时间：2022-11-13 00:08:24
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篇仿真技术论文，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。
关键词：仿真技术电力系统
自20世纪80年代末至今，我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中，应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来，凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统，都需要对这些人员进行培训、教育与培养。早期的培训大都是经过理论讲解和现场实习，通过实际操作经验的积累来完成的，这种培训方式因是在实际运行的系统上进行操作，不仅培训成本高、培训时间长，而且有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会，致使一部分知识只有感性认识，得不到实际操作的锻炼。随着系统规模的加大、复杂程度的提高，特别是造价日益昂贵，训练时因操作不当引起的破坏而带来的损失大大增加，因此，提高系统运行安全性、可靠性事关重大。为解决这些问题，出现了培训仿真系统，模拟实际系统的工作状况和运行环境，以避免运用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代价。
变电所培训仿真系统集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体，依据变电所电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计，如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况，可在模拟设备和二次接线图上进行相应操作，采用鼠标点击的操作方式，简单、直观、易学(见图1)。这种方式使变电运行人员的培训手段大大更新，提高了培训效率，缩短了培训周期。也进一步提高了运行人员的正确判断和处理事故的能力，防止事故扩大化和缩短事故处理时间，从而确保电网安全、可靠、经济运行。
图1
1变电所仿真的现状
目前，我国农网中(110kV、35kV)变电所培训仿真系统主要有孤立变电所型变电培训仿真系统和考虑简单电网的变电培训仿真系统。前一种类型的变电培训仿真系统配置简单，造价相对较低；后一种不仅仿真了变电所的运行状况，而且考虑到电网和变电所之间的相互影响，该类型的变电培训仿真系统在功能上比孤立变电所型的仿真系统要强。此外，还有将无人值班变电所仿真、集控中心仿真、变电所运行管理系统结合于一体的110kV/35kV集控站培训仿真系统。考虑到仿真原理的相同性和孤立变电所型变电培训仿真系统较为简单，能够在单机上独立运行的特点，以下只对该系统进行简要介绍。
2硬件配置的基本要求
微机一台：主频PENTIUM200；32M内存；3.2G硬盘；16倍光驱；显示卡、声卡、音箱等。
3软件配置的基本要求
(1)中文视窗Windows95以上版本；
(2)多媒体仿真培训软件。
4主要功能
(1)正常操作训练：断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换，电容器的投停等；
(2)故障演习训练：
断路器故障：拒动、误动、偷跳；
隔离开关故障：带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关；
变压器故障：包括相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、变压器油温过高；
母线故障：母线短路、母线接地；
线路故障：近区短路、接地、断线等；
此外，还有电容器故障、继电保护故障以及其它故障等。
培训者可对设定操作任务或故障，依据系统标准操作票进行操作，系统也可在出现故障时，给予提示并指出错误要点。
(3)操作票生成与培训系统：可对线路、主变压器、母线、电容器等设备开操作票；可对学员的操作以操作票的形式记录；可对学员的操作票和标准操作票进行比较；
(4)理论知识的培训：可提供设备的图片和产品介绍；可进行二次回路图纸讲解：包括中央信号回路、电力变压器保护、电容器组保护、输电线路保护、低周减载装置等；还可进行运行规程问答、典型故障处理、经验介绍以及提供考试题库。
(5)系统维护功能：系统可根据110kV变电所的主接线方式(如：单母线接线方式、内桥接线方式、单元接线方式)和正常运行方式的差异及实际变电所的工作情况进行选择和修改，可对考试题目进行增加或修改，还可对二次接线图上的线路名称和隔离开关、断路器号进行更改，使其更加接近变电所的实际运行情况。
操作实例：
倒闸操作是变电所正常运行和检修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作过程如下：
①运行仿真软件，进行操作人员登陆。
②进行功能选择，进入倒闸操作模块，进行题目分类选择。如选择"10kV倒闸操作题目"后，屏幕上会出现一系列10kV倒闸操作题目的分项内容，用鼠标按钮进行选择，选择"纺织线002断路器停电，纺织线线路检修"(见图2)。选择题目后，可进行标准操作票预览，以便操作人员了解操作步骤后进行正确操作。可单击要点按钮，查看提示注意事项。操作练习既可在线路图上进行，也可在模拟图上进行。
图2
③依次拉开纺织线002断路器，拉开002-3隔离开关，拉开002-1隔离开关，在002-3隔离开关线路侧挂接地线(见图3)。遇到困难时，可查阅标准操作票和操作要点提示。操作完毕后，调出操作记录与标准操作票进行比较，如果在操作过程中发生误操作，系统会出现报警。
图3
④选择操作题目后，也可进入考试状态。在此状态下，系统不提供标准操作票和操作要点提示，考试时间到，系统不再进行操作记录。
5结束语
目前，110/35kV变电培训仿真系统在一些变电所已经得到应用，并取得实效。归纳起来，变电培训仿真系统具有如下的特点：
(1)计算机仿真程度高。仿真画面完全按照变电所的电力设备实物进行绘制，形象逼真。操作人员在模拟图或二次接线图上用鼠标点击元器件，即可激发元器件动作，元器件动作后仿真变电所同实际变电所情况一致。
(2)培训功能完善。不但可对变电所的正常和异常事故进行仿真，而且可提供完善的二次图讲解。对变电所的继电保护装置从动作原理到动作过程进行分步讲解，突出显示动作断路器和响应元器件，动画模仿电流轨迹。
(3)可扩充性强。仿真系统还应提供维护功能，用户可在使用过程中，按照各自变电所的实际情况进行适当的修改，使其更接近实际运行中的变电所。
1征文范围
1.1CAE当前研究热点与未来发展趋势
(1)计算流体力学、结构力学、材料力学、仿生力学、爆破力学等新进展;(2)新材料与新工艺、生物材料、微纳米、复合材料的CAE应用技术;(3)高性能计算与CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多学科、多尺度CAE仿真技术;(6)可靠性分析与CAE工程稳健设计;(7)非线性有限元进展及应用;(8)有限元网格自动生成技术.
1.2CAE专项技术应用探讨
(1)产品结构强度分析、疲劳寿命分析、振动及噪声仿真分析、碰撞仿真;(2)机构动力学、多体动力学与控制仿真技术;(3)跌落以及冲击、多物理场耦合分析;(4)结构轻量化设计与拓扑优化技术;(5)先进材料/结构一体化设计技术.
1.3CAE的平台技术与应用
(1)虚拟产品开发平台;(2)分布式仿真平台技术与协同仿真;(3)产品研发仿真流程和数据管理平台建设;(4)企业级仿真和多学科联合仿真.
1.4CAE技术的行业应用与解决方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工业中的应用;(2)CAE在海洋工程、核工业及特种行业的应用;(3)CAE在汽车制造、铁道机车行业中的应用;(4)CAE在装备制造及通用机械工业中的应用;(5)CAE在电子、材料、土木工程、生物科技中的应用;(6)CAE技术在国家重大工程与装备中的应用.
1.5CAE技术的人才培养
(1)社会对仿真分析工程师的需求及要求;(2)高校CAE课程的设置及人才培养模式;(3)社会科技中介及培训机构的CAE人才培训项目开发.
2征文要求
(1)围绕主题内容、充实、数据准确、文字通顺,字数在5000字以内,未在正式刊物发表;(2) 会议收录论文,不收取任何费用,仅供业内人士交流参考;(3)文章的格式编写要求请访问.cn或;(4)论文结束页后另附论文全部作者详细信息,包括作者职称、学历、职务及主要专业方向,联系方式,并标明按上述5个专题论文应属的类别;(5)论文请务必在7月10日之前发送到()邮箱里.
3论文评审
组委会将组织专家组对征集的论文进行严格评审,根据评审结果向论文作者发出录取通知和参会通知,并选出优秀论文颁发获奖证书和奖品,优秀论文将推荐给专业刊物正式发表.
4联系方式
2012年9月20—21日，Altair 2012 HyperWorks技术大会在上海锦江汤臣洲际大酒店成功举行.本次大会以“仿真驱动创新，智能引领决策”为主题，共汇聚来自汽车、航空航天、铁道、重型机械、船舶、电子、建筑等多个行业的400多位嘉宾参会.大会征集到近200篇论文，经过论文评委会评审，最终收录165篇高质量的技术论文，内容涵盖前后处理平台HyperMesh&HyperView，求解器技术RADIOSS，AcuSolve和MotionSolve等，优化技术OptiStruct与HyperStudy，以及制造工艺技术、工业设计和二次开发等，其中，16篇论文被评为优秀论文.
大会由Altair市场总监钱纯女士主持，Altair大中国区总经理戚国焕先生致开幕词.Altair全球CEO James Scapa作开场主题报告，对与会嘉宾长期以来的大力支持表示感谢，同时带来Altair最新的发展情况及愿景.值得一提的是，James Scapa先生与大家分享了一个特大喜讯：Altair荣获被誉为软件行业的奥斯卡奖“Computer Software AMA/Stevie Awards”奖.本次大会作为Altair全球HyperWorks技术大会的重要一站，得到Altair高层的高度重视和鼎力支持：来自Altair总部的多体动力学技术专家Rajiv Rampalli，HyperWorks软件开发副总裁周明博士，RADIOSS求解器技术专家Lionel Zhang Suo，Altair波音优化技术中心专家Justin Reilly，企业解决方案高级总监Doron Helfman，全球汽车和重型机械行业技术总监Tony Norton，全球航空航天行业技术总监Robert Yancey以及全球高校业务总监Matthias Goelke等多位技术专家和业务总监，带来Altair最新的技术和行业应用情况.
本次大会还特别邀请上汽集团技术中心汤晓东副总工程师和瑞典Volvo汽车技术中心Harald Hasselblad博士分别作题为“RADIOSS在上汽自主品牌轿车研发中的应用”和“优化技术在Volvo汽车研发前期阶段中的应用”的主题演讲.
作为Altair主要产品线的按需云计算技术PBS Works和商业分析技术HiQube也在本次大会上重点亮相——Altair分别为其设立技术主题专场，吸引不少相关技术人员参加.
除精彩的主题演讲外，在多个技术专场和行业专场中，来自上汽技术中心、泛亚汽车、上海大众汽车、东风汽车、奇瑞汽车、奥拓立夫、佛吉亚、陕西重汽、安徽合力、南车青岛四方机车、青岛四方庞巴迪、西飞技术中心、中航直升机研究所、上海飞机设计研究院、中国船舰研究中心、三星电子和南平铝业等企业以及华南理工大学、湖北汽车工业学院、南京航空航天大学和西北工业大学等院校的代表也作了丰富多彩的演讲，展示HyperWorks在他们实际产品研发和科研工作中的应用成果.
在航空航天关键CAE技术专题研讨中，Altair展示其在鸟撞分析、水上迫降仿真分析、舱门系统结构优化与仿真等技术的强大功能和实际应用成果，以及其在航空航天领域值得信赖的强大解决方案.
同时，Altair战略合作伙伴HP，Cradle 软件和Magna等公司也分别到会展示其解决方案，特别是HP在现场展示的一体机使参会嘉宾赞叹不已.此外，大会还得到多家行业媒体的关注，并对Altair高层领导进行专题采访.
作为本次技术大会的互动环节，由机械工业出版社出版的《HyperMesh&HyperView应用技巧与高级实例》一书首次亮相，赢得参会嘉宾的高度关注，在抢答赠书环节，全场激情四起，场面颇为壮观.
最后，Altair亚太区高级副总裁Nelson Dias先生主持大会闭幕式，并举行优秀论文、2012大学生HyperWorks仿真技术竞赛以及“我和Altair的那些年”有奖故事征集活动的颁奖仪式.
本次大会的成功举办进一步深化Altair与中国制造业企业以及教育科研院校的联系和合作，促进先进的CAE仿真技术以及云计算技术和商务应用技术在中国的推广应用，切实提升企业竞争力和创新力.
【关键词】虚拟仿真;数字电路;课程改革;教学方法
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
数字电子技术是计算机及通信类专业的重要的专业基础课,其中关键的环节就是培养学生的实践能力和解决问题的能力,因此,生动形象的课堂教学和全面的实验体系对教学效果和知识的应用能力有着非常重要的作用。然而,由于实验仪器的的老旧,数量有限,使得实验的开出率以及实验内容的扩展都受到限制。为顺应现代教育的发展,实施的现代化远程开放教育,将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教学中。其中理论教学结合多种教学方法和现代化的教育技术,将基础知识和理论形象地表现出来,有助于学生理解。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际,并加以应用,在此研究基础上提出了基于虚拟仿真技术的所有电子技术课程教学的新模式。
二 计算机虚拟仿真技术
虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多个领域。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,与虚拟环境进行交互[1]。
计算机虚拟仿真技术,是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建的环境中相互作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,可以满足现代教育的发展需求[1]。
三 课程教学的若干问题及改革研究
对于理论教学环节,首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的,即便是近几年出版的教材,也只是内容的深浅不同,体系结构基本相同。比如教材中主要说明的74LS系列的芯片在目前实际应用中已经被淘汰,真正是学的没用,用的没学。现在的学生在学习中,非常关注所学知识的实用性,如果不能学以致用,就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容,讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片,当然也要根据学生学习程度,最大可能激发学生的兴趣[3]。
其次是教学方法。常用的教学方法无非就是这几种:讲授法、讨论法、谈话法、阅读指导法。根据课程的特点和教学要求,不能一成不变的套用传统的教学方法。这些方法对有些课程很有效,但是对计算机课程不一定全部适合,因此需要探索适合本课程需求的新的教学方法。笔者在教学中通常有如下几种方法:讲授法,这是传统的教学方法,教师口述基本事实、原理和推理过程。部分定理,原理及产品采用讲授法。例举法,就是以典型例题说明某个定理或元件的应用,这是本课程用的最多的一种方法。在数字电路课程中有很多芯片的实际应用,有些是针对某部分内容的很典型的例子,这些例子对于学生理解和掌握此部分知识非常有用。任务驱动法,就是教师布置一些运用某个知识点的题目,要求学生在课堂上有限的时间里做出来,并检查完成情况。这样学生对该节课所学知识从理论到应用有了一个全方位的认识,而且对每个知识点掌握得都比较透彻,这是近年来比较流行的一种教学方法,也是计算机专业课程特有的一种教学方法,对提升教学效果有显著作用。
再次是教学手段,不是单纯的使用多媒体课件,而是结合计算机专业特点引入现代化教育技术和手段,很多典型例题用计算机仿真软件在课堂验证,让学生直观形象地了解电路的工作情况,从而掌握电路或芯片的应用。
对于实验教学环节,首先是实验设备简陋。很多高校数字电路实验设备包括我校仍然使用老式实验箱,即由固定数字电路芯片搭建的实验,学生只能按实验教材设计的实验按步骤做固定的实验,实验内容都是以芯片讲解为主,目的是对芯片功能进行验证。因此学生把实验课当完成任务,实验环节没有促进教学,相反影响了教学效果。很多新的芯片不能认识和实践,使得实验教学方法与实际应用的要求严重脱节。其次在实验教学过程中,由于实验设备老化,个别元件被损坏或接触不良,导致学生实验中,出现一些问题,电路连接完全正确,但是就是得不到正确结果,结果费了很多时间去排除故障,这样做实验当然激发不了学生的兴趣,相反还会阻碍他们进一步探索。再次,由于实验条件的限制,实验项目只能停留在验证性实验层次,学生的设计能力和综合应用能力都得不到提高,利用电子电路的计算机虚拟仿真软件multisilm10就可以解决这个问题,利用这个软件可以自行设计集成电路,综合应用各种芯片,完成所有的数字电路实验[4]。在教学实施中,根据学生情况分验证性实验、设计性实验和综合性实验三个层次完成实验教学目标。
四 计算机虚拟仿真技术在课程教学中的应用
1 课堂教学中的应用
在课堂讲到门电路的工作原理或集成电路的应用时,可以现场用计算机仿真软件演示电路的工作过程,使学生更好地理解门电路的工作原理和芯片的工作情况。从而掌握电路的应用。这样,教学过程是由原理到应用,由简单到复杂,由抽象到现实,循序渐进地完成理论知识的学习。数字电路的基本单元是门电路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分对于大部分同学来说都是难点,如何突破这个难点呢?利用软件建立仿真电路,真实地展现输出电压随输入电压的变化情况,就会获得很好的效果。下面是利用仿真软件说明TTL与非门工作原理的课堂实例:
(1) Vi=0V,输入接低电平。那么Q1导通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,输入高电平。那么Q1的发射极电流从发射极(0.852mA)流入,从集电极流出,Q1的发射极和集电极倒置状态。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,导致Q2、Q5导通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。输出Vo=0.018V。其电路仿真如图2:
2 实验教学中的应用
大学生需要有独立的设计能力和对电子器件的综合应用能力,这就决定了本课程的实验体系应该是三个层次,在简单的验证性实验的基础上必须开设有创造性的设计性实验和综合性实验。然而实验室有限的数字电路实验箱只能做几个简单的验证性实验,无法满足设计性实验和综合性实验的设备要求。但是,利用电子电路的计算机仿真软件就可以扩展实验室,提供所需要的一切电子元件和芯片,搭建任意难度,任意复杂的电路,并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性,配合适当的电路可做出多种不同的应用。在实验课程中,提前给出了三种实验的一些题目和内容,要求验证性实验必须都完成,设计性实验可选做一至两个,综合性实验选做一个。下面简要说明学生利用仿真软件选做的数字电子钟逻辑电路的设计实例。
要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟,选用器材主要有:安装有仿真软件的计算机若干台,集成电路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、电阻、电容若干,数码显示管,三极管、开关若干。
提示设计方案,包括数字电子钟的电路框图和四个主要模块的实现细节,学生依据电路框图和提示信息设计逻辑电路图,并将其在虚拟实验环境中用仿真电路实现。下面给出数字电子钟的电路框图。
篇幅所限,参考电路就不给出,但是通过这个实例可以看出虚拟仿真技术在课程实验中的重要作用。不但节省很多设备购置费用,不受地点和环境的限制,而且和真实实验具有相同的效果。既然如此,为什么不广泛应用呢?
五 总结
论文对数字电子技术课程教学提出很多问题,在实际的教学实践中对这些问题进行了探索,将计算机虚拟仿真技术引入教学中,采用现代化教育手段进行课程改革。课堂教学提出了很多适合本课程并行之有效的教学方法,重要电路工作情况的计算机仿真演示,部分例题的计算机仿真验证,增强其直观性和真实性,加强学生的理解。实验教学也利用计算机仿真软件,采用虚拟实验和真实实验相结合的方式,扩充建立了虚拟实验室,扩展了实验内容,在无需花费很大代价的情况下,满足了设计性实验和综合性实验的条件,从而完成三个层次实验体系的建设。在本文的研究基础上,可将虚拟仿真技术推广应用到所有电子技术课程教学中,引发电子技术课程改革的新局面。
参考文献
[1] 吕,邓春健等.利用EDA技术全面改进数字电路课程教学[J].福建电脑,2008,(6).
[2] 刘静,边晓娜等.基于EDA平台的虚拟电子实验研究与实践[J].计算机教育,2007,(7).
[3] 黄培根等著.multisim 10 计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.
[4] 黄荻.融入EDA技术,深入数字电路课程改革[J].中国现代教育装备,2008,(2).
[5] 江晓安等编著.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.
[6] 房建东,李巴津等.关于改进电子技术相关课程教学的思考[J].内蒙古工业大学学报(社会科学版),2004,(1).
【关键词】物流系统仿真；Flexsim软件
随着我国经济的发展，物流业迅速地成长，全国各地的物流工程建设也在逐步展开，但在项目的投资建设中产生了一系列的合理性分析的问题，如技术、经济可行性和管理方法等。如物流配送中心在规划建设过程中的选址是否恰当，其容量设计、装备配置和场地规划是否合理，是否能够更好简化工作，节约成本和时间，对理货、存储、分拣等工作区的划分是否能够更加方便各项作业的进展和管理。对于这些实际的问题，如果只凭经验和感觉来判断，难免会有些方面被疏忽，建成后再进行调整就会增加建设的成本，耽误正常的工作，从而带来巨大的损失。
物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对物流系统进行实际模仿的一项应用技术。它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析，通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真技术最大的优点就是不需要实际设备的安装，不需要实际实施相应的方案，即可验证如下目标：①增加新设备后给企业带来的效应；②设计新的生产线的好坏；③比较各种设计方案的优劣等等。本文主要研究物流系统仿真技术的基本理论，并通过Flexsim仿真软件进行说明说明。
1.物流系统仿真的特点
物流系统仿真的特点主要体现在以下3个方面。
（1）物流系统中流的仿真：对于物流系统中的多种流，如货流、车流、信息流、资金流等，可以采用动态仿真 描述流的产生、流动、消失、积累和转换等。
（2）物流系统中排队的仿真：由一个或多个服务台和等待服务的顾客组成的离散系统成为排队系统。物流系统是复杂的离散事件系统，并且各种设施设备可以看作是服务台，各种实体货物等可以看作是顾客等待接收服务。
（3）物流系统组织中资源的因素仿真：物流组织是通过各种人员和设备参与实现的，这些都是物流系统中的资源。通过对各种资源不同的规划，物流服务质量和运作效率也是有差异。利用计算机仿真技术描述人和设备的行为过程，可以得出较优的物流体统组织方案。
2.物流系统仿真的优势
在构建物流系统时，由于建设投资巨大，存在一定的投资风险，且建成后发现了不合理的地方需要改造，成本将会非常的高。利用仿真技术实现物流系统各个模块的运行状况，并得出适应发展、经济有效的设计方案。物流系统仿真技术的主要有以下优点。
（1）对于复杂的物流系统可以采用仿真的方法构建模型；（2）对于新的物流系统，无需实际建设投资，可先利用计算机仿真模拟对新系统进行可行性和效率做出正确的评判，如方案合理再实施，降低投资风险；（3）可以对多个方案进行分析对比，从中选择最优方案；（4）通过仿真调整目标函数和约束条件来优化方案。
3.物流系统仿真的步骤
物流系统仿真的一般步骤：（1）弄清问题，掌握实际情况；（2）收集整理资料；（3）确定各个因素之间的相互关系；（4）构造仿真模型模型；（5）确定模型参数；（6）检验模型的正确性；（7）仿真模型的运行及结果分析。
4.Flexsim仿真软件
4.1 Flexsim仿真软件介绍
Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim采用面向对象技术，并具有三维显示功能。建模快捷方便，显示能力强大，特别适合于生产制造、配送、交通运输等领域。其主要特点包括：（1）基于面向对象技术建模；（2）突出的3D图形显示功能；（3）建模和调试的方便；（4）建模的扩展性强；（5）开放性好。
4.2 应用Flexsim仿真软件建模仿真方法
（1）设置模型布局
Flexsim对象库中的对象基本能够反映各项实际设施。如进货源和出货源可以分别用发生器和吸收器来表示，加工作业可以用处理器表示，货架、运输机、操作员分别有相应的实体表示。并根据各个实体的数量尺寸，将其调整到适当的位置，使其与实际方案相符。在设置这些参数时，要根据具体的对象特征设置参数才能正确的模拟显示。
（2）定义“流”
根据系统中各对象之间的逻辑关系，连接相应的端口，构建模型的逻辑流程。
实体与实体之间的联系可用输入输出（A）连接或者中间端点（S）连接。作业的流程要与实际作业时的流程相符合。
（3）设施参数的设计
根据每个对象所描述的物流系统的特征，设定对象的参数。Flexsim中常用的一些仿真参数主要有：
①生成器参数：可按到达时间间隔模式、到达时间表模式、到达序列模式创建临时实体。通过生成器可以设置货物的到达类型和到达时间分布等。
②处理器参数：处理器参数一般用到的是处理器容量、处理时间、预置时间、平均故障时间和平均维修时间等。
③暂存区参数：暂存区参数主要有暂存区容量、暂存区大小、暂存区货物堆放形式等。
④货架参数：货架参数主要有货架容量、货架列数、层数、列宽、层高、最小停留时间和堆存方式等。
⑤运输工具参数：运输工具包括工人、运输叉车、堆垛机等，参数主要有装载时间、卸载时间、运行速度、装载量、加速度以及运输线路设计等。
⑥临时实体流参数：临时实体流参数决定实体如何将临时实体送到下游。这些参数主要有送往端口、是否使用运输工具、是否拉动、拉动条件、优先级等。
4.3 编译运行与仿真结果分析
在完成模型的建立后，可以对仿真模型进行编译运行。为了减小误差，可以通过反复多次的运行或根据不同的设定条件运行，得出仿真的结果。分析实验中各个对象的工作状况及效率，对比不同的实验的结果，提出改进优化措施，并再次进行验证。最终得出最优的方案。
【参考文献】
[1]彭扬，吴承健.物流系统建模与仿真[M].杭州：浙江大学出版社，2009.
论文摘 要:实验室担负着向学生传播知识与技术、培养学生动手的能力和创新能力的重要使命。随着社会经济的发展及教学改革地不断深入, 实验教学在整个教学体系中的地位越来越突出,实验教学模式的改革已经迫在眉睫。本文主要分析了实验教学的传统模式与存在的问题,并提出了提高电子信息类专业实验教学质量的方法[1]。
0 引 言
实验教学是学校教学活动的重要组成,教学质量的好坏是对学校人才培养层次与质量的直接体现。实验作为实验教学活动的主要内容, 在改善教学质量方面发挥着不可替代的作用。实验室在传播知识的同时,更重要的作用体现在对学生的创造性思维与想象力的培养上。通过实验教学,学生分析解决问题以及动手能力明显提高。伴随教学改革的日益深入, 实验教学的改革也越来越引起人们的关注,以往的教师灌输式的理论教授方式,学生被动接受的教学模式,已无法满足社会经济发展的要求。当前,社会需要的是主动型、能力为主的人才培养。加强学生创新能力的培养,必须切实转变以往重理论教学轻实验教学的错误观念,重新认识实验教学在学校教学活动中的地位与作用,根据当前社会经济对人才的要求, 改革传统的实验教学模式,改革实验教学手段,优化更新实验教学的内容,切实提高实验教学质量。
1 实验教学的传统模式与存在的问题
国内高校工科教育当中,实验教学存在着硬件条件不足、硬件实验条件的发展与技术要求不相符,加上近几年高校扩招,实验教学的硬件条件更是供不应求。进一步加大对教学硬件条件的投入,丰富实践教学的内容、加强实验条件的改革及建设,在目看来具有特殊的重要性。面对这种情况,我国的教育主管部门采取了一些推进实践教学改革及建设的措施。如:在全国高校本科的教学水平评估中,实验室基地建设与建设投资及其实验教学改革被列为一项重要的指标。并且,各高校也逐渐开始响应教育部的的这一举动,纷纷实行了“双基”型实验室,与此同时,建设了“实验教学示范中心”。当前,传统实验教学模式的缺点主要有以下几点:验证性的实验所占比例较大,与综合性、设计性、创新性实验之间的比例失调;实验模式单一、实验室设备陈旧;实验教学中缺乏先进的实验教学手段。
2 提高电子信息类专业实验教学质量的方法
2.1 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,能够充分调动学生主动学习的积极性,培养学生的学习兴趣。同时,教师能够通过计算机技术对学生的实验操作的全过程进行观察,对学生进行良好的跟踪与指导,更好地进行学生实验结果的采集工作,先进科学的教学理念与教学手段对于提升实验教学效果,提高实验教学水平具有重要作用。引入计算机技术后,理论与实验教学,教师教学指导与学生操作、思考融合成一个有机整体。以往传统实验教学中课堂、课时以及实验设备因素的限制作用得到了解决,实验教学更加灵活化,教学内容在时空上得到进一步的延伸,更好地激发了学生进行实验的热情。
将计算机仿真技术引入到实验教学中,通过相应技术进行的虚拟实验,为学生提供了更为灵活开放的实验环境,能够更好地培养学生在实验过程中独立思考能力,增强学生的的学习创新意识。对于实验教学内容,仿真技术的应用,将虚拟性实验与真实的电路实验整合成有机整体,实验的能动性与趣味性明显提高,同时实验内容的充实,有利于学生综合实践以及探索创新能力的培养。当前,已经有越来越多的高校重新进行了实验室的规划建设,通过计算机仿真技术进行虚拟实验是实验教学改革发展的新方向。将与实验教学相关的计算机软件技术引入到高校实验室中,为实验科研提供了良好的平台,对于激发学生学习的主动性与积极性,培养创新能力具有重要作用。计算机仿真技术的应用,一方面能够改善实验教学条件、充实实验教学的内容,另一方面,还能够明显降低实验成本,提高实验教学的效率。通过单片机的实验教学,能够发现,教学过程中引入proteus仿真软,通过该软件对单片机的硬件系统进行模拟,克服了实际实验过程中硬件电路固定以及实验内容不易改动等因素的限制。实验设计全过程,除计算机外不用再进行任何硬件的添加即可实验,这有力地推动了实验课程教学改革,更有利于学生创新能力的培养。仿真技术的另一重要应用主要表现在学生的业余爱好上,如挑战杯、电子设计大赛等等,学生就能够用计算机来实现仿真,首先用计算机仿真出实验的模型,再在计算机上进行相应的模拟调试,最终用硬件来实现。在整个仿真的过程中,学生可以自由发挥自己的潜能,通过大量的仿真对比,来达到设计目的,也可大胆反复地调试,避免了器件的损坏。电子设计竞赛中,由于proteus开发环的运用,培训过程中不需投入任何硬件的条件下,学生却普遍反映,对于单片机的学习比单纯理论知识的学习更易接受也更易得到提高。事实证明,运用proteus进行系统仿真成功后进行的实际制作,可明显的提高单片机系统的设计效率。此外,远程教学中仿真教学的运用具体重要的意义,对于教学改革是一种很好的尝试。
2.2 实验中引入Matlab软件内建的Simulink组件技术
目前,我国开设了电子信息类专业的高校中,大部分都将Matlab软件作为重要的实验教学平台,对定理以及算法进行仿真和验证实验。Simulink组件作为Matlab的重要组成,能够为用户提供一个仿真分析与动态建模的集成系统环境。该环境下,只需利用鼠标进行简单直观的操作,就能够完成复杂系统模型的构建,在此过程中避免了大量繁杂的书写程序。由于 Simulink组件具有适应性强、效率高,结构仿真精细、流程清晰且贴近实际、效率高、使用灵活等诸多优点,Simulink组件技术已经被广泛地运用于处理数字信号与控制理论等复杂的仿真设计之中。同时Simulink能够通过连续、离散采样时间以及两种采样时间混合的的方式进行建模,该组件还可支持多速率系统,不同的系统组成部分的采样速率不同。此外,Simulink为动态系统模型的创建,提供的图形用户接口(GUI) ,使在进行模型方块图的创建时只需通过鼠标单击与拖动鼠等简单操作即可完成,为用户提供了一种更便捷、更直接的创建方式,同时能够立即获得系统仿真结果。
该组件的这一特性,一方面可以使算法的验证更为简单,减少学生投入在验证性实验中所用的时间,而将大部分精力投入到设计性、综合性试验中;另一方面,可以使学生更快捷的验证新思路、新算法,而不会由于代码调试方面的问题影响了创新实验的开展。以自适应滤波中的经典RLS 算法为例,如果直接采用Matlab编程方式,在进行代码调试时,就会消耗掉大量的精力,代码长度将达到200 行以上。而如果采用Simulink组件模块化设计的思想,只需要鼠标对模型的拖拽,就能以流程图的形式将滤波器搭建起来。由于Simulink提供了丰富的元件库,采用图形化的表示方法,学生在进行算法验证的时候只需调用成熟的模块进行参数设计即可。这样的实验方法事半功倍,思路清晰,参数的调整也十分便捷,广受学生欢迎。由此可见,引入Simulink组件后的实验,既不会影响实验效果,又能够提高实验效率,对学生模块化编程的思想也有较好的促进作用。
3 结 语
当前,社会对人才综合素质的要求不断提高,进行实验教学改革已经迫在眉睫,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,把计算机仿真技术与Simulink组件技术应用到实验教学中可以充分调动学生主动学习的积极性,充分发掘学生的创造能力,在学习到先进技术的同时,提高学生对社会的适应能力。
参考文献
【关键词】生产仿真；管道安装仿真；计算机优化
近年来，由于制造业领域三维CAD系统软件的普及，“数字生产”变得非常实用。通过生产前使用三维模型仿真整个生产进程，制造效率以及安全性达到预期效果，并且通过各领域工作台共享信息使得实施管理动态生产成为可能。下面分别介绍复杂船体分段搭载，设备搬运，CRP的安装以及机舱通道等仿真应用实例。
1 生产仿真
1.1 船舶工业仿真技术
计算机仿真主要应用于船舶设计平台，尤其是概念设计以及结构分析。由于船舶生产非常复杂且需要足够经验，计算机仿真很难广泛应用到船舶生产过程中。仿真作用如下：1.提高质量；2.缩短订单与交船时间间隔；3.减少生产成本减少成本，包括材料成本和工资；4.减少制造过程中时间浪费。
在船舶生产中仿真可以应用到如下几个方面：
1.生产进程分析和估计；2.生产计划安排；3.训练特殊技术工种的模拟器，例如线加热、焊接以及校正；4.检测施工安全性。
1.2 船舶生产仿真
随着计算机集成制造的应用，根据设计和生产数据制作产品模型，并在此基础上进行工艺设计。为了提高生产三大主要元素——生产率、质量和安全性，研究各种先进的计算机仿真技术非常重要。
船舶属于大型设备，结构复杂，具有亿万个来自世界各地生产的部件以及各种各样的材料。在建造船舶时，众多部件会聚船厂，考虑船厂环境及设备等相关的信息才能进行有效生产和工序安排。制定生产计划，需要积累丰富的船舶建造经验，以满足多工种协调作业时对效率和质量的要求。三维CAD不仅有效地应用在船舶生产仿真中，而且在自动化和飞机工业中应用也相当成功。近年来，随着计算机容量显著提高，价格也变的便宜。因此，应用软件变的越来越广泛，船舶建造仿真技术越来越简单。除此而外，三维CAD集成了船体和设备所需的所有结构件和部件。近来，IHI新开发了AJSAI系统集成了所有产品数字模型，从直观的角度在计算机上显示了船坞中搭载二周后VLCC结构的三维视图。从而提高了生产效率、安全，以及产品质量。
1.3 计算机优化制造
船舶建造过程中，多工种工人互相依靠、协作制造。随着工作难度等级提高，相关生产难度也随之上升。产品模型是计算机集成制造的核心，设计和生产计划是仿真的基础。在这一领域，基于优化生产的数字制造成为现实。
2 管道安装仿真
在船舶建造中，装配是一个很典型的工作。一般情况，工人仅仅凭借个人经验，根据不含详细说明的粗略图纸进行生产制造。因此，装配工作存在以下问题：1.从粗略图纸中构思整体结构、设计装配工序，必须接受过职业训练、具有工作经验。2.基于经验设计的工序不一定是最佳的3.生产时才能发现设计的错误。4.不可预见的问题时常出现，生产计划经常受影响5.无经验人员不能从事装配工作。近来，随着装配仿真系统的开发，即使无经验的工人也能进行装配工作。装配仿真通过船厂无线局域网将结果显示在工人从事装配场所的个人电脑上。电脑屏幕上装配时组件整体树形结构图通过三维模型图可以从任意角度观察任何想看到的地方，包括货盘名称、部件种类、部件名称、次要部件以及每个组件之间的关系的相关列表。这种模型图形即使没有经验的人们也易于理解。随着便携计算机系统成功开发以及RFID系统的问世，管道安装仿真技术将更进一步发展，尤其管道部件的管理。
3.1 分段搭载
是在机舱里，四周已有的四个分段中间插入另外一个分段的安装过程。插入分段与邻近安装好结构件相对关系非常复杂，因为该分段是在定盘上完成的。在那里，工作环境受其他因素的影响很小，设备尽可能装配在分段上。由于额定载荷为几百吨的大型起重设备同时吊卸分段时各种障碍物随时出现，因此细心而熟练地操作非常必要。只有这样，分段才能非常精确地安装在确定位置。
3.2 设备搬运
这种设备在整个FPSO营运过程中一直不停地运转，有时需要搬运至船外，进行修理、更换损坏部件。通过仿真可以设计出最优搬运路线，在整个运输过程中不会碰撞任何设备以及结构件。多种设备经过这种仿真，效果显著。仿真结果制成使用操作手册供船东检验，得到设计认可。
3.3 CRP的安装
在狭窄船坞中实现螺旋桨精确地安装非常重要。安装螺旋桨旋转轴时，船体里面和外面的安装工人需要协作工作。通过仿真预先互相交流意见、确定安装流程，装配工作才能顺利展开。
3.4 机舱通道
通过借助假想木板确认通道的人性化空间为众多船级社和船东所要求。如果设计时运用三维CAD进行仿真，设备和结构件之间干涉将会避免。这样，设计质量随之提高。
4 结论
论文摘要：运用虚拟现实仿真 (VRS)进行实验教学是激发学生学习兴趣的有效途径。针对大学生的学习特点，分析了传统教学方法的不足，探讨了基于虚拟现实仿真的“生产与运作管理”实验教学的特点、内容和形式，有助于高校教师优化教学过程，提高教学质量和教学效果。
纵观我国工商管理本科专业人才的就业去向可以发现，毕业生就业去向大都是金融业、政府机关和高校，极少有人自愿去制造企业工作，即使到了制造企业，也只愿意去财务或营销部门，而不愿去生产管理部门，原因是生产管理部门的岗位工作环境较差，待遇较低，付出多，导致集中了企业绝大部分财力、人力、设备及其他资源的生产系统受到冷落。在这样的人才使用环境中，学生对于与生产管理相关的课程自然就不重视。然而，从工业发达国家看，近年来，纷纷将注意力转移到生产领域，企业界和学术界也都开始重新审视企业内部的生产系统及其管理理论，将生产战略问题作为企业经营战略的重要组成部分来研究。可见，创新教学方法，增强学生学习 “生产与运作管理”课程的兴趣，具有非常重要的现实意义。
1 生产与运作管理课程的教学调查和教学方式的分析
1．1 教学调查
在浙江省精品课程 “生产与运作管理”的建设过程中，为了有针对性地开展课程教学方法改革，我们就本课程的学习，于2007年对我校 04级工商管理专业40名学生做了一次调查，得到如下结论：
(1)由于学生没有实际工程背景，缺乏对企业生产与运作管理的感性认识，对于生产与运作管理的一些理论和方法理解有一定困难；
(2)学生对生产与运作管理课程的认识存在误区，对相关理论知识掌握不熟练，对未来是否从事生产管理工作信心不足，导致学习该课程的动力不足：
(3)随着非制造业在国民经济中地位的提升以及制造业和非制造业现实的工作性质、工作环境和条件、工资待遇等方面的差异，决定了学生对以制造业为主体的生产与运作管理课程热情不高；
(4)学生对传统的案例讨论、观看录像、企业参观、专家讲座、计算机辅助教学等教学模式基本认可，但是对创新教学方法和手段的需求更为强烈。
1．2 教学方式分析
生产与运作管理是一门实践性、操作性强的课程，教学 的关键是让学生产生 “真实感”。教学方式除了课堂授课外 ，传统的教学方式主要有如下几种 。
(1)观看录像。这种方式比较简单，国外教材都配有相应的录像教学光盘，学生通过观看录像了解国外先进企业的生产与运作管理经验。比如针对质量管理专题，播放美国著名酒店的全面质量管理录像；讲授 5s现场管理，播放一盘有关现场改善的录像；讲到供应链管理、库存管理时，根据需要选择相应的录像播放。
观看录像这种方式存在 2个问题，一是现有录像大多是英文版，录像的对话比较快，多数学生听不清楚。另外，录像内容以综合性为主，缺乏针对国内生产管理的专题教学光盘。
(2)参观企业。这是一种比较好的理论联系实践的学习方法，能够让学生真实感受到企业的实际生产隋景，并对照所学的专业理论知识加以思考。比如，针对绍兴纺织特色，选择了纺织印染企业作为参观对象，让学生到生产车间看设备布局、生产流程、生产计划与调度、质量控制、现场改善与员工的班组建设等基层运作管理。
这种方法在实施中存在困难，主要是没有建立固定的教学基地，与企业没有稳定的关系；而且，随着学生人数的逐年增多，许多企业对学生参观不感兴趣。
(3)邀请企业专家讲座。对于某些实务性、技巧性比较强的内容，如生产调度、员工指派、班组建设、现场改善等，请企业专家结合自己的工作实际，现身传授管理技巧和经验，比任课教师讲效果好，印象深。
与参观一样，邀请专家也存在一定困难。由于企业的工作繁忙，很难保证企业专家能按照课程的教学时间来安排讲座，这样很有可能打乱教学计划。
(4)案例讨论。教学案例一方面可以增加学生的实践知识，另一方面帮助学生深入理解相应的教学内容，提高学生分析问题、解决问题的综合能力。生产与运作管理课程案例不同于其他管理课程的案例，它的特点是需要生产与运作管理理论知识作基础解决实际问题。比如：生产能力规划案例只有在学习完生产能力查定办法相关理论的基础上，才能进行案例分析；库存管理案例的中心是解决库存问题，如果不了解库存管理理论，是很难进行案例讨论的；又比如网络计划案例，在讨论的时候，学生首先要对网络计划技术有所了解，然后才能进行案例分析。
目前好的生产与运作管理案例不多，主要问题是：案例篇幅太长，描述性内容多，真正反映生产与运作管理的实际数据和实际场景模拟少，教学效果不佳。
(5)传统的计算机辅助模拟实验教学系统(实验教学软件)。采用计算机和多媒体辅助实验教学，教师可以精心设计教学内容，使复杂问题简单化，繁琐问题条理化，抽象问题具体化，具体问题概括化，使教学过程以直观的形式达到人机一体，便于围绕某一学习主题进行密集、快速的活动，同时增加了课堂教学的密度和广度。目前本课程中常用的实验软件主要有物料需求计划／制造资源计划实验 (MRP／MRP II)、项 目进度计划实验 (PERT)、质量管理实验 (排列图、因果图、直方图、控制图)、工作分析与工作研究实验等。
从近年来的实施情况看，学生对这种传统的计算机辅助实验教学开始产生视觉疲劳，兴趣逐步减弱。原因在于某些实验教学软件只是教学形式的变化，更多的是将重点放在了生产与运作管理活动教学模型的求解上，而对于更为重要的企业业务流程分析、经济模型构建与咨询诊断等功能没有真正体现。实验过程中，学生只要记住几个参数，并输入到软件规定的相应位置，就可以得出实验结果，不能真正起到培养学生知识运用能力和创新能力的目的。另一个主要原因是该课程实践性很强，而高校教师普遍缺乏企业生产管理的实际经验。某些教师一直从事教学工作，没有企业的从业经历，或者即使有一定的生产管理的实际经验，也由于长期在高校从事教学和学术研究，对企业目前生产运营中的某些实际问题的了解不够深人。由于实际管理经验的缺乏，教师容易在教学中造成理论和实践脱节、枯燥和不生动等问题。
2 虚拟现实仿真技术在“生产与运作管理”教学中的应用
随着管理思想的发展和新技术、新方法、新成果的不断涌现，生产与运作管理学科的范围和内容在不断拓展，仅仅依靠人的经验及传统的计算机技术难于满足越来越高的要求。基于现代计算机技术及网络的虚拟现实仿真技术，已经广泛应用于电力、交通运输、通信、化工、核能等各个领域。借助虚拟现实仿真技术进行本课程的实验教学，对企业业务活动进行多维仿真，给学生产生各种感官信号，使学生有身临其境的感觉，并能使学生与虚拟现实环境之间进行多维信息的交互，从定性和定量结合集成的虚拟环境中获得企业生产运作活动的感性和理性认识，体验、接受和认识客观事物，深化对概念、原理和方法的理解，进而提出设计创意。在制造业生产系统的规划、设计、运行、分析及改造的整个生命周期，都可以使用虚拟现实仿真技术进行实验教学，具有代表性的主要有如下几种。
(1)用于产品研发的仿真实验。产品研发过程可分为概念设计、细节设计、评审和再设计阶段。每一阶段又可以细分，如详细设计可分为总体CAD、零部件 CAD、计算机辅助工程、可制造技术、可装配性设计等。产品研发过程的仿真实验就是对上述活动进行模拟，让学生从进度、资源和成本等指标进行综合分析，选择集成的最优方案。
(2)用于车间设施规划和布局的仿真实验。根据车间之间和车间内部空间的组织方式，采用虚拟现实仿真技术模拟各种方案，判断车间整体布局是否能满足车间调度要求，车间设备是否得到充分利用，负荷是否比较平衡，物料处理系统是否能够和车间的柔性程度相适应，生产制造运输费用是否合理等。例如在流水线生产系统的仿真实验中，运用WITNESS仿真软件模拟流水生产过程，加深学生对流水线组织设计与技术设计的理解和掌握，让学生学会对流水线进行控制。目前国内外用于辅助车间生产系统设计的仿真软件有 PURDUE大学开发的 GCMS，System Modeling公 司开 发的 SIMAN／CINEMA，Auto Simulation公司开发的 AUTOMOD／AUTOGRAM和清华大学开发的 IMMS等。
(3)用于车间生产调度的仿真实验。车间内部的生产调度问题包括：确定工件的加工路线，确定工件在机器上的加工工艺和加工时间，选择运输路线和工具，指派加工工人等。生产调度仿真实验就是对这些调度问题进行分析和评价，目前已经有一些成熟的软件可用来仿真调度问题，如 Autosched、JobTimePlus、FACTOR、FACTOR／AIM和 SIMNETD等。我国也已研制开发了用于车间调度层面的仿真软件，如南开大学研制的JobShop，清华大学与航天部204所等单位开发的工厂仿真调度环境FASE，以及在此基础上开发的智能规划调度系统等。
(4)用于物流与供应链管理的仿真实验。从生产线到车问到整个工厂，再到供应链系统的库存、瓶颈、流程、协作和信息共享等方面，通过仿真可以快速改变和优化系统的流程逻辑和决策数据的灵敏度分析。如：在物流系统中配送路线的优化实验中，运用 WITNESS软件的设计功能，根据规划与物流分析的主要内容，以物流系统中运输成本最小为目标，设计物流系统中的配送路线，使整个配送路线最优，从而达到运输成本最低；在垃圾回收物流仿真系统设计实验中，仿真程序研究如何设计物流系统，使收集系统在满足时间约束、载重约束的条件下，使垃圾处理公司的物流总成本最低。系统涉及的指标主要有车辆载重量、随车工作人员数和客户满意度。
总之，虚拟现实仿真技术在制造业的应用已经贯穿于产品设计开发、生产计划制定、加工、装配、测试和销售的整个生命周期。
除了上述单一企业的生产管理的虚拟现实仿真技术外，用于虚拟企业业务流程集成的虚拟现实仿真技术正成为仿真技术研究的热点。比较典型的仿真实验软件是 CIM—OSA，在应用 CIM—OSA进行供应链分析与设计时，系统描述了2个仿真工具的开发和设计。其一是在 Arena仿真平台上开发的单机后勤仿真器，其二是基于 Internet的虚拟企业内供应链集成仿真环境。在基于 Internet仿真器的功能设计上，每个供应链模块包括在线的Intemet应用和离线的信息管理 2个模块。Intemet系统在通用的www环境下进行开发，以支持各类广泛应用的Web服务器和浏览器。根据不同供应链伙伴的不同需求，如在线订购和在线库存量检索等，它们的应用系统将有所不同。
另外，虚拟现实仿真技术的应用也正在向服务业不断渗透。目前许多高校在生产与运作管理的实验课程中，都安排了服务业的相关仿真实验，代表性的是采用 Lanner公司提供的世界领先的仿真工具 WITNESS。通过 WITNESS对实际商业系统 (工业工程、制造工程、运作管理、供应链与物流、战略管理、业务流程)的建模和仿真，让学生了解不同制造业、服务业的运作流程。通过 WITNESS模型的交互菜单，学生可以作出不同的管理、运作流程项目的设计，并能够及时运行和获得系统的效果，给学生提供深刻的流程体验，使学生能很好地完成生产与运作管理课程的各项设计任务，达到真正提高教学效果的目的。
3 结束语
生产与运作管理是一门实践性很强的课程，从增加现实场景模拟、加强课堂师生互动、强化理论与实际结合等方面不断创新多样化的教学方法，对学生进行实践技能和科学研究方法的训练，不仅有助于学生巩固课堂所学知识，加深对生产与运作管理基本概念、基本原理和分析方法的理解，掌握从事企业生产与运作管理活动的基本技能，而且，能够拓宽学生的知识领域，锻炼学生的实践技能，培养科学严谨、求真务实的工作作风。
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首先将模拟电子技术课程的教学体现在三个方面：课堂理论教学、计算机仿真技术辅助教学和实践教学。其次，模拟电子技术相关知识点的实践应用则贯穿于大二（下）到四年级的毕业设计，如大二的电子技术基本技能训练、模拟电子技术课程设计，大三的综合电子系统设计，大四的毕业设计等。其三，除了这些必修科目以外，在一些选修类项目，如大学生科技创新、电子设计竞赛、社团组织中也体现了模拟电子技术知识的运用。通过培养方案的调整，可以行之有效的保证学生在校学习期间不断学习、实践模拟电子的相关知识，将学以致用的理念贯穿于整个在校学习期间，使学生在反复学习实践中不断拓展知识的深度和广度，具有分析问题、解决问题的工程实践能力。
二、改革探索更加有效的教学模式
（一）教学手段不断改革
为了改进教学质量，提高教学效果，为培养应用型人才提供有力支持，近年来，我们在教学手段的不断改进方面做了有益的尝试。第一，引入计算机仿真技术，将理论与实践有机结合。在教学中引入仿真技术，有效的改进了教学效果，增强了学生分析问题、解决问题的能力。首先，站在教师的角度，仿真技术的使用，使教师在原有电子课件的基础上，加入了对实际电路的分析过程，使得教学生动直观，加深学生对概念和规律的理解和掌握。通过仿真软件，不仅可以帮助学生理解一些抽象概念，并且可以使其深刻理解在电路中，各元件参数对电路的影响。其次，从学生的角度看，将计算机仿真技术与模拟电子技术教学内容有效结合，使学生通过仿真直观的了解本课程研究中所能解决的实际问题，有利于激发学生的学习兴趣与参与探索的求知欲。如在学习完相关理论后，引导学生利用仿真软件自行设计波形信号发生器、多路输出的直流稳压电源、心电图信号放大器、低频功率放大器、光电报警器等。学生通过这样一些模拟电路的实际应用，了解了课程的作用，明确了学习目标，产生了好奇心，激发了学习动力。在教学中引入计算机仿真技术，使学生在教师的引导下带着问题进行自发学习，使整个学习过程始终处于探索研究、再探索研究到最终验证的良性循环过程。第二，开放实验室，提供探究和创新的良好环境。模拟电子技术是一门实践性很强，并且面向工程的课程，基本的应用电路在掌握了基本理论后，都需要实验来验证。通过实验验证理论→发现问题→结合理论修正问题→再次进行实验验证，通过这样一个螺旋式过程，学生学习知识的深度和广度均不断拓展。同时，也让学生深刻体会到了实践和理论的差异，在实践中切实锻炼了学生分析解决问题的能力。院系面向电子信息类学生开放电子技术实验室，为学生提供了理论联系实践的场所，更为学生进行探究式学习提供了不可取代的自主学习平台，是培养学生探究未知能力、实践能力和创新能力的必要途径。除集中实验外，课后及其他学期学生根据自己的兴趣及时间安排，自行登记到实验室进行实验和研究。电子技术实验室安排值班教师为实验学生答疑，帮助学生探究和创新。实验室的开放，满足了不同层次学生培养实践能力的要求，体现了因人而异、因材施教的教育理念。第三，充分利用网络资源，引导学生自主学习。模拟电子技术课程为校级精品课程，目前在建校级资源共享课程。现有的精品课程网站，为学生的课外学习提供了一个高效的研究型学习平台。精品课程网站提供了丰富的和教学相关的资讯。学生可以根据自己的兴趣和爱好，进行探索式研究式自主学习。这样的学习模式不受空间和时间的制约，延伸了学生获取知识的途径，不仅使得学生的学习变得更加便捷，而且学习起来更加自主、高效，更重要的是在学生能力培养方面起到了不可或缺的作用。
（二）教学方法不断改进
教学是一个获取知识、启迪思想、激发潜能、培养能力的过程，它需要教师根据自己的教学能力设计一种教学策略，通过优化的教学手段和教学方法，在课堂上将教学内容精彩而生动地展示给学生，并且在课后进一步挖掘学生自主学习的潜力。在培养应用型人才思想指导下，我们不断在教学方法上进行探索和改进，侧重培养学生的工程应用能力。
1.采用启发探索式教学激发学生学习兴趣，提高教学质量。
采用启发探索式教学提高学生的学习兴趣，教师在教学中主要承担主导作用。在对课程进行教学设计时，在保证基本概念的基础上部分重点采用案例式教学，通过分析实际电路，引入知识点。通过课堂讨论、仿真软件演示、习题研究等环节，引导学生自主学习，让学生由被动的接受知识转化为主动的探索知识，充分发挥学生在教学中的主体作用。教师在完成一个知识点或一个章节的教学后，布置两到三个综合性的问题，让学生自由分组形成课题组。利用课余时间自行通过查阅资料完成题目的分析、方案选择、电路仿真设计、结果分析，并制作出一份多媒体课件及电子文档说明原理、分析过程、重难点及注意事项，由课题组选派一名同学在课堂上进行讲解，并且接受老师和同学的提问，进行讨论。在这个过程中，学生不仅从中领会自学的思路，学会分析问题和解决问题，而且还培养了团队协作能力和科技论文的写作能力。还有一点也是很重要的，即讲解之后还要接受老师和同学的提问，进行讨论。在这个环节中，不仅可以查漏补缺，检查出学生在学习过程中的薄弱环节，及时加以弥补，而且也可以有效的促进教学相长，教师可以根据讨论中学生反映出的兴趣点对教学过程进行进一步优化。最后，在教与学的位置互换中，学生亲身体验了“教”，这有助于加强师生之间的互相理解。
2.鼓励支持学生自主学习，拓展知识广度与深度。
课堂教学无论在时间和内容上都是有限的，除了课堂教学，课后可供学生自主支配的时间很多。引导学生利用好课余时间，是提高学习质量的一个有效工具。如在初期给出参考书目，让学生阅读，撰写读书报告；给出优秀的模拟电子技术学习网站或电子论坛，指导学生进行自主学习；订好答疑时间，定期解答学习过程中遇到的问题；鼓励学生参加专业社团及校省级大学生创新项目；在学生自愿报名的基础上，优选学生参与省及国家的电子设计竞赛和智能车大赛；鼓励和帮助学生在校学习期间发表学术论文等。参与以上活动的优秀学生，根据培养方案中规定，均奖励相应的学分，旨在鼓励和培养学生的研究创新能力。通过近几年的实践，反映出学生普遍对面向实际、有挑战性的课题比较感兴趣。而兴趣是促进学习的强大动力，在强大的兴趣驱动下，在团队精神的鼓舞下，学生自发学习，分析问题、解决问题的能力得到了迅速的提高。近年来，电信专业的学生在大学生电子设计竞赛、智能车大赛中均获得省级以上奖项。
（三）重组优化教学内容，充分发挥课堂教学的效果
在课时压缩的客观条件下，教学内容必须进行优化重组。教学内容在保证本课程基础及关键知识点完整的前提下进行了合适的优选。在电子教案中增加了本学科领域的技术前沿和新科技成果的应用介绍，在不多占用课时的基础上扩展了知识的广度，提高了学生的学习兴趣，同时也为学生的自主学习指引了方向。
三、教学改革的进一步探索
关键词：情境教学；教学模式；数字化
引言
职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识、技能的训练，以能力培养为本位，以就业为导向，强调技能和实际操作能力培养。但从总体上看，职业教育仍然是我国教育事业的薄弱环节。随着信息技术的广泛使用，改变了生活、工作和学习的方式，也对职业教育提出了新要求。无论是大规模的区域性数字化职业教育资源，还是学校自建的小型数字化职业教育资源，普遍存在缺乏系统性、优质数字职业教育资源不足、低质数字职业教育资源重复建设、动态更新缓慢等一系列问题，严重困扰着数字职业教育资源建设的可持续性发展。因此，构建数字环境下职业教学情境教学模式，将新知识、新技术和新方法融入职业教育课程体系中，深化职业教育教学改革，培养适应现代化建设要求的高素质劳动者和专业人才是职业教育的发展趋势。
教学过程模式
职业院校培养的人才类型是技术应用型、技术技能型或操作性的高技能人才，因此，要根据未来职业需求和学生未来发展需要制定培养目标，围绕既定的教学目标、教学内容，在数字环境下构建未来职业情境，采用师生相互作用的方式、结构与程序开展教学组织活动。
1.创设情境
教学情境是指在课堂教学中，根据教学的内容，为落实教学目标所设定的，适合学习主体并作用于学习主体，产生一定情感反应，能够使其主动积极建构性学习的具有学习背景、景象和学习活动条件的学习环境。[1]广义来说，是指作用于学习主体，产生一定的情感反应的客观环境；狭义来说，是指在课堂教学环境中，作用于学生而引起积极学习情感反应的教学过程。[2]依托数字环境创设多层目标结构模式，形成职业教学中情境教学的独特优势，缩短学校与职业领域的距离，提高学生对经济社会发展的适应能力。教师依托开放教育资源和数字环境创设情境，营造一种学习氛围，使学生形成良好的求知心理，参与对所学知识的探索、发现和认识过程，激发学生的参与意识，引发问题，使其进一步明确学习目标，主动参与。
（1）创设技能目标情境
利用开放教育资源创设技能目标情境，培养学生的职业素养和职业岗位能力，掌握相关职业领域的技术发展和工艺变革。[3]利用仿真技术创设技能目标情境，使学生在职业情境中掌握职业岗位的工作流程、技术标准及生产工具的使用，培养学生的操作运行能力、维护检修能力、安装调试能力、技术管理与安全管理能力，使学生具有一定的可持续发展能力。
（2）创设知识目标情境
利用开放教育资源创设知识目标情境，培养专业基础能力，注重理论与实践相结合，使学生掌握职业岗位所需专门性知识和技术特征知识，建立职业岗位所需的知识结构、能力结构和素质结构。[4]利用仿真技术创设知识目标情境，培养学生的专业基本技能，突出实用性、技能性和职业性，为学生提供一个知识和技能的基础平台。
（3）创设通用能力目标情境
利用开放教育资源创设通用能力目标情境，培养学生在不同职业中的适应能力，即在职业岗位变化时，依然能较快地适应新的职业岗位的能力；培养在不同职业间的可迁移能力，即在环境变化中不断自我充实、自我提高、自我发展及终身不断学习进步所必备的能力[5]。利用仿真技术创设通用能力情境，训练学生探索问题、判断问题和解决问题的能力，培养学生的逆向思维能力，形成职业意识，提高职业能力，使学生具备一个现代职业人的基本素质。
（4）创设情感态度和价值观情境
根据不同的职业，利用开放教育资源和仿真技术创设培养情感态度和价值观情境，即培养学生自我管理、自我调节、自我约束的能力，既掌握理论知识的识记、理解、迁移和运用的方法，又掌握实践技能学习的一般规律，具有对职业技能进行分解、归纳，并用来解决实际问题的能力。
2.监控指导
教学过程监控主要是监控学生学习策略的使用情况、监控与评价学习过程，促进学生对知识的主动建构和专业素养的稳步提升。监控指导包括课堂理论教学监控指导和实践教学监控指导。
（1）理论教学监控指导
依托开放教育资源教师针对学科专业知识进行课堂教学活动，教学内容突出教学重点和难点，注重基本理论、知识的传授，确保知识丰富连贯。
（2）实践教学监控指导
利用仿真技术是将理论知识和实践活动、间接知识与直接经验、抽象思维和形象思维、传授知识与训练才能相结合进行实践教学活动。注重实践技能的传授，激发学生的学习动机和学习兴趣，培养学生敏锐的直觉能力和创造性思维能力。
3.个别指导
个别指导可以做到因材施教，有助于发展学生潜力，提高综合素质，在教学过程中采用面对个体、兼顾全体的教学策略，教师注重个别差异，重视与学生的交流，迅速反馈。根据不同的学生个体，利用开放教育资源和仿真技术提供个性化、多样化的学习资源，制定不同学习任务和不同难度的学习计划。在教学过程中教师要既注重前期的教学设计也重视学习过程的个别指导，在教师引导和带领下，学生在特定时间内有目标、按计划地交互性学习。[6]
学习过程模式
数字环境下职业教育的学习过程强调情境化、个性化和多样化的教学和学习，强调学生是学习过程的主体，因此在学习过程中应充分调动学生的积极性和主动性。
1.创设情境
在开放教育资源和仿真技术的支持下构建职业教学情境学习环境，优化整合学习资源，提供包括各种多媒体网络课件模块、实时辅导模块、非实时辅导模块的学习系统；包括作业跟踪模块、分级操作测试模块、学习记录模式、成绩分析模块、评估反馈模块的学习管理系统；包括多媒体素材模块、操作技能训练模块、学习策略模块、试题库模块的学习资源库。
数字环境下的职业教育情境有助于让学生在“一站式”的学习环境中学习，不必因到处寻找资源而迷失在教育资源中。教师不关注如何填鸭式地将大量的内容强加于学生，而是致力于给学生提供多样化的、情境化的学习资源，支持学生的自主学习。
2.明确学习目标
在数字环境下创设职业教育情境学习的环境中，明确学习目标的本质是对学生的学习过程进行引领，整合优质学习资源，让学习更加有效。根据教学需求和职业需求，教师有效地组织数字化教学资源，对学生学习过程进行一体化设计，加强学习内容的筛选与组织，引导学生了解自己的学习方法和学习特点，培养自主学习的能力。根据学习目标，教师进行学期整体规划设计，对学习内容、学习活动、学习效果测评等做好“一体化”的统筹规划，帮助学生循序渐进地掌握最有价值、最具核心、最有用的学习内容。
3.探究学习
基于数字化环境的构建职业教育情境学习环境，以“教师引导、学生主体”为中心，在教师的指导监控下，学生选择探究形式，完成从发现问题到解决问题的学习和交流过程，通过亲身实践，得出结论。学生除了有一定的逻辑能力等智力因素外，在情感智能、思维策略和技能方面要具有创新的勇气、宽松的心理氛围及良好的完成任务的动机。在探究学习过程中，搭建数字化的情境学习环境，学生可以在职业情境中获取丰富的教学资源，如视频课件、案例分析、岗位流程、操作演示等，实现各种资源的优化组合，学生可以在大量的教育资源中获取知识和技能，培养未来职业能力。同时，在数字化的情境学习中，针对不同的学生，采用不同的学习活动方式，教师，学生参与并讨论，最后教师总结，这种探究学习方式有助于激发学生的学习兴趣，培养其解决问题的能力，活跃了学习气氛。
4.评测反馈
评测反馈是有效自主学习过程的重要环节，学生对学习过程不断进行监控、调节，对学习结果进行反馈，有助于提高学习成绩最终达到预定的目标。为确保在数字化情境中评测反馈的科学性、导向性、客观性和全面性，可采用学生自评、小组互评、教师评测等多元化评测方式，多维度地对学习效果进行反馈，为学习内容、学习计划和学习方法的调整提供依据。
结束语
数字环境下职业教学情境教学模式能够优化课堂环境与结构，突出体现教师的主导作用与学生的主体作用，使职业教育由传统的灌输讲授转变为学生自主探究、发现、分析、解决问题，进而完成知识的建构。在数字化职业教学情境中，提供给学生充分、自由运用的时间，创建学生个性发展的空间，激起他们的创造欲，发挥其潜能，培养其自学能力、思维能力、表达能力和创新能力。
参考文献：
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[4]陆海英.教学情境创设的常用方法[J].新课程，2011（8）.
论文摘要：由于社会对于电力的总的需求不断增大，同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格，输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题，文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情，讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。
一、输配电线路施工技术概述
目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。
二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状
（一）输配电线路施工技术仿真系统概况
输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。
输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过Internet 软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。
输配电线路施工技术仿真系统的开发，主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用，尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统，并取得了显著的效果，这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验，其技能可以与在现场工作2年的人员比，因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性，计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域，例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中，后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用，但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段，还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。
（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计
目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。
关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。
输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。
通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显著的作用。
三、结论
输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中，供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核，着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统，使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目，并且允许人员在培训中发生各种错误，同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害，不受其他客观条件的限制，此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训，从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目，缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行，实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量，在短时间内提高施工技术人员的技术水平，对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显著，但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平，还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统，争取达到创造更高的经济效益和社会效益。
参考文献
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《汽车理论》课程是一门通过高度有机综合工程数学、工程力学与汽车构造等专业知识体系来提高学生对汽车动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性和通过性等重要汽车使用性能指标进行定量化分析并研究相应的优化设计方案的能力的专业基础课程[1，2]。在笔者的教学过程中，通过课堂调研与作业信息反馈，发现学生在学习过程中普遍对基本概念与定义的理解不够深入，从而导致他们所分析出的各类具体工况下汽车的性能表现缺乏实际的物理依据这一问题，进而反过来更加阻碍学生对基本概念与定义的充分理解和吸收，最终形成恶性循环，极大地挫伤了学生的学习积极性。
从每年期末考试的情况来看，汽车理论的平均分与及格率均低于汽车构造、发动机原理、汽车设计等其他专业主干课程。如何在已有教学水平和教学资源的基础上深化改革教学方法，提升学生的学习动力，培养学生对专业技术研究开发关键核心问题的敏锐嗅觉与快速解决能力，是值得每一位《汽车理论》课程教师深思的问题。
传统的《汽车理论》课程教学分为理论教学和实践教学两部分，课堂理论教学一般在课时分配上占有绝对主导权地位。而从考核与成绩评价方式上来讲，也是传统的期末考试成绩具有绝对话语权。这样的设计原则上合理，但是过于依赖课堂教学与期末考试在专业能力培养与考核上的作用。在课程学习阶段的学生早已不是刚入校的高中毕业生，而是有一定专业知识素养并充满专业实践创新基础与渴求的大三学生。教学方式和考核方式的过于单一，在很大程度上会降低学生的学习兴趣和对专业前景的光明预期，最终影响培养质量。为此，本文将重点分析如何在坚持传统教学方法精髓的基础上进行教学考核方法的创新，从而为培养具有高度理论素养和强大实践创新能力的学生提供可靠保障。
文中提到的教材均为清华大学余志生撰写的汽车理论各版教材，主要以第五版为主。
一、传统教学方法的坚持与优化
传统教学方法即教师PPT讲授+板书详细剖析关键知识难点+师生问答互动+评阅学生作业。对于汽车理论这门理论课程，坚持该方法无疑是以保证学生理解掌握完整理论体系与普遍分析方法为出发点，但在实践过程中，我们可以尝试进行以下优化：
1.第一章。改变常规的授课思路，以汽车坡道行驶驱动动力学建模理论、方法、过程与模型在动力性评价与优化设计中的应用为基本讲授纲要和思路。有了对模型的系统理论认识，就很方便教师给学生讲授理论研究与实验中发动机转速特性、滚动阻力系数、空气阻力系数、坡度与加速阻力系数、附着率的由来及其在模型理论分析中的地位与作用。按此思路优化第一章教学，可以强化培养学生以系统动力学的微分方程建模来对汽车驱动性能进行研究和设计开发的工程学研发思路，促进同学们对在先修的理论力学、高等数学等课程中自己认识较浅的知识盲点进行深化具体认识。此外，通过本章开始的课程学习所逐步培养的这种能力也有助于培养学生学习其他机械工程领域的专业技术基础课程的自学能力，从而使学生在将来的就业与深造中具有广泛的适应性与极强的自主性。
2.第二章。以发动机万有特性为基本出发点，引出等速、等加速与等减速工况燃油消耗量的分析方法以及影响燃油消耗量的主要因素。由于发动机万有特性通常属于学生认识不深入的基本知识点，那么，结合本课程的一个重要培养目标——对专业技术研究开发关键核心问题的敏锐嗅觉与快速解决能力，将由基于万有特性的发动机最小燃油消耗特性所确定的最佳无级变速器调速特性原理对无级变速器的结构功能设计的理论指导作用作为本章的重要研讨性学习内容来开展教学工作，教学过程可采用案例研讨、以小组为单位的课程设计作业、课程设计作业答辩等方式灵活进行。而且，鉴于万有特性理论的重要性和相关应用的重要工程意义，无级变速调速理论的研讨性学习是本章的教学重点。
对于电动汽车部分，属于目前的主流新技术。为了给学生强化工程创新实践意识，本节的教学可以以在理论讲解的基础上结合主流动力性燃油经济性仿真分析软件——Cruise、Advisor在具体车型设计方案评估中的应用来开展[3，4]。教学过程可采用案例研讨、以小组为单位的课程设计作业、课程设计作业答辩等方式灵活进行。如何将仿真技术与教学有机结合将在本文后面相关部分阐述。
3.第三章。第三章讲授的内容是对前两章所学内容的进一步深化，更侧重于档位的设计、匹配对汽车燃油经济性和动力性的综合影响。传统授课方式能保证学生吸收大部分核心知识点。本章的教学重点在传动系档数和各档传动比的选择上。学生普遍反映教材相关内容过于抽象，学习过程中感觉不贴合实际。为此，教师在精确传授教材内容的同时，应该结合自己在企业的实际工作经验给学生直观形象解释清楚几何速比级差与渐变速比级差在改善汽车动力性上的显著差异，方有助于理解。
4.第四章和第五章。第四章和第五章是本课程的又一教学重难点。由于第四章涉及的制动动力学与第五章涉及的汽车操稳系统动力学存在相互耦合关系，且都同时直接对整车的行驶操纵稳定性有最直接的影响，所以笔者设想在遵循传统教学理念方法的同时，将两章的内容系统整合在一起进行讲授。一来期望提高学生综合分析解决问题的能力;二来教学内容会更贴近汽车行驶的主动安全性这一前沿尖端技术，在兴趣的指引下能有效提高学生的学习兴趣。
因为现在的学生数理基础都比较扎实，同时理论力学也学得比较深入，所以在分析制动方向稳定性和操稳性时，除了通过动力学模型的推导使学生获得精准的理论认知外，建议以MATLAB/Simulink软件为切入口，教会学生将教材上重点讨论的模型转化为仿真模型并通过仿真来形象理解制动和转向控制对汽车操稳性的综合影响。进行相关教学时可采用案例研讨、以小组为单位的课程设计作业、课程设计作业答辩等方式灵活进行。
此外，这两章有几个知识点联系非常密切。在传统的教学进度安排中是分开讲授的，学生感觉比较抽象难懂。但如果结合在一起讲授，预期效果会比较好。这两个知识点是第四章中考虑侧偏时的制动力系数、侧向力系数与滑动率的特性关系以及第五章中的轮胎侧偏特性与附着椭圆。每年的期末考试涉及到这两个知识点的分析论述题失分非常严重。说明学生理解不扎实。综合讲解这两个知识点时，最终目的是使学生通过综合分析制动力驱动力侧向力系数随滑动率和侧偏角的变化而变化的相关特性曲线，结合轮胎侧偏特性，来理解附着椭圆的生成过程以及它在理论分析和设计中的指导意义。
由于附着椭圆生成过程中涉及的因素有侧偏角对驱动力制动力——滑动率特性的影响，还有滑动率对侧偏刚度特性的影响[5]，其教学难度至少和理想制动力分配曲线组的生成过程相当。如果还要进一步探讨如何根据附着椭圆来合理进行滑动率、侧偏角的匹配工作，那么其教学难度应该至少和利用f、r线组与β线组来研究车轮在某一附着系数路面的抱死顺序相当。因此，这一内容的PPT制作时应充分利用动画功能来层次清晰地展示椭圆的生成过程。
在教学中，还应注意的一点是，在分析前后轮不同的抱死顺序对汽车运动稳定性影响时，教材中没分析前后轮同时抱死时对汽车运动稳定性的影响。作为启发式教学的经典案例，可以通过课堂讨论并抽学生回答问题的方式来开展启发式教学。
5.第六章。本章的内容理论相对较深，在教学过程中，改进的方向依然应该是引入MATLAB/Simulink进行仿真教学。通过仿真分析直观地体会悬架刚度、阻尼、动行程等关键参数的改变对车身、车轮等部件的振动位移、振动加速度的时频响应特性的影响，并可以针对不同的振动控制目标提出不同的参数优化方案。
在教学过程，可以采用案例研讨、以小组为单位的课程设计作业、课程设计作业答辩等方式灵活进行。由于本章内容理论体系较复杂，故可以在期末的笔试中略微减小本章的权重，而将本章内容的考核重点放在平时的课程作业答辩环节。
6.第七章。一般来说，本章不是本门课程的教学重点。采用常规的教学方法即可进行授课。当然，在涉及到牵引通过性计算和汽车越过台阶、壕沟能力的分析计算时，可以引入MSC ADAMS软件从可视化动力学仿真的角度来让学生验证教材上相关理论的正确性。这样，学生就会对教材上理论分析的结果有一个感性化认识，这又反过来促进了他们进一步探求教材上理论分析的更深层理论假设出发点以及细究逻辑推理演绎过程的兴趣。
在教学过程，可以采用案例研讨、以小组为单位的课程设计作业、课程设计作业答辩等方式灵活进行。由于本章内容理论体系较复杂，故可以在期末的笔试中略微减小本章的权重，而将本章内容的考核重点放在平时的课程作业答辩环节。
二、动力学仿真技术在汽车理论教学过程中的应用
以上分析了在传统的理论教学过程中如何进行教学改进与优化。在理论教学的同时，实验教学不可或缺。实验教学存在具体形象、生动有趣、学生认知积极性高等优点，这有助于夯实学生的理论认知水平。
就目前各大学的平均实验条件而言，汽车理论实验的内容一般集中在动力性、制动性和平顺性这三大块上[6]。由于操稳性涉及综合性能要求最高的整车系统，而燃油经济性要求各种复杂的实车行驶工况，所以实验开设的难度比较大。同时，由于现在学生人数很多，实验场地又相对有限，所以实验教学方式也出现了局部与传统课堂教学方式趋同的趋势。具体而言，教师现场讲解学生认识了解的时间增加了，而学生亲自动手做实验的时间减少了。
为了在有限的实验条件下使学生直观形象地领会汽车动力性、经济性、制动性、操稳性、平顺性等经典工程实例的理论精髓，需要把动力学仿真技术引入到实验教学环节中来。这就要求学生先期掌握基本的仿真技术，同时也要求教师先期完成各类性能经典工程实例的仿真平台构建与程序调试工作。
1.第一章。汽车的驱动动力学方程本质上讲是基于牛顿第二定律的线性微分方程，非常便于利用MATLAB/Simulink的基本编程功能来对行驶过程进行模拟。只要将相应的作用在汽车上的各类驱动力和行驶阻力进行函数编译形成计算子模块后，再利用Simulink强大的可视化编程功能，非常便于学生直观理解汽车的驱动力——行驶阻力平衡机理与方程式。在此基础上，学生通过软件操作，即可验证教材上的案例分析结果，从而形象直观地加深他们对理论的理解深度，灵活掌握汽车动力性三大指标的工程设计与评价意义。在完成仿真计算分析的过程中，在编译作为仿真基本单元的各类驱动力与行驶阻力函数模块时，学生可以进一步复习各种力的计算方法，并深入领会各类驱动力和阻力的生成机理及物理含义。
2.第二章和第三章。本章的燃油经济性分析与混合动力汽车部分宜大规模采用仿真教学。教学过程中，建议以汽车的档位设计与燃油经济性动力性的综合优化匹配设计为核心教学目标，开展教学任务设计与执行工作。教学软件可以采用ADVISOR或AVL/Cruise。由于这些软件能对模型和源代码进行开放式设计，具有优秀的模块化的展示与人机界面交互式仿真设计操作功能，再加之能与其他多种软件进行联合仿真，仿真结果直观可信度高，所以利用该软件即可快速完成不同车型动力总成的传动比等参数设计并直接在各类典型循环工况(NEDC、UDDS、1015、ECE-EUDC)下进行快速仿真测试检验这些参数设计对燃油经济性和动力性的改善效果。
对于混合动力汽车部分，由于绝大部分学生之前没有任何工程实践经验，而教材的论述又过于理论化，所以在教学过程中可以利用上述软件给学生讲解车身、车轮、电机、传动系、动力电池、发动机模型的基本仿真原理并引导学生按教材的内容搭建串联式、并联式和混联式的动力性与经济性仿真模型。完成模型构建后，可以再结合模型给学生讲解不同构型的模式切换过程及仿真方法，最后可通过布置仿真作业让学生理解不同构型的模式切换控制在动力性和燃油经济性方面有哪些具体的性能表现差异。
3.第四章和第五章。由于讨论制动方向稳定性与二自由度汽车操稳动力学特性时都是建立的简明易懂的常微分方程模型，所以它们的分析都可以利用MATLAB/Simulink的可视化编程与仿真功能来实现。由于在第一章的学习过程中学生已经能针对系统受力编写函数子模块，加之动力学方程简明易懂能直接用Statespace模块表达，所以学生可课后自行完成上述性能的分析工作。基于汽车二自由度操稳动力学模型的稳态响应与瞬态响应的仿真分析结果可直接和教材上的结果进行对比，一来起到检查模型正确性的作用，二来使学生能够更扎实地领会操稳性分析的理论基础。对于ABS的仿真教学，由于其模型是非线性的，所以建模难度稍大，不过也没有本质区别。由于教材上提供了完整的动力学模型，故只要教会学生利用m文件编译出ABS的非线性动力学模型并将其作为和Statespace子模块具有相同功用的模块嵌入Simulink仿真文件的动力学部分模拟部分即可。
对于更复杂的实车操稳性试验，如蛇形试验、转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验、转向回正性能试验、转向轻便性试验、稳态回转试验6个国标试验，如利用MATLAB/Simulink软件进行建模仿真和结果分析，对来说本科生难度会比较大。故在此可将MSC/ADAMS或CarSim软件引入仿真教学中。由于国标中的参数是公开的，所以学生可以将国标规定的车辆动力学与试验路况关键参数直接输入软件相应菜单栏进行可视化仿真，并在仿真结束后采集数据分析时域和频域的动力学响应特性，继而对操稳性进行评价。
4.第六章。本章仿真教学的意义在于使学生能将教材上的悬架振动动力学理论转化为形象直观的仿真模型来深化对悬架振动动力学的理解。由于悬架之间的本质差异体现在刚度、阻尼等关键结构参数的设计要求上，所以如果本章内容直接进行实验教学，那么需要在实验现场装配各类不同刚度阻尼的悬架系统，以使学生能通过对不同参数悬架的一系列试验结果来分析悬架参数对振动时频响应特性的影响灵敏度，并和教材上理论分析的结果进行对比。显而易见，这导致了实验成本高、实验耗时长等诸多问题。如果将实验教学的大部分内容改为由仿真来完成，那么显而易见的好处是一来学生通过仿真建模深化了对悬架振动动力学理论的认识;二来由于仿真时调整设置参数非常容易，那么相应的教学耗时与教学成本均会大幅下降，而教学效果起码和实验教学相同。
由于教材中阐述的悬架动力学模型是线性的，所以学生根据前面学习的基础，可以自己在MATLAB/Simulink中搭建1/4和1/2汽车的悬架振动动力学模型并进行仿真，继而获取悬架关键部件的振动时域频域响应特性。由于仿真时所设置的刚度、阻尼等关键参数来自教材，那么将通过仿真得到的时域频域响应特性动力学特性与教材上给出的特性进行对比，学生便能检验自己建模的正确性并找出建模中的问题所在，从而使学生更扎实地掌握授课内容。
5.第七章。由于本章不是课程的教学重难点所在，且本章的难点轮-地动力学理论需要学生在研究生阶段进行系统深入掌握，所以在学时安排上建议以理论教学为主。如果学生对相应的仿真内容感兴趣，可以参见我国各著名高校在月球车、装甲车、坦克等高技术特种车辆领域的通过性仿真研究论文，从中学习通过性仿真建模的理论基础、工具、参数设置方法等技术细节，为将来的工作和深造奠定基本的理论基础。
三、改进后的学时安排与考核方法
前面论述了传统教学方法的改进和仿真教学的实施重点。由于教学改进的目的是贯彻扎实理论素养+工程实践创新导向的卓越工程师培养方针，那么，相应的学时安排和考核方法也必须进行改进，以确保教学过程的高效进行和教学质量的真实可信。
在学时安排上，对于前述传统教学优化的部分，由于只是围绕重难点对授课内容进行系统协调整合，所以这部分改进不影响原有的学时安排计划。对于仿真教学部分需要增加学时并进行重新分配。需要注意的是，虽然后面提到的考核方式中增加了平时作业答辩和仿真论文作业答辩两大环节，但是这两个环节不占用学时，由教研组在实施过程中另选时间进行。
改进后的学时安排如表1所示。
在考核方法的改进上，除了原有的出勤、平时教材作业、期末笔试考核外，需要增加教材作业答辩考核、仿真论文作业答辩考核这两个环节。答辩考核属于师生双向互动教学相长的一个环节，它能有效防止学生相互抄袭，督促学生重视平时学习的过程，防止期末抱佛脚而导致的专业知识掌握不扎实等一系列目前教学中存在的问题，从而最大限度保证平时教学质量与学生工程实践创新能力的培养质量。
四、结语
探讨了汽车理论传统教学方式的改进与优化思路，论述了将动力学仿真技术引入教学的可行性与执行措施。为了落实这些教学改进措施，继而分析制定了相应的学时安排要求与考核评价方法。下一步即可以此为基本纲要进行教学改进实践探索，以不断完善基本改进纲要，最终形成一套能有效培养卓越工程师的汽车理论课程教学体系，并期望促进课程的更深层次教学改革。
