对于教学安全主要是针对实践操作部分，机床作为机械结构，一旦出现事故，轻则机器损坏，重则出现伤亡事件，这样的事件已经给了我们血的教训。例如，某高校机械专业学生在企业实习期间由于操作失误，直接导致手臂被机械结构严重损伤，最终不得不截肢。如何避免机械事故发生是学生在实践操作部分最需要注意的问题，因此很多学校非常强调安全问题。传统教学中，由于学生在上机床实际操作之前并没有对机床的运动情况有很清楚的了解，很容易导致事故的发生，因此很多院校在进行数控实训操作的时候，多是恐惧危险的发生而走走形式，真正实际进行操作，并能够加工出零件的比较少，除非是学校为了让学生参加比赛而培训数量比较少的学生，难以达到教学计划中关于实践教学部分的实际要求。而采用计算机仿真技术的数控教学，可以在实际操作之前充分了解数控机床面板的操作和数控机床的运动运行规律，某种意义上说就是真正的数控机床操作的演习，为实习实训部分做好充分的准备工作，即使在仿真中出现操作错误或者操作失误，既不会导致机床的损坏，更不会导致人员的伤亡。
二、教学效果和效率
数控程序编写是数控类课程的主要教学内容之一，如何正确地编写数控程序也是数控类课程的重要任务。在传统课堂上，教师主要利用PPT课间插入动画、图片、文字等内容进行讲解，虽然利用了一些多媒体资源，但是并没有充分发挥多媒体最大的功用。在讲解过程中往往比较枯燥乏味，难以更加形象具体地表述数控代码控制刀具、机床主轴的运动情况。特别是对于一些比较复杂的循环指令只是通过这样的讲解方式往往很难准确地表达。虽然目前有些教师可以采用一些三维软件、动画软件制作一些比较详细的动画，但是这种动画往往就是固定设置好的动作，缺乏参数的变化，不能通过修改参数来观察刀具运动的变化。目前大多数计算机数控仿真数控系统都是模拟实际的数控机床操作，几乎完全和实际的数控机床操作相同。教师在授课过程中可以编写实际的数控程序，再输入到数控仿真系统中进行验证，在验证的过程中，可以随时改变数控程序中的参数，来讲解数控指令中参数控制刀具的运动规律，也可以改变数控程序中的程序指令，来讲解不同指令刀具的运行轨迹；这样就可以更加清楚形象地讲解数控编程中的各种程序指令和指令中各个参数的含义。在斯沃数控仿真系统模拟加工零件过程中，在操作界面的左侧显示编写的数控程序，仿真操作过程中根据刀具的运行轨迹，自动跳转相应的程序段，帮助学生理解程序中控制对象的运行情况，并且利用不同的颜色来展示不同刀具的运动轨迹，在直观地展示运动轨迹的同时也可以随时更改数控程序或程序中的参数来获取不同的轨迹。
三、数控工艺部分体现
［关键词］仿真理论 仿真技术 仿真应用
随着计算机科学技术的高速发展，系统仿真技术和计算机技术紧密的融合在一起。目前，有的高校采用多媒体技术和虚拟现实技术进行系统仿真的教学。
仿真技术是利用计算机并通过建立模型进行科学实验的技术。它具有经济、可靠、实用、安全、可多次重用的优点，是利用模型对系统进行研究的一门多学科综合性技术。
现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机技术则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。
一、仿真学科的理论体系
1.相似理论
相似理论是研究事物之间相似规律及其应用的科学，是仿真科学的基本理论。其基本内容包括相似定义、相似定理、相似类型和相似方法。
2.模型论
模型论是以各应用领域内的科学理论为基础，建立符合仿真应用要求的、通用的、各领域专用的各种模型的理论和方法。
3.仿真系统理论
研究和论述构建符合应用需求的仿真系统理论和技术。包括仿真系统的体系结构和构成，仿真系统的设计及其公共关键技术，仿真系统的研制和运用仿真系统的规范、标准等。
4.仿真方法论
结合各应用领域的不同要求，研究仿真基本思想和方法，包括定量仿真方法和理论、面向对象仿真方法；智能仿真方法等。
5.仿真的可信性理论
表述仿真过程及结果评价、控制的概念和方法的基本理论、研究仿真环境和真实环境的相似性理论和方法，研究提高仿真可信性的各种方法、技术和规范。
6.仿真科学和技术的应用理论
论述仿真运行实验设计、仿真管理、仿真过程的可视化、仿真及其结果综合分析的理论。
二、几种主要的仿真技术
1. 仿真建模
仿真建模是一门建立仿真模型并进行仿真实验的技术。建模活动是在忽略次要因素及不可测量变量的基础上，用物理或数学的方法对实际系统进行描述，从而获得实际系统的简化或近似反映。
2.面向对象的仿真
面向对象仿真是当前仿真研究领域中最引人关注的研究方向之一，面向对象仿真就是将面向对象的方法应用到计算机仿真领域中，以产生面向对象的仿真系统。
3.智能仿真
智能仿真是把以知识为核心、人类思维行为作背景的智能技术引入整个建模与仿真过程，构造智能仿真平台。智能仿真技术的开发途径是人工智能与仿真技术的集成化。仿真技术与人工智能技术的结合，即所谓的智能化仿真；仿真模型中知识的表达。
4.虚拟现实技术
虚拟现实技术是现代仿真技术的一个重要研究领域，是在综合仿真技术、计算机图形技术、传感技术等多种学科技术的基础之上发展起来的，其核心是建模与仿真，通过建立模型，对人、物、环境及其相互关系进行本质的描述，并在计算机上实现。
5.分布仿真技术
分布仿真技术作为仿真技术的最新发展成果，它在高层体系结构上(HLA，high level architecture)，建立了一个在广泛的应用领域内分布在不同地域上的各种仿真系统之间实现互操作和重用的框架及规范。HLA的基本思想就是使用面向对象的方法设计，开发及实现系统不同层次和粒度的对象模型，来获得仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性。
三、仿真的一般步骤
仿真过程的三个主要活动是“系统建模”、“仿真建模”、“仿真实验”，而联系这些活动的要素是“系统”、“模型”、“计算机”。其中：系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是通过对模型进行实验来达到研究的目的。
要对一个系统或对象实施计算机仿真，首先必须把握系统的基本特征，抓住主要的因素，引入必要的参量，提出合理的假设，进行科学的抽象，分析各参量间的相互关系，选择恰当的数学工具，然后在此基础上建立相应的数学模型。仿真建模的过程是在已有的一些先验知识的基础上，试探地写出研究对象所满足的或近似满足的数学规律，再结合实际的研究目的，对猜测性的数学关系进行反复修改和优化，从而得到既符合客观实际又易于在计算机上实现的数学模型。
四、仿真技术的应用及发展
仿真技术来自于军事领域，但它不仅用于军事领域，在许多非军事领域也到了广泛的应用。例如：在军事领域中的训练仿真；商业领域中的商业活动预测、决策、规划、评估；工业领域中的工业系统规划、研制、评估及模拟训练；农业领域中的农业系统规划、研制、评估，灾情预报、环境保护；在交通领域中的驾驶模拟训练和交通管理中的应用；医学领域中的临床诊断及医用图像识别等。
随着现代信息技术的高速发展，仿真技术也得到了飞速的发展，在军用和民用领域中更深更广的应用也促进了仿真技术的进步。分布仿真技术作为仿真技术发展的最新成果，在国民经济建设和国防建设中发挥了更大的作用。目前，国际上许多国家在“仿真是迄今为止最有效的综合集成方法，是推动科技进步的战略性技术”这一观点上已达成了共识。21世纪仿真技术的研究与应用将取得更大的发展。
参考文献:
［1]贾连兴:仿真技术与软件[M].北京:国防国业出版社,2006
［2]康凤举:现代仿真技术与应用[M].北京:国防国业出版社,2006
【关键词】光电子技术；教学方法；仿真教学
【Abstract】With the rapid development of science and technology， the optoelectronic technology， as the most cutting-edge scientific fields， promotes the progress of information technology. Based on the characteristics of optoelectronic technology course and simulation teaching， the feasibility and significance of simulation teaching are discussed in the teaching of optoelectronic technology course.
【Key words】Optoelectronic technology； Teaching method； Simulation teaching
0 引言
1960年，世界上第一台红宝石激光器的诞生推动了光电子技术的长足发展。在这50多年间，从红宝石激光器的发明到半导体激光器及低损耗光纤的问世；从各种无源器件的小规模应用到系统集成实用化阶段，光电子技术在国防、工农业生产、光纤通信、医学、精密测量、地质、天文等领域获得了广泛的应用。我国政府将光电子技术列入国家战略性产业结构调整的重点领域。因此，光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注，促使很多高校在物理、电子、通信、材料等专业纷纷开设光电子技术这门课程[1]。
如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才是当前光电子技术课程教学的热点话题。因此，在光电子技术课程教学过程中，很多教师以教学内容、教学手段和教学方法的改革为重点，优化教学内容，制定合理的理论与实验教学计划。同时，建立科学的教学管理制度以及严密的教学质量反馈系统，以此确保教学质量。随着计算机技术的不断提高，仿真技术为人们提供了一种有效的教学手段[2]。基于仿真技术完成的课程教学具有成本低、维护简单、使用方便等特点，所以很多课程的教学纷纷采用仿真教学，然而目前关于光电子技术课程仿真教学的探讨还非常少。本文主要研究光电子技术课程及仿真教学的特点，得出仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性。分析表明，仿真教学是提高光电子技术课程教学质量的一种有效的方法。
1 仿真教学
仿真教学是仿真技术应用的一个重要方面。仿真教学就是利用计算机创设虚拟环境来模拟真实环境，并结合真实环境中的情况在虚拟环境中进行设计、操作、运行、验证等的教学方式[2，3]。
目前，仿真教学的使用越来越广泛。教师可将精心设计的教学内容融合在这个虚拟仿真环境中，并通过各种手段和方法将仿真教学中的情境呈现出来，这是仿真技术应用在教学中的一大进展。结合自己的实践和他人丰富的教学经验，总结出仿真教学有以下特征：
1）成本低，使用率高。购买所需实验设备的费用一般比较高，是很多高校不能承受的。如果采用仿真教学，那么只需购买软件和建设机房，这样就可以大大降低费用，并且设备的使用率也非常高。
2）维护简单，更新方便。仪器设备的不当操作和长时间运行使其容易损坏，而仪器维护费用也非常高。仪器购买的时间久了，就需要自己进行更新设计，有的甚至需直接购买新的设备仪器。仿真教学只需对计算机、教学软件进行维护和升级，而且仿真软件一般自带有软件升级功能。
3）使用方便，提高学习效率。光电子技术所需的仪器设备一般比较笨重，不容易搬动，而且学生只能在特定的实验室完成实验项目。在仿真教学中，学生可以利用计算机方便地进行自主探讨和摸索学习，发挥学生的学习积极性，进而提高学习效率。
4）实验安全，提高教学效率。在教学中，实验有时需要高温、高压、强腐蚀等环境条件，操作失误或实验仪器故障都有可能对学生的人身安全构成威胁。在仿真教学实验中，学生不仅可以随意设置实验条件，而且可以高效、安全地完成实验。通常完成实验的时间一般很长，而利用仿真教学可以将实验的时间缩减，明显地提高教学效率。
2 仿真教学在“光电子技术”课程教学中的可行性和重要性
光电子技术是电子学和光子学相结合而产生的综合叉学科，并成为现代信息科学技术的重要组成部分[4-6]。课程的特点如下：
1）知识面宽。光电子技术课程是电子、通信、光电材料等专业的核心课程，内容包括半导体发光、固体激光器、光纤、非线性光学、光调制、光探测及光电显示方面的材料及器件，涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识，对学生的基础提出了较高的要求。
2）知识更新快。随着信息技术的不断发展，光电子技术已取得了令人瞩目的成就，并将不断影响人类社会的方方面面。在实际应用需求的引导下，各类新型的微纳光子器件与材料的研究突飞猛进，如光子晶体、等离子体、超材料等领域，其相关研究为光子器件的微型化奠定基础。
3）理论性强，而实践内容较少。大多光电子技术课程教材过于注重理论知识讲解和公式推导，对其应用及相关设计性实验开展的非常少，导致学生不了解这门课的用途，从而感觉光电子技术课程枯燥乏味，难以理解。
4）仪器较贵。为了让学生更好地理解、掌握所学内容，需开展相关的实验，但是相关仪器设备比较贵，一般的高校很难承受相关的费用，导致他们不得不减少实验课，从而不能使学生获得有效的指导，最终降低了教学效果。
基于仿真教学和光电子技术课程的上述特点，低成本的仿真教学可以解决光电子技术课程教学中仪器设备价格昂贵的问题。基于仿真教学中使用和更新方便的特点，教师可以根据最新科研进展，拓宽教学内容，更新实验软件，从而可以让学生自主学习、掌握新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途。众所周知，掌握光电子技术课程中涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识是非常重要的，因为理论教学是专业课程学习的基础。为了能使学生理解相关的理论知识和公式推导，将仿真教学融于课堂教学中，让学生体会计算机模拟的结果，然后再进行理论推导，这样有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣。同时，学生可利用仿真实验室进行探索式学习，提高自学能力，最终提升光电子技术课程的教学质量。
3 结论
总之，随着计算机技术的不断进步，仿真技术已经成为人们工作的重要手段，被广泛用于科学研究、教育、军事、医疗等领域。基于仿真教学和光电子技术课程的特点，探讨了仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性和重要性，提出了仿真教学可促进学生自主学习新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途，从而有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣，最终提高光电子技术课程教学的质量。
【参考文献】
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[4]林若波，彭燕标，陈炳文，方春城.虚拟仿真技术在“电力电子技术”课程教学中的应用[J].云南民族大学学报：自然科学版，2013，22（5）：378-381.
【关键词】单片机开发 仿真技术 Proteus仿真软件 应用
随着电能路径技术在单片机开发技术中的应用，仿真技术水平在我国的贸易、科技领域发展较为迅速。单片机仿真技术的开发原理是依托于集中解决机器和多类I/O暂停系统的技术原理，集合集中解决机器和多类I/O暂停系统的硅片，将仿真技术的数据存放在硅片上，进而建立一个系统化、全面化、层次化的仿真开发技术系统。作为集中电能路径的重要组成部分之一的单片机，SCM、SOC、MCU是控制单片机仿真技术电能路径的三个主要环节。其特点使耗电容量少、在集中解决机器和多类I/O暂停系统可以灵活延伸、制造工序简单易懂、使用效率比较高。
1 单片机仿真技术概述
随着我国计算机水平和通讯技术水平的日益成熟，单片机仿真技术成为现代教育领域的一门教学课程。作为单片机的智能化体系主要组成部分之一的微小解决机器，其不仅承担着控制和检测复刻电能路径的责任，还要在电能路径受到电容量压力过大时调节电阻力，扮演调节角色。因此，对单片机仿真技术研究的核心内容是合理控制电阻力对微小解决机器的影响、调节电能路径，避免出现电阻容量过大或者电能路径受阻的情况。据算计技术和数字技术理论的日趋成熟促使了单片机发掘技术的发展，也为仿真技术模拟体系提供了理论基础。专家们在对单片机发掘技术理论进行研究的过程中，要运用任意存放机器设备的协调技术，保证仿真技术模拟技术在模拟平面得以正常施展，调节电能路径。模拟仿真技术的应用不当可以减少单片机的成本，节约研发费用和时间成本，还可以减低生产单片机的设定风险。因此，模拟仿真技术不仅为单片机的大量生产提供了成长舞台，还促进了单片机仿真技术的不断发展。
2 Proteus仿真软件的引入
计算机水平和通讯技术水平的不断提升，促使各类模仿体系的产生。各类模仿体系的产生一方面为技术人员研发单片机仿真软件节约了大量的人力、物力、财力，另一方面促使单片机仿真技术的诞生。Proteus仿真软件作为单片机仿真模拟体系中的一员，是集虚拟电能路径、数据电能能路径为一体化的仿真软件，不仅可以有效地将电能路径于模拟体系得到结合，还可以在计算机仿真技术中对电能路径的结构、单片机数据编码、电能路径理论模型进行虚拟制定和演练操作，把模拟仿真技术理论图表成功实践到单片机Proteus仿真软件中，依托与单片机编码的调节作用，从而生成PCB检测体系。
目前，Proteus单片机仿真软件与课堂教学试验融为一体，不仅提升了课堂教学的质量，将仿真技术与计算机合成技术得到有效整合，还能够降低软件开发过程中的费用成本支出。我国的Proteus仿真软件开发技术主要是结合设备设定生产、现代计算机开发技术、数字化研发技术的相关理论基础，利用模拟模仿研发范围，使Proteus仿真软件再工程软件开发领域、商品研发领域、服装贸易研发领域得到广泛应用，促进我国工程、服装贸易行业的快速发展。另外，工程的兼容研发和商品的循环研发时间是有严格标准的，即不能够超过模拟模仿研发环节的期末时间，确保商品的初始状态在模拟模仿氛围中得以真实展现。比如安装Proteus仿真软件系统中的LabView和Soliworks软件在器材上，不仅可以保障机械运用元素在仿真技术三维空间中正常应用，避免出现三维度运作操作出现失误或者失灵的现象。
3 单片机开发中仿真技术的应用
3.1 性能要求
设定多向研发应用设备的前提是遵循单片机仿真技术原理，研发适合克服需求的单片机模仿机器。技术研究人员在开发多向研发应用装备的同时，要考虑特殊客户对单片机仿真机器的性能要求，实现小组共享多向研发应用器材的目的。研发小组共享机器设备不仅可以帮助提升单片机器材的使用效率，还可以避免单片机器材在研发过程中出现反复投资器材的现象，为形成和谐的研发模拟模仿提供良好的条件。
3.2 多路开发器整体结构
多向研发运用板是多路开发器设定的条件之一，不仅可以为单片机完成仿真技术提供原理，还可以帮助多路开发器在模拟模仿计算机体系中达到仿真技术标准。仿真多路开发器的原理可以看出，技术研究人员在开发仿真多路开发器时，在模拟模仿软件系统中设置多个开发用户的目的是为了提升仿真技术的使用效益。其中，多路控制器控制着多个开发用户、多路请求电路、多路状态指示，单片机开发板在仿真多路开发器中居于核心位置，其存在的作用就是实现单片机仿真技术目标的标准化。
3.3 多路开发器电路设计
仿真多路开发器研究原理可以得出结论，多路控制器控制者多类客户主体机器，多类客户主体机器在受到多路控制器的严格控制下，根据单片机开发板的相关规定进行远程操控，以“多对一”或者“一对一”的形式开展模仿应用任务。所谓“多对一”形式就是多类客户对应一个单机片开发板，“一对一”就是一个客户对应一个单片机开发板。多路开发器电路设计的主要元素是电磁继电器和74LSO4反相器，作为构建一类单片机远程控制电能的数字化通讯设备，从而共同完成“多对一”或者“一对一”的模仿应用任务。
4 结束语
随着计算机处理水平和通讯技术水平的不断提升，以及Proteus仿真软件的引入，仿真技术在单片机开发中的应用越来越广泛。仿真技术在多路开发器电路中运转还比较顺利，不仅完成了“多对一”或者“一对一”的模仿应用任务，还提升了电能器材的使用效率。
参考文献
【关键词】电子电工 电子仿真技术 应用效果分析
仿真模型主要是指物理模型或者是数学模型，可以替代实际的教学手段开展实验和分析。随着计算机技术的飞速发展，应用计算机开展模拟仿真取得了非常好的效果，在实际应用中，主要通过实验形式开展各项实践课，其目的就是增强学生的动手操作能力和解决问题的能力。更为重要的是能够使教学内容变得丰富，学生分析问题以及解决问题的能力均得到增强。
1 电子仿真技术在理论教学中的应用
随着电子技术的飞速发展，电工教学中的理论教学是必不可少的。但是，电工教学注重的是学生实践能力的培养，为此，理论知识的学习都是在为实践的开展提供基础和前提条件。并且理论教学的目的也是为实践教学的开展提供依据，也为学生未来在工作岗位中工作提供了理论基础。但是，如今很多中职教育中，教师一旦讲述理论知识，学生就会感到枯燥，因为学生普遍存在基础知识差的现状，面对复杂的电工理论会更难以理解。对于教师来说也产生了非常大的困扰。
随着计算机技术的飞速发展，仿真虚拟技术逐渐出现在人们面前。将仿真软件技术配置到实验课堂中，在讲述理论知识的过程中，能够借助计算机做出多媒体演示，演示的内容可以有很多方面，比如，复杂线路的操作流程、注意事项等都可以直观的呈现在多媒体屏幕上，也可以运用多媒体展示电路的搭建过程、参数的设置等多方面内容。虚拟实验能够将实验结果直接呈现在显示屏幕上，使理论化的知识变得更加生动、直观和具体，降低了理论知识的抽象性。
比如，在电路放大中，静态工作点的选择要体现出合理效果，能够充分体现出放大器基本性能。如果设置的不合理就会出现程序上的失误和失真，理论课程的设置也可以运用仿真技术构建出来。因为在理论课堂上，学生往往会对一些公式或者是图像了解不够深入，并对教师的讲解吸收较少，为此，导致了学生对基本的放大电路知识掌握的不够明确。但是应用仿真软件可以做出EWB演示，给予学生一种非常直观的感觉。学习效果也能得到提高。
2 电子仿真技术在实践教学中的应用
通过上面的论述可以知道，电子仿真技术能够以实验的方式引入到理论课堂中，使学生能够以实验的方式展开对理论知识的学习。而电子仿真技术最为重要的作用是能够开展教学实验，而电子电工教学最重要的也是实践能力的培养，为此，该技术的重要性得以体现。此外，传统方式的实验课程危险性较大，学生鉴于理论知识的认知不足并缺少安全开展实验方面的知识，为此，教师在组织学生做实验过程中，会有所担忧，如果学生较多，将更容易突发安全事故；还有一方面，鉴于教学经费的限制，很多中职院校中都缺少实验工具或者实验场地，为了节省经费，学校则会终止很多实验。
而应用虚拟仿真技术可以避免上述问题的出现。只要中职院校中具备计算机，就可以在计算机房模拟各项实验，大大减少了安全问题的发生。这种虚拟形式的教学实验，可以使每一位学生都能加入到实验操作中来，对各种电路进行设计和仿真处理，发挥自己的创新思维对电路进行合理构建。提高了学生的动手操作能力，锻炼了思维，使教学效果得以大幅度改善。
比如，在数字化的电路实践课程中，学生可以应用仿真软件转换器开展实验，该转换器能够实现逻辑电表与阈值表之间的转换，还可以实现逻辑表达方式的转换。学生可以借助这一功能对逻辑电路进行设计。此外，在实训项目的开展过程中，可以应用仿真技术，对电路进行设计，可以有效降低电路元件的损耗，不同的电路元件都可以实现相互的转换和利用，使实验成本得以降低。再比如，在做滤波实验中，应用仿真技术开展实验过程为：在仪表中调节好示波器，仪表中的A通道为数值的输入端口，B通道为数值的输出端口，再将仪器接入到仿真电源中，在示波器中可以看到整流后的效果，也可以改变电路中的电容参数以及波形。通过仿真仪器设备的使用可以使仿真实验的开展更有效果，让学生能够对实验有深刻了解，比如，实验操作步骤、实验结果以及实验注意事项等，在对具体的实物进行操作时，可以大大提高实验效率。
虽然仿真实验有非常多的优点，但是在实践中不能完全借助仿真技术，可以在实物实验基础上融入适当的仿真技术实验，使仿真技术的功能得以充分发挥。
3 结语
仿真技术在电工教学中应用的较为广泛，可以大大提高教学效果和学习效果。首先，通过应用仿真教学能够使学生的学习兴趣得以激发，学生能够更容易理解教学中的难点。仿真技术在课堂中被广泛应用以后，对实验实施了动态演示，将复杂的内容变得简单，提高了学生的自主学习能力。其次，仿真教学的开展，可以提高资源的利用率，弥补了中职院校中设备不足的现状，可以通过模拟形式开展一些安全性低、不易操作的实验。但是，高校和学生要正确认知该技术，并要将其作为一种辅助教学手段，不能对其产生多度依赖，最重要的还是要提高学生的实际动手操作能力。
参考文献
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Abstract: In the actual teaching of project cost, if take the simulation technology in engineering cost course to construct the three-dimensional panoramic display of highways, bridges and tunnels in civil engineering, we can freely control the viewing angle and picture zoom, with real pictures, the effect is direct and can improve the effect of learning. This paper, taking the tunnel project as an example, talks about the applications of simulation technology in engineering cost courses.
关键词：三维空间结构；模拟仿真技术；课程教学；应用
Key words: three-dimensional structure；simulation technology；teaching；application
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）05-0161-02
1工程造价课程的发展瓶颈
在实际的工程造价课程教学中，学生由于缺乏空间想象，对工程结构没有感性认识，无法理解抽象的理论，给教师教学及学生学习带来了瓶颈。因此，我们希望通过虚拟仿真系统来解决传统工程造价教学中存在的种种弊端。在教学中使用仿真技术，可以充分调动学习者的感觉和思维器官，使所观察的事物栩栩如生地展现在面前，任学习者正面、侧面、反面仔细观察仿真技术的发展被认为是解决传统工程造价教学瓶颈的一把利器。
本文正是从当前工程造价教学的基本情况以及教学难点出发，将仿真技术引入到开发工程造价教学软件的过程中。本研究选择隧道工程作为研究的案例，通过利用目前比较成熟的计算机模拟仿真技术，为老师和学生提供一个模型展示平台。
2模拟仿真技术的应用的效果
模拟是指用一个数据处理系统，来全部或部分地模仿某一数据处理系统，使得模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。有时也简称为仿真，是用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统进行实验和研究，是产品设计和制造中的常用技术手段。
从国内外职业教育专业信息化可以看出，模拟仿真技术具有先进、便捷、安全等优点，仿真教学系统向工程类职业学校提供了培训学生的高技术工具，将专业课程和实习环节相结合，培养学生了解生产操作、熟悉生产原理的能力，提高了学生动手操作的兴趣与水平。以较少的投入满足了学生的实践需要。许多专业课程由于受到设备、场地和经费等条件的限制，可以选择采用模拟仿真技术。但模拟仿真技术应用于工程造价课程教学实践的研究很少，可参考的研究成果几乎没有。
3研究方法
3.1 文献研究法在研究中，通过对多种学习资料的阅读、分析，了解到了当前研究的发展状况，为论文的撰写奠定了必要的理论基础。
3.2 个案研究法在研究中，通过具体的案例，对工程造价教学进行研究，发现问题、解决问题、优化教学策略，设计教学软件开发方案，最终完成系统的设计与开发。（图1）
4模拟仿真技术在造价教学中的应用
重点是构建土木工程中公路、桥梁、隧道的立体全景展示。在三维仿真动画展示过程中，可自由控制观看角度及画面缩放，配合实景照片，效果直观。施工流程部分以简单的工程施工3D动画，配以实景图片及施工工艺文本说明，使学生能更直观地了解工程施工的流程步骤。公路、桥梁、隧道的分解结构模块通过点击结构图中的交互热点，显示该局部结构的名称、所在位置以及该结构的详细说明窗口，其中包含局部结构3d展示、工程量复核、定额、工程图纸。为了满足课堂教学的需要，支持文本和图纸的缩放、自由拖动功能，以增强课堂教学实际效果。人性化的人机交互界面及流程分类设计，学生在课余时间也能通过简单直观的软件操作进行学习。选题立足于公路工程造价专业，重点在于利用该模拟仿真技术将造价及工程量复核等内容更加形象地展示出来，使课程的实效性更强（表1）。
5隧道工程案例
在传统课程教学中，教师都会按照既定的教学过程来实施教学活动，那么在仿真公路系统中，学习者的学习活动应当如何开展？隧道模型概述为由以下几个部分：
5.1 用户界面呈现在工程仿真系统中，学习者必须是通过用户界面与仿真系统进行交互。因此，构建和谐友好、方便操作、逼近工程实体虚拟系统要解决的首要问题。仿真系统的真实性可以丰富学习者在虚拟情境中的体验，方便性主要表现在学习中按照学习者的进度，适时的为其提出指导性建议（图2）。
5.2 仿真情景设计仿真系统要依据学习者的经验、知识背景及需求，呈现具体的公路工程、桥梁工程、隧道工程等信息。设计工程实例，仿真场景和工程对象，通过情境设计，以激发学习者的兴趣（图3）。
5.3 工程造价数据分析通过仿真系统的现象观察，具体进行工程造价结果的分析，处理工程数据，并根据反馈信息及时调整策略，这有助于提高学习者对造价编制过程的反应能力以及对因果关系的敏感性。该过程中须关注在工程内容的一致性、工程过程的交互性等问题（图4）。
6实用价值和重要的现实意义
6.1 课件制作方法的探索使用直观的设计方法取代繁琐的传统编程式的课件制作，老师把更多精力放在课程本身的教学设计上，只需根据实际教学需求，设计课件，向学生展示工程结构；体现新一代课件的广阔应用前景。
6.2 促进学生探索性的学习现在的教学所采用的方法比较单一，学生在上课中往往很被动，面对各种各样的公路、桥梁、挡土墙，结构物感觉一片茫然，老师怎么说，学生就照着怎么做。很多时候上课只停留在不动脑的机械劳动阶段，达不到提高学生动手能力的目的，这样的知识传递过程较为单调，效果也不明显。在仿真平台上，学生可以摆脱了原有模型设备条件的约束,在更形象的知识领域内自主探索，促进了学生创新意识和创新能力的培养。
6.3 降低了各类开支费用工程仿真系统降低了科研成本，节省研究经费，并能够充分发挥现有计算机技术、,提高使用效率。
关键词：电力电子技术；仿真；教学模式；MATLAB；Simulink
作者简介：龚建芳（1970-），女，上海人，上海电机学院电气学院，副教授。（上海 200240）
基金项目：本文系2011年上海市重点课程电力电子技术建设项目（课题编号：2012SZDKC-08）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0063-03
“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，[1]该课程的特点在于既有较强的理论性，又有较广的工程背景；教学内容既多又比较抽象，并且相对于其他的课程，电力电子技术的内容更新较快。[2]课程的主要内容包括电力电子器件、电力电子电路及控制技术三大部分，学习难度较大，比如电力电子电路部分其变换器的电路拓扑形式多样，并且在不同负载情况下变换器的工作特性和输出波形也会发生相应改变。在课程教学过程中碰到学生对学习内容不容易理解、容易被本课程表面的繁杂所迷惑甚至感到无所适、总体感觉比较费力等问题时，采用普通的教学方法，形式单调，学生的学习积极性难以提高，很难达到良好的教学效果。
因此，在“电力电子技术”课程的教学过程中，将仿真软件与课堂理论教学和实践教学相结合，倡导一种基于仿真平台的，理论与实践并进，实物实验与虚拟实验技术手段相结合，课内和课外实验并进的“电力电子技术”教学模式。其关键在于通过仿真电路和画面显示，让学生能够把各种电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起，有效解决电力电子变换电路波形抽象、电路变换复杂等难点，[3]将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来。本文从理论教学和实验教学两个方面对此进行了探讨。
一、仿真软件的选择
国内高校电类专业都已引入各种仿真软件，如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及 PSpice等，[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在电力电子领域使用较多的仿真软件，并取得了一定成效。仿真软件的选择是根据笔者所在上海电机学院（以下简称“我校”）的实际情况来确定的。我校的“电力电子技术”课程是这样设置的：普通班级共64学时，其中理论58学时、实验6学时，而人才实验创新实验区试点班级设置的“电力电子技术”课程共64学时，其中理论48学时、实验16学时。人才实验创新实验区试点班级的教学模式应以不删减教学内容、不增加学时以及契合我校学生实际情况为前提，因此，仿真软件必须具有易学易用、运算快速等特点，同时结合我校学生在学习高等数学时已经接触到了MATLAB 软件的情况，因此选用MATLAB软件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型库，是进行电力电子系统仿真的理想工具，SimPowerSystem模型库中包含了常用的电源模块、电力电子器件模块等。通过使用这些模块可以搭接各种电路，能方便得到电路中的电流、电压等各种波形，并能方便改变电路参数而得到不同的波形。
二、MATLAB/Simulink软件在理论教学活动中的应用
利用MATLAB/Simulink软件能够非常容易地构建与实际相符合的教学场景。教师在教学中引入仿真软件，在讲授基本变流理论时，利用 MATLAB/ SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示，电力电子变换与控制领域所遇到的多数典型开关电路均可建立仿真模型，通过对模型的仿真，可直观展示各种参数变化对电路波形图的影响以及数值计算，以便学生全面准确理解教学内容，可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景，既具体又生动。除此以外，还可以利用软件提供的参数设置功能，通过改变器件参数值，学生在学习的时候，可以先自己分析某种参数值条件下电路的工作情况和对应的波形图，然后再在仿真模型中输入相应的参数值，把自己分析的结果与仿真结果相对比。同时，在电路仿真时，可以模拟各种电力电子器件故障，如开路、短路或脉冲丢失等，能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程，使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容，同时将学习活动情境化、趣味化，这大大加深了学生对所学知识的理解，使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。
在教学设计上，教学初期，刚刚讲授电路变换时，学生初次接触，实际的感观并不多，对电路电压、电流波形、管子的切换、工作原理等理解有些困难，需要构建一个与实际相符合的情境，并且学生对MATLAB仿真软件的应用还不熟练，需要在课堂上现场建立仿真模型。以单相半控桥式整流电路为例，把电路图投影到大屏幕上，教师首先要分析电路的组成和工作原理，然后再一步一步建立MATLAB单相半控桥式整流电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。
1.建立仿真模型
（1）建立一个仿真模型的新文件。从MATLAB窗口进入Simulink环境有三种方式，我们选择其中一种：在MATLAB的菜单栏上点击File，选择 New，再在弹出菜单中选择 Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
（2）提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，找到Simulink/PowerSystem的模型窗口，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相半控桥式整流电路的元器件有交流电源、晶闸管、二极管、脉冲发生器、RLC负载、示波器等。
（3）将电路元器件模块按单相半控桥式整流电路原理图连接起来组成仿真电路，如图1所示。
2.设置模型参数
设置模型参数是保证仿真准确和顺利进行的重要一步。有些参数由仿真任务决定，如电压、电流等，有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。在本例中，参数设置交流电源、晶闸管、二极管、负载、脉冲等。以下以交流电源参数设置为例：双击交流电源模块，弹出对话框，设置电压为220V，频率为50Hz，初始相位为0°。
3.观察仿真结果
在模型开始仿真前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation，在下拉菜单中选择Simulation parameters，在弹出的对话框中设置的项目很多，主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。
在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。
在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形，同时在Display模块可以看到输出电压的平均值。以下是不同负载时的仿真波形图。
（1）Rd负载时的仿真波形。如图2所示为控制角α=60°单相半控桥式整流电路电阻负载时二次侧电压、触发脉冲、负载的电压和电流及管子VT1两端的电压波形。
（2）Rd+Ld负载时的仿真波形。研究阻感性负载时电路工作情况，只需重新设置负载参数。再次启动仿真，在单相半控整流电路中，阻感性负载时电路的二次侧电压、触发脉冲、负载的电压以及管子二端的电压波形都同阻性负载时相同，如图2所示。与阻性负载不同的是负载电流波形不同，阻性负载时负载电流波形为断续的，而阻感负载时负载电流的波形为连续的。
（3）失控时的仿真。在研究单相半控桥式整流电路电阻电感负载时，当触发脉冲丢失会发生失控现象，只需断开一个触发脉冲，再次启动仿真，得到如图3所示波形。
通过这样一个过程，使学生在脑海里深深留下了电路的各点波形形状，电压波形为什么会变化，电压波形变化同哪些参数有关？控制角与输出电压波形有着怎样的对应关系？怎样的情况下发生失控，失控时电路的工作情况又是如何？引导学生自然地进入单相半控桥式整流电路的知识学习。
在教学过程的中后期，学生已经熟悉MATLAB/Simulink软件使用，就不必在课堂上现场建立电路的仿真模型。为了节约时间，把《电力电子技术》教材各个电路的仿真模型都事先建好备用，当讲解到哪个电路时就可以运行这个模型，改变参数看电路仿真结果。
通过这样一个环节，让学生能够把电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起，从而全面掌握变换器的工作过程，为学生提供一种直接感性的学习方式，帮助学生更深刻地理解这门课程。
三、MATLAB/Simulink软件在实验教学活动中的应用
传统本科电力电子技术实验大都依托实验平台进行，实验平台的优点是安全、方便管理。但是依托实验平台进行的实验基本都属于演示性或验证性实验，硬件实验条件很难覆盖知识点的各个方面，动手能力提高较慢，同时，学生误操作多、实验装置损坏较严重，而且出现问题不知道如何分析解决，只能等老师来解决[4]，其主要原因是学生对所学知识掌握不够以及对实验台和操作缺少感性认识，直接导致误操作，学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处。同时实验基本上局限于对教材中部分理论的验证，不能很好地与实际应用相联系，这使得教学工作比工程实际滞后很多，不能充分实现技术应用型本科人才的培养目标，对于学生能力的培养和将来的就业很不利。
因此，我们在实践教学中采用实物实验与虚拟实验技术手段相结合的模式，即先仿真实验后实物实验的双实验环节。在实验教学环节上，依托实验平台进行，每章精选出1-2个实验作为必做实验教学内容，使学生通过做这些实验，熟悉并掌握实验设备及仪器仪表的使用方法，在掌握理论知识的基础上进行实验，各种电力电子器件的性能特性、各种应用电路的工作过程及技术指标也通过实验得以验证。同时，在现有条件的情况下，针对电力电子技术实验中存在的问题，采用计算机模拟仿真的手段进行弥补，用MATLAB/ Simlink仿真软件对电力电子电路进行测试，根据教学内容设计了相关的仿真实验内容（10个课外实验），教师在课内布置要完成的项目，每个项目给学生提出一个设计要求（如设计一个三相交流电到直流电的变换电路，给出这个直流电源的具体性能指标，如输出电压的变化范围、电流大小、电压纹波系数等等，要求自己选择元器件，设计电路，并最终实现或仿真验证），要求学生完成简单的电路设计，实现所要求的电路功能，可以让学生在课外利用仿真软件自主完成。教师验证结果，做到课内和课外实验相结合，充分发挥学生的主体作用，培养自信，调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。同时，通过对实际电路的仿真分析，可进一步提高学生对电路的认识分析和创新能力，弥补实物实验的不足。
四、结束语
本文提出的基于MATLAB仿真平台的“电力电子技术”教学模式，以MATLAB/Simulink仿真技术为工具，探究教学创新模式为手段，形成理论与实践并进，实物实验与虚拟实验技术手段相结合，课内和课外实验并进的教学模式，将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来，为课程的教与学提供了一种新的思路和模式。
该教学模式已在我校电气学院人才培养模式实验创新实验区试点班级中应用，取得了较好的教学效果，学生在理论知识和实践动手能力两方面都得到很大提高，通过应用仿真软件，还可以帮助学生学会使用计算机仿真软件进行电路分析和研究，学生可以自己设计电力电子电路并加以验证，为下一阶段的课程设计和毕业设计打下基础。也能充分发挥学生的创造性，进一步锻炼了他们自主分析问题和解决问题的能力，提高了学生的知识转化能力和实际动手能力。
参考文献：
[1]丘东元，张波.基于仿真平台的“电力电子技术”教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2010，（4）：73-76.
[2]龚建芳.技术应用型本科《电力电子技术》课程教学改革与实践探讨[C].第七届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学教改研讨会会议论文集，2010.
关键词：仿真 机械 控制
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0104-01
随着技术的进步，作为机械设计制造的仿真模拟技术得到了快速的发展，并且广泛应用于实际当中。计算机仿真技术是以多种学科理论为指导，利用相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来解决问题的技术。随着工程机械产品竞争日益激烈。为了提高产品质量、性能，降低开发成本。在这种需求下，以仿真技术为代表的技术成为工程领域一种现代化设计手段。运用仿真设计，建立系统的数学模型，从实际对象的物理模型出发。设置不同的激励信号，利用相应曲线，即可对系统进行辨识。可以在产品设计设计和评估产品的性能方面，降低开发风险，缩短开发周期，提高产品性能。工程中的技术问题首先是要仿真技术在各个领域得到了广泛的应用。
1 计算机仿真的实现
对于需要研究的对象，计算机一般是不能直接认知和处理的，这就要求为之建立一个既能反映所研究对象的实质，又易于被计算机处理的数学模型。数学模型将研究对象的实质抽象出来，计算机再来处理这些经过抽象的数学模型，并通过输出这些模型的相关数据来展现研究对象的特质，当然，这种展现可以是三维立体的。由于三维显示更加清晰直观，已为越来越多的研究者所采用。通过对这些输出量的分析，就可以更加清楚的认识研究对象。模型是进行计算机仿真的核心。系统的数学模型根据时间关系可划分为静态模型、连续时间动态模型、离散时间动态模型和混合时间动态模型；根据系统的状态描述和变化方式可划分为连续变量系统模型和离散事件系统模型。通过这个关系还可以看出，数学建模的精准程度是决定计算机仿真精度的最关键因素。从模型这个角度出发，可以将计算机仿真的实现分为三个大的步骤：模型的建立、模型的转换和模型的仿真实验。所谓模型的转换，即是计算机语言转换成能够处理的形式，“仿真模型”是新的系统，利用已有的仿真软件，如铸造过程就常用ADSMS软件来进行仿真。将仿真模型载入计算机进行使用。
2 计算机仿真在机械行业的应用
2.1 仿真技术
仿真技术是综合多学科的技术，以机械系统运动学和控制理论为核心，运用成熟的计算机图形技术将部件集成在一起，建立机械系研究的问题，根据仿真所要达到的目的抽象出一个确定的系统，结合系统的边界条件和约束条件，利用各种相关学科的知识，把所抽象出来的系统用数学的表达式描述出来，描述的内容，传统的仿真就是针对单个子系统的仿真，而仿真技术则是强调整体的优化，它通虚拟环境的耦合，对产品设计方案进行评估，并不断改进设计方案，直到获得最优化的效果，所以子系统之间的协同求解，应该快速地建立控制系统、液压系统、气动系统等虚拟样机。的运用目前市场上一批成熟的分析软件有ANSYS、PATRAN等。运动学和动力学仿真软件可采用ADAMS软件。控制系统仿真软件可采用MATLAB软件。通过三维模型和运动学、动力学仿真软件ADAMS中进行分析，对控制方案进行仿真。使产品设计可摆脱对物理样机的依赖，给企业带来高的经济效益，高效的研发手段促使产品开发风险降低，提高生产效率，通过虚拟样机找到组织生产，使产品制造和市场竞争方面更具灵活性，同时克服企业资源的局限性，将具有开发产品技术组成一个临时的企业联盟。仿真技术必将成为工程机械领域产品研发的主流。
2.2 机械加工仿真
机械加工过程，是利用计算机仿真，有助于发现其机理，为提高机械性能。在机械的磨削方面，采用时间变化的描述磨削过程的各个数学模型，通过优化和虚拟磨削创造了必要的前提，在铣削方面，建立多齿端铣切削过程动力学模型，开发切削振动仿真的微机通用软件，得出了端铣切削振动的原理和条件。电火花加工的工艺仿真系统，实现了加工参数的优化。建立了连续挤压的计算机仿真模型，通过模拟连续挤压全过程的应力场、应变场和温度场。
2.3 机构运动仿真
了解了机构需要设定的运动副情况后，进行运动仿真。新建一个运动学仿真，创建连杆，根据各部件相互运动方式需建立7个连杆，对模型的材料特性进行加载，定位每个运动副的时间函数，在一个周期内完成所有的运动。向机构添加一定的外载荷，使整个机构工作在真实的工程状态下，机构的两连杆之间，模拟两个零件之间的弹性连接。根据运动驱动的形式，取料机械手采用恒定转速驱动，采用恒转速调速，要求必须设定运动时间和解算步数，机构做运动仿真分析时，需要详细记录整个仿真零件的位移距离，适当缩短机械加工产品开发周期，对于提高产品质量和性能具有积极的作用。
参考文献
[1]曾芬芳.虚拟现实技术.上海：上海交通大学出版社，1997.
[2]姜虹，朱文海等.结构与控制系统协同并行设计技术研究.美国MDI公司2001年ADAMS中国用户年会会议论文.
[3]冯雅丽，李瑞涛等.虚拟样机技术及其在深海采矿系统开发中的应用前景.2001年中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会论文集.
