裝螺旋槳旋轉軸時，船體里面和外面的安裝工人需要協作工作。通過仿真預先互相交流意見、確定安裝流程，裝配工作才能順利展開。
3.4 機艙通道
通過借助假想木板確認通道的人性化空間為眾多船級社和船東所要求。如果設計時運用三維CAD進行仿真，設備和結構件之間干涉將會避免。這樣，設計質量隨之提高。
4 結論
論文摘要：運用虛擬現實仿真 (VRS)進行實驗教學是激發學生學習興趣的有效途徑。針對大學生的學習特點，分析了傳統教學方法的不足，探討了基于虛擬現實仿真的“生產與運作管理”實驗教學的特點、內容和形式，有助于高校教師優化教學過程，提高教學質量和教學效果。
縱觀我國工商管理本科專業人才的就業去向可以發現，畢業生就業去向大都是金融業、政府機關和高校，極少有人自愿去制造企業工作，即使到了制造企業，也只愿意去財務或營銷部門，而不愿去生產管理部門，原因是生產管理部門的崗位工作環境較差，待遇較低，付出多，導致集中了企業絕大部分財力、人力、設備及其他資源的生產系統受到冷落。在這樣的人才使用環境中，學生對于與生產管理相關的課程自然就不重視。然而，從工業發達國家看，近年來，紛紛將注意力轉移到生產領域，企業界和學術界也都開始重新審視企業內部的生產系統及其管理理論，將生產戰略問題作為企業經營戰略的重要組成部分來研究。可見，創新教學方法，增強學生學習 “生產與運作管理”課程的興趣，具有非常重要的現實意義。
1 生產與運作管理課程的教學調查和教學方式的分析
1．1 教學調查
在浙江省精品課程 “生產與運作管理”的建設過程中，為了有針對性地開展課程教學方法改革，我們就本課程的學習，于2007年對我校 04級工商管理專業40名學生做了一次調查，得到如下結論：
(1)由于學生沒有實際工程背景，缺乏對企業生產與運作管理的感性認識，對于生產與運作管理的一些理論和方法理解有一定困難；
(2)學生對生產與運作管理課程的認識存在誤區，對相關理論知識掌握不熟練，對未來是否從事生產管理工作信心不足，導致學習該課程的動力不足：
(3)隨著非制造業在國民經濟中地位的提升以及制造業和非制造業現實的工作性質、工作環境和條件、工資待遇等方面的差異，決定了學生對以制造業為主體的生產與運作管理課程熱情不高；
(4)學生對傳統的案例討論、觀看錄像、企業參觀、專家講座、計算機輔助教學等教學模式基本認可，但是對創新教學方法和手段的需求更為強烈。
1．2 教學方式分析
生產與運作管理是一門實踐性、操作性強的課程，教學 的關鍵是讓學生產生 “真實感”。教學方式除了課堂授課外 ，傳統的教學方式主要有如下幾種 。
(1)觀看錄像。這種方式比較簡單，國外教材都配有相應的錄像教學光盤，學生通過觀看錄像了解國外先進企業的生產與運作管理經驗。比如針對質量管理專題，播放美國著名酒店的全面質量管理錄像；講授 5s現場管理，播放一盤有關現場改善的錄像；講到供應鏈管理、庫存管理時，根據需要選擇相應的錄像播放。
觀看錄像這種方式存在 2個問題，一是現有錄像大多是英文版，錄像的對話比較快，多數學生聽不清楚。另外，錄像內容以綜合性為主，缺乏針對國內生產管理的專題教學光盤。
(2)參觀企業。這是一種比較好的理論聯系實踐的學習方法，能夠讓學生真實感受到企業的實際生產隋景，并對照所學的專業理論知識加以思考。比如，針對紹興紡織特色，選擇了紡織印染企業作為參觀對象，讓學生到生產車間看設備布局、生產流程、生產計劃與調度、質量控制、現場改善與員工的班組建設等基層運作管理。
這種方法在實施中存在困難，主要是沒有建立固定的教學基地，與企業沒有穩定的關系；而且，隨著學生人數的逐年增多，許多企業對學生參觀不感興趣。
(3)邀請企業專家講座。對于某些實務性、技巧性比較強的內容，如生產調度、員工指派、班組建設、現場改善等，請企業專家結合自己的工作實際，現身傳授管理技巧和經驗，比任課教師講效果好，印象深。
與參觀一樣，邀請專家也存在一定困難。由于企業的工作繁忙，很難保證企業專家能按照課程的教學時間來安排講座，這樣很有可能打亂教學計劃。
(4)案例討論。教學案例一方面可以增加學生的實踐知識，另一方面幫助學生深入理解相應的教學內容，提高學生分析問題、解決問題的綜合能力。生產與運作管理課程案例不同于其他管理課程的案例，它的特點是需要生產與運作管理理論知識作基礎解決實際問題。比如：生產能力規劃案例只有在學習完生產能力查定辦法相關理論的基礎上，才能進行案例分析；庫存管理案例的中心是解決庫存問題，如果不了解庫存管理理論，是很難進行案例討論的；又比如網絡計劃案例，在討論的時候，學生首先要對網絡計劃技術有所了解，然后才能進行案例分析。
目前好的生產與運作管理案例不多，主要問題是：案例篇幅太長，描述性內容多，真正反映生產與運作管理的實際數據和實際場景模擬少，教學效果不佳。
(5)傳統的計算機輔助模擬實驗教學系統(實驗教學軟件)。采用計算機和多媒體輔助實驗教學，教師可以精心設計教學內容，使復雜問題簡單化，繁瑣問題條理化，抽象問題具體化，具體問題概括化，使教學過程以直觀的形式達到人機一體，便于圍繞某一學習主題進行密集、快速的活動，同時增加了課堂教學的密度和廣度。目前本課程中常用的實驗軟件主要有物料需求計劃／制造資源計劃實驗 (MRP／MRP II)、項 目進度計劃實驗 (PERT)、質量管理實驗 (排列圖、因果圖、直方圖、控制圖)、工作分析與工作研究實驗等。
從近年來的實施情況看，學生對這種傳統的計算機輔助實驗教學開始產生視覺疲勞，興趣逐步減弱。原因在于某些實驗教學軟件只是教學形式的變化，更多的是將重點放在了生產與運作管理活動教學模型的求解上，而對于更為重要的企業業務流程分析、經濟模型構建與咨詢診斷等功能沒有真正體現。實驗過程中，學生只要記住幾個參數，并輸入到軟件規定的相應位置，就可以得出實驗結果，不能真正起到培養學生知識運用能力和創新能力的目的。另一個主要原因是該課程實踐性很強，而高校教師普遍缺乏企業生產管理的實際經驗。某些教師一直從事教學工作，沒有企業的從業經歷，或者即使有一定的生產管理的實際經驗，也由于長期在高校從事教學和學術研究，對企業目前生產運營中的某些實際問題的了解不夠深人。由于實際管理經驗的缺乏，教師容易在教學中造成理論和實踐脫節、枯燥和不生動等問題。
2 虛擬現實仿真技術在“生產與運作管理”教學中的應用
隨著管理思想的發展和新技術、新方法、新成果的不斷涌現，生產與運作管理學科的范圍和內容在不斷拓展，僅僅依靠人的經驗及傳統的計算機技術難于滿足越來越高的要求。基于現代計算機技術及網絡的虛擬現實仿真技術，已經廣泛應用于電力、交通運輸、通信、化工、核能等各個領域。借助虛擬現實仿真技術進行本課程的實驗教學，對企業業務活動進行多維仿真，給學生產生各種感官信號，使學生有身臨其境的感覺，并能使學生與虛擬現實環境之間進行多維信息的交互，從定性和定量結合集成的虛擬環境中獲得企業生產運作活動的感性和理性認識，體驗、接受和認識客觀事物，深化對概念、原理和方法的理解，進而提出設計創意。在制造業生產系統的規劃、設計、運行、分析及改造的整個生命周期，都可以使用虛擬現實仿真技術進行實驗教學，具有代表性的主要有如下幾種。
(1)用于產品研發的仿真實驗。產品研發過程可分為概念設計、細節設計、評審和再設計階段。每一階段又可以細分，如詳細設計可分為總體CAD、零部件 CAD、計算機輔助工程、可制造技術、可裝配性設計等。產品研發過程的仿真實驗就是對上述活動進行模擬，讓學生從進度、資源和成本等指標進行綜合分析，選擇集成的最優方案。
(2)用于車間設施規劃和布局的仿真實驗。根據車間之間和車間內部空間的組織方式，采用虛擬現實仿真技術模擬各種方案，判斷車間整體布局是否能滿足車間調度要求，車間設備是否得到充分利用，負荷是否比較平衡，物料處理系統是否能夠和車間的柔性程度相適應，生產制造運輸費用是否合理等。例如在流水線生產系統的仿真實驗中，運用WITNESS仿真軟件模擬流水生產過程，加深學生對流水線組織設計與技術設計的理解和掌握，讓學生學會對流水線進行控制。目前國內外用于輔助車間生產系統設計的仿真軟件有 PURDUE大學開發的 GCMS，System Modeling公 司開 發的 SIMAN／CINEMA，Auto Simulation公司開發的 AUTOMOD／AUTOGRAM和清華大學開發的 IMMS等。
(3)用于車間生產調度的仿真實驗。車間內部的生產調度問題包括：確定工件的加工路線，確定工件在機器上的加工工藝和加工時間，選擇運輸路線和工具，指派加工工人等。生產調度仿真實驗就是對這些調度問題進行分析和評價，目前已經有一些成熟的軟件可用來仿真調度問題，如 Autosched、JobTimePlus、FACTOR、FACTOR／AIM和 SIMNETD等。我國也已研制開發了用于車間調度層面的仿真軟件，如南開大學研制的JobShop，清華大學與航天部204所等單位開發的工廠仿真調度環境FASE，以及在此基礎上開發的智能規劃調度系統等。
(4)用于物流與供應鏈管理的仿真實驗。從生產線到車問到整個工廠，再到供應鏈系統的庫存、瓶頸、流程、協作和信息共享等方面，通過仿真可以快速改變和優化系統的流程邏輯和決策數據的靈敏度分析。如：在物流系統中配送路線的優化實驗中，運用 WITNESS軟件的設計功能，根據規劃與物流分析的主要內容，以物流系統中運輸成本最小為目標，設計物流系統中的配送路線，使整個配送路線最優，從而達到運輸成本最低；在垃圾回收物流仿真系統設計實驗中，仿真程序研究如何設計物流系統，使收集系統在滿足時間約束、載重約束的條件下，使垃圾處理公司的物流總成本最低。系統涉及的指標主要有車輛載重量、隨車工作人員數和客戶滿意度。
總之，虛擬現實仿真技術在制造業的應用已經貫穿于產品設計開發、生產計劃制定、加工、裝配、測試和銷售的整個生命周期。
除了上述單一企業的生產管理的虛擬現實仿真技術外，用于虛擬企業業務流程集成的虛擬現實仿真技術正成為仿真技術研究的熱點。比較典型的仿真實驗軟件是 CIM—OSA，在應用 CIM—OSA進行供應鏈分析與設計時，系統描述了2個仿真工具的開發和設計。其一是在 Arena仿真平臺上開發的單機后勤仿真器，其二是基于 Internet的虛擬企業內供應鏈集成仿真環境。在基于 Internet仿真器的功能設計上，每個供應鏈模塊包括在線的Intemet應用和離線的信息管理 2個模塊。Intemet系統在通用的www環境下進行開發，以支持各類廣泛應用的Web服務器和瀏覽器。根據不同供應鏈伙伴的不同需求，如在線訂購和在線庫存量檢索等，它們的應用系統將有所不同。
另外，虛擬現實仿真技術的應用也正在向服務業不斷滲透。目前許多高校在生產與運作管理的實驗課程中，都安排了服務業的相關仿真實驗，代表性的是采用 Lanner公司提供的世界領先的仿真工具 WITNESS。通過 WITNESS對實際商業系統 (工業工程、制造工程、運作管理、供應鏈與物流、戰略管理、業務流程)的建模和仿真，讓學生了解不同制造業、服務業的運作流程。通過 WITNESS模型的交互菜單，學生可以作出不同的管理、運作流程項目的設計，并能夠及時運行和獲得系統的效果，給學生提供深刻的流程體驗，使學生能很好地完成生產與運作管理課程的各項設計任務，達到真正提高教學效果的目的。
3 結束語
生產與運作管理是一門實踐性很強的課程，從增加現實場景模擬、加強課堂師生互動、強化理論與實際結合等方面不斷創新多樣化的教學方法，對學生進行實踐技能和科學研究方法的訓練，不僅有助于學生鞏固課堂所學知識，加深對生產與運作管理基本概念、基本原理和分析方法的理解，掌握從事企業生產與運作管理活動的基本技能，而且，能夠拓寬學生的知識領域，鍛煉學生的實踐技能，培養科學嚴謹、求真務實的工作作風。
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首先將模擬電子技術課程的教學體現在三個方面：課堂理論教學、計算機仿真技術輔助教學和實踐教學。其次，模擬電子技術相關知識點的實踐應用則貫穿于大二（下）到四年級的畢業設計，如大二的電子技術基本技能訓練、模擬電子技術課程設計，大三的綜合電子系統設計，大四的畢業設計等。其三，除了這些必修科目以外，在一些選修類項目，如大學生科技創新、電子設計競賽、社團組織中也體現了模擬電子技術知識的運用。通過培養方案的調整，可以行之有效的保證學生在校學習期間不斷學習、實踐模擬電子的相關知識，將學以致用的理念貫穿于整個在校學習期間，使學生在反復學習實踐中不斷拓展知識的深度和廣度，具有分析問題、解決問題的工程實踐能力。
二、改革探索更加有效的教學模式
（一）教學手段不斷改革
為了改進教學質量，提高教學效果，為培養應用型人才提供有力支持，近年來，我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。第一，引入計算機仿真技術，將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術，有效的改進了教學效果，增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先，站在教師的角度，仿真技術的使用，使教師在原有電子課件的基礎上，加入了對實際電路的分析過程，使得教學生動直觀，加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件，不僅可以幫助學生理解一些抽象概念，并且可以使其深刻理解在電路中，各元件參數對電路的影響。其次，從學生的角度看，將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合，使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題，有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后，引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用，了解了課程的作用，明確了學習目標，產生了好奇心，激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術，使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習，使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。第二，開放實驗室，提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強，并且面向工程的課程，基本的應用電路在掌握了基本理論后，都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論→發現問題→結合理論修正問題→再次進行實驗驗證，通過這樣一個螺旋式過程，學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時，也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異，在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室，為學生提供了理論聯系實踐的場所，更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺，是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。除集中實驗外，課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排，自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑，幫助學生探究和創新。實驗室的開放，滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求，體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三，充分利用網絡資源，引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程，目前在建校級資源共享課程。現有的精品課程網站，為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好，進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約，延伸了學生獲取知識的途徑，不僅使得學生的學習變得更加便捷，而且學習起來更加自主、高效，更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
（二）教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程，它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略，通過優化的教學手段和教學方法，在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生，并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下，我們不斷在教學方法上進行探索和改進，側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣，提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣，教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時，在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學，通過分析實際電路，引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節，引導學生自主學習，讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識，充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后，布置兩到三個綜合性的問題，讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析，并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項，由課題組選派一名同學在課堂上進行講解，并且接受老師和同學的提問，進行討論。在這個過程中，學生不僅從中領會自學的思路，學會分析問題和解決問題，而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的，即講解之后還要接受老師和同學的提問，進行討論。在這個環節中，不僅可以查漏補缺，檢查出學生在學習過程中的薄弱環節，及時加以彌補，而且也可以有效的促進教學相長，教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后，在教與學的位置互換中，學生親身體驗了“教”，這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習，拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的，除了課堂教學，課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間，是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目，讓學生閱讀，撰寫讀書報告；給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇，指導學生進行自主學習；訂好答疑時間，定期解答學習過程中遇到的問題；鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目；在學生自愿報名的基礎上，優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽；鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生，根據培養方案中規定，均獎勵相應的學分，旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐，反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力，在強大的興趣驅動下，在團隊精神的鼓舞下，學生自發學習，分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來，電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
（三）重組優化教學內容，充分發揮課堂教學的效果
在課時壓縮的客觀條件下，教學內容必須進行優化重組。教學內容在保證本課程基礎及關鍵知識點完整的前提下進行了合適的優選。在電子教案中增加了本學科領域的技術前沿和新科技成果的應用介紹，在不多占用課時的基礎上擴展了知識的廣度，提高了學生的學習興趣，同時也為學生的自主學習指引了方向。
三、教學改革的進一步探索
關鍵詞：情境教學；教學模式；數字化
引言
職業教育是對受教育者施以從事某種職業所必需的知識、技能的訓練，以能力培養為本位，以就業為導向，強調技能和實際操作能力培養。但從總體上看，職業教育仍然是我國教育事業的薄弱環節。隨著信息技術的廣泛使用，改變了生活、工作和學習的方式，也對職業教育提出了新要求。無論是大規模的區域性數字化職業教育資源，還是學校自建的小型數字化職業教育資源，普遍存在缺乏系統性、優質數字職業教育資源不足、低質數字職業教育資源重復建設、動態更新緩慢等一系列問題，嚴重困擾著數字職業教育資源建設的可持續性發展。因此，構建數字環境下職業教學情境教學模式，將新知識、新技術和新方法融入職業教育課程體系中，深化職業教育教學改革，培養適應現代化建設要求的高素質勞動者和專業人才是職業教育的發展趨勢。
教學過程模式
職業院校培養的人才類型是技術應用型、技術技能型或操作性的高技能人才，因此，要根據未來職業需求和學生未來發展需要制定培養目標，圍繞既定的教學目標、教學內容，在數字環境下構建未來職業情境，采用師生相互作用的方式、結構與程序開展教學組織活動。
1.創設情境
教學情境是指在課堂教學中，根據教學的內容，為落實教學目標所設定的，適合學習主體并作用于學習主體，產生一定情感反應，能夠使其主動積極建構性學習的具有學習背景、景象和學習活動條件的學習環境。[1]廣義來說，是指作用于學習主體，產生一定的情感反應的客觀環境；狹義來說，是指在課堂教學環境中，作用于學生而引起積極學習情感反應的教學過程。[2]依托數字環境創設多層目標結構模式，形成職業教學中情境教學的獨特優勢，縮短學校與職業領域的距離，提高學生對經濟社會發展的適應能力。教師依托開放教育資源和數字環境創設情境，營造一種學習氛圍，使學生形成良好的求知心理，參與對所學知識的探索、發現和認識過程，激發學生的參與意識，引發問題，使其進一步明確學習目標，主動參與。
（1）創設技能目標情境
利用開放教育資源創設技能目標情境，培養學生的職業素養和職業崗位能力，掌握相關職業領域的技術發展和工藝變革。[3]利用仿真技術創設技能目標情境，使學生在職業情境中掌握職業崗位的工作流程、技術標準及生產工具的使用，培養學生的操作運行能力、維護檢修能力、安裝調試能力、技術管理與安全管理能力，使學生具有一定的可持續發展能力。
（2）創設知識目標情境
利用開放教育資源創設知識目標情境，培養專業基礎能力，注重理論與實踐相結合，使學生掌握職業崗位所需專門性知識和技術特征知識，建立職業崗位所需的知識結構、能力結構和素質結構。[4]利用仿真技術創設知識目標情境，培養學生的專業基本技能，突出實用性、技能性和職業性，為學生提供一個知識和技能的基礎平臺。
（3）創設通用能力目標情境
利用開放教育資源創設通用能力目標情境，培養學生在不同職業中的適應能力，即在職業崗位變化時，依然能較快地適應新的職業崗位的能力；培養在不同職業間的可遷移能力，即在環境變化中不斷自我充實、自我提高、自我發展及終身不斷學習進步所必備的能力[5]。利用仿真技術創設通用能力情境，訓練學生探索問題、判斷問題和解決問題的能力，培養學生的逆向思維能力，形成職業意識，提高職業能力，使學生具備一個現代職業人的基本素質。
（4）創設情感態度和價值觀情境
根據不同的職業，利用開放教育資源和仿真技術創設培養情感態度和價值觀情境，即培養學生自我管理、自我調節、自我約束的能力，既掌握理論知識的識記、理解、遷移和運用的方法，又掌握實踐技能學習的一般規律，具有對職業技能進行分解、歸納，并用來解決實際問題的能力。
2.監控指導
教學過程監控主要是監控學生學習策略的使用情況、監控與評價學習過程，促進學生對知識的主動建構和專業素養的穩步提升。監控指導包括課堂理論教學監控指導和實踐教學監控指導。
（1）理論教學監控指導
依托開放教育資源教師針對學科專業知識進行課堂教學活動，教學內容突出教學重點和難點，注重基本理論、知識的傳授，確保知識豐富連貫。
（2）實踐教學監控指導
利用仿真技術是將理論知識和實踐活動、間接知識與直接經驗、抽象思維和形象思維、傳授知識與訓練才能相結合進行實踐教學活動。注重實踐技能的傳授，激發學生的學習動機和學習興趣，培養學生敏銳的直覺能力和創造性思維能力。
3.個別指導
個別指導可以做到因材施教，有助于發展學生潛力，提高綜合素質，在教學過程中采用面對個體、兼顧全體的教學策略，教師注重個別差異，重視與學生的交流，迅速反饋。根據不同的學生個體，利用開放教育資源和仿真技術提供個性化、多樣化的學習資源，制定不同學習任務和不同難度的學習計劃。在教學過程中教師要既注重前期的教學設計也重視學習過程的個別指導，在教師引導和帶領下，學生在特定時間內有目標、按計劃地交互性學習。[6]
學習過程模式
數字環境下職業教育的學習過程強調情境化、個性化和多樣化的教學和學習，強調學生是學習過程的主體，因此在學習過程中應充分調動學生的積極性和主動性。
1.創設情境
在開放教育資源和仿真技術的支持下構建職業教學情境學習環境，優化整合學習資源，提供包括各種多媒體網絡課件模塊、實時輔導模塊、非實時輔導模塊的學習系統；包括作業跟蹤模塊、分級操作測試模塊、學習記錄模式、成績分析模塊、評估反饋模塊的學習管理系統；包括多媒體素材模塊、操作技能訓練模塊、學習策略模塊、試題庫模塊的學習資源庫。
數字環境下的職業教育情境有助于讓學生在“一站式”的學習環境中學習，不必因到處尋找資源而迷失在教育資源中。教師不關注如何填鴨式地將大量的內容強加于學生，而是致力于給學生提供多樣化的、情境化的學習資源，支持學生的自主學習。
2.明確學習目標
在數字環境下創設職業教育情境學習的環境中，明確學習目標的本質是對學生的學習過程進行引領，整合優質學習資源，讓學習更加有效。根據教學需求和職業需求，教師有效地組織數字化教學資源，對學生學習過程進行一體化設計，加強學習內容的篩選與組織，引導學生了解自己的學習方法和學習特點，培養自主學習的能力。根據學習目標，教師進行學期整體規劃設計，對學習內容、學習活動、學習效果測評等做好“一體化”的統籌規劃，幫助學生循序漸進地掌握最有價值、最具核心、最有用的學習內容。
3.探究學習
基于數字化環境的構建職業教育情境學習環境，以“教師引導、學生主體”為中心，在教師的指導監控下，學生選擇探究形式，完成從發現問題到解決問題的學習和交流過程，通過親身實踐，得出結論。學生除了有一定的邏輯能力等智力因素外，在情感智能、思維策略和技能方面要具有創新的勇氣、寬松的心理氛圍及良好的完成任務的動機。在探究學習過程中，搭建數字化的情境學習環境，學生可以在職業情境中獲取豐富的教學資源，如視頻課件、案例分析、崗位流程、操作演示等，實現各種資源的優化組合，學生可以在大量的教育資源中獲取知識和技能，培養未來職業能力。同時，在數字化的情境學習中，針對不同的學生，采用不同的學習活動方式，教師，學生參與并討論，最后教師總結，這種探究學習方式有助于激發學生的學習興趣，培養其解決問題的能力，活躍了學習氣氛。
4.評測反饋
評測反饋是有效自主學習過程的重要環節，學生對學習過程不斷進行監控、調節，對學習結果進行反饋，有助于提高學習成績最終達到預定的目標。為確保在數字化情境中評測反饋的科學性、導向性、客觀性和全面性，可采用學生自評、小組互評、教師評測等多元化評測方式，多維度地對學習效果進行反饋，為學習內容、學習計劃和學習方法的調整提供依據。
結束語
數字環境下職業教學情境教學模式能夠優化課堂環境與結構，突出體現教師的主導作用與學生的主體作用，使職業教育由傳統的灌輸講授轉變為學生自主探究、發現、分析、解決問題，進而完成知識的建構。在數字化職業教學情境中，提供給學生充分、自由運用的時間，創建學生個性發展的空間，激起他們的創造欲，發揮其潛能，培養其自學能力、思維能力、表達能力和創新能力。
參考文獻：
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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
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《汽車理論》課程是一門通過高度有機綜合工程數學、工程力學與汽車構造等專業知識體系來提高學生對汽車動力性、燃油經濟性、制動性、操縱穩定性、平順性和通過性等重要汽車使用性能指標進行定量化分析并研究相應的優化設計方案的能力的專業基礎課程[1，2]。在筆者的教學過程中，通過課堂調研與作業信息反饋，發現學生在學習過程中普遍對基本概念與定義的理解不夠深入，從而導致他們所分析出的各類具體工況下汽車的性能表現缺乏實際的物理依據這一問題，進而反過來更加阻礙學生對基本概念與定義的充分理解和吸收，最終形成惡性循環，極大地挫傷了學生的學習積極性。
從每年期末考試的情況來看，汽車理論的平均分與及格率均低于汽車構造、發動機原理、汽車設計等其他專業主干課程。如何在已有教學水平和教學資源的基礎上深化改革教學方法，提升學生的學習動力，培養學生對專業技術研究開發關鍵核心問題的敏銳嗅覺與快速解決能力，是值得每一位《汽車理論》課程教師深思的問題。
傳統的《汽車理論》課程教學分為理論教學和實踐教學兩部分，課堂理論教學一般在課時分配上占有絕對主導權地位。而從考核與成績評價方式上來講，也是傳統的期末考試成績具有絕對話語權。這樣的設計原則上合理，但是過于依賴課堂教學與期末考試在專業能力培養與考核上的作用。在課程學習階段的學生早已不是剛入校的高中畢業生，而是有一定專業知識素養并充滿專業實踐創新基礎與渴求的大三學生。教學方式和考核方式的過于單一，在很大程度上會降低學生的學習興趣和對專業前景的光明預期，最終影響培養質量。為此，本文將重點分析如何在堅持傳統教學方法精髓的基礎上進行教學考核方法的創新，從而為培養具有高度理論素養和強大實踐創新能力的學生提供可靠保障。
文中提到的教材均為清華大學余志生撰寫的汽車理論各版教材，主要以第五版為主。
一、傳統教學方法的堅持與優化
傳統教學方法即教師PPT講授+板書詳細剖析關鍵知識難點+師生問答互動+評閱學生作業。對于汽車理論這門理論課程，堅持該方法無疑是以保證學生理解掌握完整理論體系與普遍分析方法為出發點，但在實踐過程中，我們可以嘗試進行以下優化：
1.第一章。改變常規的授課思路，以汽車坡道行駛驅動動力學建模理論、方法、過程與模型在動力性評價與優化設計中的應用為基本講授綱要和思路。有了對模型的系統理論認識，就很方便教師給學生講授理論研究與實驗中發動機轉速特性、滾動阻力系數、空氣阻力系數、坡度與加速阻力系數、附著率的由來及其在模型理論分析中的地位與作用。按此思路優化第一章教學，可以強化培養學生以系統動力學的微分方程建模來對汽車驅動性能進行研究和設計開發的工程學研發思路，促進同學們對在先修的理論力學、高等數學等課程中自己認識較淺的知識盲點進行深化具體認識。此外，通過本章開始的課程學習所逐步培養的這種能力也有助于培養學生學習其他機械工程領域的專業技術基礎課程的自學能力，從而使學生在將來的就業與深造中具有廣泛的適應性與極強的自主性。
2.第二章。以發動機萬有特性為基本出發點，引出等速、等加速與等減速工況燃油消耗量的分析方法以及影響燃油消耗量的主要因素。由于發動機萬有特性通常屬于學生認識不深入的基本知識點，那么，結合本課程的一個重要培養目標——對專業技術研究開發關鍵核心問題的敏銳嗅覺與快速解決能力，將由基于萬有特性的發動機最小燃油消耗特性所確定的最佳無級變速器調速特性原理對無級變速器的結構功能設計的理論指導作用作為本章的重要研討性學習內容來開展教學工作，教學過程可采用案例研討、以小組為單位的課程設計作業、課程設計作業答辯等方式靈活進行。而且，鑒于萬有特性理論的重要性和相關應用的重要工程意義，無級變速調速理論的研討性學習是本章的教學重點。
對于電動汽車部分，屬于目前的主流新技術。為了給學生強化工程創新實踐意識，本節的教學可以以在理論講解的基礎上結合主流動力性燃油經濟性仿真分析軟件——Cruise、Advisor在具體車型設計方案評估中的應用來開展[3，4]。教學過程可采用案例研討、以小組為單位的課程設計作業、課程設計作業答辯等方式靈活進行。如何將仿真技術與教學有機結合將在本文后面相關部分闡述。
3.第三章。第三章講授的內容是對前兩章所學內容的進一步深化，更側重于檔位的設計、匹配對汽車燃油經濟性和動力性的綜合影響。傳統授課方式能保證學生吸收大部分核心知識點。本章的教學重點在傳動系檔數和各檔傳動比的選擇上。學生普遍反映教材相關內容過于抽象，學習過程中感覺不貼合實際。為此，教師在精確傳授教材內容的同時，應該結合自己在企業的實際工作經驗給學生直觀形象解釋清楚幾何速比級差與漸變速比級差在改善汽車動力性上的顯著差異，方有助于理解。
4.第四章和第五章。第四章和第五章是本課程的又一教學重難點。由于第四章涉及的制動動力學與第五章涉及的汽車操穩系統動力學存在相互耦合關系，且都同時直接對整車的行駛操縱穩定性有最直接的影響，所以筆者設想在遵循傳統教學理念方法的同時，將兩章的內容系統整合在一起進行講授。一來期望提高學生綜合分析解決問題的能力;二來教學內容會更貼近汽車行駛的主動安全性這一前沿尖端技術，在興趣的指引下能有效提高學生的學習興趣。
因為現在的學生數理基礎都比較扎實，同時理論力學也學得比較深入，所以在分析制動方向穩定性和操穩性時，除了通過動力學模型的推導使學生獲得精準的理論認知外，建議以MATLAB/Simulink軟件為切入口，教會學生將教材上重點討論的模型轉化為仿真模型并通過仿真來形象理解制動和轉向控制對汽車操穩性的綜合影響。進行相關教學時可采用案例研討、以小組為單位的課程設計作業、課程設計作業答辯等方式靈活進行。
此外，這兩章有幾個知識點聯系非常密切。在傳統的教學進度安排中是分開講授的，學生感覺比較抽象難懂。但如果結合在一起講授，預期效果會比較好。這兩個知識點是第四章中考慮側偏時的制動力系數、側向力系數與滑動率的特性關系以及第五章中的輪胎側偏特性與附著橢圓。每年的期末考試涉及到這兩個知識點的分析論述題失分非常嚴重。說明學生理解不扎實。綜合講解這兩個知識點時，最終目的是使學生通過綜合分析制動力驅動力側向力系數隨滑動率和側偏角的變化而變化的相關特性曲線，結合輪胎側偏特性，來理解附著橢圓的生成過程以及它在理論分析和設計中的指導意義。
由于附著橢圓生成過程中涉及的因素有側偏角對驅動力制動力——滑動率特性的影響，還有滑動率對側偏剛度特性的影響[5]，其教學難度至少和理想制動力分配曲線組的生成過程相當。如果還要進一步探討如何根據附著橢圓來合理進行滑動率、側偏角的匹配工作，那么其教學難度應該至少和利用f、r線組與β線組來研究車輪在某一附著系數路面的抱死順序相當。因此，這一內容的PPT制作時應充分利用動畫功能來層次清晰地展示橢圓的生成過程。
在教學中，還應注意的一點是，在分析前后輪不同的抱死順序對汽車運動穩定性影響時，教材中沒分析前后輪同時抱死時對汽車運動穩定性的影響。作為啟發式教學的經典案例，可以通過課堂討論并抽學生回答問題的方式來開展啟發式教學。
5.第六章。本章的內容理論相對較深，在教學過程中，改進的方向依然應該是引入MATLAB/Simulink進行仿真教學。通過仿真分析直觀地體會懸架剛度、阻尼、動行程等關鍵參數的改變對車身、車輪等部件的振動位移、振動加速度的時頻響應特性的影響，并可以針對不同的振動控制目標提出不同的參數優化方案。
在教學過程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設計作業、課程設計作業答辯等方式靈活進行。由于本章內容理論體系較復雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權重，而將本章內容的考核重點放在平時的課程作業答辯環節。
6.第七章。一般來說，本章不是本門課程的教學重點。采用常規的教學方法即可進行授課。當然，在涉及到牽引通過性計算和汽車越過臺階、壕溝能力的分析計算時，可以引入MSC ADAMS軟件從可視化動力學仿真的角度來讓學生驗證教材上相關理論的正確性。這樣，學生就會對教材上理論分析的結果有一個感性化認識，這又反過來促進了他們進一步探求教材上理論分析的更深層理論假設出發點以及細究邏輯推理演繹過程的興趣。
在教學過程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設計作業、課程設計作業答辯等方式靈活進行。由于本章內容理論體系較復雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權重，而將本章內容的考核重點放在平時的課程作業答辯環節。
二、動力學仿真技術在汽車理論教學過程中的應用
以上分析了在傳統的理論教學過程中如何進行教學改進與優化。在理論教學的同時，實驗教學不可或缺。實驗教學存在具體形象、生動有趣、學生認知積極性高等優點，這有助于夯實學生的理論認知水平。
就目前各大學的平均實驗條件而言，汽車理論實驗的內容一般集中在動力性、制動性和平順性這三大塊上[6]。由于操穩性涉及綜合性能要求最高的整車系統，而燃油經濟性要求各種復雜的實車行駛工況，所以實驗開設的難度比較大。同時，由于現在學生人數很多，實驗場地又相對有限，所以實驗教學方式也出現了局部與傳統課堂教學方式趨同的趨勢。具體而言，教師現場講解學生認識了解的時間增加了，而學生親自動手做實驗的時間減少了。
為了在有限的實驗條件下使學生直觀形象地領會汽車動力性、經濟性、制動性、操穩性、平順性等經典工程實例的理論精髓，需要把動力學仿真技術引入到實驗教學環節中來。這就要求學生先期掌握基本的仿真技術，同時也要求教師先期完成各類性能經典工程實例的仿真平臺構建與程序調試工作。
1.第一章。汽車的驅動動力學方程本質上講是基于牛頓第二定律的線性微分方程，非常便于利用MATLAB/Simulink的基本編程功能來對行駛過程進行模擬。只要將相應的作用在汽車上的各類驅動力和行駛阻力進行函數編譯形成計算子模塊后，再利用Simulink強大的可視化編程功能，非常便于學生直觀理解汽車的驅動力——行駛阻力平衡機理與方程式。在此基礎上，學生通過軟件操作，即可驗證教材上的案例分析結果，從而形象直觀地加深他們對理論的理解深度，靈活掌握汽車動力性三大指標的工程設計與評價意義。在完成仿真計算分析的過程中，在編譯作為仿真基本單元的各類驅動力與行駛阻力函數模塊時，學生可以進一步復習各種力的計算方法，并深入領會各類驅動力和阻力的生成機理及物理含義。
2.第二章和第三章。本章的燃油經濟性分析與混合動力汽車部分宜大規模采用仿真教學。教學過程中，建議以汽車的檔位設計與燃油經濟性動力性的綜合優化匹配設計為核心教學目標，開展教學任務設計與執行工作。教學軟件可以采用ADVISOR或AVL/Cruise。由于這些軟件能對模型和源代碼進行開放式設計，具有優秀的模塊化的展示與人機界面交互式仿真設計操作功能，再加之能與其他多種軟件進行聯合仿真，仿真結果直觀可信度高，所以利用該軟件即可快速完成不同車型動力總成的傳動比等參數設計并直接在各類典型循環工況(NEDC、UDDS、1015、ECE-EUDC)下進行快速仿真測試檢驗這些參數設計對燃油經濟性和動力性的改善效果。
對于混合動力汽車部分，由于絕大部分學生之前沒有任何工程實踐經驗，而教材的論述又過于理論化，所以在教學過程中可以利用上述軟件給學生講解車身、車輪、電機、傳動系、動力電池、發動機模型的基本仿真原理并引導學生按教材的內容搭建串聯式、并聯式和混聯式的動力性與經濟性仿真模型。完成模型構建后，可以再結合模型給學生講解不同構型的模式切換過程及仿真方法，最后可通過布置仿真作業讓學生理解不同構型的模式切換控制在動力性和燃油經濟性方面有哪些具體的性能表現差異。
3.第四章和第五章。由于討論制動方向穩定性與二自由度汽車操穩動力學特性時都是建立的簡明易懂的常微分方程模型，所以它們的分析都可以利用MATLAB/Simulink的可視化編程與仿真功能來實現。由于在第一章的學習過程中學生已經能針對系統受力編寫函數子模塊，加之動力學方程簡明易懂能直接用Statespace模塊表達，所以學生可課后自行完成上述性能的分析工作。基于汽車二自由度操穩動力學模型的穩態響應與瞬態響應的仿真分析結果可直接和教材上的結果進行對比，一來起到檢查模型正確性的作用，二來使學生能夠更扎實地領會操穩性分析的理論基礎。對于ABS的仿真教學，由于其模型是非線性的，所以建模難度稍大，不過也沒有本質區別。由于教材上提供了完整的動力學模型，故只要教會學生利用m文件編譯出ABS的非線性動力學模型并將其作為和Statespace子模塊具有相同功用的模塊嵌入Simulink仿真文件的動力學部分模擬部分即可。
對于更復雜的實車操穩性試驗，如蛇形試驗、轉向盤角階躍輸入試驗、轉向盤角脈沖試驗、轉向回正性能試驗、轉向輕便性試驗、穩態回轉試驗6個國標試驗，如利用MATLAB/Simulink軟件進行建模仿真和結果分析，對來說本科生難度會比較大。故在此可將MSC/ADAMS或CarSim軟件引入仿真教學中。由于國標中的參數是公開的，所以學生可以將國標規定的車輛動力學與試驗路況關鍵參數直接輸入軟件相應菜單欄進行可視化仿真，并在仿真結束后采集數據分析時域和頻域的動力學響應特性，繼而對操穩性進行評價。
4.第六章。本章仿真教學的意義在于使學生能將教材上的懸架振動動力學理論轉化為形象直觀的仿真模型來深化對懸架振動動力學的理解。由于懸架之間的本質差異體現在剛度、阻尼等關鍵結構參數的設計要求上，所以如果本章內容直接進行實驗教學，那么需要在實驗現場裝配各類不同剛度阻尼的懸架系統，以使學生能通過對不同參數懸架的一系列試驗結果來分析懸架參數對振動時頻響應特性的影響靈敏度，并和教材上理論分析的結果進行對比。顯而易見，這導致了實驗成本高、實驗耗時長等諸多問題。如果將實驗教學的大部分內容改為由仿真來完成，那么顯而易見的好處是一來學生通過仿真建模深化了對懸架振動動力學理論的認識;二來由于仿真時調整設置參數非常容易，那么相應的教學耗時與教學成本均會大幅下降，而教學效果起碼和實驗教學相同。
由于教材中闡述的懸架動力學模型是線性的，所以學生根據前面學習的基礎，可以自己在MATLAB/Simulink中搭建1/4和1/2汽車的懸架振動動力學模型并進行仿真，繼而獲取懸架關鍵部件的振動時域頻域響應特性。由于仿真時所設置的剛度、阻尼等關鍵參數來自教材，那么將通過仿真得到的時域頻域響應特性動力學特性與教材上給出的特性進行對比，學生便能檢驗自己建模的正確性并找出建模中的問題所在，從而使學生更扎實地掌握授課內容。
5.第七章。由于本章不是課程的教學重難點所在，且本章的難點輪-地動力學理論需要學生在研究生階段進行系統深入掌握，所以在學時安排上建議以理論教學為主。如果學生對相應的仿真內容感興趣，可以參見我國各著名高校在月球車、裝甲車、坦克等高技術特種車輛領域的通過性仿真研究論文，從中學習通過性仿真建模的理論基礎、工具、參數設置方法等技術細節，為將來的工作和深造奠定基本的理論基礎。
三、改進后的學時安排與考核方法
前面論述了傳統教學方法的改進和仿真教學的實施重點。由于教學改進的目的是貫徹扎實理論素養+工程實踐創新導向的卓越工程師培養方針，那么，相應的學時安排和考核方法也必須進行改進，以確保教學過程的高效進行和教學質量的真實可信。
在學時安排上，對于前述傳統教學優化的部分，由于只是圍繞重難點對授課內容進行系統協調整合，所以這部分改進不影響原有的學時安排計劃。對于仿真教學部分需要增加學時并進行重新分配。需要注意的是，雖然后面提到的考核方式中增加了平時作業答辯和仿真論文作業答辯兩大環節，但是這兩個環節不占用學時，由教研組在實施過程中另選時間進行。
改進后的學時安排如表1所示。
在考核方法的改進上，除了原有的出勤、平時教材作業、期末筆試考核外，需要增加教材作業答辯考核、仿真論文作業答辯考核這兩個環節。答辯考核屬于師生雙向互動教學相長的一個環節，它能有效防止學生相互抄襲，督促學生重視平時學習的過程，防止期末抱佛腳而導致的專業知識掌握不扎實等一系列目前教學中存在的問題，從而最大限度保證平時教學質量與學生工程實踐創新能力的培養質量。
四、結語
探討了汽車理論傳統教學方式的改進與優化思路，論述了將動力學仿真技術引入教學的可行性與執行措施。為了落實這些教學改進措施，繼而分析制定了相應的學時安排要求與考核評價方法。下一步即可以此為基本綱要進行教學改進實踐探索，以不斷完善基本改進綱要，最終形成一套能有效培養卓越工程師的汽車理論課程教學體系，并期望促進課程的更深層次教學改革。
