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計算機仿真技術學習范文1
[關鍵詞]計算機仿真系統數控技術實習教學特點現狀應用
中圖分類號:G43文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120191-01
實習教學是職業教育的主要內容,它體現學生對所學專業的技能訓練掌握的程度,技能在職業學校教育中起主導作用,隨著數控加工仿真系統的越來越完善,在數控技術實習教學中也發揮著越來越重要的作用。數控加工仿真系統是結合機床廠家實際加工制造經驗與高校(含職業技術學院、中等專業學校、技工學校和職業學校)教學訓
練一體所開發的一種機床控制虛擬仿真系統軟件,可以滿足大批量學生教學需求。
一、計算機數控加工仿真系統的概念
計算機仿真就是借助計算機,利用系統模型對實際系統進行實驗研究的過程,分析復雜的動態對象,仿真是一種有效的方法,可以減少風險,縮短設計和制造的周期,并節約投資。數控加工仿真利用計算機來模擬實際的加工過程,是驗證數控加工程序的可靠性和預測切削過程的有力工具,以減少工件的試切,提高生產效率。它隨著計算機技術的發展而迅速地發展,在仿真中占有越來越重要的地位。
二、計算機數控加工仿真系統的產生
數控機床加工零件是靠數控指令和程序控制完成的。為確保數控程序的正確性,防止加工過程中干涉和碰撞的發生,在實際生產中,常采用試切的方法進行檢驗,但這種方法費工費料,代價昂貴,使生產成本上升,增加了產品加工時間和生產周期。后來又采用軌跡顯示法,即以劃針或筆代替刀具,以著色板或紙代替工件來仿真刀具運動軌跡的二維圖形,有相當大的局限性。對于工件的三維和多維加工,也有用易切削的材料代替工件(如,石蠟、木料、改性樹脂和塑料等)來檢驗加工的切削軌跡。但是,試切要占用數控機床和加工現場。為此,這些方法都存在弊端,將其不斷發展和完善,逐步找到一種能逐步代替試切的計算機仿真方法,并在試切環境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展,于是計算機數控加工仿真系統的出現成為必然。
三、計算機數控加工仿真系統的使用現狀
數控機床的切削加工過程仿真屬于幾何仿真,既不考慮切削參數、切削力及其它物理因素的影響,只對機床操作全過程和加工運行全環境的仿真,以驗證程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯誤而導致的機床損傷、夾具
破壞或刀具折斷、零件報廢等問題;同時可以減少從產品設計到制造的時間,降低生產成本。
四、計算機數控加工仿真系統在數控實習教學中的應用
數控加工仿真系統已經成為國家職業資格鑒定考試中不可或缺的一部分,從中也可看出仿真系統在數控實習教學中的重要性和普遍性。
1.仿真系統界面完全模擬真實數控機床的控制面板和顯示屏幕,真正實現虛擬狀態下的真實場景。學生利用該仿真系統進行模擬真實機床的操作,同樣會達到操作真實設備和代替實物操作訓練的目的,并且安全可靠。由于大部分的實訓活動可以在仿真系統中實現,使用仿真軟件將大大減少在數控機床設備上的資金投入,從而可以加快當前緊缺數控加工操作技術人員的培訓速度,也大大減少工件材料和能源的消耗,從而可以降低培訓成本。同時,具備多媒體教學特點的動態仿真操作使教學形象生動、內容流暢易懂?；咏虒W功能使得教師既可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容。教師也可以在自己屏幕上看到每個學生的操作情況,實時了解教學情況。
2.學生可以直觀地觀看工件的仿真加工過程,熟練掌握機床的操作步驟和加工流程,并能夠實現直接測量和檢驗加工后的工件,完全實現了真實加工再現。
首先,在仿真系統上,可以實現機床的選擇、刀具的安裝、切削用量的確定及對刀等一系列操作,具備圖形模擬演示功能,可以直觀地觀察刀具和工件的相對運動和加工情況。
同時,在機床運行和加工過程中,能夠及時提供程序錯誤或超行程等報警信息,教師或學生能夠根據報警信息進行分析,從而發現故障原因和作出相應的解決措施。
3.計算機數控加工仿真系統提供了一個采用虛擬機床替代真實機床進行實習訓練的平臺,在降低費用的同時保證實習效果,既講經濟又求實效。
總之,數控技術專業職業能力的培養,要求學生必須進行大量的動手操作訓練,而數控設備價格相對昂貴,受資金等各方面條件制約,大部分職業院校很難真正做到滿足實踐教學的要求。在教學中引入數控加工仿真技術,為解決此類問題開辟了一條蹊徑。
參考文獻:
[1]宇龍數控仿真系統說明書.
[2]閆杰,《遼寧經濟職業技術學院學報》,數控加工仿真系統在專業教學中的應用.
計算機仿真技術學習范文2
為了應對工業工程在有關工業系統設計、管理及優化等綜合性實驗課程開發難度較大的問題，該文提出將計算機仿真技術與項目教學、案例教學相結合，實現了“教、學、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學條件、提升實驗教學效果的同時，減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量，節省了實驗經費，而且克服了時間與空間上的限制，使得工業工程綜合實驗課的開課率和學生的專業綜合能力得到顯著提升。
關鍵詞：
計算機仿真；工業工程；實驗教學
計算機仿真技術是繼數學推理與科學試驗之后認識世界自然規律的第三類基礎方法?；谟嬎銠C仿真技術的虛擬教學是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學生在模擬的情境下進行探究和學習。這種教學方法生動形象，接近現實工作場景，有利于提高學習興趣，使學生在短時間內進入相應情境，真實的體驗如在現實中執行任務的感覺，以達到更快掌握技術手段的目的，而且這種教學方法可以利用計算機軟件的優勢創造出靈活多樣的工作場景且不受行業限制，使學生對實踐問題的認識更深入，采用的應對方法更靈活。由此“計算機仿真技術”便成為專業學習及實際應用中的重要方法和技術手段。工業工程作為管理科學與工程的二級學科，其人才培養目標是培養出面向生產、管理、服務的高級專業技術和管理人才，面向的工作崗位主要有制造業現場管理、產能計算、生產計劃與控制、項目管理、精益生產等，以及服務業的流程優化、工作研究等。其中，制造業涉及行業范圍廣、產品種類多、工序過程各異，因此，在教學過程中需要通過一系列系統的實驗項目培養學生專業的問題提煉能力及問題分析能力，并采用專業的技術方法和手段有針對性的對問題本質進行處理。然而，正是由于工業工程方法應用行業的廣泛性及多樣性，使得我們不可能如其他5類工程學科般擁有自己典型的實驗實訓設備，亟需我們在實踐教學過程中探索新的教學方法與實驗支撐技術。
1工業工程實驗課程教學現狀分析
工業工程類實驗課程的教學，在傳統的教學模式中，主要是以“理論課+實驗室”的模式，強調學生對工業工程專業基本方法和技能的掌握與應用，如，工作研究、動素分析、人機工程、物流工程、流程優化、現場改善等基本技能與方法論。傳統的實驗教學過程中，基本上遵照如下流程：首先，引導學生進行以上理論課的學習，使學生知道、了解并掌握這些基本的專業手法與技能；其次，通過開設相關實驗課程讓學生對所學的這些技術方法展開實踐，從而幫助學生達到訓練并養成工業工程專業素養的目的。然而，目前所開設的相關實驗課程均是就某一獨立技術方法而展開的較為單純的技能訓練，如，工作研究的實驗主要是針對動作研究、動素分析、生產節拍平衡開展具體分析過程實踐，幫助學生深刻體會這些基本專業手法的實際應用場合；人因工程，主要是通過系列人因實驗帶領學生親身體驗，感受高度、亮度、顏色、頻繁度、規律度等人因影響因素帶給人視覺、聽覺等感官的切實感受，從而探討基于人因的合理化設計、布局及工作安排；設施規劃布局則是基于物流分析方法，通過物流強度度量，分析部門間的相關性強度，從而為合理布局、物流優化提供有效參考。以上這些實驗均對學生在工業工程專業基本方法技能的培訓上起到了有效效果。然而，卻并未在促進學生養成工業工程職業素養上發揮強化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系統工程、系統建模及仿真優化等這類有關工業工程系統設計、管理及優化的主干課程的綜合性實踐項目，要設計出針對本專業基本技能方法的綜合性實踐項目，需要的制造業相關設備、產品品種等數量巨大，且耗費大、成本高，很難從實際操作入手，計算機仿真方法不失為解決此問題的一種有效方法。基于計算機仿真技術的虛擬教學則以其高效率、低成本、內容豐富、性能有效和安全等優勢得到越來越多的應用和推廣。因此，應該將“項目教學”“案例教學”“教、學、做”一體化和基于計算機仿真技術的虛擬教學的方法結合起來，充分發揮各自的優點，提升實踐教學效果?；谟嬎銠C仿真技術的虛擬教學很容易與其它先進的教學方法相結合，因此，在工業工程類實驗課程的教學中，將基于計算機仿真技術的虛擬教學與其它教學方法相結合，有助于提高實驗課程教學效果，而且成本低、效率高，使學生可以不受場地、行業、設備與產品的限制，使學生更好的掌握專業技能和方法，并通過基于計算機仿真平臺開發的綜合性實踐項目，鍛煉學生的工業工程系統設計、管理及優化的綜合能力，培養學生的專業素養，從而促進本專業人才培養效果的提升，計算機仿真技術在工業工程類實驗課程的教學中具有重要的意義。
2計算機仿真技術在實驗課程教學中的應用
計算機仿真技術為人們提供了一個理想的實踐教學手段，目前國內外已經普遍將其應用于軍事訓練、課程教學、運動訓練以及醫學研究等方方面面。美國是計算機仿真技術虛擬現實的起源地，現在美國計算機虛擬仿真技術的發展水平也比較高，在這個領域代表了國際先進水平，也是第一個把虛擬仿真技術應用在教育教學中的國家，目前在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件等幾個方面，形成了一個比較系統的虛擬仿真教學儀器架構。如，美國的卡羅萊納州立大學利用Java技術建立了基于Web的探索式虛擬物理實驗室，主要有以下幾個模塊：基于JavaApplet的虛擬實驗設備和實驗設施、相關的實驗課程模塊、實驗結果評價模塊、協作模塊。在歐洲，英國在計算機仿真技術虛擬現實的相關領域處于領先地位，研究出了虛擬仿真軟件包，并應用在教學儀器和工業安全培訓等方面。如，英國的諾丁漢大學在教育和學術方面對虛擬仿真技術進行了研究與探索，其目標主要在于探索桌面虛擬仿真的輸入設備應用上。此外，該小組還和其他學校緊密合作，將其仿真系統應用在了特殊學生教育中。在中國，目前各個大學和科研機構也廣泛采用計算機仿真技術建立虛擬場景進行相關領域的教學與研究。例如：中國科技大學開發出第一套基于虛擬仿真的教學儀器系統——利用虛擬仿真技術進行幾何光學實驗平臺的開發，系統將計算機輔助教學儀器的智能化儀器、計算機技術、虛擬仿真和物理教學儀器等有機結合，把物理教學儀器系統推進到了新的領域；北京潤尼爾網絡科技有限公司以北京郵電大學強勢的網絡、通訊、電子三門學科為基礎，采用JavaApplet技術、B/S結構、J2EE框架，為解決高校日趨緊張的實驗設備及實驗場地等實驗教學問題，由北京郵電大學網絡教育技術研究所組織精英力量，經過多年研究，開發出了配套的虛擬實驗系統。通過對國內、外的基于計算機仿真的虛擬現實教學應用情況進行對比，我們發現：當前，國外基于計算機仿真的虛擬實驗比國內開發時間早，應用相對成熟，不管是在仿真器材還是仿真軟件上都比較豐富、且功能較多；同時，國外很多成熟的仿真實驗產品價格普遍偏高，且技術難度也不太適合本科學生，更適合研究所或工程師使用。盡管如此，我國還是有很多現行的成熟的計算機仿真軟件供我們選擇，這些成熟的仿真軟件具有界面友好、可擴充性、支持二次開發等特性，甚至大多實現模塊化利于定制化實驗的開發，基本上能滿足國內高等院校實驗教學需要及豐富的仿真實驗需求。因此，國內很多高校及科研院所普遍采用購買成熟的仿真軟件產品，基于自身的仿真實驗需求進行對應的二次開發，從而設計出適合自己的基于計算機仿真的虛擬實驗平臺，并得到了很好的應用發展。就工業工程類實驗課程而言，現在市面上流行的仿真軟件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供給我們一個良好的仿真實驗平臺，供我們在這些平臺上進行綜合性實踐項目的構建和開發。
3基于計算機仿真技術的實驗教學模式開發
在深度分析學生學習特點和企業真實需求的基礎上，基于建構主義學習理論和混合式學習理論，按照社會發展對人才培養的要求，結合計算機仿真實驗教學設計的基本原則，借鑒信息化和項目教學、案例教學設計方法，探索出基于實踐項目、真實案例和工作任務的計算機仿真實驗教學模式，實現了“教、學、做”一體化的實驗設計。該模式由“項目導入、制定計劃、實施計劃和成果展示與評價”4個環節組成，其中，計算機仿真實驗教學貫穿了該模式的所有環節。下面簡單介紹該模式的具體實施方案。
（1）在“項目導入”環節，專業教師的活動包括：借助選定的計算機仿真實驗平臺，導入項目任務及目標、展示項目結果，讓學生對項目有一個直觀的認識，然后再布置具體的實踐任務；利用計算機仿真實驗平臺，讓學生明確自己應當完成的具體任務和完成任務后可以獲得哪些知識以及達到什么樣的技能水平；在充分考慮學生的現有知識和能力水平的基礎上，適當采取分工協作方式，安排具體的任務完成時間及成果的評定方法等。
（2）在“制定計劃”環節，學生的活動包括：通過自主學習、分工協作等方式，對具體實踐項目的目標、任務進行分析；確定任務所涉及的專業方法和技能手段，充分應用已掌握的專業知識和能力，借助計算機仿真實驗平臺，設計出仿真實驗模型幫助決策與優化；確定仿真實驗任務的實施步驟，為仿真實驗任務的實施做好充分的準備。
（3）在“實施計劃”環節，學生的活動包括：在計算機仿真實驗平臺上，按照擬定的計劃，逐步完成實踐項目的仿真任務；在完成實踐項目仿真任務的過程中，學生通過應用所學專業知識和技能，建構自己的專業知識，從而幫助自己養成專業素養。
（4）在“展示與評價”環節，學生的工作包括：在計算機仿真實驗平臺上展示自己的實踐項目仿真成果；參與討論和評價；通過對比分析，學生對自己的實踐項目展開進一步的仿真優化處理。
4結語
將計算機仿真技術與項目教學、案例教學更加緊密的結合起來，能夠更好的實現“教、學、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學條件、提升實驗教學效果的同時，減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量，節省了實驗經費，而且克服了時間與空間上的限制，使工業工程綜合實驗課的開課率和學生的專業綜合能力得到顯著提升。計算機仿真技術在專業實驗教學方面的應用前景廣泛,值得深入研究。
作者：趙燦燦 單位：首都經濟貿易大學安全與環境工程學院
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計算機仿真技術學習范文3
【關鍵詞】計算機；仿真技術；多媒體；EWB
Electronics Workbench簡稱EWB，即電子工作平臺，它是一種在電子技術界廣為應用的優秀計算機仿真設計軟件，被譽為“計算機里的電子實驗室”――虛擬電子實驗室。
利用EWB可以在計算機上學習模擬電子技術和數字電子技術，并進行電路設計、仿真調試等在實驗室完成的實驗。只要我們擁有一臺計算機加上一套電子仿真軟件，我們就相當于擁有了一個設備先進的電子實驗室。以虛代實、以軟帶硬使得電子電路設計變成了一件輕松愉快的事情。
一、EWB的特點
1.具有完整、精確的元件模型
EWB提供了相當廣泛的元器件，從無源器件到有源器件，從模擬器件到數字器件，從分立元件到集成電路，應有盡有。EWB不僅提供了各種實際元器件的精確數據和模型參數，而且提供了較寬的選擇余地，在設計過程中，學生可以根據需要自己選擇元件。
2.具有各種功能強大的電子測量儀器
EWB提供了齊全的虛擬電子測量儀器，包括示波器、函數信號發生器、萬用表、頻譜儀和邏輯分析儀等，操作起來非常真實和容易。
3.具有專業的原理圖輸入工具
EWB提供了方便友好的操作界面，學生可以輕松地完成原理圖的輸入。單擊鼠標，可以方便地完成元件的選擇；拖動鼠標，可以將元件放在原理圖上。另外，EWB具有連線的功能，同時也允許學生調整電路連線和元件的位置。
4.具有強大的分析工具
EWB提供了14種分析工具，利用這些工具，學生不僅可以清楚地了解電路的工作狀態，還可以測量電路的穩定性和靈敏度。
5.具有集成化、一體化的設計環境
EWB具有全面集成化的設計環境，在設計環境中可以完成原理圖輸入、數?；旌戏抡嬉约安ㄐ螆D顯示等工作。當學生進行仿真時，波形圖和原理圖同時有效和可視，當改變電路連接或改變元件參數時，顯示的波形立刻反映出相應的變化，即可以清楚地觀察到具體電路中元件參數的改變對電路性能的影響。
二、計算機仿真技術的作用
1.創新能力的培養
計算機仿真技術可以對學生在學習過程中所提出的各種假設電路進行虛擬，通過虛擬系統可以直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果。例如在虛擬《電子電路》實驗中，學生可以按照自己的假設，將不同的元件組合在一起，計算機便虛擬出組合的電路來。通過這種探索式的學習方式，有利于激發學生的創造性思維，培養學生的創新能力。
2.突破實驗室的局限性
隨著科學技術的發展以及器件的不斷更新，原有的實驗儀器和實驗器材不能滿足教學需要，使實驗教學十分不便。由于實驗室提供的設備和器件有限，在《電子電路》教學中，往往會因為設備、場地、經費等方面的原因，使一些應該開設的教學實驗無法進行。
利用EWB軟件，可以彌補這些方面的不足，在計算機上模擬出實驗室的環境、儀器設備和元器件，而不受實驗室在元器件品種、規格和數量上的限制。與傳統實驗方式相比較，更能突出實驗教學中以學生為中心的開放式實驗教學模式，從而提高學生對電路的綜合分析能力、設計能力以及創新能力。
三、計算機仿真技術的應用
1.在學習過程中的應用
計算機仿真技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，學生在進行計算機仿真時可以通過軟件自由選擇學習內容。由于教學內容的真實模擬，學生在學習過程中具有身臨其境的感覺。這對調動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養學生的技能都將起到積極的作用。
計算機仿真系統在教學中的運用，是教學改革的一個重要途徑。在仿真教學中，運用計算機的交互性，進行個性化教學和因材施教，充分發揮學生的創造性和主觀能動性，提高教學效果。
2.在實驗過程中的應用
筆者曾經組織學生在計算機上用EWB進行電路基礎、模擬電路和數字電路實驗，效果很好。實驗時，在EWB電路設計窗口輸入實驗電路的電路網絡拓撲結構、電路及元件參數。
由于仿真的手段切合實際，選用的元器件以及儀器與實際情形非常相近，繪制的電路圖需要的元器件，電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取，而且儀器的操作開關，按鍵同實際儀器極為相似，因此學習和使用非常容易。
通過電路仿真，既可以掌握電路的性能，又熟悉儀器的使用方法。學生在仿真實驗時能反復地進行從理論到實驗，從實驗到理論的過程，這一過程有助于學生加深對電子電路的基本原理、分析方法的理解，加強了學生實際分析問題與處理問題的能力，切實做到理論與實際的密切配合，改變了傳統實驗與理論脫節的局面。
另外，仿真實驗能避免真實實驗所帶來的各種危險。在實際電子電路實驗中，學生由于操作或線路連接等方面的錯誤會導致設備的損壞，甚至對學生造成各種危險。利用計算機仿真技術進行虛擬實驗，則可以避免這種顧慮。學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的實驗。
3.在設計過程中的應用
作為虛擬工作的電子工作臺，EWB提供了詳細的電路分析手段，以幫助學生設計和分析電路的性能。
計算機仿真技術學習范文4
關鍵詞：計算機仿真；高職化工教學；優化
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）30-6842-02
高職院校是實用型人才的培養基地，其主要職責是培養學生的實踐能力和提高其技術水平，從而為企業輸送高質量的實用型人才。化工專業中有很多單元操作僅僅靠書本學習難以形成動手操作能力?？炕嶒災軌蛟谝欢ǔ潭扰囵B學生操作能力，但一般院校中化工實驗設備較少并且簡單，與實際生產相距甚遠。因此，企業實習是該專業教學計劃中不可或缺的一部分，但企業實習中也存在這樣的問題：化工生產流程復雜，并且往往伴有易燃易爆、高溫高壓、毒氣等危險因素，因此沒有操作經驗的學生一般只能觀摩，動手操作的機會很少。這在一定程度上削弱了實習的效果。
計算機化工仿真是通過計算機模擬出化工生產過程的操作單元。學生通過計算機仿真訓練，能夠掌握每個操作單元的特點，提高了分析能力和操作水平，這比實驗室操作更加貼近生產，比企業實習更加安全有效，是一種行之有效的實踐教學方法。
1 化工仿真技術
化工仿真技術是以軟件為基礎，將生產過程中的操作單元以動態數學模型的形式模擬出來，以完成如何開車、停車、及常見的事故處理的全過程[1]。具體來說就是將化學工業中的典型單元操作如：離心泵單元、液位控制單元、換熱器、管式加熱爐、精餾塔、吸收解吸單元、離心式壓縮機、真空系統等，此外還包括大型的合成氨、常減壓蒸餾、催化裂化反應等流程工段?；し抡婕夹g是計算機與化工的有機接合。其主要的仿真原理有：系統仿真、過程系統仿真和DCS仿真系統。
1.1系統仿真
系統仿真是運用物理或數學模型代替實物進行實驗和研究的一種技術，分為數字仿真和物理仿真兩類。數字仿真以實物的運行規律為依據，建立數學模型而后在計算機上進行研究。物理仿真則是以實物為基礎，然后按一定比例或規律進行放大或縮小建立物理模型，并以此模型為研究對象進行研究。相比之下，數字仿真靈活性更強，能夠對相反的動態特性模型進行研究，是一種經濟且有效的研究方式。
1.2過程系統仿真
過程系統仿真是對過程系統的數字仿真。其對過程系統的動態特征進行數字建模，然后再將數學模型在仿真機上體現，從而在仿真機上實現對過程系統的研究。過程系統仿真由過程系統、數學模型和仿真機等三個主要部分組成。通過建模和仿真將三部分聯系在一起。
1.3 DCS仿真系統（集散控制系統）
DCS（Distributed Control System），簡稱集散控制系統，特性是使用多臺計算機分散控制、操作，實現控制回路分散化、數據管理集中化的控制系統。將事故的危險性大大分散。
2 仿真技術在化工教學中的應用
計算機仿真技術運用到高職化工的教學中，學生能夠感知真實的化工生產環境，調動了學習積極性，使學習過程更具個性化，提高了學習效率。 仿真技術又優化了化工類實驗與實踐性環節的教學過程，有助于對學生綜合能力以及化工實際操作技能的培養[2]。
以煤為原料的合成氨工藝流程的仿真界面為例，如圖1所示。該課件以小合成氨生產中煤制氣工段為基礎，提供了該工段的生產原理、設備結構圖、設備照片、過程控制、樣品分析方法等詳細的技術資料，學生能夠通過該仿真學習，掌握合成氨工藝的理論知識。同時課件還提供虛擬生產、工藝計算、現場錄像等模塊，能夠讓學生如同在工廠操控室一樣，對過程進行操作與數據分析，這極大地提高了學生的實踐操作能力。
3 計算機仿真在教學中的優勢
計算機仿真能夠讓學生比書本上更直觀、具體地認識化工生產過程，又避免了在工廠實習的一些弊端，在化工教學中有著獨特的優勢。主要體現在以下幾方面：
1）化工生產系統一般都是大型工業系統，生產連續性強。學生不可能在工廠中學習反復開停車等操作。而在仿真教學中學生在計算機上可以反復停車、開車甚至設計故障，充分培養了學生的動手能力。
2）仿真實驗主要在仿真機上進行，通常用軟件形式體現。傳遞復制極為方便，大大地節省能源、材料、人力。
3）動態仿真數學模型可以產生被仿真系統受到各種外部擾動或操作變化的動態響應，即模型的預測性。
4）仿真軟件大多提供參數設定、報警記錄、數據記錄、成績評定等特殊功能，有利于教師了解學生掌握情況，便于實施各種新的教學與培訓方法。
5）仿真機上可以做一些現實情況不允許作的實驗。在計算機上學生可以設定各種參數的極限狀態來學習復雜生產過程的運行情況，也可以做一些破壞性的試驗，而不會造成任何損失。這都有助于提高學生分析和決策能力。
4 仿真教學優化的思考
化工仿真在對學生實際操作能力的培養上具有無可比擬的優勢，在教學過程中如何把這一優勢發揮更好呢？筆者有以下幾點思考。
4.1 課程安排優化
首先要優化課程安排[3]，增加仿真教學與理論教學的互動性，使學生不僅從理性上認識化工單元操作，也能從仿真教學中獲得具體操作、處理能力。比如仿真課程與化工原理同步，如化工原理課程從理論上學習了離心泵之后，仿真教學隨之進行，那么學生在仿真課程中能夠加深對離心泵原理理解的同時，增強操作實踐能力。
再者，仿真教學與工廠實習結合起來。如果學生直接從課堂走到工廠，面對復雜而又危險的生產環境，往往不知所措。在實習之前，針對性的進行幾個單元操作的仿真教學，使得學生對生產工藝有一定的認識，到工廠后結合實際情況，能夠加深對理論的理解，也提升自身在復雜生產工藝條件下的決策能力。
4.2 教學資源優化
計算機技術飛速發展，智能手機也在學生中迅速普及。一方面我們要完善學校教學資源，如購置一些新的仿真教學軟件，使得仿真教學能更加貼近實際生產。另一方面，建議仿真教學的軟件開發者，可以結合現在的智能手機普及情況，開發一些經典單元操作的手機應用，學生在課堂上隨時能通過手機應用來學習，從而使理論學習變得具體、形象、可操作。
4.3 教師自身技能的提高
高職院校注重對學生實踐能力的培養，這要求老師不僅要有扎實的理論基礎，也要有豐富的實踐經驗。高職教師應該注重提高自身的動手操作能力，對每個化工單元操作做到成竹于胸。在理論教學過程中，也應該重視對學生操作能力的培養。
化工仿真教學是銜接課堂與實際生產的橋梁，能夠培養學生分析和解決實際問題的能力和提升其操作技能，是高職化工教學的重要組成部分。用新的技術手段，使得學生能夠更直觀的理解生產過程，是計算機仿真在化工教學中的發展方向。
參考文獻：
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計算機仿真技術學習范文5
關鍵詞：實驗教學改革 仿真技術 實驗整合
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.
[3] 高金輝,楊軍平,邱愛中.虛擬儀器技術及虛擬實驗室的構建[j].河南師范大學學報:自然科學版,2008,36(2):63-66.
計算機仿真技術學習范文6
物理實驗不同于一般的科研，尤其是大學的物理實驗需要學生自己進行實驗的操作，得出數據，進行數據的處理，寫出實驗報告。學生進行物理實驗鍛煉的是操作實踐能力，如果完全利用計算機進行操作無疑會降低學生的動手能力，所以計算機應該作為輔助手段，或者是發揮其在物理實驗中的特殊作用。
2多媒體技術在大學物理實驗中的應用
物理實驗的計算機應用其一就是利用多媒體技術進行物理實驗的教學。隨著科學技術的高速發展，傳統物理實驗的教學已經無法適應現代社會的發展，勢必要求改變物理實驗的教學方法，而計算機尤其是多媒體技術的應用滿足了現在物理實驗的要求。
2.1利用多媒體技術進行教學
大學物理學承擔著培養新型人才的重任。物理實驗涉及面比較廣，但是實驗課時間有限，所以傳統的物理實驗往往無法讓學生充分的學習和操作，老師的講解也是“填鴨式”，完全按照課本的操作步驟讓學習進修操作，得到的數據往往也是根據課本上的公式得出的。而對媒體技術的引入，能夠讓教師獲得最先進、最前沿的物理實驗知識，讓學生的視野開闊，動手意愿更強，培養學生的創新意識和創新思維。能夠豐富實驗教材，方便學生進行學習，客服傳統物理實驗教學的弊端。利用多媒體技術制作物理實驗教學的課件，能夠大大提高教學效果。物理實驗的操作過程往往不具體，有些抽象描述如果利用傳統的教學模式無法直觀的表達給學生，而多媒體技術能夠利用計算機的模擬技術，將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等，讓學生能夠直觀了解物理實驗的信息。比如大學物理實驗當中的“霍爾效應”中平衡態的建立過程，就需要利用多媒體技術，將實驗中本來瞬間完成的動作放慢，讓學生仔細的進行觀察和理解。多媒體技術能夠使用計算機技術當中的PowerPoint，Flash等制作物理實驗課件，先讓學生近距離、科學的接觸物理實驗，能夠掌握模擬實驗的基本步驟，這樣在進行具體的物理實驗過程當中就會得心應手，更好的鞏固已經學習的理論知識。教師還可以利用網絡將已經制作好的課件上傳到網上，方便學生自行學習。
2.2利用多媒體技術進行教學管理
物理實驗過程中，由于實驗室的設備有限，所以一般上物理實驗課都需要老師進行學生的登記，進行學生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣，浪費時間和精力。而多媒體技術的應用能夠方便老師利用計算機技術進行學生登記。學生還可以利用計算機技術在網上提前進行選課。多媒體技術在教學管理上的應用應該側重對管理系統軟件的開發，按照物理實驗的特殊教學管理模式開發相適應的系統軟件。
3計算機仿真實驗在物理實驗中的應用
隨著仿真技術的快速發展，計算機仿真實驗也隨之出現了。所謂的計算機仿真實驗就是虛擬實驗環境，能夠節約實驗室資源的利用和消耗，是利用現代科技的典型。
3.1計算機仿真技術在物理實驗中的作用
目前計算機仿真技術應用于物理實驗當中，大多數高校學生都稱仿真物理實驗儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強學習的樂趣。其中，調節仿真儀器可以模擬真實的操作儀器，從而減少對真實儀器的損害，而且學生出現錯誤時候，能夠智能的提供幫助。再次，仿真實驗系統是利用計算機技術進行的，所以能夠在網絡上進行傳播，實現資源的共享。
3.2仿真實驗在物理實驗中應用的現狀
3.2.1仿真實驗在我國的產生和優勢
我國對物理實驗中的仿真實驗起步比西方發達國家晚，但是后來者居上，我國也開發了一些非常好的仿真軟件，主要集中于一些技術較先進的單位，比如中國科技大學物理實驗中的仿真實驗，為物理實驗的教學模式提供了新的借鑒，該仿真實驗主要是充分發揮了計算機的功效，將教學內容和學習者的操作融為一體，方便了一些沒有接觸過實驗的學生進行仿真模擬，對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認識。仿真實驗在大學物理實驗中有很多優勢，第一，仿真儀器可以進行拆卸，從而更好地對儀器進行觀察，讓學生和老師對儀器有更進一步的了解和認識。第二，可以隨意產生實驗中待定的物理量，從而適應不同的學習階段要求，滿足不同學生的學習需求。第三，能夠模擬實驗的誤差，從而對實驗的質量進行綜合的評價。第四，將學生所做的物理實驗得出的數據進行存儲，方便學生進行查閱，方便分析資料。
3.2.2仿真實驗的具體案例
某大學的物理實驗面臨著資源不充足和設備不先進的局限，為了滿足更多學生的需求，為了方便教師對物理實驗的學生報告進行更準確的核實，該校利用計算機仿真技術開發了新的物理實驗網絡教學管理系統，這個系統的基礎就是利用互聯網而產生的。整個系統的設置采用了教學大綱的實驗模式，包括實驗儀器、實驗原理等很多模塊，主要分為基本模塊和附加模塊。
4總結
