MATLAB是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境，它用于科学和工程的计算与可视化。MATLAB的编程功能简单，并且很容易扩展和创造新的命令与函数。MATLAB具有强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。另外，MATLAB的图形界面功能GUI（GraphicalUserInterface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，MATLAB在通信系统仿真中得到了广泛应用。基于Matlab平台开发的仿真实验能很好的弥补实验箱的验证性实验的不足，在通信原理实验箱的硬件实验中，主要实验目的是配合理论教学，通过验证掌握通信系统的基本原理和基本技术。而在Matlab仿真平台上可以灵活设计通信系统结构，完成系统搭建，仿真系统性能等问题，这些方面往往是通信原理实验箱的硬件实验达不到的，同时也是学生知识的掌握必不可少的。例如，在MATLAB仿真平台上实现MSK调制，如图1和图2，可以灵活设计系统结构，完成系统搭建，仿真系统性能，观察仿真波形和频谱特点。在实验过程中可以通过对重要参数的改变，让学生完成实验单元的搭建、仿真实现和对结果的讨论以及对实验中出现问题的探讨。
2SystemView在通信原理实验中的实例
SystemView[4]是ELANIX公司推出的一个完整的动态系统设计、分析和仿真的可视化环境。它是信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。基于SystemView的实验能很好的帮助学生加深对理论知识的掌握，如DQPSK调制，图3所示，用SystemView仿真，可以直接看到调制后输出波形。要对系统模型进行分析，在SystemView中必不可少的工具就是接收计算器，这个工具也是SystemView中的一个独特的区别于其它仿真软件的功能之一。利用接收计算器可以绘制信号的功率谱、覆盖图、星座图等。图4为已调DQPSK信号的功率谱。综上，软件仿真用于通信原理实验教学方便灵活，既可以在实验室也可以在学生宿舍进行，且在仿真器上可以任意作参数调整，体现了仿真实验的灵活性；拓展了学生的思维，有利于引导学生进行更复杂的系统分析，使以往不敢触及的问题得到扩展和深入，提高了学生实际解决问题的能力。
3结束语
论文关键词：三维虚拟仿真技术，物流，教学
当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文，它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室，这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台，如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等；然而对于基于设备的物流实训室来说，由于资金等方面的限制，比较先进的设备还尚欠缺教育学论文，这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模，能够加深学生对各种物流设备的认识，帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识，更好地找出生产瓶颈，加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文，对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三维建模技术，构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点：
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1．开机步骤
开机顺序依次为：
2 AP转换器（数量两台）：
按下电源按钮教育学论文，
2 工作站（数量两台）
2 投影机（数量四台）
进入控制工作站，进入中控程序，点击投影机控制，选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机（数量两台）：
按下电源按钮
关机顺序依次为：
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2．基本操作设置
立体图像工作站设置
（1）多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面（水平平移模式）
显示的结果是，显卡双头输出两个通道的桌面。
（2）分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文，重叠像素为192
整体分辨率为1856×768（含边缘重叠区192个像素）
重叠像素设置图如下：
立体设置为管理3D设置里面，基本设置，选用立体启用
3 .基本演示操作
（1）立体电影
检查左右眼是否正确？
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常，点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象？
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象？
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
（绿色按钮按两次表示切换左右眼）
（2）NVSG演示软件
同样观看立体是否正常，可以通过软件切换左右眼
（3）VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文，可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
（1）首先检查画面比例是否正确
再点击高级：
水平位置和垂直位置，如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤：
（1）找到是那台融合机出现的问题，并接入键盘鼠标
（2）ALT+F4退出融合服务软件
（3）点击桌面上的blend文件夹
（4）复制setting.cfg文件到其他地方
（5）将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
（6）双击STEREO_CAP程序
（7）按ESC，再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动，保存设置、开始
（8）重新启动
7注意事项
（1）投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文，正常使用情况下不需要遥控器；
（2）投影机机械结构不能轻易触碰
（3）屏幕位置不能挪动，屏幕表面不能触碰，灰尘可用干净的柔软布沾水擦；
（4）投影机关机后不能立即断电，同时投影机电源需接入UPS稳压电源，UPS后备电池时间不小于10分钟；
（5）不能随意拔插设备连接线缆；
（6）立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用，一方面能提高学生的学习兴趣，学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识，同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力，实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献：
[1]吕明哲，物流系统仿真，东北财经大学出版社，2008.10。
[2]贺国先，现代物流系统仿真，中国铁道出版社，2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
1.1情景教学
在高频电子线路教学内容中，概念多、难点多、数学推导多，同时还会涉及到非线性分析法，因此学生在学习过程中经常会觉得枯燥、难学。通过实验展示可以使教学中的难点得到化解。但在实际教学中，因为受到空间和时间条件的限制，在实际教学中实物演示受到了制约。在高频电子线路教学中要找到教学过程中的教学难点、抽象点，要准备例如振荡器平衡的调制系数、稳定条件等多个仿真实验，在课堂情境教学中应用，为学生在认识上提供更加便利的条件，提高教学效率。
1.2课程统筹教学
通常情况下，在高频电子线路教学中，理论课与实验课是分开的，两者相互独立，这样在实际教学过程中难免会出现理论与实践脱节情况，主要表现在时间和内容上脱节，教学过程中的验证性试验无法在及时的加深学生对教学内容的理解，导致了教学效果大大降低。在教学过程中为了完整性经常会对一些操作简单、结论明显的实验也安排相应的实验环节，这浪费了实验课程。在教学过程中应当对这一现象进行合理改革，对课堂教学和实验教学中的内容进行统筹，课堂教学结束后，应当安排相应的验证性实验；部分理论课程可以在实验课程上进行，可以一边做实验一边传授理论知识。针对每个验证性实验，设计相应的仿真预习，利用计算机仿真代替实验内容，通过预习报告的方式完成。通过实践证明，采用此种教学方式不仅解决了教学时间，而且提高了学生在自我学习中的管理能力。此外，计算机仿真通过计算机对实验条件和环境进行了模拟，学生可以进行多次实验，并且可以对实验过程中的参数进行自行修改，这样不仅缩短了实验时间，而且对实验设备也起到了一定保护作用，避免学生在实验过程中因为操作不当而给设备造成损伤。
2仿真教学应用实例
Multisim11是高频电子线路教学中经常被应用的一种软件，仿真分析具体步骤如下：依据设计和原理创建电路原理图，然后依据实验情况对电路图选项进行设置，开启仿真开关，使电路运行，再借助仿真仪器，获取理想的仿真结果。解调、调制电路是组成通信设备的重要部分，解调和调制方式对系统的性能有着巨大影响，同时也是在高频电子线路学习中的难点。
2.1普通AM（调幅）信号波形仿真
调幅是振幅调制的简称，调幅包括：抑制载波、普通调幅等，普通调幅是其中最基本的一种，其余调幅都是有普通调幅演变来的。依据调幅信号形成的基本原理，在Multisim11下创建普通调幅电路，开启仿真后可以可在双踪示波器上看到低频调制信号与普通调幅信号波形对比图。对直流电压V3进行调整，使电路调幅系数进行改变但V3与1V相等时，调幅系数将超过1，则为方正波形，发生调幅现象，已调波在经历检波后将无法恢复到原有的形态，属于严重失真，因此在实际教学中应当尽量避免此现象的发生。
2.2二极管包络检波器仿真波形
二极管构成的包络检波器性能强，结构简单，因此被广泛应用与检波电路教学中，经过解调后输出的信号能够对输入信号的包络进行合理反映，仿真电路如图4所示。开启仿真，对电路参数进行调整，便可得到获得调解后信号与输入信号两者的对比。但在对电路参数调整过程中，如果没有对电路参数进行正确选择，二级管包络检波器在实际工作中极有可能发生负峰切割失真和惰性失真。因此，在实际操作过程中要注重电路参数的调整。
3计算机仿真应用需要做好辅助工作
（1）整合教学内容对课堂、实验教学内容进行整合，在使用计算机仿真前，教师需要做大量工作。首先，教师要对教学中的内容进行详细统筹。例如，在教学过程中，哪些部分课堂讲解的内容需要利用计算机仿真代替，哪些教学内容应当通过计算机仿真演示，又有哪些内容使需要通过计算机仿真对学生进行指导。
（2）编制辅助教学手册对高频电子线路教学内容进行整合后，教学应当精细编制辅助教学手册，对进行过程进行指导。辅助教学手册中的内容应当通俗易懂，计算机仿真的思路、目的、步骤等内容要言简意赅，便于学生理解和运用。
（3）改革考核制度考核是检验教学成果的主要手段，既然在高频电子线路教学中引入了计算机仿真，那么在考核中也应当有所体现。在考核过程中不仅要涵盖大纲的教学要求，同时也要加入计算机仿真考核。在考核上应当做出合理的改革，主要体现在总成绩的构成上。通过实践应用表明，合理的考核结构，不仅能够使计算机仿真教学在高频电子线路教学中起到更好的作用，同时对学生的学习起到了一定督促作用。
4结语
关键词：信息论基础 教学实践 教学改革
中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0200-01
1 《信息论基础》课程教学的现状
（1）虽然目前《信息论基础》课程都有配套的实验教学内容，但是大部分实验内容还都是在实验箱上进行的。一方面，实验室由于规模的限制，实验设备的台数不多，而招生规模却在不断扩大，学生的实验课时相对有限，所以大部分学生不能得到充分的实践练习和锻炼；另一方面，实验箱平台所支持的实验内容大都是演示性质的，并且实验项目基本固定学生只能得到对实际通信设备结构、原理的浅显认识，而对通信系统背后的真正工作原理，以及各设备之间的相互关联是片面和模糊的。
（2）近年来由于我国向信息化社会的转变，居于前沿的通信技术的发展日新月异，且其理论研究的发展大大超前于实际的市场需求。在这种大环境下，新的通信技术必然会被不断的引入大学信息论基础课程的教学中来，使课程教学的负担逐步加重。
上述两方面的问题直接影响了《信息论基础》课程的教学效果，教学环境的变化和教学内容的更新扩展都需要我们对教学思想和教学方法做出相应地变化，这在客观上要求我们教育工作者去冷静地思考，探索新的教学思路和方法。
2 软件仿真实验
目前，国内绕《信息论基础》教学的现状，对《信息论基础》的教学改革进行了多方面探索[1-2]，其中针对教学手段，提出了基于2种仿真软件SystemView和Matlab来辅助教学[3-4]。软件仿真技术正日益融入许多经典的专业基础课教学中，软件仿真实验内容灵活、设计性强，与基本理论相互补充，与硬件实验相互弥补。
但对于信息论基础课程来说，Matlab和SystemView都有不足之处。Matlab功能强大，集数值分析、矩阵运算、信号处理、图像显示等多种功能于一体，提供了一个高性能的科学计算环境，通用于多个领域，虽然有专用的通信函数库和工具箱，但本科生在使用这些函数搭建通信系统的过程中，经常碰到困难。一方面是因为Matlab的帮助文档是英文的，本科生对于英文的理解还存在很大困难。另一方面是因为学生在把理论知识转化为计算机语言时存在困难，这主要是关于这样的实践在教学过程中很少受到重视。
而SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足从信号处理、滤波设计到复杂的通信系统仿真等要求。虽然其操作简单，只需要拖动鼠标和输入一些模块参数，无需编写复杂的程序语言，就可看到仿真结果。但对于本科生来说，这样的仿真结果只是让他们看到信号参数的改变对实验现象的影响，却不知道仿真背后的原理和各个模块之间的联系，不能达到教学的真正目的。
3 基于C语言的软件仿真
针对这些仿真软件对于信息论基础教学存在的局限，本项目利用C语言可视化编程的强大功能，开发一套更适用于信息论基础教学的仿真软件。我们从功能上把该仿真软件分为三部分：信息论基础各章节基本知识辅助理解；搭建实际无线通信系统；最新科研成果展示。
在“信息论基础各章节基本知识”模块中主要包括离散信源的信息熵、平均互信息及平均条件互信息、信道容量及其一般计算方法、连续信源熵、等长信源编码、变长信源编码、错误概率和译码规则、有噪信道编码、信息率失真函数及其性质、霍夫曼编码、费诺编码、游程编码、差错控制、线性分组码、卷积码、联合信源信道编码等知识点。“搭建实际无线通信系统”模块将搭建多个无线通信系统，如COFDM系统仿真、卫星通信系统、数字基带通信系统、移动通信系统等。在软件设计中把原理框图和仿真框图一起在界面上给出来，对应的程序代码是开放的，这样不仅把通信系统的整体概念完整的展示出来，而且把信息论基础课程的各重要知识点联结起来；“最新科研成果展示”模块将教研室中教师们的科研成果展示出来，目前主要包括网络编码研究、无线传感器网络研究、GPS和北斗卫星导航定位技术研究、视频编码研究、光纤通信研究等方向。
4 将软件仿真应用于教与学中
这是很重要的实践环节，考验该仿真软件是否真正起到辅助作用。该仿真软件计划在三个方面辅助教与学。第一方面，教师在课堂授课过程中现场使用该仿真软件。教学内容中常常涉及信号的处理过程，传统的方法是通过画框图和数学公式将其表达出来，但若在课堂上使用该仿真软件，可动态仿真信号的处理过程，产生各种生动直观的信号波形和频谱图，不仅能够帮助学生理解信号处理的全过程，也能帮助他们理解相应数学公式的推导。第二方面，教师在备课过程中使用该仿真软件。教师在备课的时候经常遇到要验证教材中一些公式和图形，以及一些习题中的画图，这时教师可以灵活使用该仿真软件中相关的一些模块来帮助完成。第三方面，学生在课后使用该仿真软件。该软件的仿真框图和代码是开放的，学生可以在课后深入学习。老师也可以通过安排一些课程设计题目，让学生在模仿该软件的基础上，加入一些子模块，形成新的通信系统。
5 结语
本文创造性的研究开发基于C语言的辅助教学软件，在我校通信工程专业本科生《信息论基础》课程教学中取得了较好的教学效果。搭建的实际无线通信仿真系统，能够虚拟现实通信系统，帮助学生建立系统的概念，对通信系统有完整系统的认识；通过观察输出通信系统中各子模块的仿真结果，配合上老师的仔细讲解，帮助学生理解各个子模块之间的联系，从而达到不只看见“森林”，也看见“树木”，有效培养了学生的分析问题和解决问题能力，也提高了学生的学习积极性。
参考文献
[1] 张小峰，逢珊，邹海林.信息论与编码的教学改革探讨[J].计算机教育，2011（13）：11-14.
[2] 谢利民，郑百伟.现代教学基础理论[M].上海：上海教育出版社，2003.
关键词 模拟电路 教学方法 EDA仿真
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.09.017
Study on the Relation between Simulation and Theoretical
Analysis in Analog Electric Circuits
YUAN Feng， HUANG Liya
（College of Electronic Science & Engineering， Nanjing University of
Posts and Telecommunications， Nanjing 210003）
Abstract Based on the characteristics of Analog Electronic Circuits course， this paper points out a problem of inconsistent relationship between EDA simulation and theoretical analysis， which always occurs in the students learning. The cause and nature of the problem is described during the process of analyzing a practical problem， and the understanding of this relationship is explained in the same time. Moreover， corresponding teaching methods are discussed in this paper.
Key words analog electric circuits; teaching method; EDA simulation
0 引言
“模拟电路”课程是普通高校物理学、电子和计算机等专业的一门重要的专业基础课。学好该课程，对深入学习各专业相关的后续课程及电子技术的新知识有着十分关键的作用。由于该课程的内容多、理论多，又兼有较强的抽象性、逻辑性、工程性和实践性，学生普遍感到很难学。如果仅仅是按照教学大纲，按部就班地教授这门课，那效果一定很不好。怎么样才能把新知识、新方法有效地传授给学生？怎么样才能让科学思维、探索精神在学生的大脑中扎根？这是值得每个教授这门课程的教师深入思考、研究尝试和总结提高的一个课题。
对于任何一门课程的课堂教学，以学生为主体，灵活运用多种教学法都不失是一种有效的方法。面向不同专业背景、不同掌握程度的学生时，教师的授课必须因材施教。
类似地，在不同的课程教学中，灵活运用不同的教学方法――“因课施教”也同样重要。在这方面，“模拟电路”课程尤其有其特殊性。正如上文所述，该课程既有抽象性、逻辑性，又有工程性和实践性，在教学中，除了要学习涉及物理学、数学等学科知识的基础理论知识外，往往还需要借助EDA来进行仿真。①
1理论分析与EDA仿真存在的矛盾
学生在理论研究和EDA仿真之间往往会存在以下现象，如：发现理论研究的结论和EDA仿真的结果不一致，产生困惑，甚至觉得模拟电路“不可知”，最后产生畏惧心理。或者干脆以EDA仿真代替理论研究，学生不加以思索和分析，化身为“操作工”。
现象的背后，其原因在于从数学、物理推算的理论角度去学习“模拟电路”这门课的时候，通常会在一定的条件下忽略一些次要问题，以免陷入过于复杂化的困境。而用EDA软件仿真时，则更接近实际情况，造成了理论分析的结论和仿真软件仿真的结果往往不完全一样。②面对这种情况，教师应当让学生明白：
（1）仿真可用于理论探讨的验证，是理论学习的有力助手，两者的结论一定是相符的。（2）仿真不能代替理论的分析，仿真的前提是有理论的指引。
2实例分析
本文将通过一个教学中的实例来说明EDA仿真和理论分析之间关系的问题。
2.1 实例问题的提出
在学习“集成运放的应用”这部分知识时，会讲到运放工作在线性状态时，构成信号运算电路。为了简化问题，通常将运放视作增益和输入阻抗无穷大，输出阻抗无穷小的理想运放。对反相比例运算电路，如图1所示，作如下分析：③
根据理想运放“虚断”的特性，流过电阻的电流近似等于流过电阻的电流，即：
又根据理想运放在线性运用下存在“虚短”的特性，同相输入端电压近似等于反相输入端电压，即：
然而，实际上（仿真，或者实验时），遇到的运放往往都不是理想的。也就是说，实际的运放，其放大倍数、输入/输出阻抗都是有限值。因此，如果上述反相比例放大电路中的 = 10k%R， = 100k%R。运放为实际运放，参数为：Au = 80dB， = 50k%R， = 100%R， = 10k%R。则按（5）式结论，反相比例放大电路的输出电压是为输入电压的-10倍关系。而用仿真软件（本文采用较简便的EWB软件，用其他电路仿真软件皆可）仿真时，如图2所示。发现输出电压只有输入电压的-9.9869倍。学生就会有疑问，为什么两者的结果不一样呢？是不是哪个结果是错的呢？
图2 EDA仿真结果
2.2 实例问题的分析
事实上，正如前述，这是理论分析和仿真软件分析的“精度”不同所致，而两者实际上是一致的。如图3所示，虚线框内为实际运放的等效电路。
代入具体数值，得 = 0.0013143，则 = 9.9869。正好就是前述的仿真结果！
因此，由上述分析可见，理论分析和仿真一定是互相支持的。而理论分析和仿真实验获得一致结论的关键就在于要有相匹配的前提条件。
3思考和结论
由以上讨论可见，理论分析与仿真是一致的。理论是仿真的前提，为仿真指明道路。授课教师可以引导学生，根据“异常现象”、结合理论分析来查找原因，修正仿真的设置。在查找原因的过程中，学生会深入理解理论和仿真的关系。反之，仿真则是理论学习的有力助手。在课堂的理论分析教学环节中，适当穿插软件仿真的内容，作为实验环节的先验知识、或是补充强化，和课堂的理论分析同时展示给学生，两相对比，让学生能更好地理解知识点。
当前，多媒体教学已经是高校教学的通用教学手段。然而，对于电类课程，尤其象“模拟电路”课程，在平时的教学中，如果能将软件仿真和理论分析两者有机结合起来，将大大增强教学的效果，提高学生分析问题、研究问题的能力。
注释
论文摘要：随着电子计算机的大量普及，各职业院校计算机不断升级，在计算机上应用电子仿真软件来完成电子教学的实验已成为一种可能。而且这将给职业院校节约了大量的物力、财力，使得电子实验既可以节约环保，又给电子教学带来直观、有效的实验，对理论教学起到了很好的辅助作用。
一、电子仿真在电子教学中的优越性
随着电子计算机技术的大力发展，各种电子仿真软件不断涌现。当今世界流行的电子仿真软件如：orcad、pspice、matlab、proteldxp、multisim等。而其中proteldxp、multisim在职业院校电子教学点突出、功能齐全、操作方便、普及性较高。利用仿真软件来实验的数据和技术指标都是真实有效的，不需要附加额外条件，与实际电路运行相同。无需太多的抽象思维，与在实验室工作一样，任意设计电路、运行、数据分析，许多的教学内容在课堂上就能解决，教学效果好，教学效率高。而且电子仿真在计算机上完成各种实验，将大大的激发学生的学习积极性，使原来无味的理论教学变得生龙活虎。使得从感性认识上升为理性认识变得非常直观。增强了学生的互动性。
用计算机仿真代替了大包大揽的试验电路，大大减轻验证阶段的工作量，其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性，为电子专业教学创设了良好的平台，极大地激发了学生的学习兴趣，能够突出教学重点、突破教学难点，并能保存仿真中产生的各种数据，为整机检测提供参考数据，还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数，采用仿真软件能满足整个设计及验证过程的自动化。所以电子仿真在职业院校电子教学中的广泛应用将会给电子技术带来一场革命。同时也给电子设计人员带来了一场前所未有的发展前锦。
过去有些没有实验条件的学校教师在进行电子教学时，一般都是在黑板上画电路，而且不标准也不美观，起不到很好的示范作用，现在利用仿真软件可以很方便的画出标准而且美观的电路，使得电子教学不论是理论还是实验课大大的提升到新的水平，很容易激发学生的创新精神。过去由于实验器材等因素的影响，很多学生不能亲自参加电子实验。而且有的电子实验学生要接触到电，所以也存在一些不安全的因素，现在利用电子仿真软件可以使学生放心大胆的去完成各种电子实验，给电子教学带来很大的发展前锦。
二、电子仿真在电子教学理论课中的作用
过去由于电子教师在教学中大都采用理论传统的教学模式，使得理论课教学枯燥无味。采用电子仿真软件后，理论课教学可以生动活泼，特别是有些理论课要用实验去验证他的实际性，更显得电子仿真软件的必要性。在以前很难用实验去进行的理论分析，现在显得运用自如，而且电子仿真软件提供了多种理论分析的方法，这些在以前的电子教学中是不容易实现的。电子仿真软件引入电子理论课教学后，一改过去老师讲的课堂教学模式，可以和学生互动，让学生参与到电子理论教学中来，可以大大的激发学生学习理论课的积极性和趣味性，培养学生的理论水平，分析问题和解决问题的能力。
三、电子仿真软件在电子教学实验课中的作用
电子仿真软件引入高职电子实验课后可以有效克服以前为实验设备、实验经费不足、以及环保等问题的困扰，大大的提升了学生电子实验的效率。过去学生进行的电子实验不仅需要大量的实验器材，而且有些实验设备还达不到应有的实验精度而让实验结果出现很大的偏差。有些电子实验由于学生错接一根导线可能导致实验设备的损坏，而在电子仿真软件提供的虚拟实验中，就不会出现这些情况。在有些电子实验中，出现杂散电容、漏电感等因素，导线的长短对电路的影响等，都会使结果偏离正常值。从而混淆了对电路的理解，导致对电路的基本原理和性能的影响。使学生对理论产生怀疑，失去了理论课教学的作用。电子仿真软件在高职电子教学的实训方面，他可以利用了软件上的虚拟仪器、仪表、元器件等进行各种实验，从而达到和实际实验室一样的效果，一样的实验数据，这给电子实训课教学带来了极大的方便。电子仿真软件由于计算机在家庭中的大量普及，使学生在家里也可完成各种电子实验。克服了以往学生只能在实验室做电子实验的缺点，开创了学生可以在不同场所随意进行电子实验方便。由于电子仿真软件提供的实作器材、仪表、仪器种类多，学生可以选择各种电子器材进行实验，不会出现因器材、仪器、仪表不足而不能实验的缺憾。特别是利用电子仿真软件，使学生的实验数据更加准确，更接进实际值。电子仿真软件在电子教学中的应用，大大的推动了电子实训课的改革。使得环保、安全、稳定、方便快捷的电子实训课成为一种可能。
四、 电子仿真软件的电子教学中的利弊
电子仿真软件在高职电子教学中已得到广泛应用，给电子教学带来了极大的方便、直观。节约了大量的财力、物力、资源，也给学生学习电子带了生动直观的教学模式，是一种环保的电子教学手段，是值得大力推广的教学方式。但电子仿真软件的应用，让学生动手能力有一定的影响，特别是一些实际仪器、仪表的使用还是存在一定的差异，教师只要在利用电子仿真软件进行电子教学的同时，恰当地进行引导，既可以方便利用电子仿真软件进行直观电子教学，同时结合实际仪器仪表的操作规范，对电子教学是有很大益处的。
总之，电子仿真软件作为电子教学的辅助教学手段，不论是在电子理论教学，还是在电子实训教学中，都起到很重要的作用。因此，作为计算机技术广泛深入家庭的今天，电子仿真软件是电子教学不可缺少的教学模式。将为电子教学带来一场全新的革命。
参考文献：
[1]李东生,张勇.许四毛编著.protel 99se电路设计技术入门与应用[m].
关键词：计算机仿真；高职化工教学；优化
中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）30-6842-02
高职院校是实用型人才的培养基地，其主要职责是培养学生的实践能力和提高其技术水平，从而为企业输送高质量的实用型人才。化工专业中有很多单元操作仅仅靠书本学习难以形成动手操作能力。靠化工实验能够在一定程度培养学生操作能力，但一般院校中化工实验设备较少并且简单，与实际生产相距甚远。因此，企业实习是该专业教学计划中不可或缺的一部分，但企业实习中也存在这样的问题：化工生产流程复杂，并且往往伴有易燃易爆、高温高压、毒气等危险因素，因此没有操作经验的学生一般只能观摩，动手操作的机会很少。这在一定程度上削弱了实习的效果。
计算机化工仿真是通过计算机模拟出化工生产过程的操作单元。学生通过计算机仿真训练，能够掌握每个操作单元的特点，提高了分析能力和操作水平，这比实验室操作更加贴近生产，比企业实习更加安全有效，是一种行之有效的实践教学方法。
1 化工仿真技术
化工仿真技术是以软件为基础，将生产过程中的操作单元以动态数学模型的形式模拟出来，以完成如何开车、停车、及常见的事故处理的全过程[1]。具体来说就是将化学工业中的典型单元操作如：离心泵单元、液位控制单元、换热器、管式加热炉、精馏塔、吸收解吸单元、离心式压缩机、真空系统等，此外还包括大型的合成氨、常减压蒸馏、催化裂化反应等流程工段。化工仿真技术是计算机与化工的有机接合。其主要的仿真原理有：系统仿真、过程系统仿真和DCS仿真系统。
1.1系统仿真
系统仿真是运用物理或数学模型代替实物进行实验和研究的一种技术，分为数字仿真和物理仿真两类。数字仿真以实物的运行规律为依据，建立数学模型而后在计算机上进行研究。物理仿真则是以实物为基础，然后按一定比例或规律进行放大或缩小建立物理模型，并以此模型为研究对象进行研究。相比之下，数字仿真灵活性更强，能够对相反的动态特性模型进行研究，是一种经济且有效的研究方式。
1.2过程系统仿真
过程系统仿真是对过程系统的数字仿真。其对过程系统的动态特征进行数字建模，然后再将数学模型在仿真机上体现，从而在仿真机上实现对过程系统的研究。过程系统仿真由过程系统、数学模型和仿真机等三个主要部分组成。通过建模和仿真将三部分联系在一起。
1.3 DCS仿真系统（集散控制系统）
DCS（Distributed Control System），简称集散控制系统，特性是使用多台计算机分散控制、操作，实现控制回路分散化、数据管理集中化的控制系统。将事故的危险性大大分散。
2 仿真技术在化工教学中的应用
计算机仿真技术运用到高职化工的教学中，学生能够感知真实的化工生产环境，调动了学习积极性，使学习过程更具个性化，提高了学习效率。 仿真技术又优化了化工类实验与实践性环节的教学过程，有助于对学生综合能力以及化工实际操作技能的培养[2]。
以煤为原料的合成氨工艺流程的仿真界面为例，如图1所示。该课件以小合成氨生产中煤制气工段为基础，提供了该工段的生产原理、设备结构图、设备照片、过程控制、样品分析方法等详细的技术资料，学生能够通过该仿真学习，掌握合成氨工艺的理论知识。同时课件还提供虚拟生产、工艺计算、现场录像等模块，能够让学生如同在工厂操控室一样，对过程进行操作与数据分析，这极大地提高了学生的实践操作能力。
3 计算机仿真在教学中的优势
计算机仿真能够让学生比书本上更直观、具体地认识化工生产过程，又避免了在工厂实习的一些弊端，在化工教学中有着独特的优势。主要体现在以下几方面：
1）化工生产系统一般都是大型工业系统，生产连续性强。学生不可能在工厂中学习反复开停车等操作。而在仿真教学中学生在计算机上可以反复停车、开车甚至设计故障，充分培养了学生的动手能力。
2）仿真实验主要在仿真机上进行，通常用软件形式体现。传递复制极为方便，大大地节省能源、材料、人力。
3）动态仿真数学模型可以产生被仿真系统受到各种外部扰动或操作变化的动态响应，即模型的预测性。
4）仿真软件大多提供参数设定、报警记录、数据记录、成绩评定等特殊功能，有利于教师了解学生掌握情况，便于实施各种新的教学与培训方法。
5）仿真机上可以做一些现实情况不允许作的实验。在计算机上学生可以设定各种参数的极限状态来学习复杂生产过程的运行情况，也可以做一些破坏性的试验，而不会造成任何损失。这都有助于提高学生分析和决策能力。
4 仿真教学优化的思考
化工仿真在对学生实际操作能力的培养上具有无可比拟的优势，在教学过程中如何把这一优势发挥更好呢？笔者有以下几点思考。
4.1 课程安排优化
首先要优化课程安排[3]，增加仿真教学与理论教学的互动性，使学生不仅从理性上认识化工单元操作，也能从仿真教学中获得具体操作、处理能力。比如仿真课程与化工原理同步，如化工原理课程从理论上学习了离心泵之后，仿真教学随之进行，那么学生在仿真课程中能够加深对离心泵原理理解的同时，增强操作实践能力。
再者，仿真教学与工厂实习结合起来。如果学生直接从课堂走到工厂，面对复杂而又危险的生产环境，往往不知所措。在实习之前，针对性的进行几个单元操作的仿真教学，使得学生对生产工艺有一定的认识，到工厂后结合实际情况，能够加深对理论的理解，也提升自身在复杂生产工艺条件下的决策能力。
4.2 教学资源优化
计算机技术飞速发展，智能手机也在学生中迅速普及。一方面我们要完善学校教学资源，如购置一些新的仿真教学软件，使得仿真教学能更加贴近实际生产。另一方面，建议仿真教学的软件开发者，可以结合现在的智能手机普及情况，开发一些经典单元操作的手机应用，学生在课堂上随时能通过手机应用来学习，从而使理论学习变得具体、形象、可操作。
4.3 教师自身技能的提高
高职院校注重对学生实践能力的培养，这要求老师不仅要有扎实的理论基础，也要有丰富的实践经验。高职教师应该注重提高自身的动手操作能力，对每个化工单元操作做到成竹于胸。在理论教学过程中，也应该重视对学生操作能力的培养。
化工仿真教学是衔接课堂与实际生产的桥梁，能够培养学生分析和解决实际问题的能力和提升其操作技能，是高职化工教学的重要组成部分。用新的技术手段，使得学生能够更直观的理解生产过程，是计算机仿真在化工教学中的发展方向。
参考文献：
[1] 侯焕福.化工仿真在化工专业教学中的作用[J].中国教育技术装备，2012（24）：121-123.
关键词：系统建模与仿真；Petri网；课程教学方法
作者简介：刘飞（1976-），男，山东平度人，哈尔滨工业大学控制与仿真中心，副教授，博士生导师。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系国家自然科学基金项目（项目编号：61273226）的研究成果。
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0099-02
Petri网是由德国科学家C. A. Petri于1962年在其博士学位论文“自动机通信”[1]中首次提出的，后来，Petri网为众多计算机科学家所认识和重视，成为计算机、自动化等学界的热门研究课题。Petri网已经广泛应用于计算机网络、通信协议、软件工程、柔性制造系统、离散事件动态系统、生物系统等众多领域。[2，3]目前，许多高校都开设了Petri网相关课程，但是他们通常只关注Petri网的理论和应用。与之不同的是，本课程“基于Petri网的系统建模与仿真”不仅讲授Petri网的基本理论和方法，而且重点讲授如何利用Petri网实现系统建模与仿真，目的是让研究生学习和掌握一种可视化的数学建模语言和方法，培养学生良好的思维习惯和逻辑能力。本文将对基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学从教学目的、内容、方法等多个方面进行探讨和研究。
一、基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学目的
Petri网是一种重要的离散事件建模方法，已广泛应用于各个领域的建模与仿真中，因此，笔者在教授本课程时，要教给学生一种强大的可视化建模与仿真方法，为学生开展建模与仿真研究奠定坚实的基础。
第一，通过课程学习让学生全面了解该领域研究现状、前沿、采用的主流研究方法，以及研究资料收集的一般途径和整理研究资料的常用工具。
第二，通过课堂讲授、文献讲解培养学生掌握Petri网的理论和方法；学习并掌握Petri网的仿真算法设计和实现；最终掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法；让学生熟悉这些方法的主要应用过程和应用范围，提高研究生对科学研究工作的系统认知。
第三，结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网。Petri网是控制、计算机等多个学科中的重要工具，在多个领域具有重要的应用价值，掌握其应用能够为学生学习和今后工作打下基础。
二、教学内容的创新
本课程主要是讲授如何利用Petri网来实现系统的建模与仿真。由于教学目的与其它已有Petri网课程的教学目的不同，因此需要对教学内容进行创新。针对上述教学目的，本课程的讲授主要分为以下两个部分。
第一部分讲授Petri网的基本知识，包括概念、结构属性、行为属性和分析方法等，从而使学生首先了解和掌握Petri网的基本理论，为下一部分的讲授和Petri网的实际应用打下基础。
第二部分主要从系统建模与仿真的角度来讲授Petri网。首先讲授包含Petri网的各种扩展的建模框架，然后对随机、连续、有色等各种不同类型的Petri网分别进行讲授。讲授过程中重点关注如何利用各种不同类型的Petri网来建模不同应用领域的实际系统，如何设计不同的仿真算法来实现系统的仿真和分析等，最终使学生掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法。本课程的主要内容可以概括为图1。
本课程由哈尔滨工业大学控制与仿真中心开设，该课程的讲授将密切联系实际的工程项目，因此需要学生进行大量的计算机建模与仿真实验。
三、提高教学效果的措施
结合本课程的理论与工程密切结合的特点，笔者建议从以下几个方面开展教学活动。
第一，案例式课堂教学：根据本课程的具体教学内容，尽量多设计一些典型的案例，利用案例进行课堂讲授或者进行小组课堂讨论。例如，在讲授随机Petri网时，可以设计排队系统、Lotka-Voltera系统等多个案例来讲授随机Petri网的基本概念以及如何设计随机仿真算法。这样学生就会容易理解为什么会应用随机Petri网，如何设计和实现一个随机仿真算法等问题。
第二，研讨式文献阅读：针对课程的相关内容，给学生提供与之密切相关的典型学术论文，要求学生分组阅读和讨论，并递交简短研究报告，培养学生的科学研究能力。例如，针对文献，[3]让学生阅读并理解如何使用不同类型的Petri网来建模与分析同一个生物系统，从而使学生加深理解不同类型Petri网的建模能力。
第三，工具软件应用：Petri网是一种图形化建模软件，离不开工具的支持。因此，从课程的开始，就要求学生学习自己开发的工具软件Snoopy[3]的应用。利用Snoopy可以建立和分析该课程中所有类型的Petri网。不仅如此，与Snoopy配套的相关软件工具还可以对Petri网从行为属性、结构属性、模型检查等多个方面提供自动化的分析功能。针对课堂的每个知识点，要求学生能够自己应用工具软件去建立和分析Petri网模型。这不仅锻炼了学生使用工具软件的能力，更重要的是加深了学生对知识点的理解。
第四，计算机实验：本课程需要进行多个计算机实验，如连续仿真算法设计与实现、随机仿真算法设计与实现、利用Petri网建立相关系统的概念模型等。针对每个实验，需要为学生提供足够的上机时间，让学生去自己编程实现相关的仿真算法或者建立相关的模型进行仿真和分析等。不仅安排学生在实验室统一进行计算机实验，而且通过将实验进行分割要求学生平时自己安排时间完成相应的模块。此外，对于每个实验，都让学生分组完成，但是同一小组的学生需要分工明确。
第五，结合科研项目教学：目前，Petri网已经大量应用于现在正在进行的科研项目中，如复杂仿真系统概念建模与分析、仿真剧情校核与分析等。为了让学生深刻理解理论与实践的结合，有必要从科研项目中提取相关的研究内容，让学生去讨论和实践。例如，针对该课程的需要，对相关科研项目中的模型进行模块划分，然后让学生充分了解课题的背景，完成相应的模块。最后还要求学生对此做出总结，并汇报各自的心得。
第六，论文指导：让学生阅读典型的学术论文，引导他们提出研究问题，然后书写科研论文，从而培养他们科学研究的习惯和能力，这也可以作为课程的考核结果。如果有必要，可以鼓励学生发表与课程学习相关的学术论文。
第七，积极指导学生查询Petri网相关的期刊和会议等，扩展学生的知识面，引导他们早日进入科学研究的殿堂。
四、理论和实践相结合的考核方式
考虑到本课程理论与实践密切结合的特点，采用以下考核方式：
课程考试成绩：开卷考试，该成绩占课程总成绩的40%。
课堂讨论成绩：根据学生在课堂参与讨论的具体情况给定成绩，评分标准为积极参与次数、表达能力、分析能力等方面，该成绩占总成绩的20%。
Petri网课程论文成绩：根据学生提交的Petri网课程论文的原创性、文献综述的全面性、撰写论文的规范性、研究内容的系统性情况给定成绩，该成绩占总成绩的20%。
实验成绩：本课程是一门工程实践课程，需要进行多个计算机实验，因此实验成绩在最终考核中应该占有一席之地，如20%。
五、面向应用自编讲义
“基于Petri网的系统建模与仿真”是航天学院控制科学与工程学科的一门研究生课程，是硕士阶段研究生重要的理论与应用密切结合的课程，在培养高素质应用型、综合型人才方面起着重要的作用。但是目前，还没有任何一本教材能够完全覆盖所有的教学内容，因此笔者结合相关的文献编写了自己的讲义。
教材不仅分析了Petri网课程的主要知识点，还把知识传授和能力培养有机地结合起来，由从前的“知识型”讲授模式转向“知识能力型”，从而培养学生发现问题、解决问题的能力，提高学生的学习兴趣和创新思维，使学生能扎实地掌握和灵活运用所学知识。
教材是以服务教学为目的，在整体上形成知识网络或知识链，一方面保持自身的系统性，另一方面与直接关联的实际操作内容上相衔接，结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网，使教材在内容组织上形成有机整体，并具有强大的可操作性。其中，Petri网的基本理论部分参考文献；[2，4-6]随机Petri网部分参考文献；[7-9]连续Petri网部分参考；[6，9]有色Petri网部分参考；[9，10]针对每种网类还加入如何利用Petri网实现系统建模与仿真。
六、德国的Petri网课程教学
Petri网为德国人所提出，并且德国在很多高校都开设了该门课程。根据笔者在德国的学习和工作经历，认识到德国大学的Petri网教学主要存在以下几个特点：课堂上老师与学生充分互动，使得学生通常能够在课堂上深入透彻地掌握所讲授的内容；充分利用Petri网工具来辅助课堂教学，认真细致地讲解如何用Petri网建立和分析每一个实例；将学生进行分组，合作完成课程作业和实践项目，并在课堂上进行讨论，分享心得。
这些好的教学手段都是应该借鉴的。在教学过程中，笔者将充分利用上述这些宝贵的经验来提高教学效果。
七、总结
本文对研究生课程“基于Petri网的系统建模与仿真”的教学进行了一些探讨，希望与同行进行交流或对同行提供一定的参考。由于该门课程具有较强工程背景，因此在讲授时不能完全采用传统的教学习惯，必须充分考虑理论与实践的密切结合。在以后的教学工作中，笔者还要根据学生的反应继续探索适合的教学手段和方法，为培养具有创新能力和研究能力的学生做出贡献。
参考文献：
[1]C.A.Petri.Kommunikation mit Automaten [D].Institut fu?r instrumentelle Mathematik，Bonn，1962.
[2]T.Murata.Petri Nets：Properties，Analysis and Applications[J].Proc.of the IEEE，1989，77（4）：541-580.
[3]Chen Ming，Hofest? dt， Ralf （Eds.）.Approaches in Integrative Bioinformatics-Towards Virtual Cell[M].Berlin：Springer，2013.
[4]M.Heiner，M.Herajy，F.Liu，等.Snoopy - a unifying Petri net tool [A].Proc.of PETRI NETS 2012，LNCS 7347[C].Berlin：Springer，2012：398–407.
[5]吴哲辉.Petri网导论[M].北京：机械工业出版社，2006.
[6]袁崇义.Petri网原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.
[7]M.Heiner，D.Gilbert，R.Donaldson.Petri Nets for Systems and Synthetic Biology [A].LNCS 5016[C].Berlin：Springer，2008：215-264.
[8]林闯.随机Petri Nets和系统性能评价[M].北京：清华大学出版社，2005.
