虚拟仿真教学案例范文

导语：如何才能写好一篇虚拟仿真教学案例，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。

篇1

一、引言

 

信息安全学科是在信息技术及其应用的快速发展中逐渐形成的，它针对信息生成、存储、传输、处理和交互的各个环节，用数学方法刻画和描述其变换的过程和状态，建立安全控制与管理模型，进而保障信息及信息系统的高安全性、高可信性和高可用性。在当前信息化和经济全球化的时代背景下，做好民族高校信息安全领域的教学研究工作，为国家储备适应全球形势变化的复合型信息安全人才越发重要。

 

中南民族大学在信息安全人才培养方面做了很多工作。其计算机科学学院、数学与统计学学院在本科阶段开设了信息安全方面的课程，计算机科学学院的信息安全专业硕士点于2012年开始招生。其中计算机科学学院从2006年开设《信息安全》双语课程。信息安全教学研究方面还有长足的发展提升空间。

 

针对信息安全课程的特点，结合我们双语教学的经验和体会，就《信息安全》双语课程教学提出几点新的和若干建议，其中关于教材的论述等课程相关情况见孟博老师的论文[1]。

 

二、信息安全课程特点

 

《信息安全》难教，学生难懂，实验难做。我们组成员以信息安全专业领域为教学内容，进行教学模式与教学方法的研究与实践。

 

《信息安全》课程特点[1-3]：

 

1.信息安全学科基础涉及面广。信息安全是一门新兴的学科，也是一门综合性很强的交叉学科，涉及密码学、通信、数学、计算机等诸多学科。

 

2.信息安全专业基础课程要求多。要想较好地掌握这门课程，需要学习数学基础课程、电路基础课程、密码学基础课程、计算机理论基础课程、网络通信基础课程等。

 

3.信息安全专业前沿性强，知识更新快。信息安全专业是围绕攻防、对抗策略和技术展开研究的，随着科学技术的发展，该研究领域的知识创新多且快。

 

我们在信息安全课程传授的过程中面临的困难如下所示：

 

(1)民族院校的学生专业素质和英语素质高低不齐;

 

(2)信息安全相关的资源分散;

 

(3)英语语言的教学与专业教育的脱节;

 

(4)理论知识和实践知识结合不紧密。

 

根据信息安全课程的特点，只有保持信息安全传授内容理论与实践知识的先进性，及时了解该学科最新研究发展动态和前沿，才能培养出具有实践和创新能力的高层次高素质人才。结合我们面临的困难，考虑到两个因素：(1)信息安全相关的前沿知识的语言载体是主要英语;(2)在课堂上尝试将理论知识和实践知识有机的结合起来，我们研究并实践将虚拟仿真实验和CLIL双语教学应用到信息安全课程传授中的模式。

 

三、虚拟仿真实验的概念及模式

 

虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物，运用虚拟现实技术模拟实物实验的计算机辅助教学软件。目前的国内外模拟仿真软件总结如下。

 

PSPICE[4]是由SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)发展而来的用于微机系列的通用电子电路功能的仿真，是一个多功能的电路模拟试验平台;Tina Pro[5]是欧洲DesignSoft公司研发的一个电子设计自动化软件，它用于模拟与数字电路的仿真分析和设计研究，分析结果可以很好地展现在图表或虚拟设备中;CircuitMaker[6]软件用于电子电路仿真实验，是一种用于电路描述与仿真的语言与仿真器软件，用于检测电路的连接和功能的完整性;Proteus[7]软件是英国Labcenter electronics公司的EDA软件，提供仿真单片机及外围器件的工具，该软件将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台;Boson NetSim[8]模拟Cisco路由器、交换机，可自定义网络拓扑结构及连接。

 

根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》，教育部于2013年开始启动了开展了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。北京邮电大学建设了国家级北邮电子信息虚拟仿真实验教学中心，开发了“开放式虚拟仿真实验教学管理平台”[9，10]。我们尝试将该平台作为信息安全课堂的辅助教学，其中一个教学内容使用虚拟仿真平台进行的网络构建，如图1所示。

 

四、CLIL双语教学的概念及模式

 

双语教学是在教学过程中使用除母语以外的一种外语，通过两种语言作为教学媒介，并在教学过程中提高学生的专业能力和外语水平。关于双语教学的模式，有多种不同的分类，如美国的“过渡式”、加拿大等“法语浸入式”等模式。20世纪20年代，CLIL(Content and Language IntegratedLeaning)[11-13]广泛应用于欧洲的双语教学领域。CLIL中文译为内容和语言的融合学习，是指将一门或多门外语作为非语言学科的教学语言，在此过程中，语言和学科将共同发挥作用。以学科内容为核心，使用真实的语言及语言材料，在课堂教学中注重学生的语言、认知和情感等因素。CLIL是欧盟在“培养多语言能力公民、促进语言教学的发展和多样化”的决议框架下推动欧盟各国开展的一种双语教学模式。这种模式相对于源于北美被全球普遍采纳的浸入式双语教学，为双语教学的理论研究和实践教学都做出了具有革新意义的贡献。

 

选择英语作为学习信息安全学科知识的语言媒介，是因为英语是当今国际各种领域的交流合作中使用频率最高的语言种类。为了使学生适应国际化教育、产业的发展趋势，有效获得更多、更新的学科知识和科技信息，并能够把我们的科技成果推向世界，高等教育承担起培养具有国际视野、具备国际竞争能力的创新型、复合型高级专门人才的责任，而双语教学可以说是承担责任的前提或必要条件。特别是CLIL双语教学模式对于中国的双语教学更具有实际的借鉴意义。CLIL双语教学模式可分为三个方面的内容，如图2所示。

 

1.内容相关的学习(Content-related learning)。在课堂上使用的全英语教学材料，该材料是否合适教学，主要看以下几个方面：通过本教学材料的学习，学生可否掌握两个以上的知识点;量化掌握知识的目标;通过什么策略让学生来掌握这些知识点，比如在学生已有知识的层面上通过视觉、或头脑风暴活动、以更友好的方式展示知识点、通过不同的学习方式如游戏或者视频支持、安排有挑战性的任务给学生来完成;

 

2.语言相关的学习(Language-related learning)。解释可能影响学生理解文章的单词;量化和语言相关的学习掌握指标;写出让学习者完成目标需要用到的策略，如尽量将英文材料通俗易懂、将关键词标下划线、英文材料提供词汇表等;

 

3.学习技能相关的学习(Learning skills-related learning)。标出技能相关的目标;量化这些目标;设计好的策略帮助学习者完成这些目标，比如重新组织知识点、通过图表等分析知识点等。

 

CLIL双语教学模式认为人的认知过程可分为5个渐进过程，即记忆、理解、运用、分析、评价、创造(Remember，Understand，Apply，Analyse，Evaluate，Create)。其中记忆、理解、运用是低层次的思维能力因为他们更具体，而分析、评价、创造是高层次的思维能力因为他们更抽象。

 

五、课程设置教学实践方案

 

通过对现有理论和实践经验的研究和探索，采用虚拟仿真实验和CLIL双语教学方法应用到信息安全的课程教学实践中。课程设置方案氛围准备阶段、CLIL教学阶段、虚拟仿真实验阶段，各阶段描述如下：

 

1.准备阶段：配发讲义，其内容主要与《Cryptography and Network Security Principles and Practice，Fifth Edition》(密码编码学与网络安全-原理与实践)课程内容接近，补充专业词汇和常见表达方式。该阶段按照教学进度安排学生自学并熟悉专业词汇，同时利用CLIL教学中针对词汇测试的有趣方法对学生进行词汇量的教学和测试。

 

2.CLIL教学阶段。教学过程中给出不同的和密码算法相关的英文版本供学生阅读、参考和讨论。在此基础上，针对不同的密码算法设计有特色的相关的简单的任务，教师讲解，学生组成团队合作，在给定的时间内呈现设计方案并且陈述其方案，交流的过程主要使用英语完成。

 

3.虚拟仿真实验阶段。在教学过程中，在算法很抽象或者熟悉相关密码算法后，老师通过虚拟仿真实验平台展示该算法的原理或实际应用，将抽象内容形象化和具体化。安排学生组成团队利用虚拟仿真实验平台设计网络安全实验，进一步巩固、实践其所学习的密码理论知识。

 

六、信息安全双语课程教学的心得与体会

 

将虚拟仿真实验和基于CLIL的双语教学引入到信息安全的课堂教学中，使得教学模式和方法多样化、智能化、规范化、国际化，旨在提高学生专业英语听说写能力;加强创新精神和实践能力的培养;更生动形象传达不易理解的知识。具体意义如图3描述，总结如下：

 

1.引入CLIL双语教学理论，将语言和学科融合进教学。学习探讨国际上主流的被大家认可的双语教学理论如CLIL，在此基础上探索适合民族院校学生特点的教学方式方法，在《信息安全》专业课程的讲授过程中将英语的语言能力培养与信息安全的专业内容融合起来一起学习，在此过程中，语言和学科将共同发挥作用。旨在提高学生的专业英语能力、扩大学生的知识面，为国家培养高素质复合型专业人才队伍。

 

2.搭建虚拟仿真实验平台，将理论和实践融合进教学。在课堂教学过程将动画模拟、虚拟仿真、远程实验和实物实验优化组合，探索各类案例的优势互补，旨在调动学生学习积极性、启迪思维、激发潜能。通过虚拟仿真实验平台，整合信息安全的相关资源，提供智能化的教学服务同时，培养学生的创新能力和动手能力。

 

本论文的探索方法将是鼓励课前预习、课程参与、课后实践。讲授方式的选择将会优化组合教学模式，激发学生学习热情，提高学习的主动性，提高学生的上课注意力。通过CLIL模式中各类学习技巧，逐步提高学生的英语能力和专业素质。

 

七、总结

 

本论文探索将CLIL双语教学模式和虚拟仿真实验应用到信息安全的课程教学过程中。学习探讨适合信息安全课程特点和民族院校教学特点的双语教学理论如CLIL双语教学模式，在《信息安全》专业课程的讲授过程中将英语的语言能力培养与信息安全的专业内容融合起来一起学习，语言和学科将共同发挥作用;同时运用虚拟仿真实验等辅助手段，将信息安全的理论知识和实践知识结合起来，提高学生对信息安全专业的认知程度。我们所做的努力最终的目标是让学生从记忆、理解、运用知识到能分析、评价、创造知识的转变，为社会培养大量既有丰富的专业知识又精通英语的高素质复合型人才。

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关键词：虚拟仿真;EMU8086;微机原理及接口技术;课堂教学

中图分类号：TP36 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0108-02

一、引言

《微机原理与接口技术》课程是电气信息类专业的专业基础核心课程之一，是电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术、电子信息工程、信息工程、电子信息科学与技术、物联网技术等本科专业的重要专业基础课。作为学习计算机硬件原理与指令系统及其应用最主要的课程之一，对提高学生的计算机硬件应用能力至关重要，是学习后续专业课程的重要基础。

微机原理与接口技术实践性强，而教学内容却高度抽象，长期以来，存在着教师难教、学生难学的现象。实际课堂教学中演示实验设备匮乏，当前实验教学大多以集成实验箱为实验平台，不便于课堂理论教学过程中演示互动。在实验教学环节中，开设的实验综合性不够，往往忽视硬件设计、软件调试过程的协同，且有实验过程“操作化”的趋势，相当一部分学生仅仅简单模仿，知其然而不知其所以然。久而久之，学生的学习积极性随着教学过程的进行而降低，将这门实践性很强的课程也视为普通理论课，课程教学效果不够理想。为此，不少教师在教学过程中也进行了一些改革探索[1-5]。

随着虚拟仿真技术的发展，在课堂上进行实践演示成为可能。借助于计算机仿真技术将微型计算机内部编程结构、工作原理、指令系统及接口技术等抽象内容以图形化方式动态展示，通过课堂现场演示，学生更易接受，从而加深对微型计算机系统硬件结构、工作原理及指令执行过程的理解，掌握其特点和规律。

EMU8086仿真环境有机集成了汇编语言程序设计和接口技术，界面友好，适合作为课堂教学辅助手段。通过在课堂理论教学中融入虚拟仿真实验案例，也弥补了实验教学环节在实验场地、时间安排方面的不足，可有效改善理论教学与实践环节间的互动。学生在课堂理论教学过程中通过虚拟实验过程便可了解相应理论知识在实际微机系统中的作用与用法。虚拟仿真环境的引入，借助合适的教学案例，以问题为导向，逐步实现课堂教学向着以学生分析解决问题能力提高为目标的模式转变。

二、微机系统虚拟仿真环境

EMU8086（Micro- processor Emulator）集成了源程序编辑、代码编译、Debug等功能，是一款运行于Windows环境下的16位微处理器8086虚拟仿真器。该仿真器具有丰富的帮助文档，是一个学习微型计算机内部工作原理、理解计算机工作过程的高效辅助工具。

程序可在仿真器中单步执行或连续执行，其可视化的人机交互方式让使用者操作更容易。在指令执行过程中，用户可观察CPU内部各寄存器、标志以及相关存储器中的内容随指令执行的变化情况。仿真器中执行的程序运行于软件虚拟的系统中，可有效避免指令执行时影响到运行EMU8086的计算机硬件系统。而且该虚拟仿真环境完全兼容Intel系列微处理器，不受实际计算机硬件配置的限制，便于在课堂教学中演示，以更直观地展现CPU的工作原理和指令的执行过程。

三、基于虚拟仿真环境的课堂教学与实践

基于虚拟仿真环境EMU8086，以解决问题为导向，结合实际应用设计教学案例，将相关知识点融合贯通，更符合人的认知过程。从解决问题出发，可引导学生明确思路，在解决问题的过程中学习知识，能有效激发学习主动性，使学生学习过程更有成就感。随着问题的解决，自然而然地加深了对相关知识的理解和掌握，切实提高学生运用所学知识解决问题的能力。

1.指令执行过程剖析。《微机原理及接口技术》课程教学内容主要包括硬件原理、指令系统和接口技术三大部分内容，主要内容概念抽象、难以理解，导致学生厌学。虚拟仿真技术可形象地将抽象的概念以直观的形式展现，基于EMU8086这一虚拟仿真工具，结合实际应用设计教学案例，使学生在解决问题中学习知识、掌握概念、总结规律，培养学生主动分析问题、解决问题的能力，通过虚拟仿真实验提供学生的学习热情，进一步使学生建立面向问题的系统化思维模式。

在指令系统教学中，学生对于指令往往采取死记硬背的方式，缺乏面向解决问题的思维方法，一方面指令系统显得零散难记，另一方面，即便背下了指令及语法，也难以在需要时正确使用。长期这样，会使学生对课程失去兴趣。而借助虚拟仿真环境，可将这一过程系统化、形象化，便于将看似零散的知识点串起来。比如，微处理器中实现表达式“6-8+7”的处理过程，如图1所示，借助仿真环境EMU8086，在课堂上演示源程序编辑、汇编、链接、指令的单步运行，学生可观察任何一条指令执行过程中，CPU内部所有寄存器、标志位的动态变化情况，从而理解状态标志的作用。

在观察指令执行过程时，可同时看到指令汇编后对应的十六进制机器码，以及指令、操作数在存储器中的存储情况，能够直观形象地展示微型计算机工作过程。在实际课堂教学中，教师只需以合适的案例提出问题，引导学生分析问题，通过课堂问答逐步形成解决方案，并在教师机上进行现场仿真实验。

2.接口技术抽象概念直观化。“实践、认识、再实践、再认识”是人们认识与解决问题的基本方法和规律。基于虚拟仿真环境，构建问题模型，设计实验项目，通过课堂演示使抽象内容形象化，再现知识形成的过程。引导学生主动思考，探寻解决问题的思路方法，在这个过程中，掌握重点、理解难点。

以典型的模拟交通灯仿真实验为例，传统的实验方法是基于物理实验箱，需要在特定的时间、特定实验室进行专门的实验操作，由于多数实验箱的集成度高，实验过程对于学生来说往往只是接几根线、运行一下程序而已，难以达到使学生理解掌握利用计算机通过接口电路实现对设备的控制这一教学目标。而且难以在课堂教学中适时地进行演示。

而借助虚拟仿真环境，可方便地在课堂上进行仿真实验，通过对仿真实验过程的分析，对比源程序，更利于学生理解设计系统时“软”、“硬”配合的思想。如图2所示，仿真实验中能动态显示十字路通灯的亮灭情况，同时源程序、机器码、CPU内部寄存器、接口电路内寄存器等的实时状态可方便地进行对比分析。借助于虚拟仿真环境，学生可直观地理解微机解决实际问题的方法，可直接观察接口电路在实现CPU与外设交换信息中的作用过程，使学生更好地理解计算机与外设交换信息的方式，将涉及到的知识点相互关联，使学生建立面向解决问题的思维方式，学以致用，树立微机系统软件与硬件必须协同配合才能实现预期目标的系统设计思想。

通过实际案例，使显得零碎的知识得到融合，使学生在学习过程中知其然且知其所以然。利于培养学生以解决问题为导向，将所学知识付诸实践。培养学生应用微机解决问题的初步分析能力和系统设计能力。

四、结论

借助虚拟仿真技术，可更好地将《微机原理与接口技术》课程中碎片化的知识融会贯通。通过案例化虚拟仿真实验演示，一方面可切实提高学生主动学习的积极性，活跃课堂气氛;另一方面，通过抽象内容的形象化展现，引导学生主动思考，培养学生掌握分析问题、解决问题的方法。教学过程以帮助学生运用相关知识解决实际问题为目标，使学生在问题解决的过程中获得现实体验，而不仅仅是抽象的程序、结论，探索实践以学生为中心的教学模式。教学实践表明，基于虚拟仿真环境，可有效提升课堂教学效果，有助于培养学生的创新意识，提供实践动手能力。

参考文献：

[1]高林.单片机原理与微机原理综合仿真系统的设计及应用[J].实验技术与管理，2014，（03）：91-94.

[2]吴殿红.基于8086的SRAM读写控制仿真实现[J].信息通信，2014，（02）：65-66.

[3]余华芳，何永玲，王宁.《微机原理与接口技术》教学改革实践与探索[J].教育教学论坛，2013，（02）：192-194+212.

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[关键词]Multisim；教学；电路；仿真

[中图分类号]G642

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3712 2015 13-0075-03

[作者简介]陈少航 1981― ，男，广西桂林人，研究生，桂林航天工业学院自动化系讲师，研究方向：信号分析及处理。

“电路分析基础”课程是自动化、测控技术与仪器、电子信息工程技术等电类本科专业十分重要的基础课，该门课程理论性和抽象性都比较强，学习难度比较大，又由于课程教学条件的限制，学生的学习积极性及教学效果不是很理想，需进一步提升。因此，因系制宜改革教学方法及方式是一项重要的研究课题。近年来，随着软件技术特别是仿真软件技术的飞速发展，越来越多的高校将仿真技术引入到电类课程教学过程。下面结合我校相关专业特点及教学现状，详细介绍Multisim在“电路分析基础”课堂教学和实验教学中的应用。

一、Multisim简介

Multisim是美国国家仪器公司开发的以Windows为平台的仿真工具，是一款专业的电子仿真软件，可以模拟单片机应用系统、模拟电子线路、数字电子线路及混合电路的工作过程及结果，仿真界面人性化强，元器件模型、虚拟仪器仪表及MCU非常丰富，能够实时仿真“电路分析基础”课程的各种电路，并能实时观察不同元件参数对电路造成的影响。

二、Multisim在课堂教学中的实践

目前，“电路分析基础”课堂教学主要是PPT静态演示为主，也就是课程的讲授是以PPT为主，这样的讲授方式持续了很多年，但教学效果并没有获得质的突破，究其原因，主要是没有对本课程抽象的理论知识建立相应的教学模型，因此，学生对教师讲解的内容理解得不够深刻，有一种似懂非懂、知其然而不知所以然的感觉。

Multisim是一款很强的实物模型仿真软件，课堂PPT教学过程穿插对应的Multisim仿真电路模型，能建立起一种交互式、讨论式的教学模式，提升学生对空间实物电路的理解能力，下面介绍一下Multisim仿真技术在课堂教学中的具体应用：

一 一阶电路状态、响应的仿真

一阶电路的状态及响应分析是“电路分析基础”课程的重点内容，同时也是学生比较难掌握的内容，它主要是分析电路中的零状态、零输入以及全响应，图2是用于仿真一阶电路的RC电路，激励是一个幅值为1伏，频率为1000赫兹，占空比为50%的方波。设计电路的时间常数，当方波值为1伏时，用来模拟电容的充电过程；当方波值为0时，用来模拟电容的放电过程。电容充、放电过程的电路响应实际就是图1的零状态和零输入响应过程。

采用Multisim10.0里的Simulite/Analyses/Transient Analysis 瞬态分析 对图2进行仿真分析，利用软件自带的虚拟示波器，得到如图3所示的响应结果。图2中的粗线是方波信号，细线上升阶段是电容充电过程，细线下降阶段是电容放电过程，在图2中利用Multisim的坐标定位功能，可以得到电容的充、放电过程是符合一阶电路零状态储能和零输入衰减过程，在一个时间周期内，图1的响应结果也是电路全响应的结果。

另外，图1中的电阻的变化会引起时间常数的变化、引起电路响应的变化，利用Multisim的Simulite/Analyses/Parameter Sweep 参数扫描分析 功能，同时观察不同电阻值对电路引起的响应结果如图2所示，图2显示了R1分别为50Ω、100Ω、150Ω以及200Ω的电路响应。

图2、图3 在仿真过程中，融合了一阶电路的零输入、零状态、全响应对电路响应的影响，利用参数扫描功能同时观察不同电路参数对电路响应结果的影响，这有利于学生理解和掌握这一抽象的难点内容，同时，学生可以自行修改实验参数，进一步加深印象和理解。

二 谐振电路仿真

串、并联谐振是正弦稳态电路分析的重要内容，图4 由电感、电容以及电阻串联构成，用来仿真串联电路的谐振，图4阻抗为：

将电路元件参数代入①式，计算出①式中的虚部位为零，由串联谐振条件可知，图4发生谐振，并且信号源和电阻R1上的电压值相同，同时电容、电感的串联支路电压为零，通过仿真软件内嵌的虚拟交流电压表测量显示，仿真和理论分析结果相同。

三、Multisim在实验教学中的应用

“电路分析基础”课程实验内容较多、较难，而单次实验课时间又较短，以前，每次做电路实验都比较仓促，实验的效果也不是很好，需要进一步改进实验教学模式。Multisim的引入取得了传统实验教学模式达不到的效果。课外提前布置实验内容的仿真验证任务，要求学生提前用Multisim进行实验，而且学生可以在实验要求范围内自行修改Multisim仿真参数和仿真电路，仿真达到预定目标之后，再搭建具体的实物电路，经过一个学期的教学实践，证明这种实验模式能缩短实验时间、降低实验器材的损耗，学生反应更能适应这种新式的实验模式，而且实验效果获得显著提高。下面用图5验证戴维南定理为例，介绍Multisim仿真技术在实验教学中的具体应用，图中的A图有一个由流经R4电流控制的电流源， 断开RL1，计算 也可以用Multisim内嵌的虚拟仪器测量 得到A图的等效Uoc=1V；等效Req=5Ω；其戴维南定理等效电路如图B所示，同时相同改变A、B图负载参数，仿真结果显示A、B图的直流电流表读数始终保持相同。仿真结果表明对负载RL的戴维南等效电路是正确的。

四、结束语

经课堂和实验教学双重实践证明，将Multisim仿真技术引入“电路分析基础”教学过程，课堂教学中结合理论分析不断穿插仿真案例，实验教学前布置仿真任务，实验中加入电路的仿真环节，有利于提高学生的学习兴趣，利于激发、调动学生的学习积极性和主动性，有利于培养学生设计电路、分析电路、解决电路故障的能力，有利于培养学生探索和创新思维，有利于降低实验器材损耗，并能加强师生之间交流和合作，提高实验的安全性和可靠性，提升学生的学习效果和课程的教学质量，促进教学健康、快速、跨越式发展。

参考文献：

[1] 邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2] 张新喜，许军，王新忠，等.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 王庭才.Multisim11电子电路仿真分析与设计[M].北京：机械工业出版社，2012.

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[关键词]配送课程；教学改革；Flexsim

[中图分类号]F74

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3283（2017）03-0154-03

一、配送课程教学中存在的问题

“配送管理”是物流管理专业一门重要的专业课，此课程的实际操作部分要求学生要掌握分拣系统的自动化操作，仓库管理软件的运用，AGV、立体货架、堆垛机、输送机、拆叠盘一体机、叉车、手推车、打包机等设施设备的使用，条形码的制作与识读等。通过学习，培养学生配送分析规划能力，帮助学生提高合理安排配送的路线，运用一定的工具对配送的过程进行优化等方面的能力。这门学科对学校实训基地的建设和教师的教学水平都提出了很高的要求。个别学校在教学^程中偏重理论学习，缺乏设备和软件等实践环节的支撑，精彩的图片、案例和视频动画显然代替不了实践环节的重要作用，往往更多的时候是“纸上谈兵”；有些学校购买了设备和软件，但由于场地、课程或学生数量等方面的限制，在日常的教学中无法充分利用，成为了“花瓶摆设”；有些学校利用校外参观来弥补实践教学，通过安排学生到企业观看学习，了解配送中心的实际运营状况，但观看实践过短，一般在两个小时以内，又实现不了让每位学生动手操作，大多学生往往只是“走马观花”。配送课程教学的主要问题在于理论教学过多，缺乏动手实际操作的机会，如何构建物流管理专业配送课程实践教学体系无疑是该课程的改革关键。

二、创新实践教学体系

江苏联合职业技术学院依据物流管理专业人才培养方案，根据课程内容建设了物流实训基地，确定校企合作单位，构建四层实践教学体系，创新实践教学平台。力图通过实践教学环节，掌握设施设备的使用，重点培养学生的实践创新能力和团队合作精神。教学改革力图在帮助学生掌握理论知识的基础上，增加实际操作机会，以此进一步熟悉相关知识技能点，强化让学生掌握运用。

第一层是理论知识技能点的学习，学生在多媒体教室中学习不同配送模式的选择，配送计划的制定，配送合同的签订要点，配送的业务流程，配送中心的选址、布局、组织结构设计，设备配置，客户信息管理，成本控制等配送课程基本知识技能点。

第二层是企业走访参观实践，在学习知识技能点的基础上，带领学生到企业参观实际的工作场景，加深对配送中心组织结构设计、设备配置、作业布局、配送作业方法、运输与配送信息系统等知识的理解。

第三层是Flexsim软件仿真模拟，依托实践教学平台、情景教学场景和案例库，根据相关数据，建立平面布局图，利用仿真软件来模拟具体的配送作业场景，使学生置身于配送型企业运行的虚拟环境中，进行统计分析，找出优化方法，确定优化方案。这样的教学互动可以激发学生的创新思维，突破经费和场地的限制，提升教学质量。

第四层是实训室实际操作演练，通过建设物流实训基地，让学生实际演练接受并汇总订单、进货作业、理货与配货作业、出货与配装作业、配送运输作业、补货与退货作业等场景，熟练掌握WMS操作、液压车、手推车、堆高机、自动拣选设备、电子标签拣选等技能。

三、创新实践教学平台

实践教学体系的构建需要以教学平台为载体，以Flexsim仿真软件为基本工具，建设相关案例库，引导学生进行自主探究性学习。

（一）教学平台的功能要求

1双向互动

将Flexsim仿真软件嵌入教学平台，教学平台主要实现的是信息交流，要做到不仅方便教学，还能促使学生积极参与进来。学生的参与体现在课前、课中和课后三个方面。课前，教师可以在教学平台上下达预习任务，学生在家中利用平台提交作业；课中，教师对学生的作业情况进行点评，分派新的任务，教学平台对学生的Flexsim操作进行实时记录，教师进行实时观看和讲解；课后，教师在平台上发起话题和讨论，与学生互动交流，便于及时复习巩固。

2教师主控

为了方便教学，严肃课堂纪律，教学平台要能够实现教师对课堂的绝对管控，可实现电子点名、一键黑屏、作业发放和提交、屏幕广播教学、上网白名单管控、上网黑名单限制、访问权限设定等功能。学生在自己的学生机上操作Flexsim软件时，教师在教师机上能实时对学生机的屏幕进行查看，发现问题可以及时暂停，将学生的操作投影到白板上，放大屏幕，让大家一起来纠错，讲解易错点，对知识脉络进行梳理总结。实现做中学，做中教。

3拓展更新

教学平台需要具备一定量的储存空间，大致分为教师空间和学生空间两大块。每位教师拥有独立账号，可以在自己的空间内备课，通过上传视频、动画、ppt、教案、作业和试题库等资源进行教学；学生空间可以记录学生的Flexsim操作全过程，学生点下录屏键，可实现录屏功能，通过每个学生独立的云空间，记录所有课堂学习内容，方便预习和复习。

（二）教学平台的模块设计

实践教学平台大致由Flexsim软件案例库、教师管理页和学生学习页三部分组成，教师可通过创设一门课程，在“管理”模块将助教和学生的信息导入系统，教师和学生共享案例库中的Flexsim示范案例和实验案例，每次课上教师在教学内容中进行授课，利用作业和讨论模块和学生进行线下互动，利用考试模块来检验学生的学习效果。

四、创新实践教学案例库

Flexsim是美国的三维立体物流仿真软件，是基于Windows，面向对象的仿真环境，用于建立离散事件流程过程，应用于系统建模、仿真和业务流程的可视化等。其模型库内的对象参数设置和数据信息可以表示出配送作业的绝大多数场景，并能一次进行多套方案的仿真实验。

Flexsim案例库分为示范案例和实验案例两部分。示范案例主要是由浅入深地讲解示范Flexsim的具体操作过程，从模型的构建到物流流程的定义，从对象参数的编辑到运行仿真的实现，从统计对象的选择到数据图表的查看。实验案例是根据教师所下达的任务，通过仿真信息和搜集得到的数据，构建模型，经过统计和分析，找出存在的问题，并提出优化的方案。

（一）示范案例

此部分的案例主要是让学生学习运用Flexsim中的各个对象参数，能够构建模型布局，定义物流流程，编辑对象参数，编译运行仿真，分析仿真结果。

案例：构建如下图所示的配送中心分拣系统。

从Flexsim的对象参数中将货架、发生器、堆垛机、人员、传送带、AGV等拖拽出来建立连接，在Flexsim中调出模型，运行Compile和Run，运行结束后点击Stop，分别对实验所关注的结果数据进行分析和比较。

以AGV小车为例，设定AVG小车的运行速度为2，对其进行编译并运行，可以观察到末端队列里堆积，从而得知AGV小车的运力不足，无法满足系统通畅运作的需要，需要提高小车运行速度。将AGV小车的速度增加一倍，调整到4进行仿真建模，编译、运行后可得知：这次流水线的末端队列里没有堆积货物，整个系统工作很顺畅，通过提高小车的速度解决了堆积的问题，可见对AVG小车速度的提高是可行的。在不能改变小车路径和增加小车数量的条件下，只有通过提高小车的运行速度才能满足系统的要求，从而改善配送中心的物流过程。

（二）实验案例

实验案例的实施需要学生有一定的基础，在学习了部分示范案例且能够掌握Flexsim的基本操作以后进行。可以对学生进行分组，采取小组合作的方式，由组长进行分工。通过对企业走访、参观并参与生产实践，观察、搜集并记录所选项目的仿真信息数据，在教师的指导下建立仿真模型。

对于五年制高职校的学生来说，所建立的模型不需要很复杂，所选择的系统规模一定要适当。如果规模过大，每一个对象的时间、颜色、连接、容量的设定，仿真实验的次数和时间的进行，最终表格数据的处理将耗费太多的课堂时间，学生也不会从繁琐的软件操作中获得学习的乐趣。

在实验案例的实施过程中，需要学生成立项目小组，确定项目内容，搜集原始数据，建立Flexsim模型，通^反复的编译、重置和运行，进行数据的统计分析，并寻找模型的瓶颈和改变相关的参数实现系统优化，旨在实际操作过程中让学生体会到解决问题的快乐，提高学生的学习兴趣，增强他们的自信。

实验案例的成果可在撰写仿真分析报告的同时，采用小组展示的方式，每个小组派代表系统论述仿真的特点、矛盾和原因，提出解决方案和预期效果。辅以ppt演示，既有利于拓宽全体学生的思路，也为阐述的学生提供了锻炼的机会。

本文提出的四层实践教学体系，包括理论知识技能点的学习、企业走访参观实践、Flexsim软件仿真模拟和实训室实操演练，旨在通过将Flexsim软件仿真嵌入实践教学平台，不断丰富教学案例库，通过仿真软件来模拟具体的配送作业场景，突破场地和经费的限制，提高学生的学习积极性。

[参考文献]

[1]张博语，倪卫红，吴斌.基于Flexism的客车维修企业业务流程仿真研究[J].物流工程与管理，2015（3）：187-190.

[2]戴晨.基于Flexism的生产物流系统仿真[J].物流工程与管理，2014（7）：140-142.

[3]唐秀英.应用Flexsim软件辅助《物流工程》教学[J].物流技术，2012（2）：244-246.

[4]揭正梅.基于Flexism的某汽车总装生产线仿真与优化[J].新技术新工艺，2015（5）：31.

[5]陈飞.基于Flexsim的铸造企业发货质保流程仿真优化研究[J].铸造，2016（4）：345-347.

篇5

关键词：产品创新设计;概念;程序

随着经济的日益国际化，相同的材料、相同的加工技术、相同的产品功能要求，使工业产品越来越同质化。同质化现象的出现必定会很大程度影响整个行业的利润空间，引发激烈的价格战。面对产品同质化，发达国家的企业既重视吸收科学(教学案例，试卷，课件，教案)技术的最新成果，又重视本国、本民族文化艺术特色的传承和发展。学科整合、系统集成创新，使工业产品不仅体现出相同的实用美和技术美，而且还表现出本民族或地域的文化特色。由此可见，产品创新设计是解决产品同质化问题的必要途径，是提高制造业价值的重要手段。

一、企业产品创新设计的内涵

产品是人类维持生存的工具和用具，作为人造物，必然体现出人文价值。产品人文价值包含了产品的实用功能和精神功能。产品设计是人类为抵抗严酷的自然延伸自身生存与生产能力改善生活水平，而对工具与用具进行不断地创新的过程。产品设计是人类社会赖以进步的重要文化创造，即一种物质性的文化创造。一切文化现象都是符号现象，所以，产品设计作为文化创造活动，自然是一种符号现象。产品设计作为一个完整的符号传达系统，发信人是以设计师为代表的群体，其背后还有以委托人为代表的产品项目提供方。产品设计符号收信人是广大的使用者群体。产品设计符号的信道是一个产品的大批量生产、销售的渠道。产品设计的符号是由功能、结构、机构、材料、人机和数理(比例与尺度)五要素组成的。因此，产品设计是艺术设计和工程设计的综合过程。现代制造业产品最终必须实现产品的商品化，所以，产品创新设计的根本目的就是实现产品的人文价值和经济价值，即向消费者传达设计师和生产商的信息，通过吸引消费者实现购买行为，达到经济目的。根据多学科研究的成果，我们可以把企业产品创新设计的内容概括为产品技术创新设计、产品文化创新设计、产品人本创新设计和产品人机创新设计四个方面。

1产品的技术创新设计。技术是构成产品的关键要素，是实现产品实用功能的必要手段，是产品创新设计的核心，企业在激烈的市场竞争中，必须在产品包含的技术上不断创新，以实现生存和发展。产品的技术创新设计常采用技术分解、改进、再重新构成这样三步走的方法，被称之为“技术构成”的方法。技术的发展有着时代的潮流与趋向。当通过技术构成来实现产品创新时，既需要掌握传统优良技术成果，又需要把握产品技术发展的时代趋势。当今，产品技术发展的潮流是数字化、智能化、网络化，下一轮技术突破的浪潮，可能会在信息、生命和纳米科学(教学案例，试卷，课件，教案)的交叉之中涌现。

2产品的文化创新设计。产品的形式是产品人文价值的综合体现。产品形式无疑需要满足实用功能的需求，但产品形式又不能唯实用功能而定。产品形式的精神功能(文化表述)，同样是不可忽缺的。因此，产品形式设计(产品造型设计)必须兼顾其实用功能需求、形式之美和文化之美。产品文化设计的研究称为文化构成设计。提高产品的文化内涵，通过在产品中巧妙地融入文化艺术元素以实现创新，已经成为一种产品设计和创新的主流思想。文化构成设计，需要深入研究与发掘中外文化的内容与特点。中华民族有5000年悠久历史(教学案例，试卷，课件，教案)，文化沉淀深厚、内容丰富，是一座用之不竭的宝藏：有阴阳学说为主体，天人合一的道家思想;有以礼仪、中庸为主体的儒家学说;有以强调轮回、因果辩证关系的佛教思想;还有生产实践和地域因素形成的民间文化和民俗文化。尽管这些传统文化常常带有封建迷信的色彩，尽管近代承受过“西方文明”百年史，但祖先创造的灿烂文化并没有没落，它是中华民族持续发展的潜在资源。我们应科学(教学案例，试卷，课件，教案)看待，取其精华，去其糟粕。在丰富多彩的文化表象中，含蓄大度、自然和谐、劝人为善的造物原则就是中华民族文化精神的集中体现。产品设计者首先应当努力发掘本国和民族的优秀文化传统，并充分应用到产品的创新设计中去。同时，由于产品市场的国际化，必须了解产品面对人群所属国家和民族的优秀传统文化。使产品设计更有针对性和创造性。

3产品的人本创新设计。消费者需求是消费者在生理、心理各方面期望得到满足的一种趋向。这种趋向可以引发消费动机，进而产生实际的消费行为，使产品最终实现经济价值。产品人本创新设计，是顺应时展，突出产品的个性化，满足消费者多样化的需求。设计者通过把用户市场进行不同地域及不同用户群体的细分，以及针对细分市场进行用户需求的认真研究，充分挖掘不同用户群体需求的个性特征，设计出满足用户独特需求的新产品。这是产品实行高附加价值的重要手段。现代高技术与电子商务技术的结合，还将为个性化新产品与网络化营销的结合开辟广阔前景。

4产品的人机创新设计。产品人机创新设计有两个目的。(1)研究人·机·环境之间的和谐关系。人机交流是产品的人机界面，充分了解人与产品进行交流互动的操作方式和认知方式，力求人操作产品的安全性和舒适性，并努力提高产品使用效率。通过绿色设计，确保产品符合可持续性发展的要求。(2)通过研究人的形态与反应特征，仿生设计，为产品技术创新设计和人本创新设计提供元素。

二、企业产品创新设计的主要过程

企业产品创新设计的主要过程可以概括产品概念设计、产品方案设计、产品结构设计、产品材料与工艺设计和产品营销设计五大步骤。

1产品概念设计。产品概念没计首要任务是产品调研。产品调研是收集产品创新设计元素的过程，是产品定位(产品概念形成)的必要过程。

产品调研具体内容有消费者需求、产品实用功能，结构、材料与工艺、人机关系、市场信息、艺术造型规律、运输、维护、相关法规，行业标准等。消费者需求调研，是产品人本创新设计重要依据。消费者需求是消费者在生理、心理各方面期望得到满足的一种趋向，是引发消费动机，进而产生实际的消费行为。产品实用功能、结构调研，是对现有产品技术的解构，是产品技术构成创新设计(实用功能设计)的必然过程。产品实用功能调研内容主要是指产品的主要功能、辅助功能，功能的识别、使用、操作难易程度等。要求设计者了解从接触产品到使用、评价整个过程中的消费者感受，以及同类产品的优缺点，以便自己在做设计的同时避免那些已经出现的错误。产品内部结构虽然不能决定产品形态，但是产品内部结构能决定产品形态不能是什么样。一方面，结构影响着产品的实用功能，即使用的舒适性和可靠性;另一方面，在很大程度上影响着生产的工艺性，这里所说的工艺性是指能否用合理的成型方法生产制作所需的形状、尺寸、精度，即工艺的合理性。材料与工艺调研，是产品创新设计物质化的必要手段。一方面，材料是实现产品功能的物质载体，材料的选择恰当与否直接影响产品功能实现的可能性、可靠性和经济性;另一方面，在构成产品造型的形、色、质三大感觉要素中，色彩和质感都与材料有着直接的关系，因此，材料在赋予产品、体现产品的美学和人文价值方面起着同样的关键作用。对现有的生产工艺进行充分的了解，可以为下一步设计当中充分利用生产工艺特点做准备。产品人·机·环境关系分析，是产品人机创新设计确保用户操作安全性和舒适性，确保产品符合可持续性发展的前提。市场信息调查是运用一定的科学(教学案例，试卷，课件，教案)方法收集、整理、分析各类市场信息的过程。作为信息载体的产品。除了承载着固有的物质功能外，还承载着重要的品牌文化，对自身品牌及竞争品牌作全面细致的对比分析，对于进一步掌握市场发展变化的规律和趋势有着重要意义，可以为企业进行市场预测和决策提供可靠的数据和资料，进而帮助企业确立正确的品牌发展战略及产品研发计划。艺术造型规律调研，是对产品自然发展史的文化解构，是产品文化构成创新设计(精神功能设计)的必要参考。运输、维护、相关法规、行业标准等调研，是产品商品化的必要手段。

产品定位，即产品概念设计的定案。产品定位往往不是唯一的，但作为一项设计任务，一个最终的产品却是唯一的。因此，产品定位的台理化决定整个产品工程的成败。产品定位必须遵循实用，经济、美观、舒适安全、绿色、文化认同等美学原则，由企业内部管理人员、设计师、用户代表、营销人员和有关专家组成评审组，对产品调研报告进行公正合理的评判，确保产品的科学(教学案例，试卷，课件，教案)定位;同时指导确定产品创新设计的具体任务书。这部分工作由工业设计师主持，并在产品开发设计的各类人才和消费者代表的通力合作下完成。

2产品方案设计。产品方案设计是按产品定位的既定目标，对产品进行形态设计的过程，其主要任务是产品的功能设计。产品功能包含产品的实用功能和精神功能。产品功能设计具体为产品实用功能设计和产品造型设计。产品实用功能设计是产品技术的重构和创新，主要属于工程设计的范畴;产品造型设计是对产品所有创新元素的集成创新，主要属于艺术设计的范畴。产品创新设计成果最终集中体现在产品的形态中，所以，产品方案设计是产品创新设计必不可少的途径。方案设计是在产品符号科学(教学案例，试卷，课件，教案)编码的基础上，即满足实用功能最基本的结构、机构、材料与工艺、人机关系、价格等因素的制约，按产品语义学和产品语构学规则，对产品最终形态进行艺术编码。方案设计在对产品最终形态进行艺术构思过程中，一方面要正确面对实用功能;另一方面必须遵循该类产品造型规律所昭示的趋势，正确面对特定使用群的文化背景和生活方式等人文艺术因素的制约。该过程中，必要时还需制作草模型(概念模型)，协调理性与感性、视觉与触觉的关系。人机界面设计在不破坏整体造型风格的前提下，须充分满足实用功能、安全、经济、环保、人文识别、企业形象等因素的要求。针对不同产品，创新设计的侧重点有较大的差异。在保证产品合适的实用功能前提下，消费品制造业更注重产品的精神功能，创新设计偏向产品的造型设计，设计追求品味和流行时尚。装备制造业则更注重产品的实用功能，创新设计偏向产品的工程设计，其产品造型设计有别于消费品制造业，主要特征表现在：1.物质功能明确，不刻意追求艺术表现;2.受技术与成本因素制约，造型可变空间小(由于产品批量小，材料以金属板材、型材等为主，加工工艺以铸、锻、焊、铆、折、弯、剪切等冷热工种为主，造型不像塑料制品那么自如);3.由于产品一般体积大、工作强度大，对产品操作的人·机·环境协调性要求很高(尽管我国企业对此仍不太重视)。

方案构思初步阶段，工业设计师一般徒手绘制产品方案。随着方案的深入，工业设计师会用相关CAD/CAM软件在电脑中虚拟产品方案的三维效果，结合草模型进行理性与感性的分析。最终方案一般须制作设计评价模型。设计评价模型制作，视产品具体情况确定。体积较小的产品，采用原型制作方法。原型制作是严格按照既定方案的结构、机构、形态、色彩、材质和标识制作样品的过程。装备制造业产品一般体积较大，常常采用仿真模型制作方法。仿真模型制作是尽量按照既定方案的结构、机构、形态、色彩、材质和标识制作等比缩小样品的过程。由企业内部管理人员、设计师、用户代表、营销人员和有关专家组成的评审组，面对产品最终方案的设计评价模型，围绕产品材料与工艺、人·机·环境、生产成本、精神功能、可持续性等重要因素进行深入细致地科学(教学案例，试卷，课件，教案)评议。方案认定或修正之后，必须绘制精确的外观三视图，作为产品结构设计的出发点。这部分工作由工业设计师全面负责完成。

3.产品结构设计。结构设计是对最终构思方案的实用功能和形态进行技术规划和科学(教学案例，试卷，课件，教案)验证的过程。如果说方案设计是处理产品系统与外部要素关系的过程，那么产品结构设计就是处理产品系统内部要素关系的过程。产品实用功能和形态已经确定，结构设计须实现其实用功能，并充分体现其方案艺术设计的成果(除非方案被证实有违技术规范)。由于工程技术的可选择性，产品内部结构、机构和用材都不是唯一的，可以通过有限元等现代机械设计原则进行规划。该过程须绘制产品总装图、部件图和零件图设计，并对产品外观形状进行理性分析和微观调整。这部分工作在工业设计师的参与下，由结构工程师全面负责完成。

篇6

Abstract： According to the syllabus of electronic technology course in higher vocational education， the teaching method of electronic technology classroom teaching is reformed. With the setting of static working point of amplifier circuit as teaching case， this paper introduces how to introduce Multisim into classroom teaching and realize informational teaching. After implementation of this method， the students' interest in learning and the teaching effectiveness have been greatly improved.

关键词： Multisim；电子技术；仿真实验；信息化教学

Key words： Multisim；electronic technology；simulation experiment；information-based teaching

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）34-0165-02

1 电子技术教学改革的意义

《电子技术》是高职院电类和机类学生的专业基础课程，其主要任务在于培养生科学思维能力、创新能力，树立理论联系实际的工程观念。学生通过该课程的学习，将掌握电子的基本技术，具有熟练制作与监测电子线路的能力，提高专业素质，并为后续专业课打下基础。因此， 其教学效果对高职人才的培养至关重要。

传统教学的弊端：第一、理论抽象，电路复杂。教师按教材传授，重视微观结构原理讲解，忽视器件的实际应用，教师在讲台上讲，学生听，缺少互动，抽象而枯燥，学生缺乏学习兴趣。第二、教学手段简单，落后。虽然教师采用了多媒体投影教学，但是他们将教材中的原理、公式、电路图等照搬上了投影，这种“满堂灌”的教学使得学生课堂上昏昏欲睡。第三、学时安排不合理。学时少而内容多，实验课时更是少得可怜。实验设备陈旧，器件少，三四个学生挤在一起实验，大部分学生动手甚少。损坏的设备和器件不能及时得到维修，实验成功率太低，老师也不能给予学生及时的指导。针对以上诸多弊端，将EDA仿真技术引入电子技术课堂教学，通过对仿真实验的设计和观察来帮助学生理解难点并掌握重点，提高教学效果。

2 采用仿真软件Multisim优化教学

传统的教学模式和手段已经不适应教学的需要，Multisim仿真软件的出现，为优化我们的教学提供了帮助。采用了虚拟仿真技术的教学，教师在教学中一边讲授理论，一边以仿真实验为支撑，学生能更好的掌握电子技术的理论和工作原理，做到真正的理实一体化。虚拟仿真技术的应用，方便学生根据实际需要设计新电路，提供学生电子技术的应用水平和创新能力。虚拟仿真技术的应用使得实验成本低、效率高，不受场地和设备的限制，让学生掌握更多的技能。

3 应用举例

单管共射放大电路是《电子技术基础》的基础也是重点，而放大电路静态工作点的设置是否合理将影响放大器能否正常工作，结合Multisim以图形曲线显示电路的变化过程，改变电路参数，让学生观察输出结果，使学生加深对基本放大电路的理解。

操作步骤一：按照原理图创建图1所示的仿真电路。

操作步骤二：Rb=750kΩ时，输出波形如图2所示，输出波形正常。

操作步骤三：Rb过小，Rb=100kΩ时，输出波形如图3所示，输出波形饱和失真。

操作步骤四：Rb过大，Rb=50MΩ时，输出波形如图4所示，输出波形截止失真。

教师引导学生分析，画出直流通路图，计算静态工作点，可见静态工作点的大小与VCC、β、Rb、Rc有关，电路中直流电源VCC和三极管的放大倍数β都不易改变，Rb是改变静态工作点的主要因素，它与IBQ成反比。

Rb合适时，IBQ、ICQ合适，静态工作点在输出特性曲线的放大区，输出波形正常，如图2。Rb过小时，IBQ、ICQ过大，静态工作点在输出特性曲线的饱和区，输出波形饱和失真，如图3。Rb过大时，IBQ、ICQ过小，静态工作点在输出特性曲线的截止区，输出波形截止失真，如图4。

步骤五：利用计算机仿真进一步拓展知识，在放大电路中，即使静态工作点合适，当输入信号过大时，输出波形仍会失真。如当V1=50mV时，Rb=750Ω，输出波形的顶部和底部同时失真，如图5。

4 结论

综上所述，在高职《电子技术》的教学中，应用Multisim软件实现EDA仿真，不仅能使学生形象直观的理解电子电路的原理和难点，还可以通过修改参数的形式，引导学生讨论电路的“奇妙”现象，促进学生思考。基于Multisim仿真软件的《电子技术》信息化教学实现了“学做统一”，对学生的学习兴趣、动手能力、创新思维、学习成绩都有显著提高。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王紫婷，吴蓉.EDA技术与应用[M].兰州：兰州大学出版社，2003.

篇7

针对计算机网络课程实践教学中存在的问题，提出利用仿真技术对《计算机网络》课程实践教学改革建议。通过具体实验演示仿真技术在计算机网络课程实践教学中的应用，通过陕西国际商贸学院一年的教学实践，加深了学生对网络工作原理、复杂的技术概念的认识和理解，培养了学生解决实际计算机网络问题的综合能力，教学效果提升显著。同时仿真技术有效改善了计算机网络课程实践教学中存在的如资金短缺和设备更新较慢、实验效果差等问题。

【关键词】计算机网络 实践教学改革 仿真技术

cisco packet tracer是世界排名第一的网络设备制造商cisco公司的网络仿真软件，为学习网络原理与技术、网络项目设计和配置，以及网络故障排除等提供一个可视化可交互模拟环境，使用者可以在图形用户界面上直接使用拖拽的方法建立网络拓扑结构，并使用图形配置界面或命令行配置界面对网络设备进行配置和测试，也可以在软件提供的模拟模式下观察数据包在网络中行进的详细过程，进行协议分析等。其最大的优点是采用动画方式表现网络协议过程和数据封装，这对学生进一步理解网络的工作原理、复杂的技术概念和体系结构有很大帮助，使实验更直观、更灵活、更方便。cisco packet tracer也有利于教师进行教学设计，可以用来模拟多种网络环境，依据“计算机网络”课程实践教学的教学内容，用仿真软件虚拟实验中用到的实际设备，给学生呈现真实条件下的实验情景，按实验要求设计完成计算机网络实验。cisco packet tracer是免费软件，有良好的开放性和可扩展性。

2 仿真实现

以路由器静态路由的配置为例，来说明仿真软件cisco packet tracer在网络实践课程教学中的应用。某公司有4个部门，分别建立了4个局域网，要求建立4个IP网络，并通过3个路由器将这4个网络互连。要完成网络的互联只需要保证每个路由器有正确的路由表。

2.1 网络拓扑

规划网络拓扑结构及IP如图1所示。

2.2 参数配置

2.2.1 配置计算机

在每个网络里面选取一台计算机，单击“计算机图标”打开“配置窗口”选择“桌面”配置好IP地址、子网掩码、默认网关如图2所示。

2.2.2 配置路由器

静态路由配置

单击”路由器图标”打开“配置窗口”选择“命令行”如图3所示。

Router1命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 10.0.0.4 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 20.0.0.7 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 30.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.9

Router（config）#ip route 40.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.9

Router2命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 20.0.0.9 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 30.0.0.2 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.7

Router（config）#ip route 40.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.1

Router3命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 30.0.0.1 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 40.0.0.4 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.2

Router（config）#ip route 20.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.2

2.2.3 验结果处理与分析

配置完成后，任意选取网络中的两台计算机，相互ping 对方的IP。如果可以ping 通如图4所示，则说明配置正确。如果ping不通如图5所示，则先查看路由表、RIP、OSPF配置等信息，找出问题，修正后重复ping测试过程。

仿真软件模拟出来的实验效果和真实的实验环境非常相似，计算机网络课程涉及的技术容更新很快，实验设备昂贵，很多院校达不到及时更新的条件，cisco packet tracer仿真软件中可选择的设备很多。

3 结束语

本文针对《计算机网络》课程教学中存在的理论抽象，实验设施更新不及时等不足，使用虚拟仿真软件进行该课程实践教学改革。分析了课程教学中使用仿真软件的优势，结合典型的路由器配置教学案例详细介绍了仿真软件在网络课程教学中实现，通过一年多的教学实践证明基于仿真技术的网络类课程实践教学改革有效的加深了学生对网络协议、网络工作原理、复杂的技术概念的认识和理解，培养了学生分析网络问题和解决实际计算机网络问题的综合能力，通过生动、直观的方式增强了学生学习网络课程的积极性和学习兴趣，教学效果提升显著，同时仿真技术有效改善了计算机网络课程实践教学中存在的如资金短缺和设备更新较慢、实验效果差等问题。

作者简介

郭静（1976-），陕西省西安市人。硕士学位。现为陕西国际商贸学院信息与工程学院讲师。主要研究方向为高等教育、网络应用。

袁春萍（1978-），陕西省渭南市人。硕士学位。现为陕西国际商贸学院信息与工程学院讲师。主要研究方向为高等教育、网站建设与网站管理。

篇8

关键词:复合材料;工艺设计;实验教学改革

复合材料实验教学作为培养锻炼复合材料专业学生实践动手能力与科研创新能力的重要课程，在教学体系中占有举足轻重的地位，其中“复合材料成型工艺设计”实验项目的开展对于提高学生设计性思维、整体工程观等具有一定的促进作用［1］。本文针对该实验项目进行了系统性的改革探索，结合线上线下混合式教学方法，启发学生自主式学习，收到良好的教学效果，这对于推动材料类实验教学模式改革也具有一定的参考意义。

1实验课程教学设计与目标

本实验项目主要承接复合材料结构设计基础、复合材料工学与模具材料设计等理论课程，参考了“上纬杯全国大学生复合材料设计与制作大赛”的竞赛方式，采用线上线下混合式教学方法，突出自主式实验教学理念，在课程设置上主要分为:线上开展虚拟实验教学、线下进行材料力学性能测试及计算软件教学、复合材料制品设计等三个部分。通过超星网络教学平台、微信等媒介，从原材料选择，机械性能检测到制备工艺的确定，再到终端产品的受力分析，师生展开互动与交流。通过启发式的实验教学方法，学生自主开展学习，最终形成复合材料制品工艺设计报告，一方面调动了学生的积极性，激发了学生的创新意识，提升了其工程实践能力;另一方面教师根据学生的实时反馈及时调整教学，进行个性化的指导。

2实验教学过程

2.1虚拟仿真实验教学

在教师的引导下学生在国家虚拟仿真实验教学项目共享平台学习福建农林大学的“木材工业用胶黏剂制备及性能检测虚拟仿真实验教学项目”，了解复合材料原料—树脂的合成工艺与性能检测;学习国防科技大学开发的“战机复合材料构件制备与损伤虚拟仿真实验”与福州大学开发的“活性炭陶瓷复合材料的制备及测试虚拟仿真实验”，了解树脂基、陶瓷基复合材料制备工艺流程。通过虚拟实验的学习，加深学生对复合材料原材料、制备工艺、检验检测的理解，为后期成型工艺设计打下基础。

2.2机械性能测试、有限元分析软件使用、材料工艺设计教学

学生分组选择三到四种不同的复合材料进行拉伸、弯曲、冲击强度测试，如碳酸钙增强聚丙烯、玻璃纤维增强不饱和聚酯、碳纤维增强环氧树脂、氮化硅－碳化硅陶瓷基复合材料等。通过对不同复合材料进行测试，使学生了解不同种类材料的机械性能特点与优劣，同时进一步阐述其使用环境要求。结合理论课程中所述知识点，学习复合材料成型工艺的设计思路、框架及有限元分析软件的基本操作步骤，给出参考资料，积极启发、引导学生模仿练习，使学生掌握材料设计的重点与要点。

2.3复合材料工艺设计

在教师给出设计目标与要求的基础上，学生结合时事背景、应用前沿，以兴趣为出发点，以小组的形式自主提出设计选题，选题应具备一定的挑战性和实际操作空间，于课下完成设计报告。在这一过程中，教师与学生通过超星网络教学平台、微信群互动交流，不同组同学在线上也可实时分享设计信息与遇到的问题，并展开讨论交流。评判标准根据设计内容的难易程度进行适当调整，同时结合整个教学、互动过程中学生的表现情况给出成绩，确保实现个性化辅导。通过这种教学手段的实施，激发了学生的参与热情与主动性，在完成设计报告的过程中也起到巩固知识，锻炼实际工程思维的目标。

3实验教学案例

3.1装配式复合材料层合隔板的设计

当突发公共安全卫生事件时，建立方舱医院是控制轻症患者不继续加重病情的优化选择，对疫情的防控具有重要作用，如何避免交叉感染是方舱医院需要面临和解决的首要问题，针对这一情况，学生团队设计了一种装配式复合材料层合隔板，以便医护人员进行模块化管理，观察和控制患者病情。与传统隔板相比，复合材料层合隔板具有更优良的防护性能及可重复使用的特点，同时其生产工艺相对简单，安装过程进一步简化，能够满足突发需求。图1装配式复合材料层合隔板示意图Fig.1Sketchmapoffabricatedcompositelaminatesdiaphragms造型设计:基础参数设计，根据市面标准单人床1.2m×1.9m的规格，考虑到一定的舒适性，将隔板的长度设置为3m。隔板高度对于隔板的隔绝效果具有一定的作用，查找相关资料［2－3］，确定隔板高度为2.1m。考虑板材国家标准、成本和性能要求，设置镁合金板材厚度0.11mm，PE板材厚度2mm。使用时，两块隔板分别在X方向中心线位置，沿中心线开一个切口，切口深度为板高度的1/2，切口宽度取板厚，两块板通过两个口的十字交叉装配组成一个十字形隔板。材料选择:为达到隔板使用要求，我们采用镁合金板—PE板—镁合金板三明治夹芯结构进行设计。镁合金板选用AZ31B镁合金，抗拉强度高于290MPa，伸长率3%～10%［4］;PE板选用高密度聚乙烯板，该材料具有良好的耐化学腐蚀特性，在潮湿环境下，能够较好地阻隔水蒸汽并保持良好的电气绝缘性。涂层材料选择PTFE涂层，该图层与镁合金相容性较好并且具备良好的自抗菌性可减少病毒的粘附，对方舱医院进行交叉感染管理和控制病人病情具有重要意义。材料成型方式:胶接—辊压的方式进行层合板成型，同时采用磁控溅射镀膜法在表面磁控溅射镀膜PTFE涂层。预处理，首先用角磨机对镁合金板材，PE板进行工艺切口切削、打磨、清洁去除表面的氧化层。粘合，将PP胶均匀涂覆于两种板材的粘合表面，初步粘合后，对其施加一定载荷使板材压实，静置一段时间。辊压，调节辊压缝宽度略小于板材相加总厚度，在一定的辊压速度下，使试件以铅锤状态咬入，保证轧制力的均匀施加排除高分子粘结膜粘结时掺入的气体。轧制结束后，清理边缘的过盈PP胶，打磨镁合金表面层，使用有机溶剂清洗表面，自然晾干。使用磁控溅射PTFE液进行镀膜，简易封装。图2设计强度及工况结构受力分析:结合板材的长宽高与AZ31B镁合金板、PE板标准强度和许用变形量，设定镁合金板的最大许用应力为30MPa，最大许用变形量为0.1mm。隔板在安装时，其中一端用胶接方式与地面结合，形成一个固定支座。在使用过程中，隔板只需承受自身重力载荷。使用Abaqus有限元分析软件建立受力模型，对其进行受力分析。首先对隔板进行离散化网格处理，根据实际数模的安装方式，各插件面采用tie绑定的约束关系，边界及相互关系采用XYZ各自由度下的全约束条件，使用CAE强度分析计算隔板的整体应力、变形，分析验证其应力是否满足材料的屈服强度设计要求。应力与变形校核，由于外加荷载可约束不计，只承受自身重量荷载，通过分析计算在水平一个方向1G载荷作用下和在水平两个方向各0.5G载荷下，最大应力2.8MPa，系统的最大变形0.003mm，远低于材料的许用最大应力30MPa，0.1mm，因此能够满足强度、刚度设计要求。综上，隔板的设计在力学性能方面具有可行性。

3.2无叶片风力发电机组设计

随着传统能源消耗的快速增加，储量日趋枯竭，相关环境污染问题也日益加重。风能作为清洁可再生能源，受到越来越多的国家重视，然而风力发电系统中叶片转动带来的噪音污染及对鸟类生态系统的破坏系列问题正逐渐暴露。学生团队针对这一情况，查找相关资料，参考西班牙VortexBladeless公司设计理念［5］，设计出一款利用振动来捕获风能进而发电的无叶片发电机组。设计原理:风作为一种流体，当以一定的速度吹过无叶片发电机组的桅杆时，会在桅杆周围周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后形成“卡门涡街”。当涡旋足够大时，桅杆产生剧烈振动，从而产生能量输出。与常规风机发电组相比，其制造成本相对低廉，总体碳排放量降低，无噪音同时土地利用率高等。结构设计:整体外形设计如图4所示，结构包括，固定桅杆(产生振动)、发电机(磁耦合装置系统)、圆柱体三大部分。桅杆采用实心设计，并于桅杆尾部设计燕尾槽;圆柱体采取实心设计，并于顶部设计燕尾形榫头;桅杆与圆柱体连接处采用燕尾形榫头连接设计。圆柱体与发电机连接处采用法兰接头连接设计。图4无叶片风力发电机外形草图Fig.4Outlinesketchofbladelesswindturbine材料选择及成型方式:考虑到桅杆的使用要求，需具备质量轻、强度高、耐候性优良等特点，学生团队选择碳纤维/环氧树脂复合材料［6－7］，成型方式选择RTM成型工艺与喷射成型工艺相结合。圆柱体选择连续碳纤维增强PEEK复合材料是考虑PEEK树脂具有最好的抗冲击抗损伤性能、抗疲劳及耐蠕变特性以及耐环境特性，可满足其使用条件，制备工艺采用注射成型工艺。承受载荷设计，分析计算:使用有限元分析软件对无叶片风力发电机组建立模型进行有限元分析，首先根据其整体结构选择合适的单元类型，进行参数设置，建立模型;对模型进行单元划分，将已建好的有限元模型导入结构场中，施加约束固定;对已约束好的模型依次施加重力载荷和风压载荷，导入分析计算模块，进行分析计算可得机组迎风面和背风面的压力云图以及风压曲线图，从而给出额定功率、与风速、振动频率之间的关系，并可结合计算结果考证产品的可靠性。

4结语

在此次实验教学过程中，涌现出多种复合材料成型工艺设计方案，相较于传统单一给定式材料成型工艺设计，采用线上线下混合式实验教学方式，能够能最大程度的调动学生学习积极性，拓宽学生设计思路，提升学生的创新思维与工程实践能力。同时，在后期的实验教学过程中可进一步引入3D个性化打印，将学生设计的模型以实物的形式打印出来，起到更好的教学效果。

参考文献

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篇9

一、信息化背景下中等职业学校教师专业发展内涵

（一）职业教育信息化的概念

所谓职业教育信息化，就是职业教育的师生在基于网络环境的基础上，应用信息技术和信息资源来推动教育教学发展和改革，从而实现职业教育现代化，满足时代和社会需求的过程。它的内涵涉及职业教育信息资源建设、网络设施建设、信息技术应用、信息化人才培养、信息化的政策法规和标准等方面。

（二）教师专业发展的定义

教师专业发展，从构词方式角度有两种理解，即“教师专业”的发展与教师的“专业发展”。前者意指教师职业与教师教育形态的历史演变；后者则强调教师由非专业人员成为专业人员的过程。从目前国内外对“教师专业发展”的定义来看，正体现这样两种思路和视角：一是侧重外在的、关涉制度和体系的、旨在推进教师成长与职业成熟的教育与培训发展研究；二是侧重理论的，立足教师内在专业素质结构及职业专门化规范和意识的养成与完善的研究。应当说上述两种认识和思考过程密切相关，但却是和而不同的，是在一致的研究旨趣下包含并牵涉不同的领域与概念范畴，甚至研究方法和逻辑也有所区别。因此本文探讨的是第二种视角，即教师专业发展是指教师个体专业不断发展的历程，是教师不断接受新知识，增长专业能力的过程。

（三）信息化背景下的中等职业学校教师专业发展的内涵

职业教育信息化是面向职业教育的，其任务是提高信息技术的应用能力，从而推动职业教育教学和改革的发展，培养出适应信息化社会的劳动者，即在信息化社会条件下掌握计算机及网络技术，能够在自身原有知识领域的基础上进行信息搜索、信息加工整合、信息创新的劳动者。要实现这一目标，职业学校的教师肩负重要的责任，他们自己首先要成为信息能力的掌握者，在此前提下才能培养出信息化时代的人才。因此，在信息化的背景下，社会对中等职业学校教师的专业发展提出了新要求。

由于职业教育信息化的内涵中所含“信息化的法规政策和法规标准”属于教育主管部门的范围，所以在具体职业学校的教育信息化的内涵中，不应包括信息政策和标准，仅包括网络设施建设、信息技术的应用、人才培养及资源建设四方面。而网络设施建设属于学校层面，鉴于此，笔者对“职业教育信息化背景下的教师专业发展”的内涵做出如下界定，即在信息技术环境中，职业学校教师以专业自觉意识为动力，以教师教育为主要辅助途径，专业知能素质和信念系统不断完善、提升的动态发展过程。它主要包括职业学校教师信息化教学设计能力、运用信息技术能力、反思与评价能力提升等方面的内容（如图1所示）。

二、信息化背景下中等职业学校教师专业发展模式

中等职业学校教师作为教师队伍的一个组成部分，其专业发展具有教师专业发展内涵的共性，但职业教育的教育目标、教学内容和教学对象的特殊性决定了职教师资专业发展的内涵又具有自身的特性。因此，中等职业学校教师专业发展的重点是提升自身信息素养，将已经掌握了的信息技术运用到教学实践中去，促进信息技术向教育、教学、培训、实习、实训等各个环节渗透，而教育信息资源的设计开发、建设运用是实现教师教育科研水平和教育教学效果不断提高的基础和主要任务。鉴于此，在信息化背景下，笔者将数字资源建设引入中等职业学校教师专业发展的研究，提出了校企合作、校本研修两种专业发展模式。

（一）基于教学工厂的校企合作模式

基于教学工厂的校企合作模式是指职业学校立足目前校企合作中的具体实际，充分运用信息技术环境优势，运用现代教育设备和设施，将信息技术融于校企合作人才培养的教学研究中，通过教学仿真软件、动态课程、虚拟工厂、校企课程认证等手段，校企双方共同参与和实践，把培养和提高学生的职业能力放在突出重要的位置，加强实践教学和技能训练环节的衔接，在师资培养、课程设计、教学组织形式、教学评价等方面建构起与教师专业发展相适应的模式（如图2所示）。这种以企业需求为导向的教师专业发展模式，决定了这种模式是以企业为源头，以专业教师为主体，以教学工厂为主题，以资源建设为载体，最终谋求教师专业发展的一种重要方法与途径。校企合作的内涵可以归纳为：“为了企业” “基于生产实际”和“在学校企业中进行”。它主要分为四个阶段：参与设计教学资源阶段、学习研究教学资源阶段、校企课程的教学整合阶段、教学反思与评价阶段。

1.参与设计教学资源阶段

在信息技术环境下，中等职业学校和企业之间达成一定的协议，中等职业学校根据企业对人才的需求制订一个具体的发展计划；企业组织有经验的高素质专业人才，对所需人才进行严密的规划，并为所需人才量身制作出他们应当具有的技术水平或管理水平等。在此基础上，校企双方技术人员、专业教师共同参与研讨，利用网络和多媒体制作出集图、文、声、像于一体的仿真软件、教学网站、生产视频等数字化资源，形成教学软件（包），其中内容包括对所需人才的要求、企业在生产第一线的具体操作流程、企业在生产科技中的成果、企业的发展方向和科研方向等，并及时向校企双方反馈，选拔具有相关专业技能的教师作为培养和培训对象，增强实效性。

2.学习研究教学资源阶段

教师在企业提供的教学软件（包）等数字化资源的指导下，在校内通过网络掌握企业生产第一线的新工艺、新技能、新方法以及企业的先进管理方法，并可通过远程视频、录像来接收企业内部的新信息、新动态。教师通过对企业发送的教学软件（包）的学习和研究，了解到自己所从事专业目前生产流程、技术更新、工艺设备的现状和发展趋势。另外，教师有疑问时，也可以通过网络与企业联系，请教企业中的专业技术人员。

3.校企课程的教学整合阶段

教师通过 一定时间学习和研究信息技术，在掌握了企业的管理制度、技术技能、生产一线的诸多实际问题之后，再结合自身理论知识，通过动态课程、虚拟工厂、在线辅导等教学方式传授给学生，努力把学生培养成能快速适应企业生产的员工。教师通过对教学软件（包）的学习，也能够在教学中及时补充反映企业生产现场的新技术、新工艺，尤其要充分反映企业文化的内涵，把握其实质；教师也可以与学生一起研究并发现企业在某方面的不足之处，并结合教学中产生的一些问题，向有丰富实践经验的工程技术人员请教和及时反馈，参与到企业的实际生产与技术改革中，进而达到校企双方互相依托、互相支持。

4.教学反思与评价阶段

教师通过企业方在线、电子邮件或网络视频等信息技术手段传送中等职业学校的教学场景，与企业技术人员、生产管理人员等一起进行集体备课和探讨，在充分渗入相关企业文化、企业专家在线点评及相关技术培训提升后，企业适时对教师的教学过程、学生的学习作品做出评价和认证，并及时将所拥有的知识能力水平通过相应教学手段反馈给师生，做到“教学做合一”。另外，通过一定教育教学理论的培训，将一批有工程技术背景的人才融入中等职业学校的教师队伍中，适时地通过网络对学生进行专业知识和操作技能的辅导，进一步拓展了教师专业发展模式。

在校企合作的专业发展模式中，教师跟踪、了解企业发展信息、生产组织方式、工艺流程，掌握本专业最新技术，熟悉企业操作规范，摸清市场对人才规格培养要求等诸多内容，促进教学观念不断更新、专业领域不断拓展，利用信息技术手段设计出许多独特的教学方案，开发出一些符合企业生产实际的数字化教学资源，这种合作必将为中等职业学校造就一批具有较高技能水平的“双师型”教师。企业也可以通过整合中等职业学校的优质职业教育培训资源，为社会开展信息资源和远程培训服务。因此，对校企双方而言，这种合作是双赢的。

（二）基于教学案例的校本研修模式

基于教学案例的校本研修模式是指中等职业学校利用网络共享交互的特点，通过推进现代信息技术和教育技术的普及和应用，以教学案例研究为核心，利用网络远程授课、在线辅导答疑、网上讨论、现场研讨、专家引领等方式把学习、工作和教学研究融为一体，把中等职业学校办成开放的学习型组织，为教师提供良好的专业发展环境，鼓励教师在教学过程中积极主动地反思、探索、研讨和解决问题，从而促进教师的专业成长，提升专业水平的教师专业发展模式。

基于教学案例的校本研修模式是以中等职业学校发展为核心的教师专业发展模式，这就决定了这种模式是以中等职业学校为基地，以任课教师为主体，以教学案例为主题，寻求教师专业发展的一种重要方法与途径。校本研修的内涵可以归纳为：“为了学校”“基于课堂教学”和“在学校中进行”。它主要有四个阶段：教学案例选题阶段、项目独立实施阶段、项目集体研讨阶段和总结成果阶段（如图3所示）。

1.教学案例选题阶段

校本研修首先就是选题的问题，我们最需要研究什么问题，我们最需要解决什么问题，这应该是全体教师共同参与讨论的决定。本阶段的主要任务是由教研（备课）组长组织相关理论的学习，通过网络征集、调查、讨论提出活动的主题，明确活动形式和任务，在研修活动前要对研究主题和内容进行充分而精心的准备。此阶段活动设计一般分为五个步骤：集中讨论、确定主题方向→分期搜集、学习相关理论资料→提出个性化主题→集中讨论、交流→确定活动主题并制订方案。

2.项目独立实施阶段

在本阶段，教研组全体成员首先以独立探索的方式，利用信息技术手段收集网络资源、开展网络讨论、学习现代教育理论和信息科学理论等，开展理论研究与企业实践活动，从而形成自主化的符合企业实际特点的工作途径和方法。此阶段流程一般为：理论研究与企业实践→教学设计→课堂教学→自我反思。其次在此基础上进行集体备课，每位教师要利用网页、博客、BBS、网络空间等手段轮流汇报自己研究实践的情况，汇聚众长形成教研（备课）组主题研究实践方案。

3.项目集体研讨阶段

教师以集体研讨的方式，就教研组形成的教学方案，通过上课、听课、评课研讨的形式进行深入研究。在此过程中，全体成员都可结合自己的研究成果发表各自的观点，教研（备课）组长及时提炼和总结，达成共识。此阶段主要以组员独立实践反思与集体交流相结合的方式展开，分三步走：首先，组员围绕主题独立或合作完成个性化的教学设计后，展开对比性课堂教学实践，并撰写出各自的课后反思；其次，集思广益，交流、讨论并确定一份能够体现教研组集体意图的共性研讨教案，并开发设计相应的数字化教学资源，由其中一位组员公开执教（根据需要也可以让一人多次或多人次执教），所有组员集中进行现场观摩并进行课堂录像；最后，组员就集体教案的课前预设和课堂实际效果进行客观的、综合性的分析与整理，准备现场研讨交流，通过交流来，达成共识。

4.总结成果阶段

教师个人、教师集体、专业研究人员、企业技术人员是中等职业学校校本研修的四个核心要素，共同构成了校本研修的四位一体的关系。因此本阶段要充分体现教师个人的自我反思、教师集体的同伴互助、专业研究人员的专业引领、企业技术人员的实践经验四种力量。教研组全体成员通过回顾参与主题研究的过程，就自己亲历主题研究的收获及有待进一步研究的问题进行总结反思，积极修改教学案例及相关的数字化资源，并在教研组内进行交流讨论。组长在汇总组员总结和思考的基础上，通过专业研究人员的引领及企业技术人员的实践完成本教研组的符合企业实际的主题研究报告、教案学案、教学实录、教学反思和教学设计等网络资源库。此阶段的活动程序为回顾过程→撰写论文→交流评比→总结成果。

在校本研修的专业发展模式中，教师借助网络平台的开放性、网络资源的丰富性、网络交流的互动性，打破了“空间”“环境”“对象”的限制，促使教师、学生、专业研究人员、企业技术人员等多方合作参与，凸显教师专业成长中的自我反思、同伴互助 、专业引领、企业实践的校本研修特色，实现了真正意义上“教师与教师间的互动、中等职业学校与企业的融合”。因此，在信息化环境下，走校本研修之路，构建有效的校本研修模式，是促进教师专业化发展的重要选择。

三、对信息化背景下中等职业学校教师专业发展模式的思考

现代职业教育要求教师的专业发展，职业教育信息化又为中等职业学校教师的专业发展赋予了新的内容和途径，而专业发展模式能否在实践中落实，能否切实提高职校教师专业发展的科学性、实效性，就必须对其内在运行环境进行更深一步的研究。在此，仅就影响中等职业学校教师专业发展的因素谈一点思考。

（一）提升中等职业学校教师的信息素养

职业教育的信息化带来了新理念、新课堂、新教研，从而对职校教师信息素养提出了更高的要求，需要职校教师及时更新教育教学观念，重新定位师生角色，因此，教师信息化教育理念的更新、教学媒体和信息技术应用能力的培训迫在眉睫。

（二）建设职业教育数字化教学资源库

数字资源是职业教育信息化建设的重点，面对越来越丰富的数字化资源，职校教师要有开发、整合、管理、应用的能力，要求建构起区域内的网络教研平台和数字资源库的共享中心，搭建多样化的教师专业发展平台，从而最大效益地发挥联动学校的各自优势，实现数字资源共建共享。

（三）改革信息化环境下的人才培养模式

随着数字化学校数量的不断增加，提供数字化社会公共服务，开放学校的教育资源，提供数字课外学习支持服务，为家长提供家庭教育指导是中等职业学校信息化建设、应用和发展的必然趋势。因此构建信息化环境下符合中等职业学校特色的技术技能型人才培养模式成为当前教师专业研究的努力方向。

综上所述，职业教育信息化背景下的教师专业发展将重点转移到以提高教师的信息素养与数字资源库建设为主的层面，校企合作和校本研修教师专业发展模式正在突破以往关于教育理论和教育实践的认识，它不仅促进中等职业学校教师的教学手段、教学方式、教学理念的创新，而且也有利于职业学校将教育服务融入社会，进一步促进教师专业发展模式的创新。

【参考文献】

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关键词：交通规划；教学内容；模式创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）50-0030-02

一、交通规划课程改革的必要性

交通规划是交通工程专业核心课程之一，它解决的是交通规划的理念、原则、思路、程序、步骤与模型方法等问题。通过这门课程的学习，应使学生能够充分掌握交通规划的步骤及重要的规划理论模型，并具备一定的交通建模学术视野和理性分析技能，该课程对于学生专业素质培养和从业能力提高都具有举足轻重的地位。20世纪80年代交通规划进入我国，在我国交通基础设施建设优化决策方面交通规划学科提供了重要的基础技术支撑。然而，新形势下特大、大城市交通基础设施经过大规模建设之后已逐渐趋于缓和，交通规划工作已由建设之初注重建设规划转向了建设与管理并重，即由粗放型转向了精细型，更加注重用科学的理论和方法来解决现代交通问题。目前交通规划课程的教学内容和模式显然与现代交通科学的发展尚不相适应。现代交通科学的本质在于采用自然科学的方法来理解交通行为，用数学模型刻画交通现象，用计算机模拟方法提供计算实验，从而揭示交通流的演变规律和交通拥堵的形成机理，解决出现的交通问题。因此，为满足新形势下创新型交通规划人才培养的需要，在《交通规划》课程教学中必须贯彻科学研究对于新形势下交通规划的要求，必须注重传统规划理论与方法的更新，必须给学生提供一个能够运用新的手段去亲身实践的创新平台。

针对交通规划课程教学中存在的不足，以“模型—计算实验—应用”为教学改革主线，对交通规划课程教学内容和模式进行创新研究。

二、交通规划课程教学内容改革

1.交通工程专业培养计划的梳理和调整。本专业方向以培养具有道路系统规划设计、城市及区域交通规划、交通工程项目设计，能在国家与省、市的发展计划部门、交通规划与设计部门、交通管理部门等从事交通运输规划、交通工程设计、交通控制系统开发等方面工作的高级工程技术人才为目标。引进和借鉴国内外交通工程专业课程设置、实验实践实习等研究成果，梳理了前修课程，包括数学建模、运筹学、系统工程、计算机编程、交通工程学、交通调查与分析等课程的教学内容和教学时间，营造了相互衔接的交通规划课程教学环境。为避免课程内容重复，同时保证课程之间相互衔接，对部分课程进行了调整，如交通调查与分析是交通工程学中一个章节，则不单独开设此课，将该部分内容放入交通工程学中，结合现场实验课详细讲授；将系统工程与交通工程学教学时间进行了调整。另外加强了计算机技术内容，在原有计算机基础、C语言等基础课程基础上，增设了专业方向（规划与管理）交通仿真技术课程，加强本科生实际应用能力培养。

2.基础理论教学内容改革。所谓交通规划，是指根据特定交通系统的现状与特征，用科学的方法预测交通系统交通需求的发展趋势及交通需求发展对交通系统交通供给的要求，确定特定时期交通供给的建设任务、建设规模及交通系统的管理模式、控制方法，以达到交通系统交通需求与交通供给之间的平衡，实现交通系统的安全、畅通与节能、环保的目的[2]。本次教学内容改革中引入交通网络建模、空间区位理论，增加城市物流规划内容，改变以往描述性的交通规划教学内容，加强了基础理论教学，形成以交通建模为核心的教学内容。

三、交通规划课程实验教学内容改革

《交通规划》课程实验教学内容重点在培养学生软件应用能力。它的重要性体现在它能将基础理论知识与实践应用相结合，即需要知识的积累，也需要知识的实际应用。软件的许多应用模块全部是基于交通规划的基本理论生成的，如在进行交通生成预测时，软件提供了交叉分类法、回归法、离散选择法等基本方法，只要具备了原始数据、设置好各项参数，就可以得到预测结果。构建实验教学平台，包括交通仿真软件、数值计算软件、地理信息系统软件，注重培养学生对交通流和交通网络流的分析模拟计算能力，实现学生能够运用规划软件进行实际项目操作的目标。2012年我院利用中央与地方共建高校项目购置了供实验教学使用的交通信息采集系统，如雷达测距仪、视频采集仪、微波交通调查仪，同时利用实际交通科研项目将采集到的现场观测数据接入到实验室，同时利用数据库、信息融合等基础理论技术，建立了交通信息采集与处理评价系统实验平台。这给学生提供了一个利用在真实环境下进行交通方案改善及修正理想条件下的研究成果的平台。

实验教学内容主要由两部分组成：一是专项规划案例教学。结合各种规划案例，包括公路网规划案例、城市道路网规划案例、公共交通规划案例、城市轨道交通规划案例、交通项目评价影响案例及停车场规划案例等等，使学生熟悉各专项规划的基本流程及规划原理；二是重点培养学生交通建模能力和交通规划操作能力，加强学生进行交通软件操作学习，包括交通仿真软件TransCAD、VISSUM、EMME-3、CUBE等，交通制图软件AutoCAD，地理信息系统软件MapInfor、ArcGis，数理统计分析软件SPSS以及EXCEL等。两部分内容相辅相成，缺一不可，案例教学采用课堂讲授与学生讨论的形式，而软件学习则是实验室指导与学生自学相结合的形式。

四、《交通规划》课程实践教学改革

交通规划是一门应用性很强的课程，实践教学作为理论联系实际的重要环节，对大学生创新思维、动手能力和分析问题及解决问题能力的培养至关重要，而这也是工程应用型人才所必须具备的能力。交通规划课程的实践教学包括交通调查实习、软件应用实习和课程设计等。实践教学改革采用案例调研和分析式的实践教学方式，并和理论教学相互穿插，建立从表象认知到提高交通现象洞察能力的实践环节框架。

1.交通调查实习改革。交通调查是进行交通规划的前提和基础，关系到整个规划的成败，因此具有十分重要的地位。传统做法是教师扶着学生开展实践活动，学生学习积极性不高。近年来，交通运输工程系与基层有关部门开展了广泛的交流与合作，结合学生实习，在当地开展了《交通规划课程设计》教学实践环节，把学校教学与为基层解决实际问题紧密结合。尤其是交通大调查前期调查方案设计工作中，将案例调研和分析式的实践教学方式融合在一起，教师给予学生充分的自由，这是教师真正站到指导实践位置上的新型实践教学模式，放手让他们进行方案设计、人员组织及协调工作，并进行及时指导。实现实践教学与课堂教学的有机融合，以此培养学生独立工作的能力，充分发挥其主观能动性。

2.课程设计。课程设计是对所学交通规划理论和方法的总结和深化，其目的是巩固学生所学基本知识、基本理论、基本方法；熟悉并掌握交通规划的各种方法、内容、步骤、注意事项；培养学生收集有关交通调查数据并进行处理与分析的基本技能；训练学生综合运用本课程及相关专业知识，解决交通规划实际问题的能力；通过理论和实践的紧密结合，重点提高学生分析问题、解决问题的实践动手能力，为培养工程应用型人才打下坚实的基础。课程设计学时一般为两周，题目选择一个简化的交通规划课题，可以以4～5个交通小区的区域展开，指导教师给出规划要求、规划年限、路网结构以及社会经济指标数据等原始数据，学生根据给定的条件，利用交通规划理论知识，借助计算机软件，完成原始数据的分析与处理、交通需求与社会经济指标相关性分析、交通需求预测，给出规划方案并对其进行评价。在此过程中，学生通过方案设计、软件应用、编程计算等能够全面提高自己。

3.软件应用实习。作为工程应用型人才，掌握一定的本行业专业软件是必备的基本技能之一。交通规划由于要处理海量的数据更是需要计算机辅助完成。学生通过软件实习，不但能够进一步了解交通规划的基本原理，加强对专业基础知识的认识和了解，而且通过实际操作，交通规划理论的实际应用能力也得到提高，有利于纠正学生认为学完交通规划课程以后没有用处的错误观点。利用交通规划软件提供的众多模型和方法，结合教学案例完成交通分配、路径选择、物流规划、公交规划等实际应用过程教学训练，让学生掌握利用软件进行交通规划基本方法。

软件应用实习采用案例教学启发式教学方法，充分调动学生的学习兴趣。比如在规划软件实习课上可向学生展示各大中城市综合交通规划图、交通组织图，调动学习积极性。案例选择得当，可以使学生更快掌握操作方法，达到事半功倍的效果。案例有虚拟案例和实际项目案例，各有优缺点。通常在教学案例中，根据需要，将两种案例形式结合使用。先通过虚拟案例，从简单开始，再从实际项目中抽取复杂一点的案例，进行实践性训练。由简入繁，循序渐进地展开教学。

五、教学组织形式和考核方式改革

采用学习团队式的分组教学组织形式，组内成员合理分工，共同完成课程作业和案例调研，组织各团队的成果交流；改变侧重个人考试成绩的考评方式，在学生个人理论考核成绩、小组调研报告成绩的基础上进行综合评定。

六、结束语

在新的交通形势下，传统交通规划理论和方法与现代交通科学的发展尚不相适应，不利于创新型人才培养。提出“模型-计算实验-应用”视角的交通规划课程教学内容改革以及模式创新，通过对专业人才培养方案的梳理和调整，实践、实习环节以及考核方式等方面进行改革，以此培养学生综合能力。

参考文献：

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