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1對系統(tǒng)仿真類型進行概述
顧名思義，“仿真”就是對現(xiàn)實世界的物體進行模擬的一種狀態(tài)，使其達到逼真的情形。在工程技術(shù)領域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物，如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實驗來研究設計或者存在的某個系統(tǒng)。
2對計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用以及發(fā)展現(xiàn)狀進行概述
由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學技術(shù)及制造業(yè)的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業(yè)進行研究及實踐，從而產(chǎn)生出一些先進制造技術(shù)。對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術(shù)。它的實現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。可以很明顯的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個世紀80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機制，這樣，就非常容易的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎之上來對實驗及模型數(shù)據(jù)、以及實驗仿真的結(jié)果等進行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關(guān)的先進技術(shù)也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結(jié)果進行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。
3計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀末以來，隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產(chǎn)品的設計及制造過程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產(chǎn)品的開發(fā)（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對產(chǎn)品進行開發(fā)之前就對產(chǎn)品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關(guān)產(chǎn)品的設計以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在并行工程的指導下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設計系統(tǒng)等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進行產(chǎn)品的策劃、設計等，以及預測產(chǎn)品在真實環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產(chǎn)的過程中，可以減少反復或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。隨著計算機技術(shù)的高度快速發(fā)展，對仿真技術(shù)的相關(guān)應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對于這種仿真系統(tǒng)來講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過采用計算機網(wǎng)絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進的仿真技術(shù)。如今，在我國制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產(chǎn)力方面的促進局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發(fā)中心。由于當今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業(yè)來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業(yè)獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4結(jié)束語
隨著我國社會的不斷發(fā)展，導致計算機仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對于整個產(chǎn)品的生命周期來講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強大的發(fā)展?jié)摿?。在當今制造業(yè)競爭激烈的社會，計算機仿真技術(shù)在制造領域的應用及發(fā)展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻
[1]戴金海等.并行工程與仿真技術(shù)[J].計算機仿真,2013(23):54-59.
[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用[J].計算機仿真,2012,2(14):20-27.
【關(guān)鍵詞】計算機仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)
1 對系統(tǒng)仿真類型進行概述
顧名思義，“仿真”就是對現(xiàn)實世界的物體進行模擬的一種狀態(tài)，使其達到逼真的情形。在工程技術(shù)領域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物，如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實驗來研究設計或者存在的某個系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類表。
2 對計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用以及發(fā)展現(xiàn)狀進行概述
由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學技術(shù)及制造業(yè)的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業(yè)進行研究及實踐，從而產(chǎn)生出一些先進制造技術(shù)。
對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術(shù)。它的實現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個世紀80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機制，這樣，就非常容易的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎之上來對實驗及模型數(shù)據(jù)、以及實驗仿真的結(jié)果等進行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關(guān)的先進技術(shù)也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結(jié)果進行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。
3 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀末以來，隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產(chǎn)品的設計及制造過程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產(chǎn)品的開發(fā)（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對產(chǎn)品進行開發(fā)之前就對產(chǎn)品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關(guān)產(chǎn)品的設計以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在并行工程的指導下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設計系統(tǒng)等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進行產(chǎn)品的策劃、設計等，以及預測產(chǎn)品在真實環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產(chǎn)的過程中，可以減少反復或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
隨著計算機技術(shù)的高度快速發(fā)展，對仿真技術(shù)的相關(guān)應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對于這種仿真系統(tǒng)來講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過采用計算機網(wǎng)絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進的仿真技術(shù)。
如今，在我國制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產(chǎn)力方面的促進局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發(fā)中心。由于當今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業(yè)來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業(yè)獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4 結(jié)束語
隨著我國社會的不斷發(fā)展，導致計算機仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對于整個產(chǎn)品的生命周期來講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诋斀裰圃鞓I(yè)競爭激烈的社會，計算機仿真技術(shù)在制造領域的應用及發(fā)展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻
[1]戴金海等.并行工程與仿真技術(shù)[J].計算機仿真，2013（23）：54-59.
[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用[J].計算機仿真，2012，2（14）：20-27.
[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術(shù)[J].計算機輔助設計與制造，2013（09）：62-67.
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數(shù)字電子技術(shù)是計算機及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學和全面的實驗體系對教學效果和知識的應用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實驗的開出率以及實驗內(nèi)容的擴展都受到限制。為順應現(xiàn)代教育的發(fā)展,實施的現(xiàn)代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術(shù)應用于數(shù)字電路教學中。其中理論教學結(jié)合多種教學方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎知識和理論形象地表現(xiàn)出來,有助于學生理解。課堂教學和實驗教學都利用計算機虛擬仿真軟件將所學理論聯(lián)系實際,并加以應用,在此研究基礎上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學的新模式。
二 計算機虛擬仿真技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù),簡稱VR,涉及計算機圖形學、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個領域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環(huán)境進行交互[1]。
計算機虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎上,利用計算機技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。
三 課程教學的若干問題及改革研究
對于理論教學環(huán)節(jié),首先是教學內(nèi)容陳舊。當前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應用中已經(jīng)被淘汰,真正是學的沒用,用的沒學。現(xiàn)在的學生在學習中,非常關(guān)注所學知識的實用性,如果不能學以致用,就影響到學習興趣和學習積極性。因而在課程教學中要及時更新教學內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當然也要根據(jù)學生學習程度,最大可能激發(fā)學生的興趣[3]。
其次是教學方法。常用的教學方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導法。根據(jù)課程的特點和教學要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學方法。筆者在教學中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實際應用,有些是針對某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對于學生理解和掌握此部分知識非常有用。任務驅(qū)動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學生對該節(jié)課所學知識從理論到應用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學方法,也是計算機專業(yè)課程特有的一種教學方法,對提升教學效果有顯著作用。
再次是教學手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計算機專業(yè)特點引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應用。
對于實驗教學環(huán)節(jié),首先是實驗設備簡陋。很多高校數(shù)字電路實驗設備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實驗,學生只能按實驗教材設計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學生把實驗課當完成任務,實驗環(huán)節(jié)沒有促進教學,相反影響了教學效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學方法與實際應用的要求嚴重脫節(jié)。其次在實驗教學過程中,由于實驗設備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導致學生實驗中,出現(xiàn)一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當然激發(fā)不了學生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學生的設計能力和綜合應用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設計集成電路,綜合應用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實驗[4]。在教學實施中,根據(jù)學生情況分驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學目標。
四 計算機虛擬仿真技術(shù)在課程教學中的應用
1 課堂教學中的應用
在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應用時,可以現(xiàn)場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應用。這樣,教學過程是由原理到應用,由簡單到復雜,由抽象到現(xiàn)實,循序漸進地完成理論知識的學習。數(shù)字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導致Q2、Q5導通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實驗教學中的應用
大學生需要有獨立的設計能力和對電子器件的綜合應用能力,這就決定了本課程的實驗體系應該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎上必須開設有創(chuàng)造性的設計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數(shù)字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設計性實驗和綜合性實驗的設備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內(nèi)容,要求驗證性實驗必須都完成,設計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設計實例。
要求用中、小規(guī)模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開關(guān)若干。
提示設計方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現(xiàn)細節(jié),學生依據(jù)電路框圖和提示信息設計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環(huán)境中用仿真電路實現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實驗中的重要作用。不但節(jié)省很多設備購置費用,不受地點和環(huán)境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應用呢?
五 總結(jié)
論文對數(shù)字電子技術(shù)課程教學提出很多問題,在實際的教學實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術(shù)引入教學中,采用現(xiàn)代化教育手段進行課程改革。課堂教學提出了很多適合本課程并行之有效的教學方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學生的理解。實驗教學也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結(jié)合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內(nèi)容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設。在本文的研究基礎上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應用到所有電子技術(shù)課程教學中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。
參考文獻
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[5] 江曉安等編著.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2009）06―0124―03
引言
現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境為信息教育的開展提供了重要保證。在這樣的環(huán)境下，如何對學與教的過程和學與教的資源進行設計、開發(fā)、使用、評價和管理，是一個有待于開發(fā)和探討的課題[1]。
作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分−− 機器人仿真技術(shù)一般 用于工程設計，還沒有用于高等學校聽障學生學習計算機編程語言先例，它優(yōu)良的計算機界面圖象仿真功能，從視覺補償角度非常適用于聽障學生的特點。利用這一特性，我們將計算機編程語言學習中聽障學生所遇到的難點，教學點用仿真圖示的方法進行新的教學方法組合。例如：流程圖設計與編寫計算機指令的關(guān)系，我們拋開聽障學生不易明白的技術(shù)術(shù)語，以工程設計項目為方式，機器人創(chuàng)新教育的教學訓練的模式[2] ，設計了流程圖與指令對應同時與所寫指令有明確執(zhí)行效果的教學方法（見下圖1）。
由于是工程項目設計，目標易于理解，聽障學生可以很容易地根據(jù)目標選用流程圖中的圖形進行過程組合，而在流程圖的組合過程中對應的計算機指令也實事 的顯示出來。指令的用法也一目了然。聽障學生通過這一方法，首先知道流程圖的基本畫法，其中每一個圖框中應寫那 條指令，而且明白所寫指令對應的實際效果是什么。利用這種圖、文、做一體的簡便方式，聽障學生可以很清楚的看到計算機語言的編寫過程和機器指令的使用方法。針對結(jié)果中出現(xiàn)的問題可以很清楚地知道在何處修改，同時可實時看到修改的結(jié)果。用這種教學模式可使聽障學生的“入門” 較輕松，溝通較容易，這樣便 使他們對學習編程建立信心。
一 基本設計思路
常規(guī)的計算機高級語言的教學一般選用指令分類的形式講解, 每條指令的含義可用語言、文字解釋。教材可以簡潔明了。但聽障學生由于聽力障礙, 基礎術(shù)語、語言文字能力較差，簡潔的教材, 使得講解十分困難, 同時沒有聽障學生適用的輔助教具, 更增加了聽障學生的理解難度。為解決以上所涉及的難題，在本教學環(huán)節(jié)設計中引入仿真機器人，采用了屏幕機器人仿真和流程圖與計算機語言對照的方式來講解計算機高級語言, 大家知道：在計算機輔助教學系統(tǒng)中，被計算機程序化的影像起著視聽教材的作用[3]。根據(jù)這一原理，我們將語言的學習變成屏幕游戲的編寫, 不刻意強調(diào)每條指令的結(jié)構(gòu), 用簡單的圖面對比來告訴聽障學生指令的意義和用法。這種視覺補償?shù)姆绞? 可很好地兼顧聽障學生的生理特點, 揚長避短。設計原理框圖見圖2：
二 課程設計方案
1教學對象分析
在教學過程中, 我們發(fā)現(xiàn)聽障學生極易放棄他們認為不易掌握的知識, 盡管有些在正常人看來是及其 簡單的。為使聽障學生能達到既定的學習目標，教師必須考慮聽障學生達到此教學目標所經(jīng)歷的心理歷程。本教學環(huán)境選用了視覺補償?shù)母拍? 利用計算機仿真技術(shù)從基礎知識入手，利用顯、淺、易、懂的方式引導聽障學生進入教學情景, 最大限度的集中聽障學生在課堂上學習的注意力，積極參與到既定的教學過程中,提高學習效率。
從教學內(nèi)容來講，要分析掌握技能與聽障學生原有學習習慣之間存在的差異，面向?qū)W生的學習需要[4]，聽障學生還有多少知識沒有掌握。從教材上來講，教師應努力以鮮活的知識、通俗易懂的教授形式把生硬的教材符號簡單化。
以往教學目標關(guān)注較多的是知識， 技能。缺少為達到此目標所進行的感情、能力的關(guān)注。對聽障學生而言，教學目標與他們的生理、心里、認知能力之間有很大的聯(lián)系, 而溝通難是工科學科教學中的一大難點。因此教學目標的設計首先要以如何使聽障學生能夠?qū)W會為主要目的，即用仿、學、做結(jié)合的方式改變“溝通難” 的問題。
2 教學目標
（1）根據(jù)知識的性質(zhì)確定教學方式[5]。通過仿真教學輔具的幫助，聽障學生能夠較有成效地學習計算機編程語言的知識及基本操作，培養(yǎng)聽障學生建立基本工程設計的概念，使聽障學生能運用計算機仿真的手段將制定項目 設計構(gòu)思以直觀形象表達 出來，同時聽障學生可用此方法完成自定義項目的練習。
（2）教學設計過程要根據(jù)聽障學生的生理特點和知識水平選擇教授知識的切入點，教師應“激活” 以符號為主要載體的書本知識，并對其進行個性化解讀和詮釋[6]。教授給 聽障學生學會選擇，正確使用，把學習內(nèi)容分解成為一系列更易處理的單一子任務，從而使聽障學生獲得一種較為輕松的學習環(huán)境。感受到科學的有用和研究的
樂趣，在親歷體驗的過程中構(gòu)建他們動態(tài)的知識體系，從而學會學習、樂于學習。
三 設計方法
1 課前準備
（1）教學點：流程圖設計與編寫計算機指令的關(guān)系及設計效果。
（2）構(gòu)建計算機仿真技術(shù)支持的學與教實踐教學環(huán)境。
學生每人一臺教學計算機，在機器上裝有仿真教學輔助軟件。
學生自由組合組成練習小組，搭建實踐教學用仿真場地同時配備教學機器人一臺。
2 教學流程
（1）復習流程圖的基本知識。
（2）利用仿真教學平臺中流程圖設計子系統(tǒng)，建立指定項目的設計流程。觀察流程圖的設計過程與指定項目之間的邏輯關(guān)系，流程圖的圖示化選擇是否正確，并分析原因。
（3）觀察流程圖的圖形模塊所生成的計算機指令與單一指令設計的不同。
（4）將流程圖對應生成的計算機指令調(diào)入到計算機語言的編譯環(huán)境中，進行語法檢查，通過后，進入仿真。
例如：―― 設計一個《機器人走四邊形》的工程訓練項目，學習條件轉(zhuǎn)移語句的使用。
首先：拋開聽障學生不易明白的技術(shù)術(shù)語，以工程設計項目為方式，利用《聾教育仿真教學平臺》設計了流程圖與指令對應同時與所寫指令有明確執(zhí)行效果的教學方法（見圖3）。
第二：對應學習計算機編程語言指令― 講解用while實現(xiàn)虛擬前行的方法，條件循環(huán)走正方形指令。
第三：指導學生利用教學軟件在計算機屏幕上利用圖形化C語言編譯環(huán)境工具完成指定教學科目的訓練，教授對應學習的手段和方法。讓學生了解語言編程的基本方法和調(diào)試手段。
3 教學過程
根據(jù)圖2我們可知，這是一個虛擬機器人運動的工程項目，我們將此單元課程設計為：
第一：設定工程目標： 虛擬機器人向前行走一段距離然后右轉(zhuǎn),重復進行。
第二：選用流程圖與機器指令對應的設計方法講解計算機語言。
首先用圖形化編輯的方法列出流程圖，此時每一個流程圖形所對應的機器指令亦同時在屏幕上對應顯示出來。
第三：學習機器指令，講解使用方法。
第四：屏幕仿真，觀看設計結(jié)果。見圖4。若有誤差對應修改。
第五：保存結(jié)果。
四 小結(jié)
利用這種圖、文、做一體的簡便方式，聽障學生可以很清楚的看到計算機語言的編寫過程和機器指令的使用方法。針對結(jié)果中出現(xiàn)的問題可以很清楚地知道在何處修改，同時可實時看到修改的結(jié)果。用這種教學模式可使聽障學生的“入門” 階段的學習較輕松，技術(shù)溝通較容易，這樣便使他們對學習編程這門課程建立信心。用這種方法作為“入門”階段的的教學途徑，降低入門難度，從教學結(jié)果看聽障同學掌握較好，課堂氛圍輕松。
仿真技術(shù)用于聽障學生的計算機語言教學實際上是一個新的課題。本著淺顯易懂的教學理念，在教學時進行了如下設計：
第一：課前準備。將現(xiàn)代仿真技術(shù)成為聽障學生課堂教學的組成元素。創(chuàng)建一個新穎的實踐教學環(huán)境。減輕聽障學生學習難度, 樹立學習的信心。這樣可以減輕聽障學生學習計算機高級語言普遍存在的畏難情緒。
第二：從整個教學設計中關(guān)注學生自主參與，要照顧聾生的思維進程[7]，將合作學習貫穿在查找、收集、交流、構(gòu)思（設計）和運行等各個教學環(huán)節(jié)之中，確立學生的主體地位，培養(yǎng)了合作精神。提倡項目式合作訓練，使學生把學習過程當成一種“游戲” ，輕松愉快，減輕了學習過程中的心理壓力。
第三：重視以發(fā)展的眼光來評價學生的設計，盡可能挖掘?qū)W生在學習中的閃光點，并給予充分的肯定，讓每個學
生都有成功的體驗，從而讓他們樹立信心，初步學會計算機語言的編程規(guī)律。 有一個良好的開端。
五 教學后記
通過教學輔具在聽障教學中的使用，以構(gòu)建計算機仿真技術(shù)支持的學與教創(chuàng)新環(huán)境為出發(fā)點，利用計算機仿真的教學手段，同時運用身心障礙補償和技能訓練的方法，對有聽力障礙的學生進行現(xiàn)代技術(shù)知識的傳授。教師利用這一教學載體，通過機器人創(chuàng)新教育的教學訓練模式，力求解決聽障學生學習計算機語言“入門難” 的問題，聽障學生能借助此技術(shù)來改善學習境況，同時建立一種新的聽障教學的實踐模式。
特殊教育象征著一個社會的文明程度和發(fā)展水平，特教教學是一個復雜而細膩的過程, 教師的一個手勢，一個微笑，一句稱贊等各種表示都會對聾啞學生產(chǎn)生很大的影響，更由于聽障教學人文主義色彩較為濃厚，這種作用就更為重要。而我們在發(fā)展的同時要始終把握好一個原則，那就是技術(shù)只能是一種工具，無法代替人的情感因素。根據(jù)聽障學生認知活動的特點來選擇恰當?shù)慕虒W策略[8]。將情感因素帶入教學中，幫助聽障學生克服心理障礙，提高學習質(zhì)量，達到最終教學目標。
參考文獻
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The Design and Practice of Computer Programming Language Teaching for Deafness Students
HAN Yu-min
0 引 言
實驗教學是學校教學活動的重要組成,教學質(zhì)量的好壞是對學校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實驗作為實驗教學活動的主要內(nèi)容, 在改善教學質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時,更重要的作用體現(xiàn)在對學生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過實驗教學,學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關(guān)注,以往的教師灌輸式的理論教授方式,學生被動接受的教學模式,已無法滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。當前,社會需要的是主動型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),必須切實轉(zhuǎn)變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念,重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用,根據(jù)當前社會經(jīng)濟對人才的要求, 改革傳統(tǒng)的實驗教學模式,改革實驗教學手段,優(yōu)化更新實驗教學的內(nèi)容,切實提高實驗教學質(zhì)量。
1 實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題
國內(nèi)高校工科教育當中,實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發(fā)展與技術(shù)要求不相符,加上近幾年高校擴招,實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入,豐富實踐教學的內(nèi)容、加強實驗條件的改革及建設,在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況,我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如:在全國高校本科的教學水平評估中,實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且,各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動,紛紛實行了“雙基”型實驗室,與此同時,建設了“實驗教學示范中心”。當前,傳統(tǒng)實驗教學模式的缺點主要有以下幾點:驗證性的實驗所占比例較大,與綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗之間的比例失調(diào);實驗模式單一、實驗室設備陳舊;實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。
2 提高電子信息類專業(yè)實驗教學質(zhì)量的方法
2.1 實驗中引入相應的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗
在實驗教學中引入計算機仿真技術(shù),能夠充分調(diào)動學生主動學習的積極性,培養(yǎng)學生的學習興趣。同時,教師能夠通過計算機技術(shù)對學生的實驗操作的全過程進行觀察,對學生進行良好的跟蹤與指導,更好地進行學生實驗結(jié)果的采集工作,先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果,提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術(shù)后,理論與實驗教學,教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統(tǒng)實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決,實驗教學更加靈活化,教學內(nèi)容在時空上得到進一步的延伸,更好地激發(fā)了學生進行實驗的熱情。
將計算機仿真技術(shù)引入到實驗教學中,通過相應技術(shù)進行的虛擬實驗,為學生提供了更為靈活開放的實驗環(huán)境,能夠更好地培養(yǎng)學生在實驗過程中獨立思考能力,增強學生的的學習創(chuàng)新意識。對于實驗教學內(nèi)容,仿真技術(shù)的應用,將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體,實驗的能動性與趣味性明顯提高,同時實驗內(nèi)容的充實,有利于學生綜合實踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當前,已經(jīng)有越來越多的高校重新進行了實驗室的規(guī)劃建設,通過計算機仿真技術(shù)進行虛擬實驗是實驗教學改革發(fā)展的新方向。將與實驗教學相關(guān)的計算機軟件技術(shù)引入到高校實驗室中,為實驗科研提供了良好的平臺,對于激發(fā)學生學習的主動性與積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計算機仿真技術(shù)的應用,一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內(nèi)容,另一方面,還能夠明顯降低實驗成本,提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學,能夠發(fā)現(xiàn),教學過程中引入proteus仿真軟,通過該軟件對單片機的硬件系統(tǒng)進行模擬,克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內(nèi)容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程,除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗,這有力地推動了實驗課程教學改革,更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一重要應用主要表現(xiàn)在學生的業(yè)余愛好上,如挑戰(zhàn)杯、電子設計大賽等等,學生就能夠用計算機來實現(xiàn)仿真,首先用計算機仿真出實驗的模型,再在計算機上進行相應的模擬調(diào)試,最終用硬件來實現(xiàn)。在整個仿真的過程中,學生可以自由發(fā)揮自己的潛能,通過大量的仿真對比,來達到設計目的,也可大膽反復地調(diào)試,避免了器件的損壞。電子設計競賽中,由于proteus開發(fā)環(huán)的運用,培訓過程中不需投入任何硬件的條件下,學生卻普遍反映,對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明,運用proteus進行系統(tǒng)仿真成功后進行的實際制作,可明顯的提高單片機系統(tǒng)的設計效率。此外,遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義,對于教學改革是一種很好的嘗試。
2.2 實驗中引入Matlab軟件內(nèi)建的Simulink組件技術(shù)
目前,我國開設了電子信息類專業(yè)的高校中,大部分都將Matlab軟件作為重要的實驗教學平臺,對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。Simulink組件作為Matlab的重要組成,能夠為用戶提供一個仿真分析與動態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下,只需利用鼠標進行簡單直觀的操作,就能夠完成復雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建,在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應性強、效率高,結(jié)構(gòu)仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點,Simulink組件技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運用于處理數(shù)字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時Simulink能夠通過連續(xù)、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模,該組件還可支持多速率系統(tǒng),不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外,Simulink為動態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建,提供的圖形用戶接口(GUI) ,使在進行模型方塊圖的創(chuàng)建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成,為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式,同時能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。
該組件的這一特性,一方面可以使算法的驗證更為簡單,減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間,而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中;另一方面,可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法,而不會由于代碼調(diào)試方面的問題影響了創(chuàng)新實驗的開展。以自適應濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例,如果直接采用Matlab編程方式,在進行代碼調(diào)試時,就會消耗掉大量的精力,代碼長度將達到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設計的思想,只需要鼠標對模型的拖拽,就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫,采用圖形化的表示方法,學生在進行算法驗證的時候只需調(diào)用成熟的模塊進行參數(shù)設計即可。這樣的實驗方法事半功倍,思路清晰,參數(shù)的調(diào)整也十分便捷,廣受學生歡迎。由此可見,引入Simulink組件后的實驗,既不會影響實驗效果,又能夠提高實驗效率,對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。
3 結(jié) 語
當前,社會對人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高,進行實驗教學改革已經(jīng)迫在眉睫,而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步,把計算機仿真技術(shù)與Simulink組件技術(shù)應用到實驗教學中可以充分調(diào)動學生主動學習的積極性,充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力,在學習到先進技術(shù)的同時,提高學生對社會的適應能力。
近年來，由于制造業(yè)領域三維CAD系統(tǒng)軟件的普及，“數(shù)字生產(chǎn)”變得非常實用。通過生產(chǎn)前使用三維模型仿真整個生產(chǎn)進程，制造效率以及安全性達到預期效果，并且通過各領域工作臺共享信息使得實施管理動態(tài)生產(chǎn)成為可能。下面分別介紹復雜船體分段搭載，設備搬運，CRP的安裝以及機艙通道等仿真應用實例。
1 生產(chǎn)仿真
1.1 船舶工業(yè)仿真技術(shù)
計算機仿真主要應用于船舶設計平臺，尤其是概念設計以及結(jié)構(gòu)分析。由于船舶生產(chǎn)非常復雜且需要足夠經(jīng)驗，計算機仿真很難廣泛應用到船舶生產(chǎn)過程中。仿真作用如下：1.提高質(zhì)量；2.縮短訂單與交船時間間隔；3.減少生產(chǎn)成本減少成本，包括材料成本和工資；4.減少制造過程中時間浪費。
在船舶生產(chǎn)中仿真可以應用到如下幾個方面：
1.生產(chǎn)進程分析和估計；2.生產(chǎn)計劃安排；3.訓練特殊技術(shù)工種的模擬器，例如線加熱、焊接以及校正；4.檢測施工安全性。
1.2 船舶生產(chǎn)仿真
隨著計算機集成制造的應用，根據(jù)設計和生產(chǎn)數(shù)據(jù)制作產(chǎn)品模型，并在此基礎上進行工藝設計。為了提高生產(chǎn)三大主要元素——生產(chǎn)率、質(zhì)量和安全性，研究各種先進的計算機仿真技術(shù)非常重要。
船舶屬于大型設備，結(jié)構(gòu)復雜，具有億萬個來自世界各地生產(chǎn)的部件以及各種各樣的材料。在建造船舶時，眾多部件會聚船廠，考慮船廠環(huán)境及設備等相關(guān)的信息才能進行有效生產(chǎn)和工序安排。制定生產(chǎn)計劃，需要積累豐富的船舶建造經(jīng)驗，以滿足多工種協(xié)調(diào)作業(yè)時對效率和質(zhì)量的要求。三維CAD不僅有效地應用在船舶生產(chǎn)仿真中，而且在自動化和飛機工業(yè)中應用也相當成功。近年來，隨著計算機容量顯著提高，價格也變的便宜。因此，應用軟件變的越來越廣泛，船舶建造仿真技術(shù)越來越簡單。除此而外，三維CAD集成了船體和設備所需的所有結(jié)構(gòu)件和部件。近來，IHI新開發(fā)了AJSAI系統(tǒng)集成了所有產(chǎn)品數(shù)字模型，從直觀的角度在計算機上顯示了船塢中搭載二周后VLCC結(jié)構(gòu)的三維視圖。從而提高了生產(chǎn)效率、安全，以及產(chǎn)品質(zhì)量。
1.3 計算機優(yōu)化制造
船舶建造過程中，多工種工人互相依靠、協(xié)作制造。隨著工作難度等級提高，相關(guān)生產(chǎn)難度也隨之上升。產(chǎn)品模型是計算機集成制造的核心，設計和生產(chǎn)計劃是仿真的基礎。在這一領域，基于優(yōu)化生產(chǎn)的數(shù)字制造成為現(xiàn)實。
2 管道安裝仿真
在船舶建造中，裝配是一個很典型的工作。一般情況，工人僅僅憑借個人經(jīng)驗，根據(jù)不含詳細說明的粗略圖紙進行生產(chǎn)制造。因此，裝配工作存在以下問題：1.從粗略圖紙中構(gòu)思整體結(jié)構(gòu)、設計裝配工序，必須接受過職業(yè)訓練、具有工作經(jīng)驗。2.基于經(jīng)驗設計的工序不一定是最佳的3.生產(chǎn)時才能發(fā)現(xiàn)設計的錯誤。4.不可預見的問題時常出現(xiàn)，生產(chǎn)計劃經(jīng)常受影響5.無經(jīng)驗人員不能從事裝配工作。近來，隨著裝配仿真系統(tǒng)的開發(fā)，即使無經(jīng)驗的工人也能進行裝配工作。裝配仿真通過船廠無線局域網(wǎng)將結(jié)果顯示在工人從事裝配場所的個人電腦上。電腦屏幕上裝配時組件整體樹形結(jié)構(gòu)圖通過三維模型圖可以從任意角度觀察任何想看到的地方，包括貨盤名稱、部件種類、部件名稱、次要部件以及每個組件之間的關(guān)系的相關(guān)列表。這種模型圖形即使沒有經(jīng)驗的人們也易于理解。隨著便攜計算機系統(tǒng)成功開發(fā)以及RFID系統(tǒng)的問世，管道安裝仿真技術(shù)將更進一步發(fā)展，尤其管道部件的管理。
3.1 分段搭載
是在機艙里，四周已有的四個分段中間插入另外一個分段的安裝過程。插入分段與鄰近安裝好結(jié)構(gòu)件相對關(guān)系非常復雜，因為該分段是在定盤上完成的。在那里，工作環(huán)境受其他因素的影響很小，設備盡可能裝配在分段上。由于額定載荷為幾百噸的大型起重設備同時吊卸分段時各種障礙物隨時出現(xiàn)，因此細心而熟練地操作非常必要。只有這樣，分段才能非常精確地安裝在確定位置。
3.2 設備搬運
這種設備在整個FPSO營運過程中一直不停地運轉(zhuǎn)，有時需要搬運至船外，進行修理、更換損壞部件。通過仿真可以設計出最優(yōu)搬運路線，在整個運輸過程中不會碰撞任何設備以及結(jié)構(gòu)件。多種設備經(jīng)過這種仿真，效果顯著。仿真結(jié)果制成使用操作手冊供船東檢驗，得到設計認可。
3.3 CRP的安裝
在狹窄船塢中實現(xiàn)螺旋槳精確地安裝非常重要。安裝螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸時，船體里面和外面的安裝工人需要協(xié)作工作。通過仿真預先互相交流意見、確定安裝流程，裝配工作才能順利展開。
3.4 機艙通道
通過借助假想木板確認通道的人性化空間為眾多船級社和船東所要求。如果設計時運用三維CAD進行仿真，設備和結(jié)構(gòu)件之間干涉將會避免。這樣，設計質(zhì)量隨之提高。
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，物流業(yè)迅速地成長，全國各地的物流工程建設也在逐步展開，但在項目的投資建設中產(chǎn)生了一系列的合理性分析的問題，如技術(shù)、經(jīng)濟可行性和管理方法等。如物流配送中心在規(guī)劃建設過程中的選址是否恰當，其容量設計、裝備配置和場地規(guī)劃是否合理，是否能夠更好簡化工作，節(jié)約成本和時間，對理貨、存儲、分揀等工作區(qū)的劃分是否能夠更加方便各項作業(yè)的進展和管理。對于這些實際的問題，如果只憑經(jīng)驗和感覺來判斷，難免會有些方面被疏忽，建成后再進行調(diào)整就會增加建設的成本，耽誤正常的工作，從而帶來巨大的損失。
物流仿真技術(shù)是借助計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和數(shù)學手段，采用虛擬現(xiàn)實方法，對物流系統(tǒng)進行實際模仿的一項應用技術(shù)。它需要借助計算機仿真技術(shù)對現(xiàn)實物流系統(tǒng)進行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過仿真實驗得到各種動態(tài)活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統(tǒng)的性能和輸出效果。物流仿真技術(shù)最大的優(yōu)點就是不需要實際設備的安裝，不需要實際實施相應的方案，即可驗證如下目標：①增加新設備后給企業(yè)帶來的效應；②設計新的生產(chǎn)線的好壞；③比較各種設計方案的優(yōu)劣等等。本文主要研究物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的基本理論，并通過Flexsim仿真軟件進行說明說明。
1.物流系統(tǒng)仿真的特點
物流系統(tǒng)仿真的特點主要體現(xiàn)在以下3個方面。
（1）物流系統(tǒng)中流的仿真：對于物流系統(tǒng)中的多種流，如貨流、車流、信息流、資金流等，可以采用動態(tài)仿真 描述流的產(chǎn)生、流動、消失、積累和轉(zhuǎn)換等。
（2）物流系統(tǒng)中排隊的仿真：由一個或多個服務臺和等待服務的顧客組成的離散系統(tǒng)成為排隊系統(tǒng)。物流系統(tǒng)是復雜的離散事件系統(tǒng)，并且各種設施設備可以看作是服務臺，各種實體貨物等可以看作是顧客等待接收服務。
（3）物流系統(tǒng)組織中資源的因素仿真：物流組織是通過各種人員和設備參與實現(xiàn)的，這些都是物流系統(tǒng)中的資源。通過對各種資源不同的規(guī)劃，物流服務質(zhì)量和運作效率也是有差異。利用計算機仿真技術(shù)描述人和設備的行為過程，可以得出較優(yōu)的物流體統(tǒng)組織方案。
2.物流系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢
在構(gòu)建物流系統(tǒng)時，由于建設投資巨大，存在一定的投資風險，且建成后發(fā)現(xiàn)了不合理的地方需要改造，成本將會非常的高。利用仿真技術(shù)實現(xiàn)物流系統(tǒng)各個模塊的運行狀況，并得出適應發(fā)展、經(jīng)濟有效的設計方案。物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的主要有以下優(yōu)點。
（1）對于復雜的物流系統(tǒng)可以采用仿真的方法構(gòu)建模型；（2）對于新的物流系統(tǒng)，無需實際建設投資，可先利用計算機仿真模擬對新系統(tǒng)進行可行性和效率做出正確的評判，如方案合理再實施，降低投資風險；（3）可以對多個方案進行分析對比，從中選擇最優(yōu)方案；（4）通過仿真調(diào)整目標函數(shù)和約束條件來優(yōu)化方案。
3.物流系統(tǒng)仿真的步驟
物流系統(tǒng)仿真的一般步驟：（1）弄清問題，掌握實際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個因素之間的相互關(guān)系；（4）構(gòu)造仿真模型模型；（5）確定模型參數(shù)；（6）檢驗模型的正確性；（7）仿真模型的運行及結(jié)果分析。
4.Flexsim仿真軟件
4.1 Flexsim仿真軟件介紹
Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。Flexsim采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并具有三維顯示功能。建?？旖莘奖?，顯示能力強大，特別適合于生產(chǎn)制造、配送、交通運輸?shù)阮I域。其主要特點包括：（1）基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調(diào)試的方便；（4）建模的擴展性強；（5）開放性好。
4.2 應用Flexsim仿真軟件建模仿真方法
（1）設置模型布局
Flexsim對象庫中的對象基本能夠反映各項實際設施。如進貨源和出貨源可以分別用發(fā)生器和吸收器來表示，加工作業(yè)可以用處理器表示，貨架、運輸機、操作員分別有相應的實體表示。并根據(jù)各個實體的數(shù)量尺寸，將其調(diào)整到適當?shù)奈恢?，使其與實際方案相符。在設置這些參數(shù)時，要根據(jù)具體的對象特征設置參數(shù)才能正確的模擬顯示。
（2）定義“流”
根據(jù)系統(tǒng)中各對象之間的邏輯關(guān)系，連接相應的端口，構(gòu)建模型的邏輯流程。
實體與實體之間的聯(lián)系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點（S）連接。作業(yè)的流程要與實際作業(yè)時的流程相符合。
（3）設施參數(shù)的設計
根據(jù)每個對象所描述的物流系統(tǒng)的特征，設定對象的參數(shù)。Flexsim中常用的一些仿真參數(shù)主要有：
①生成器參數(shù)：可按到達時間間隔模式、到達時間表模式、到達序列模式創(chuàng)建臨時實體。通過生成器可以設置貨物的到達類型和到達時間分布等。
②處理器參數(shù)：處理器參數(shù)一般用到的是處理器容量、處理時間、預置時間、平均故障時間和平均維修時間等。
③暫存區(qū)參數(shù)：暫存區(qū)參數(shù)主要有暫存區(qū)容量、暫存區(qū)大小、暫存區(qū)貨物堆放形式等。
④貨架參數(shù)：貨架參數(shù)主要有貨架容量、貨架列數(shù)、層數(shù)、列寬、層高、最小停留時間和堆存方式等。
⑤運輸工具參數(shù)：運輸工具包括工人、運輸叉車、堆垛機等，參數(shù)主要有裝載時間、卸載時間、運行速度、裝載量、加速度以及運輸線路設計等。
⑥臨時實體流參數(shù)：臨時實體流參數(shù)決定實體如何將臨時實體送到下游。這些參數(shù)主要有送往端口、是否使用運輸工具、是否拉動、拉動條件、優(yōu)先級等。
4.3 編譯運行與仿真結(jié)果分析
在完成模型的建立后，可以對仿真模型進行編譯運行。為了減小誤差，可以通過反復多次的運行或根據(jù)不同的設定條件運行，得出仿真的結(jié)果。分析實驗中各個對象的工作狀況及效率，對比不同的實驗的結(jié)果，提出改進優(yōu)化措施，并再次進行驗證。最終得出最優(yōu)的方案。
【參考文獻】
一、物理學與計算機的密切關(guān)系
電子計算機是因解決物理問題的需要而產(chǎn)生的，二次大戰(zhàn)期間為了快速計算彈道，被公認為世界第一臺電子計算機ENIAC于1946年研制成功[1]，萬維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學家們進行學術(shù)交流的需要而設計出來的。由此可見，計算機與物理學的關(guān)系是非常密切的，物理學的發(fā)展促成了計算機的產(chǎn)生與發(fā)展，計算機的出現(xiàn)是二十世紀最偉大的科學技術(shù)成就之一，它延伸了人們的思維能力，成功地解決了很多物理、數(shù)學等方面的難題，沒有計算機就不可能準確計算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒有今天的航天成就，計算機應用跨越各個學科，在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報信息處理、國民教育等領域引起深刻的變革，在今天幾乎沒有哪一個學科能夠離開計算機的應用。
作為孕育計算機誕生與發(fā)展的物理學，如果說早期物理學應用計算機主要解決人們的計算速度、強度的技術(shù)問題，那么到了今天，計算機已在更深刻的層次上促進物理學的發(fā)展，由于在物理學很多領域中能夠找到精確解的理論問題已經(jīng)不多了，剩下的是大量的復雜的非線性問題，對這些問題的分析、預測和求解離開計算機，人們幾乎無能為力了。另外一個方面，在計算機出現(xiàn)之前，人們只能夠通過真實的實驗來驗證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費巨額資金做實驗來探測某些數(shù)據(jù)和驗證方案的可行性。而今天很多實驗可以通過計算機仿真實驗來完成，達到與真實的實驗完全相同的效果，成本低廉且安全環(huán)保，用計算機來進行科學實驗是科學技術(shù)史上革命性的變化。
物理學與計算機科學互相促進、共同發(fā)展的情況對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求，物理學的教學內(nèi)容、教學手段和教學方法必須與時俱進，適應新形勢的要求。
二、物理教學中結(jié)合計算機教學的一些思考
大學物理課內(nèi)容很多，結(jié)合不同的專業(yè)，在保證教學大綱的基本要求的前提下，內(nèi)容上作一些必要的取舍，針對計算機科學技術(shù)和應用等相關(guān)專業(yè)，教學內(nèi)容上適應地向?qū)I(yè)傾斜，使基礎課更好地為專業(yè)課服務，明確基礎課的服務目標，讓學生明了物理課程對后續(xù)專業(yè)課程的重要性，提高學習的積極性和主動性，以取得良好的學習效果，具體做法以下幾方面進行：
（一）精選典型物理問題用計算機編程求解
大學物理課程一般在大一的下學期和大二的上學期進行，而大多數(shù)專業(yè)的計算機程序設計課程也恰好在此階段展開，這就為物理課與計算機程序設計課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學的不同階段，可以精選一些典型的物理問題用計算機編程進行數(shù)值求解。例如在力學部分講拋物運動時，先按教材講授忽略空氣阻力時的運動方程，求出精確解，然后補上空氣阻力二次項，方程就變成非線性的了，讓學生體驗含有空氣阻力時實際問題求解的難度，再介紹計算機數(shù)值計算的方法與思路，給出編程示范，作為綜合習題讓學生完成程序設計與調(diào)試，并與計算機程序設計課教師協(xié)商，程序調(diào)試可利用計算機上機課時間完成，通過這種方式，理論聯(lián)系實際，既培養(yǎng)鍛煉了學生解決實際問題的能力，又提高了學生學習物理課和學習計算機程序設計課雙方面的積極性。又例如在振動學章節(jié)用計算機演示單擺大角度強迫振動的混沌效應；在熱力學章節(jié)用計算機模擬二維布朗粒子運動；在電磁學章節(jié)用計算機編程求解一般位置的電場和磁場分布情況，像載流圓形線圈，根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對稱性，教材上只給出了求線圈軸線上點的磁感應強度，但對其它位置的磁場分布情況計算就很難了，因此可在課堂上簡單介紹計算機積分法，要求學生在此基礎上利用計算機完成求解圓形電流非軸線上點的磁場分布情況，鞏固和加深對物理定律及其適用范圍的理解與把握，學習和體會計算機編程的方法與技巧。 轉(zhuǎn)貼于
通過精選少量典型物理習題利用計算機編程進行數(shù)值求解，以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習，具體實施中充分征求計算機相關(guān)教師的意見并請求協(xié)助和參與實施，加強不同學科、不同課程之間的交流與協(xié)作，達到事半功倍的雙贏的教學效果，充分體現(xiàn)大學物理課的基礎地位與作用，體現(xiàn)計算機對物理學習和研究的重要性，知道這兩門課程關(guān)系如此密切，學習的認真態(tài)度和積極性自然就得到了加強和提高。
（二）部分物理實驗利用計算機仿真課件來進行
論文摘要：由于社會對于電力的總的需求不斷增大，同樣對于輸配電線路的施工技術(shù)要求也更加嚴格，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設計成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設計詳情，講述了目前輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設計策略及應用。
一、輸配電線路施工技術(shù)概述
目前我國的輸配電線路施工技術(shù)參與人員數(shù)量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識水平和素質(zhì)也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實踐能力，參加培訓的人員因為實踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的需求也更加迫切。
二、輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)設計現(xiàn)狀
（一）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況
輸配電線路施工技術(shù)仿真是對現(xiàn)實配電線路施工技術(shù)系統(tǒng)的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到輸配電線路施工技術(shù)所需的信息，然后幫助實踐者對現(xiàn)實世界的輸配電線路施工技術(shù)的問題做出決策。輸配電線路施工技術(shù)仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統(tǒng)某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)一種先進的實施培訓手段，提高培訓的效率，強化培訓效果。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設計是在計算機的基礎上開發(fā)，通過Internet 軟件平臺及面向?qū)ο蟪绦蛟O計和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，綜合設定，使得輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)具有實用性和可維護控制性。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的開發(fā)，主要是首先起源于國外對于計算機仿真系統(tǒng)的應用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業(yè)開發(fā)計算機仿真系統(tǒng)，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓的人員可以在很短的時間內(nèi)獲得具體輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)經(jīng)驗，其技能可以與在現(xiàn)場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計算機仿真技術(shù)的優(yōu)越性，計算機仿真系統(tǒng)也越來越多的應用到各個領域中。目前我國對于仿真系統(tǒng)的應用也是在一些危險性較大的領域，例如大型的鍋爐裝置、化學化工及變電站的應用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應用，但是目前仿真系統(tǒng)在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發(fā)出完善的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)。
（二）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設計
目前關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設計的思想越來越統(tǒng)一，即輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)必須能夠便于施工技術(shù)模型的調(diào)試和輸配電線路畫面的構(gòu)造，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)還應采取先進的運行軟件和保證運行數(shù)據(jù)相分離的一種設計思路。
關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設計應該分成培訓師和受培訓者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓師功能應該是輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓者的機器，包括受培訓者機器的開始暫停關(guān)機等功能，另外可以準確知道受培訓者機器是否有事故及分析事故產(chǎn)生源，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓師機器功能還應是控制受培訓人員考核的現(xiàn)場等具體狀況。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)學員機器功能設計，首先要依附于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓師機的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓師機器的監(jiān)管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)受培訓人員的機器可以提供參家培訓人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監(jiān)控畫面。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)將電網(wǎng)仿真系統(tǒng)和輸配電線路仿真及配電站系統(tǒng)仿真等有機結(jié)合進行設計，該系統(tǒng)應該具有的特點是確保在硬件使用上采用了以局域網(wǎng)應用為核心，利用工作站、開放式系統(tǒng)及微機構(gòu)成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的擴充和升級。此外，在輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)軟件上采用了軟件相互支持系統(tǒng)技術(shù)，這樣使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)系統(tǒng)更加便于修改和維護。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網(wǎng)和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)更加具有真實性。最后，還應通過采用了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)多媒體技術(shù)，逐步實現(xiàn)輸配電線路施工技術(shù)的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進一步擴充，這樣輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)就會具有更高的性價比。
通過輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)為輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)人員提供了一種較為先進的培訓手段，同時也徹底改變了傳統(tǒng)的培訓模式，它的設計及應用可以提高整體的輸配電線路施工作業(yè)技術(shù)，進一步確保電網(wǎng)安全，同樣也大大提高了作業(yè)者的勞動生產(chǎn)率，為創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益發(fā)揮著顯著的作用。
三、結(jié)論
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)仿在不斷的發(fā)展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術(shù)人員的培訓及考核，著力開發(fā)完善的輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)，使得輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)能自由安排培訓項目，并且允許人員在培訓中發(fā)生各種錯誤，同時演示出因為操作錯誤造成的種種后果且不帶來任何實際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業(yè)人員進行重復性集中培訓，從而使的操作人員在短期內(nèi)接受較多的培訓項目，縮短總的培訓周期?？晒?jié)約大量的培訓時間與經(jīng)費。所介紹的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)目前已經(jīng)投入運行，實際應用表明該系統(tǒng)能極大地提高培訓的質(zhì)量，在短時間內(nèi)提高施工技術(shù)人員的技術(shù)水平，對電力系統(tǒng)的建設起到了重大的推動作用。目前很多設計成果效果較為顯著，但是為了進一步提高輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的應用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)，爭取達到創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益和社會效益。
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一、物理學與計算機的密切關(guān)系
電子計算機是因解決物理問題的需要而產(chǎn)生的，二次大戰(zhàn)期間為了快速計算彈道，被公認為世界第一臺電子計算機ENIAC于1946年研制成功，萬維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學家們進行學術(shù)交流的需要而設計出來的。由此可見，計算機與物理學的關(guān)系是非常密切的，物理學的發(fā)展促成了計算機的產(chǎn)生與發(fā)展，計算機的出現(xiàn)是二十世紀最偉大的科學技術(shù)成就之一，它延伸了人們的思維能力，成功地解決了很多物理、數(shù)學等方面的難題，沒有計算機就不可能準確計算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒有今天的航天成就，計算機應用跨越各個學科，在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報信息處理、國民教育等領域引起深刻的變革，在今天幾乎沒有哪一個學科能夠離開計算機的應用。
作為孕育計算機誕生與發(fā)展的物理學，如果說早期物理學應用計算機主要解決人們的計算速度、強度的技術(shù)問題，那么到了今天，計算機已在更深刻的層次上促進物理學的發(fā)展，由于在物理學很多領域中能夠找到精確解的理論問題已經(jīng)不多了，剩下的是大量的復雜的非線性問題，對這些問題的分析、預測和求解離開計算機，人們幾乎無能為力了。另外一個方面，在計算機出現(xiàn)之前，人們只能夠通過真實的實驗來驗證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費巨額資金做實驗來探測某些數(shù)據(jù)和驗證方案的可行性。而今天很多實驗可以通過計算機仿真實驗來完成，達到與真實的實驗完全相同的效果，成本低廉且安全環(huán)保，用計算機來進行科學實驗是科學技術(shù)史上革命性的變化。
物理學與計算機科學互相促進、共同發(fā)展的情況對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求，物理學的教學內(nèi)容、教學手段和教學方法必須與時俱進，適應新形勢的要求。
二、物理教學中結(jié)合計算機教學的一些思考
大學物理課內(nèi)容很多，結(jié)合不同的專業(yè)，在保證教學大綱的基本要求的前提下，內(nèi)容上作一些必要的取舍，針對計算機科學技術(shù)和應用等相關(guān)專業(yè)，教學內(nèi)容上適應地向?qū)I(yè)傾斜，使基礎課更好地為專業(yè)課服務，明確基礎課的服務目標，讓學生明了物理課程對后續(xù)專業(yè)課程的重要性，提高學習的積極性和主動性，以取得良好的學習效果，具體做法以下幾方面進行：
（一）精選典型物理問題用計算機編程求解
大學物理課程一般在大一的下學期和大二的上學期進行，而大多數(shù)專業(yè)的計算機程序設計課程也恰好在此階段展開，這就為物理課與計算機程序設計課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學的不同階段，可以精選一些典型的物理問題用計算機編程進行數(shù)值求解。例如在力學部分講拋物運動時，先按教材講授忽略空氣阻力時的運動方程，求出精確解，然后補上空氣阻力二次項，方程就變成非線性的了，讓學生體驗含有空氣阻力時實際問題求解的難度，再介紹計算機數(shù)值計算的方法與思路，給出編程示范，作為綜合習題讓學生完成程序設計與調(diào)試，并與計算機程序設計課教師協(xié)商，程序調(diào)試可利用計算機上機課時間完成，通過這種方式，理論聯(lián)系實際，既培養(yǎng)鍛煉了學生解決實際問題的能力，又提高了學生學習物理課和學習計算機程序設計課雙方面的積極性。又例如在振動學章節(jié)用計算機演示單擺大角度強迫振動的混沌效應；在熱力學章節(jié)用計算機模擬二維布朗粒子運動；在電磁學章節(jié)用計算機編程求解一般位置的電場和磁場分布情況，像載流圓形線圈，根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對稱性，教材上只給出了求線圈軸線上點的磁感應強度，但對其它位置的磁場分布情況計算就很難了，因此可在課堂上簡單介紹計算機積分法，要求學生在此基礎上利用計算機完成求解圓形電流非軸線上點的磁場分布情況，鞏固和加深對物理定律及其適用范圍的理解與把握，學習和體會計算機編程的方法與技巧。
通過精選少量典型物理習題利用計算機編程進行數(shù)值求解，以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習，具體實施中充分征求計算機相關(guān)教師的意見并請求協(xié)助和參與實施，加強不同學科、不同課程之間的交流與協(xié)作，達到事半功倍的雙贏的教學效果，充分體現(xiàn)大學物理課的基礎地位與作用，體現(xiàn)計算機對物理學習和研究的重要性，知道這兩門課程關(guān)系如此密切，學習的認真態(tài)度和積極性自然就得到了加強和提高。
（二）部分物理實驗利用計算機仿真課件來進行
