时间：2022-11-13 00:08:24
一、基于实践教学环境下的汽车电工与电子技术课程仿真技术
(一)运用仿真实验解决现有汽车电工电子技术实验场所、设备不足的问题
仿真技术能够实现较多的教学工作，从现有的教学来看，通过较好的运用汽车电工与电子技术课程方针技术，能够在很大程度上解决试验场所、设备不足的问题，更好的创新课程。在案例分析的过程中，可以实现较为真实的效果。首先，学生不必经常下车间进行体验，而是在课堂中就可以很好的应用和学习汽车电工与电子技术课程，即便是在课下，也可以通过系统来反复的练习，提高了技术的熟练度。以电子工作平台EWB为例，提供了方便的操作界面，学生可以轻松地完成原理图的输入。单击鼠标，可以方便地完成元件的选择;拖动鼠标，就可将元件放在原理图上。EWB具有自动排列连线的功能，同时也允许用户调整电路连线和元件的位置。第二，在实际的实习中，可以将遇到的问题和学习到的解决方法，利用汽车电工与电子技术课程仿真技术，反复的钻研和学习，配合其他的案例分析，增加技术上的经验，对于毕业后的工作，具有较大的积极意义。
(二)着重培养学生的操作能力
使学生对于理论知识与操作技能的掌握达到该专业人才培养目标要求。汽车电工与电子技术课程仿真技术并不是理论上的技术，通过运用该技术，能够在很多方面完成对人才的较强培养，并且在理论学习、技能操作、个人方法建立等方面，均实现了较大的进步。本文认为，通过利用汽车电工与电子技术课程仿真技术，完全能够较好的培养学生自身的操作能力。首先，通过在教学中运用汽车电工与电子技术课程仿真技术，能够更好的完成基础课程的教学，提高学生的基础能力，促使学生向着多元化方向发展，培养更多的“一专多能”人才。其次，在运用汽车电工与电子技术课程仿真技术的过程中，可实现拓展课程的全新优化。可以通过汽车电工与电子技术课程仿真技术的帮助，学生可以对课题提出更多的猜想和假设，自己去证明和解答，与教师共同讨论，这对人才培养来讲，才是最需要的。
二、总结
本文就基于实践教学环境下的汽车电工与电子技术课程仿真技术进行讨论，从现有的工作来看，汽车电工与电子技术课程仿真技术的运用，还是集中在基础层次上，应用较少。今后，在应用汽车电工与电子技术课程仿真技术的时候，还是需要从学生的角度出发，结合各方面的影像因素，以此来保证教学水平的提升，加强专业人才的规模培养。
作者：丁徐强 吴文民 单位：南通理工学院
1.1建设思路
通过仿真模拟教学平台的搭建，将学校教育方式转化为以学生为中心的教学模式。为学生提供全时段全方位的理论与实践学习资源，帮助提升岗位核心竞争力，为学校提供新的理实一体化教学模式，提高信息化教学水平，最终实现校企在人才培养上双向互助，提升社会服务能力。
1.2建设内容
高职建筑工程技术专业主要培养从事建筑工程施工与管理、工程测量、工程预决算及工程监理等工作，具有理论基础扎实、专业素质高、实践能力及可持续发展能力强，擅识图、能计算、懂技术、会管理的复合型、创新型、发展型技术技能人才。因此，我们从分析本专业所对应的核心职业岗位（施工员岗位）工作任务与专业能力的要求，按照虚拟企业、虚拟场景、虚拟设备以及虚拟工程项目、企业生产工具、生产对象、生产场景、基地管理制度等原则，构建专业仿真实践教学体系。
2模拟实训项目的开发
虚拟实训项目的开发以构建符合仿真教学实际的“教、学、管、评、控”的运行模式为原则，以深化学校理实一体的人才培养模式为指导，深入分析建筑技术应用与施工管理教学过程，通过虚拟技术紧扣施工工艺、直击教学难点，实现多维仿真和真实场景模拟，提高学生学习的主动性；通过网络技术辅助学生课下练习、及时巩固知识，实现单人训练、多人竞赛和互动交流，提高学生学习的积极性；同时，通过数据库技术跟踪学生学习轨迹，实现学生知识点掌握情况的统计与分析，提高教学评价的科学性。
2.1构建仿真教学“教、学、管、评、控”的运行模式
围绕“教”与“学”建立虚拟仿真教学系统、资源库系统、题库系统、数据管理系统；围绕“管、评、控”实现统一登录用户界面、数据信息系统的建立，实现教学信息的有效传递与分析反馈，合理安排和及时调整教学进度。实现平台功能与内容的嵌入。
2.2解决传统教学弊端，实现立体化的教与学
仿真虚拟教学系统的建设，着重规避传统教学的弊端，扩充专业教学和信息资源，利用技术优势，直击教学难点。结合实际的教学内容，设计仿真实训项目脚本的深度。以学校专业化的教学力量为依托，以企业成熟技术与先进技术应用为基础，通过项目的顶层设计、需求调研、规范专业教学基本要求、制订专业教学标准，开发核心课程，不断提高教学深度。
2.3依托专业教学管理数据库，合理安排教学
建立数据管理系统，实现教学安排的规范性及教学信息反馈的搜集，便于合理调整教学进度与方式。通过资源、课程的管理，让专业教师实现个性化、针对性的课程安排和设置；通过练习、考试、经验积分的管理，实现教学成果的考察及数据信息反馈搜集。
3仿真模拟实训的效果
3.1学生层面：提升知识整体贯穿能力，提高学生岗位核心竞争力
仿真虚拟实训项目的开展实现了信息化教学资源的任意调用，它以学生对建筑领域核心岗位项目的学习作为一个整体，以虚拟技术还原真实的施工场景，通过施工现场的三维展示和立体情境漫游，能够在课上、课下为学生提供系统化的技能知识点串联和全天候的校内实践操作机会，剔除了以往学生实践的时间和空间限制，将理论与实践相融合，让学生更好的掌握教学内容，熟悉技能实际应用需求，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，有效的提高了学生岗位核心竞争力，为职业发展奠定良好的基础。
3.2学校层面：以教学信息化建设带动教学改革，促进专业建设
在教学过程中引入计算机、虚拟仿真等现代技术，解决了专业教学理论课堂抽象生硬，施工细节讲解不到位、工艺操作方法难以演示的问题，其次，通过仿真模拟教学，将学生碎片化的知识进行系统性的整合，提高学生的专业知识和技能运用，为专业教学改革提供了全新的思路，有助于提升本专业的建设水平。
3.3社会层面：有利校企合作项目的开展，促进学校与社会人才的接轨
关键词：仿真；课群；教学改革；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0098-03
一、引言
仿真技术已成为与理论研究、实验研究并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段，因此仿真技术被认为是一种“使能”技术。仿真类课程是控制科学与工程学科的重要课程，在理论和实验教学、科学研究、装备研制中都发挥着不可替代的作用。因此，建设好仿真课群对于学员专业素质的提高与创新能力的培养具有重要的意义。
仿真科学与技术是一门多学科交叉融合的新兴学科。因此，相关专业能力的培养不可能靠一两门课程的配置达到，需要精心设置和规划相关课群，并从基本概念、基本方法、基本理论、工程应用等方面进行整合和统一架构化，形成一个以培养学生专业素质为目的的仿真课群体系。
本教学组在教学内容改革、师资队伍建设、教学资源建设、实践教学完善、人才培养等方面开展了全方位、高质量的仿真课群建设探索与实践，对该课群内的《计算机仿真技术》、《系统仿真技术》、《复杂系统建模与仿真》、《导弹控制系统仿真实验》及《精确制导武器半实物仿真技术》等课程进行了有创新性的、高质量的整合和优化，使课群内各门课程的整体教学水平得到了大幅度的提高。通过十多年的教学实践，形成了一个特色鲜明的仿真课群体系。
二、建立了本硕博一体的菜单式课群体系，实现了课群内课程内容的整合、优化与统一架构
为适应教学改革的发展，同时也为了进一步符合本科生、研究生的教学要求，根据不同培养目标定位和仿真类课程的特点，以培养宽口径、基础扎实和具有创新性的高素质人才为目标，按照理论和实践、知识和能力相互配合、重在实践的教学理念，构建了以本科《计算机仿真技术》、硕士《系统仿真技术》、《导弹控制系统仿真实验》和博士《复杂系统建模与仿真》、《精确制导武器半实物仿真技术》适合于本硕博一体、菜单式的课群体系，制定了相应的课程标准，精选了教学内容。
在如何精选课程内容，避免课群内教学内容大量重叠方面，课题组经过了多年的探索和实践。我们认为，仿真方向的课程教学内容要从宏观上分为三个层次：基础级、提高级和前沿级，这三个级别分别对应于本科生、硕士研究生和博士研究生。对本科生来说，主要定位于最基础的理论和最基本的方法；对硕士研究生来说，主要定位于工程应用技术，特别是当今工程实践中普遍采用的成熟理论和方法；对博士研究生来说，主要定位于仿真技术的发展前沿和基础理论，特别是关注当今研究的热点问题。
基于这样的思路，本科课程应该准确地定位于仿真学科基础级课程。换言之，该课程的教学目标是为所有其它仿真类和控制类课程打下最底层的知识基础。因而本科《计算机仿真技术》课程在课时有限的限制下，将主要内容定位在仿真基本概念和连续系统的仿真方法上，而对离散事件系统仿真以及仿真技术的具体工程应用则只作一般性了解的要求，一句话，本科的课程主要让学员掌握基本的仿真方法。
事实上，这种定位与美国亚利桑那大学面向建模与仿真领域的“建模仿真理论与应用”课程、系统工程方向的“系统仿真”课程以及澳大利亚皇家墨尔本理工大学的“仿真技术导论”、麻省理工学院的“建模与仿真导论”课程等存在一定的对应关系。换句话说，遵循这种定位的课程教学内容将与国际上同类课程的教学内容基本保持一致，也大致与国内清华大学、北京理工大学、国防科技大学等的相关课程保持一定的对应关系。
硕士课程则定位于掌握理解仿真的具体应用技术及一般仿真系统的实现技术，并且能够真正动手进行仿真实验；博士课程则定位于让学员掌握仿真的基本理论和方法，并且强调从认识论和方法论的角度来提高对系统的认识，即使面对复杂系统，也可根据仿真的基本理论和方法学开展仿真研究。另外，在具体的仿真系统构建上，开设《精确制导武器半实物仿真技术》课程，对于学员掌握半实物仿真技术，构建半实物仿真系统具有重要的意义。课群内课程关系如图1所示。总之，根据以上课程内容设计思路，较好地解决了各授课层次教学内容的有效衔接和划分，优化了教学内容和课程体系。
三、加强教学资源建设，提高教学效果
1.开发本科辅助教学软件，增强学员理解仿真算法的能力。计算机仿真技术作为仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。因此，学员普遍反应该课程难学。另外，由于本科课程学时有限，学员很难对本课程的主体内容有较好的掌握，虽然连续系统的仿真方法容易掌握，但如何具体应用，各种方法特点是什么，学员并没有直观印象，缺乏深层次的掌握，可以说学完之后仍然是模糊的。为此，我们利用Matlab语言开发了连续系统仿真算法辅助教学演示软件，辅助本科课程的教学。所开发的软件的主要功能包括：（1）对常用的数值积分法进行仿真演示，演示各种连续系统仿真算法的递推求解公式，显示每步计算结果；（2）对典型的一阶系统、二阶系统和三阶系统进行仿真建模并进行演示；（3）对仿真结果和精确解进行比较；（4）对病态系统进行仿真方法的比较；（5）对鱼雷攻击移动目标（9阶系统）过程进行仿真建模分析，并仿真演示其仿真研究过程。
在教学过程中，涉及到相关仿真算法时，利用辅助教学软件进行教学演示，对公式的推导、每步计算过程和结果都进行演示，并最终演示仿真结果及与精确解、其他仿真算法之间的差异，从而帮助学员理解算法的计算过程。
2.编写教材、出版专著。根据课程标准和课程内容的选择，我们编写了《计算机仿真技术基础》内部教材，经过近5年的使用，在此基础上经过修订，计划明年正式公开出版《计算机仿真技术》教材，满足教学需求。同时，我们在2009年出版了专著《复杂工程系统建模与仿真》作为博士课程的教材，另外还根据教学内容的安排，编写了部分内容的讲义，满足了博士生教学的需要。
下一步，我们还将结合科研实践，出版半实物仿真技术方面的专著以满足《精确制导武器半实物仿真技术》课程的教学需求。
四、完善实践教学环节，增强科研型实验系统在教学中的应用
仿真学科是一门理论和工程性较强的学科，学员只有通过工程应用才能对仿真技术和理论有更深的理解。鉴于作者所在的制导与仿真技术实验室已经建立了多个仿真实验系统，如何发挥其在仿真课群教学方面的作用，是本课题组长期思考和探索的问题。
1.制定了现地教学和实验课程标准。为了加强实践教学环节，制定了实验课程标准，在科研型仿真试验系统的基础上开发了相应的仿真实验系统，为实践教学环节提供了重要的平台支持。为本科课程制定了现地教学内容和标准，结合某导弹控制系统数学仿真和半实物仿真系统进行现地教学；为硕士、博士课程制定了实验课程标准，为硕士生课程开发了相应的仿真试验系统，如XX制导武器半实物仿真系统”、“XX导弹控制系统半实物仿真系统”、“XX导弹六自由度数学仿真与决策系统”、“XX导弹飞行可视化仿真系统”、“XX导弹攻防对抗仿真系统”、“XX攻击可视化仿真系统”等，并在近3年的教学中加以应用，提高了学员学习兴趣，了解仿真技术如何在导弹武器性能评估、分析中发挥作用。
2.将科研成果和大型科研型仿真系统引入硕士博士教学。在博士硕士课程中，结合近几年承担的仿真类科研项目，将最新研究成果引入课堂，动态更新教学内容，动态更新教学内容，其中“红外成像制导/激光半主动制导/卫星导航/地磁匹配导航半实物仿真技术”、“基于复杂性理论的XX作战建模与仿真方法”等理论与方法都直接来自于所承担的科研项目，分别在2门博士生课程中加以介绍，让学员了解仿真理论与方法在武器系统工程中的具体应用以及相关领域的研究现状和发展趋势。
五、建设了一支教学、科研和学术水平较高的仿真课群教学队伍
青年教员的培养是保证课群建设可持续发展的关键。课群组高度重视青年教员的培养，采取一系列措施，极大地提高了课群组教员的教学能力和水平，具体措施包括：一是让青年教员尽快上讲台。课群组鼓励青年教员进行高水平研究的同时，还尽量安排青年教员进行练讲、随堂听课、答疑、指导实验等教学环节；正式授课前，还安排有经验的教员进行指导和授课点评，保证了青年教员授课能力的提高和顺利成长。二是注重加强青年教员的综合能力素质培养。有意识地培养青年教员爱岗敬业、专心教学的思想，加强课程设计，在“教好学、上好课”上下功夫；鼓励青年教学继续深造学习，团队中有5人具有博士学位，1人正在攻读博士学位；带动青年教员参与科研项目攻关，增强其科研学术能力。三是资源共享，加强交流。教学组内部定期开展教学方法和教学内容的研讨，并进行集体备课活动，交流经验，实现教学上的共同进步；要求军内外仿真领域专家来校讲学，传授教学经验。
经过多年的努力，培养造就了一支科研学术能力较强的教学队伍，教学团队成员承担了大量的仿真类科研项目，发表了一系列仿真类文章。教学团队共有6名教员，全部为中国系统仿真学会会员，5人次获全国优秀仿真科技工作者称号，3人兼职全国性学会理事、副秘书长和仿真杂志编委，2人获军队院校育才银奖，多项研究成果获国家和军队科技进步奖，2人次在校级教学比赛中获奖。承担本科仿真课程的有4人，硕士课程的有4人，博士课程的有3人，每门课程最少有两名教员可以独立承担。近几年在人才培养方面，2人获军队优秀硕士论文，5人次获陕西省自动化学会本科优秀毕业论文特等奖、一等奖和优秀奖。
六、结束语
经过多年的改革、实践与创新，我校仿真课群在体系架构和优化整合、教学内容改革、教学资源建设、实践教学环节等方面取得了长足的进步，特别是将多个大型科研型实验系统引入教学中，已经成为我校测控工程专业培养创新型人才的重要平台。总之，仿真课群已经成为满足我校控制科学与工程学科本科生和研究生教学需求的重要知识群体系。
参考文献：
[1]潘峰，薛定宇，陈大力，等.计算机仿真课群教学体系的改革与实践[J].高等教育与学术研究，2009，（06）：1-5.
论文摘要：由于社会对于电力的总的需求不断增大，同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格，输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题，文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情，讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。
一、输配电线路施工技术概述
目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。
二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状
（一）输配电线路施工技术仿真系统概况
输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。
输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过internet 软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。
输配电线路施工技术仿真系统的开发，主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用，尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统，并取得了显著的效果，这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验，其技能可以与在现场工作2年的人员比，因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性，计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域，例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中，后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用，但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段，还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。
（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计
目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。
关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。
输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。
通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显著的作用。
三、结论
输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中，供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核，着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统，使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目，并且允许人员在培训中发生各种错误，同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害，不受其他客观条件的限制，此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训，从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目，缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行，实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量，在短时间内提高施工技术人员的技术水平，对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显著，但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平，还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统，争取达到创造更高的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 杨永生,郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[j]. 电网技术.2000(9)
[2] 汤晓青,周林,栗秋华.输配电线路施工技术仿真系统的设计与实现[j]. 四川电力技术.2007(2)
[3]姜芳芳,来文青,龚庆武.虚拟现实在变电站仿真系统中的应用[j].高电压技术.2005(7)
[4] 王邦志,林昌年,蒲天骄.变电站集中监控仿真系统的设计与实现[j].电网技术.2004(8)
论文关键词：数控技术 仿真软件 数控教学
论文摘要：初学者在数控实习教学过程中易发生安全事故，造成机床和人身伤害。数控加工仿真系统是基于虚拟现实的仿真软件，是利用计算机来模拟实际的加工过程。采用数控仿真软件教学，不仅降低了运行成本，而且给学生更多的练习机会，在各种仿真过程中熟练掌握数控机床的加工生产技术。训练学生实习操作的技能技巧，有利于数控教学水平的提高。但数控加工仿真系统是一种模拟软件，它不可能完全代替实训。
数控技术自问世以来，给世界各国制造业带来了革命性的变化。现在数控技术已成为制造业，特别是先进制造业的核心，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。企业的制造能力、适应市场能力和竞争能力都是建立在数控技术之上。随着我国制造业的蓬勃发展，需要大量掌握现代化制造技术的人才，特别对一线数控技术工人的需求量非常大，这就要求中等职业学校培养具有高技能的技术人才。但许多中职学校由于条件的限制，只能传授理论知识，而缺乏实践，学生的实际操作能力欠缺。因此，探索出一种投入小、见效快的教学模式势在必行。
一、数控教学中应用数控仿真软件在的优点
要学好一门技术就要经过大量的实习实践，而数控技术更是一门实践性强的课程，良好实习环境是数控教学必不可少的条件。而数控实习设备属于的高科技产品，价格高，一台数控车或数控铣至少在10万左右，而一台数控加工中心要30万左右，多则达数百万。一般中职学校购置数量不多的几台设备让学生实习。从数量上和成本安全性上考虑，都不大适合学生的普及性教学和实训。如果数控机床的实训完全按照实操进行，需购置大量设备来满足学生实习，这样投入大、消耗多、成本高，一般学校难以承受，而使用数控加工仿真系统是解决此不足的主要途径。它既能解决实训设备不足、学生实习时间少的问题，又能解决初学者由于对数控系统及操作面板不熟悉而造成安全问题，提高学生对数控系统操作及控制面板的熟悉度，让学生大胆地通过仿真对所编程序进行验证，使实习的安排达到多样化，提高学生的学习兴趣和编程能力，使数控技术的教学投入少、见效快，是一种经济实用、安全可靠、功能多样的教学辅助工具。
二、在数控教学中的应用数控加工仿真软件方法
在学习数控加工仿真软件前，一般是学生完成了专业基础理论教学（如机械基础，机械制图等）、专业基础实训教学（如钳工，普通车工等）的基础上进行的，仿真教学的目的是充分利用现有的资源，训练学生实习操作的技能技巧。怎样运用好数控加工仿真系统，使其发挥最好效果，具体应做如下几点：
1.在数控教学初期
在教学初期，主要以理论教学为主，学习数控编程的理论知识（如指令格式、编程方法等问题），一般安排15课时左右。但同时在教学中应穿插数控仿真系统的学习，仿真系统主要解决软件的安装及基本的使用问题。可先用多媒体将数控仿真软件对学生进行集中训练，使学生对仿真软件的使用有全面的了解，然后让学生上机练习仿真软件的使用。
2.教学中期
经过初期的系统学习后，学生基本掌握了数控机床面板及数控仿真系统的操作方法，数控教学应将理论与仿真有机结合起来，理论教学以编程方法和工艺为主，而仿真训练主要进行程序的输入、校验等练习，同时让学生了解不同数控系统（如法那克、西门子、广数、华中等）的操作方式，将理论与实践结合起来。
3.教学后期
数控加工仿真软件只是一种模拟教学软件，是对加工过程的模拟，并非真实的加工过程，它不可能完全代替教学，尤其是数控加工实训。在数控教学中，往往由于过分依赖仿真系统，而忽视了机床加工练习。因为仿真系统与实际机床有着本质的区别，仿真系统无法替代学生在机床上加工时的真实感受，特别在切削用量的选择方面。因此，教学后期要合理安排时间，将仿真训练与实际数控机床操作训练有机结合，尽量让学生在机床上进行零件的加工训练，而仿真系统此时只是对程序验证的工具，学生可先在仿真系统上将零件模拟加工出来，然后再上机床实际加工，这样可以保证程序的正确性，减少在加工的过程中因程序问题而造成的安全事故。
总之，把数控仿真软件用于数控教学中，将有利于改进教学方法，提高教学水平。但同时要正确处理仿真与实际操作的关系，不能用仿真软件完全代替数控实习，应合理安排仿真与实际操作的时间。教育是高投入、高产出的行业，如何利用现有的资源和设备，以最少的成本，培养具有现代化数控技术应用和开发能力的新型机电一体化人才，是我们职业教育探索的方向。
参考文献
1.劳动部职业技能开发司.数控车床生产实践.北京:中国劳动保障出版社. 1997
3.劳动和保障部教材办公室.数控加工工艺学.北京:中国劳动保障出版社. 2000
关键词：自动控制理论 模拟仿真技术 电气工程 实时监控
中图分类号：TP13-4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01
社会的进步科技的发展带动了自动化技术逐渐取代手工技术，当前工业社会生产活动中自动化技术已经大规模普及推广开来，而且自动化程度不断加深。随之自动控制理论随着数学、计算机等多学科的发展也取得很大的进步，并逐渐由传统的经典控制理论向现代控制理论发展，现代控制理论在精准度和过程控制方面的优势也使得电气自动化技术其过程更加复杂化，在自动化产品设计进入实际工程前要进行一系列的模拟仿真，以确保能够世纪工程需要。
1 电气自动化和仿真技术
1.1 电气自动化的发展和特点
电气自动化作为电气信息方向的一门新学科，因为和人们生产生活密切相关而迅速发展。经过长时期的发展，如今电气自动化已经作为高新技术产业的重要部分而发展较为成熟。电气自动化从一个电气开关开始到整个电气系统的控制部分都有其分布组成。它包括了对开关信号进行控制，对工程目的进行分析，对系统中各设备进行信息交流，对系统中反馈的信息做汇总并按人们预期设定的程序步骤进行智能化的逻辑分析并准确快速做出动作反映，已达到脱离人工而能自动运行的目的。如今，电气自动化技术广泛的应用于工业、农业、军事和交通运输中。在电气自动化中，控制理论是其重要的基础内容。自20世纪四五十年代开始，控制理论一直在不断的发展。经典控制理论的出现标志着控制理论的形成，自动化技术开始得以普及推广。之后随着各种自然学科和计算机技术的迅猛发展，在20世纪五六十年代依托于数列和计算机技术的状态空间法的出现标志着现代控制理论的形成。经典控制理论计算简单便于分析，能够很好的解决单变量定常系统的设计应用。而随着工业进程的发展，人们对自动化程度提出了更高的要求，工业中有关多变量事变系统的分析设计已经不能再用经典控制理论，现代控制理论的出现解决了这个问题，使得电气自动化技术向着系统更加复杂，控制更加精准的方向发展。
1.2 自动化中的仿真技术
随着工业进程的加快，工业工厂、交通管理、军事国防在进行自动化程度加深的同时也要求对控制过程进行实时监控或着远程监控。仿真技术是自动化控制过程中不可分割的一部分。它通过力控软件将可编程逻辑控制器（PLC）中采集的现场实时数据反映到人际交换界面上来，并用仿真模拟图像对生产过程进行监控。模拟仿真技术也可以在自动化设备投入运行前进行预先模拟运行，以便检查自动控制程序是否稳定，是否满足实际生产需要。
2 仿真技术在电气自动化中的应用
2.1 仿真技术在自动化钢铁厂中的应用
在大型钢铁厂中，从铁矿向高炉送料开始一直到钢铁成型，其过程大多是脱离人工的自动完成，这主要有现场的各种传感器（温度传感器、压力传感器、红外传感器、噪声传感器等），控制室的大型工控机（可编程逻辑器PLC），各种配套的逻辑开关，相关的变频器，变压器等电气设备组成。PLC作为整个自动化的核心部分，对整个自动化过程进行逻辑分析和控制，逻辑开关通过通断作为相应PLC控制动作的执行者，现场的各种传感器和行程开关作为信息来源，将现场的各种实时数据信息传输给PLC，相关电气设备作为运行的支持。在中央控制室中，通过人机交换界面可以将PLC中汇总的各种实时数据反馈到显示屏上，通过这些配套的力控软件可以以图像的形式对钢铁厂的各个生产车间和每个生产过程进程数据进行仿真，并可以在显示屏幕上直接对各个生产过程进行手动控制操作。也可将其上传至网络进行远程协助操作和监控。
2.2 仿真技术在大型汽车组装厂的应用
在大型汽车生产厂，各种零部件的组装是汽车生产厂商所进行的主要活动，一辆车往往需要上万个零部件，而不同的车型需要不同的零部件，即便是同一辆车型的不同配置也需要不同的零部件，如何在最短的时间内组装出最多的车而且正确无误一直生产厂商所关注的问题。电气自动化技术的出现很好的解决了这项问题，并大大提高了汽车的组装速度。在汽车总装车间，各种细小繁多的零件需要按不同的车型组装到一起，由于汽车厂商往往是根据客户的订单需求，同一批次的车型中往往是不同的配置同时进行，这就使现场的操作工单靠脑力无法按时保质保量的完成任务。通过自动控制技术和仿真技术可以有效的解决这个问题。在将汽车组装进行几个部分的分割之后，在各个部分上安装可编程控制器（PLC）作为自动控制器，并安装显示屏作为仿真显示器，将各部分的PLC通过工业以太网连接在CCR（中央控制室）的服务器上，通过IPMS系统通过前端的仿真控制端将各种车型数据导入服务器中，服务器再降不同的配置信息分配到相应的现场PLC中，PLC可以根据不同车型的配置信息将所需的零部件现实到屏幕上，或者制作零部件架并在加上安装拨码灯，使PLC直接控制对应零件拨码灯的亮灭，这样可以是操作工很快捷准确的选取各种零部件，减少了工作强度，增加工作效率。
3 结语
电气工程及其自动化的发展使得我国各行业的自动化进程不断加快，仿真技术作为自动化控制系统中的组成部分，能够很形象的反映出设备实时运行的情况，方便监控与管理。目前可编程控制器（PLC）作为行业经常采用的生产控制设备，与之相应的力控软件能够很好的模拟仿真系统的运行状况，他们已经被越来越广泛运用到社会的各行各业。
参考文献
[1] 肖金凤，朱荣辉，盛义发.电气工程及其自动化专业电机学教学改革研究[J].电力系统及其自动化学报，2003（6）.
[2] 王云岭，高建树.仿真技术在课堂教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2004（2）.
[3] 杨敏南.中国自动化学会“系统仿真”79年学术交流会在烟台召开[J].冶金自动化，1980（2）.
关键词：电脑模拟仿真技术；电子维修教学；运用
中图分类号：G71 文献标识码：A
文章编号：1009-0118（2012）08-0125-02
随着电脑技术的飞跃，人们进入了数字化网络时代，相应的电脑电子技术的应用率也大大提高，特别体现在教学实践过程中，由于电脑模拟仿真技术的应用，填补了传统教学的抽象化，不但一定程度上提高了教学层次，而且节约了教学材料的成本。像利用电脑模拟仿真技术做成相应的电路模型，然后利用仪器器材去进行实验研究，不仅节约了实验器材，而且培养了学生的兴趣。
一、电脑模拟仿真技术的定义
仿真，Simulation，就是利用项目模型使得在某个具体层次上的不确定性因素转化成对目标的影响。仿真又被叫做蒙特卡罗方法（Monte Carlo），是一种通过使用随机数做实验来求解随机问题的技术方法。所以，蒙特卡罗方法，又名随机抽样或者统计实验方法，它属于计算数学的分支之一，是本世纪四十年代中期为了适应当时原子能发展而出现的。蒙特卡罗方法的基本思想是：当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“实验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。
蒙特卡罗方法起源于1876年，从1946年到1952年，数字电脑发展于科研机构，从而冗长的计算成为可能，而这样的计算就是蒙特卡罗方法所需求的。
电脑模拟仿真技术是一门综合性技术，它的基础是数学理论、相似原理、信息技术、系统技术等专业技术，电脑以及各类物理效应设备则是工具，利用的则是系统模型对实际的或者设想的系统，从而进行实验研究。它是多个高新技术领域知识的集大成者，包含了电脑、网络、图形图像、面向对象等技术以及多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等。
二、电脑模拟仿真技术的特点
（一）更加直观，简化学习
因为使用电脑模拟仿真技术进行电子维修教学时，可以制作出和实际状况一致的仪器与图标，所以，方便了学生们进一步的学习。
（二）分析手段多样化
电脑模拟仿真技术制作的模型，拥有相对完整的元件库，同时，电脑模拟仿真技术的混合模拟功能以及数字信号模拟功能，对电路仿真图形中的电波及各工作状态下的数据不仅具有储存作用，而且兼备打印作用。电脑模拟仿真技术具备静态、动态以及失真等各种状态的分析，同时对于电路中出现的短路和其他故障能及时做出判断分析。
（三）教学结合优点多
首先，电脑模拟仿真技术提供的实验方法相对简单易操作，实践于电子维修教学不但成本低，而且系统的自动检修和维护使得系统的长期使用得到了保障。所以，学生们在实际进行实验的时候，不必担心由于自身的操作错误从而造成不良后果。其次，假使实验中遇到不懂的问题，还可以寻求在线帮助，保证了实验的独立完成性。然后，在实验的反复操作过程中，不存在实验器材以及相应原料的浪费。最后，电脑模拟仿真技术在进行一些难度系数较大的实验的时候，可以有很强的真实感。
三、电脑模拟仿真技术应用于电子维修教学的意义
电脑模拟仿真技术运用到实际实验以后，实验中，学生们通过更改一部分的电路参数值，以至于改变主要的电路输入以及输出的性质，清晰地展现电路的变化趋势，从而帮助对电子维修理论相关知识有更大程度的感性上的认识，达到对知识的深层次的理解。电脑模拟仿真技术绘制的图形，结合实际测试数据，能够降低由于不确定因素导致的误差，同时可以观测得出瞬间发生的不容易被观测到的参数。和传统型的实物实验相比较，不难发现：电脑模拟仿真技术一定程度上，不但可以填补传统型实物实验不可以随意变更电路参数的缺陷，而且对于不更换实验元件的大前提下，同等的实验时间内，运用电脑模拟仿真技术进行电子维修实验相应课程教学，学生们在实验的过程中，能够利用变换电路参数，然后观测出性质的曲线型变化，并且观测出相对精准的数据。
电子维修实验教学的真正意义在于：通过学生们的自己动手实践验证理论知识，并且加深理论知识印象，填补理论上的空洞，从而形成自己的电子维修理论基础。将电脑模拟仿真技术和电子维修教学相结合，很好地解决了传统型教学由于时间相对短，学生们无法真正意义上理解电子产品电路的构架和相关原理的问题，更重要的是，利用电脑模拟仿真技术进行电子维修教学最大程度的开发了学生们的潜力，与此同时，激发了学生们的兴趣。
因为学生们对于电子维修理论知识的掌握程度以及熟练状况因人而异，而且学生们的认知能力也存在着一定的差异，直接导致了电子维修教学需要结合各学生实际，因材施教。而电脑模拟仿真技术引进电子维修教学，使得电子维修教学课程内容逐步趋于标准规范、差异化。
四、电脑模拟仿真技术在电子维修教学中的应用
关键词：卓越工程师教育培养计划 系统建模 系统仿真 MATLAB/SIMULINK
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（b）-0099-02
1 教学现状分析
自2010年起，为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》，教育部正式提出了“卓越工程师教育培养计划”。该计划旨在为现实和未来各行各业培养创新能力强、适应经济社会发展需要的各种类型的优秀工程师后备军。该计划以及相关同类型的计划实施要求有关高校要转变办学理念、调整人才培养目标定位以及改革人才培养模式，强化培养学生的自主学习能力、创新意识和探索未知领域的兴趣，提高学生解决工程实际问题的综合能力。作为高校教师而言，在计划的理解与实施中就应当从课程内容、教学手段等入手进行改革，从而培养学生的创新和实践能力。
现行的国内各类各级高等院校开设的“系统建模与仿真”课程一般都包括系统建模与系统仿真两个基本的教学单元[2-3]。系统建模与系统仿真各自的大部分教学内容之间具有很密切的理论概念关联性和技术逻辑上的不可分性，这些特点使得两者的教学过程有必然联系。但两者又有各自所关注的问题，这使得两方面的教学方法与教学模式必然有一定区别。可以说，系统建模更关注问题的数理特性的理论表达，从而其结果表现得较为概念化、抽象化、数学公式化；与此相对，系统仿真则更关注解决所关心问题对应的理论结果的数值校验及其效果表示，从而表现得较为技术化、具象化、图表化。因此，授课教师如何有机地将二者结合起来，主动利用各自特性，将非常有助于该课程的教学。
特别地，对自动化专业的学生而言，在专业性工作中涉及的实际工程控制系统，往往需要依据性能指标要求设计控制器或对原有控制器进行校正。系统建模与仿真作为特殊的实践性科研步骤，为工程类控制系统的分析、计算、研究和控制器的综合设计提供了快速、经济、科学及有效的手段，它已成为现代工程技术人员应该掌握的基本技能之一。因此，在“系统建模与仿真”课程中做好理论传授和实践能力培养这两个环节变得尤为重要。
在系统仿真技术的发展中，MATLAB /SIMULINK作为一种有效的综合计算仿真软件，得到了越来越广泛的应用。本课程改革计划在“系统建模与仿真”课程教学过程中，以MATLAB/SIMULINK交互式仿真集成环境为平台，结合多种教学方法，通过对具体问题的分析、设计与仿真实验研究，提高学生独立分析问题，解决问题以及技术表现的能力。
基于上述认识与理解，结合“卓越工程师教育培养计划”的主旨[1，4]，通过强化系统仿真在整个课程中的地位与作用，有利于实现计划所期待的高水平工程类人才的培养。本文正是依据这样的想法提出面向卓越工程师培养计划的，具有交互教学过程的教改方案，以期完善和提高“系统建模与仿真”课程的教学效果。
2 教学内容的调整与安排上的考虑
目前的“系统建模与仿真”课程，在教学过程中分别就建模与仿真两个方面的问题进行讲授。建模部分通常注重传授控制系统的数学模型类型、系统的建模方法步骤以及典型控制系统的建模，相关的模型简化处理方法等。在仿真部分则侧重于基本数学运算的算法理论和算法流程实现等。我们从教学实践中得到的感性认识是，这种教学模式下学生通常对两部分的相关理论知识掌握得较好，而两部分之间的概念/操作对应，理论/实际（指仿真程序或实验组件）关联能力没有得到培养，少有达到教学预期效果的。
应当指出的是，系统建模与仿真的课程教学不仅需要学生掌握该技术本身的基本理论与方法，更要使之成为自动控制理论、计算机控制、课程设计和毕业设计等后续课程的学习和实践中验证或判断理论结论正确性、有效性的数值检验工具。换而言之，系统建模与仿真的教学需要特别注重理论与实践关联性等内容的教学环节，培养学生形成独立地、创造性地的思维能力和工作能力。另一方面，由于课程改革压缩了MATLAB导论课程的课时，使得学生在学习MATLAB的过程中有可能不能充分地学习SIMULINK交互式仿真集成环境。因此，有必要在系统建模与仿真的仿真教学部分精准而深入地介绍基于MATLAB/SIMULINK的控制系统模型搭建方法。
3 教学方法改革的若干讨论
3.1 以仿真实验问题探究为出发点的系统建模教学法
该提法的本质是问题探究型教学法的确立。为调动学生的学习参与性和积极性，在教学过程中可以以探究解决实际问题为出发点，动员学生主动探求学习，实现系统建模与仿真的交叉教学。即教师依据所教授的系统建模理论知识和教学内容要点，给出相对应的仿真实验课题让学生先行进行分组探讨，而后参与教师主导的实验仿真，并由学生对完成情况进行观察说明，归纳总结对所观察对象建模的必要性，着眼点乃至建模的基本步骤。现有的“系统建模与仿真”课程中的系统建模部分的教学过程仅仅包含课堂教学部分，因此，在此次教学改革中，将融合仿真实验教学部分的交叉，让学生走进实验室，观察具体的控制系统，并在计算机上进行仿真控制，然后走出实验室，归纳实验室工作感受，体会系统模型数理对系统仿真结果理解的意义与价值，推断出系统建模具有工程实践基础意义的理论本质。这样既能使教师在系统建模的教学中更好的了解教学效果，调整教学内容，改善教学方法；又能引起学生的学习兴趣，加强学生对授课内容的理论与技术双面性的深刻理解；更能培养学生自主学习、自主分析解决问题的能力。这种课堂与实验室教学相结合的方法，不仅为学生提供了自主发展的空间，也提供了培养创新性思维的机会。
3.2 基于案例的系统建模与系统仿真的交叉/交互教学法
案例教学法是各类工程技术学科在教学实践过程中常用而行之有效的教学方法之一。该教学法的基本做法是，教师通常会在教学过程中选取一些与学生专业方向相关的内容作为案例，如果案例有很恰当的工程形象性和技术实际意义，如此的教学活动将非常吸引学生的关注力，这样不仅可以简单地激发学生的学习兴趣，更可以促进学生自启性地进一步探究与了解本专业知识。卓越工程师教育培养计划要求培养出来的“卓越工程师们”除了具有良好的理论素养外，更需要具有自我推动下运用专业知识研究、解决各种工程实践问题的实际动手能力和创新思维能力。因此，在“系统建模与仿真”课程的教学过程中，应结合实际案例的讲解展开，有针对性地将建模过程和仿真方法之间的交互作用与影响导入教学过程中，用教学过程本身的进展诠释系统建模与系统仿真的本质。
例如，在拟定的教学活动中我们考虑以如图1所示的单级行车倒立摆系统为案例，围绕行车倒立摆系统的建模与仿真方法，完成本节标题意义的教学改革。单级行车倒立摆系统的形象直观，结构简单，构件组成参数和形状易于测量和改变，所加控制律的控制效果可以通过其摆杆运动平衡态数理特征的稳定性/收敛性等直观地体现，也可以通过摆杆角度、小车位移和稳态时间等的物理特性的度量来刻画，其作为控制系统的仿真实验平台校验效果的直观性、客观性已经得到普遍认可。
在系统建模与仿真的交互教学过程中，在进行到连续型动态学系统建模示例说明时，其中的一个案例即选定为单级行车倒立摆。具体步骤如下（图1）。
（1）（仿真实验教学）组织学生进入实验室做观摩型教学，使学生接触和认识固高科技有限公司的单级倒立摆实验平台（GLIP2001）及其相关设备，教师简要介绍倒立摆的工程对象由来，倒立摆系统的常用控制方法等，然后让学生观察基于双闭环PID控制作用下的倒立摆控制系统的摆杆垂直平衡控制问题的实验过程。
（2）（建模课堂教学）基于实验过程观察与实验结果向学生提问，该系统的运动平衡控制问题中的物理特征与目标是什么，该物理特征和目标的数学意义是什么，相应数学意义如何利用物理定律公式化表现，进而逆溯出对行车倒立摆系统实施控制的建模必要性问题。
（3）（建模课堂教学）在接下来的建模教学中，基于实验案例的运动学物理定理定律，建立出案例系统的一次理论模型，分析该模型所具有的数学模型基本特征（如线性/非线性，时变/时不变，平衡点/稳定性等），讨论数学模型理论特征与实验观察结果的运动学物理意义的一致性，完善学生对所建数学模型工程技术价值与作用的理解。
（4）（仿真实验教学）基于行车倒立摆系统的一次理论模型，由学生在MATLAB/SIMULINK平台上搭建以一次理论模型定义的仿真模型，通过仿真模型微分方程数值求解反演单级倒立摆控制系统的摆杆运动的平衡态邻域内的动态过程，并由此判断所建一次理论模型的数值有效性，即模型的数值特性与运动学特性是否相互吻合。通过这一环节，让学生理解系统仿真是系统建模合理性的检验手段之一。
（5）（建模课堂教学）在课堂教学中讨论基于一次理论模型进行控制器设计的问题，提出通过简化、变形、变换等将一次模型转换为更便于控制器设计理论工具展开的二次理论模型的思想，提示一次理论模型后处理的必要性和现实性，介绍实现建模后处理的主要基本技术，如线性化、模型降阶、平均化近似等。
（6）（仿真实验教学）要求学生借助MATLAB/SIMULINK实验平台，自主实现基于既成的双闭环PID控制作用下倒立摆系统的摆杆垂直平衡控制的数字仿真实验，由教师讲解控制器设计的二次理论模型背景，使学生体会简化控制器设计的二次模型建立的必要性和优势。
（7）（建模与仿真融合教学环节）对想进一步探究建模与仿真相互关系的同学，建议其建立各种意义下的二次理论模型并基于此模型自主进行双闭环PID控制器参数调整，观察对倒立摆系统平衡控制效果的影响。
4 结语
该文围绕卓越工程师培养计划的主旨培养目标，即为未来各行各业培养创新能力强、适应经济社会发展需要的各种类型的优秀工程师后备军，尝试以“系统建模与仿真”课程为培养平台，通过调整教学内容，结合多种交互式教学方法，致力于培养学生的学术理论的融会贯通能力，技术创新思维能力和实践动手能力。
参考文献
[1]张安富，刘兴凤.实施“卓越工程司教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究，2010（4）：56-59.
[2]张晓华.系统建模与仿真[M].北京：清华大学出版社，2013.
关键词：电子技术基础；仿真软件；虚拟实验平台
电子技术基础课程是一门实践性很强的专业技术基础课，该课程教学是以理论课教学、课程实验和课程实践等教学环节构成。计算机仿真技术能把复杂事物简化、变抽象为具体、微观的事物放大、宏观事物缩小，缩短时空距离。在教学实践过程中，结合理论教学的进程，利用Multisim，Protel 99 SE，EWB，PSPICE，SystemView等仿真软件辅以生动的仿真演示，作为教学的补充，为传统的教学注入活力。这一方法实现了理论讲解和验证的同步进行，能增强教学的直观性与灵活性，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，可以提高课堂教学效率，取得良好的教学效果。
一、利用计算机仿真环境激发学生的学习兴趣
电子课程课本内容过于理论化，过于注重原理分析、公式推导，理论课教学学生听起来枯燥无味，难于理解，对该课程缺乏学习动力和热情。利用计算机仿真作为教学载体，可以很好地解决学生的学习兴趣问题。
利用Multisim 7电路设计仿真软件辅助教学后，在讲解电路原理的同时，可穿插Multisim 7软件对电路进行仿真。如在单级共射极放大器电路教学中，在讲解完基本电路原理后，利用Multisim 7软件对此电路进行仿真演示。先用Multisim 7软件模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用Multisim 7软件虚拟仪器进行在线测量，再对照电路设计要求更改相关元件参数，观察所得的变化，最后与理论计算进行对比。这样就将理论上枯燥而不易理解的教学内容形象地展现在学生面前。在整个教学过程中，学生自始至终都保持极高的学习兴趣。
在学习电子技术基础的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。结合教师在课堂上的演示，学生首先学会Multisim 7软件的基本操作。运用Multisim 7软件，学生可以在较短时间内完成各类模拟电路、数字电路的原理验证性实验。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路。由于在电子技术基础理论教学引入了虚拟的电子实验，使课堂教学情境化，增强了教学的直观性、形象性、生动性和时效性，激发了学生的学习兴趣。
二、利用虚拟仿真弥补演示实验的不足，提高课堂教学效率
电子技术基础课程中许多概念和原理经常是通过实验来帮助学生加以理解。实物演示方法虽然有直观、生动、真实的特点，但演示准备工作量大，不便观察。教学演示的内容一旦确定，其可变性很小，灵活性差。并且有些现象在传统的演示实验中是无法展示的，很难达到理想的教学效果，因此可以借助于虚拟仿真实验。将仿真技术应用于教学中，能模拟一些用语言难以清楚表述的和现实实验不易进行的内容。
例如，利用Protel 99 SE软件仿真显示出波形，振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效提高了课堂教学效率。
三、利用仿真实验，突破教学难关，增强教学效果
将仿真技术应用于教学中，可以把许多抽象和难以理解的内容变得生动有趣，动态地演示一些现象，化难为易，使教学中的难点、重点变得一目了然，便于学习者观察与思维，从而更好地理解和掌握所学知识，有效地实现精讲，突出重点，突破难点。
课堂上教师可以根据讲课需要，运行Multisim 7软件，模拟各种实验，并根据需要随意控制，使“实验结果”反复重现，使实验演示与教师的讲解同步进行；通过屏幕的展示，使一些抽象的概念形象化，将一些学习方法以动态方式图解。这样的教学模式生动活泼，调动了学生的学习积极性，帮助学生正确理解概念，掌握知识，提高了课堂教学效率。例如利用Multisim 7软件对负反馈放大器进行辅助仿真教学。反馈不仅是改善放大电路性能的重要手段，而且也是电子技术和自动调节原理中的一个基本概念。在放大电路中引入电压串联负反，会导致电压放大倍数下降，但输出电压的稳定性提高，非线性失真减少，通频带展宽，输入电阻增加，输出电阻减少。借助于Multisim7软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响，得出与理论相符合的结果，以利于课堂教学的成功进行。
四、虚实结合，增加实践环节
电子技术课程是一门实践性很强的专业基础课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。在电子技术实践课之前，学生先利用仿真软件将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，在仿真软件中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果。使教师、学生感觉到自己置身于特殊的教与学的环境之中, 从而产生亲临真实电子技术基础环境的感受和体验。Muhisim 7软件还提供了故障设置功能，实验时，学生可以两人为一组，互设故障，然后通过仿真结果进行故障分析，最后排除。这样，学生能初步学习电路的故障分析，大大提高了学习兴趣和实际动手能力。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子技术基础的设计水平。
例如在典型的互补对称式推挽OTL功率放大电路的实践中，先在Multisim7软件中绘制仿真电路，运行仿真电路，通过数字万用表和示波器观察输出结果。若结果不符合设计要求，则需修改电路再对电路进行仿真调试，直到符合要求为止，并输出Protel格式网络表文件。再应用Protel 99 SE 软件载入网络表，将元件封装形式修改为Protel形式的元件封装，设计PCB布线图。然后，根据布线图制作印刷电路板，并进行实物安装与调试。制作成功时的成就感激发了学生的学习热情，让学生有目的、有针对性地学习相关理论知识。通过相应的电子制作，在实践中巩固所学理论，并能用理论知识解决制作中遇到的问题，达到较好掌握理论知识与实践技能的目的。
（作者单位：恩平市中等职业技术学校）
参考文献：
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Tina Pro、用于电路描述和仿真的语言与仿真软件Circuit Maker、仿真单片机Proteus、Cisco路由器和自定义网络拓扑结构及连接的Boson NetSim。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”、Packet Trace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：
关键词：MATLAB；电路；电力电子；电力系统
中图分类号：TM1-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02
1 引言
MATLAB是多学科多工作平台的大型科技应用软件。它包含众多的工具各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等[1]。
2 MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用
电气工程及其自动化专业的主要课程是自动控制原理、现代控制理论、电力电子技术、电力系统分析、电力拖动等等，这些课程理论性强，学生学习积极性差，且较难掌握。为了改善这些情况，可以利用MATLAB的Simulink工具对相应课程内容进行模拟仿真，通过这样一个动态仿真来提高学生学习兴趣。
1.1 MATLAB在控制系统中的建模与仿真
电气工程及其自动化专业中与控制系统相关的课程，主要是《自动控制原理》和《现代控制理论》。《自动控制原理》中的自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等，通过MATLAB的仿真，可以使学生了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
在控制系统中，主要是应用Simulink系统仿真分析，以定性分析为主，阐述各环节（及各参数）对系统性能的影响与改进性能的途径，下面举例来说明，图1.1.1所示为弹簧-质量-阻尼器机械位移系统。图1.1.2为此动态系统的Simulink仿真模型，分析系统在外力F（t）的作用下的系统响应，即质量块的位移x（t））。（其中质量块质量m=5kg，阻尼器的阻尼系数f=0.5，弹簧的弹性系数K=5；并且质量块的初始位移与初始速度均为0。）模拟仿真时，外力F（t）可由用户自己定义，使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。图1.1.3为外力F（t）选幅值为5的阶跃输入的仿真结果。1.2 MATLAB在电力电子技术中的建模与仿真
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。《电力电子技术》现已成为电气工程及其自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。通过学习该课程，使得学生掌握电力电子器件的伏安特性以及整流，逆变，斩波，变频，变相等变流技术，学生可以通过利用MATLAB对电力电子器件和变流技术模拟仿真分析，最终对这些内容有深刻的理解。
电力电子器件电力二极管、晶闸管、可关断晶闸管等器件的应用中可以通过建立模型仿真更好的了解这些器件的特性，熟知器件特性后就可以很好的学习变流技术，下面举例变流技术中的三相整流技术。例：建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，给出三相桥式整流电路带阻抗负载的仿真结果。参数要求：三相交流电压源通过三个电压为220V，50HZ，相位滞后120度的交流电压源实现，触发脉冲模块频率设为50HZ；R=1Ω，L=1mH。图1.2.1为三相桥式全控整流电路仿真模型，图1.2.2 触发角为30度的波形图。从波形图得到仿真结果和理论分析结果一样。
1.3 MATLAB在电力拖动系统中的建模与仿真
电力拖动系统是生产过程中，以电动机作为原动机来带动生产机械，并按所给定的规律运动的电气设备。电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。因此，《电力拖动自动控制系统：运动控制系统》是电气工程及其自动化专业的重要课程。主要内容包括闭环控制的直流调速，转速、电流双闭环直流调速调节器的设计，脉宽调制，交流调速等等，这些内容都可以通过MATLAB来仿真验证，以提高学生学习的兴趣。
串电阻直流调速举例，仿真模型如图1.3.1所示，设置各个器件参数并进行模拟仿真，最后双击示波器scope、scope1、scope2可以清晰的看到电动机转速、电枢电流、励磁电流的波形图，这里就不再一一列举。
1.4 MATLAB在电力系统分析中的建模与仿真
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。电力系统分析电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程的分析。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。这些主要内容的分析都可以通过MATLAB中的simulink进行建模仿真或通过MATLAB语言辅助计算。
电力系统故障分析主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。应用MATLAB可对其进行模拟仿真，以下举例说明电力系统故障分析，仿真模型如图1.4.1所示，三相短路元件可设置为在某一时刻单相接地故障，参数设定，进行模拟仿真，在示波器scope中可得到单相接地时三相电压电流曲线。万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电压，示波器scope1得到故障相电压的正序、负序、零序分量的幅值和相位；万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电流，示波器scope1得到故障相电流的正序、负序、零序分量的幅值和相位。
1.5 MATLAB在其他典型系统中的应用
以上几个小结简单的介绍了MATLAB在电气工程及其自动化专业的专业课程中的应用，实际中，工作人员一般是利用MATLAB进行一些准备建设的典型系统进行建模仿真后，获得最佳参数，比如说，近年来，柔直流输电技术在电力系统中的应用越来越重要。利用MATLAB建立合适的柔直流输电和系统电网的模型，利用它来研究系统的动态特性，具有实时、准确、方便等多种优点；电力电子技术和运动控制联合系统应用得特变广泛，它涵盖了电子电路、电机拖动、自动控制、微机原理等多学科领域，是综合性、实践性和应用性很强的研究对象。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电路和系统的分析带来一定的困难，一般常用波形分析和分段线性处理的方法来研究电力电子电路。MATLAB仿真软件为电力电子技术和运动控制联合系统的仿真分析提供了崭新的方法与平台。MATLAB还可对很多典型系统进行仿真，在这里就不作一一介绍。
3 小结
本文重点讨论了MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用。论述了MATLAB和Simulink在该专业的主要课程中的应用仿真。MATLAB既可以帮助从事相关领域的工作人员对所设计的电路进行计算机模拟与仿真计算，以优化参数与配置，又可以使得该专业的学生在学习相关课程时，通过模拟仿真一方面提高自己学习的积极性和兴趣，另一方面又加深对所学知识的理解，使学生不仅学会知识还能理解各门课程的精髓以及在实际中的使用。
参考文献：
关键词：动态演示;流程模拟;教学模式;生产流程;课堂互动
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0130-02
动态模拟仿真技术（Simulation）是一门包含多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态演示[1-3]。仿真技术主要是以某种对象为参考蓝本，利用机械制作或手工组装将对象模拟一个实体的技术[4，5]。其诞生之初系用于军事科研用途，其后运用于各个领域，包括高聚物反应过程的仿真模拟。用动态仿真的动画流程全面展现高聚物反应过程[6-8]，模拟高聚物的合成现场，使学生对学习理论知识不感到枯燥，反而有强烈的兴趣。切实领导好学生的思考过程，发展学生的逻辑思维能力和独立获取知识、运用知识的能力。
一、教学过程中存在的问题
1.在传统的高校工科专业教学中，学生从属于被动的地位，教师授课以平面授课为主，讲解方式单一。特别是专业课程，由于涉及的内容较多，学生之前所学的基础知识不同，教材中所介绍的示例内容较为简单，对相关的实践环节的知识点也没有过多提及，学生不能很好地理解所叙述的例子。
2.急于求成的现象。现代工程领域中，高度的自动化、连续化和集成化，甚至有些行业易燃、易爆、危险性大，生产过程在严密的监控下实施。
3.对于大多数的生产流程不能在课堂上重现，因此在工科教学的环节中，学生只能根据教材被动的看，被动的听，只是接收平面、二维、静态的画面，无法提高学生理论联系实际、分析问题和解决问题以及动手的能力，更难以深入实际。这也是工科教学中长期面临的一个问题，为此急需一种适用的教学模式和教学手段来解决这一问题，进行教学改革，以期提高教学效果。
二、动态模拟仿真
随着计算机的问世与科技的进一步发展，对高等教育和教学提出了不同以往的挑战与要求。教学大纲的反复修订对教师的授课模式有新的规划，如何将经典、传统的授课内容形象化，激发学生的学习热情是摆在教师面前的首要问题。计算机仿真技术的问世与应用，改变了高校教育模式。全流程仿真技术的运用就是基于其原本的综合呈现这一属性，将机械仿真技术和计算机成像技术结合，通过合理的画面演示及计算机图像呈现，把对象主体活生生地展现出来[9，10]。这种技术在聚合物反应过程演示中运用得日益广泛。通过模拟真实的现场工艺过程，逼真地将枯燥的生产环节及分析仪器等形象呈现于学生面前，让学生感受真实的化工生产环境，极大程度地调动了学生的学习积极性和主动性，这种互动教学的课堂氛围无疑提高了学生的学习兴趣及对知识的掌握程度。
三、动态模拟仿真技术在教学中的应用
按照社会和企业的要求解构现行的学科课程体系，整合重构建立突出研发和生产能力培养的课程体系。根据职业能力的要求，确定教学项目，包括学习项目和拓展项目，采用小型生产进实验室，大型生产采用全流程仿真系统模拟的形式，整个学习过程中知识和能力的训练安排体现渐进性。以聚合物合成这一课程为例，阐述动态模拟仿真技术在教学中的应用。学生通过该课程的学习，弄清高聚物聚合原理与合成工艺的关系，对学生进行生产工艺观点的培养，达到培养学生在教学科研和生产活动中分析问题、解决问题的能力的目的，同时对今后更深入的学习其他专业课打好基础，具有重要意义。
1.理清聚合物合成的总的反应流程，如图1所示。
2.具体再根据每一种聚合物的聚合特点，设计反应流程。以悬浮聚合为例，设计反应流程，如图2所示。
3.最后建立聚合物合成动态仿真系统，设立专业教学资源库。以计算机技术为依托，以文本资源、视频资源和图片资源为后盾，在学习课本知识的基础上，观摩动态仿真的流程，可使学生真正了解聚合物合成的过程，并留下深刻印象，学以致用。以前述步骤为基础，创建聚合物合成动态模拟仿真系统，表1所示全流程动态仿真系统资源来源。
根据悬浮聚合的反应流程，设计如下仿真动态流程，视频截图如图3所示。
为了更为形象具体的描述悬浮聚合的过程，采用聚氯乙烯的悬浮聚合样本，绘制模拟仿真流程图。
4.动态模拟仿真教学的总结。随着现代社会行业结构的多样化，对人才的需求提出了更高的要求，更注重人才素质的专一化、综合化和个性化。这样的就业需求对传统的教学模式、人才培养方式提出了新的要求。就我们采用动态模拟仿真流程的教学过程中总结体会到，工科教学中仍然采用传统的纯黑板教学模式，十分的枯燥、单一，无法调动学生的学习积极性和主动性。采用动态模拟仿真的教学方式，使学生仿佛置身于生产流程的仿真环境之中，教与学互动，充分调动了学生的学习兴趣和热情，学习效率明显提高，使枯燥的理论教学生动化、形象化，极大程度地加深了学生对工艺流程及设备的印象，学习效果事半功倍。
参考文献：
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