计算机仿真技术学习

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计算机仿真技术学习范文第1篇

关键词：计算机仿真 数控专业 教学

为了满足社会对数控技术人才的需求，大部分高职院校的机械类和近机类专业都开设了“数控机床与加工”相关课程，高职院校也争相增设了数控技术专业。由于近几年高校的大幅扩招，使学校在数控设备上的资金投入很难满足短期内大量学生实践教学的需求。数控仿真软件可以完成工件在数控机床上的模拟加工，应用数控仿真软件既缓解了教学实训与资金短缺的矛盾，又增加了学生的动手机会，提高了学生的编程能力及对不同数控系统、不同数控机床的适应能力[1]。

一、计算机仿真技术

数控仿真系统是通过计算机的编程和建模，将加工过程用二维图形或三维图形以动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要在数控实验室或实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在虚拟软件环境中就能实现，使数控教学模式变得更加灵活、方便。目前成熟的数控加工仿真系统国外的有丹麦CIMCO 公司的 Cimco Software Suite、美国 CGTech 公司的Vericut 系统、英国 Microcompatibles 公司的 N-See 系统等。国内的有上海宇龙软件工程有限公司的数控加工仿真系统、南京宇航自动化技术研究所的宇航数控仿真系统、北京斐克科技有限责任公司的 VNUC系统、南京斯沃软件技术有限公司的斯沃数控仿真软件等。数控仿真系统的共同特点是：全面的仿真功能，丰富多样的刀具库管理体系，完善的图形和标准数据接口；配置要求低、只需仿真软件和要求不是很高的微机，并能与多种计算机操作系统兼容；不需要原材料，投入资金少，占地小，不会造成资源的浪费；利用网络可以搭建交流平台，为师生提供良好的交互空间等[2]。

二、高职院校传统数控教学中存在的问题

数控专业涉及多门学科，且交叉程度高，具有很强的其理论性和实践性，数控专业的理论知识体系很复杂，实践操作要求高，因此数控专业的实践教学在教学中起着极为关键的作用，通过有效的计算机辅助实践教学能够促进学生了解数控车床的基本原理与结构，能够让学生加快掌握数控车床的基本操作技能，熟练操作CAD/CAM应用的方法与流程 ，最终提高综合能力，但是在实际数控教学过程中，往往受到教学条件和专业特征等因素的制约，导致在具体的教学中存在一些常见问题[3]：（1）由于数控车床涉及多门学科，因此数控这门专业所需的理论知识体系相当复杂，而且许多教学内容很抽象、知识结构复杂，以往教师在课堂上单纯的讲解课本教学方式，导致学生难以理解，学习过程中选择逃过复杂的数控理论体系，导致学生普遍理论知识欠缺，最后必然导致学生难以理解接受理论知识；（2）数控车床综合应用多种技术，结构原理和生产过程是非常复杂，车床产品类型极为复杂，广泛应用于各行各业模型和各种数控车床，其价格远高于普通车床。数控车床价格太贵导致教学成本太高，因此学校在教学中不能将用于数控车床模型和数量配置完整，从而影响教学效果；（3）车床型号太多且价格昂贵，导致学校配置不能配齐所有车床型号，因此在实际教学中，学生不能对所有型号的数控车床进行实际的实践操作，导致学生在学校学到的知识，不能实际应用到企业；（4）当前职业教育广泛采用班级授课制，数控实训往往是一个班的同学在同一时间对数控实习室培训操作，训练设备的限制，很难确保每个学生数控车床操作培训，培训指导老师不能到每个学生调度监控和指导，这将导致在训练过程中存在安全隐患。

三、计算机仿真软件在高职院校数控教学中的应用

1.恰当运用数控加工仿真系统， 变被动学习为主动学习

数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。数控专业教师有较高的教学水平和教学能力，有较强的数控职业能力，应该较为娴熟地运用行动导向的教学方法，在课堂教学中真正体现学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣。教师应摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏，采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用[4]。

2.科学安排教学内容， 循序渐近掌握数控编程与操作技巧

在教学过程中应用仿真软件，可将教学内容安排为三个教学模块。其一为基础模块，主要讲解与训练最常用的FANUC 数控系统中的编程方法、操作及应用，由于配备FANUC 系统的数控机床在数控加工中的市场占有率高，所以这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握，灵活应用：其二为提高模块，主要讲解与训练SIEMENS 系统的机床的编程与操作，以帮助学生在不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力；模块三为拔高模块，主要讲解国产数控机床的使用技巧。

3.应用远程网络，实现数控教学的 web 化

对于数控仿真系统，未来的发展趋势是web化。即把仿真软件通过网络设备组成一个总线式局域网，并使其运行在C/S模式下。作为服务器端的仿真数控机床安装有PC式的数控系统， 负责工件的加工。作为客户端的计算机通过网络分布至各地，用于显示各数控机床状态对其进行远程控制。服务系统可采用的二层的B/S模式开发，其中表示层主要采用JSP和applet技术实现网页的动态显示，根据Web 浏览器端和用户进行动态交互的需要，可以在JSP中嵌入JavaScript语句；事务逻辑层采用Servlet+JavaBean的开发方式； 数据层则主要依靠数据库管理系统实现。从物理角度系统分为二层：浏览器、Web 服务器和数据库服务器。浏览器端不需要进行开发，使用时只需要在安装操作系统基础上安装产品化的浏览器，并将PC机接入网络即可[5]。

教师在教学过程中要积极思考在应用中产生的问题，及时主动采取应对措施，不断完善教学方法，并将仿真训练与实际上机床操作训练有机结合，才能发挥数控仿真教学的最佳效果。

四、结论

综上所述，数控仿真系统是以工业化手段、以机械化分工作业的可互换式生产方式进行生产和制造模拟。不仅如此，每一个现代产品都是一个系统化过程的具体体现。随着科技的发展、学科间的渗透及社会人文的变化，设计师只有运用系统的设计方法，整体全面地考虑产品开发的各个细节问题，才能设计出具有竞争力和长久生命力的成功产品。正是由此，在虚拟现实与机械结合后所产生的数控加工仿真系统会在以后教学中发挥越来越重要的作用，并且在数控教学中的应用也会越来越广泛。

参考文献

[1] 段雷. 基于虚拟仿真系统的数控教学研究[J]. 机械管理开发，2013，02：169-171.

[2] 王艳丽. 数控仿真软件在数控教学中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2013，09：193.

[3] 申宾德. 三维仿真互动教学模式在数控教学中的应用[J]. 产业与科技论坛，2013，08：189-191.

计算机仿真技术学习范文第2篇

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

计算机仿真技术学习范文第3篇

关键词：电工学；传统型教学；探究型教学；研究型教学；计算机仿真

作者简介：吴鹏（1980-），男，吉林延吉人，东北林业大学机电工程学院，副教授；尹力（1961-），男，黑龙江依兰人，东北林业大学机电工程学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150040）

基金项目：本文系省教育科学“十二五”规划省青年专项课题（课题编号：GBD1212007）、2011年度东北林业大学“电工学”重点课程建设项目（项目编号：A0019）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0049-02

“电工学”作为高校非电类专业的一门专业基础课，教学内容几乎涉及电工与电子学各个领域，在高等教育本科教学中占有很重要的地位。[1]近几年来，我国高等教育的改革与发展取得重大进展，社会各方面都对高等教育人才培养的质量提出了新的高层次要求。为了使学生在校期间能够接触和了解先进、前沿的科学技术，同时使他们在毕业后能够尽快适应经济建设和社会发展的需求，必须不断对传统的教学模式进行改革。

传统型教学模式主要以教师为中心，学生只是被动的参与者。这种教学模式在方法上是灌输和强制的，是一种学生被动参与式的教学模式。[2]

探究型与研究型教学模式是近年来最具代表的两种教学模式。探究型教学模式指教师指导学生对当前所学内容以“自主、探究、合作”的方式进行深入学习的一种教学模式。[3，4]

研究型教学是对探究型教学的深化与拓展，[5]是以培养学生能力为主要的内容，将学习、研究、实践有机结合，培养学生在研讨中学习知识，培养能力和创新思维，达到培养高层次、复合型、多样化的高素质创新型人才为目标的一种教学模式。

笔者结合近四年的教学改革实践，针对“电工学”课程的特点，[6]把计算机仿真技术引进“电工学”课程，为研究型教学模式的运用提供广阔的仿真空间。通过教学实践证明，利用计算机仿真技术是实现“电工学”由传统型教学到研究型教学的良好手段。

一、传统型教学、探究型教学和研究型教学简单总结

传统型教学模式突出教师在教学中心的地位。在这种教学模式下，教师既是教学活动的中心，同时又是教学活动的主导者，教师对学生的教学是灌输和强制的，学生被动地参与教师教学。而且教师与学生之间的交流非常少，学生大多机械地记忆教师课堂上所讲内容，甚至机械地背下教师所留的题目。

传统教学模式的特征是单一地考试，学生背的多，得分就高，学生没有时间也没有心思在学习的过程中进行创新。这种教学模式把分数作为衡量学生成绩的标准，忽略了其他方面的培养。

探究型教学模式因为采用“自主、探究、合作”的学习方式，因此教师在教学过程中要强调学生在自主学习和探究的基础上进行小组交流合作。教师所起的作用是引导，而学生应该努力发挥学习的积极性。

在研究型教学模式中，学生是学习的主体，而教师只是教学过程中的引导者，[7]它能够引导学生在学习过程中运用科学的研究方法去求取知识、理解知识。因此这种教学模式由传统的灌输式教学转向学生自主式学习，学生在整个教学过程中都会积极参与和探索交流。

例如，在讲解一些基本元件或较为复杂的器件时，教师视情况可以作现场拆装，向学生展示其内部结构，让学生了解其性能、使用环境、主要参数、注意事项以比较与其他同类产品的异同。对于书本上一些难以理解的电路，教师可以利用计算机仿真技术对其进行仿真演示。例如，教师可以在课堂讲解一部分计算机仿真技术基础知识，接着指导学生在课内上机进行模拟仿真。通过仿真结果显示，学生会形象地“看”到所建立模型的运行过程，帮助学生更好地明白其工作原理及工作过程。

二、计算机仿真技术辅助教学是实现研究型教学的良好手段

在“电工学”教学过程中，如果笔者借助先进的计算机仿真技术构建虚拟实验平台，紧密结合多媒体课件教学，不仅可以有效调动学生自主学习的积极性，激发学生求知欲和创新性，而且可以弥补学校实验条件不足；同时也不受学时限制，从而更能进一步确立学生在教学过程中的主体地位。通过自己动手设计电路、进行仿真实验并分析其结果后，学生能够有所收获，有所提高，与被动接受相比，这种热情是自发的、内在的，具有长久和深刻的效果。

下面通过实例探讨Matlab/Simulink仿真方法在“电工学”电动机部分的应用。

本文首先给出电动机的数学模型，然后应用Matlab中的Simulink建立三相异步电动机的仿真模型，为以后研究三相异步电动机的工作特性、机械特性、起动与调速方法的研究奠定基础。

1.三相异步电动机的数学模型

异步电动机[8]的电磁功率和电磁转矩分别为

式中为电动机的同步角速度。

由近似等效电路可得

式中。

将式（1），（3）代入式（2）可得异步电动机的电磁转矩为

式中p为电动机的磁极对数；L1为定子漏电感；L2为折算到定子侧的转子漏电感。

其中r1为定子电阻；x1为定子漏电抗；rm为励磁电阻，模拟铁芯损耗；xm为励磁电抗，对应于气隙主磁通的电抗；r2为折算到定子侧的转子电阻；x2为折算到定子侧的转子漏电抗；s为转差率；为电子电流相量；为电子电压相量；为折算到定子侧的转子电流相量；为励磁电流相量。

2.基于Matlab/Simulink的三相异步电动机的仿真模型

由三相异步电动机的机械特性方程可得到静态的电机模型，其结构如图1所示。图中虚线表示三相异步电动机静态模型。

三相异步电动机的相关数据如下：，，，，，，，，，。

基于Matlab/Simulink的三相异步电动机拖动系统的仿真平台如图2所示，电动机运行的速度曲线如图3所示。

由图3所示，可以直观地观察到电动机的速度变化曲线。

通过对Simulink在三相异步电动机教学过程中的应用研究，可让学生在Matlab环境下，动手搭建三相异步电动机的仿真模型；并从所搭建仿真模型中，直观地学习三相异步电动机的工作特性、机械特性、起动与调速等相关知识。

教学实践表明，将计算机仿真技术引入“电工学”教学，是开展研究型教学的良好手段，学生反映良好。在“电工学”教学引入计算机仿真技术有以下优点：

（1）使学生们对所学知识感到形象直观，能更好地理解和掌握所学知识。通过学生自己设计电路模型，能极大地调动学生的积极性，同时能够激发创造力和创新性，让学生参与到科研过程中。

（2）计算机仿真技术所提供的功能非常强大，且不存在烧坏器件的现象，因此学生在利用计算机仿真技术搭建模型时，不必担心像在实验室里把电路板烧坏一样，可大胆进行分析、建模、编程、仿真，在学习过程中培养了动手、研究及解决问题的能力。

（3）计算机仿真技术只需在电脑上进行操作，学生可以通过课后自行上机进行设计，可缓解实验设备紧张，解决教学过程中课时有限的问题。

（4）计算机仿真技术辅助教学的应用，可使学生在学习专业课之前掌握一些仿真软件工具，为学生将来做一些较为复杂的综合性设计题目及毕业设计奠定基础。

由此可见，引入计算机仿真技术是实现“电工学”研究型教学的一种行之有效的方法。

三、结论

随着时代的发展，“电工学”的内容不断更新，新理论与技术不断涌现。传统型教学模式的教学已经不能满足培养综合型和创新型人才的需要。培养学生掌握新知识、新技术的能力，是目前社会和企业对高校教学提出的迫切要求。本文以“电工学”教学为例，较详细地阐述了传统型、探究型和研究型教学模式在该门课程中的特点。

通过笔者近四年的教学实践证明，把计算机仿真技术引入到“电工学”教学中，能有力地培养学生分析和解决问题的能力，激发学生学习和研究的积极性。计算机仿真技术是一种可以实现“电工学”教学由传统型到研究型教学模式的教学方法。

参考文献：

[1]唐介.电工学[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]刘坚.论经典学习理论对“以教师为中心”传统教学模式的影响[J].湖南医科大学学报（社会科学版），2009，11（4）：187-190.

[3]唐彬.发现式、探究式和研究式三种教学方法在经济理论课中的应用[J].湖北财经高等专科学校校报，2007，19（3）：43-48.

[4]籍建东.研究型教学模式与传统教学模式的比较[J].职教论坛，2011，（5）：43-45.

[5]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007.

[6]刘廷文，唐庆玉，段玉生.EDA技术是实现电工学研究型教学的良好手段[J].实验技术与管理，2006，23（8）：65-68.

计算机仿真技术学习范文第4篇

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

[1]李书臣，赵礼峰.仿真技术的现状及发展[J].自动化博览，2000(1).

[2]Law A M，Kelton w D.Simulation?modeling and analysis[M].McGraw HiU，Inc，1991.[3]Drago Matko.Simulation?and?Modeling of Continuous? System[M].Prentice Hall,1992.

[4]于海涛，岳丽玲，朴贤玉，王玉.PBL教学法在医学细胞生物学教学中的实践和探索[J].医学研究杂志，2006(2).

[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).

计算机仿真技术学习范文第5篇

论文摘要：针对电子信息类专业实验教学中存在的问题，结合实际的教学条件，对实验教学提出了改革，将仿真技术应用到实验体系中，避免了实验条件的空间和时间限制，充分发挥了学生能动性，提高了实验教学质量。

实验是电子信息类专业学生课程教学的一个重要环节，是对理论教学的补充和深化，其开设方式关系到学生对理论知识的掌握和应用，直接影响着学生的操作技能、主观能动性和实际动手能力的提高，也决定着理论和实验的教学水平。因此，在教学过程中一定要加强实验这个实践性教学环节，充分利用实验资源来培养和提高学生解决问题的能力和创新能力，使学生能够更加快速地适应于将来的工作。加强实验教学环节，最大限度地利用学校的实验教学资源，对提高教学水平，培养学生的实际应用能力和综合素质具有重要的意义。

1 实验教学的传统模式和问题

在我国高校工科教育中，实验教学硬件条件普遍不足，或者是硬件实验条件的发展跟不上技术的要求，同时各高校大幅度扩大招生，实验教学硬件条件更显不足。加大对实践教学条件的投入，加强培养实践教学科技人才，强化实践教学内容和条件的改革与建设，在当前来说具有特殊重要性[1]。我国教育主管部门也在积极得进行着推进实践教学的改革与建设。例如：在全国高校本科教学水平评估中，实验室建设基地和建设经费以及实验教学改革就是一项重要的指标内容。越来越多的高校开始响应教育部的号召，实行了“双基”实验室，并在此基础上进一步建设“实验教学示范中心”。

目前，实验教学的传统模式的缺点主要表现有：

1）实验设备陈旧，实验模式单一；

2）验证性实验分量大，与设计性、综合性和创新性实验之间的比例失调；

3）先进的实验教学手段在实验教学中的引入还不够；等。

2 实验教学方法改革势在必行

随着计算机的普及和应用，在教学中也越来越多地借助计算机来辅助设计方法，同样，在实验中借助计算机仿真技术具有很大优点：减少实验中所需的耗材、降低对实验器材的破坏性、完成更复杂更高难度的设计性实验、更加全面地分析实验对象以及结果的性能指标等，具有高效、快速、直观、完整的优势。开展仿真实验作为一种新型的实验教学方法是在现有实验室设备的基础上采用计算机新型软件对实验进行模拟，大大提高了学生对本专业知识的应用能力和科研创新能力。因此，在当今的实验教学中，仿真实验的引入势在必行。

对当今高校来说，学生人数不断增加，实验室设备和资金满足不了大学中学生的试验要求，为了不断提高实验教学的质量，又进一步解决实验设备少、不好维护、建设费用高等问题。将仿真技术引入实验教学中来，学生一方面可以利用计算机实现实验方案的设计，又可以直观地验证仿真过程和结果，不受实验室条件和空间的限制，可将实验设计带入到课余生活中来进行，大大提高了学生对实验的操作兴趣。利用仿真实验由于方法的灵活性可以充分发挥学生的想像力和创造力，比起传统的实验教学更利于培养科技创新人才，且有利于降低实验成本，能够使得实验室的建设和发展进入一个良性循环中。

3 实验教学改革方案

3.1 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，一方面，充分发挥学生的主观能动性，激发学生学习兴趣，另一方面，老师可以利用计算机技术来观察学生的实验过程，采集学生的实验结果，更好地跟踪和指导学生，先进的教学理念和教学手段有助于提高实验教学效果，提高教师的教学水平。而计算机的引入可把实验设备、理论教学、教师指导和学生的思考、操作有机地融合为一体，克服了传统实验教学过程中受到课堂、课时、实验设备等的限制，使实验教学内容进一步灵活化，在时间和空间上得到延伸，也进一步激发了学生的实验热情。

在实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验，可以使得学生在进行实验的过程中培养独立思考能力，激发学生的学习兴趣，提高学生的创新意识，同时为学生提供了更加开放灵活的实验条件。对实验内容和实验教材来说，采用仿真技术把将虚拟实验和真实的电路实验有机地整合起来，充实了实验内容，增强了实验的能动性和趣味性，有利于实现培养学生综合实践和探索创新能力[2]。目前，越来越多的高校重新对实验室建设进行了规划，利用计算机仿真技术改革实验教学是一个新的发展方向。在高校实验室中引入计算机以及相应的软件技术不仅可改善实验条件、改革实验教学方法、充实实验教学内容，还可大大提高实验效率，降低实验成本，增强学生学习的积极性和创新性，为实验教学和科研提供良好的实验平台[3]。

以单片机实验教学为例，在实验过程中我们引入proteus仿真软件，用它来模拟单片机硬件系统。由于软件的灵活性，可以克服实验箱硬件电路固定、实验内容难于改动等局限。整个实验设计都是基于计算机仿真技术的，除了计算机外不再需要任何硬件即可进行实验，这样有利于促成课程和教学改革，更有利于人才的培养。仿真技术的另一应用表现在学生的业余爱好上，比如目前的电子设计大赛，挑战杯等，学生完全可以利用计算机来进行仿真，先用计算机仿真出相应的实验模型，在计算机上进行模拟调试，最后用硬件实现。在整个过程中，学生可充分发挥自己的才能，通过大量仿真对比，达到设计目的，学生也可以大胆地反复调试，避免了损坏器件。在电子设计竞赛中，我们使用proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。 转贴于

另外，开展仿真教学对于我国的远程教学也是一种很好的尝试，有着重要的意义。

3.2 重新安排各类性质的实验，适量增加综合性、设计性实验

验证性实验是实验中最基本的，可以使学生巩固理论知识，它的实验内容相对简单，重点培养学生的基本操作、数据处理和计算技能，验证和加深对课本知识的掌握和理解。综合性实验则要求学生必须具有一定的专业基础知识和基本操作技能，能够运用某一课程或多门课程的综合知识，进而对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。目前工科高校中越来越多地提出课程设计也是为了加强学生对综合知识的运用。为充分调动学生的学习积极性和主观能动性，设计性实验也必不可少。设计性实验能加深学生对理论知识的认识，由学生自己负责计划和执行，充分提高了学生的思维能力、动手能力、分析和解决工程实际问题的能力[3]，发挥了学生的主观能动性，设计性实验的完成可以充分借助于计算机仿真技术来完成。

验证性、综合性、设计性实验相结合，培养了学生基本的实验技能和方法，同时又促进了学生的创新思维，打破了原有实验教学附属于理论教学的模式，建立与理论教学并行的，既相对独立、又相互联系的实验教学体系。在某些应用性强的实验教学中，综合性和设计性实验的比例至少要达到60%以上，同时设计性实验最好要跟得上科学技术的发展。一方面保证基本实验技能训练，另一方面，实验内容应与当今先进技术的发展相结合，适应社会发展的需要，将科研成果转化为实验内容，提高实验的先进性和代表性。那么，工科院校中一方面加大实验器材的投入，提高实验教学条件，开设先进的实验内容，提高学生的积极性，使学生适应当今社会的发展；另一方面，要充分利用现有的条件，引进先进的仿真技术，使得实验条件进一步升华，充分发挥教师和学生的主观能动性和创新能力。

3.3 硬件软件都要抓，都要硬

计算机仿真实验虽然可以准确地反映整个实验过程， 是一种新型的应用技术，十分有效，但是仿真技术不是万能的，它毕竟不是真正的实验，在许多场合仿真只能起辅助作用。也就是说不能用仿真实验来全部代替硬件电路实验，而是将仿真试验和传统的硬件实验相互结合，根据学校的实际情况和实验的情况灵活运用，虚拟实验不是万能的，如果所有的实验都用虚拟实验替代的话，学生在虚拟环境中实验会产生或多或少的不踏实的虚拟感，实践能力也不可能得到真正的提高。

3.4 加强对实验课教师的培训，通过培训交流更多地了解新的实验技术

在实验教学改革的同时，必然对教师提出更高的要求：一是教师也应加强专业知识和技能的学习，来提高自己的业务能力和综合素质，另外，不断更新专业知识的结构，了解前沿技术的发展也是必需的；二是高校中要大力创造条件促进教师经常参加基础理论知识的培训和实验的培训以及学术研讨会，从而扩大视野，更新教学观念，及时了解嵌入式系统发展趋势和动态，促进电子类实验技术的发展；三是要大力组织专业教师去积极申报相关的创新实验和科研项目，提倡以科研资金来促进实验室的建设，用科研成果去改进实验内容，同时可以提高教师的科研能力，在科研中更好地去锻炼自己，为实验教学服务。

4 结论

随着社会对人才要求的提高，大力推进实验教学改革迫在眉睫，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，将仿真技术应用到实验教学中可以充分调动学生的主观能动性，激发学生的创新能力，加快学生适应社会的能力，同时学习了先进的新技术。

参考文献：

[1] 丁美荣，柴少明.基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[J].现代教育技术，2007，7(17):99-102.

[2] 孙晓明.土力学实验课程教学方法的研究与改革[J].黑龙江教育，2006(11):59-60.