计算机仿真技术基础范文
时间：2023-09-15 17:32:21
导语：如何才能写好一篇计算机仿真技术基础，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
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1计算机仿真技术概述
计算机仿真技术(ComputerSimulation)指的是通过运用建模、仿真以及图像处理分析等方式把不可视的物体转变成为可视形象化模拟，从而使得人们能够借助于此了解该物体性质、规律等。结合实践来看，建模可以说是该技术的重要组成部分，通过建模可以实现在实际情况下难以或无法实现对物体内部构造模拟，随后再辅以相关技术，让我们能够全面而准确地掌握物体。正是凭借于这一优势，使得计算机仿真技术被广泛地应用到诸如建筑、航天、交通以及制造等多种行业，并逐渐成为行业中不可获取重要技术。
2计算机仿真技术分析
计算机仿真技术就是通过计算机对物体进行虚拟模拟的技术，结合实践来看，其主要涉及建模思想、图像处理分析与数字化等技术。通过研究可知，该技术在运用过程中一般经历以下几个步骤:
2．1对物体进行数据模型构建
实践中，计算机仿真技术运用第一个步骤便是对物体进行数据模型构建。在此过程中，主要使用归纳与演绎两种分析方法，有时我们只需单独使用某一方法便可以实现数据模型构建，有时则需要将这二者结合，这需要技术人员根据相关要求决定。以演绎法为例，首先计算机将物体模拟的数字化数据进行采集，随后系统在此基础上根据所设定参数对上述数据开展演绎分析，将该物体数据模型构建起来。
2．2物体仿真模型实现
当物体数据模型构建起来后，技术人员需要对其进行仿真模型实现。简单来说，就是技术人员通过使用编程语将所构建数据模型进行程序化处理，从而使得该模型实现仿真。需要注意的是，在物体仿真模型实现时，所使用编程语言众多，技术人员必须在充分结合数据模型特征以及相关要求基础上进行数据分析，随后准确地使用编程语言将其模型化，最后通过程序化管理，确保仿真模型实现。
2．3仿真模型验证
在上述工作完成后，为了确保所构建物体仿真模型有效性，技术人员需要对其进行验证。此项工作的重点主要是在于对该模型中数据根据相关方法开展验证，随后技术人员根据相关标准对验证结果进行判断，从而确定该仿真模型是否达到要求。
3计算机仿真技术与信息处理结合探究
正如上文所述，计算机仿真技术的实现在很大程度上依赖于信息处理，将二者相结合对仿真来说不但有助于有效地提升其效果，同时也可以使得仿真实验功能不断完善;而对于信息处理而言，则可以在把抽象的信息进行可视化、虚拟真实化处理前提下，有效地提高其处理准确性以及效率。有鉴于此，加强二者地结合与应用逐渐成为了当前主要发展趋向。对此，下面笔者将二者一些结合进行简单阐述。
3．1计算机仿真技术与光信息处理结合
光信息处理具有速度快、容量大、可并行等优点，是一类极为先进的信息处理技术。而计算机技术对二维图像信息的处理有着显著的优势，将二者进行有效结合，可以有效识别图像特征、增强图像处理能力。例如CAI、CAD等软件都是现阶段科学研究工程实际的新手段。
3．2计算机仿真技术与软件信息处理结合
除了上述与光信息处理相结合外，计算机仿真技术与软件信息处理结合也是当前极为重要的一种形式，而在此其中以matlab软件最为典型。该软件作为计算机重要软件之一，不但涉及矩阵运算以及信息处理等众多方面，同时还具有很高的灵活性。除此之外，该软件在信息处理上还具有诸如运算安全性高、输入快捷以及功能丰富等诸多优点，因而使得其成为了当前计算机仿真技术与软件信息处理重要的结合与应用。结合实践来看，技术人员在运用matlab软件时，首先将所要处理的信息输入到其中，随后该软件按照相关设定开展仿真模拟，然后计算机在此基础上对信息开展可视化处理，如此一来将极大程度地提升信息处理工作准确性以及效率。
4结束语
总而言之，计算机仿真技术是现阶段应用较为广泛的计算机技术，并且定将在未来发展的道路上越走越远。而对于信息处理来说，大部分信息处理技术已被植入到计算机仿真技术当中，将二者相互结合起来，不能呈现出巨大的优势，并且极具发展空间，具有极为广阔的研究价值。
参考文献:
［1］李云峰．现代计算机仿真技术的研究与发展［J］．计算技术与自动化，2002，21(4)．
［2］付凡成，彭裕．关于计算机仿真技术的研究与发展探讨［J］．电子制作，2013(21)．
篇2
【关键词】物流服务；计算机仿真技术；应用
随着科学技术的发展，自动化技术在物流行业中的应用增多，提高了工作效率的同时，自动化系统也越来越复杂。对于管理者而言，需要在生产过程中谨慎考虑每一个决策。在对B2B、C2C服务模式的特性与共性研究基础上，对物流服务评价指标体系进行设计，通过确定物流服务质量评价维度，在不同模式下，对电子商务物流服务质量评价指标体系进行构建。在这一背景下，计算机仿真技术的出现满足了物流服务的需求，管理者也将计算机仿真技术用于自动化物流系统中，提高了管理质量及服务质量。
1计算机仿真技术与自动化物流系统概述
计算机仿真技术在计算机技术的发展背景下也呈现出快速发展的趋势。计算机仿真技术是对研究对象应用数学模型进行模式，实现对研究对象了解的目的。对于计算机仿真技术而言，包含的学科内容比较多，如控制、多媒体及计算机技术等，属于多领域、跨专业的综合性学科。现阶段，人们也越来越多的会应用到计算机仿真技术，其发展潜力非常大。尤其是在一些研究对象对人体有危害或自身存在危险性中，通过计算机仿真技术都能解决。如核电站、宇宙飞船等研究。在物流行业的发展中，提高物流服务质量是行业发展的基础，而自动化物流系统的应用，能够促使物流服务质量的提升。自动化物流系统属于复杂的系统工程，在物流各个作业环节中集合了光、机、电等技术，实现了全过程自动化作业。该系统属于综合性计算机集成化物流管理系统，包含自动化高架立体库、自动引导车及往复式穿梭车、自动化输送、逻辑控制等系统。
2计算机仿真技术应用的步骤与方法
2.1仿真软件的选择
现阶段，市场中的计算机仿真软件种类非常多，适合物流系统仿真的软件数量也特别多，不同软件具有不同的特点、优势及局限。因此，在对物流系统仿真软件进行选择时候，要结合实际情况来选择。尽管仿真软件的种类较多，但其主要模块的功能都是一致的，主要包含以下模块：①Conveyer。仿真系统的速度、斜坡及宽度等参与均由该模块设置，由滚筒传输、非积放式传输及含积放式系统混合构成，其功能非常强大。②PathmOVer。在往复穿梭车、自动引导车及升降机等模型汽车中应用广泛且效果较好。③AS/RS。模块主要功能是自动存取，仿真系统自动仓的确定按照货架参数的选取实现。④Kine-matoc。对物流系统运行过程进行模拟是该模块的主要功能，对对象的自由度、运动方向等在仿真模型中定义，保证实体动作的详细模拟，如码盘动作、机械臂动作等。⑤BidgeCrane。机械臂的移动由该模块控制，实现对获取的拾起、下放等操作。⑥POWerFree。与Conveyer模块的功能基本类似，都是对目标对象进行控制，不同之处是该模块主要针对的是悬挂在空中的对象。⑦TanksTIPes/Trains。主要针对气体、液体等物体进行处理，如配置、传输等。⑧AutOVie。用户可通过模型自定义相机的移动和场景，对高质量画面进行采集。同时，用户可对相机进行设置，实现采集画面的逼真，对图像可进行平移、缩放等处理。⑨Autostat。对仿真结果进行收集与分析，按照用户既定目标，给予参考方案，如降低成本、提高工作效率等方案。对仿真系统进行合理选择以后，就可以进行具体操作，
2.2建立仿真模型
按照系统工作流程与实际工作需求，对系统仿真模型进行构建，并对仿真系统相关运行参数进行确定。仿真模型建立以后，要进行逻辑控制程序的编写，依据自动化物流系统的工艺流程、物料流动过程及逻辑控制过程等仿真系统在对物料自动处理时需要的时间，对逻辑控制程序进行编写。
2.3仿真系统运行
在自动化物流系统中，应用计算机仿真技术，能够对物料出现的时间频率依据物流系统实际需求量进行计算，在物流自动化仿真系统中直接输入计算出的值，就能够对该仿真系统进行运行。根据物流系统生产班次，决定仿真系统的运行时间，二者的对应的关系，也可按照大物流系统来模拟。
2.4仿真结果优化分析
按照该仿真系统的运行结果来看，需要对无流量是否满足需求、流程是否畅通、系统是否存在问题等进行分析。对无流量是否满足要求按照数据统计结果能够直接判断。与传统的物流方式不同，商务物流整合了物流与电子商务的资源。商务物流在我国也经历了多年的发展，当前商务物流模式主要包含B2B、C2C两种。企业对企业的商务物流采用B2B模式，主要针对企业电子商务物流进行研究；消费者对消费者的商务物流采用C2C模式，主要以零售电子商务为研究内容。本文结合两种服务模式的特点与共性，设计电子商务物流评价指标体系，为物流方案的科学、合理建立提供依据。
3计算机仿真技术在物流行业中的应用前景
在通信、电力、生物、化工、交通等诸多行业和领域内，对计算机仿真技术已经普遍应用，并且随着技术的不断发展成熟，在更多的领域内必然会有更多的应用。在物流服务中应用计算机仿真技术，手下要对电子商务两种常用模式的特定与共性进行研究，B2B与C2C二者的共性主要表现为：在物流服务的内容方面二者是类似的；特性表现为：B2B是针对企业与企业之间的合作，而C2C是针对消费者对消费者之间的合作，将两种模式合作应用，能够使产业链更完整。在自动化物流仿真系统中，可对参数输入进行改变，实现对生产情况及波动进行仿真，模拟对系统带来的冲击，避免一些无法预料的因素出现，对系统堵塞可直观、形象的给出解决方案。能够在系统未投资建设前，就能够对自动化物流系统的生产信息及实际流程进行全面了解。现代物流产业在我国的起步时间较晚，因此在物流服务评价指标体系设计方面，还存在诸多不足，需要对电子商务物流服务从不同层面、不同角度来全面分析，对所涉及到的各类因素进行综合评估，并集合相关评价指标构成评价体系，实现不同模式下评价内容的不同。在实际工作开展中，要坚持遵循中心、重要、基本、关键及必要五大原则，确保评价指标体系的客观合理。本文对整体物流服务质量评价指标制度及物流服务质量评价量表进行参考，对评价的维度与模式从便利、可靠、响应及关怀四个方面确定，实现度电子商务物流服务的跟东与定位定价，促使我国物质服务质量的不断提升。
篇3
关键词 动态系统；计算机仿真；仿真建模
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0036-01
1 计算机仿真技术
计算机仿真技术即利用计算机制作真实系统模型，用来进行系统评估的技术手段。具体说就是将真实系统作为仿真模型的根据，通过运行具体仿真模型和对计算机输出信息的分析，实现对实际系统运行状态和变化规律的综合评估与预测，进而实现对真实系统设计与结构的改善或优化。随着计算机技术的快速进步，计算机仿真技术主要是用来进行系统分析和设计，应用于多项领域。计算机仿真技术作为一种可以客观分析现有系统运行状态和评价现有设计系统性能的技术手段，在很多领域（例如航空航天、经济管理、通信网络等）的发展中起到极为重要的促进作用。可以这样说，计算机仿真技术已经成为现代和高科技产业中不可或缺的进行系统分析和研究的一项关键性技术手段。
由于在实际的操作过程中，需要根据实际情况来选择合适的计算机类型，因此根据在仿真过程中采用的计算机类型以及计算机仿真技术的发展过程，可以将计算机仿真技术的类别划分为模拟机仿真、数字机仿真和模拟―数字混合机仿真。计算机仿真技术在20世纪50年代兴起，模拟计算机是当时采用的主要计算机仿真技术，其工作原理是：在仿真系统数学模型明确的前提下，通过一系列运算器和无源器件建立一个仿真的电路，通过这个仿真电路进行后期的实验研究。但是，随着计算机数字化的快速发展，在20世纪60年代后期，计算机仿真技术开始由模拟形式转变为数字机仿真。但是，航空航天等大规模复杂系统的发展对计算机仿真技术提出更高的要求，传统的数字机对信息的处理能力等方面已不能满足仿真系统的需求。为了尽快解决这一问题，使计算机仿真技术能够为更多的领域提供最佳的服务，以数字机与模拟机混合而成的数字混合机应运而生。数字混合机不仅能够满足航空航天等复杂系统的应用，而且也极大程度的促进了这些领域的快速发展。而后仿真技术随着计算机技术的发展而迅速发展。
计算机仿真主要三个方面的内容组成：一是系统；二是模型；三是计算机。而这三方面的内容主要是通过仿真实验、仿
图1 仿真三方面内容之间的关系图
真模型的建立以及系统模型的建立相互联系在一起的。图1描述了这三者之间的关系。
在模型活动的基础上，可以将计算机仿真的全过程划分为下面三个阶段。
1）计算机模型的建立，通过建立系统的数学模型，可以确定系统的原始状态，计算机模型的准确建立是计算机仿真系统有效性的基础技术。2）计算机模型的转变，此过程通过将数学模型转变成为相应的模拟电路等可以用计算机语言表达出来的仿真模型，并通过编写相应的数据处理软件，变成可以直接应用的计算机仿真工具。3）计算机仿真实验阶段，利用仿真输出信息与实际存在的系统信息进行比较，发现问题，对已有的系统进行改善和完善。
2 仿真模型的建立
模型分析之所以得到广泛的应用成为现代科学研究最常用的方法之一，是因为它可以根据实际系统抽象或是对事物本质的描述来建立简化的数学模型或物理模型，这种模型与实际系统之间存在同构或同态关系的，我们就可以通过此模型来分析实际系统，进而对实际系统进行合理的控制和优化。下面主要详细讨论两种形式的仿真建模。
首先针对连续变量动态系统的仿真建模是由时间驱动，状态连续变化等一类物理系统。根据系统中时间和取值方式，可以将连续变量动态系统划分为连续时间动态系统、离散时间动态系统（工程采样系统是最为常见的系统）和连续-离散时间混合的动态系统等多种类型。同时，对连续变量动态系统仿真系统常用的数学模型有多种，最常见的是常/偏微分方程模型，另外还有滑动平均（MA）模型和受控自回归滑动平均（CARMA）模型等。
其次，离散事件动态系统（DEDS）的仿真建模。离散事件动态系统多是人造系统，相对于其他系统离散事件的变化关系较为复杂，常规的方程模型难以较准确的对其进行描述。人们针对离散事件动态系统模型的设计方法进行了多方改进，自20世纪80年代初以来出现了多种形式。例如，常见的依据事件发生时间对所考察对象变化过程的分析而言是否有必要这一条件作为研究范围，将离散事件动态系统划分为：带时标的离散事件动态系统（TIM/RTIL模型、双子代数模型等）和不带时标的离散事件动态系统（Petri网络模型、过程代数模型等），同时也可以依据系统输入信息以及状态演变的确定性与否，将其划分为确定性离散事件动态系统和不确定性离散事件动态系统模型。
从现有的很多文献以及不同种类的离散事件动态系统（DEDS）描述来看，离散事件动态系统模型的建立和分析研究仍不完善，有很大的发展空间。此系统模型种类多，那么在模型种类之间就需要必要的转换关系，对每一种模型的描述方式通常仅适用于一种或是几种问题。
分析目前已有的系统建模方法，离散事件动态系统最常用的方法主要包括网络图或事件图法和形式语言与自动机方法等。虽然离散事件动态系统模型的建立为离散事件动态系统的仿真创造了条件，但是并不是所有的离散事件动态系统模型都能直接用于计算。例如，常用的GSMP模型，可以用于描述多种模型方式不具备的或是很难描述的复杂过程，但GSMP模型在计算机上的实际应用却很复杂，需要专业的相关知识。离散事件动态系统仿真的核心问题是仿真模型的有效性，保障与真实系统行为具有某种同构或同态关系。在CVDS中的方法是使用以物理规则为根据，通过方程式的方法来描述模型设计，这样并不完全适用于离散事件动态系统仿真模型的建立。另外一方面的问题是由于离散事件动态系统多是人造系统，变化形式表现出复杂的非线性。随着需求的不断变化计算机仿真技术需要不断的改进，针对不同时间要选择适当的模型。
参考文献
[1]胡峰，孙国基.动态系统计算机技术综述（Ⅰ）：仿真模型[J].计算机仿真，2000（1）.
[2]吕雁.计算机仿真与建模技术综述[J].电子科技杂志，2001（11）.
[3]蔡洁华，路多.动态系统计算机电源仿真技术研究[J].计算机光盘软件与应用，2013（13）.
篇4
【关键词】计算机；仿真；发展
1引言
自改革开放以来，计算机技术发展不断加快，信息处理技术也得到了进一步的提升，让仿真技术拥有更为广阔的应用控制。为了更好地做出全面的运行行为分析，需要做好计算机仿真的应用与研究，最终满足提高计算机仿真技术的目的，使其在各个领域的作用都可以得到良好发挥。
2计算机仿真的发展
随着图形图像技术与计算机技术的发展，计算机仿真技术也有所提高，纵观历史发展之河，计算机仿真主要发展分为几个阶段。第一，模型试验。这属于一种古老的方式，是基于物理模型的一种试验，不仅费时费力，还浪费材料。第二，数字化仿真。通过计算机技术做好相应的分析，但是计算机分析的结果却存在局限性，无法作辅导直观的表达。第三，图像化仿真。通过三维图形技术的利用，将计算结果表达出来，具备重复使用以及科学性的优势。第四，虚拟现实技术。不但可以利用图形图像技术来对仿真结果进行表达；另外，通过触摸仪器的利用，也可以为人们传递逼真的现实环境，让人们愿意沉浸其中。
3计算机仿真技术特点
第一，根据实际的需求，可以对模型参数进行调整、修改以及补充。人们可以获取想要的结果，改善研究计划。相比传统的物理实验，仿真技术操作成本更低，不存在风险，而且更加灵活。第二，计算机模拟结果是一个极短时间的仿真，可以及时地提供生产实践指导。第三，仿真结果不仅准确，而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系统模式是科学合理的，其结果就一定是准确的。传统的模拟技术属于迭代的过程，在一定程度上，一个真正系统的性能，抽象的模型，在通过假设与实验之后，受试者阅读输出与验证模型，根据相关的参数以及模型的变化进行判断，不仅效率偏低，而且还会受到环境、安全等因素的影响，很难让仿真结果符合人们的意愿。计算机仿真技术以及科学技术是基于系统仿真结果而建立起来的，在动力模型试验的条件之下，不会受到过大的环境影响，其效率更高、安全性更高，能够对时间规模进行改变，进而成为设计、运行、评估、培训系统，特别是复杂系统的关键工具。
4计算机仿真的步骤及关键技术
开展计算机仿真的步骤。第一，建立出数学模型。通过专家经验以及观测数据表达的分析，利用各种手段做出考虑，然后建立一个数学模型。第二，将数据模型程序化，利用先进的自动编程软件，通过交互式的操作，就可以将数据模型程序化完成。第三，仿真实验。在进行仿真实验之前，需要设计一套实验方案，并按照实际要求运行仿真模型，以满足实验需求。在计算机仿真的计算中，包含几个关键技术。第一，智能化仿真。通过科学技术，在整个仿真过程中植入人类的思维行为，并以知识作为其核心，进行开发研究，通过仿真技术和人工智能的相互结合，就能够仿照出接近于现实的物体和景物，满足人们的实际需求。第二，仿真面向具体的对象。由于人们主观的意识，通过功能设计的研究与发展，对图片与动画进行整合，就能够实现对象对信息的获取，最终带动系统活动。第三，人机仿真和谐。站在多媒体、虚拟以及可视化的仿真角度，就可以将计算机仿真的实际作用反映出来。第四，分布交互仿真。通过现代化网络计算机技术的运用，可以实现仿真设备的互连，让空间与时间相互配合，这样就能够达到仿真环境的虚拟。
5计算机仿真技术的应用
5.1军事领域
在军事领域中运用计算机仿真技术，主要是贯穿武器装备的设计、研制、生产、使用和维护。设计阶段，需要针对设计的实物做好仿真模型的试验，这样可以将产品设计的风险降低；研制过程，通过仿真技术，可以完成项目的检测与调试，避免出现不必要的环节，同时，研制进度也能加快；生产阶段，通过仿真模型，可以实现武器装备的测试，以确定产品是否能够满足质量标准；维护阶段，通过仿真模型可以对产品性能进行综合化评估，并建立出预控方案。在军事领域中运用计算机仿真技术，就可以将研制武器装备的周期加快，这样也可以节约成本，降低风险，将产品的综合性能提高到新的高度。
5.2教育教学领域
在教育教学领域中运用计算机仿真技术，可以满足课堂教学质量与效率的要求。通过仿真模型的教学试验仿真与动态试验的相互结合，就可以将抽象化的内容实体化，如此就能让学生对仿真计算的方法以及网络模型有一个更深入的了解，最终满足教学所需。5.3工业领域随着工业的不断发展，工业领域涉及到的项目与系统等都具备一定的特殊性与复杂性，通过计算机仿真技术，就可以提高生产的经济性与安全性，也可以对工业项目生产的机理和规定有更进一步的了解，提供理论依据以支持工业产品的性能指标。一般来说，主要是在石油化工、设备仪器、电子产品和汽车等领域使用。
6计算机仿真技术未来的发展
随着计算机科学技术的发展，计算机仿真技术发展也在不断完善。在新的发展空间、发展条件之下，计算机仿真技术发展集中在两个方面。
6.1网络化计算机仿真技术
由于当前计算机仿真系统所开发出来的并不兼容，也不能实现相互之间的转移，导致共享存在一定的难度。由于开发成本过高，并且需要耗费大量的时间，所以一直无法满足物尽其用的功能。为了将这一部分问题解决，实现网络化的计算机仿真技术，就能够达到资源共享的目的。在未来，这一趋势必定会拥有极为广阔的发展前景，并且也可以避免因为二次开发所造成的投资成本费用的大幅度增加。另外，在这一过程中，还可以得到一定共享费用的回收，带来一定的经济效益。
6.2虚拟制造技术
随着虚拟制造技术不断端深入，使得计算机仿真技术也拥有另一个重要的发展方向。在20世纪的末期，虚拟制造技术得以发展。在计算机上运用虚拟制造技术，主要是实现从产品的设计阶段到产品的出厂阶段以及企业各个级过程的控制与管理，都需要通过计算机仿真技术才能够将其实现。另外，通过虚拟制造，也使得制造技术不必再对原本的生产经验过于依赖，可以实现多维度的制造预测，这样就能够促进机械制造领域更好、更快的发展下去，让其拥有更为广阔的前景。
7结束语
随着计算机技术的不断发展，计算机仿真技术发展已经成为计算机领域的一大趋势，并且在未来的发展道路上也可以获得提高与完善。所以，以计算机为基础的仿真技术，再配合上通信技术与计算机技术，就可以促进信息化以及社会现代化的发展，再以此为基础，就可以推动仿真技术的发展。因此，我们可以清楚地了解到，不断地扩大计算机仿真技术应用领域，才能够将其应用效果扩大，让其拥有更为广阔的发展空间。
参考文献
[1]贺秀玲,姜运芳,施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术,2013,07:224-225.
[2]徐庚保,曾莲芝.计算机仿真系统述评[J].计算机仿真,2012,04:1-5.
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1计算机仿真技术应用优势
1.1参数灵活数据加工效率较高
计算机仿真技术的相关参数具有非常高的灵活性，能够对骨科教学课程相关数据进行加工、分析，并对相关实验项目转变提供具有针对性的服务。节约数据加工时间，提高工作效率。
1.2技术运行稳定仿真技术接近实物
计算机仿真技术运行过程中得到的数据具有较高的准确性，能够保证运行过程的稳定性及可靠性。与实物模型相比，计算机仿真技术更具应用价值，不仅在于仿真技术更加接近实物，更在于其制作费用较低，能够重复使用，且仿真技术能够发挥与实物展示相同的教学效果。
2计算机仿真技术在骨科教学中的应用
将计算机仿真技术应用在骨科教学中，要与传统教学方法充分结合，才能收到更加良好的教学效果。为此，主张坚持将探究式学习作为前提，同时兼具科学性思维，为解决理论、实践问题奠定基础。为进一步探讨计算机仿真技术与传统教学方法相结合的教学效果，选择某学院2014年度100名骨科学生作为观察对象，将其中50名学生作为1组，开展计算机仿真技术教学+传统教学方法，其余50名学生作为2组，单纯采用传统教学方法，观察并比较两组学生学习效果，进而总结计算机仿真技术在骨科教学中应用体会，1组学生教学方法如下：
2.1开展教学活动
2.1.1设置教学情境：按照骨科教学大纲，临床骨科教学重点为主要骨折类型、各种骨折类型发病机理等。如果仅仅遵照传统教学方法，这些教学内容只能依靠具有代表性的X线片来进行讲解，或根据课本模式开展课程教授。那么学生只能简单了解一些概念性的知识，无法深入掌握骨折发病机理，且缺乏立体形象的支撑，学生创造性思维将得到很大程度上的抑制。为此，要求教师负责设置计算机仿真教学情境，并根据学生实际学习情况开展教学。2.1.2仿真课件制作：为突破X线片讲解的局限性，教师在开展教学时，要将计算机仿真技术应用到教学活动中。具体实施方法为：搜集正常人体不同位置骨骼CT断层影像图，采用有限元基本常识和逆向工程，运用骨科医学教学专用建模软件对CT断层影像图（DICOM格式）进行读取。同时，采用阈值分割方法对股骨图像进行详细分割，并使用面绘制算法对股骨、股骨内部髓腔进行三维仿真模拟。随后，根据几何解剖状态，采用CAD制图软件对股骨假体进行设计。
2.1.3优化教学设计：在开展教学工作时，还要对教学设计进行优化。例如，“骨折”教学设计为例，在仿真课件制作上，不仅综合有限元基本常识及分析模块，还通过模拟不同应力状态下人体骨骼的主要受力情况，进而进行正确计算。同时，采用后不同颜色对其进行定义和分布，进而清晰、直观的展示出各个位置骨骼受力分布情况，帮助学生理解骨折好发位置及其力学机制，进一步掌握骨折疾病外科诊疗规律，为未来临床实践工作夯实基础。另外，教师要适时对阶段性学习成果进行详细归纳，并要求学生将计算机仿真技术所学知识及成果在小组中展示。指导教师可组织答辩活动，通过讨论、交流等方式使学生进一步深化抽象的骨科教学知识。
2.1.4教学效果评价：开展实验操作，进一步加深学生对计算机仿真技术下骨科知识的理解。对教学过程、教学效果进行归纳和总结，帮助学生完善专业技能，并牢固掌握仿真骨科教学模式及教学方法。设计两份问卷，分别对1组和2组学生学习成果进行调查。要在课程开始前发放自我评定表，主要填写内容为思维习惯、创造性思维、创新意识等。课程结束后调查两种教学方法对学生学习的主要影响及学习体会。
2.2学习效果评价
相关课程完成后，对1组和2组学生进行问卷调查。其中1组50名学生均参与调查，有效问卷为50份。2组有1份调查问卷不符合规定，予以作废，有效问卷为49份。从表1中数据可以看出，1组学生学习兴趣、协调能力、思维习惯、沟通能力、合作能力等方面均有显著提升，且优于2组学生。
3计算机仿真技术在骨科教学中的应用效果
从以上数据可以看出，将计算机仿真技术应用在骨科教学中，能够显著提高学生各方面能力。
3.1充分调动学生积极性
兴趣是学生开展主动学习的内在驱动力，采用计算机仿真技术立足于骨科教学实际，结合学生兴趣、爱好及性格特点，合理设置教学情境。仿真技术图文、声像并茂，在骨科教学中，能够使充分调动起学生的各种感官，同时组织学生在小组学习中进行合作学习，改变以往单调枯燥的教学模式，提高学生的学习兴趣，因此能够提高学习积极性，加深学生对骨科知识的理解与运用。
3.2完善教学形式
在计算机仿真技术教学下，学生可根据自身学习实际情况，来选择适合自己的学习内容。通过合理分组确定学习目标，能够不断完善学习方法。教师适当加强指导，明确教学目标，并控制课堂讨论时间，能够进一步完善教学形式，进而提高学习效率。同时，教师根据学生对仿真教学的理解程度，正确掌握时机，引发新一轮讨论。而后，对课堂学习效果做出总结，指导学生良性互动，使骨科教学更具针对性。
3.3教学更具针对性
计算机仿真手段具有快节奏、信息重复性，将其应用在骨科教学中，有利于节省教学时间，提高教学效率。同时，能够增加师生间交流沟通，教师可及时得到学生学习过程中的信息反馈，从而了解学生学习效果。在此基础上，教师可根据不同层次学生，采取具有针对性教学策略，并对教学方法进行灵活调整，提高教学实效性。
4计算机仿真技术应用注意事项
4.1突出教学难点与传统教学方法相结合
传统教学方法更加强调教师的讲授，学生是被动地接受过程，很难真正融入教学中。要充分利用计算机仿真教学的形象性、直观性，通过巩固练习，加深记忆，进而将抽象知识具体化、形象化，淡化知识难点，突出教学重点，从而达到化难为简效果，为学生掌握知识提供方便。计算机仿真技术虽然能够改变传统教学枯燥无味的弊端，进一步吸引学生的注意力。但是，若形成依赖，这种“照本宣科”的教学方法就会逐渐成为另外一种固化教学模式。因此，教师所准备仿真教学案例、问题要具备典型性和代表性，利用其在教学中的优势与传统教学方法相结合。
4.2开发新型教学方法
学生在学习过程中，不仅仅要牢固掌握骨科知识，还要结合其他医学课程所学内容，做到融会贯通。开发新教学方法能够锻炼学生交流水平，并不断提升语言表达能力，且学生逻辑思维、创造性思维也会潜移默化的得到增强。
5结束语
篇6
一计算机仿真技术概述
1定义
“仿真”一词译自英文Simulation，另一个曾用的译名是“模拟”。1961年G·W·Morgenthler[1]首次对仿真一词作了技术性的解释，认为“仿真”是指在实际系统尚不存在的情况下，对系统或活动本质的复现。而计算机仿真(Computer Simulation)[2]又称计算机模拟(Computer Analogy)[3]或计算机实验。所谓计算机仿真是指在实体尚不存在或者不易在实体上进行实验的情况下，先通过对考察对象进行建模，用数学方程式表达出其物理特性，然后编制计算机程序，并通过计算机运算出考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况下，其主要参数如何变化，从而达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。
计算机仿真技术是一种分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法。近年来，随着系统科学研究的深入,控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展，计算机仿真技术已发展成一门新的学科。信息处理技术的突飞猛进，更使得仿真技术得到迅速发展。
2特点
计算机仿真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。
（1）模型参数任意调整
模型参数可根据要求通过计算机程序随时进行调整、修改或补充，使人们能够掌握各种可能的仿真结果，为进一步完善研究方案提供了极大的方便。
（2）系统模型快速求解
借助于先进的计算机系统，人们在较短时间内就能知道仿真运算的结果(数据或图像)，从而为人们的实践活动提供强有力的指导。这是通常的数学模型方法所无法实现的。
（3）运算结果准确可靠
只要系统模型、仿真模型和仿真程序是科学合理的，那么计算机的运算结果一定准确无误(除非机器有故障)。因此，人们可毫无顾虑地应用计算机仿真的结果。
（4）实物仿真形象直观
把仿真模型、计算机系统和物理模型及实物联结在一起的实物仿真(有些还同时是实时仿真)，形象十分直观，状态也很逼真。
3应用
计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。它集成了计算机技术、网络技术、图形图象技术、面向对象技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
计算机仿真的用途非常广泛，已经渗透到社会的各个领域。如在核领域，未来的核试验不用核弹而是用计算机仿真模拟来进行。1996年9月10日联合国通过了《全面禁止核试验条约》，但是条约只是说明核试验在实爆方面的结束，俄罗斯军事专家说：“许多西方发达国家，即使不进行核试验，也能运用高速大规模计算机，在三维空间对核爆炸全过程进行全方位模拟。”这是目前的现实。据外界估计，到目前为止，能进行计算机模拟仿真核试验的国家和地区有：美国、俄国、英国、法国、中国、日本及台湾地区。
在我国已经实现了计算机仿真技术在生命科学领域中的应用，主要是通过建立人体模型或动物模型来进行一些参数的研究。例如：一些医学研究室通过建立神经网络系统模型来研究药物的行进或者通过建立人体膝关节模型并设定参数来研究它的力的承受范围。
二医学细胞生物学教学
医学细胞生物学教学所采用的方法一般是理论教学法，主要依据课本来进行讲授；更进一步可将课本上的知识与多媒体等技术结合起来，或者采用PBL教学法提高学生学习的主动性[4]。
1PBL教学法的应用
PBL是指在临床前期或临床课中，以病人问题为基础，以学生为中心的小组讨论式教学。讨论中，学生围绕问题进行思维、推理和分析，教师不直接回答学生的问题，只起导向作用，维持小组学习向既定的教学目标行进。其特点是打破学科界限，围绕问题编制综合课程；教师为引导，学生为中心；以获得基本知识培养有效运用已有的知识，去理解获取新知识，解决新问题的能力作为教学目标。其教学过程大致分为：提出问题—自学解疑—重点讲授和总结归纳。它是近年来国内外医学教育改革的热点。传统的教学法具有传授信息量大、进展速度容易掌握、系统性强的特点，但不能很好地激发学生的学习主动性，而PBL教学法能提高学生学习的主动性，培养其创造性思维的能力。
2多媒体教学的应用
医学细胞生物学的教学普遍存在教材内容多、课时安排少的矛盾，多媒体技术通过感官综合刺激获取的信息量比仅听教师的讲解要多得多；再者，它还具有灵活多变的形式，把图片、动画等媒体素材呈现出来，激发了学生学习的兴趣，同时节约了教师大量的板书时间，极大地提高了教学效率[5]。
三计算机仿真与医学细胞生物学的结合
计算机仿真技术是作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法。近年来，随着系统科学研究的深入，控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展，计算机仿真技术已发展成一门新的学科。信息处理技术的突飞猛进，更使得仿真技术得到迅速发展。
计算机仿真技术所具备的模型参数可任意调整、快速准确、动画显示实物形象直观等这些不受环境、时间和空间限制的优点若与医学细胞生物学结合起来将产生巨大的影响。尤其是基于视景仿真和视景三维建模技术等从众多方面对人体细胞的各系统进行模拟并以动画的方式显现出来，通过参数的设定而将暂时看不到结果或影响的例证通过高科技手段显现出来，这些对于细胞各组分与疾病关系的探讨将非常有帮助。比如对“蛋白质合成的信号假说”和“G蛋白介导的第二信使信号通路”相关内容讲述时，单纯的动画展示和讲述的结合很生硬，如果用上仿真技术则会让学生身临其中，整个接受过程会变得流畅而简单，这部分对于学生来说曾晦涩难懂、抽象的内容就会变得生动形象起来，在过程中改变一些参数，效果将更加直观。当然，个人来实现比较困难，但在整个学科中推广开来则会变得简单，大家可资源共享。
科研的进步可以激发教学的进步，通过对一些病理和病例及复杂的组织和结构的仿真，如内质网和高尔基体的复杂结构，知识会更加容易理解和接受。有了新的研究成果就会进一步促进医学细胞生物学的教学，将相应的教学方法再加上配套的教学手段、哪章内容更适合如何呈现给学生[6-7]，把这些都融会贯通到一起，相信我们对医学本科生的培养会更上一个台阶。
参考文献
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[5]彭琬昕，龚爱华，金洁，邵根宝.关于医学细胞生物学中多媒体课件运用的几点体会[J].考试周刊，2010(25).
篇7
关键词：数控教学 计算机 虚拟仿真技术 应用
随着我国经济的快速发展，作为基础行业的制造业需要满足其他行业更高的要求。数控技术是机械制造行业的核心技术，它的水平将会影响到产品的机械产品的加工水平。如今，我国的数控技术人才十分缺乏，如何让学习者掌握数控技术的核心，是数控技术教学过程中的一个重要方面，也是一个难点。由于数控教学和培训的工具都是数控机床，其价格本身就很昂贵，机床的配备能力与学习的实力有关，为了加强学生对数控技术的了解和掌握能力，如果采用计算机仿真技术对数控加工教学环境进行模拟，则也可以很快让学生投入到加工学习过程中，从而可以提高数控教学的质量和教学效果。
1、计算机虚拟仿真技术的意义
传统数控教学模式还是存在很多的弊端。首先，由于数控实验的机械设备都很昂贵，因此，设备的数量与学生的需要是不匹配的，即使是进行分组实验也不能满足。其次，数控教材中所涉及的机械设备范围很广泛，而实验设备就没有办法完全齐全，更没有更新。再次，真是的机械设备给初次进行实验的学生操作带来一些安全的隐患，尤其是没有使用过的人员，操作中更易出现问题，这些都是数控教学遇到的一些阻碍。随着信息技术在各行各业的应用越来越广泛，其发展程度也越来越深层次，数控教学中也出现了计算机虚拟仿真技术。随着该技术的的不断改进，为人、机之间的交互提供了极好的平台，对数控教学具有深远的意义。
2、计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用
2.1 建立了全新的学习情景
数控本身就是一门难度系数比较大的学科，学生一开始并不具备任何数控实验、原理结构等方面的基础知识。利用虚拟仿真技术，可以彻底打破原有的空间限制，不仅可以给学生展示机械设备的外部信息，也可以让学生对机械设备的内部原理和工作情况有详细的了解，可以生动直观的体验到设备的学习。比如，在对机床的结构构成、运行原理等方面教学中，如果引入了计算机虚拟仿真技术，可以让学生有一目了然的感觉，凸显出教学意义。其次，仿真教学也可以突破时间的限制，比如在实际过程中加工一套模具肯定需要很漫长的时间，如果运用了虚拟仿真技术，就可以节约大量的时间，比如那些需要经过漫长的加工才能呢个显现出来的变化过程，就可以利用仿真技术，在短时间内给学生一个立体的展示，有助于学生理解数控技术的原理、加工过程等。
2.2 节约教育成本
传统数控教学过程中，无论是数控机床编程还是具体的操作都是在真实的机床上进行。受经济因素的影响，教学过程中的实验机床有限。然而国家对数控方面的专业人才需求则在迅速增加，学校有限的资源不能满足学生上机操作的要求，对学生发展有一定阻碍。在数控教学中引入计算机虚拟仿真技术后，对实际设备的需求量就可以相对减少，可以通过相关的软件应用来实现具体的操作等。在传统的操作实习中，也会有大量的材料消耗，举一个简单的例子，如果一个班级的人数为40人，学生实践时间为4周，实践过程中利用10台数控车床，以4人为一个小组进行教学，假设一周完成教师布置的一个项目，则每人每周要消耗2根40×100规格的棒料，整个实践过程中平均每人要消耗8根，总计24元；按正常损耗来计算，刀具的消耗约为30元；其他损耗费约为100元，总计154元，一个班级的总体实践费用则是6160元，学生的消耗费用还是比较高的，另外，还有教师在实践过程中的人力成本。如果在教学过程中引入计算机虚拟仿真技术，则可以节约很大一部分成本，从长期来看，更有助于其可持续发展。
2.3 便于教学
在数控教学过程中，如果采用实际的机械设备进行教学讲解，十分不便。在机床上给学生示范时，不能完全保证每个学生都能清楚地了解到每一个动作和注意事项，往往导致教学效果不太理想。而计算机仿真技术的应用，教师可以利用多媒体的方式在学生的计算机屏幕上进行教学内容的演示，使学生可以清晰地了解每一个操作细节，计算机仿真技术也有助于教师对学生进行指导。另外，计算机虚拟仿真软件在数控教学中的应用越来越广泛，还促进了教学过程中制定参数化的评分标准，检验加工程序好坏等，该技术的不断应用为学校与社会化的技能考核与学生水平的鉴定提供了广阔的平台。
另外，由于计算机仿真教学可以极少甚至不用真实的机械设备，因此可以减少其中的不安全因素。由于学生没有形成良好的操作习惯，对加工工艺的了解也不多，因此利用机械设备进行实验时容易发生对刀、编程、输入等方面的错误，导致过限位、撞车等众多安全事故。利用仿真技术就可以很好的解决这一问题。
随着计算机信息技术的不断发展，计算机虚拟仿真技术的应用程度也逐渐加深。由于数控加工是各种制造行业的关键和基础，国家对数控专业人才的需求也不断增大。然而由于多方面的限制，导致学生的数控实践不能采用完全实际机械化，例如资金有限、安全因素等都是数控教学过程中的一些阻碍因素。因此，加强计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用具有重要意义。目前，该技术在数控教学中的应用也越来越广泛。
参考文献
[1] 廖建钢.计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用[J].新课程（中），2011（01）.
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【关键词】仿真技术 实践教学 数控技术 应用
一、前言
仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合技术。它集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息技术、人工智能等多个高新领域的知识。在教学活动中，特别是实验教学中引入仿真技术，将使教学方式发生根本性的变化，并能够获得显著的教学效果[1]。
二、目前高职院校机电专业的实践教学存在的问题
高职教育培养的是在生产、建设、管理、服务等第一线工作的高层次技术应用型人才，这一目标确定了“技术应用型”的中心地位。高等职业教育文化知识、专业理论知识的学习主要是为技术培养奠定基础的，而技术的培养主要是通过实践教学来完成的。因此，实践教学必然成为高等职业院校教学活动的重要组成部分，处于中心地位，其开办得成功与否决定了高职办学的前途与命运。目前高职院校机电专业的实践教学普遍存在以下问题：
1、实践教学设施投入不足
由于实践教学对师资、设备、基地建设和产学合作等硬件要求很高，所以投入不足、维护费用高、实训设备老化等问题，就导致现有的实训设备无法满足学生一对一动手的需要，实践教学内容的先进性和超前性也比较差。
2、某些实验实训存在有安全隐患
许多专业实验实训设备使用高压钢瓶、高压电等危险设施；化学实验中难免用到剧毒物质，会有废弃物的排放，直接影响师生的健康，造成环境污染；机械加工类的实训学生如果违规操作的话也会容易受伤，存在很大的安全隐患。
3、社会、企业参与不积极
这主要表现在实践教学的运作过程中，行业、企业的主体作用发挥不够。在我国，企业追求经济效益的最大化与高职教育追求人才培养“零适应期”的目标存在矛盾，学生在实习期只能看不能动或者仅仅停留在表面，无法深入了解。因此，我国实践教学虽也注意发挥企业作用，但尚未真正过渡到“双主体”，即以学校和企业为主体的阶段。
三、计算机仿真技术在实践教学中的应用
近年来随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的发展，为现代化教学手段的实施提供了有力的媒介。充分运用计算机技术、多媒体技术、仿真技术就可以很好地解决传统实验教学的弊端，有效提高实验教学质量。高校应加快实验教学手段更新的步伐，运用先进的计算机技术对现有的实验教学进行必要的改革。其中计算机仿真技术在实验教学中的应用（仿真实验）就是一个很好的思路，它改变了传统的教育模式，使得教与学的方式发生了革命性的变化[2]。下面以数控技术专业为例，介绍一下运用计算机仿真技术进行实践性教学的情况。
数控技术专业的实践教学具有实践性强、知识抽象等特点，仿真技术应用于数控实践教学至少在以下几个方面拥有明显的优点：
1、形象性
数控加工仿真系统能创造一个与实际近乎相同的特殊环境，仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合，仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致。通过软件，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，仿真过程形象生动。
1、可以极大的减少学校的投入
职业院校引入数控加工仿真系统，最直接的好处是节省了原材料、工量具、仪表设备等的投入；节省了实验实训室的用房面积；节省了实习耗材。
2、安全性高，便于学生自主学习
数控加工仿真系统不会对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害，更不会因操作失误对学生造成人身伤害，还可以通过仿真中的声、光、文字警报等对学生操作错误进行提醒和纠正。学生可以大胆的、独立的进行学习和练习。
3、交互性强，方便了教师授课
数控加工仿真系统不同于电化教学，电化教学中学生是被动式、单向式，虽然直观但不具备交互性。数控加工仿真系统过程中，学生与实习对象能进行交互，可以大大激发学生学习兴趣。
4、可以学习多种机床、多种系统的不同操作
当前，数控机床的种类和生产厂家众多，学校无法一一购买。仿真软件提供了现在常见的数控机床和主流数控系统。教学时可根据需要选择相应的机床和系统进行授课，使学生到工厂后能在最短的时间内融入到生产中去。
5、可以极大的提高学习效率，提高学生学习兴趣
数控加工仿真系统可缩短材料、仪器或工量具的准备过程，也节省了实习完成后的回收时间，极大的提高了实习效率；仿真软件以和实际机床相同的用户界面及其可操作性，在很大程度上可以激发学生的学习积极性，只要有电脑，学生就能按照自己的进度，自主的选择实训内容。
虽然仿真技术能解决传统实践教学中存在的一些问题，但是不能认为仿真技术可以代替现场实践。仿真系统缺乏真实性，学生对工艺参数是很难理解的。如：500转/分钟和1400转/分钟，0.2mm/转和0.96mm/转，切削深度2mm和6mm的切削用量在加工一个工件时对加工精度、机床刚性、刀具耐用度、生产效率有多大影响等。学生要具备扎实的控制仪器的经验和动手能力，仍需要在现场操作，仿真技术与实际操作相结合能更有效达到实践教学的目标。
总之，仿真技术应用于实践教学大大提高了学生的素质和综合职业能力、激发了学生的独立思考和创新意识、降低了实训成本，但传统的实践手段仍是职业院校培养学生实践能力的基础。找到二者的最佳结合点是目前仿真实践技术应用和发展应该解决的问题。
参考文献
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【关键词】虚拟仿真;数字电路;课程改革;教学方法
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
数字电子技术是计算机及通信类专业的重要的专业基础课,其中关键的环节就是培养学生的实践能力和解决问题的能力,因此,生动形象的课堂教学和全面的实验体系对教学效果和知识的应用能力有着非常重要的作用。然而,由于实验仪器的的老旧,数量有限,使得实验的开出率以及实验内容的扩展都受到限制。为顺应现代教育的发展,实施的现代化远程开放教育,将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教学中。其中理论教学结合多种教学方法和现代化的教育技术,将基础知识和理论形象地表现出来,有助于学生理解。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际,并加以应用,在此研究基础上提出了基于虚拟仿真技术的所有电子技术课程教学的新模式。
二 计算机虚拟仿真技术
虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多个领域。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,与虚拟环境进行交互[1]。
计算机虚拟仿真技术,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,利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建的环境中相互作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,可以满足现代教育的发展需求[1]。
三 课程教学的若干问题及改革研究
对于理论教学环节,首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的,即便是近几年出版的教材,也只是内容的深浅不同,体系结构基本相同。比如教材中主要说明的74LS系列的芯片在目前实际应用中已经被淘汰,真正是学的没用,用的没学。现在的学生在学习中,非常关注所学知识的实用性,如果不能学以致用,就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容,讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片,当然也要根据学生学习程度,最大可能激发学生的兴趣[3]。
其次是教学方法。常用的教学方法无非就是这几种:讲授法、讨论法、谈话法、阅读指导法。根据课程的特点和教学要求,不能一成不变的套用传统的教学方法。这些方法对有些课程很有效,但是对计算机课程不一定全部适合,因此需要探索适合本课程需求的新的教学方法。笔者在教学中通常有如下几种方法:讲授法,这是传统的教学方法,教师口述基本事实、原理和推理过程。部分定理,原理及产品采用讲授法。例举法,就是以典型例题说明某个定理或元件的应用,这是本课程用的最多的一种方法。在数字电路课程中有很多芯片的实际应用,有些是针对某部分内容的很典型的例子,这些例子对于学生理解和掌握此部分知识非常有用。任务驱动法,就是教师布置一些运用某个知识点的题目,要求学生在课堂上有限的时间里做出来,并检查完成情况。这样学生对该节课所学知识从理论到应用有了一个全方位的认识,而且对每个知识点掌握得都比较透彻,这是近年来比较流行的一种教学方法,也是计算机专业课程特有的一种教学方法,对提升教学效果有显著作用。
再次是教学手段,不是单纯的使用多媒体课件,而是结合计算机专业特点引入现代化教育技术和手段,很多典型例题用计算机仿真软件在课堂验证,让学生直观形象地了解电路的工作情况,从而掌握电路或芯片的应用。
对于实验教学环节,首先是实验设备简陋。很多高校数字电路实验设备包括我校仍然使用老式实验箱,即由固定数字电路芯片搭建的实验,学生只能按实验教材设计的实验按步骤做固定的实验,实验内容都是以芯片讲解为主,目的是对芯片功能进行验证。因此学生把实验课当完成任务,实验环节没有促进教学,相反影响了教学效果。很多新的芯片不能认识和实践,使得实验教学方法与实际应用的要求严重脱节。其次在实验教学过程中,由于实验设备老化,个别元件被损坏或接触不良,导致学生实验中,出现一些问题,电路连接完全正确,但是就是得不到正确结果,结果费了很多时间去排除故障,这样做实验当然激发不了学生的兴趣,相反还会阻碍他们进一步探索。再次,由于实验条件的限制,实验项目只能停留在验证性实验层次,学生的设计能力和综合应用能力都得不到提高,利用电子电路的计算机虚拟仿真软件multisilm10就可以解决这个问题,利用这个软件可以自行设计集成电路,综合应用各种芯片,完成所有的数字电路实验[4]。在教学实施中,根据学生情况分验证性实验、设计性实验和综合性实验三个层次完成实验教学目标。
四 计算机虚拟仿真技术在课程教学中的应用
1 课堂教学中的应用
在课堂讲到门电路的工作原理或集成电路的应用时,可以现场用计算机仿真软件演示电路的工作过程,使学生更好地理解门电路的工作原理和芯片的工作情况。从而掌握电路的应用。这样,教学过程是由原理到应用,由简单到复杂,由抽象到现实,循序渐进地完成理论知识的学习。数字电路的基本单元是门电路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分对于大部分同学来说都是难点,如何突破这个难点呢?利用软件建立仿真电路,真实地展现输出电压随输入电压的变化情况,就会获得很好的效果。下面是利用仿真软件说明TTL与非门工作原理的课堂实例:
(1) Vi=0V,输入接低电平。那么Q1导通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,输入高电平。那么Q1的发射极电流从发射极(0.852mA)流入,从集电极流出,Q1的发射极和集电极倒置状态。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,导致Q2、Q5导通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。输出Vo=0.018V。其电路仿真如图2:
2 实验教学中的应用
大学生需要有独立的设计能力和对电子器件的综合应用能力,这就决定了本课程的实验体系应该是三个层次,在简单的验证性实验的基础上必须开设有创造性的设计性实验和综合性实验。然而实验室有限的数字电路实验箱只能做几个简单的验证性实验,无法满足设计性实验和综合性实验的设备要求。但是,利用电子电路的计算机仿真软件就可以扩展实验室,提供所需要的一切电子元件和芯片,搭建任意难度,任意复杂的电路,并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性,配合适当的电路可做出多种不同的应用。在实验课程中,提前给出了三种实验的一些题目和内容,要求验证性实验必须都完成,设计性实验可选做一至两个,综合性实验选做一个。下面简要说明学生利用仿真软件选做的数字电子钟逻辑电路的设计实例。
要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟,选用器材主要有:安装有仿真软件的计算机若干台,集成电路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、电阻、电容若干,数码显示管,三极管、开关若干。
提示设计方案,包括数字电子钟的电路框图和四个主要模块的实现细节,学生依据电路框图和提示信息设计逻辑电路图,并将其在虚拟实验环境中用仿真电路实现。下面给出数字电子钟的电路框图。
篇幅所限,参考电路就不给出,但是通过这个实例可以看出虚拟仿真技术在课程实验中的重要作用。不但节省很多设备购置费用,不受地点和环境的限制,而且和真实实验具有相同的效果。既然如此,为什么不广泛应用呢?
五 总结
论文对数字电子技术课程教学提出很多问题,在实际的教学实践中对这些问题进行了探索,将计算机虚拟仿真技术引入教学中,采用现代化教育手段进行课程改革。课堂教学提出了很多适合本课程并行之有效的教学方法,重要电路工作情况的计算机仿真演示,部分例题的计算机仿真验证,增强其直观性和真实性,加强学生的理解。实验教学也利用计算机仿真软件,采用虚拟实验和真实实验相结合的方式,扩充建立了虚拟实验室,扩展了实验内容,在无需花费很大代价的情况下,满足了设计性实验和综合性实验的条件,从而完成三个层次实验体系的建设。在本文的研究基础上,可将虚拟仿真技术推广应用到所有电子技术课程教学中,引发电子技术课程改革的新局面。
参考文献
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[6] 房建东,李巴津等.关于改进电子技术相关课程教学的思考[J].内蒙古工业大学学报(社会科学版),2004,(1).
篇10
摘要：高等数学中的部分定义与定理具有高度抽象性，并且有很强的逻辑关系，教师不易教，学生不易学，以至于在教学中出现了教师对其进行大量的删减，让学生陷入了不明原理，只会“计算”的错误现象中。本文针对这种现象，对教学过程中抽象的定义与定理知识讲解的处理进行了研究，提出了具体的方法与建议，让学生体会真正数学。
关键词 ：高等数学 定义与定理 教学 数学素养 数学能力
在现今很多领域中，数学的身影无处不在，高等数学作为非数学专业的一门重要的专业基础课，有着极其重要的作用与地位。而在高职教育中，因为生源大多是来自技校或高考落榜的学生，其数学基础比较薄弱，但高等数学中部分定义与定理内容较抽象，不好理解，这对于授课的教师来讲，是一个不好处理的难点，以至于在高等数学教学中，出现了“教师难教，学生难学”的现象。针对这一难点，很多数学教师在对这些抽象、不好理解内容的处理时，进行了删减，把大量的抽象的理论知识一句话带过，甚至直接删除，而把教学的重心完全放在了高等数学的计算方法与计算技巧上，以直接教会学生数学的计算为目的。这样一种教学方法承接了一些中学的“应试”教育，数学的潜在价值没有真正体现出来，同时也违背了开设高等数学这门课程的初衷。
一、学习定义定理的重要性
1.教学大纲需要抽象的定义定理
高职高专的高等数学教学大纲，明确地说明了学习高等数学的目的：培养学生运用数学来分析、解决实际问题的能力，培养学生的空间想象力和抽象的逻辑思维能力，训练他们用数学思想、概念、方法并结合自己的专业把所学理论和方法运用于实践，为后续各课程的学习奠定较好的数学基础，形成一定的数学思想。
从大纲可以看出，该课程除了使学生掌握必要的数学知识以外，更重要的是让学生收获能终生受益的数学素养和数学思维，从而提高应变能力与创新能力。由于很多数学思想都在这些抽象的定义与定理中有所体现，所以大量地删减这些内容，只注重于学生的解题方法的教学，不能让学生体会数学的真正价值，使学数学成了应付期末考试的一种途径。并且，高等数学的学习一旦结束，学生也将会把这门知识抛到九霄云外，这样完全没有形成教学大纲里提到的应有的数学思想，也就更谈不上应变能力与创新能力的提高了。所以要满足大纲的要求，学习抽象的定义定理必不可少。
2.培养数学能力需要抽象的定义定理
虽然定义与定理知识较为抽象，但它对于学生数学意识的形成和数学能力的培养起着举足轻重的作用。数学学习的最终目的无外乎是要把现实中的问题抽丝剥茧，转化为数学问题，然后再用数学知识解决，也就是所谓的数学能力。关于抽象定义定理的学习，例如定理的证明，都有其具体的推理过程，对于这些推理过程的理解，可以让学生体会数学的严谨性，进而形成思考问题时思维的缜密性，以利于在对现实问题进行分析时，能准确无误地将其转化为恰当的数学问题；而对于这些定义定理知识的掌握，在一定程度上又培养了学生的逻辑思维能力，这也是在分析问题时必不可少的一种思维能力。正如一位大学老师所说：“学数学其真正目的是为了驱逐大脑中愚蠢的想法，让我们的大脑真正地聪明起来。”
3.实际生活需要抽象的定义定理
很多抽象的定义定理知识，它的出发点就是实际生活的典型例子，例如常见的某一个变速物体的速度，学生觉得求这个随时都在变化的速度成了一个不容易解决的难点，但从高等数学的角度来看，就是求变化率，也就是抽象的导数定义学习的切入点。所以对抽象定义定理知识的学习，可以让学生更加深刻地了解数学与生活的紧密联系，从而提高学生的数学兴趣，并让学生对现实生活中的现象和过程进行合理的简化和量化，建立数学模型的思想，培养学生的实际应用能力。
二、高等数学教学中定义定理知识的处理方法
不少数学教师反映，不是不想授课时强调这些定义与定理，只是因为它们太过抽象，讲解的过程花费的时间长、精力多，但学生理解的效果还是不好，典型的“吃力不讨好”。笔者多年担任高级班高等数学的教学工作，对于这些抽象的定义定理的处理有一些个人的看法，总的归纳为以下四个
关键词 ：引—化—启—控。
1.“引”——引数学史，丰富内容
高等数学中很多定义定理知识抽象，让学习的人容易身陷迷津，而数学史却如指引方向的“路标”，给人以启迪。在课堂上教师适时适当地引用数学史的知识作为补充和指导，能有效地激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，让课堂内容丰富起来。
例如在学习解析几何时，教师给学生介绍解析几何之父笛卡尔，以及他的经典心形线的相关轶事，让学生明白数学可以神奇地让单调的式子变成美丽的图形，并且体会到数学不是枯燥的，它也可以创造浪漫。这样激发了学生的学习兴趣，让学生更好地理解了数学中的代数与几何的紧密关系，为后续的解析几何的学习奠定了基础。数学史可以帮助学生了解知识的逻辑源头，体会数学家的创造思想，这为紧接着数学概念及定理的学习提供了必要的准备。
另一方面，数学史里记录了很多数学家为了得出正确的定义与定理，如何排除万难、历尽艰辛的。学生学习数学史，除了了解定义与定理得出的过程，还会为数学家不畏艰辛、执着追求真理的精神而感动，这将让学生在精神层面上得到一次提升。
我们让学生了解数学的历史，能使那些看似抽象的定义、定理变得丰富生动起来。
2.“化”——化繁为简，重视直观
对于抽象、繁琐的定义定理知识，为了能让学生易于接受，教师只有把知识直观化、简单化。
如在讲解微分这一概念时，可以从其字面意思上下工夫，举例地球本是一个球体，其表面应该是曲面的，可为什么我们站在地球上看到的大多却是平面呢？答案是人肉眼看到的范围同地球的表面相比，简直是微不足道，也就是微分概念中的以直代曲的思想：曲面上微小的局部可以认为是一平面，一条曲线微小的部分也可以认为是直线。这样就给学生提供了一个可以具体的想象的空间，使他们懂得用无数个简单的平面代替复杂的曲面，利用微分这一数学概念解释生活中的现象，加深了学生对这一概念的理解。又如对数列、函数极限概念的处理，教师可改变教材中的定义方式，注重直观，采用通过画数列或函数的几何图形，利用图形直观性的特点来解释定义，从图形中得到极限定义的本质，让学生对极限定义有了更准确的认识。
此外，我们通过多观察实际生活中与数学有联系的例子，把数学概念尽量与周围实事联系起来，让学生能感觉数学与生活的密切联系，也便于理解。比如在讲解定积分定义时，介绍美国著名麻省理工学院的圆形大礼堂，从外形看它的屋顶是一个巨大的不规则的半球，但实际上仔细看是由一个个近似矩形（曲边梯形）的小玻璃窗构成的，这个看似不容易求的表面面积，实际上就是定积分的基本概念——求曲线下面积的办法，即“分割、近似代替、求和、取极限”，同时也巧妙地表明了数学知识的应用无处不在。这样使学生对抽象的定积分的定义，即求曲线下面积的方法加深了理解。
3.“启”——启发引导，自主讨论
对于很多知识的掌握，学生自主探索要比教师一味灌输要来得好。在教学时，教师选择适当的教学内容来安排讨论课，通过合理有针对性的引导，启发学生分组讨论，让学生各抒己见，培养学生的创新思维和创新意识。
例如，微分中值定理的内容抽象、内容理论性强，对初学的学生是一个不容易处理的难点，如果单凭教师的讲授，教学效果一定不好，这时可以选取一些难度适当的典型习题，把学生分成几个小组，通过教师的适当引导，让学生按组自由讨论。在思考讨论过后，学生对微分中值定理中的构造辅助函数的方法有了深刻的印象，以此加深了对这一抽象定理的理解。同时，学生的数学语言的表达能力也得到了提高，主动参与课堂的意识和创新的意识也得到了增强。
又如，在学习洛必达法则时，很多学生都知道这个法则的作用是求无穷大比无穷大或无穷小比无穷小的极限，却并不理解它为什么会与导数有关，是利用分别求导来解题的，但如果引导学生从无穷大增长的趋势来进行分析，同时得到导数的定义其实就是与增长趋势密切相关，问题就可以解决了，这就是洛必达法则的本质所在。
采用教师启发引导和学生自主讨论相结合的教学方法，可以让学生在讨论探索中发现问题并解决问题，体会到发现的快乐，激发了学生学习的兴趣，也增加了学生克服困难的信心。
4.“控”——掌控有度，注重严谨
数学课不同于其他课程，其严谨性非常强，教师在支持学生发挥自己的想象力的同时，要注重掌控好想象的“度”。一些教师为了让课堂更加活跃与生动，让学生漫无边际地发挥自己的想象力，对一些理论知识的理解学生想怎样解释就怎样解释，这样的结果必定是歪曲了知识的本意。所以在课堂上，对于学生的思考学习，首先教师要有正确的引导方向，并且要适时纠正一些学生错误的偏离事实轨迹的想法。
比如学生在学习极限时，对于其中的一个零比零的极限类型，学生误认为高等数学里的分式的分母是可以等于零的，这时应强调此时出现的零是在某一条件下一个趋于接近的结果，并非真正等于零，强调出极限的定义，突出语言表达上的严谨性。
三、小结
大量的实践证明，在数学教学中教师的作用是十分重要的，我们不能为了追求教学上的所谓教学效果而忽视了数学教育的本来意义。数学的影响不是一蹴而就的，而是潜移默化的；数学的精神、思想和方法是数学教育的根本目的。在高等数学的教学过程中，真正理解教学大纲的具体要求和目的，注重各方面的理论知识的教学，把学生从做题、解题的“题海”中解放出来，让数学的精神、思想和方法成为他们关注的对象，并且能努力提高自身的数学素养，养成勤于思考的习惯，增强自身的数学应用能力，真正体会到数学的实际价值，为今后的可持续发展奠定坚实的基础，这才是我们每一个数学教育工作者应该做的事。
参考文献：
[1]张宏伟，浅析高等数学教学方法[J].科技经济市场，2007（6）.
[2]尚仲平，高等数学教学中的学生数学素养培养的几点思考[J].佳木斯教育学院学报，2010（1）.
