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一、引言
仿真是對現實系統的某一層次抽象屬性的模仿,人們利用這樣的模型進行試驗,從中得到所需的信息,然后幫助人們對現實世界中某一層次的問題做出決策。計算機仿真就是建立系統模型的仿真模型進而在電子計算機上對該仿真模型進行模擬實驗的研究過程。計算機仿真技術即以計算機仿真為手段,通過仿真模型模擬實際系統的運動來認識其規律的一種研究方法,也稱計算機仿真方法。在科技飛速發展的今天,它已經成為控制系統分析、研究、設計不可缺少的重要工具。
二、計算機仿真技術的特點
1.模型參數可根據要求任意調整、修改和補充。人們可以得到各種可能的仿真效果,為進一步完善研究方案提供了可能。與傳統的實物實驗相比,具有運行費用低、無風險、方便靈活等優點。
2.系統模型求解快速。運用計算機仿真,能夠在較短的時間內得出仿真運算的結果,為生產實踐提供最及時的指導。
3.仿真運算結果可靠、準確。在機器沒有故障的前提下,只要系統模型、仿真模型、仿真程序科學合理,那么計算機的運算結果是準確無誤的。
4.實物、實時仿真直觀、逼真。這一特點使它在一些復雜工程系統中例如核電、航天等領域得到了廣泛應用。
傳統的仿真技術是一個迭代過程,即針對實際系統某一層次的特性(過程),抽象出一個模型,然后假設態勢(輸入),進行試驗,由試驗者判讀輸出結果和驗證模型,根據判斷的情況反復修改模型和有關的參數,不僅效率低,也存在環境、安全等因素的限制,所以很難達到實驗者滿意的仿真效果。而計算機仿真技術是利用計算機科學和技術的成果建立被仿真的系統的模型,并在試驗條件下對模型進行動態實驗,它具有高效、安全、受環境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優點,已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統尤其是復雜系統的重要工具。
三、計算機仿真技術的研究現狀
計算機仿真技術的發展與計算機的發展是密不可分的。20世紀50年代的計算機仿真大部分是以電子模擬計算機為主機實現的,在部分特殊應用領域內也有以液壓機、氣壓機或阻抗網絡作為主要模擬設備的。由于電子模擬計算機的精度較差等缺點,從70年代初開始,數字模擬混合計算機仿真得到發展。從70年代末起,以數字機為主機的各種各樣的專用和通用計算機仿真得到了普及和推廣。轉貼于 由于高性能工作站、巨型機、小巨機、軟件技術和人工智能技術取得了引人矚目的進展,在80年代人們對智能化的計算機仿真寄予了希望,也在綜合集成數字仿真和模擬仿真優勢的基礎上,設計出了在更高層次上的數字模擬混合仿真技術,在一些特定的仿真領域內,這種智能計算機仿真和高層次的數字模擬計算機仿真都取得了令人鼓舞的結果。80年代初推出了一些仿真機,SYSTEM10和SYSTEM100就是這類仿真技術的代表。90年代又開始了交互式仿真和虛擬仿真的研究并取得了一定的成績。特別是近20年來,隨著系統工程與科學的迅速發展,計算機仿真技術也得到了蓬勃發展,已經從傳統的工程領域擴展到非工程領域,在社會經濟系統、環境生態系統、生物醫學系統、能源系統、教育培訓系統等得到了廣泛應用。
四、計算機仿真技術的展望
隨著計算機應用技術和網絡技術的發展,計算機仿真技術也在不斷地發展。未來的發展主要有兩個方向:
1.仿真技術的網絡化
眾所周知,現在已經開發研制出來的仿真系統有很多,它們不能互相兼容,可移植性差,實現共享困難,與開發的高成本、低效率、長時間不成正比,更不能充分加以利用。要想解決這些問題,首先要解決的是采用兼容性好的計算機語言來編寫仿真系統,其次是采用網絡化技術實現仿真系統的共享。尤其是后者,在將來的仿真系統開發中具有重要的意義。實現仿真系統的網絡共享,不但可以在一定程度上避免不必要的社會資源的浪費,而且可以通過適當的收費來彌補開發成本的不足。
2.仿真技術的虛擬制造
計算機仿真技術發展的另一個大方向是在虛擬制造技術領域的深入應用。虛擬制造技術是20世紀90年展起來的一種先進的制造技術,它利用計算機仿真技術和虛擬現實技術的結合,在計算機上實現了從產品設計到產品出廠以及企業各級過程的管理與控制。這使得制造技術不再主要依靠經驗,便可實現對制造的全方位預測,為機械制造領域開辟了一個廣闊的新天地。
參考文獻
[1] 王中鮮 MATLAB建模與仿真應用.機械工業出版社,2010。
關鍵詞: 物流;仿真;成本;庫存
中圖分類號: TP391.9 文獻標識碼: A
一、仿真技術的發展及特點
仿真就是通過對系統模型的實驗去研究一個存在的或設計中的系統。計算機仿真則是借助于計算機對系統模型進行實驗的一種方法,它是50年代初期隨著計算機技術的應用而逐漸發展起來的。仿真技術發展到今天大致分為三個階段,在20世紀50到60年代,仿真是在實體上進行,實時性強且精度較高,但實施難度和費用較大。在20世紀60到70年代,系統的一部分由計算機代替,另一些組合由實物充當,一定程度上保留著實時性。從20世紀70年代至今,是計算機仿真或數字仿真階段。計算機仿真技術有以下一些顯著的特點:
1. 可以替代許多難以實施或無法實現的實驗。
2. 可以解決用理論分析或數學解析難以求解的大型系統問題。
3. 可以降低投資風險、節省研究和開發費用。
4. 可以避免實際實驗的財產消耗。
5. 可以縮短實驗時間,并不拘于時空限制。
二、仿真的類型和基本步驟
計算機仿真的類型有離散事件(系統)仿真(Discrete-Event Simulation)、連續系統仿真(Continuous Simulation)、混合系統仿真(Combined Discrete continuous Simulation)等。
物流系統的仿真是典型的離散事件系統仿真,其核心是時鐘推進和事件調度的機制。離散事件系統是指系統狀態在某些隨機時間點上發生離散變化的系統。這種引起狀態變化的行為稱為“事件”,因而這類系統是由事件驅動的;而且,“事件”往往發生在隨機時間點上,亦稱為隨機事件,因而離散事件系統一般都具有隨機特性;系統的狀態變量往往是離散變化的。
在計算機仿真中涉及的三個基本要素是系統、模型、計算機,聯系著它們的三項基本活動是模型建立、仿真模型建立(一次建模)、仿真實驗,這三要素和三項基本活動是所有計算機仿真的基礎。計算機仿真的基本步驟歸納為:
1. 選擇合適的計算機仿真軟件
2. 建立仿真模型
3. 編寫各種控制程序
4. 運行仿真系統
5. 仿真結果分析和優化
三、仿真技術對物流系統研究的影響
隨著物流行業生產自動化水平的不斷提高,生產節奏越來越快,物流系統越來越復雜并且內部關聯性越來越強,生產管理者對生產改進的每一決策,都需謹慎考慮,措施不當,往往需要付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性,快節奏和柔性,要想預測每一個決策給系統帶來的后果,己經是人的大腦無法勝任的了。計算機仿真技術正是彌補了這一不足,成為自動化物流系統管理者的有用工具,成為生產系統規劃設計人員的得力助手,成為公司檢驗其物流系統及決策是否真的高效的唯一可用技術。在設計一個新的工廠或系統,對己有系統添加新設備或重新優化,仿真都是非常必要的。仿真技術近年來應用越來越廣,其對物流系統研究的影響主要表現為以下幾個方面:
1.有利于解決隨機因素的影響
仿真模型的一個特點是它是一個隨機模型,系統的參數受隨機因素影響所發生的變化在模型中得到充分體現。這一點是其他方法所無法比擬的。
2.仿真幫助系統優化
仿真可以讓人們依據對系統模型動態運行的效果,多次修改參數,反復仿真。仿真是一種間接的系統優化方法。現在,人們越來越認識到,對于多目標、多因素、多層次的系統來說,并不存在絕對意義上的最優解。優化只是相對而言的。即使是最優化方法,其本身由于若干的假設、抽象和簡化所造成的誤差,已經使“最”字打了折扣。
3.仿真對各種復雜的系統具有良好的適應性
仿真所建立的模型,完全是實際系統的映像。即它反映系統的物理特征、幾何特征,又可以反映系統的邏輯特性。因此,對于各種復雜的物流系統,無論是線性的還是非線性的,無論是靜態的還是動態的,都可以用仿真方法來研究。
4.符合人們的思維習慣,有助于系統分析
研究分析物流系統的方法,大體上可分為兩種類型。一類是解析法,另一類是非解析法。解析法是把物流系統抽象成一種數學表達式,通過求解數學表達式找到最優解。這是一種完全通過邏輯推理來獲得啟發和借鑒的方法,如運籌學中的線性規劃和動態規劃等。解析法有比較悠久的發展歷史,在實際中應用廣泛,是比較成功的方法。但是,解析法過于拘泥于數學抽象。非解析法不依據抽象的假想,而是以現實為依據。仿真方法是一種非解析法。仿真所依據的,是對系統的實際觀測所獲得的數據建立起來的動態模型。這種方法所建立的模型,即表達了系統的物理特征,又有其邏輯特征。
四、仿真技術在物流研究中的應用領域及發展前景
計算機仿真技術在物流研究中主要應用于以下幾方面:
1.物流系統規劃及設計
在沒有實際系統的情況下,把系統規劃轉換成仿真模型,通過運行模型,評價規劃方案的優劣并修改方案,這是仿真經常用到的一方面。這可以在系統建成之前,對不合理的設計和投資進行修正,避免了資金、人力和時間的浪費。系統仿真運行準確地反映了未來物流系統在有選擇的改變各種參數時的運行效果,從而使設計者對規劃與方案的實際效果更加胸有成竹。
2.物料運輸調度
復雜的物流系統經常包含若干運輸車輛、多種運輸路線。合理的調度運輸工具,規劃運輸路線,保障運輸路線的通暢和高效等都不是一件輕而易舉的事。運輸策略存在著多種可能性。如何評價各種策略的合理性?怎樣才能選擇一種較優的調度策略?運輸調度是物流系統最復雜,動態變化最大的,很難用解析法描述運輸的全過程。建立運輸系統模型,動態運行此模型,再用動畫將運行狀態、道路堵塞情況、物料供應情況等生動地呈現出來。仿真結果還提供各種數據,包括車輛的運行時間、利用率等等。通過對運輸調度過程仿真,調度人員對所執行的調度策略進行檢驗和評價,就可以采取比較合理的調度策略。
3.物流成本估算
物流過程是非常復雜的動態過程。物流成本包括運輸成本、庫存成本、裝卸成本。成本的核算與所花費的時間直接有關。物流系統仿真是對物流整個過程的模擬。進程中每一個操作的時間,通過仿真推進被記錄下來。因此,人們可以通過仿真,統一計物流時間的花費,進而計算物流的成本。這種計算物流成本的方法,比用其他數學方法計算,更簡便、更直觀。并且,可以建立起成本與物流系統規劃、成本與物料庫存控制、成本與物料運輸調度策略之間的聯系。從而用成本核算結果來評價物流系統的各種策略和方案,保證系統的經濟性。實際仿真中,物流成本的估算可以與物流系統其他統計性能同時得到。
4.庫存控制
通過對物料庫存狀態的仿真,可以動態地模擬入庫、出庫、庫存的實際狀況。根據需要正確地掌握入庫、出庫的時機和數量。
隨著計算機的普及發展,計算機仿真方法在物流系統分析的應用越來越普遍,它在如下幾方面有著廣泛應用前景:
(1)由于有些物流系統的復雜性,應用數學方法難以構造模型,提出解析解,此時可采用仿真的方法構造模型,以求得系統模型的解答。
(2)對于新設計的物流系統,在未能確定它的優劣情況之前,不必急于無根據地花費大量的投資來建立,可應用仿真對新的物流系統的可行性和效率提出明確的評價判斷。
(3)仿真具有通過試驗達到優化的目的。可應用這一手段,對控制與決策中的多方案進行多次運行,按既定的目標函數,對不同的決策方案進行分析比較,從中選擇最優方案,進行輔助決策。
(4)對物流系統運行機制進行分析。在仿真模型運行過程中,可根據需要,記錄有關數據和信息,從而為分析物流系統提供依據。
(5)對物流系統的發展戰略進行研究,應用計算機模型可以對從過去到未來的國家、地區或者企業的物流系統的發展規律進行仿真運算,研究系統的因果關系,得出結論,以促進系統的改進和發展。通過建立物流系統的仿真模型,擴展了物流系統研究的邊界,有助于描述物流系統的各種現象,加強直觀感,從而能夠更深刻地理解和分析物流系統。
作者單位:沈陽化工學院
參考文獻:
[1]吳耀華.物流系統的三維虛擬仿真[J].E制造(e-Manufacturing ), 2002,8:48-53.
[2]閏英偉,霍津海.計算機仿真技術在我國自動化物流系統中的應用[J].浙江物流, 2003,11:57-60.
[3]工煌,蔡臨寧,岳秀江.物流系統的仿真研究綜述[J]. 制造業自動化, 2004,9:6-9.
關鍵詞:計算機仿真技術;建筑工程;應用研究
1計算機仿真技術應用于建筑施工中的意義
計算機模擬技術在總體的工程規劃等各個方面給其他的單位以及專業建筑設計人員提供了正確的技術引導。這種考慮涉及了建筑內部結構的復雜性與多變性,因此在建筑設計研究時不得不在建筑施工工藝設計方面謹慎進行考慮,從而可能涉及到信息化是建筑設計的一個全部內容,在此類設計方面,關于優化設計方案、現場信息化施工等較為少見,這就間接體現了目前我國的建筑過程工程建設在應用信息化設計技術上普遍存在的不足。仿真技術的出現大大程度地彌補了這一技術的不足,仿真技術因其具備交互性、高度模擬性等諸多優點,通過它自身建立的可視化設計模型和數字幾何三維模型,不但能同時滿足設計師、業主、施工方等單位的施工設計需要,對多種建筑施工設計方案展開了模擬、驗證、對比和設計優化,并最終可以找到一種最優的可視化施工模型設計方法,實現低廉的施工成本、短時間的工期、高質量的技術經濟效益施工目的。不僅如此,由于計算機仿真技術可以重復進行多次高仿真實驗,還有利于減少工期,提高工程的質量。可見,仿真技術給建筑工程的發展帶來了一定的時代機遇和挑戰具有歷史意義,虛擬現實仿真技術在其施工設計過程中的廣泛應用無疑直接決定著其施工設計方案的品質優劣與否,它的應用一方面對我國建筑工程的設計與施工產生影響,另一方面也直接決定著建筑工程的品質與設計方案。
2計算機仿真技術在現代建筑工程設計中的重要應用
2.1仿真施工技術的應用研究
從一定層面上講,建筑施工過程就是將設計者的建筑設計圖紙現實化的過程,將虛擬的圖紙進行實際建造的過程具有十分重大的意義。然而,由于建筑工程其本身的復雜性,所使用的設計方案和設計技術非常繁多,這也導致了在實際建設工程中,圖紙需要根據情況的不同發生變化。圖紙在經過初始設計后,必須經過多次的矯正和糾錯,實際的建造與設計具有相當大的差距。并且,在傳統的建筑工程設計中,為了保證建筑工程的安全穩定,保障建筑施工的順利進展,通常會憑借大量的經驗積累,來應對建筑項目施工時的一些問題,但是正因為沒有進過理論驗證的經驗很可能造成嚴重的安全事故。目前,建筑結構趨向復雜,傳統的施工設計技術已經無法適應全新的設計結構,計算機仿真技術能夠有效發現建筑設計的漏洞和缺點,改善施工技術的盲點,降低人的主觀觀念對設計方案的干擾,更大程度上保證了建筑設計方案的安全性和穩定性,進一步提升建筑工程的質量,減少施工成本、耗材。
2.2仿真系統的應用研究
計算機仿真系統是建筑工程設計應用仿真模擬技術的重要基礎,利用計算機仿真系統,能夠直接模擬出建筑項目的施工過程以及施工周圍環境的真實情況,且具有非常真實可靠的效果。利用計算機仿真系統,建筑設計人員可以將設計圖紙的內容以及建筑現場的周圍景象進行直接的計算機建模,呈現出三維的立體影像,同時能夠將影響建筑項目的諸多因素,如:交通網絡,建筑場景進行詳細的模擬,使得設計人員能夠實時了解建筑施工的進度和各類條件,以便于更加合理地對設計方案做出規劃和修改。計算機仿真系統能夠將場景做出高度模擬的效果,使得每一個虛擬物體與對應的實體擁有相似的視覺真實效果,更有利于設計者的發揮。
3計算機仿真技術在建筑結構的施工過程中的應用
目前,隨著社會發展加速,城市建筑結構趨向于復雜化、高層化,部分結構復雜的建筑的設計需要從部分到整體,不僅難度很大,在施工階段中出現的突發性變化也很多,因此,對于施工設計的各類細節需要格外地注意。復雜建筑結構在不同的施工工序中,所面臨的負載情況、受力特性、結構形態均有差異。在一項復雜結構設計施工完成之后,整體將會保持暫時的平衡狀態,但是,一旦開始下一步結構施工,原始的平衡狀態又會被打破,必須進行相應的施工工序才能在每一階段保證整體結構的平衡穩定。正因為復雜結構施工需要注重的因素有很多,一旦施工操作稍有不慎,便會埋下很嚴重的安全隱患,極易發生安全事故。計算機仿真技術能夠模擬施工操作階段,對施工過程進行全方位的監控,能夠及時發現漏洞和錯誤,對施工過程進行全面的追蹤,更加容易控制施工階段的各種不確定因素。
4計算機仿真技術在建筑施工設計過程中的應用
計算機仿真技術促進了工程三維動畫的成功出現,打破了設計師在傳統建筑施工過程中只能直接依靠施工經驗數據分析確定施工過程的操作模式,為一個現代化的設計師在建筑施工過程中提供了一個便捷有效的數據分析和解決手段。通過仿真技術三維動畫對建筑施工過程的細節進行了分析,專家、施工的專業技術人員以及施工的業主就可以盡可能對建筑施工的全過程甚至重要的是每一個關鍵細節都盡可能進行清除和了解。此外,工程中會容易遇到的重難點以及施工的關鍵環節,都可以通過虛擬的仿真技術以虛擬三維動畫的表現形式清晰地展現了出來,而且還使設計師可以根據施工業主的實際所需要求進行合適的設計和調整,并及時的修改其原有的建筑施工設計方案。
5計算機仿真技術在施工安全方面的應用研究
保證建筑工程在項目施工與投入使用兩階段的安全穩定,是目前建筑行業做最為關注的重點,被認為是必須加強的重要主題之一。在傳統的建筑工程設計模式下,很難對建筑項目出現的安全隱患做出預測,計算機仿真技術的廣泛應用,為施工操作人員與方案設計者同時提供了控制建筑工程質量水平的有力技術,使得建筑工程安全管理水平大幅度提高。
5.1進行施工安全控制的方案優化
在對建筑工程的施工安全控制分析中,如果能夠采用先進的虛擬數據仿真技術對其進行數據分析,可以及時發現很多一些傳統模式下安全控制無法及時發現的問題和隱患,同時也可以能夠對不同類型的建筑施工安全控制解決方案的數據進行一個相應的數據模擬分析演練,并對數據進行了比較,最終可以確定得出—個最佳的安全控制方案,實現施工安全控制解決方案同相關的施工成本控制、資金成本預算、損耗成本控制等各個方面的效益最大化。
5.2如何實現安全演練與事故預防的最優化
建筑工程的消防通道以及防災防害設施,關系著群眾的生命財產安全,但是一直無法得到很好的效果檢驗,利用計算機仿真技術,我們能夠模擬建筑工程在面對這些極端災害時所表現出來漏洞,從而加以改正。實現安全演練的優化方法,有幾點方面需要注意。首先,安全消防工程師必須深入了解建筑工程內部的結構特點,利用自身豐富的工作經驗,對容易發生安全事故的環節進行細心檢查,并同時利用計算機仿真技術建立三維動態模型,為安全事故的發生做好預防工作;其次,利用計算機仿真技術實現人員在緊急現場逃生演練的應急模擬,從而規劃好逃生路線,并解決其中顯現出來的安全問題。
關鍵詞:仿真技術;電工;實訓教學
1項目的意義、現狀分析
2014年,在學校的大力支持下,我中心擴建了電工實訓室,學校結合實際情況,選用合適的實驗設備,并配套和完善了實訓室硬件設施,使實訓室成為了我校工科學生電工實訓教學基地,并為之創造了良好條件。同時,實訓室配備了計算機,實現了網絡化實訓教學,并提供了計算機仿真設計軟件(宇龍機電仿真軟件)的教學環境和條件。在電工實踐訓練教學過程中引入計算機仿真實驗平臺后,學生可進行一些虛擬仿真實驗,其意義也是對傳統電工實訓教學的一種有利的補充,是對傳統實驗教學方法的充實與改進。使用計算機仿真軟件作為實訓平臺,利用其元器件全、界面直觀、操作方便、電路分析手段完備等特點,學生根據指導,自主在模擬實驗臺上設計實驗,待設計成熟后,再在實物設備上進行實驗,這樣可以大大提高學生的效率和興趣。利用仿真實驗平臺,可以充分調動學生的主觀能動性,對于某些不易觀察到的現象進行仿真分析,可保存仿真結果、以做進一步的分析和處理,對實驗數據的分析處理方便快捷,提升了實驗水平,更有利于學生對實驗現象的觀察和分析。但由于各種原因也出現了一些問題。具體如下:(1)實訓對象范圍狹窄:目前,我校電工實訓教學僅面向全校理工類專業同一屆學生(大二或大三年級)學生開設。實訓對象范圍狹窄,不能夠實現大學四年不間斷的教學目標。另外我們的實訓室還沒有達到完全開放,對于一些創新能力較強的學生,不能提供一個良好的平臺。(2)教學內容偏少:在電工電子實訓課程中,電子工藝實訓十幾年來一直以組裝調試收音機項目進行,實訓內容已顯得陳舊。2010年起中心嘗試將室內配線納入其中。目前電工實訓教學內容有:1)常用電工工具的使用;2)導線的常用連接;3)室內照明線路:一地控制和兩地控制;4)機床電路。電工實訓教學剛剛起步,該課程設置內容不夠豐富,略顯簡單。不能完全滿足大學本科生的求知和自主創新欲望。2013年引入了機電實訓仿真軟件,采用虛擬仿真技術,我們只需要計算機,在計算機房就能完成很多實驗。2014年又投入140萬進行了電工實訓平臺基地建設,擴大了電工實訓課程建設的空間。(3)教學模式與手段使主體作用不能得到充分發揮:在之前的電工實訓中,由于課程內容和實訓設備局限性,大大限制了同學們自由發揮的空間。一些基礎扎實、創新能力強的同學完成規定項目后,意猶未盡。還想做一些其它感興趣的、實用性較強的電路實訓也只能望而嘆息。現有的傳統的教學模式使主體作用得不到充分發揮。教學方法與手段不能充分調動學生積極性。利用模擬仿真技術進行理論教學,可以將復雜問題簡單化,抽象問題形象化,理性知識感性化,讓我們的學生在理論學習時不感到枯燥,調動起他們的思維,讓學生在不斷的探索中學習。在電工實訓平臺上,學生可以自主操作,提升了學習的主動性,也增強了創新意識。此項目的順利進行,不僅是我們教學理念的創新,教學內容的創新,也是教學體制的創新。使我校的基礎實訓逐步的向現代化、多元化、多層次、開放式的方向轉化。構建與現代科學技術發展水平相適應的基礎工程訓練平臺。
2項目實施方案及實施計劃
2.1研究與改革的內容、目標和擬解決的關鍵問題
(1)研究與改革的內容和目標:1)改革原有“教學、實操”實踐教學模式,引入仿真實訓教學環節,按照創新理念培養目標,構建“教學、仿真、實操”電工實訓教學模式。同步優化電工實訓教學內容;2)改革目標以突出學生的自我參與,體現技能訓練的操作性、過程性、情景性、交互性,使學生了解工作場景、熟悉操作步驟、規范操作方法、培養職業意識;3)新引入的仿真實訓教學平臺,可以擴大學生的實訓范圍,為一些對電工方面感興趣、創新能力較強的學生,提供一個良好的開放式平臺。(2)擬解決的關鍵問題:優化以創新理念為培養目標的電工實訓教學內容,確立“教學、仿真、實操”一體化電工實訓教學模式,優化電工實訓教學內容,修訂并編寫教學大綱、教案、講義等
2.2實施方案方法及可行性分析
實施方案方法:(1)前期調研,即研究、分析當前多所高等院校實踐教學環節,以及通過對老師學生的調查,了解對新實訓項目內容、教學模式及課程安排的意見和建議;(2)分析總結,即該專業教師對提出的意見和建議進行分析研究,總結出適合我校電工實訓課程的教學內容和課程體系,找出以創新理念為培養目標“教學、仿真、實操”一體化電工實訓教學模式,優化教學方法與手段;(3)實踐嘗試,即根據初步確定的方案進行小范圍實踐嘗試,將出現的問題再進行整理分析總結;(4)優化確定:將實踐嘗試中的問題進行整改,優化課程體系和教學模式。使教學體系更加完善。可行性分析:我基地現擁有2個電工實訓室,電工仿真機房和電工實訓平臺也基本就緒,能滿足140多學生進行實際操作和理論學習。為本項目的順利進行提供有力的保障。
3項目預期的成果和效果
該項目最終將在全校所有理工科類專業實施,最大限度的讓學生實現獨立動手能力,提高學生的創新能力。受益人數每年約4000人。
4本項目的特色與創新之處
(一)計算機仿真技術的基本概念。
計算機仿真技術,是使用計算機技術和數學建模理論,以及相關的應用性工具共同建構的仿真性系統應用模型,并在一定的實驗檢驗環境下,實現對已經建立的模型之綜合性檢驗的實用技術。依照計算機設備的具體類型狀況展開分析,可以將現有的計算機仿真技術劃分為:模擬仿真、數字仿真,以及混合仿真三個基本的類型。伴隨著當代計算機科學技術的客觀發展,以及計算機設備在運算速度與運算能力方面的提升,建立在數字化技術背景下計算機仿真技術,已經對傳統模式下的原始仿真技術模式是實現了較為完全的實質性替代,這種新式的仿真技術易于運作與修改。計算精度高且速度快,實驗結果較為可靠等特征。
(二)計算機仿真技術的基本應用流程
第一,對問題進行描述。透過開展目標問題的描述實踐,切實明確計算機仿真技術的對象、目的,以及相關的基礎性要求,之后依照教學研究工作的目的和實踐需求,具體確定計算機仿真技術的規模特征,以及約制條件。第二,初步建立原始化數學模型。數學模型是針對某種特定的事物系統或者是數量關系對象,使用規范化的數學語言,實現對數學結構的近似化或者是概括化描述目標。計算機仿真技術是一種基于模型技術的全新技術,其模型建構的準確性對仿真檢驗結果的準確性具有重要影響。第三,建構仿真系統數學模型。在原有的數學模型的建制基礎上,引入計算機輔助科學技術模塊,對之前已經建制完成的模型進行有針對性地補充完善,這個過程也可以簡略性地描述為二次建模。第四,開展編程和調試行為。要將仿真技術系統前期建制過程中形成的數學模型,進行具體的編程和相應的調試行為。第五,進行仿真實驗。應用計算機仿真技術系統,開展之前設定的實驗內容,進而得到預期的實驗結果。第六,對實驗結果進行相應的驗證。通過反復開展仿真實驗,對已經建制的模型進行驗證以及修正,實現對仿真技術應用模型的預期建設目標。
二、計算機仿真技術在體育學科實踐領域的應用
(一)計算機仿真技術在當代體育學科教學中的應用。
伴隨著現代多媒體技術的深化發展,這項實踐技術在理論教學工作中的應用,有效實現了對課堂教學內容的豐富,以及對對象學生群體學習興趣的有效激發,要逐步幫助學生加強對復雜知識項目的理解能力,切實實現教學質量實踐水平的有效提升。與此同時,在現行的體育課程的教學實踐過程中,在目前階段,絕大多數的教師往往都是使用示范的模式來開展對教學內容的講解,但是,伴隨著教師年齡的增長,以及教師在體育運動技戰術水平掌握層面的客觀差別,有時可能很難在教學訓練實踐中,順利完成對體育運動技戰術知識的講授,以及訓練實踐目標,在一定的考量角度上,不利于學生體育課程學習成績的有效提高。在這樣的背景下,我們可以逐步開展可視化仿真技術,以及多媒體仿真技術的開發實踐,可以針對具體的體育運動項目,制定有針對性的仿真模擬化的運動過程技戰術軟件,之后指令學生在模擬化的運動環境中開展相應的教學與訓練環節,有效實現學生成績水平的有效提升。
(二)計算機仿真技術在開展運動訓練指導實踐中的應用。
計算機圖形學本身具備著極其廣闊的客觀性應用范圍,它在較大的程度上,能夠實現對某些重要的系統,或者是重要的現象的模擬與仿真實踐。將系統化的數學模型轉換成系統化的仿真模型,之后,再依照計算機輔助程序獲取到數學模型的解,以及相關的數據結果,并在科學的運作程序背景下,實現對已經獲取到的數據對象的分析,以及驗證目標,最大限度地,使用數據科學技術對運動員的技戰術實踐行為,進行科學化的實踐指導。
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