计算机仿真技术学习范文

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计算机仿真技术学习

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【关键词】计算机 仿真技术 课堂教学

【中图分类号】G623 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)01-0228-02

计算机仿真技术是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型,并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点,已成为分析、设计、运行、评价、培训系统(尤其是复杂系统)的重要工具。伴随计算机技术的普及,众多学校为提高教学质量,强化校园硬件水平,现代化水平纷纷引进计算机仿真技术,并取得了显著的效果,本文主要在对计算机仿真技术的研究后权衡其优劣势并从技术上给予指导以求这项技术能更广泛的普及。

1.计算机仿真技术应用于课堂教学的价值

1.1计算机仿真技术特色

①参数的灵活性。计算机仿真技术的这一特性能确保随着课程数据加工分析、实验项目的转变其系统都能提供点对点的服务,从而在运行成本低,处理稳定的基础上实现可控的实验利用。

②数据加工效率高。有计算机运行做保障,对于数据的分析加工时间相当短。能及时提供参考模板,节约可利用的时间。

③运行稳定可靠。与人工数据处理不同之处在于只要系统程序安排在正确范围内,其运行得到的数据精确度几乎是不容质疑的。

④仿真接近实物。与实物模型不同的是计算机仿真技术下仿真的实物更接近于现实事物,且反正费用低,适合重复使用。

1.2计算机仿真技术应用于课堂教学的取得良好效果

①学生的知识掌握程度提高。传统教学中教师将实物模型展现给学生,学生大部分时间只能接受事物的外观,对于其结构原理只能通过死背硬记的方式掌握,当计算机仿真技术应用于课堂之后,学生不仅能从各个角度观察模型且能观察事物内部的构造,这样原理性质等知识将被学生以极快的速度接受,在这种情况下学生的学习效率和掌握程度迅速提高。

②学生的学习热情得到提高。仿真技术通过虚拟的方式将学生之前亲眼看过的物体通过抽象的表现形式更具体科学的呈现出来,通常情况下,学生会迅速与其建立陌生感并产生浓厚兴趣,在积极的兴趣引导下,学生通常能举一反三,有利于活跃课堂达到高于教学目标的效果。

③节约教师备课时间以及教学成本。传统教学中对于课程的进行往往需要借助由大量资金购买的模型仪器,而计算机仿真技术的介入使这一传统教学任务中不可或缺的一部分取缔了,代之的则是灵活多变且可以重复利用的虚拟设备,通过虚拟的技术使学生单独接触仪器设备的机会增加了,达到了事半功倍的效果。

④计算机仿真技术应用在课堂教学中更安全人性化。这一方面体现在便捷的学习环境上,虚拟的模型设备供所有人使用学习,使过去的狼多肉少局面消除了。另外对于一些例如电力、机械课程中应用这一技术能减少学生实际体验中出现的偶然性危险问题,使学生在安全稳定的环境中学习[1]。

2.计算机仿真技术应用于课堂的注意事宜及避免

①要具体问题具体分析,结合课程需要选择仿真系统软件切不可胡子眉毛一把抓。在系统软件数据操作过程中一定要确保数据录入的准确无误,防止因为一个数字或程序顺序的错误导致整个软件的失控甚至瘫痪。

②仿真模型等课程的课时安排应适当。对于机械、建筑等行业的课堂,其学习一方面来源于课堂的学习另一方面也是最主要的来源于实地的操作,所以合理规划二者的时间是必要的,既要保证学生对于理论知识的熟稔掌握还要确保学生在实践过程中掌握具体的操作技巧[2]。

③要严格规范操作系统。事实表明,由于计算机的普及,人们对于计算机的操作程序越来越不规范,不仅出现在随意处理硬件上,例如多规格硬件装配的现象,对于仿真系统设备一定要规范使用以延长其使用寿命,另一方面也能保证其精确度。

3.计算机仿真技术应用于课堂的利弊分析

由上述我们看到实施中取得了良好的效果,也存在需进一步克服改进的方面,这有待学校实施者本着实事求是的态度、科学的精神,在实践中不断探索不断改进,使之越来越完善。

4.计算机仿真技术应用于课堂的发展展望

①多媒体化及网络化。随着网络技术的不断提高并伴随着相应的法律法规的进步,资源的共享成为了可能。一般情况讲,仿真软件系统的开发费用是高昂的,且用于不同行业的系统软件不易通过系统设置改变而进行不同行业的使用所以,一般情况下开发商不会讲软件资源自愿分享到大众网络中,但是随着阶段付费网银等的发展,为即使的平台使用成为了可能,这对于开发商来说是一个不错的商机,对于体验用户也会相对更加方便和优惠。

②需求订制化。社会主义市场经济的发展使许多新兴行业产生,新兴行业的诞生使学校的教学科目出现了增加,尤其对于高等院校以及技术类院校。但是仿真设备及软件往往会随盲目的市场导向而生产,在市场进入需求引导阶段以后,或许会出现仿真项目开发商根据课堂内容以及性质开发个性系统软件,这不仅有利于开发商的销售,也将极大普及计算机仿真技术在课堂上的应用。

计算机技术的普及在今天来说日星月异,其承载的各项便民技术也在粉墨登场,计算机仿真技术引用于课堂就是其发展的一项成果,有调查表明仿真技术在课堂中的应用已达到百分之四十以上,相信将来数据还会攀升得更快,教育的进步需要技术,其又互为作用,在这相辅相成的作用中教育定会更进步。

参考文献:

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关键词:计算机仿真技术 电子专业教学 应用

课 题:本文是在建设江西省冶金工业学校电子技术应用重点支持专业建设项目“改革教学模式”过程中的实践研究成果。

一、计算机仿真技术的特点

1.计算机仿真技术的基本特性

沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性。虚拟仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物,是一种更高级的仿真技术。将虚拟仿真系统应用于电子技术专业教学,可使使用者获得视觉、听觉、运动感觉等多种感知,绘制的电子图形与实物十分逼真,具有界面直观,易学易懂的特征。因此,用计算机仿真技术进行教学,学生能够更加直观地进行观察和学习。

2.仿真技术能够提供各种分析手段

计算机仿真技术具备完整的混合模拟功能及数字信号模拟功能,可以对电路图中的电波及各种工作状态数据进行储存、打印。计算机仿真技术不仅具备对静态、动态以及失真情况进行分析处理,而且对于电路中出现的短路及其他故障能够进行及时、合理的判断和分析。

3.仿真技术在教学中的作用

计算机仿真技术不仅实验方法简单明了,而且成本低,便于系统的检修和维护。学生进行实验时,不用担心因错误操作而引起不良效果。学生能够独立进行实验。学生进行反复操作的过程,也不会造成实验器材和原料的浪费。并且可以进行一些难度系数较大的实验,达到身临其境的真实感觉。

二、计算机仿真技术在电子技术教学中的应用

1.在课堂运用仿真技术,进行演示实验,能够提高教学效率

以往在进行理论课教学过程中,过于注重原理分析、公式推导,学生常感到枯燥无味,难于理解,需要配合演示实验,而教师需要花费大量时间进行演示实验的准备,并且常需要将多种仪器搬到教室,使用起来非常不便,演示操作过程时间长,常常影响教学进度。如今将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂,在进行理论讲解的同时,利用多媒体同步进行演示,使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化,弥补了理论讲解的不足,而且学生更易掌握、理解。

2.利用仿真技术进行实验教学具有较强的灵活性、精确性

通常情况下,实验操作过程经常存在不可预测的因素,往往会得到不同的结果。采用计算机仿真技术绘制图形,与实测数据相结合,可以减小因为不定性因素引起的误差。与传统实物实验相比,计算机仿真技术可以弥补实物实验不能任意改变电路参数的缺点,能够在不更换实验器材和元件的情况下,利用计算机仿真技术通过变换参数来观测结果的变化,从而得出精确的分析数据。

3.仿真技术教学生动有趣,能有效激发、提高学生的学习兴趣

实验课的真正目的就是让学生能够通过实验课程的学习来验证理论知识,能透彻清晰地理解理论知识,巩固学生的专业技能。传统的实验教学主要靠老师的讲解和演示,学生动手时间少之又少,导致学生无法加深对原理的理解,计算机仿真技术避免了这种现象,大大提高了学生的实验实效,调动了学生的积极性,激发了学生对实验课程的兴趣。

4.仿真技术为教学提供了理想的教学方案

由于学生对知识掌握和熟练程度不同,学生的认知能力存在差异性,对新知识的理解掌握能力不一致,因此教师在制定教学方案时需要考虑到学生的实际情况,因材施教。计算机仿真技术的引进,无疑给教学提供了理想的教学方案,教学内容更加规范化、标准化,并且以重点培养专业技能为目的,设计的教学方案更加合理实用,符合学生的特点。

三、仿真实验应注意的问题

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关键词:计算机仿真 工业工程 实验教学

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(b)-0237-03

The Application Research of Computer Simulation Technology in Experiment Teaching of Industrial Engineering

Zhao Cancan

(School of Safety and Environment Engineering, Capital University of Economics and Business,Beijing,100070,China)

Abstract:By using triditional method, it is difiicult to develop the comprehensive experiment of industrial engineering on industrial system design, management and optimization. In order to resolve this problem, a method using computer simulation technology combined with teaching program and case sudy in this paper is proposed. Based on this method proposed, teaching, sdudy and operation are integrated. And the experimental teaching environment and effect are both improved significantly; the equipment consumption is decreased, especially the consumables consumption. Therefore, it can save experiment funds, eliminate the limitation of time and space, which make a significant improvement in experimental couse and sdudent capability.

Key Words:Computer Simulation;Industrial Endineering;Experiment Teaching

计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境,让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象,接近现实工作场景,有利于提高学习兴趣,使学生在短时间内进入相应情境,真实的体验如在现实中执行任务的感觉,以达到更快掌握技术手段的目的,而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制,使学生对实践问题的认识更深入,采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。

工业工程作为管理科学与工程的二级学科,其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才,面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等,以及服务业的流程优化、工作研究等。其中,制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异,因此,在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力,并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而,正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性,使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备,亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。

1 工业工程实验课程教学现状分析

工业工程类实验课程的教学,在传统的教学模式中,主要是以“理论课+实验室”的模式,强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用,如,工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中,基本上遵照如下流程:首先,引导学生进行以上理论课的学习,使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能;其次,通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践,从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。

然而,目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练,如,工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践,帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合;人因工程,主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验,感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受,从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排;设施规划布局则是基于物流分析方法,通过物流强度度量,分析部门间的相关性强度,从而为合理布局、物流优化提供有效参考。

以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而,却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于,缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目,要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目,需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大,且耗费大、成本高,很难从实际操作入手,计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。

参考文献

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[3] 胡晓波,李琰,王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学,2007(2):121-122.

[4] 曹旭帆,叶舟,高灵.基于计算机仿真技术的实验教学改革方案[J].实验技术与管理,2008,24(12):99-101.

[5] 徐玮玮.仿真实验在教学中的应用及其意义[J].科技信息,2009(34):I0352-I0353.

[6] 陈龙,张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2009,26(8):73-75.

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[8] 张明,李良荣.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(6):117-119.

[9] 刘颖,张东亮,李旺彦.计算机仿真技术在教学中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护,2011(22):143-144.

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[11] 张敬南,张谬钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):101-104.

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[13] 刘扬武.分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用[J].电脑知识与技术,2014(15):76.

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[关键词]计算机仿真电子商务仿真

电子商务作为一个新兴领域,各个院校在电子商务专业建设中,培养目标和课程体系不是完全统一,因此侧重点是不同的。普遍存在的问题是重理论而轻实践的现象非常严重,不利于电子商务人才地培养。原因很简单,就是实践的电子商务平台很难搭建,应用仿真技术可以解决这一问题。利用计算机技术、网络技术等现代信息技术从事商务活动,突出学生的动手能力,培养融IT与商务于一身的高素质复合型人才。

随着互联网的全面普及,基于互联网的电子商务也应运而生,并在近年来获得了巨大的发展,成为一种全新的商务模式,被许多经济专家认为是新的经济增长点。这种电子商务模式对管理水平、信息传递技术都提出了更高的要求,其中安全体系的构建又显得尤为重要。如何建立一个安全、便捷的电于商务应用环境,对信息提供足够的保护,是商家和用户都十分关注的话题。

一、概述

计算机仿真技术可以为学生提供虚拟的仿真情境,为学生创设一种开放的、主动的、发现式的探索式的学习环境,发展学生的高级思维能力和问题解决能力,从而通过对该情境的操纵、观察和思考得出合理的结论。计算机仿真可以在很大程度上激发学生的高水平思维活动,让学生通过反省性的、高水平的思维活动来建构深层的、灵活的、真正的知识,近几年,计算机模拟教学在国内外的电子商务课程中屡见不鲜,但仿真教学在计算机教学中的应用、尤其是在计算机网络课程中的应用还处于探索研究的阶段,将计算机模拟应用于教学活动中,往往能够收到事半功倍的效果。

电子商务引起人们的普遍关注,细说起来也不过是最近几年的事情。电子商务网络仿真实验室可以提供一个真实的环境,在这个环境中,学生可以模拟电子商务的各种活动。因此,电子商务网络仿真实验室具有可操作性、仿真性及适应性强的特点。可操作性,是指电子商务网络仿真实验室中的计算机所需软件;仿真性,是指学生在电子商网络实验室的计算机上安装了相关软件后,能够模拟IT环境,进行各种电子商务活动等;适应性强,是指电子商务网络仿真实验室能够成为与电子商务相关的多门课程的实习实训基地。在电子商务网络仿真实验室,学生可以学习基本的电子商务网站的建设流程。

二、计算机仿真技术

计算机仿真技术(computer?simulation?technology)是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真系统的模型,并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点,已成为分析、设计、运行、评价、培训系统(尤其是复杂系统)的重要工具。计算机仿真,是在研究系统过程中,根据形式性原理,利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统,也可以是设想中的系统。传统的仿真方法是一个迭代过程,即针对实际系统某一层次的特性(过程),抽象出一个模型,然后假设态势(输入),进行试验,由试验者判读输出结果和验证模型,根据判断的情况来修改模型和有关的参数。在没有计算机以前,仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的,这种方法的优点是直接、形象、易信,但模型受限、容易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述,建模编程,且在计算机上运行实现。它不怕破坏、容易修改、可重用。因此在现代化生产建设中得到了广泛的采用。并取得了丰硕的成果,带来了可观的经济效益。

计算机仿真技术的核心是按系统工程原理建立真实系统的计算机仿真模型,然后利用模型代替真实系统在计算机上进行实验和研究。由于近年来信息技术的发展特别是高性能海量并行处理技术,可视化技术,分布处理技术,多媒体技术,虚拟现实技术的发展,使得建立人——机——环境一体化的分布的多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能,从而使仿真方法有了一些新的发展,形成了一些新的研究仿真方法热点,如:定性仿真方法;面向对象的仿真方法;分布式交互仿真方法;人——机和谐仿真环境建立方法学。

三、电子商务网络仿真实验室

利用仿真技术可以构建电子商务仿真实验室,通用的通信网络硬件实验平台《计算机网络》或《计算机网络与通信》是计算机专业的必修专业课程。它的实验主要是从以下几个方面进行设计的:网络技术做实验:它包括网络布线与制作,计算机操作系统的安装与配置,局域网的设计与实现,广域网的设计与实现。其目的主要是让学生了解常用网络的设备的连接、安装与配置。通过设计、连线和配置,完成网络数据通信实验。计算机网络原理的模拟与仿真:计算机网络模型,有许多协议支持实现,每种协议实现都有些算法。原理的模拟与仿真就是解决其中的一些算法实验,这种实验通常用软件加以实现,但同时也需一些硬件配合完成。其目的主要是使学生通过实验对算法应用理解更深刻。如:数据链路层的连续ARQ,网络安全中的加密算法等。网页虚拟实现交互指导实验:有些网络设备费用很高,也没有必要全部实做,设计一些虚拟网页,通过网络的操作达到实验的目的。如:网络的测试仪的使用,高端网络设备的使用和配置等。

在教学应用中,通过仿真技术不但可以节约教学成本,而且能取得良好的教学效果。

四、结束语

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汽车理论是一门涉及内容较多、理论性很强、综合多个学科的专业课程,不同于其他汽车专业课程那么形象直观,学生普遍反映难以掌握。根据课程教学内容及其特点,选择适用的教学方法是提高教学效果的关键。对于基本概念、工作原理、受力分析图、曲线图、数据表以及一些结论性的知识点,可以采用多媒体中的文字、图表和动画等方法展示,既可达到直观明了的效果,又可提高教学效率。涉及公式推导和受力分析内容的,宜采用传统的黑板板书教学方式。因为传统的黑板推演过程更能容易引导学生进行逻辑思维和抽象思维,对得到的结论印象也会更加深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容,可以应用计算机仿真平台通过动画视频,以及现场调取模型进行分析等方式辅助教学,将其形象化以提高学生的感性认识,避免了让教师空洞地陈述、学生想象地去理解的局面,从而提高教学效果。对于汽车性能实验,特别是汽车的操纵稳定性和平顺性实验,由于实验条件的限制多数无法开展。而通过应用计算机仿真技术可以设计与实施一些虚拟仿真实验,从而弥补了实验教学内容的不足。汽车理论课程除理论教学和实验教学内容之外,一般还附带课后作业、课外大作业、课堂演讲以及后续汽车理论课程设计等环节,由于课后题目一致、项目任务单一、可用的计算工具也比较局限(常用Excel或Matlab),往往造成大量抄袭,不利于学生能力的培养与公正的评价。可以考虑以项目为驱动将多种计算机仿真技术融入实践教学环节,以加深学生对理论知识的理解,并激发学习和研究的兴趣。在教学过程中,需要根据具体的教学内容选择恰当的教学手段,结合传统教学方法与现代教学方法,使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。

2计算机仿真技术应用方法探讨

在汽车理论教学中,合理应用计算机仿真技术将对课程的教学和学生的学习效果、对后续课程设计与毕业设计,以及对学生工程软件应用能力的培养带来很大的帮助。下面将从如下几点探讨其应用方法:

2.1建立汽车性能仿真分析辅助教学模型库

首先应根据汽车理论教材,结合学生的具体理解情况,合理选择应用点,对某些重点、难点以及不易讲述的地方,考虑能否应用计算机仿真技术进行辅助教学。应用计算机仿真软件建立汽车性能仿真分析实例库与模型库,在课程教学中可以随时调用视频录像与仿真模型,将汽车的一些结构运动、参数调整、性能分析、曲线变化等复杂问题在课堂中进行动态仿真演示。这样老师就可以方便地进行讲解,并给学生提供了直观、形象的过程与结论,学生理解起来会更容易。同时在教学过程中,向学生展示计算机仿真技术在汽车领域的应用,还可激发学生利用相关软件对理论知识进行学习和应用,为后续课外实践、课程设计、毕业设计等环节打下基础。由于课程所涉及的应用点可能较多,所以模型库建设之初,工作量较大,不过这对学校精品课程建设和直接改善课程教学效果来说是十分必要且一劳永逸的。

2.2各种仿真软件在专业教学中的优势

根据不同计算机仿真软件的专业优势,合理应用于汽车理论教学中,使复杂问题的分析变得直观、清晰,并能激发学生的学习兴趣。Matlab软件是进行汽车性能计算的常用工具,具有强大的数值计算和图形功能,可以方便地完成各种汽车性能的计算;同时,利用Matlab的数值计算函数和Simulink模块,可以对汽车理论中复杂的过程进行仿真分析和求解。这些计算和分析的结果都可以通过Matlab提供的可视化手段呈现给学生,有助于清晰地阐释抽象的概念。[4]车辆性能仿真软件CRUISE是一款专门为汽车传动系统匹配而设计的整车性能仿真软件。模块化的建模方式将整车分为发动机、离合器、变速箱、主减速器等汽车模块,同时设有循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析等计算任务,可方便地进行传统汽车、新能源汽车整车动力性、经济性计算与动力装置参数的匹配分析。与Matlab软件不同的是,该软件建模方便,不同的模块参数和计算任务可以详细、方便地进行设置,更加接近汽车实际模型,计算结果也更加精确。该软件在汽车动力传动系统仿真方面具有其他仿真软件无法比拟的专业性和灵活性,在国内外汽车行业应用十分广泛。ADAMS是一款在汽车行业应用较为广泛的机械系统多体动力学仿真软件,其中ADAMS/CAR模块为一款整车设计软件包,它能够快速建造高精度的整车虚拟样机模型,通过高速动画,直观地再现各种虚拟实验工况下整车的动力学响应,大大减少了对物理样机的依赖。在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现悬架、转向系统的运动分析,同时还可进行汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决了由于客观条件限制不能进行的实验教学环节。另外,在汽车仿真技术研究领域还有ADVISOR,CarSim/TruckSim等工程软件,凭借自身的优势和特点,应用也较为广泛。2.3计算机仿真技术在项目驱动实践教学模式中的作用目前多数汽车理论教学进行的课后作业、课外大作业和汽车理论课程设计,以Matlab软件应用较为广泛。通过Matlab软件进行编程计算可对汽车的多项性能进行分析,但是应用Matlab使学生过多偏重于公式计算与编程,具有一定的局限性。而且,单一的课题任务往往伴随大量的抄袭,不利于学生独立解决问题与公正的评价。以多类课题项目为驱动将不同计算机仿真软件应用于汽车理论各个实践教学环节,可解决上述问题。[5]实施过程中,需要构建多个贴合汽车实际使用性能的课题项目,并以同类型仿真软件的应用进行分组学习和指导,使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用,激发学生实际分析问题、解决问题的能力。

3计算机仿真技术应用实例

3.1Matlab软件应用实例

汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。其中,在绘制一下曲线图,如驱动力-行驶阻力平衡图时,以往的教学方法基本是课堂讲授曲线的作图方法,给一个课本已经绘制好的某车型的曲线,然后由曲线分析汽车各档的驱动力的变化。可根据发动机转矩拟合公式、驱动力计算公式、行驶阻力计算公式及车速计算公式,

3.2CRUISE软件应用实例

利用CRUISE软件模块库,可快速搭建传统汽车及新能源汽车动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,对整车动力性、经济性等进行仿真计算。同时,软件自身也提供了多种汽车模型模板,便于初学者进行学习。图3为软件自身提供的传统后轮驱动汽车(FR)动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,可得到丰富的有关汽车动力性、经济性的文本和图表结果分析文件。为设置UDC循环工况后,计算得到的发动机工作点分布示意图,可对发动机与整车动力装置参数进行匹配分析提供依据。

3.3ADAMS软件应用实例

在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决实际实验条件限制带来的问题。在ADAMS/CAR中用户可以通过模板自行创建模型,也可调用共享数据库中的系统或整车模型进行仿真分析。以汽车操纵稳定性中的单移线实验为例,对某车整车操纵稳定性进行了虚拟仿真。可根据标准设置实验条件,通过仿真计算,将实验结果以动画、曲线图等方式展现。ADAMS/CAR所提供的仿真实验平台,可使学生方便地进行各种有关操纵稳定性、制动性、平顺性虚拟实验,弥补了实验教学内容的不足。

4结束语

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为充分发挥物理化学实验教学的积极作用,摒弃传统实验教学的弊端,并适应二十一世纪培养人才的需要[1],利用计算机仿真技术对传统的教学模式进行改革,从而实现物理化学实验教学的绿色化、开放化、素质化和节约化。

1计算机仿真实验教学平台

计算机仿真实验平台是以计算机仿真技术为核心,利用计算机创建一个可视化的实验操作环境,其中的每一个可视化仿真物体代表一种实验仪器或设备,通过操作这些虚拟的实验仪器或设备,即可进行各种实验[2-3]。

具体的仿真实验项目可采取如下操作过程:(1)在Windows下运行“化学实验计算机仿真系统”;(2)授权登陆,选择实验;(3)根据需要选择相关内容进行学习,在“实验演示”中,根据实验要求,用户可选择仪器及药品自己组装装置,实验过程采用动画方式来演示全过程;(4)实验结束后,返回主菜单。选择课堂练习和实验要点总结相关思考题或进行练习;(5)退出系统。

2物化实验教学改革的实现

2.1实现实验教学的绿色化

绿色化学[5](GreenChemistr)又称环境无害化学(EnvironmentalBenignChemistry)是指从污染预防的基本思想出发,在化学品生产的始端就采用预防的科学手段,整个过程和终端均为零排放或零污染。

传统的物理化学实验涉及到很多化学试剂,有些甚至是有毒有害的,如“原电池电动势的测定”实验中制备锌电极就需要使用到硝酸亚汞;并且在各实验过程中排放的“三废”不可避免的对环境造成污染,虽然看起来量好像不大,但这种“聚沙成塔”的效应不容忽视,因此我们很早就提出要在教师和学生的头脑中树立绿色化学的思维方式,并把绿色化学理念融会到实验教学中[5]。

在计算机仿真实验中学生通过鼠标就可以完成实验,实验药品零投入,在过程中也就不存在三废的产生,可以说在源头上杜绝了污染的产生,特别是那些传统实验中必需使用有毒有害药品的实验,计算机仿真无疑可以实现实验的绿色化。

2.2实现开放式的教学模式

近几年我国高等教育发展步伐的加快,高教规模逐年扩大、数量增多,使得我国高等教育由原来的精英教育向大众教育转变,同时也给高校软硬件设施构成了相当的压力。为了解决传统实验教学模式的不足,提出了开放式教学模式[6-7],我们也在这方面进行了一定的探索。实践表明,该种教学模式有其一定的优点,但由于受到实验场地、仪器数量及指导教师配备等诸多因素的限制,很难收到理想的实验教学效果。

计算机仿真实验只需要一间微机室,20~40台电脑,1~2名指导教师,甚至可以将仿真实验软件放到校园局域网上,学生在寝室就可以完成实验,更加打破了时间和地点的限制。学生根据自身的时间安排、兴趣爱好和培养方案等选择实验项目,登录仿真实验平台,通过自学了解实验目的,实验原理,仪器构造,使用说明及注意事项等,通过观看动画熟悉实验过程,再进入实验模块自行搭建装置,连接电路进行实验。

2.3以学生为主体,激发学生的学习热情

传统的物理化学实验仪器多、原理复杂、概念抽象、信息密度大、数据处理繁琐,学生很容易产生畏难情绪;物化实验涉及药品、仪器、水、热、电等诸多方面的使用,注意事项相对较多,为了学生人身和实验仪器的安全,指导教师对注意事项反复强调,导致有些学生缩手缩脚,不敢动手,这样都发挥不出学生的学习热情和在教学中的主体作用。

在计算机仿真实验中枯燥的实验原理变成了生动的动画,仪器设备的内部构造不再是黑匣子,仪器使用方法和实验的操作流程可以动画演示,并反复播放,实验中的错误操作会得到警示音或文字的及时提醒,对于会造成严重后果的错误,还可以动画的形式模拟。比如“金属相图的绘制”实验,步冷曲线的折点标志着新相的产生和旧相的消失,在传统实验中将样品加热到熔化,学生通过搅拌“感觉到”熔化了,但之后降温过程样品管中固相是怎样产生的,液相是如何消失的,则完全不解。计算机仿真实验在步冷曲线出现折点或平台时,相变过程就可以通过动画形式生动地呈现出来。这样使物化实验化静为动,化繁为简,化抽象为具体,化枯燥为生动,在视觉和听觉的刺激下,学生不仅打消了对实验的顾虑,而且激发了实验的积极性,学生通过点击鼠标人机交互,从预习到操作、记录完全可以独立完成,真正体现了“教师为辅,学生为主”的教学理念。

2.4人机交互,师生素质共同提高

通过计算机仿真实验学生有了学习热情,自主完成实验;可以通过回放、慢动作、反复操作等方式对实验原理、仪器使用等加深理解,提高仪器使用的能力;学生可以自己搭建实验装置,连接电路,选择试剂和实验条件进行实验,甚至可以自己设计实验,使独立思考问题和解决问题的能力以及创新能力得以提升。计算机仿真实验使教师从以前反复讲解,强调、提醒的劳动中解脱出来,有精力将自己的教学经验、教学思想加以整理,编入仿真实验软件中,实现教师—计算机—学生三者的交互,及时发现问题,反馈信息,有助于教师教学水平的提升。

2.5减少浪费,提高效率,实现实验节约化

物化实验仪器设备较为昂贵,每学期用于运行和维修的费用都较高,有些仪器一旦损坏,必需等待专业技术人员上门或返厂维修;仪器数量有限,往往同一实验要开几十次,需要配备的指导教师较多,实验周期较长;物化实验耗时长,学生大部分时间都是在“等实验”,对于失败的实验在有限的实验教学时间里往往无法重做,这些无疑在人力、物力、财力和时间上都造成了很大的浪费。计算机仿真实验几乎是药品设备“零投入”,日常只需要对计算机和仿真软件进行维护;而通过仿真实验在保证实验现象和结果的同时可缩短实验时间,原来4学时的实验2学时即可完成,教师在原有的学时计划下可以开设更多的实验项目,扩大学生的知识面。

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关键词:Multisim 仿真技术 电工电子实验 职业学校

中图分类号:G712.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(b)-0190-02

随着科技的进步和发展,在现代工程设计中常用的一种方式就是计算机仿真技术,Multisim 仿真技术已经成为了电子工程设计的常用工具。如何在电工电子教学中应用这些计算机仿真技术,让其为教学服务,以此提高教学效率和教学质量,成为当前职业学校教师面临的重要问题。

1 电工电子教学中应用Multisim 仿真技术的优势分析

1.1 通过Multisim 仿真技术可以直观展现抽象的内容,便于学生掌握

电工电子课程相对来说具有很强的抽象性,有很多的概念单纯依靠讲解学生很难理解和掌握,学生在这样的情况下容易对课程产生厌烦情绪,课堂效率和课堂质量难以得到保证。如果采用Multisim 仿真技术仿真一些基本电路,通过对偏置电阻的改变,将输出波形和静态工作点的关系通过虚拟示波器表现出来,学生可以通过观察波形变化,将最佳工作点找到,进而了解放大器的输入和输出信号的关系,对于饱和失真和截止失真等概念也能很好地理解。这种教学方式不仅生动形象,同时还便于学生的理解和掌握[1]。

1.2 Multisim 仿真技术可以在理论课堂上引入工程实例,便于激发学生学习兴趣

在电工电子课程中有很多的电路概念和分析方法等,这些内容具有很强的理论性,学生在学习的过程中具有较大难度,采用传统的教学方法,学生仅仅能学习基本的理论,不能对其进行实践性的应用,所以学生也就难以得到感性认识,也就缺乏相应的学习积极性。如果通过Multisim 仿真技术动态的演示出555定时器的各种应用来,采用Multisim 仿真技术对其进行演示后,学生可以对其有着更加感性的认识,同时还增强了学习兴趣。在教师对555计数器进行讲解时,学生就可以更加认真的听讲,学生的学习积极性和自主性得到了很大的提高,变被动接受为主动学习。此外,在学习计数器和译码器等课程时,教师也可以采用同样的实例演示方式,这样取得的教学效果更为显著[2]。

1.3 Multisim 仿真技术可以更好地锻炼学生的创新意识和综合能力

在电工电子技术课程中,实验教学和理论教学相辅相成,缺一不可。将Multisim 仿真技术应用在教学中,就相当于在教室中将各种的元器件和实验器材等搬入,同时还可以将课上分析所需的电路实时在屏幕上反映出来,仪器可以随时调用,这样便于学生对仪器特性的观察,同时也便于对理论的正确性进行验证。将理论教学融合于实验教学中,使得两者间没有明确的时间和空间界限,真正实现了学做统一。因为Multisim 具有较强的无损性,所以其电路参数可以随时进行改变,这样可以对电路在不同参数时的不同特性进行分析,能够有效提高学生的分析和解决问题能力。教师还可以增加一些设计型的项目,学生可以就此进行实用电路的设计,能够有效提高学生的创新精神。

2 Multisim 仿真技术实验教学

对于Multisim 仿真技术来说,它可以很好地辅助实训和教学。首先,仿真基础实验可以让学生更好地对课堂教学中的一些原理和概念等进行理解;此外,仿真电路时,学生可以熟悉验室中常见电子仪器的使用步骤和使用方法,仿真中出现的一些问题,学生在解决的过程中能够很好地提升自身的分析和解决问题能力及创新意识。在Multisim 仿真技术实验教学中,一般会采用理论教学-仿真-实验的教学方式,所谓的理论教学指的是教师对课程中的一些基本原理和概念等进行讲解,仿真指的是学生在Multisim 仿真技术环境中,根据相关的实验要求,采用适合的元器件设计相关原理图,再将虚拟电路模型构建好,然后进行仿真实验以此得出仿真结果。实验指的是在实验室进行计算机仿真时所构建的电路,调试并对最终的实际结果进行观察。最后,对实际的实验结果和仿真结果进行对比。这种实验方式完美地结合了课上学习和课下学习,在提高学生学习兴趣方面具有很好的效果,同时还锻炼了学生的自主学习能力,便于课堂效率和课堂质量的提高[3]。

3 Multisim 仿真技术在实验教学中的具体应用

3.1 滞回比较器实验

滞回比较器电路,它的输入信号是正弦波,通过示波器对输入和输出电压进行观察。输入信号是正弦波,且其幅值是5 V,频率是1KHZ,将滞回比较器的输入信号接入到示波器A中,输出信号接入到示波器B通道中,将仿真开关开启,将示波器打开,其输入和输出波形可以看出,其输入波形和输出波形是正弦波和矩形波,滞回比较器的两个阈值电压可以通过游动游标测量得到电压值[4]。

3.2 16进制计数器实验

利用Multisim 仿真技术将16进制计数器改进成6进制计数器,它可以使用异步清零的方式来完成,具体线路图如图1所示,采用Multisim 仿真技术后可能使得实际呈现效果呈现0-3环的显示情况,所以实现的是4进制计数器。为什么会出现该情况呢,清零条件可以通过输出QC、QB来实现,但是当计数由3跳到4时,QC的状态变化为01,QB的状态变化为10,QC此时会出现瞬间跳至1的情况,QB此时并没有来得及跳到0,所以清零端此时是0态,计数器全部清零。要想让这种状况得到改变,需要将两个与门加在QC端,防止QB和QC发生顺态的现象,可以将其线路图调整为图1。

4 结语

实践证明,在电工电子实验课程中应用Multisim 仿真技术取得的教学效果是十分显著的。在教学中不仅增强了学生的动手操作能力,同时还便于学生对理论知识的理解和掌握,学生的学习兴趣得到提高,同时还提高了学生的创新能力。因为Multisim 仿真技术不受到实验场地和实验设备的束缚,对学生的主观能动性发挥具有很好的作用,同时还便于学校实验成本的降低,它已经成为了我国当前电工电子实验教学发展的重要方向。

参考文献

[1] 付洋. Multisim 仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索,2011(4):120-122,126.

[2] 冯宝珍. Multisim 仿真在电工电子实验中的应用思考[J].电源技术应用,2014(3):120.

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    论文摘 要:实验室担负着向学生传播知识与技术、培养学生动手的能力和创新能力的重要使命。随着社会经济的发展及教学改革地不断深入, 实验教学在整个教学体系中的地位越来越突出,实验教学模式的改革已经迫在眉睫。本文主要分析了实验教学的传统模式与存在的问题,并提出了提高电子信息类专业实验教学质量的方法[1]。

    0 引 言

    实验教学是学校教学活动的重要组成,教学质量的好坏是对学校人才培养层次与质量的直接体现。实验作为实验教学活动的主要内容, 在改善教学质量方面发挥着不可替代的作用。实验室在传播知识的同时,更重要的作用体现在对学生的创造性思维与想象力的培养上。通过实验教学,学生分析解决问题以及动手能力明显提高。伴随教学改革的日益深入, 实验教学的改革也越来越引起人们的关注,以往的教师灌输式的理论教授方式,学生被动接受的教学模式,已无法满足社会经济发展的要求。当前,社会需要的是主动型、能力为主的人才培养。加强学生创新能力的培养,必须切实转变以往重理论教学轻实验教学的错误观念,重新认识实验教学在学校教学活动中的地位与作用,根据当前社会经济对人才的要求, 改革传统的实验教学模式,改革实验教学手段,优化更新实验教学的内容,切实提高实验教学质量。

    1 实验教学的传统模式与存在的问题

    国内高校工科教育当中,实验教学存在着硬件条件不足、硬件实验条件的发展与技术要求不相符[2],加上近几年高校扩招,实验教学的硬件条件更是供不应求。进一步加大对教学硬件条件的投入,丰富实践教学的内容、加强实验条件的改革及建设,在目看来具有特殊的重要性。面对这种情况,我国的教育主管部门采取了一些推进实践教学改革及建设的措施。如:在全国高校本科的教学水平评估中,实验室基地建设与建设投资及其实验教学改革被列为一项重要的指标。并且,各高校也逐渐开始响应教育部的的这一举动,纷纷实行了“双基”型实验室[2],与此同时,建设了“实验教学示范中心”。当前,传统实验教学模式的缺点主要有以下几点:验证性的实验所占比例较大,与综合性、设计性、创新性实验之间的比例失调;实验模式单一、实验室设备陈旧;实验教学中缺乏先进的实验教学手段。

    2 提高电子信息类专业实验教学质量的方法

    2.1 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,能够充分调动学生主动学习的积极性,培养学生的学习兴趣。同时,教师能够通过计算机技术对学生的实验操作的全过程进行观察,对学生进行良好的跟踪与指导,更好地进行学生实验结果的采集工作,先进科学的教学理念与教学手段对于提升实验教学效果,提高实验教学水平具有重要作用。引入计算机技术后,理论与实验教学,教师教学指导与学生操作、思考融合成一个有机整体。以往传统实验教学中课堂、课时以及实验设备因素的限制作用得到了解决,实验教学更加灵活化,教学内容在时空上得到进一步的延伸,更好地激发了学生进行实验的热情。

    将计算机仿真技术引入到实验教学中,通过相应技术进行的虚拟实验,为学生提供了更为灵活开放的实验环境,能够更好地培养学生在实验过程中独立思考能力,增强学生的的学习创新意识。对于实验教学内容,仿真技术的应用,将虚拟性实验与真实的电路实验整合成有机整体,实验的能动性与趣味性明显提高,同时实验内容的充实,有利于学生综合实践以及探索创新能力的培养。当前,已经有越来越多的高校重新进行了实验室的规划建设,通过计算机仿真技术进行虚拟实验是实验教学改革发展的新方向。将与实验教学相关的计算机软件技术引入到高校实验室中,为实验科研提供了良好的平台,对于激发学生学习的主动性与积极性,培养创新能力具有重要作用。计算机仿真技术的应用,一方面能够改善实验教学条件、充实实验教学的内容,另一方面,还能够明显降低实验成本,提高实验教学的效率。通过单片机的实验教学,能够发现,教学过程中引入proteus仿真软,通过该软件对单片机的硬件系统进行模拟,克服了实际实验过程中硬件电路固定以及实验内容不易改动等因素的限制。实验设计全过程,除计算机外不用再进行任何硬件的添加即可实验,这有力地推动了实验课程教学改革,更有利于学生创新能力的培养。仿真技术的另一重要应用主要表现在学生的业余爱好上,如挑战杯、电子设计大赛等等,学生就能够用计算机来实现仿真,首先用计算机仿真出实验的模型,再在计算机上进行相应的模拟调试,最终用硬件来实现。在整个仿真的过程中,学生可以自由发挥自己的潜能,通过大量的仿真对比,来达到设计目的,也可大胆反复地调试,避免了器件的损坏。电子设计竞赛中,由于proteus开发环的运用,培训过程中不需投入任何硬件的条件下,学生却普遍反映,对于单片机的学习比单纯理论知识的学习更易接受也更易得到提高。事实证明,运用proteus进行系统仿真成功后进行的实际制作,可明显的提高单片机系统的设计效率。此外,远程教学中仿真教学的运用具体重要的意义,对于教学改革是一种很好的尝试[2]。

    2.2 实验中引入Matlab软件内建的Simulink组件技术

    目前,我国开设了电子信息类专业的高校中,大部分都将Matlab软件作为重要的实验教学平台,对定理以及算法进行仿真和验证实验。Simulink组件作为Matlab的重要组成,能够为用户提供一个仿真分析与动态建模的集成系统环境。该环境下,只需利用鼠标进行简单直观的操作,就能够完成复杂系统模型的构建,在此过程中避免了大量繁杂的书写程序。由于 Simulink组件具有适应性强、效率高,结构仿真精细、流程清晰且贴近实际、效率高、使用灵活等诸多优点,Simulink组件技术已经被广泛地运用于处理数字信号与控制理论等复杂的仿真设计之中。同时Simulink能够通过连续、离散采样时间以及两种采样时间混合的的方式进行建模,该组件还可支持多速率系统,不同的系统组成部分的采样速率不同。此外,Simulink为动态系统模型的创建,提供的图形用户接口(GUI) ,使在进行模型方块图的创建时只需通过鼠标单击与拖动鼠等简单操作即可完成,为用户提供了一种更便捷、更直接的创建方式,同时能够立即获得系统仿真结果。

    该组件的这一特性,一方面可以使算法的验证更为简单,减少学生投入在验证性实验中所用的时间,而将大部分精力投入到设计性、综合性试验中;另一方面,可以使学生更快捷的验证新思路、新算法,而不会由于代码调试方面的问题影响了创新实验的开展。以自适应滤波中的经典RLS 算法为例,如果直接采用Matlab编程方式,在进行代码调试时,就会消耗掉大量的精力,代码长度将达到200 行以上。而如果采用Simulink组件模块化设计的思想,只需要鼠标对模型的拖拽,就能以流程图的形式将滤波器搭建起来。由于Simulink提供了丰富的元件库,采用图形化的表示方法,学生在进行算法验证的时候只需调用成熟的模块进行参数设计即可。这样的实验方法事半功倍,思路清晰,参数的调整也十分便捷,广受学生欢迎。由此可见,引入Simulink组件后的实验,既不会影响实验效果,又能够提高实验效率,对学生模块化编程的思想也有较好的促进作用。

    3 结 语

    当前,社会对人才综合素质的要求不断提高,进行实验教学改革已经迫在眉睫,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,把计算机仿真技术与Simulink组件技术应用到实验教学中可以充分调动学生主动学习的积极性,充分发掘学生的创造能力,在学习到先进技术的同时,提高学生对社会的适应能力。

    参考文献

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关键词:计算机仿真软件;电力电子技术应用;方法

电力电子技术在电力领域占据着举足轻重的位置,在变换、控制电能方面发挥着不可替代的作用。当前,电力电子技术发生了变革:半控转变为全控。电路日趋繁杂的形势,给生产实践带来了严峻的挑战。近年来,计算机仿真软件在电力电子领域获得了广泛的应用,并取得了一定的成绩。实践证明,计算机仿真软件的导入,为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等提供强有力的仿真环境。文章从常用计算机仿真软件;常用计算机仿真软件的特点;计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法三个方面进行了详细探讨。

1常用计算机仿真软件

计算机仿真技术是在现代信息技术的基础上发展起来的一类综合性技术,包括信息技术、网络技术、图形及图像处理技术、多媒体技术、软件技术、数据分析处理技术、自动化技术以及系统工程技术等,其目的是对系统的设计方案和运行进行了解。目前常用的计算机仿真软件有MATLAB、pspice、PSCAD等。其中,MATLAB计算机仿真软件的应用环境主要有科学计算、可视化等,其功能全面,能够满足各个行业建模仿真的需求。对于MATLAB而言,Simulink是其核心组成部分,其可以构建出集综合分析、仿真等于一体的工作环境。pspice用于模拟电路、数字电路和集成电路的仿真。具有电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成图表,模拟和计算电路。PSCAD计算机仿真软件除了可以简易模拟直流输电系统及其他相关控制系统等复杂电力系统之外,还可以对研究电力系统电磁暂态模拟产生积极的作用。此外,其与实时数字模拟器RTDS硬件的联合使用可用于研发模拟器,例如:大型互联电力系统。

2常用计算机仿真软件的特点

2.1图形界面友好,操作简单易用

在使用过程中,计算机仿真软件大都表现出图形界面友好、操作简单易用的特点。具体操作时,点击、拖曳相应的功能模块,并依据电气联结关系进行连接。实践证明,其不仅操作简便,而且与电力电子技术知识存在着很强的联系。对于学习者而言,只要具备基本的计算机软件、电力电子技术知识,就能够迅速掌握应用技巧。

2.2建立仿真工程的步骤相似

在实际操作中,这些计算机仿真软件的工作步骤存在着共性,换句话说,其工作步骤相似。通常,其计算机仿真软件工作步骤主要由建立仿真工程文件、电气连接元件、运行仿真操作、分析仿真数据等构成。

2.3节省物力

所谓的节省物力指的是事件及仪器设备。一般来说,计算机仿真软件应用于正式设计实际电路之前,通过随意设置电路参数、更换电路元件等实验,以对设计进行分析,从而提高设计的科学性、合理性。与此同时,计算机仿真软件还在简化实际电路操作步骤方面具有一定的作用,对提高设计人员工作成效颇有益处。

2.4软件升级迅速及时

通常,计算机仿真软件在升级方面呈现出迅速、及时的特点,换句话说,伴随着科学发展而发生变化。经调查发现,新能源的迅猛发展带动了计算机软件的发展,主要表现为模型(风机、光伏发电等)的增加。此外,计算机仿真软件为满足用户日益增长的需求,其版本亦不断优化、升级。

3计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法

3.1计算机仿真软件在电力电子技术模拟方面的应用方法

在晶体管三极管电路实验中,其参数的一致性较差,极易导致实验数据产生误差。而将计算机仿真图形的引入,对检验误差大小、观察瞬时电路参数等有所帮助。此外,计算机仿真软件在实现改变元件参数值环节中毋须替换电子元件,并可以在相同时间内观察到更多特性曲线的变化在实际操作中,可通过改变局部电路参数,带动其输出特性发生变化,进而更好地观察电路变化、学习、掌握电力电子技术应用技巧。

3.2计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面的应用方法

实践证明,计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面发挥着巨大的作用。笔者以“晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真”为案例进行分析。在设计过程中,计算机仿真软件的导入除了降低了人的劳动强度,还提升了分析、设计能力,从而确保原理图存有较小误差。此外,其还能“降本增效(控制设计成本,加速设计进程)”。就计算机仿真软件(MATLAB、PSIM、PSCAD等)具体操作而言,其包括根据设计电路搭建仿真模型、设置参数进行仿真、变换触发角分析波形等环节。其中,搭建仿真模型分为建立仿真文件,提取电路、器件模块,构建系统模型三个部分。仿真参数设置主要体现于电源参数、三相晶闸管整流器、6脉冲发生器设置变步长算法等方面。变换触发角分析波形,通过改变不同的控制角,观察记录输出电压指的变化:阻性负载、阻感性负载等。由此可见,计算机仿真软件的引入,省略了以往较为繁琐的绘图、计算过程,可直观、迅速作出相应的分析等,大大降低了电路设计的周期,同时亦提高了设计质量。

4结束语

总而言之,计算机仿真软件在电力电子技术领域中发挥着极其重要的作用。当前,计算机信息技术迅猛发展、电路日趋繁杂,为满足用户不断增长的需求,电力电子技术方面的编程语言取得了长足的发展——计算机仿真软件蓬勃兴起。计算机软件具有图形界面友好,操作简单易用;节省时间及仪器设备;软件升级迅速及时等优点。计算机仿真软件的存在,对降低电力电子技术设计、运作成本,缩短设计周期等具有积极的意义。希冀相关人员能够加强自身学习,以掌握应用计算机仿真软件的技巧,进而提升我国电路系统质量。

参考文献

[1]裴云庆,段雅莉,王兆安.电力电子系统的计算机仿真及参数优化算法[J].西安交通大学学报,2009,11(20):221-223.

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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).