关键词：移动通信；虚拟仿真实验；QPSK调制
1移动通信实验教学现状
移动通信课程的教学内容比较复杂，除了要求学生要学会相关的专业知识，比如通信系统的组成原理、应用原理之外，还要求学生要有实践操作能力，也就是能将掌握的原理应用到通信课程实验中[1]。在我国移动通信技术不断发展的大背景下，职业院校的学生更要提高学习的积极主动性，主动学习并掌握新的知识，并将知识可以应用到实践中。高等教育的核心是培养学生的综合能力，而实验教学就是重要的方式。实验教学不仅可以培养学生的专业技术能力，而且可以拓展学生的综合分析和创新能力，培养出符合社会需要的具有创新思维和高技术水平的专业移动通信人才[2]。传统的移动通信技术教学存在很多不足之处，主要体现在以下4个方面：首先，课程的教学重点多集中在理论知识的教学上，忽视了实验教学的作用。实验教学作为检验学生是否充分理解并掌握理论知识的方式，应该与理论教学相辅相成；其次，有些职业院校缺乏新型的实验设备以及最新的移动通信器件和装置，这导致不能满足学生开展实验的需要；再次，学校开展的实验教学采取的多数是验证性实验，学生只需要根据已有的实验步骤进行模仿训练即可，无法激发学生学习的热情和拓展学生的创新思维[3]。
2移动通信虚拟仿真实验引入教学的效果
2.1方便学生理解课堂知识。在以前的移动通信课程理论教学中，教师一般会将教学重点放在对通信课程中某种技术或者算法原理进行讲解，让学生逐步了解并能够掌握调制解调器的相关原理以及无线电波是通过何种方式进行变换[4]。学生在了解这些知识点之后，再学习后面课程中的信源编码、无线电波发射等知识点时会更加容易接受。教师在以往的实验课上，一般会选择按部就班、循规蹈矩的方式对实验原理进行说明，多数情况下会采用传统板书的形式，这样的教学方法虽然有利于教师方便快捷地完成知识点的讲解，但却不容易让学生直观清楚地理解教学内容。而且实验课的内容中会有很多波形分析的知识点，教师仅仅凭借板书的形式，很难达到理想的教学效果[5]。而将移动通信虚拟仿真实验引入教学之后，有利于学生对枯燥的技术、信号原理有更为直观的认识，也更容易让学生牢牢把握相关的知识点。教师在移动通信实验课程的教学准备过程中，应该从高职学生的理解能力、分析能力出发，为学生构建更便于理解教学内容的情境，这样有利于达到比较好的教学效果。在进行移动通信虚拟仿真实验的过程中，通过使用SystemView软件，可以为学生创设清晰明确、一目了然的可视化平台，并根据实验需求构造相应系统，然后让学生积极主动地参与到实验过程中，通过调整不同的参数，观察波形、功率谱的变化，并由此得出相应结果。在这个实验过程中，学生就切实体验到真实电路工作的流程，更有助于学生理解课堂知识，并将课堂上掌握的理论知识运用到实践中去[6]。2.2引导学生主动探索知识。以往职业院校组织学生进行的多数是验证性实验，这种实验方式会让学生根据固定的实验设备和步骤来完成实验过程，学生在实验过程中，只能按照既定的实验思路进行实验，不能将自己的一些想法运用到实验中去，这样不但使学生对参与实验的兴趣不高，而且在电路调试过程中也非常容易损坏元器件及实验设备，实验效果必然不理想。所以，将移动通信虚拟仿真实验引入教学是非常必要和及时的。虚拟仿真实验软件具有非常强大的功能，如数据的收集、分析及传输等。学生通过进行虚拟仿真实验，可以更多参与到实验过程中，比如可以通过改变实验参数来观察电路的不同，并通过总结分析实验过程中存在的问题，经过推理、论证，最后设计出较好的电路；或者学生可通过观测输出电路的波形变化，通过记录分析，对如何进行真实电路调试有更为直观的认识。同时，通过虚拟仿真实验，可以实现以往一些课堂上无法实现的创新性实验，大大增加了实验教学的广度[7]。由此可见，通过将移动通信虚拟仿真实验引入教学，不仅能够扩展学生对原理知识的理解程度，而且可以通过实验让学生对实际电路的运行情况有更清晰的认识，有利于学生将理论知识运用到实践中去。同时，将移动通信领域的新技术引入到课堂中来，可以大大提高学生的学习热情，推动学生更积极地探索新知识，培养学生的创新思维，为学生以后更加灵活地调试电路奠定良好基础。
3虚拟仿真实验教学实例分析
本文以正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK）调制为例，展开移动通信虚拟仿真教学实验。QPSK的特点是频谱利用率较高，而且有不错的抗干扰性能。3.1理论分析。QPSK通过分别对2个相互正交的同频载波进行PSK调制，并将调制完成后所得到的两路信号进行叠加，生成QPSK信号。在这个过程中，至关重要的一步就是要将需要进行传输的二进制序列，进行串/并转化，并获得两路并行的双极性码元数据。然后，在依据相应要求，细化电路。3.2绘制仿真模型。利用SystemView进行仿真实验。在QPSK调制仿真电路图中的各个图符模块都被设定了编号，这样做的目的是方便在进行实验教学时，方便学生更好的理解并进行操作[8]。原始输入的信号属于低频数字信号（500Hz），首先需要对数字信号进行取样，然后在取样结束后要对信号保持一定时间，最后对数字信号做延迟处理，通过这3个步骤之后，可以获得两路并行数据，然后分别与两个相正交的高频载波（1000Hz）作QSK调制，最后经过相加器叠加输出QPSK信号。3.3结果观测。在通过QPSK调制之后，将仿真电路运行之后，我们可以在不同的观察窗口对电路的不同情况进行分析，比传统的实验更具有可视性和多角度观察。通过实验发现，当二位码元随机产生不同状态时，电路输出也会随之改变，QPSK信号也会出现相位跳变点，这符合仿真实验的定义。而电路输出信号的功率在1000Hz左右。由此可见，本次实验中的大部分电路功率主要可以应用于信号传输。在实验完成后，可以让学生思考：如果对移动通信虚拟仿真实验的系统参数进行一定的改动，那会取得何种结果？通过提问的方式，让学生在课后可以继续通过实验来探索电路的频率范围。引导学生的发散性思维，激发学生课后自主学习的热情。有条件的情况下可以把仿真软件安装到学生的电脑中，打破学习的空间时间限制，提高学习的灵活性。
4结语
本文从传统移动通信实验教学中存在的限制因素出发，分析了将虚拟仿真软件引入课程的必要之处，并将虚拟仿真实验引入到移动通信课程的实验教学之中，使得此课程的实验方式突破了传统的验证试验，而且使学生进行综合创新性实验，将课程理论知识与实践操作相结合，以着重培养学生的创新性思维及动手操作能力。将移动通信虚拟仿真实验引入教学之中，使枯燥的通信原理知识更加形象，既利于教师进行课堂内容展示，也便于激发学生的学习热情，拓展学生的创新思维，进而提高移动通信课程的教学效果。
作者:周晓红 单位:贵州电子信息职业技术学院
[参考文献]
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[5]戴翠琴，由海霞，鲍宁海.移动通信课程实验教学改革与平台建设[J].实验技术与管理，2012（2）：144-147.
[6]苏良昱，王武，葛瑜.电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J].实验技术与管理，2013（1）：170-173.
1．1缺乏完善的教学体系
在我国的传统教育模式的影响下，很多高校对于实验教学的重要性认识不上去，不能充分地实现理论教学的有效意义。很多高校教育在进行会计专业的教学时，对于会计仿真实验教学课程安排得较少，学生缺乏实际操作的机会，在教学过程中，教学内容也具有一定的局限性，不能充分地进行知识面的拓展。另外在进行仿真实验教学时，其涉及的经济业务过于简单和单一，导致整个仿真实验教学缺乏完整性和系统性。
1.2忽略手工实验与计算机实验的结合
一般的会计实验教学中主要有手工实验教学和计算机实验教学，这两者的相互补充能够使会计实验教学产生一定的效果。但是很多高校在实际的教学活动中，手工实验和计算机实验不能有效地结合，甚至完全没有关联，使手工实验不能发挥其为计算机实验做基础的作用，也不能在计算机实验中，让学生全面、系统地认识会计理论以及实务。还有一些高校在实验教学中，根本就没有设立手工实验课程，而是以计算机实验进行替代，影响刚刚接触会计行业的学生对于知识的理解和掌握，导致学生的实践操作能力不高。所以对于会计实验教学来说，手工实验和计算机实验这两者缺一不可，而且必须相互补充、相互作用。
1.3实验教学考核形式单一
实验教学考核标准是在仿真实验教学活动中，学生的学习态度以及操作表现，实验教学考核对于实验教学来说是必不可少的环节。当前很多高校在进行实验教学考核时，只是看学生的出勤和实验结果，忽略了学生在实验操作中所表现出来的态度、各项能力等的考核，对于与实验相关的交流和讨论更是少之又少，这样就导致学生在学习过程中，过于注重实验的结果、忽略实验过程，以至于学生在实验操作时出现抄袭的情况。
二、高校会计仿真实验教学理论与实践的探讨
2.1优化会计仿真实验教学体系，整合实验教学内容
会计专业作为一门系统性较强的学科，教师应注重仿真实验教学体系的规划，将专业课程教学和时间课程教学有效地结合，形成一个科学、规范的教学模式，让学生通过仿真实验教学以及实习基地，真实的体验和操作案例，提升学生对专业的感性认识，从而为日后的工作奠定基础。另外教师也要注重仿真实验教学内容的结构性和层次性，使学生在学习过程中得到专业素质的提升和拓展，促进学生业务能力以及分析和解决问题能力的提高。
2.2将手工实验与计算机实验相结合
对于会计专业来说，手工实验和计算机实验两者是相辅相成、相互促进的，两者的有机结合能够使实验教学效果更为显著。教师在进行仿真实验教学时，可以让学生对同一套数据进行手工实验和计算机实验两种方式操作，对比两者的实验结果和数据，使学生在这两个实验的操作过程中，感受两者不同的数据处理方式，将两个进行结合形成一个综合性较强的实验模式，从而提升学生的数据处理和业务操作水平。教师应指导学生从准备阶段到实际的操作阶段的各项工作，最后让学生对实验过程进行整理总结和归纳，以使仿真实验教学在质量上得到保障，也能够促进学生独立思考的能力和实务操作水平。
2.3完善实验教学考核体系
考核体系是教学过程中一项重要的环节，高校对于仿真实验教学考核体系应予以重视。在考核方法上，高校充分地考虑会计仿真实验教学的特点以及学生的实务操作能力，对学生的专业知识、能力以及素质进行全面的考核，制定一个科学、合理的考核体系。考核的项目也要细分，综合每一个环节学生的表现进行评价。另外在学生实验操作上，教师要对学生操作的准确性和规范性进行客观、全面地观察和评定，并鼓励学生独立思考、独立解决实验操作过程中出现的问题。最后教师应对考核结果进行分析和总结，通过学生的实验操作成绩，对仿真实验教学进行修改和完善，从而进一步提升仿真实验教学的效果。
三、结束语
关键词：仿真；课群；教学改革；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0098-03
一、引言
仿真技术已成为与理论研究、实验研究并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段，因此仿真技术被认为是一种“使能”技术。仿真类课程是控制科学与工程学科的重要课程，在理论和实验教学、科学研究、装备研制中都发挥着不可替代的作用。因此，建设好仿真课群对于学员专业素质的提高与创新能力的培养具有重要的意义。
仿真科学与技术是一门多学科交叉融合的新兴学科。因此，相关专业能力的培养不可能靠一两门课程的配置达到，需要精心设置和规划相关课群，并从基本概念、基本方法、基本理论、工程应用等方面进行整合和统一架构化，形成一个以培养学生专业素质为目的的仿真课群体系。
本教学组在教学内容改革、师资队伍建设、教学资源建设、实践教学完善、人才培养等方面开展了全方位、高质量的仿真课群建设探索与实践，对该课群内的《计算机仿真技术》、《系统仿真技术》、《复杂系统建模与仿真》、《导弹控制系统仿真实验》及《精确制导武器半实物仿真技术》等课程进行了有创新性的、高质量的整合和优化，使课群内各门课程的整体教学水平得到了大幅度的提高。通过十多年的教学实践，形成了一个特色鲜明的仿真课群体系。
二、建立了本硕博一体的菜单式课群体系，实现了课群内课程内容的整合、优化与统一架构
为适应教学改革的发展，同时也为了进一步符合本科生、研究生的教学要求，根据不同培养目标定位和仿真类课程的特点，以培养宽口径、基础扎实和具有创新性的高素质人才为目标，按照理论和实践、知识和能力相互配合、重在实践的教学理念，构建了以本科《计算机仿真技术》、硕士《系统仿真技术》、《导弹控制系统仿真实验》和博士《复杂系统建模与仿真》、《精确制导武器半实物仿真技术》适合于本硕博一体、菜单式的课群体系，制定了相应的课程标准，精选了教学内容。
在如何精选课程内容，避免课群内教学内容大量重叠方面，课题组经过了多年的探索和实践。我们认为，仿真方向的课程教学内容要从宏观上分为三个层次：基础级、提高级和前沿级，这三个级别分别对应于本科生、硕士研究生和博士研究生。对本科生来说，主要定位于最基础的理论和最基本的方法；对硕士研究生来说，主要定位于工程应用技术，特别是当今工程实践中普遍采用的成熟理论和方法；对博士研究生来说，主要定位于仿真技术的发展前沿和基础理论，特别是关注当今研究的热点问题。
基于这样的思路，本科课程应该准确地定位于仿真学科基础级课程。换言之，该课程的教学目标是为所有其它仿真类和控制类课程打下最底层的知识基础。因而本科《计算机仿真技术》课程在课时有限的限制下，将主要内容定位在仿真基本概念和连续系统的仿真方法上，而对离散事件系统仿真以及仿真技术的具体工程应用则只作一般性了解的要求，一句话，本科的课程主要让学员掌握基本的仿真方法。
事实上，这种定位与美国亚利桑那大学面向建模与仿真领域的“建模仿真理论与应用”课程、系统工程方向的“系统仿真”课程以及澳大利亚皇家墨尔本理工大学的“仿真技术导论”、麻省理工学院的“建模与仿真导论”课程等存在一定的对应关系。换句话说，遵循这种定位的课程教学内容将与国际上同类课程的教学内容基本保持一致，也大致与国内清华大学、北京理工大学、国防科技大学等的相关课程保持一定的对应关系。
硕士课程则定位于掌握理解仿真的具体应用技术及一般仿真系统的实现技术，并且能够真正动手进行仿真实验；博士课程则定位于让学员掌握仿真的基本理论和方法，并且强调从认识论和方法论的角度来提高对系统的认识，即使面对复杂系统，也可根据仿真的基本理论和方法学开展仿真研究。另外，在具体的仿真系统构建上，开设《精确制导武器半实物仿真技术》课程，对于学员掌握半实物仿真技术，构建半实物仿真系统具有重要的意义。课群内课程关系如图1所示。总之，根据以上课程内容设计思路，较好地解决了各授课层次教学内容的有效衔接和划分，优化了教学内容和课程体系。
三、加强教学资源建设，提高教学效果
1.开发本科辅助教学软件，增强学员理解仿真算法的能力。计算机仿真技术作为仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。因此，学员普遍反应该课程难学。另外，由于本科课程学时有限，学员很难对本课程的主体内容有较好的掌握，虽然连续系统的仿真方法容易掌握，但如何具体应用，各种方法特点是什么，学员并没有直观印象，缺乏深层次的掌握，可以说学完之后仍然是模糊的。为此，我们利用Matlab语言开发了连续系统仿真算法辅助教学演示软件，辅助本科课程的教学。所开发的软件的主要功能包括：（1）对常用的数值积分法进行仿真演示，演示各种连续系统仿真算法的递推求解公式，显示每步计算结果；（2）对典型的一阶系统、二阶系统和三阶系统进行仿真建模并进行演示；（3）对仿真结果和精确解进行比较；（4）对病态系统进行仿真方法的比较；（5）对鱼雷攻击移动目标（9阶系统）过程进行仿真建模分析，并仿真演示其仿真研究过程。
在教学过程中，涉及到相关仿真算法时，利用辅助教学软件进行教学演示，对公式的推导、每步计算过程和结果都进行演示，并最终演示仿真结果及与精确解、其他仿真算法之间的差异，从而帮助学员理解算法的计算过程。
2.编写教材、出版专著。根据课程标准和课程内容的选择，我们编写了《计算机仿真技术基础》内部教材，经过近5年的使用，在此基础上经过修订，计划明年正式公开出版《计算机仿真技术》教材，满足教学需求。同时，我们在2009年出版了专著《复杂工程系统建模与仿真》作为博士课程的教材，另外还根据教学内容的安排，编写了部分内容的讲义，满足了博士生教学的需要。
下一步，我们还将结合科研实践，出版半实物仿真技术方面的专著以满足《精确制导武器半实物仿真技术》课程的教学需求。
四、完善实践教学环节，增强科研型实验系统在教学中的应用
仿真学科是一门理论和工程性较强的学科，学员只有通过工程应用才能对仿真技术和理论有更深的理解。鉴于作者所在的制导与仿真技术实验室已经建立了多个仿真实验系统，如何发挥其在仿真课群教学方面的作用，是本课题组长期思考和探索的问题。
1.制定了现地教学和实验课程标准。为了加强实践教学环节，制定了实验课程标准，在科研型仿真试验系统的基础上开发了相应的仿真实验系统，为实践教学环节提供了重要的平台支持。为本科课程制定了现地教学内容和标准，结合某导弹控制系统数学仿真和半实物仿真系统进行现地教学；为硕士、博士课程制定了实验课程标准，为硕士生课程开发了相应的仿真试验系统，如XX制导武器半实物仿真系统”、“XX导弹控制系统半实物仿真系统”、“XX导弹六自由度数学仿真与决策系统”、“XX导弹飞行可视化仿真系统”、“XX导弹攻防对抗仿真系统”、“XX攻击可视化仿真系统”等，并在近3年的教学中加以应用，提高了学员学习兴趣，了解仿真技术如何在导弹武器性能评估、分析中发挥作用。
2.将科研成果和大型科研型仿真系统引入硕士博士教学。在博士硕士课程中，结合近几年承担的仿真类科研项目，将最新研究成果引入课堂，动态更新教学内容，动态更新教学内容，其中“红外成像制导/激光半主动制导/卫星导航/地磁匹配导航半实物仿真技术”、“基于复杂性理论的XX作战建模与仿真方法”等理论与方法都直接来自于所承担的科研项目，分别在2门博士生课程中加以介绍，让学员了解仿真理论与方法在武器系统工程中的具体应用以及相关领域的研究现状和发展趋势。
五、建设了一支教学、科研和学术水平较高的仿真课群教学队伍
青年教员的培养是保证课群建设可持续发展的关键。课群组高度重视青年教员的培养，采取一系列措施，极大地提高了课群组教员的教学能力和水平，具体措施包括：一是让青年教员尽快上讲台。课群组鼓励青年教员进行高水平研究的同时，还尽量安排青年教员进行练讲、随堂听课、答疑、指导实验等教学环节；正式授课前，还安排有经验的教员进行指导和授课点评，保证了青年教员授课能力的提高和顺利成长。二是注重加强青年教员的综合能力素质培养。有意识地培养青年教员爱岗敬业、专心教学的思想，加强课程设计，在“教好学、上好课”上下功夫；鼓励青年教学继续深造学习，团队中有5人具有博士学位，1人正在攻读博士学位；带动青年教员参与科研项目攻关，增强其科研学术能力。三是资源共享，加强交流。教学组内部定期开展教学方法和教学内容的研讨，并进行集体备课活动，交流经验，实现教学上的共同进步；要求军内外仿真领域专家来校讲学，传授教学经验。
经过多年的努力，培养造就了一支科研学术能力较强的教学队伍，教学团队成员承担了大量的仿真类科研项目，发表了一系列仿真类文章。教学团队共有6名教员，全部为中国系统仿真学会会员，5人次获全国优秀仿真科技工作者称号，3人兼职全国性学会理事、副秘书长和仿真杂志编委，2人获军队院校育才银奖，多项研究成果获国家和军队科技进步奖，2人次在校级教学比赛中获奖。承担本科仿真课程的有4人，硕士课程的有4人，博士课程的有3人，每门课程最少有两名教员可以独立承担。近几年在人才培养方面，2人获军队优秀硕士论文，5人次获陕西省自动化学会本科优秀毕业论文特等奖、一等奖和优秀奖。
六、结束语
经过多年的改革、实践与创新，我校仿真课群在体系架构和优化整合、教学内容改革、教学资源建设、实践教学环节等方面取得了长足的进步，特别是将多个大型科研型实验系统引入教学中，已经成为我校测控工程专业培养创新型人才的重要平台。总之，仿真课群已经成为满足我校控制科学与工程学科本科生和研究生教学需求的重要知识群体系。
参考文献：
[1]潘峰，薛定宇，陈大力，等.计算机仿真课群教学体系的改革与实践[J].高等教育与学术研究，2009，（06）：1-5.
关键词：项目教学法；计算机仿真；创新；实践
一、前言
研究生教学有其突出的特点，他们中多数人理论基础扎实，获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践，结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点，对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力，增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。
二、课程定位及课程特点
随着现代工业的发展，科学研究的深入与计算机软、硬件的发展，计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统，特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具，计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用，国内外众多学者认为，仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”，因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础，提高培养对象的整体素质，更好地适应社会对机械工程专业人才的需求，高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程，考虑专业应用需求并结合教学实践情况，课程目的是通过本课程的学习，要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论，基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具，以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面，基于仿真技术课程的内容方法较多，实践性强的特点；另一方面，授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点，如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践，以达到计算机仿真技术教学目标。
三、教学内容的设置和教学方法的选择
课程开设初期，由于只是机械电子工程专业方向的同学选修，所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加，以及选修学生所属专业方向的扩大，专业方向包括：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程（专业学位）等，基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科，紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点，并充分结合相关课程内容，必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元，将理论教学和实践教学有机融合在一起，强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性，突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此，为了满足各个专业方向学生的要求，使他们能够掌握一门工程分析技术，为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段，本人在讲授该门课程的过程中，逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。1.采取项目专题方式进行教学内容的讲授，调整授课内容，采用专题教学方法使课程主题内容分明，有利于将仿真方法讲深、讲透。2.扩展所授课程内容涵盖的范围，包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容，以满足各专业方向学生的需求。3.增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术，仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的不同研究方向，灵活设计若干个专题实验，使学生学以致用，培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。4.采用多个工程应用实例进行教学，从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使学生从生产实际认知的研究对象，提升到理论高度的学习，应用所学的各科理论知识和技术手段，进行数学建模、仿真建模的建立，并对模型求解以及特性进行分析，获得直观结果，提高学生学习兴趣，最终解决实际工程问题，培养学生解决工程实例问题的能力。5.结合学科前沿，进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后，为强化计算机仿真在实际工程的应用概念，在此基础上，以项目形式，开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。6.增加实验环节，培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台，扩充计算机仿真技术资料，提供最新的仿真案例，结合教学团队的科研课题，设计实验项目，培养研究生工程实际应用能力。
四、项目教学法的教学效果
基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践，满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求，教学方法和手段的完善，使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术，使学生掌握一门工程分析技术，为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课，工程硕士每年20人左右选课，课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生，发表与该课程相关的学术论文近20篇，撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。
五、结束语
关键词：化工单元；仿真实训；人才培养；技能培训；实训教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）46-0267-02
根据国家对高职院校教学的要求，高等职业院校作为培养实践型和技能型人才的基地，综合院校周边企业人才的需求特点，化工仿真实训在教学中占有越来越重要的地位。而人才实践能力的提高必须依托坚实的硬件设施，其中包括化工单元操作设备和化工仿真软件。化工仿真实训室的建设，最终使学生能够把课堂上学习的理论知识与实际操作相结合，通过电脑上软件的练习实现对化工生产装置的冷态开车、正常运行、故障处理等模拟操作，使学生加深对企业的化工生产装置的生产特点和操作过程的了解，理论和实践充分结合，提高教学质量，同时也提高学生本身的专业技能水平，为将来的就业提供必要的基础。
一、化工仿真实训教学的特点
1.教学特点：既是教学内容又是教学手段。北京东方仿真控制技术有限公司开发的化工单元仿真教学系统和一些典型化工产品生产的全流程仿真项目已在各高职院校化工专业采用。仿真教学在整个教学系统中，既是课程教学内容又是教学手段；并且，其中的每个仿真项目都是化工实际生产中的一个相对独立完整的工作过程。因此，对于高职院校培养“高素质技能型专门人才”的目标，还需要仿真教学的支撑。
2.以学生为主体，以教师为主导。针对学院设备的局限性，理论教学后通常组织学生到企业参观实习，实习期间，由于化工生产的特殊性，生产条件比较复杂，使得学生在化工理论和实践学习过程中多数时间处在被动听课的位置，实习过程中完全没有机会进行基于个人对工况的分析而进行的主动意义上的操作。但是，在仿真实训教学中，学生是实际操作的主体，可以通过观察和分析模拟生产中的工艺条件进行操作，比如说如何通过流量、液位、温度、压力、组成等数据的生成和变化，来决定每一步操作进行，培养创新技能。
二、教学内容的具体实施
主要通过以下几个方面进行实施、完成化工仿真实训教学。
1.对学生进行引导。对于刚接触化工仿真实训系统的学生来说，面对整个计算机上的操作流程还不了解，通过指导教师利用投影仪向学生讲授学习化工仿真系统的作用及意义、计算机上的系统中学员站的使用方法（包括软件的启动方法、操作中参数的正确选择、对操作过程中的评价系统以及操作画面的DCS图和现场图的用法等），对每一个可点击窗口进行详细讲解，使学生明确自己化工仿真实训的目的、主要内容，进而引导学生入门，调动学生的学习兴趣。
2.边演示边讲解。教学过程中，在每一个单元仿真学习之前，指导教师先进行详细讲解工艺流程、原理、整个操作过程等，同时也讲解软件中的主要设备的作用、阀门的种类及开关、显示仪表的作用及操作、操作规程等，边讲解边利用多媒体、投影仪进行操作演示，并且强调操作中常见的问题及现象，能够引导学生对出现的现象进行分析、判断，同时懂得如何解决问题。
3.学生操作，教师指导。经过指导教师详细讲解之后，学生进行独立上机操作。在实训过程中，教师进行巡回观察，对每位学生的操作进行指导，及时指出问题，指导学生实际操作的技巧，引导学生能够解决实训中遇到的操作问题。
4.最终考核，成绩评定。根据教学计划的要求，在化工仿真实训结束后要对每一位学生的实训情况进行最终的考核。指导教师可以通过总机上的教师站，在软件中的题库内选择操作题目，组合形成考试试卷，并且可以对考核中采用授权方式、屏蔽操作步骤、考试完成的时间、分值比例等的参数进行设置。全部准备好之后，向实训学员站发出操作指令，学生联机以后在自己电脑上完成试题；做完之后，学生独立提交试卷，根据提交后的操作步骤、质量、趋势等控制，系统自动给出最终考核成绩。
三、提高教学效果的措施
1.实施“教学做一体化”，理论和实际相结合，将所学理论知识、单元操作实训、企业实习与化工单元仿真充分结合。仿真实训的目的就是为了能够使学生把所学的理论知识与生产中的实际问题相结合，进而要求学生在仿真实训之前必须掌握并且熟悉实训单元的理论知识。比如，在实训过程中，能够把所学的化工原理、化工机械以及化工仪表及自动化等课堂学的理论知识充分与仿真操作相结合，实现边理论边仿真的教学方式。单元操作实训是针对化工单元装置的实际操作过程，由于实训室装置台套数有限，很难使每个学生都有足够的时间进行训练。如果将化工单元操作与化工仿真实训结合起来，实行穿行，这样既可以保证每个学生都能进行动手训练，而且也可以达到先仿真、后实践，再仿真、再实践，不仅提高了学生的实际操作能力，同时也有利于学生解决实践操作与仿真实训中遇到的问题。
2.提高教师的专业能力，完善教学手段。仿真实训是实践操作性很强的一门课程，教师要想在实训中能够充分利用现场实际知识指导学生，并且完成任务，提高教学效果，那么就必须要求教师经常进企业实习锻炼，参加实际生产，更多地了解在实际生产中存在的种种问题以及解决的方法。使指导教师具备较强的实践能力和“双师型”教师素质。在教学中，教师可以通过设置思考题，让学生分组讨论分析，利用所学的理论知识，联系实际，开拓思路。
3.化工仿真实训条件不断提高、更新。随着科技的不断进步、发展，仿真水平也不断完善和增强，仿真软件设计版本也进行不断的更新。所以，指导教师必须根据技术发展情况，掌握最新的软件产品内容，便于提高教学水平及学生的学习效果。为了增强学生的理论和实际相结合的能力，通过一些设备、阀门等模型的购置，在边讲解理论边展示过程中，增加学生的实物认识，全面了解其工作原理，有利于提高仿真实际操作的能力。
四、仿真实训室建设的成效
经过仿真实训室的建设，使学院办学实力整体增强，深化了教学改革的实际进程，推动了教学研究和科技开发工作，更加推动了“双证书”教育的全面开展。规范实践教学的管理，提升实践教学档次，为培养具有高素质的综合型人才打下坚实的基础。通过实施实训室的专管公用和全面开放，可让学生有更多的实践机会，提高学生的动手能力和创新能力。逐步将仿真实训示范中心建设成为开放式的、共享型的职业技能培训中心。为人才培养提供教学服务，为企业提供应用技术研究服务，进一步扩大对外服务的范围和能力。
参考文献：
[1]吴赛苏.化工仿真实训教学在应用技术人才培养中的开展与作用[J].广东化工，2008，（35）.
[2]陈华絮，杨素娇.开放实验室模式与管理探讨[J].重点实验室建设，2007，38（7）：55-57.
关键词：研究生；通信系统；建模与仿真；教学方法
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）08-003-01
由于通信系统建模与仿真是一门综合性和实践性很强的课程，现行的教学内容、教学模式、教学实践等环节上都存在很大不足，直接影响了课程教学效果和人才培养质量。因此，开展本课程教学内容和教学方法改革研究具有重要的现实意义和实践价值。
一、教学现状与困难
目前本课程的教学现状主要有如下两个特点：
1、传统的内容多，新技术新方法少。在目前的教学中，在通信系统层面上主要侧重于讲授通信系统传统的调制方式（如AM、FM、PM等模拟调制方式和ASK、FSK、PSK等数字调制方式）仿真，而对于CPFSK、TFM+OPFSK、GMSK、BPSK/DSSS、QPSK/DSSS等新的方法和技术的应用涉及很少，容易造成教学和实际运用的脱节；二是理论教学内容多，实践教学内容少。本课程课时总数为40学时，只安排了6个学时进行实验。目前本课程的教学难题主要有三点：
2、通信系统建模与仿真理论发展日新月异，教学内容更新速度跟不上理论发展。尤其是近10年来，数字通信的新概念、新技术和新方法不断涌现，教学没能及时跟上通信系统新理论、新技术的发展。因此，如何实现学生所学知识与未来实际工作的无缝衔接，教学与实际需求紧密结合是本课程的一个教学难题。
3、教学缺乏实际项目背景，过多的理论教学容易陷入说教。完成本科阶段学习的学生，一般只学习过一些编程语言，编写程序的数量和时间很有限，大部分学生缺乏实际的项目开发经历和较正规的开发训练，因而不能理解课程理论知识。如何将教学内容变抽象为具体、变枯燥为生动，从而调动学生积极性与热情，是通信系统建模与仿真课程教学中的一个难题。
4、培养的学生缺乏团队开发意识，难以满足导师对研究生项目研发能力的需求。随着通信系统内部逻辑复杂程度和功能模块数量不断增长，其分析设计或开发都必须以团队形式进行。然而，目前本课程的实验和实践教学环节主要还是以学生个体为主，缺少对学生团队开发能力和职业素养行之有效的训练方式。因此，如何培养学生团队开发能力和系统研发职业素养，缩小教学与导师对研究生系统开发能力需求之间的差距，是通信系统建模与仿真课程教学中的又一难题。
二、教学方法改革与措施
1、构建先进的教学内容体系。结合学院各专业理论需求和通信系统分析开发特点，构建在理论、应用、实践三个层次上的通信系统建模与仿真教学内容体系。理论部分主要讲解通信系统建模与仿真基础理论、主流模拟和数字调制方式建模和仿真实现以及数字调制新技术仿真等内容。应用部分以通信系统仿真统一开发过程和面向对象技术为核心，融入实践教学案例，覆盖Matlab/Simulink通信系统仿真工具和环境，使学生掌握当前先进的通信系统建模与仿真方法与技术。实践部分要求学生以团队的方式协作开发一个具有一定规模的通信系统模型并进行仿真实现，让学生从实践角度学习和运用先进的通信系统建模思想和仿真技术解决通信系统分析和研发过程中遇到的问题。
2、采用多样化的教学手段。（1）激发学习兴趣。通过构建先进的教学内容体系以及课程内容精心组织，突出各知识点之间内在联系，建立通信系统建模与仿真知识体系的系统性和实践性，激发学生学习积极性；通过梳理通信系统建模与仿真的历史发展脉络、揭示隐藏在知识点背后的思想深度，激励学生主动探索、积极实践的学习热情；（2）采用案例式教学。收集国内外经典通信系统建模与仿真教学案例进行消化吸收。将这些案例（包括成功与失败的）提供给学生作为素材，实施案例教学。部分案例由教师在课堂上讲解，部分案例由学生分析、讨论、讲解。这样，既培养了学生的实践能力，又丰富了教学手段；（3）开展双语式教学。在讲课过程中，对易于理解的内容采用全英语讲解，不易掌握的部分用汉语讲解。同时给学生提供英文通信系统建模与仿真课外阅读资料，以使他们及时了解国际上通信系统建模与仿真的最新发展和动态。这样做既能活跃学生思路，开阔学生眼界，同时也能深挖掘学生想象力和创造力。
3、创新实践教学模式。（1）以案例为导向。结合学生专业方向进行了案例设计，案例分析过程引入“Learning by doing”的先进教学理念，引导学生通过分析，提出案例的解决方案；（2）结合兴趣选题。实践项目命题原则是：尽量结合教学、科研的实际课题，从实际出发，确定课题的大小规模和难易程度。要求学生自愿组合开发小组，结合专业需求与兴趣选题；（3）进行分段实施。实践过程按照真实的项目管理和开发模式进行，重点放在需求获取和系统分析设计两个阶段。在这两个阶段安排多次项目方案讨论和小组内部交流，考察方案对需求变更的适应能力，要求开发过程反复、迭代进行，以培养学生“在实践中学习”的意识。
4、改变考核验收方式。在考试方式上，将以往卷面考核和项目实践考核并重，改为以项目实践考核为主，卷面考核为辅。最终课程成绩考核包括平时考核（10%）、项目考核（60%）和卷面成绩考核（30%）。平时考核包括平时作业、课堂讨论及出勤等；项目考核包括项目的完成情况、项目各阶段的文档和报告，系统模型，源代码，可运行软件等；卷面考核采取闭卷笔试，主要考察学生对通信系统建模与仿真理论的掌握。项目考核成绩由项目文档及其规范度（20%）、软件功能及其是否可运行（40%）、学习态度与独立编程能力（20%）和项目设计报告（10%）组成。
【关键词】数控仿真软件 优势 数控实践 应用
1 数控仿真软件基本概述
数控仿真软件是一种比较常见的应用软件，它就是利用计算机技术进行必要的编程与建模，然后再通过一些动画软件演示出来的一种仿真软件，被广泛应用机械加工中，例如现在的很多机械加工企业基本上都拥有者一套数控仿真软件。
2 数控仿真软件在数控实践中的优势
2.1 形象的模式
在数控课程中，很多知识都是理论性知识，这些理论性知识对于学生来说都比较乏味，如果采用传统的板书式教学很难实现教学目标，进而在很大程度上影响了数控实践效果。而数控仿真软件能够将数控理论性的知识形象化，将那些抽象化的理论知识具体化，从而能够将学生从那种比较枯燥乏味的理论教学中解放出来，进而提高学生们学习数控课程的积极性与主动性，提高数控课程的教学效果。
2.2 减轻老师的教学负担
在数控实践中应用数控仿真软件能够使学生利用仿真系统主动的去学习数控课程的理论知识，同时教师还可以自主的在仿真软件中进行考核，因此数控仿真软件的运用可以大大降低数控课程教师的工作负担。
2.3 提供自动考核系统
传统的数控课程考核仅仅局限于书面考试，这只能考核学生们理论性的知识，进而无法对学生们的实际操作能力等方面进行综合考核，从而很难反映出实际的教学效果，但是数控课程教学中应用数控仿真软件以后，教师可以利用数控仿真软件对学生的理论知识以及实际操作能力进行综合考评，这样不仅仅能够掌握学生理论知识的掌握情况，同时还能掌握学生的实际操作能力的情况，从而得出比较客观的效果考评结果。
2.4 投入低
数控仿真软件还可以给学校减少一大笔投入。因为数控机床设备价值很高，学校配备一套标准的数控机床就要投入好大一笔钱，保守估计几百万，而一台仿真机就可以解决学生们的问题，还可以给学校减轻负担。
3 运用数控仿真软件进行的探索
3.1 促使学生的学习变被动为主动
学生是学习的主体，因此在应用数控仿真软件进行教学时，教师应该充分发挥学生的主体作用，进一步调动学生们学习数控课程的主动性以及积极性。首先数控课程教学教师必须要充分了解数控仿真软件，然后利用数控仿真软件来指导课堂，让学生变成课堂的主体，让学生动手动脑，变成课堂上学习的主体。其次教师要变变自己的角色，不能把学生当机器，要引导学习，在教学过程中，主要起引导作用，在他们遇到困难、无从下手时，及时引导示范、讲解、操作。在理论知识的讲解也是，要做到重点突出，深入浅出，让学生更好地掌握实际的技巧和方法。
3.2 合理的运用数控加工仿真软件
在数控实践中只有合理的使用数控加工仿真软件，才能在最大程度上发挥数控仿真软件的优势，取得比较好的效果。首先在数控实践过程中，数控教师应该积极采用互动式方法，老师先向学生们演示数控仿真软件的使用方法，然后由学生进行实际操作，并且在这个过程中，数控课程教师应该积极观察每一位学生的实际操作情况，对操作中存在问题的同学要及时给予指导与纠正，只有通过这种互动式的方法才能保证数控仿真软件在数控实践中的应用效果。其次，在使用数控软件过程中，教师应该根据数控仿真软件的特点来开展，尽可能的将理论与实际相结合，先利用数控仿真软件的理论使学生掌握必要的理论知识，然后再利用数控仿真软件的实际演练功能来锻炼学生们的动手能力，使其能够在实际操作中掌握理论知识，这样可以在很大程度上提升数控课程的实际效果。
3.3 合理安排数控实践内容
在数控课程教学中应用数控仿真软件时，教师必须要根据数控仿真软件的特点合理安排数控实践内容，首先教师应该将“以就业为导向”的教学思想深入到实际教学过程中，根据现代工业制造对人才的要求来设计教学内容。其次，在应用数控仿真软件进行教学时，教师必须先让学生们掌握数控机床的编程方法，教师可以根据数控仿真软件对编程的要求来设计这个的内容，这样可以保证每一位学生都能够利用数控仿真软件进行实际操作，这样不仅仅能够提升学生们数控机床的编程能力，同时还能在很大程度上提高学生的实际操作能力，进而实现数控课程的教学目标。
3.4 建设多元评价机制
数控仿真软件有自动评定答案的功能，教学评价可以影响学生学习的积极性和主动性。所以答案评价内容就不能太死板，要具有一定的弹性，不能限制的太死了，合理就好。要充分肯定、嘉奖、鼓励，充分调动学生的学习积极性、主动性。
4 数控仿真软件的运用缺陷及解决策略
（1）重视加工工艺流程，严格遵守工艺流程才能保证产品的质量，因此在教学过程中，教师应该进一步重视工艺流程的教学，进而使每一位学生都能够严格按照工艺流程进行操作，从而形成良好的操作习惯。
（2）加强数控仿真软件的实用性 数控仿真软件教学系统模型的建立要根据实际情况实现品质管理、生产加工、质量检测系统的仿真，要更加逼真的描述实际加工过程，提高仿真系统的真实性。
（3）加强学生们的安全意识的培养 通过数控仿真软件的学习，学习的思维不能总停留在学习理论知识中，要能应对实际工作中出现的各种问题。在今后的工作中，要学会不断经验教训，提高安全意识，成为一个合格的人才。
（4）仿真教学内容与实际工作的区别 通过数控仿真软件的学习，要认真比对仿真教学内容和实际工作进行认真对比，所以在教学过程中要学会灵活运用，主要是掌握学习重点，随机应变。
5 结束语
数控仿真软件生动直观，能让学生掌握理论知识，提高学生们的自主动手能力、实际操作能力等，减轻老师的负担，在高职高专数控实践中有着很重要的应用价值，因此高职高专应该进一步加强数控仿真软件在数控实践中的应用。
参考文献
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关键词：电力工程；Matlab；开式电力网；潮流计算
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0118-02
一、引言
电力工程概论课程以电力系统为主，是电气工程专业的重要专业课。该课程的研究对象是电力系统，具有很强的工程性，而传统的授课方式主要采用板书和PPT，学生的学习兴趣不高，特别是涉及烦琐计算的内容，学生觉得比较枯燥。将基于Matlab的电力系统仿真技术融入电力工程概论课程的教学中，可以激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性和主动性，促进学生的积极思考和主动实践，从而有助于克服传统教学的局限性，提升教学质量。
二、Matlab/Simulink简介
Matlab是美国MathWorks公司研制的商用数学软件，已成为科研和工程设计的重要工具之一。欧美发达国家的高校已经将Matlab仿真技术融入教学中，取得了很好的教学效果。在电力工程概论教学过程中，教师可以针对电力系统分析实例，在课堂介绍Matlab仿真模型的搭建过程、仿真设置和运行、仿真结果，并对仿真结果进行必要的分析和讲解。在仿真过程中，可以方便的对模型和参数进行修改，并可对系统的工作工程加以动态显示。通过仿真演示有利于提高学生学习的兴趣，加深学生对有关知识点的理解和掌握。
三、仿真实例
本文以一个简单的开式电力网为例，介绍系统的仿真过程。（熊信银主编《电气工程基础》第151页例题6-5）开式电力网如图1所示，线路额定电压为110kV，电力网首端电压为118kV，负荷为：■LDb=（0.4+j15.8）MVA，■LDC=（8.6+j7.5）MVA，■LDd=（12.2+j8.8）MVA，分析节点电压和功率分布。仿真系统图如图2所示。
1.仿真模型构建。线路采用π型等效电路，负荷采用Series RLC Load。由于线路存在对地电容、电源不能直接和线路相联，采用电源Us和小电阻串联再与线路相连的方式。小电阻可以采用Series RLC Branch；电压和电流测量模块、示波器显示模块Scope、功率测量Power模块都可从Simulink模块中得到。图2的仿真模型中只给出了对节点a和节点d进行电压和功率测量的模块，对其他节点的测量方法相同。
2.仿真结果。节点a的电压和功率仿真结果如图3、图4所示。根据仿真结果，节点a的电压约118kV，有功约为43MW，无功约为33MVar，仿真结果与课本的近似计算结果基本一致。将图3和图4的仿真结果展示给学生，可以让学生清楚的认识到系统工作时节点a的电压、电流和功率大小，改变系统参数时，可以快速的得到新的仿真结果，并且可以让学生将仿真的结果和书本的例题的近似计算结果进行比较和分析，加深学生对知识点的理解，提高计算能力和应用能力。节点d的仿真结果如图5、图6所示。
根据节点d的电压和功率仿真结果可知，节点的电压由于线路的电压损耗而降低。引导学生将仿真结果和课本例题的计算结果进行比较，并提出思考问题和课后作业：电压和功率的仿真和计算结果偏差相较节点a的变大的原因是什么；进一步提高理论计算精度的方法是什么；按照课本的方法，进行第二轮潮流计算，并对计算结果和第一轮的计算结果以及仿真结果进行比较和分析。由仿真模块PowerGUI的Steady-State Voltages and Currents分析工具，可以直接得到电源、测量模块、负荷、线路等的电压和电流峰值或有效值，如图7所示。该模块给出的是相电压，如需线电压只要进行简单的换算即可。通过该模块的介绍和演示，可以让学生进一步熟悉仿真模块的功能、使用和分析方法，提高学生学习的兴趣和效果。
四、结语
本文介绍了电力工程概论课程的地位、作用和特点，并指出传统课程教学方法的不足之处，对将Matlab仿真技术融入电力工程概论课堂教学进行了探讨。文中简介了Matlab仿真软件在电力系统仿真方面的主要模块和功能，并通过一个简单开式电力网潮流计算的例子，对Matlab仿真模型的构建和仿真结果的分析进行了介绍，并探讨了如何通过仿真引导学生积极思考来激发学习的主动性，提高学习效果和学习能力。
参考文献：
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Application of the MatlabSimulation Technology in the Teaching of Electric Power Engineering
JIANG Yun-haoa，b,DING Wen-fanga，b,GONG Lia，b,CHEN Huia，b,WANG Fan-ronga，b,CHEN Juna，b
(a.Hubei Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Solar Energy;
b.Hubei Engineering Technology Research Center of Power Grid Intelligent Control and Equipment,
Hubei University of Technology,Wuhan,Hubei 430068,China)
【关键词】三维仿真教学软件 开发 应用机制
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）04B-0027-03
计算机仿真是在计算机上建立形式化的数学模型，然后按一定的实验方案，利用系统的模型通过模型解算的方法来获得系统动态行为的一种研究系统的过程。计算机仿真技术是以计算机为工具，以相似原理、系统技术、控制理论、信息处理技术以及各种相关领域技术为基础，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，根据系统试验目的，建立系统模型，并在不同的条件下，对模型进行动态运行试验的一门综合性技术。随着计算机仿真技术的迅速发展，仿真技术由二维平面图形向三维虚拟现实逐步转化。三维仿真技术具有生动、形象、经济实用等优点，已广泛应用于科学研究、工业制造、交通运输、工程设计、教育培、军事、医疗等众多领域之中。
一、三维仿真技术在职业教育领域的应用
仿真教学是利用实物或计算机创设各种虚拟环境来模拟真实环境，并根据真实环境中的理论和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行、优化等的教学方式。它的出现对职业教育的发展产生了极大的推动作用，为新的教学手段开发奠定了基础，使教学方式、方法的改革和创新成为职业教育发展的必然趋势，结合互联网使用，可以使职业技术教育实现远程学习、在线学习，突破传统职业教育依赖于硬件设备进行教学的局限，促进职业教育跃上了一个新的台阶。目前，许多职业院校充分利用现代计算机技术和仿真技术开发了三维仿真教学软件、实验或实习仿真教学系统，开展仿真教学和实验、实训操作训练，如利用数控加工仿真教学系统，可以实现学生编程刀具路径轨迹校验、检查碰撞、工件过切、程序优化等教学过程，尽可能避免未经校验的程序在实机操作过程发生碰撞等危害事故。电梯技术实训仿真教学系统可实现电梯技术中的机械、电路、传感器、变频调速、PLC 控制等技术实训的仿真教学。建立与课程相对应的仿真实验室、仿真实训室、仿真实训车间、工厂，利用仿真实训室开展单项技能训练和综合项目实训，如数控仿真实训室、三维电子导游仿真实训室、财务仿真实训室、冶金仿真实训室、变电仿真实训室等仿真实训室，使学生直观地、低成本地体验生产环境，完整地、清晰地了解生产流程和各个岗位的工作任务等。
二、三维仿真教学软件的开发方式
教育部的《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》明确提出：加快职业教育信息化建设，建设职业教育虚拟仿真实训基地。由此可见，虚拟仿真实训基地是专业实训基地的一个重要组成部分，职业院校要积极建设仿真实训基地等信息化教学设施，组织力量开发适合学校发展需要的仿真教学软件，以满足信息化教学的需要和专业建设的需求。三维仿真教学软件的开发通常有学校自主开发、校企合作开发、软件购置三种方式。学校组织教师自主开发虚拟仿真教学软件，主要是解决教师教学中特定的教学问题，这是提高教师信息技术水平的一个重要举措，也是解决学校信息化教学资源不足的主要途径。例如，广西机电工业学校教师自主开发的基于单片机技能大赛的三维虚拟仿真软件，仿真度高，可以根据训练项目进行编程和调试程序实训操作，包括单片机控制的机械手进行实时仿真等。校企合作开发的虚拟仿真教学软件主要是学校根据自身需要定制的产品，学校根据自身教学需要提出仿真软件系统的总体要求、技术要求、教学模块功能、产品的指标等需求，成立由学校专业教师和企业专家组成的开发小组，教师根据教学目标、教学内容、教学方法、教学认知规律和企业的岗位要求及工作过程进行教学设计，再由软件技术开发公司来负责技术实现。例如，广西机电工业学校开发的基于工作过程的模拟电路分析与制作三维仿真、地质灾害三维仿真等与教材配套、具有学校特色的教学软件。软件购置是学校根据教学需要和使用场所，购置易于实现与其他设备、软件衔接的行业中具有代表性的教学软件系统。
三、三维仿真教学软件开发的流程
教学软件是为实现特定的教学目标、实施特定的教学过程而设计开发的应用软件，教学性是它固有的属性。在开发过程中应将教学设计和软件工程二者有机结合，软件开发团队应该由职教专家和专业技术专家等组成。自主开发和校企合作开发仿真教学软件一般由分析、论证、设计、实现、测试、验收这六个阶段组成，而软件购置则省略了设计和实现这两个阶段，三维仿真教学软件开发的流程如图 1 所示。
（一）需求分析。教学软件的需求分析是保证教学软件开发质量的重要前提。其主要任务是回答“软件必须做什么”，从而确定软件开发的目标和预期效果，并在使用条件分析、软件功能分析和教学特性分析的基础上，确定软件的使用条件、教学功能、教学特性等其他方面的要求。
（二）方案论证。根据软件开发的目标和预期效果，对所要开发的软件产品现状进行比较分析，明确已有教学软件同类产品可以解决的问题和不能解决的问题。依据教学需求分析和已有产品现状分析的结论论证教学软件开发的必要性，从教学软件开发的经费、开发团队的组成及其成员的技术水平、教学功能实现的技术手段等方面论证教学软件开发的可行性，进一步确定开发软件的总目标。
（三）软件设计。为了保证教学软件的教学性、科学性和可操作性，软件设计很重要的一部分工作就是进行教学设计，围绕教学软件的教学目标、教学内容、教学策略和评价方式分别进行分析设计，确定教学软件整体框架结构，功能模块等。
（四）软件实现。软件实现是教学软件开发流程中最能体现教学软件特色的重要环节。首先要进行技术预研，选择合理的开发平台以及软件工具，然后根据软件设计的结果，围绕教学软件的界面、数据库、功能模块等详细规划。比如，对机械部件的实物原型进行三维建模、运动功能、驱动控制、外部数据接口等功能设计。最后，使用 Unity3D 软件作为开发平台，实行仿真环境的场景、环游功能和人机交互功能。具体实现步骤包括：先测量实物的实际尺寸，使用 CAD 软件绘制二维图像（.DWG 格式），然后利用二维图像在 3DsMax 软件中建立三维模型（.FBX格式），最后在 Unity3D 软件中导入三维模型，针对三维模型的碰撞检测以及人机交互功能进行代码的编写。 （五）软件测试。软件测试是确保教学软件|量的重要环节，分为单元测试、整体测试。由教育专家、技术专家、教师和学生对所开发的软件产品进行功能和效果等测试，及时发现软件产品存在的问题，再根据存在的问题和修改建议进行修改优化。
（六）评审验收。教学软件的评审验收需要专家、同行和用户三方结合进行。专家和同行的评审可以保证教学软件的教学功能和技术性功能，用户评审有利于积累教学软件的开发经验。
四、三维仿真教学软件的应用机制
仿真教学软件（系统）应用的主体是教师、学生和在职培训者。应用仿真教学软件的目的主要有三个方面：一是通过仿真教学软件的虚拟交互，使抽象内容形象化，学习活动变得生动有趣味，降低学习难度，调动学习者的学习积极性，从而提高教学效果；二是利用仿真软件开展教学，可以弥补场地、设备和师资的不足，实现理论与实践的同步教学，提高教学效率；三是利用仿真教学软件和网络搭建的平台，打破地域和时间的限制，实现网络教学和远程培训。为更好实现上述目标，必须建立相应的仿真软件运行管理机制、学习者学习机制、教师培训机制、仿真软件应用的考评机制、仿真软件使用评价机制，如图 2 所示。
（一）仿真软件运行管理机制。为教师、学生和培训者提供便捷的教学使用平台是仿真教学软件应用的基本前提，因此教学软件运行管理机制是教学软件应用中最重要的机制。经评审验收后仿真教学软件由学校信息中心或相应的部门进行集中管理，负责教学平台的运行管理和维护。相关的专业教学部门或开发部门负责开发与之对应的教材、学习指导等教学资料，并建立相应的教学平台，为仿真教学软件的应用提供基本的保障。可通过建立完善相关管理制度和明确工作职责来建设仿真教学软件运行管理机制。
（二）学习者学习机制。网络课程在线学习和远程培训的主要对象是在校学生和在职职工。可通过把学生利用网络课程学习或职工参加远程学习的情况与对应课程考核成绩挂钩的方式建立学习者的学习机制。
（三）教师培训机制。教师是仿真教学软件的主要用户之一。教师要对软件的使用方法、应用场合及其主要功能、教学性能要十分清楚，并能熟练演示和操作仿真软件，才有可能在教学实施过程中应用仿真软件进行教学。可采取企业培训、校本培训和开展相关教学教研活动的方式对教师开展培训，并建立教师学习培训跟踪考核评价制度，确保教师会用、想用，使之成为教学中不可缺少的重要手段，提高教师信息化教学应用水平。
（四）仿真教学软件应用的考评机制。教师是教学的组织实施者。要充分调动教师利用仿真软件开展课堂教学或组织实施项目的积极性，改革教学方式、方法和教学模式，（下转第38页）（上接第28页）更好地利用仿真软件辅助教学，提高教学效率和教学质量。建立教师应用仿真软件的考评机制可以从以下几个方面入手。一是将教师应用仿真软件（信息化）教学明确为工作职责之一；二是把教师应用仿真软件（信息化）教学的考评机制纳入教师学期业务考核内容；三是与教师的专业技术职务晋升挂钩，将教师运用应用仿真软件（信息化）教学的能力作为教师的岗位能力，作为资格晋升的必要条件之一；四是建立奖励制度，对教师开发仿真软件和应用仿真软件参加信息化教学比赛给予业务考核加分和物质奖励。
（五）仿真软件使用评价机制。建立有效的仿真软件使用评价机制。从教师、学生、培训者的多维角度，对软件教学功能、性能、效果和可操作性及开发水平等方面进行调查评价，在调查评价基础上分析其使用效率、使用效果、评价反馈意见等，为同类仿真教学软件的开发提供改进的依据和借鉴。
总之，教育信息化已经成为职业教育发展的必然趋势。随着计算机技术和仿真技术水平的不断提高和计算机仿真的硬件与软件成本的逐渐降低，三维仿真教学软件将不断地升级更新，更加智能化、真实化，从而使得仿真软件具有成本较低、贴近真实的工作场景、操作简单、灵活方便、维护容易、学生参与性强、互动性好、易于接受的特点，最终三维仿真教学软件将会在职业教育领域中发挥越来越重要的作用，成为新时期的重要辅助教学手段。
【参考文献】
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