时间：2023-01-06 15:58:19
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇仿真实验，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
财务仿真实验室不仅可以加强学生的创新能力和实践能力，还可以从专业领域发展来对实验室管理进行规划。人们在进行系统的设计、研究、实现以及分析时，总是通过实验完成的，在传统实验中一般都是由真实系统来完成的，但是这种方式可以直接造成系统的破坏和故障，使得实验难以重复、费用昂贵，所以这种传统方法不能有效的进行研究，而信息技术和计算机技术的引入，使得研究手段和研究方法都获得了突飞猛进的发展。
1、财务仿真实验室的概述
传统的实验方法是通过生物、化学以及物理等进行研究对象的理论检验、观察、模拟、分析，这种方法的优点是具有可重复性、安全性、经济性和可靠性，缺点是对于复杂的经济社会系统研究和分析无法胜任，为了让实验具备政策试验、观察分析、决策试验、计划分析、运筹试验、评价、预测、监督以及控制等功能，需要建立计算机技术和电子技术的策略。经济实验的主要目的就是揭示经济社会系统过程中的规律和现象，探索经济社会系统运行中的控制手段和可控性，所以经济实验需要和科学思想进行结合，并通过实验手段和实验工具让生产力的发展得到促进。
2、财务仿真实验室的主要问题
2.1欠缺形式灵活性
会计核算操作一般都是由一套固定的使用业务来处理的，这种操作方式不仅直接导致原始凭证的审计以及识别遭到忽略，还使得账务过于集中进行处理，让会计处理违背了真实工作过程和一般顺序。在模拟财务决策过程中，一般都是通过若干案例的给定来让学生进行计算和理解。上述因素的发生都是因为案例来源、业务来源的局限性，使得学生在面对工作时缺乏挑战性，老师在面对实际教学时缺乏改变。
2.2缺少情境真实性
模拟财务决策实验的重点是股利分配、投资、资本运营以及融资等管理财务决策。我国目前还没有有效的表现模拟财务决策实验的方法，因为该实验过于简化、过于理想化，不仅不能在财务管理中反映出企业的动态效果，还不能在资本市场中反映出企业的表现。
2.3缺乏科学性评价
财务仿真实验室管理是一个试验项目繁多、体系庞大的学科，对于老师指导和学生实验都比较困难。学生如果想要单独进行全部实验的完成，难度系数巨大的，必须和岗位评价相联系，不仅需要通过角色来培养学生的团队协作，还需要通过设计方案、问题解决、问题灵活分析来培养学生的处理能力。此外实验项目的决策以及判断存在较多的答案只有正确的对学生实验结果、实验过程进行评价，才可以客观的、科学的进行财务仿真实验室管理。
2.4缺乏技术先进性
随着我国经济化的不断发展，学习财务管理的人是越来越多，面对如此数量的学生老师的工作量大幅度上升，但是实验技术依旧是没有改变，学生在财务管理实验中遇到的特定问题是很难及时让老师一对一的进行帮助，并且老师也不可能全面的、动态的对实验全局进行控制，使得实验效率低下，而在财务仿真实验室管理中老师虽然可以让实验参数的设定比较灵活、教学成本降低，但是实验却存在重复性。
3、财务仿真实验室管理的关键技术
3.1科学评价
财务仿真实验室管理主要融合了企业经营模拟、经济战略制定、经济决策模拟以及会计核算操作等方面，它的数据流量和存储量都要求比较庞大，也就是说财务仿真实验室管理是一种团队协作的科学评价机制。传统的财务管理中主要从财务总监、会计主管、投资主管、运营主管、融资主管以及分析主管六种岗位进行了定义，这六种角色是所有团队的组合方式，都是由财务总监进行未来财务规划和未来财务目标，通过责任细节要求和总体目标来分配工作给各个部门，并由各个部门制定出执行方案，最后进行分析、筹资、核算、运营以及投资等工作。财务仿真实验室管理不仅需要通过团队协作能力来对最终成绩进行考核，还需要通过个人业务能力来对最终成绩进行考核，做到各部门策略工作之间相互影响、相互配合，让团队成绩与企业财务绩效相挂钩，其中个人业务能力是任务完成质量的反映，根据正确结果和业务方法可以对个人业务能力进行评价。
3.2经营模拟扩展
财务仿真实验室管理主要是针对企业进行研究的，需要研究企业在发展过程中以及经营过程中的财务管理战略制定，并利用外部资源和内部资源来制定决策活动、财务核算，让企业实现最大化的经济效益。财务管理实验一般是由固定案例开始的，严格的对企业行为边界和企业环境进行了限定，人为的让企业经营活动与财务管理活动出现割裂，造成企业经营活动与财务管理活动之间相互作用被忽略。在实际运用中企业的投资项目融资容易受到财务管理决策型活动的影响，从而是企业的发展方向和经营方向遭到改变，而企业经营过程中一旦出现决策不同，是可以反过来对企业核算工作结果、制定财务决策进行影响的。要想让财务仿真实验室管理符合一般会计业务处理顺序、具有动态变化，就必须让会计处理的灵活性和真实性得到加强，让业务处理的挑战性和复杂性得到加强。
3.3任务驱动
财务管理在教学过程中一般需要比较庞大的教学案例，并需要大篇幅来进行企业实际环境背景的介绍，对于企业的资本运营情况、融资情况以及财务投资项目进行详细描述，而财务仿真实验室管理的实验项目和实验目标非常容易迷失在大背景中，所以就需要使用生成微型案例库技术，把大案例逐步进行微小案例的分解，这种技术是通过财务管理知识进行的，利用人工干涉分类过程和识别过程把大案例进行知识列表归纳，从而形成事实基本单元。老师通过情景编辑工具的使用，并根据某种业务预定逻辑进行事实基本单元的重构以及连接，让一个大案例完整的呈现出来。虽然这个过程使得案例原有语境遭到破坏，但是又因为情境设计是严格按照通用业务逻辑进行的，所以会出现新语境的多种组合，不仅加强了财务仿真实验室的数据扩展能力，还让真实性得到了保持。
4、结束语
财务仿真实验室通过信息技术和计算机技术的引入，成功的避免了实验的难以重复、费用昂贵以及系统的破坏、故障，财务仿真实验室管理的三种关键技术分别是科学评价、经营模拟扩展以及任务驱动，其中科学评价是指通过团队协作能力和个人业务能力来对最终成绩进行考核，做到各部门策略工作之间相互影响、相互配合，经营模拟扩展是指让会计处理的灵活性和真实性得到加强，让业务处理的挑战性和复杂性得到加强，任务驱动是指利用人工干涉分类过程和识别过程把大案例进行知识列表归纳，从而形成事实基本单元，并让真实性和数据扩展能力得到了保持、加强。
参考文献：
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关键词 初中物理；实验教学；虚拟实验；仿真物理实验室
中图分类号：G633.7 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）11-0158-02
仿真物理实验室是一款面向中学物理课堂开发的一款软件，内容包含了电学、力学、声学、光学等所有实验的仿真演示，具有集成化程度高、操作简单等特点。这种软件有利于师生在使用中根据自己的实验设计把精力放在实验模型的构建上而不是操作上。这款软件为物理实验教学提供了极大的方便。
1 在初中物理教学中使用虚拟实验的意义
可以弥补传统实验仪器不足的现状 实验是物理教学的灵魂，但在传统物理教学中，由于现实条件和教学理念等原因，只注重知识的口头讲解，不重视实验操作，或在教学中只做比较简单的实验，导致实验仪器严重不足。加之国家实施新课改以来，物理实验发生很大变化，很多原来旧的实验仪器被淘汰，虽然学校增添了很多新实验仪器，但仍不能满足物理实验教学的现实需要。现在学校安装的仿真物理实验室软件，包括了中学物理的所有实验，原来很多做不了或因仪器不足不能做的实验都可以用虚拟实验来代替，解决了实验课上不足或因场地仪器数量不足，实验跟不上教学进度的现象。
本身具有传统实验无可比拟的优越性 虚拟实验是根据实验的相似性原理，运用软件提供的虚拟实验设备来搭建自己的实验。这样不仅可以做一些因自然条件限制在传统实验教学中无法做的实验，如真空状态下的物体自由落体运动；还可以随时控制实验进程、节奏，让实验结果更理想，让实验现象更明显清晰可见。同时，避免在物理实验中因学生操作的不规范而产生的危险性，避免实验仪器在实验过程中的损耗和损坏。
2 在初中物理各类型实验中哪些实验需要虚拟实验
实验是物理教学的灵魂。在初中物理实验教学中会碰到五大类实验，分别是测量型、探究性、演示型、操作型、设计型。在这几类物理实验中，笼统地来说，笔者认为比较适合运用虚拟实验的有演示型、探究型、设计型。因为现实教学条件的限制，都实行大班教学，演示型实验如果运用传统方法去做，不能保证每个学生都能清晰地观察到实验现象。而虚拟实验可以很好地解决这个问题。探究型、设计型实验需要学生自主设计实验方案，虚拟实验可以方便地帮助学生检验实验方案的正确性，既节省了时间，又避免了因学生设计方案错误导致的实验仪器的损耗。但也不是绝对的，其他类型的实验也有的非常适合运用虚拟实验，所以在现实教学中要具体问题具体分析。
虚拟实验在测量实验中的应用 测量实验是物理实验中比较简单的实验，操作简单，实验仪器易得，一般无需用虚拟实验。但也有一些测量实验比较复杂，在正常的环境下实验很难完成。如初中二年级物理“伏安法测小灯泡电阻”，这个实验如果用传统的仪器进行，学生很难获得实验结果，且容易造成仪器的损坏。这个实验需要用虚拟实验来辅助教学，操作步骤如下：
第一步，由于这个实验比较抽象，需要教师讲解实验原理；
第二步，学生根据原理，利用虚拟实验室进行实验，连接电路图；
第三步，教师根据学生在实验中遇到的问题进行辅导答疑；
第四步，学生在对这个实验理解的基础上进行真实实验，弥补虚拟实验之不足，取得良好的教学效果。
虚拟实验在探究实验中的运用 探究实验的目的就是培养学生透过现象看到本质的能力和发现问题的意识，所以实验的现象是很重要的。但在真实试验中，许多事物的现象会受外界因素的影响，导致实验方案无法实施，这就需要借助虚拟实验。如初中二年级“探究凸透镜成像的规律实验”，此实验会受室内光线强弱的影响，室内光线控制不好，就得不到实验现象，更谈不上规律的总结。虚拟实验则很好地解决了这个问题。
虚拟实验在演示实验中的应用 在物理实验中最常见、最普通的实验就是演示实验。物理教师在讲解概念的时候，因班级太大，导致很多学生对物理现象观察不清晰，影响了对物理的学习兴趣。虚拟实验则很好地解决了这个问题。如初二年级“光的反射实验”，学生既可能因室内光线的影响，也可能因在班内位置的影响，导致实验效果观察不明显，这就需要借助虚拟实验平台进行实验。
虚拟实验在设计型实验中的应用 设计型实验重在培养学生自主解决问题的能力。在实验中学生要根据自己要解决的问题来选择实验仪器，设计实验，构建实验模型，同时还要把自己不理解的实验现象去弄清楚。这就需要虚拟实验来帮助。一方面，虚拟实验可以检验实验设计是否合理；另一方面，虚拟实验能帮助学生理解实验现象，同时避免因实验设计错误而造成的仪器损失。如“理解并表述牛顿第一定律实验”，在这个实验中，摩擦力是理解牛顿第一定律的关键，摩擦力的大小直接影响了实验现象。但是摩擦力大小参数的设置在真实实验中不好控制，虚拟实验很好地解决了这一问题。
虚拟实验在操作实验中的应用 操作实验是为了培养学生自己的动手能力和理论联系实际的能力，一般在操作实验中不主张运用虚拟实验代替真实实验。在初中物理教学中，很多的操作实验都是电学实验。电学实验仪器较贵重且容易因错误操作而被损坏。所以在教学中要让学生借助虚拟实验清晰观察学习实验过程，锻炼正确的实验操作能力，避免在真实实验中出现过失，导致实验仪器损坏。如初三年级“串并联电阻实验”，如果不事先加以练习，在实验中接线错误的话，很容易烧坏实验仪器。但操作实验一定要在虚拟实验后进行真实实验，毕竟虚拟实验只是一个仿真实验，起不到锻炼学生动手能力的目的。在操作实验中要把真实实验与虚拟实验相结合，这样既解决了真实实验的困难，也解决了虚拟实验的不足。
3 结束语
总之，在新课改注重实验的今天，虚拟实验在实验教学中确实起到很大的作用。但是不宜夸大虚拟实验的作用，虚拟实验带来巨大方便的同时，也有很大的缺点。如果过多运用虚拟模拟实验来代替传统实验，就会缺乏实验的真实感，不利于培养学生动手能力、合作能力和创新能力，因为学生亲手实验的经历是虚拟实验代替不了的。此外，虚拟实验，如果使用不规范，很可能会生成一个假的结果。但像这几种实验是可以用虚拟模拟实验代替的，如危险性比较大的实验、现象不明显的实验、现有条件做不了的实验。因此，教师应该在实际教学中，根据教学实际，结合运用虚拟实验与传统实验，只有这样才能发挥虚拟实验的最大效能。
参考文献
[1]李春艳，易烨.虚拟仿真实验室的建设与实验教学的改革[J].中国管理信息化，2014（12）.
关键词：物流系统模拟与仿真实验；实践教学建设；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0060-02
一、引言
《物流系统模拟与仿真实验》是一门理论性和实践性都很强的课程，是物流管理专业的专业基础课，是培养学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。
二、《物流系统模拟与仿真实验》的实验配置
在硬件配置上，《物流系统模拟与仿真实验》主要以计算机为主，甚至可以不需要网络的支持，对硬件的要求不算太高。在软件配置上，《物流系统模拟与仿真实验》可使用的仿真软件种类也比较多，如图所示软件。
总的来看，目前这些物流仿真软件的基本功能大致包括：
1.为物流系统规划设计提供重要参考。在建立正式的物流系统之前，先将物流系统的规划方案转化为仿真模型。通过运行该仿真模型，能够评估规划方案的合理性，调整模型的参数，可以达到优化系统的目的。
2.有效控制物流过程。物流过程一般包括信息、运输、仓储、配送、装卸、包装和搬运等物流功能的实现过程。通过物流系统仿真软件，可以观测到这些过程如何演进，各项参数会如何变化，过程中可能会出现哪些内外部事件，将对系统产生什么影响，系统又会做出什么反应等内容。通过掌握这些内容，实时调整运行过程中系统对环境的控制力。
3.估算物流成本。通过物流系统仿真软件，可以分析和记录进程中物流操作过程中，每项操作的时间和原材料的耗用，从而统计出各项物流作业的成本。
三、《物流系统模拟与仿真实验》的教改内容
目前，大多数高校的《物流系统模拟与仿真实验》的教学目标包括：熟悉某一仿真软件的建模步骤；学习逻辑系统的建模方法；通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念，实现仿真系统的优化设计。笔者将结合自身的教学实践，就教学内容、教学方法等方面的改革进行如下探讨。
1.教学内容的改革。目前，《物流系统模拟与仿真实验》的教学内容一般包括基础性实验、创新性实验和综合应用性实验三个部分。然而，随着对人才创新性能力培养要求的不断提高，本实验存在一些困难，集中体现在基础性实验比例偏高，而创新性、综合性实验项目数量偏少。由于基础性实验侧重基本知识的验证，新颖性不足，与实际工作关联不够密切，在调动学生积极性与参与性方面存在较大难度。在具体操作中，维持基础性实验、创新性实验和综合应用性实验三大模块不变，但是要更加注重模块之间的连续性，并提高每个模块的实践性。例如，选定仓库布局设计、物流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集6个基本项目后，将这些项目分成若干个子模块。为激发了学生的学习兴趣，可以在每次单元实验时，从中选取1个或2个子模块作为学生的实验内容。这样，可以增强学生的感性认识，实验的效果更好。同时，增加若干设计性和综合性实验项目，例如“通过型物流中心的模型构筑实验”、“仓储型物流中心的仿真实验”、“物流中心的模型的仿真”、“多层复合式物流中心的仓储、运输优化设计”、“机场物流系统的设计、仿真与优化实验”项目等。
2.教学方法的改革。传统的实验课教学形式通常分为两块：首先由指导教师讲授基本原理以及实验方法和步骤，之后，学生根据实验教材上的步骤逐步完成。这种教学方法的问题在于教与学分割严重，而学生又过分依赖教材上说明，只要直接按照步骤操作即可完成实验。做完实验后仍然对实验内容知之甚少，缺乏主动思考。为此，本实验的教学方法需要进行一些改革。从原先的“先教后做”的简单模式改为“教师讲授、学生自学、同学互学、课堂讨论、案例分析与设计、网络学习”等多种方式相结合的教学方式。具体而言：（1）“教师讲授”。本实验针对“难度较大”、“重要性突出”、“理解困难”、“综合性强”的内容，采用“教师讲授”为主的方式。（2）“学生自学”。本实验针对“内容浅显”、“理解容易”的内容积极鼓励学生自学、探索。（3）“同学互学”。本实验针对“有一定综合性，但较为简单”的实验内容，将学生分成若干小组，小组成员分工协作，从而实现学生在团队合作中相互学习。（4）“项目分析”。本实验在进行具体物流系统分析时，使用实际案例，进行案例分析教学，要求学生根据案例进行分析，自主完成仿真建模过程。（5）“个别辅导”。充分利用现有的精品课程的网络教学资源，安排专门的辅导教师对学生遇到的问题进行及时的个别辅导。（6）“网络学习”。由于本实验涉及的内容众多、结构复杂，如果建成资料齐全的专业资料库（包括视频，图片、文字以及相关的网络资料），再结合专业软件的使用，同时搭建网络交流平台，将利于学生利用网络获得更多的相关知识，达到更理想的教学效果。
四、结束语
总之，《物流系统模拟与仿真实验》作为物流管理专业的基础课，通过在教学内容和教学方法上的改革，更好地实现理论知识与行业实践紧密结合，将对学生创新能力、灵活运用知识能力的培养具有重要的意义。
参考文献：
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关键词:环境工程;虚拟仿真;平台建设
为加快提高本科教育质量，2019年底教育部办公厅公布了2019年度国家级和省级一流本科专业建设点名单，认定首批4054个国家级一流本科专业建设点和6210个省级一流本科专业建设点［1］。作为进入榜单的省级一流环境工程专业建设点，需要进一步加强专业建设，持续提升本专业内涵和建设水平，发挥一流专业的示范领跑作用，培养本专业一流人才，为学校“双一流”建设奠定坚实基础。
1虚拟仿真实验平台建设意义
国家《教育信息化十年发展规划(2011—2020)年》提出深入推进信息技术与高等教育实验的深度融合，将实验信息化作为高等教育系统性变革的内生变量［2］，以高质量实验助推高等教育质量变轨超车，对培养高素质人才，建设高等教育强国，具有十分重要的意义［3］。虚拟仿真实验平台依托虚拟现实和人机交互等技术，使学生在虚拟场景中开展实验和实践［4］。虚拟仿真实验中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的功能，在涉及高危或极端的环境、不可逆的操作，高消耗、高成本、大型训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目［5］。虚拟仿真实验中心建设应充分体现虚实结合、能实不虚的原则［6］。
2建设思路
以环境工程省一流专业建设为契机，武汉工商学院环境与生物工程虚拟仿真实验中心以开源共享、在线学习的信息化方式推进我校化学和污水处理类改革，以实验、开放的思想推动化学和污水处理类教育更新;充分利用新媒体技术和互联网平台，创建开放共享平台，回应全媒体大数据时代对于“终身学习”的需求［8］。虚拟仿真实验平台建设以学生为中心，平台全天候开放，以线上线下交互学习的模式，将化学和污水处理类相关理论课、实验课、课程设计和污水处理厂生产实习等环节，与仿真实验互通交叉进行。在传统课堂中，学生学习的知识理论性强，理解扁平化，通过在直观、可视的虚拟仿真实验项目中实施设计实践、构思实现、运行操作、问题解决过程，增加学习的趣味性，学生对理论知识的感性认识不断增强，对设计理念的掌握运用逐步熟练，对知识结构的建立形成持续完善，实现对专业知识体系理解的“理性—感性—理性”螺旋提升，强化学生的问题分析解决能力、综合设计能力、实践创新能力。
3建设措施
3．1开发与利用实验资源
依托虚拟仿真技术研发公司提供的虚拟仿真产品及相关技术支持，项目用于学校虚拟仿真实验，并持续开发拓展项目内容及功能;充分发挥工程技术企业和信息技术企业在虚拟仿真实验项目中的积极作用，创新才人培养模式，强化大学生综合能力训练，培养适合创新性国家建设的应用型创新人才。湖北君集水处理公司是学校合作企业，为实验项目提供了大量的专业实验设备、技术支持和经费支持。持续开发独立自主知识产权《污水处理工艺虚拟仿真实验》软件作为课程推进的新动力。虚拟仿真实验平台建设涵盖四个模块:化学水质检测仿真实验室(含COD、BOD、总磷、总氮和污泥的仿真实验，包含演示，可用于预习，见图1)，污水处理厂3D仿真培训(可用于学生认知仿真实习或企业入职培训，见图2)，污水处理工艺设计(见图3)和仿真污水处理厂运行(见图4)。每个模块化单元有其参数设置和设计计算等。
3．2建设化学和污水处理虚拟仿真实验网络共享平台
3．2．1建设门户网站实现网络共享门户网站作为虚拟仿真实验网络平台数据库系统的网络入口，各模块包括首页，项目描述，项目团队，网络相关要求等，首页涵盖通知公告、相关视频、虚拟仿真平台和仿真软件展示等。通知公告便于师生及时掌握本行业相关赛事和讲座信息;相关视频有实验室安全知识讲座、科技治污、各种宣传片等;网络平台支持学生开展专业讨论、在线共享学习资料等，承担随时学习等功能［7］。污水处理仿真实验是在线开放共享的，进入实验时可以选择不同的角色，实现对用户的分级管理，主要包括专家、教师和学生，不同级别用户享有不同的使用权限，用以提高网络的安全性［8］。3．2．2实现虚拟仿真实验管理平台功能虚拟仿真实验项目构架及研发技术:通过3D仿真技术实现虚拟仿真。3D引擎在Windows平台下通过DirectX技术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧和序列帧动画制作3D动画。通过计算机图形学(实时阴影，光照贴图，凹凸贴图等)和计算几何学(碰撞检测、射线检测、刚体、流体模拟等)等实现现象仿真。通过后台模块化模型的搭建和链接实现数据仿真。开发工具采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过VisualStudio工具进行程序开发。通过SVN，MicrosoftProject等工具进行程序版本控制和项目管理。虚拟仿真管理平台的开发语言是JAVA，开发工具是Eclipse跨平台的自由集成开发环境(IDE)。服务器硬件设有专人专管，部署在实验室核心机房;制定了虚拟仿真平台维护流程要求及维护记录，安排专人与欧倍尔公司对接并将软件持续改进。虚拟仿真实验平台涵盖对实验平台的后台维护人员和各类基础信息进行初始化、数据维护和功能设置，具体包括仿真程序教师端和仿真程序管理平台，仿真程序教师端包括学员管理和考试管理，仿真程序管理平台包括运维管理和部署管理。学员管理包括设置教师和学生的基本信息，包括实验安排、实验结果存储上传与数据分析、实验操作评价、实验报告成绩、实验课程成绩管理等功能;部署管理包括资料库、实验交流、实验过程管理、和在线答疑等部分［7］。
3．3建立和完善实验与科研队伍的培养制度
着力规范和加强教职工培训管理工作，明确按照学校建设发展的需要，“统筹规划、合理安排”的基本原则，采用校内与校外、国内与国外培训相结合，形式多样、有针对性、注重实效的方式来加强培训工作，确保建立起一支高水平的实验与科研队伍。大力支持从事实验与科研队伍人员相互学习、相互促进、共同提高，研究成果和发表的相关论文及编写的实验教材与同类科研成果一样享受各种奖励。担任有实验教学课程的新教师和实验技术人员上岗前必须经过培训，过好实践教学关，熟悉实验室环境，了解掌握仪器设备性能和操作使用方法，掌握实验教学软件的运用，认真备课，撰写指导实验的教案。同时，在指导实验前必须完成预备实验，进行试讲、试做，提供讲稿、试做记录，经系、实验中心负责人组织审查确认后可进行实验教学和指导实验。
4应用情况
4．1学科竞赛
2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目交流赛(武汉)由武汉工商学院承办［9］，结合疫情防控相关要求，虚拟仿真平台模块是其中5个考试模块之一，占总成绩的10%，每个模块的设置充分考验选手设备安装能力、操作熟练程度、实验进程把握能力，以及界定、探索、解决不确定性问题的能力;2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目湖北省线上集训也采用了虚拟仿真平台，并且向参加的14所院校52名学生和10余名教练介绍和推荐了本校自主开发的虚拟仿真软件;2020年第46届世界技能大赛湖北省选拔赛水处理技术项目正式比赛中［10］，武汉工商学院学子分别取得了第一名和第二名的好成绩。
4．2实验和实践教学
关键词：物流仿真；实验案例库；Flexsim
基金项目：本文系新疆农业大学教学研究项目“基于教学实习环境下的物流工程类Flexsim仿真实验项目设计研究”；新疆农业大学校前期资助项目（XJAU201122）的阶段性研究成果
中图分类号：G64 文献标识码：A
收录日期：2013年3月7日
随着我国物流产业的较快发展，很多企业对掌握物流仿真技术的高级应用型人才需求越来越迫切。物流仿真技术是采用虚拟现实技术对物流流程进行仿真模拟的一项非常实用的专业技能。为了适应社会发展对高校物流人才培养的新要求，构建物流仿真实验案例库，引导学生学习物流系统仿真建模设计思路与方法，逐步提高学生实践应用能力是非常必要的。如果学生对实验案例项目涉及的物流系统运作背景比较熟悉，那么就更容易激发学生对物流仿真技术的学习主动性。
一、物流仿真实验案例库构建动因分析
《物流仿真技术》在国内各高校都属于新开设的课程，可以参考的实验教学资料非常有限。对这门课程的教学安排，有很多学校依然以抽象复杂的仿真理论教授为主，缺少有效的实践教学环节。在教与学的过程中，学生往往游离于教师安排的各类世界最先进的物流企业仿真案例的教学体系之外。目前已经出版的各类有关物流仿真技术的教材可以充分反映这一问题。即使教师应用多媒体进行简单操作演示教学，学生掌握了仿真软件的基本功能，但是如果不给学生创造可以主动参与和思考的实验项目，学生掌握的仿真软件操作方法是片断式的，他们仍然不具备系统地做物流仿真方案的实践应用能力。这种传统的实践教学模式容易导致学生培养与社会需求脱节。因此，很有必要投入大量精力寻找、设计易于学生理解和接受的物流仿真实验案例，从而有利于教学效果的改善和提高。
新疆农业大学位于新疆乌鲁木齐市。受到当地经济发展水平的限制，学校能够给物流专业的学生提供合适的在校外参观实习的机会以及可以允许学生从事实践操作的场所不多。鉴于这种现状，为了弥补缺乏动手实践机会造成的缺陷，学校购置了Flexsim5.0物流仿真软件。这门课程教学安排在大学四年级第一学期进行。学生已经完成了物流认知、装备以及生产等综合实习任务，对新疆本地物流企业发展状况及其物流系统各业务环节的运作积累了较丰富的感性认识。抓住这个良好时机，以学生教学实习环境为背景，充分利用学生实习认知经历，设计和开发与实习企业直接相关的物流仿真实验案例库。将实习与实验内容相结合，促使《物流仿真技术》的实验教学内容来自实习企业，而又不囿于企业。学生可以主动融入案例库实验教学中，在最短时间有效地将实习企业实际物流业务内容浓缩，提炼出可以构建的物流仿真模型。通过这种实景式教学刺激学生学习欲望，最终是为了增强学生综合分析问题的能力，更好地促进其发展。
二、基于案例库的物流仿真实验教学内容及组织实施
（一）实验教学内容设计。《物流仿真技术》教学内容分为以下三个组成部分：
第一，仿真软件基本操作实验。创建基本试验背景，指导学生了解Flexsim物流仿真软件主要功能模块以及基本操作方法、熟悉仿真建模步骤、掌握数据统计和显示途径、学会模型运行结果动态演示视频制作技巧。
第二，以教学视频为引导的虚拟物流系统仿真案例实验。通过演示教学视频，增强学生对先进的物流系统结构组成、运作流程、人员配置、设备选型等方面的了解。针对确定的物流系统或具体的物流环节，给出虚拟的设计参数，提出需要构建模型的仿真要求。通过这组实验训练学生应用Flexsim仿真软件的综合建模能力。包括以下几个案例：
1、立体停车库的设施规划仿真案例。要求根据视频和给出参数，构建Flexsim仿真模型，能够显示立体停车库的运作流程，模拟停车库一天的运行状况，并对运行效果进行分析，寻找工作瓶颈环节，提出优化方案及改进模型。
2、连锁超市配送中心分拣作业仿真案例。要求按照图1指示流程，构建分拣作业仿真模型，分析视频显示的配送中心分拣作业环节平面布局的合理性，提出优化改进方案。（图1）
3、生鲜农产品冷链物流系统仿真案例。播放新疆库尔勒香梨采摘后，经过清洗、气吹、分级、包装等流通加工环节，进入保鲜库的物流作业视频。要求学生按照视频建立仿真模型。
第三，基于实习背景的物流仿真案例实验。选择新华图书配送中心、乌鲁木齐市邮政物流仓储中心、家乐福超市配送中心等多家物流专业教学实习基地作为仿真案例库的设计背景，将其物流系统提炼，应用于物流仿真实验案例库的构建。学生根据自己的实习调研经历，结合各实习基地主要的物流功能，确定运输、分拣、配送、仓储和包装等物流业务为主要仿真实验研究对象，分析并制定仿真模拟实验方案，构建Flexsim动态仿真模型。
（二）实验教学组织设计。第一、二类仿真案例实验要求每位学生独立完成仿真建模任务。教师负责指导学生选择合适实体，完成物流作业流程平面布局；合理进行参数设计，构建仿真模型。第三类实验按照学生参加物流综合实习的分组，分成若干小组，并选出一名组长。由学生自主选择实验题目，自己制定小组分工合作的任务安排。系统分析、数据收集、方案设计由学生在课下完成，上课时间完成模型构建、运行、调试、数据分析等工作。
（三）实验教学考核方式确定。建立学生参与实验全过程的教学考核方式，包含实验前的准备、实验过程的参与、实验步骤PPT的总结以及实验报告的撰写等环节。由个人完成的实验，主要考核学生对仿真软件操作的熟练程度、仿真模型构建的合理性以及运行结果的准确性。以小组为单位完成的实验主要考核小组的整体表现，从实验任务完成情况、工作效率以及小组团队合作状态等方面进行评价。考核的目的是为了督促学生认真对待每一节实验课，同时也可以帮助任课教师准确把握课程进展情况，促进实验教学质量提升。
三、基于实习背景的物流仿真实验案例库架构示例
（一）新华图书配送中心物流作业流程仿真案例。新华图书配送中心作业区域主要由收货拆分区、库存区、收发货处理区组成。要求学生按照收货拣货储存集货发货物流作业顺序对新华图书配送中心物流作业流程仿真模拟，寻找堵塞瓶颈环节，并提出改进方案。图2是将图书配送中心改建为立体化仓储配送中心仿真方案，请判断是否可行。（图2）
（二）乌鲁木齐市中邮物流仓储中心物流作业仿真案例。乌鲁木齐市中邮物流主营业务是在全疆范围内开展商品配送服务。图3是中邮物流仓储中心某电脑仓库入库作业流程仿真效果图，请找出堵塞瓶颈环节，并做出分拣出库环节仿真模型，提出改进仿真方案。（图3）
（三）家乐福超市农产品配送流程仿真案例。家乐福超市生鲜蔬菜的销售价格较低，这与他们全面推行蔬菜采购采用“农超对接”模式密切相关。图4是家乐福超市生鲜蔬菜配送流程现况仿真效果图，建立改进仿真模型，对关键设施运行效果对比分析。（图4）
四、结束语
开展物流仿真实验教学不仅可以有效地提高学生对物流系统综合分析和优化设计能力，而且能更好地满足物流产业发展对高层次人才的需求。由于新疆各高校开设物流专业时间不长，对实验教学投入的研究精力较为薄弱。更有必要投入大量精力逐步完善物流仿真课程教学体系架构，从而有利于后续教学效果的改善和教学资源的丰富。
主要参考文献：
(一)会计仿真实验教学理论基础建构主义的学习就是在一定的情境下。借助其他人的帮助，通过人际间的协作交流活动而实现意义建构的过程。建构主义学习环境包含情境、协作、交流和意义建构四大要素。情境、协作、交流强调学习的条件和过程，而意义建构则是整个学习过程的最终目标。可以将建构主义学习理论指导下的教学模式概括为：以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、交流等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。
(二)会计仿真实验教学目标发展性教学观认为，教学的目的应该是促进学生的发展。这种发展不仅仅是知识和技能的获得，而是知识与技能、过程与方法、情感与态度价值观三位一体的发展。促进学生三位一体的发展是会计仿真实验教学的总目标。从“知识与技能”目标看，会计仿真实验应该能够深化学生对理论知识的理解，培养学生会计核算、财务预测决策能力。从“过程与方法”目标看，会计仿真实验应该使学生对企业经营有身临其境的感觉，亲身经历企业经营的完整流程，掌握企业经营预测决策的方法，感悟企业经营的真谛。从“情感、态度与价值观”目标看，会计仿真实验不再将会计实验教学局限于操作和认知领域。而强调一种更为广泛的人文涵养，如训练学生团队精神和沟通协调能力，引发学生思考企业价值及企业的社会责任等问题，使学生初步面对上下级关系、同事关系、诚信和职业道德等为人处世问题等。
二、会计仿真实验教学模式构建
(一)会计仿真实验教学环境会计仿真实验在ERP沙盘实验室进行。借助于ERP沙盘模拟企业经营系统为会计实验教学搭建仿真企业环境，将一家生产型企业交给学生模拟经营，使学生在仿真企业生产经营活动环境下，从财务角度透视企业整体运营过程，对产品研发、筹措资金，投资回收、现金流管理等分析，从仿真企业经营活动中自主获取会计数据，进行账务处理，编制财务报表。
(：)会计仿真实验教学组织会计仿真实验课程将学生分成6个模拟经营团队，每个团队约8人，各代表一个模拟公司，他们互相是同行业的竞争对手。团队成员分别担任模拟公司的企业总监(CEO)、财务总监(CFO)、生产总监(COO)、采购总监(CSO)、营销总监(CMO)、信息总监(CIO)等角色。教师给定企业目前的发展状况，给定未来的市场环境等信息，给定模拟经营规则。各个模拟经营团队必须做出诸如新产品的开发、生产设施的改造、新市场中销售潜能的开发、财务管理等重要决策，必须在两天时间内模拟企业6年的经营周期，力争在产供销各个环节实现信息流、物流和资金流的紧密结合与有效管理。达到预期的企业经营目标，取得模拟经营的优胜地位。
(三)会计仿真实验教学模式的操作程序会计仿真实验教学按照如下程序进行：(1)模拟企业经营的初始年度。各个模拟经营团队熟悉模拟经营环境，制定企业发展规划，进行市场预测、产品开发决策，销售预测、生产预测、固定资产投资预测、资金预测、现金流量预测等工作。(2)年度经营。初始年度做好各项预测与决策工作后，各个企业开始进行第一年至第六年的经营。每个年度分四个季度来做。在开展模拟经营活动时，要填制备种原始单据，并及时传递到财务部门进行编制记账凭证、登记账簿、分摊费用、成本计算等工作，期末编制财务报表。(3)年末。在每一经营年度的年末，学生总结当年经营的成功或失败的经验，对当年的财务报表进行分析。对下年度的生产能力、存货采购、现金流量、资金筹集等方面编制预算。训练学生运用盈亏平衡图、毛利率、销售回报率、资产周转率等分析问题，学会用这些财务工具使投资和决策更加理性化。(4)6年经营完毕，评价各个团队的经营业绩。
(四)师生角色定位会计仿真实验教学模式以学生为主体，学生处于中心地位，模拟经营团队有绝对的自主经营权，企业发展规划的制定、经营活动的开展、财务核算等工作由学生自主完成。
在会计仿真实验教学模式中，教师起主导作用，扮演多种角色。(1)教师扮演组织者角色。教师要制定教学目标。设计教学方法和教学环境，合理组织安排教学程序。如完成实验需要多少课时，总体实验分为几个步骤，课时怎样分配，在每个步骤中学生先做什么后做什么，这些都需要教师的精心组织和安排。教学程序的组织和安排直接关系到学生的学习效果，关系到仿真实验教学任务能否顺利完成，关系到教学质量的优劣。(2)教师扮演监督员角色。督促学生遵守模拟经营规则，促进模拟经营团队之间的公平竞争。(3)教师扮演政府、供应商和客户等角色。教师代表政府向模拟企业最新的法规政策并征收税金，代表供应商向模拟企业供应原材料，代表采购商向模拟企业产品订单。(4)教师扮演分析评论员角色。每个经营期末，教师要对各个模拟经营团队的经营活动进行分析评价，对下年度的工作提出指导性意见。(5)教师扮演业务顾问角色。学生在模拟经营中出现问题时，教师要适时点拨引导学生。如学生不知道如何完成具体实验任务时，教师要提醒学生用什么知识或方法可以解决问题；决策失败时。教师提醒学生应使用的科学决策方法；因经营失利而灰心丧气时，教师要鼓励学生，点拨引导学生分析模拟经营中存在的问题，帮助其走出困境。仿真实验教学随时需要这种有针对性的点拨引导，这不仅能帮助学生顺利完成实验任务，而且可以起到画龙点睛的作用，使学生对问题和知识有幡然醒悟的感觉，对学生综合能力的提升有极大促进作用。
三、会计仿真实验教学模式特点
(一)实验目的从核算监督为主向预测决策为主转变传统的会计实验教学主要是“核算型”实验教学，培养学生的记账、算账、报账的能力。随着企业信息化的发展，会计信息系统职能由以核算，监督为主向以预测、决策为主转变，相应地要求会计人员具备预测、规划、分析和决策等能力，因而对会计教学提出了新的要求。本文所构建的会计仿真实验教学模式主要是训练学生的预测与决策能力、分析解决问题和创造性思维能力、自主获取会计数据进行账务处理的能力以及会计职业判断能力。
(二)实验形式新颖会计仿真实验以沙盘模拟经营、模拟经营团队之间对抗的形式进行，使学生感受到现场的实战气氛，能够激起学生参与的热情，调动学生学习的积极性和创造性。以组建模拟经营团队的形式开展实验，能够培养学生团队精神，增强学生沟通技能。会计仿真实验要求学生遵守各种“模拟经营规则”，能够培养学生的诚信意识。
(三)实验内容有利于培养学生的综合协调能力会计仿真实验训练学生从企业整体战略的角度制定企业发展规划，从产品的研发、设备的投资与改造、生产能力规划、物料需求计划、资金需求计划及成本、市场营销、财务指标分析、信息系统建设及组织分工、人力资源的管理等企业管理的各个层面进行综合考虑平衡规划。
学生要预算现金流，要分析固定资产的投资可行性，要对比分析不同融资方式的融资成本等。会计仿真实验调动学生综合运用其大学期间所学专业知识对问题进行综合分析与判断，因此，会计仿真实验课程涉及的实验内容面广，有利于培养学生的综合协调能力。
(四)实验过程能充分体现企业所有部门的配合以及信息对企业的重要性传统的会计实验只是进行日常账务处理，学生难以体会公司财务部门与其他部门之间的协调合作，很难理解会计信息在整个公司管理中的地位和作用。会计仿真实验给学生提供了仿真企业环境，学生经历了相互的争论与合作，从“拍脑袋”决策到科学决策中懂得了信息的重要性，从成功与失败的经验教训中深切体会到企业的良好运作需要所有部门的全力合作。
四、会计仿真实验教学模式及教学策略
(一)学生的中心地位和教师的主导作用两者并重以建构主义学习理论为指导的会计仿真实验教学模式强调学生是认知过程的主体。克服了传统教学中“重教轻学”、学生被动接受知识的缺陷。但在强调“以学生为中心”的同时，还要重视发挥教师的主导作用。因为学生自主的意义建构是以已有的知识经验为基础的，而学生的个人经验毕竟有限，没有教师很好的指导，学生所学知识很大程度上是不完善的，就会使学生的学习盲目而低效。为此，在会计仿真实验教学中，既要突现学生在学习过程中的主体地位，强调学习者的自主能动性，又要充分发挥教师的主导作用。使教师成为教学过程的组织者、指导者，学生自主意义建构的帮助者、促进者。只有两者并重，才能保证会计仿真实验教学目标的实现。
(二)引导学生系统运用知识解决问题会计仿真实验课的目的之一是对学生过去所学理论知识的检验。学生通过各门会计课程的学习，已经掌握了丰富的理论知识。但这些知识在学生头脑中是零散的知识，学生不知道这些知识之间的关系，应怎样运用等。因此，教师要引导学生将财务管理、管理会计、财务会计、企业管理等知识从头脑中调出来，综合运用这些知识解决模拟经营中出现的现实问题，以此深化学生对理论知识的理解与掌握。
(三)重视学生能力的培养会计仿真实验教学的另一个目的是初步培养学生各方面能力。首先，要培养学生的实践能力和敢于冒险精神。沙盘课程对学生而言是一门全新的课程，很多学生在课程之初持观望态度，不敢动手去做。教师要鼓励学生敢于冒险，敢于运用其智慧进行大胆实践。其次，要培养学生沟通与协作能力。教师要鼓励学生发挥模拟经营团队成员之间的合作精神，鼓励每个学生尽自己最大努力与团队其他成员进行沟通、协调。最后，要鼓励学生敢于创新。在实验课上，很多学生的模拟经营行为很保守。教师要鼓励学生：一要运用科学方法决策，切忌盲目“拍脑袋”决策；二要敢想，大胆制定企业发展战略，不仿效不盲从其他企业，敢于“独辟蹊径”；三要敢做，认准了目标就要敢于行动，不畏首畏尾；四遇到问题不慌乱，能够顶住压力妥善解决问题。
(四)进行开放性、多元性的评价会计仿真实验教学目标的实现程度。关键在于学生的参与程度。因此，应建立一种能够激发学生潜能和调动学生参与积极性的评价机制。传统教学中只重视学习结果的评价。学生能力的培养和教学目标的实现是在实验教学过程中形成，因此还应评价学生在实验过程中的多方面表现：如学生能否灵活地运用知识解决问题，分析问题时展现出来的思维能力如何以及思维能力有何突破等。因此，会计仿真实验应采用以形成性评价为主、形成性评价与终结性评价、教师评价与学生自主评价相结合的开放性、多元性评价形式。
五、会计仿真实验教学模式实施前提
(一)对学生素质的要求会计仿真实验属于一种综合性的实验，是在教师的指导下，由学生团队独立完成模拟企业经营的全过程。为确保会计仿真实验的顺利进行，学生需具备全面的财会及经营管理知识，有一定的分析解决问题的能力和沟通协作能力。在开设该课程前，要求学生已修完会计学基础、财务会计、成本会计、管理会计、财务管理、企业管理学、战略管理、会计手工实验等课程。因此，该课程适合在大三下学期或大四上学期进行。
关键词：综合布线；虚拟仿真
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0239-02
随着计算机技术、网络技术的发展和应用，计算机网络技术人才的需求日益增大，计算机网络技术专业成为中等职业学校常见专业，在很多学校长期开设，《网络综合布线》作为其一门主干必修课程，在开设过程中一直存在设备、时间、空间、经费等问题的限制，实验实习的开展和成效有限。随着教学改革的开展、实验实习的深入开展、技能大赛的广泛参与，利用虚拟仿真技术搭建《综合布线虚拟仿真平台》解决上述问题，显得越来越迫切。
1 建设综合布线虚拟仿真实验室的目标
1）该仿真实验室的建成应该能够极大的提高学生学习兴趣，能充分发挥学生的主观能动性，在实验实习过程中极大的吸引学生的注意力，并激发学生的求知欲。
2）该仿真实验室的建成能彻底解决实际教学过程中长期存在的问题。例如：设备的严重不足、轮流实训过程中时间跨度的拉长、实训场所空间不足、实训耗材的大量浪费等。
3）为学校其他虚拟仿真实验室的建立提供可参考的依据，带动学校信息化教学的蓬勃发展。
4）该仿真实验室运行，将致力于提高学生的创新能力，激发学生的创新意识；让学生在游戏中学，特别是让那些后进生也很好地投入进来，真正的提高教学效率，提升教学水平、教学质量。
2 综合布线虚拟仿真实验室的设计要求
2.1 虚拟实训系统技术要求
1）通过虚拟现实仿真系统用户可以在虚拟的环境中了解作业过程中的知识点，查看作业中所涉及的工具，在练习模式中体验训练17个模块，掌握作业的基本技巧。在考核模式中完成整个作业流程。教师可以通过后台查看学生的成绩记录。
2）用户可以通过开始界面登录虚拟现实仿真系统。
3）进入选择界面后，用户可以选择练习模式、考核模式或者设备认知。
4）练习模式：在练习模式中，学生可以选择练习操作17种分项训练，水晶头的制作、机柜的安装、模块的端接、配线架的端接、管卡的安转、线管的制作、线槽的制作、垂直系统的安转、穿线操作、FD-BD-CD 之间的链接、永久链路的制作、测试链路的制作、光纤热熔、光纤冷接、底盒的安转、大对数的端接、TV同轴电缆的操作。当用户在训练过程中出现错误操作，系统会提醒用户。
5）考核模式：在考核模式中包括两套模拟试题。两套试题的不同在于机柜和底盒的位置不一样。在用户选用指定试题后，系统会给出一张平面图，用户会根据操作流程完成每个步骤，如果回答错误系统会记录用户的错误点，以便老师后期查看。
6）设备认知模块是会将每个流程中所涉及的工具设备都以三维模型加文字描述的形式收录进来。学员可以挑选其中的工具进行360度查看，这样方便他们课后巩固。
7）老师可以登录后台查看学生的登录记录和考核模式中反馈。
8）系统中的动作和交互会包含真实的声音和音效，以便满足用户的沉浸式体验。
2.2 虚拟仿真开发平台技术要求
1）可获取所有3D数字工厂3D素材和多种OpenGL应用程序的三维模型、并到投影系统中立体展示。
2）可以将正在打开的Catia、Pro＼E、Navisworks、SketchUP等O计软件快速同步到G-Magic投影系统中，直接立体展示、漫游、拆装、剖切和测量等，不需要任何格式的另存和数据转换。
3）可以导入常用三维格式数据，如fbx、obj、3ds、dae等。
4）拥有自己的数据压缩格式，可保存工程/项目文件。
5）可复制和删除模型，控制显示模式（网格实体、隐藏显示、居中显示等）。
6）支持模型设计编辑功能，可修改模型姿态、纹理、材质属性。
7）支持灯光系统，可以实时阴影渲染。
2.3 虚拟仿真头盔技术要求
1）拟现实头戴式显示器，单眼有效分辨率为 1200 x 1080 ，双眼合并分辨率为 2160 x 1200[4] 。
2）2K 分辨率大大降低了画面的颗粒感，几乎感觉不到纱门效应。并且能在佩戴眼镜的同时戴上头显。
3）画面刷新率为 90Hz。
3 本虚拟仿真实验室的优势
1）采用游戏式的场景，让学生能够身临其境地进入综合布线的场景，并十分投入地全程完成各个环节，从而获得所需知识，形成相应技能。
2）采用仿真系统和虚拟仿真头盔两种模式，解决学生批量实验实习的需求和高仿真度的场景模拟。
3）17个模块的建立，真实再现了综合布线的每一个环节，让学生了解了每个环节的内容及细节，让教学过程更灵活多样。
4 结束语
虚拟仿真实验室的建立只是个开始，如何高效的利用该实验室并服务于教学是把在我们面前更大的一个课题。随着网络技术的进一步发展，新的需求还会不断涌现，需要我们开发更多的虚拟工具和场景；同时随着VR技术的进一步发展，我们还可以将虚拟场景的沉浸度、交互性做得更好、更逼真。
参考文献：
关键词：虚拟实验室电气仿真实验电力系统分析三维动态仿真、
笔者学院的电气工程及其自动化专业特点以电力系统为主，所学专业面对的是高电压、大电流的环境。采用虚拟实验室模拟仿真电力系统的实际环境，可以在实验实训中让学生有效地完成专业实践的同时，很好地保障学生的人身安全。因此笔者学院建立了以虚拟现实技术为基础、以分析、远程操作为目的电气专业虚拟实验基地。该基地可实现以学生为中心、以实验教师为主导的开放性实验教学，是一个集实验仪器设备、实验室环境、教务管理、实验教学为一体的实验管理和实验设备同享系统。
一、虚拟实验平台的功能介绍
该虚拟实验基地的实验室仪器是可以通过校园网实现共享和远程操作实验，主要由5部分组成：数据采集通信、信号处理模块、实验选择及相应实验、网络模块、设计性实验。
1.数据采集通信部分
实验平台的主要硬件仪器有AD-300实验仪、电力系统分析实验箱、继电保护实验箱、高电压实验箱、电力系统控制试验箱、特高压直流输电实验箱等。这些数据接口需通过硬件采集设备，比如自制的A/D实验板、数据采集卡、Labjacku12、以太网接口模块和串口模块等完成数据连接通信。可以使学生用户通过选择控件来选择并切换不同的数据采集通信方式。
2.信号处理模块
实验硬件仪器由于使用率较高，使得其电路老化和实验采集的信号噪声会越来越严重。因此，如何对所采集到的实验信号进行去噪声处理就变得尤其重要。信号处理部分主要采用的去噪声方法是引入随机噪声和工频干扰噪声，并根据不同的实验硬件分析信号的不同加入不同的时频域处理算法；针对开关量或布尔值量主要阈值进行判断处理，再进行二次值判别，以保证获得数据的正确可靠性。
3.实验部分
虚拟实验部分主要有五大类：电力系统分析实验、继电保护实验、高电压实验、电力系统控制实验、特高压直流输电实验等。电力系统分析实验是一门综合性和研究型的实验课。由学生操作物理模拟的一次设备，自己独立动手完成发电机并列、有功无功调节、系统稳定运行、暂态运行、失磁等与理论课结合紧密的研究型实验。而其他的继电保护、高电压、电力系统控制、特高压直流输电等仿真实验亦是通过虚拟仪器Labview把硬件仪器软件化，构建虚拟保护与控制等，虚拟仪器采用人机界面化，方便学生进行实验操作。实验内容不变，具体的操作在虚拟仪器平台上完成。
4．网络部分
该实验基地通过校园网，利用虚拟仪器网络通信等模块实现网络化，使学生随时能够进入实验室平台进行实验的预习和操作。教师也可以在校园网公布实验任务，并可以实现教师与学生的交互式实验。
5.设计性实验部分
设计性实验是学生在掌握实验原理后，根据实验目的进行的创造性实验活动。该模块是通过预留数据传输端口，独自设立了设计软件平台。在该平台上，学生可以任意组建电力系统模型，再进行拓扑，也可以进行各种分析计算。该模块在毕业设计环节中应用效果非常好。
二、虚拟实验室在电力实验教学中的应用及优势
1.实验功能完善,操作方便
笔者学院的电力专业虚拟实验室验界面具有可视化、功能强大的特点，同时实验操作方便，结果直观。每个实验都有详尽的配套实验指导说明。进行基础性、验证性实验操作时，实验界面上会及时出现后续的操作步骤提示，操作错误时系统会给出警示。同时，该实验基地具备的在线帮助功能，使得学生可以在实验的操作过程中随时查阅相关实验的目的、内容和实验步骤。实验完成后，学生可在虚拟实验平台中撰写、修改实验报告，提供给教师随时检查、批改，教师并将实验评价反馈给学生。
2.完成实验内容的拓展，实现教学实验、辅助学习和职业培训为一体的功能
笔者学院的电气专业虚拟实验室可以完成电力系统有功功率分布及分析、电力系统无功功率分布及分析、电力系统对称故障计算及分析、继电保护动作特性分析等传统实验内容，还增加了电网调频调压，管理负荷，倒闸操作等模拟实验，也能模拟各类故障及异常运行状态下的继电保护、自动装置等二次设备及其动作情况，可以实现事故处理以及事故后恢复控制的训练等电网仿真培训功能。
3.构建具有三维动态仿真功能的三维虚拟实验环境
笔者学院电气专业虚拟实验室构建了元件模型库和零件库，并且具有动画效果。学生可以在实验时随时调用，观察其运行状态。图2所示为间隔内的开关及各刀闸、地刀的操作把手及分合指示的三维立体图。学员可在三维实验环境中观察其操作情况，或对其进行操作。这样的三维虚拟实验环境，实现三维动态仿真，使学生不仅可以对实验产生感性认识，还能锻炼动手能力，拓展了学生的创造性思维。
4.实验基地的开放模式
笔者学院的虚拟实验基地建设，实行网络化教学管理，实现对象管理、开放管理、预约管理、审批管理和门禁管理，是真正具有开放特征的实验室。开放的模式主要有三种：自由选题型、自主研究型、团队培训型。
（1）自由选题型：实验题目由教师提供，学生进行自由选择。
（2）自主研究型：实验内容和步骤由学生自己设计，并自由申请机房。或者是平时课堂布置的实验学生利用课后时间进行实验。
（3）团队培训型：学生组成的科研社团或者兴趣小组针对某个团队成员感兴趣的课题进行研究。实验基地根据学生对实验室的需求，将开放管理分为定时开放、全天开放、预约开放三种。
三、小结
关键词： VMware； Linux； 实验平台； 仿真； 服务器配置
中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）10-16-02
0 引言
Linux作为日渐流行的多用户、多任务的网络操作系统，有着开放、稳定、安全、费用低廉等许多其他操作系统无可比拟的优势，有着越来越广泛的应用前景，已成为网络核心技术之一。
Linux课是计算机类专业学生的一门职业技能课，目的在于讲授Linux操作系统的基础和应用知识，使学生掌握Linux系统的安装、配置、管理维护等技能，对Linux系统有一个全面了解。由于本课程授课内容主要侧重于培养学生的应用技能，授课过程中需要网络多媒体教学环境，现场演示各种服务的配置过程，使用大量的例子，培养学生分析问题、解决问题的能力[1]。因此，提高Linux实验教学效果已成为高职院校实验室建设迫切需要解决的问题。
1 实验条件存在的问题
实验室如不使用虚拟机技术，而只是安装Windows和Linux双系统则会带来一些问题。
1.1 无法满足“教学做”一体化教学改革要求
目前比较流行的多媒体同步教学软件只能在Windows平台上运行，在Linux平台下不能使用。因此教师无法通过同步教学软件控制学生的实验进程和及时解决学生在实验过程中出现的问题，难以实现在做中教、做中学的“教学做”一体化教学改革[2-3]。通过虚拟机技术，可以实现同时运行Windows和Linux两个系统，在Windows上运行同步教学软件，在虚拟机下的仿真Linux中进行实际操作训练。
1.2 实验室管理难度大
真实的Linux系统一旦不小心被修改root超级用户密码或者被删除了重要系统文件，系统将无法正常使用，解决这一问题需要比较复杂的过程，甚至需要重新安装Linux系统。通过虚拟机技术，在Windows上加上硬盘还原保护卡，系统重启之后虚拟机中的仿真Linux系统就恢复到最初的状态，可大大降低实验室的管理难度，保证实验的正常开展。
1.3 实验项目受到限制
Linux系统安装操作、分区及格式化操作等是学生必须掌握的技能，但在实际中，在学生机没有光驱等一些限制条件下安装真实的Linux系统是很难做到的，同时，一些“危险”性的实验也可能破坏物理计算机系统。通过虚拟机技术，学生可以通过虚拟光驱加载Linux系统盘镜像文件安装系统，而且Linux有不同的发行版，学生可以很方便地安装不同的Linux系统版本，学生之间可以相互比较各自安装的系统，发现Linux不同发行版的特点。总之，学生可以放心大胆地进行各种实际操作，而不必顾虑会损坏主机系统，从而增加了实践动手机会。
2 虚拟机技术
虚拟机（Virtual Machine）是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。目前流行的虚拟机软件有Virtual Box、Virtual PC和VMware，它们均能在Windows系统上虚拟出多个计算机。
2.1 Virtual Box
VirtualBox是一款开源虚拟机软件，最初由德国Innotek公司开发，在Sun被Oracle收购后正式更名成Oracle VM VirtualBox。使用者可以在VirtualBox上安装并且执行Solaris、Windows、Linux、OS/2 Warp、BSD等系统作为客户端操作系统。
2.2 Virtual PC
Microsoft Virtual PC可以在Mac OS和Microsoft Windows操作系统上模拟x86电脑，并在其中安装运行操作系统。原来由Connectix公司开发，后被微软公司收购并改名为Microsoft Virtual PC。
2.3 VMware
VMware工作站是VMware公司的产品，该软件包含一个用于英特尔x86相容电脑的虚拟机套装，其允许用户同时创建和运行多个x86虚拟机。每个虚拟机实例可以运行其自己的客户机操作系统。
VMware具有强大的功能：支持几乎所有的常见操作系统，比如Windows，Linux，Solaris，FreeBSD等；提供快照功能，可以非常方便地还原操作；在网络上可以支持10个网卡，可以虚拟Team，还增加了ACE服务器；有录像功能，既能捕捉单张屏幕图片，又能捕获视频；支持目前常见的所有接口；安装完虚拟机的操作系统后，都有附加的虚拟机附件增强功能；安装附加工具后，VMware能通过复制粘贴或拖拽直接与物理主机的桌面交换文件；虚拟磁盘可以随便更改大小，也可以通过映射挂接其他磁盘，在设置里VMware有整理磁盘碎片功能等[4-5]。
3 仿真实验平台构建过程
目前高职院校实验室的计算机内存基本都在2G以上，硬盘在120G以上，完全满足构建性能良好的Linux仿真实验平台硬件条件。虚拟机选用功能强大且易用的VMware Workstation9.0，Linux系统选用与学习资料丰富的Fedora18。
3.1 VMware网络连接模式的选择
虚拟计算机与宿主机的网络关系有四种模式：Bridged、NAT、Host-only和not-use。考虑到Linux课实验需要，选择Bridged模式。该模式默认与VMnet0接口相连，客户机通过网桥直接连接外部物理网络，客户机和宿主机地位相同，均被看作是本地网络独立的主机，客户机与宿主机处于同一网段，使用本地网络不同IP地址。
3.2 构建过程中常见问题及解决方法
⑴ 启动虚拟机系统时出现“serial0： Unable to launch virtual printer proxy：系统找不到指定的文件，设备将要被断开连接。”错误。解决方法：在虚拟机“打印机”的“设备状态”中取消“打开电源时连接”。
⑵ 新建虚拟机后，出现“无法初始化Easy Install。如果该错误依旧，你可能需要重新安装VMware Workstation。”的提示。解决方法：新建虚拟机时，选择“我以后再安装操作系统（创建一个虚拟空白硬盘）”。
⑶ 点击菜单“虚拟机”中的“安装VMware Tools”时，出现“Easy Install正在进行中，不能手动启动VMware Tools安装。”提示。解决方法：请把虚拟机的“软盘驱动器”的“连接”设置为“使用物理驱动器”，或把“设备状态”的“打开电源时连接”取消。
⑷ “花屏”现象是指虽然进入了图形模式，但是由于宿主机显卡分配给虚拟机的显存过小，导致在进入图形化界面时出现了界面的模糊、字体放大等“花屏”现象。解决方法：进入文本模式，启动vi编辑器，修改/etc/X11/XF86Config配置文件，将文件中的“24”修改为“16”，即将原24位像素调整为16位，保存退出vi，重启系统即可解决该问题。
4 Linux实验项目设计
在该仿真平台下能够完成的项目包括Linux基本操作实验、各类服务器配置实验、防火墙设置以及数据库实验等。
4.1 Linux基本操作实验
Linux系统基本操作主要有系统安装、用户及权限管理、文件系统管理、磁盘管理、进程管理等。鉴于目前实验室计算机的硬盘都比较大，很多处于闲置状态，可以把Linux不同的发行版（CentOS、RHEL、红旗Linux、Ubuntu等等）安装镜像文件都拷贝到硬盘上，供在实验时安装不同的发行版，以比较各个发行版的特点。
4.2 服务器配置与管理实验
Linux服务器主要有Samba Server、NFS Server、FTP Server、WEB Server、DNS、Email Server、DHCP等。
通过配置Samba服务器，可以在装有Windows系统的宿主机与虚拟机中的Linux系统之间实现共享资源。通过NFS服务器的配置，然后在宿主机上安装SFU（Windows Services for UNIX）这样的软件，就能够让Windows系统与Linux系统之间实现资源互用。
FTP、WEB和DNS这三个服务器可以设计成一个综合实验：首先将制作好的网页通过FTP上传到WEB网站目录，然后配置DNS对域名进行解析，最后通过域名对网站进行访问。
Email邮件服务器与DNS域名服务器可以设计成一个综合实验，完成不同用户之间通过邮箱地址相互收发邮件。
在进行DHCP服务器配置实验时要注意Linux网卡选Host-only模式，Linux网卡选vm1，关闭vm1的DHCP功能，以避免各DHCP服务器之间相互干扰。
4.3 其他实验
Linux系统内置了MySql数据库、iptables防火墙等软件，在该仿真实验平台上也可以完成这些软件的相关实验，甚至还可以完成复杂的云计算平台构建实验等。
5 结束语
利用WMware技术构建的Linux仿真实验平台可以很好地模拟真实环境，虚拟机上的实验效果与真实机器上实验效果相同，能完全满足Linux课的教学要求[6]，有利于学生更好地完成Linux系统各类实验，有利于教师实现教、学、做合一教学改革，有利于管理人员更加便捷地维护实验室。今后将进一步研究如何使用虚拟机技术构建其他课程的仿真实验实训平台。
参考文献：
[1] 赵凯.Linux网络服务与管理[M].清华大学出版社，2013.
[2] 陈华.利用VMware虚拟机在Windows 2008系统中部署活动目录域[J].电子制作，2013.4：62
[3] 吴培飞，沈海娟，申毅.高职院校Linux教学实验平台技术研究[J].计算机时代，2012.5：26
[4] 李伶.基于VMware的高校数据中心虚拟化技术分析[J].电脑知识与技术，2012.1：20
一、目前高校通信原理实验课程的实际情况
目前，许多高校在通信原理实验课程教学方面已经获得了一定的发展，但是在教学方法、教学内容、实验课程的讲解以及实验设备的配置等方面还是存在一些不足和缺陷。
1）高校通信原理实验课程的教学内容以一些经典理论知识的验证性实验为主，多数情况下只是让学生按照预设流程进行实验操作，基本不需要学生进行实验设计。虽然在一定程度上帮助学生熟悉了理论知识，但缺乏对学生逻辑思维分析方面的锻炼以及发现问题解决问题能力的培养，更不利于学生探索、创新能力的养成。
2）实验购置的硬件设备大多已模块化，使用时都已经组装好，虽然便于学生进行尽快熟悉设备进行仿真实验，但如果只是单纯地观察分析预设实验流程的逻辑计算结果，不仅与现实操作存在巨大的差异，而且容易造成学生的轻视心理，降低学生的学习兴趣。
3）实验设备的参数通常早已设定好，学生在进行仿真实验时，只能使用预设参数，导致许多需要修改参数来对比分析结果的实验无法进行，许多原理知识无法一一验证。
4）购置实验器材设备的成本较高，导致某些实验设备比较陈旧，更新换代并不及时，影响教师进行相关课程的实验教学。
5）实验室的数量有限、地点固定，学生只能按照学校的统一安排进行某项实验，无法根据自己的对理论知识和实践操作的实际掌握情况进行实验学习，这也在一定程度上影响了实验教学效果和教学效率。
二、进行虚拟仿真实验改革的原因
通信系统虚拟仿真软件有许多，比如SystemView、Matlab等，都可以高度模拟通信系统中的每一个环节和细节，它们的出现和运用，让高校通信原理课程教学变得更加有趣。通过虚拟仿真实验可以让学生尽快熟悉通信系统的各个模块及环节，其中对信号和噪音系统真实的模拟，能让学生通过波形和频谱变化锻炼自己的综合分析能力和创新实践能力。同时，虚拟仿真软件能让学生摆脱实验室以及实验设备的限制，让实验教学变得更加灵活，学生在电脑上安装这个软件后就可以随时随地进行各种实验。因此，运用虚拟仿真实验改革通信原理实验教学势在必行。
三、通信原理实验教学改革
1）实验室改革是提高通信原理实验教学的必然要求，包括通过添置器材设备等措施建立综合性实验室。原先的实验室可能只有一些硬件设备，比如通信原理实验箱和示波器，进行实验的学生分组不能多于实验室设备的数量。改革后的虚实结合的综合性实验室增加了计算机，可以让学生进行之前实验设备所无法完成的实践操作，更多地实现通信原理知识的设计与验证，更好地满足学生进行实践操作学习的渴望。
2）实验项目的设计非常重要。在进行实验项目设计时，必须结合教学内容以及教学重点难点，合理运用虚实结合的实验环境，分别安排适合的基础硬件实验和综合性实验。比如，可以设计码型变换等基础硬件实验以及数字调制与解调等综合性实验。基础硬件实验可以让学生掌握硬件设备的安全使用方法与正确操作流程，综合性实验可以让学生通过虚拟仿真了解完整的通信系统、信号在传输过程中的变化特性，两者结合能让学生对通信原理有更直观、全面的认识，更清楚地知道如何设计、实现具有实际应用价值的通信系统。
四、虚拟仿真实验的优势
高校学生在老师的指导下学会使用虚拟仿真实验系统，可以设计出符合需求的通信模块，在虚拟系统中设定不同的设备参数，不断地进行观察调试，直到构建出完整的通信系统。同时，还可以通过分析比较信号波形和频谱来更好地理解通信传输过程。除此之外，虚拟仿真实验还有以下优点。
1）虚拟仿真实验弥补了高校实验设备存在的缺憾，强大的虚拟设备和分析工具让学生可以进行多种模块选择、不同参数设置的实验学习。
2）在虚拟仿真实验中学生可以根据学习理解或者疑惑进行实验操作甚至试错，而不用担心操作不当损坏实验设备而进行经济赔偿。同时，各种实验操作变得更加直观和简单，能进一步激发学生的学习热情和兴趣，还可以提升学生自主思考、独立设计的能力，帮助学生形成对通信原理知识的系统的认识和理解。
3）虚拟仿真实验除了能及时更新实验项目外，还可以降低实验经费开支，教师可以根据教学内容的变化、科研成果的更新以及现实应用的需求改进原有的或增加新颖的实验项目，与时俱进地提升学生的专业技能和水平，让学生可以更好地适应社会发展的需要。
五、结语
计算机技术飞速发展，让我们的工作、生活、学习都发生了翻天覆地的变化，虚拟仿真实验的改革可以让学生更加直观地认识通信系統，更好地学习、掌握通信系统的原理和技术。同时，虚拟仿真实验的改革让实验教学更加完善，更符合当代学生的学习需求，也让通信教学内容变得更加丰富。此外，虚拟仿真实验改革还能够提升学生的学习兴趣和实践创新能力，培养出更多优秀的通信专业人才，推进通信领域不断向前发展。
参考文献：
[1]高晓新，金耀，马江权，陈群.互联网虚拟仿真教学培训系统建设探讨[J].实验技术与管理，2017（01）.
[2]通信原理综合实验教学改革的实践[J].李莉，赵蓉，项东.实验室研究与探索，2015（08）.
[3]谢慧，张志刚，聂峰.基于SystemView的通信原理实验教学体系[J].实验技术与管理，2012（02）.
实验报告（2）
四旋翼飞行器仿真
2012
1实验内容
基于Simulink建立四旋翼飞行器的悬停控制回路，实现飞行器的悬停控制；
建立UI界面，能够输入参数并绘制运动轨迹；
基于VR
Toolbox建立3D动画场景，能够模拟飞行器的运动轨迹。
2实验目的
通过在
Matlab
环境中对四旋翼飞行器进行系统建模，使掌握以下内容：
四旋翼飞行器的建模和控制方法
在Matlab下快速建立虚拟可视化环境的方法。
3实验器材
硬件：PC机。
工具软件：操作系统：Windows系列；软件工具：MATLAB及simulink。
4实验原理
4.1四旋翼飞行器
四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的升力实现飞行，
原理与直升机类似。
四个旋翼位于一个几何对称的十字支架前，后，左，右四端，如图
1
所示。旋翼由电机控制；整个飞行器依靠改变每个电机的转速来实现飞行姿态控制。
图1四旋翼飞行器旋转方向示意图
在图
1
中，
前端旋翼
1
和后端旋翼
3
逆时针旋转，
而左端旋翼
2
和右端的旋翼
4
顺时针旋转，
以平衡旋翼旋转所产生的反扭转矩。
由此可知，
悬停时，
四只旋翼的转速应该相等，以相互抵消反扭力矩；同时等量地增大或减小四只旋翼的转速，会引起上升或下降运动；增大某一只旋翼的转速，同时等量地减小同组另一只旋翼的转速，则产生俯仰、横滚运动；增大某一组旋翼的转速，同时等量减小另一组旋翼的转速，将产生偏航运动。
4.2建模分析
四旋翼飞行器受力分析,如图
2
所示
图2四旋翼飞行器受力分析示意图
旋翼机体所受外力和力矩为：
重力mg
,
机体受到重力沿方向；
四个旋翼旋转所产生的升力
(i=
1
,
2
,
3
,
4)，旋翼升力沿方向；
旋翼旋转会产生扭转力矩
(i=
1
,
2
,
3
,
4)。垂直于叶片的旋翼平面，与旋转矢量相反。
力模型为：
，旋翼通过螺旋桨产生升力。是电机转动力系数，可取，为电机转速。旋翼旋转产生旋转力矩Mi(i=1,2,3,4)，力矩Mi的旋向依据右手定则确定。力矩模型为
，其中是电机转动力系数，可取为电机转速。当给定期望转速后，电机的实际转速需要经过一段时间才能达到。实际转速与期望转速之间的关系为一阶延迟：响应延迟时间可取0.05s(即)。期望转速则需要限制在电机的最小转速和最大转速之间，范围可分取[1200rpm，7800rpm]。
飞行器受到外界力和力矩的作用，形成线运动和角运动。线运动由合外力引起，符合牛顿第二定律：
r为飞机的位置矢量。
角运动由合力矩引起。四旋翼飞行器所受力矩来源于两个方面：1）旋翼升力作用于质心产生的力矩；2）旋翼旋转产生的扭转力矩。角运动方程如下式所示。其中，L
为旋翼中心建立飞行器质心的距离，I
为惯量矩阵。
4.3控制回路设计
控制回路包括内外两层。外回路由Position
Control
模块实现。输入为位置误差，输出为期望的滚转、俯仰和偏航角。内回路由Attitude
Control
模块实现，输入为期望姿态角，输出为期望转速。Motor
Dynamics
模块模拟电机特性，输入为期望转速，输出为力和力矩。Rigid
Body
Dynamics
是被控对象，模拟四旋翼飞行器的运动特性。
图3包含内外两个控制回路的控制结构
（1）内回路：姿态控制回路
对四旋翼飞行器，我们唯一可用的控制手段就是四个旋翼的转速。因此，这里首先对转速产生的作用进行分析。假设我们希望旋翼1的转速达到，那么它的效果可分解成以下几个分量：
：使飞行器保持悬停的转速分量；
：除悬停所需之外，产生沿ZB轴的净力；
：使飞行器负向偏转的转速分量；
：使飞行器正向偏航的转速分量；
因此，可以将期望转速写成几个分量的线性组合：
其它几个旋翼也可进行类似分析，最终得到：
在悬浮状态下，四个旋翼共同的升力应抵消重力，因此：
此时，可以把旋翼角速度分成几个部分分别控制，通过“比例-微分”控制律建立如下公式：
综合以上三式可得到期望姿态角-期望转速之间的关系，即内回路。
外回路：位置控制回路
外回路采用以下控制方式：通过位置偏差计算控制信号（加速度）；建立控制信号与姿态角之间的几何关系；得到期望姿态角，作为内回路的输入。期望位置记为。可通过PID
控制器计算控制信号：
是目标悬停位置是我们的目标悬停位置(i=1,2,3)，是期望加速度，即控制信号。注意：悬停状态下线速度和加速度均为0，即。
通过俯仰角和滚转角控制飞行器在XW和YW平面上的运动，通过控制偏航角，通过控制飞行器在ZB轴上的运动。可得：
根据上式可按照以下原则进行线性化：
（1）将俯仰角、滚转角的变化作为小扰动分量，有，，，（2）偏航角不变，有，其中初始偏航角，为期望偏航角（3）在悬停的稳态附近，有
根据以上原则线性化后，可得到控制信号（期望加速度）与期望姿态角之间的关系：
则内回路的输入为：
5实验步骤与结果
（1）
根据控制回路的结构建立simulink模型；
（2）
为了便于对控制回路进行参数调整，利用Matlab软件为四旋翼飞行器创建GUI参数界面；
（3）
利用Matlab的VR
Toolbox建立四旋翼飞行器的动画场景
（4）
根据系统的结构框图，搭建Simulink模块以实现模拟飞行器在指定位置的悬停。使用默认数据，此时xdes=3，ydes=4，zdes=5，开始仿真，可以得到运动轨迹x、y、z的响应函数，同时可以得到在xyz坐标中的空间运动轨迹。然后点击GUI中的VR按钮使simulink的工作空间中载入系统仿真所需的参数，把x、y、z的运动轨迹和Roll，Pitch，Yaw输入至VR中的模拟飞行器中，观察飞行器的运动轨迹和运动姿态，然后再使用一组新的参数xdes=-8，ydes=3，zdes=6进行四旋翼飞行器运动进行仿真模拟，可以看出仿真结果和动画场景相吻合。
6实验总结与心得
此次MATLAB实验综合了SIMULINK、GUI和VR场景等多个部分，对四旋翼飞行器运动进行了仿真模拟。由仿真结果可以看出，四旋翼飞行器最终位置达到了期望给定的位置，三个方向的响应曲线最终平稳，对应飞行器悬停在期望位置，达到了控制要求。
关键词：仿真实验 组织与实施 实验方法
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（b）-0207-02
仿真实验已广泛应用于开发作战概念、分析战争问题、评估作战方案、检验作战效能等作战研究和辅助决策各个方面。然而，仿真实验是一项复杂的系统工程，成功的进行仿真实验的组织与实施非常困难。因此，研究一般性仿真实验的组织与实施方法，保证实验活动规范高效的进行具有重要的意义。
1 仿真实验组织的基本过程
仿真实验组织的基本过程主要包括3个主要阶段：仿真实验准备、仿真实验实施和仿真实验评估分析。仿真实验准备阶段必须要明确提供已知什么、想要实验的新知识是什么和怎么实验，最终产品为数据、模型和实验计划。仿真实验实施阶段主要根据准备的数据和模型构设实验手段，并按仿真实验计划进行调控、观测和采集实验数据。仿真实验分析阶段主要对实验采集的数据进行整理、分析，得出相应结论以便为实验人员所用。
2 仿真实验准备阶段
仿真实验准备的目的是清晰地定义仿真实验的目标、环境、条件，并制订仿真实验实施的详细计划，以确保仿真实验的价值和意义，使实验过程始终运行在正确的轨道上。
2.1 仿真实验构想
仿真实验构想从军事角度，在概念层次对所要做的实验进行设想，明确在什么环境条件下进行实验，实验要发现或验证演示什么，需要对什么进行调节控制以及观测记录什么。实验构想的主要工作包括：（1）确定实验目标，即实验要发现或验证的关系；（2）确定实验的假设条件；（3）确定实验的自变量；（4）确定实验的因变量；（5）确定实验需要控制的自变量；（6）确定变量的约束值。
2.2 仿真实验规划
仿真实验目标和需要考察的变量及关系确定后，便要对仿真实验进行规划。
2.2.1 仿真实验规划设计
实验规划设计要考虑如何将各种变量引入到实验中。实验设计需要将实验构想中列出的变量进一步分解细化，转换为能够引入部署到实验中的变量，并将各种变量分为自变量、因变量和中间变量三类。因变量构成了实验分析的目标函数，因变量的选择必须能完整准确描述实验的目标，而且要确保因变量的有效性和可靠性指标。自变量是对能够影响因变量变化的各独立因素的度量。因变量通常与众多自变量有关，它们之间的因果关系错综复杂，需要基于实验构想中的假设将自变量分为控制变量和调节变量。中间变量是影响因变量和自变量之间关系的变量，直接决定实验结果的可信性，必须认真仔细确定中间变量。
2.2.2 仿真实验任务清单
仿真实验的任务清单描述实验所要完成的各项任务，包括如下内容：（1）任务：需要做的是什么；（2）资源：每项任务由哪些组织负责，这些组织有什么样的资源，哪些组织对各项工作提供支持；（3）时间表：每项任务和子任务应该在什么时间节点完成以及这些工作r间顺序是什么；（4）边界：各项工作如何保持足够的独立性，从而可以成功实施？对于互相依赖的工作，如何协调？（5）偶然性：任务、资源、时间表或边界在可预测的环境中可能需要怎么调整。
2.2.3 可行性审查
可行性审查目的是：在制订具体的仿真实验计划之前，尽可能地发现实验中可能出现的问题，并及早解决问题。可行性审查包括下面的工作：（1）确定实验规划的各项任务及其进度是否可行；（2）为实验规划开发一个可执行的模型进行仿真，确保用某种更具体的形式综合和表达假设中所表达的抽象思想，通过可执行模型进行逻辑检查。
2.3 仿真实验计划
可行性审查之后，实验团队需要为实验制订详细的实施计划。仿真实验计划的好坏将直接影响到仿真实验的成败。在前期的工作中已经基本确定了实验设施，实验计划工作重点将从相对抽象的问题转到实验中如何具体实施这些工作上来。
2.3.1 实验条件构建计划
由于仿真实验系统十分复杂，计划必须保证有足够的时间完成实验系统构建工作。技术人员应尽可能早地了解实验设计者的计划和目标，以便及早开发相关技术，同时还应从自身专业领域尽早识别出存在的风险，并在允许的时间内加以改正。此外，组成实验环境的各系统必须得到校验、测试与确认，以使实验环境能够满足实验的需要。
2.3.2 实验过程控制计划
由于存在大量的中间变量，实验团队必须确定如何控制它们的影响。其中应重点关注实验需求方对实验的影响。他们与实验主体之间的交互，会改变他们在实验中的工作进程。因此，精心计划的实验要事先考虑到这些因素，在向实验需求方提供了解实验过程的同时，尽量避免他们对实验结果造成影响。
2.3.3 数据采集和分析计划
虽然在实验中需要先收集数据再进行分析，但在考虑数据采集分析计划时，要首先考虑数据采集是否能全面、有效地支持数据分析的开展。
3 仿真实验实施阶段
对于复杂的仿真实验，无论计划多么周详，都有可能出现意想不到的情况，详细计划在实施过程中都可能要经过不断的调整、改进才能实现。在仿真实验实施过程中，需要做好以下3个方面的工作。
3.1 建立仿真实验环境
建立实验环境通常由实验技术支持人员构建完成，需要大量时间来搭建需要的系统并对各种设备进行检查，而且经常会超过预期估计的时间。经常遇到的情况是单个系统运转正常，但当系统进行协作、交换信息或访问同一个数据时就会出现问题。将测试良好的、可靠的系统集成在一起是一项困难的工作。因此，要保证所有系统正常工作和交互，并可以支持实验，需要提前精心准备。
3.2 仿真实验的预测试
实验预演或预测试是正式实验之前，对整个实验过程进行的预演或彩排，目的是发现实验计划中存在的漏洞，以便修改和充实实验计划；发现实验中可能出现的问题，提前制定解决预案；对没有实验经验的参与人员进行培训。对复杂仿真实验进行预测试是一个必需的先决条件，是实验实施的一个重要阶段，要给予特别重视，因为这是提前发现问题，确保实验高效、顺利进行的关键。
3.3 仿真实验实施
在实验实施工程中，仿真实验最主要的任务是：（1）质量控制，确保实验按计划和设计进行，排除外部因素干扰；（2）数据完整性，确保收集到正确的数据，在数据采集、聚合、存储或数据化简的过程中没有偏差；（3）听取所有参与者的反馈，确保高质量的数据采集，对可能影响数据或数据解释的问题都进行充分的收集了解。
4 仿真实验分析阶段
稻莘治觥⒍允笛樽龀銎拦馈⒆写分析报告，以及报告、出版和发行实验结果，是仿真实验不可分割的一部分，也是实现实验目标、提高实验价值、扩展实验影响及应用的重要方式。
4.1 数据分析
数据分析的目的是对实验的问题，即实验的因果假设是否一致做出合理的解释。分析采用的形式通常有讨论会和工作组两种。如果实验得出的数据是线性关系，通常使用通用线性模型进行分析。如果实验数据是非线性关系，一般做法是使用各种转换工具，把非线性数据转换成线性关系。
4.2 实验评估
实验评估是对实验做出最后评价，将知识转化为能力的重要步骤。实验评估有时也称作实验分析，它与数据分析的区别在于：一是二者分析的内容不同。数据分析主要用于分析从实验中收集来的数据，其结果是形成数据分析报告。而实验评估是以数据分析结论为基础，对整个实验做出评价，其结果表现形式是实验报告；二是实施分析的人员不同。数据分析人员是专职从事分析的技术人员。而实验评估人员是实验设计人员，有很多军事人员参与，特别是实验报告要由军事人员撰写，而数据分析报告由数据分析人员撰写。
4.3 撰写报告
仿真实验通常要撰写两份实验报告，一份初步报告和一份详细的实验报告。初步报告通常以简短公文或简报两种形式撰写，目的是向实验需求方报告实验的初步结论。详细报告不仅要阐明实验的结论，而且要详细描述实验的细节，包括：一是仿真实验要回答哪些问题；二是仿真实验为什么能回答这些问题；三是参加仿真实验的人员、时间和地点，实验是如何组织实施的；四是实验中发生了什么情况，并详细描述每个情况；五是实验结论。
参考文献
[1] David S Alberts， Richard E hayes. Code of best practice for experimentation[M].CCRP USA：2002.
[2] McCue B. The Practice of Military Experimentation[EB/OL]. http：//，2003.
