徐勇

摘要：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是電子與信息專業(yè)中重要的專業(yè)學(xué)科。該文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，闡明了電子與信息專業(yè)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的重要性。重點(diǎn)研究了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)的方法，詳細(xì)分析了項(xiàng)目教學(xué)法、基于MATLAB進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的教學(xué)改革措施，也探討了新時(shí)代下計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電子與信息專業(yè)中拓展教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和手段，并提出了一些新的教學(xué)考核方法。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；項(xiàng)目教學(xué)法；MATLAB

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)18-4453-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門(mén)[1]。為了拓寬電子與信息專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)電子與信息專業(yè)人才的需求，高校電子與信息類專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握一定的計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校電信學(xué)院面向建筑電氣專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的一項(xiàng)重要的專業(yè)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，應(yīng)逐步推廣到電子技術(shù)專業(yè)與通信專業(yè)。我院開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程，目的就是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。

但是，建筑電氣專業(yè)開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目前還存在很多問(wèn)題，如仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏和實(shí)踐教學(xué)的不足之間的矛盾[1]；新的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和理論與教材內(nèi)容所形成的矛盾；如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容的問(wèn)題[2]；傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)的矛盾等。為了達(dá)到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)的目標(biāo)，提高建筑電氣專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，本人基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方法較多，實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)方面做了以下一些探索和實(shí)踐，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)特點(diǎn)的項(xiàng)目教學(xué)法

“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”課程的主要內(nèi)容包括仿真數(shù)值計(jì)算、仿真模型與仿真算法、優(yōu)化問(wèn)題求解方法等基礎(chǔ)理論，以及MATLAB仿真工具的使用。其中，仿真技術(shù)涉及的原理枯燥難懂，仿真算法復(fù)雜，要求學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)編程有較深的了解。因此在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍有學(xué)習(xí)主動(dòng)性差、畏難等情況。如何激發(fā)學(xué)生在課堂上的興趣，提高課堂教學(xué)的實(shí)效性，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)必須解決的問(wèn)題。

“項(xiàng)目教學(xué)法”是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，旨在把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過(guò)程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識(shí)的構(gòu)建，在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。項(xiàng)目教學(xué)法的核心在于針對(duì)項(xiàng)目要求積極獲取必要的學(xué)習(xí)資料，進(jìn)而解決問(wèn)題。

根據(jù)院系教學(xué)任務(wù)的統(tǒng)一規(guī)劃，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)這門(mén)重要的專業(yè)課程課時(shí)數(shù)僅為24個(gè)學(xué)時(shí)。同時(shí)，由于大多數(shù)建筑電氣的畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面認(rèn)知能力差，解決應(yīng)用與開(kāi)發(fā)的能力以及創(chuàng)新能力不強(qiáng)，尤其是動(dòng)手和實(shí)踐能力相對(duì)較差，這就要求建筑電氣專業(yè)的學(xué)生能夠在項(xiàng)目教學(xué)法的指導(dǎo)下積極參與計(jì)算機(jī)仿真實(shí)習(xí)鍛煉。相對(duì)于傳統(tǒng)的灌輸式理論教學(xué)模式，教師將需要解決的問(wèn)題以項(xiàng)目的形式交給學(xué)生。在教師的指導(dǎo)下，以小組工作方式，由學(xué)生自己按照實(shí)際工作的完整程序。這種項(xiàng)目教學(xué)模式讓學(xué)生更加容易掌握仿真技術(shù)，更易了解工程實(shí)踐中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展水平和狀況，彌補(bǔ)了理論和實(shí)踐脫節(jié)的缺陷。因此，這種教學(xué)方式不僅提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，而且對(duì)促進(jìn)專兼結(jié)合的雙師型教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 MATLAB仿真工具在教學(xué)中的應(yīng)用

我院將該課程安排在本科生三年級(jí)第二學(xué)期或四年級(jí)第一學(xué)期，這時(shí)學(xué)生面臨著考研與找工作兩項(xiàng)壓力。如果還是停留在黑板上進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)、算法分析，將難以把學(xué)生的注意力留在課堂上，而采用基于MATLAB的多媒體教學(xué)，強(qiáng)調(diào)仿真技術(shù)應(yīng)用，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中教師應(yīng)始終圍繞要解決的仿真問(wèn)題和要講授的仿真理論，適當(dāng)引用編程實(shí)例，突出工具包的使用，拓展最新的仿真應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐、分析來(lái)選擇深入學(xué)習(xí)的內(nèi)容。通過(guò)多媒體的應(yīng)用，講解與演示相結(jié)合，信息量大，圖文并茂，有具體感性的操作步驟與典型應(yīng)用實(shí)例，可最大程度的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)本人的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，MATLAB工具的引入對(duì)提高學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用能力有明顯效果，同時(shí)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和技能也取得了較大的提高。但這種教學(xué)模式要求專業(yè)教師熟悉仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，及時(shí)掌握仿真技術(shù)在各個(gè)工程領(lǐng)域的最新應(yīng)用，為學(xué)生提供適合、有效的仿真技術(shù)資料。

3教學(xué)內(nèi)容的合理整合

以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)大綱中規(guī)定的基本內(nèi)容為主線，增加工程實(shí)例與專題講座等環(huán)節(jié)，目的是使學(xué)生在初步掌握了對(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念。在此基礎(chǔ)上，還可根據(jù)具體進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)充，例如可以開(kāi)展半實(shí)物仿真、剛性系統(tǒng)仿真、現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)等討論專題。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)關(guān)鍵在于包括引導(dǎo)學(xué)生掌握仿真理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)仿真問(wèn)題的解決思路[4]。我們的做法是：

1）理論部分教學(xué)采用啟發(fā)式方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維能力，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，勇于對(duì)書(shū)上的方法做進(jìn)一步的思考和推廣。如在介紹數(shù)值積分方法時(shí)，講解過(guò)歐拉法和其改進(jìn)方法后，提示學(xué)生是否有可能從幾何意義上找到提高精度的其他算法，并在后續(xù)的線性多步法中做出對(duì)比，從而很好的激發(fā)了學(xué)生的課堂參與意識(shí)，提高了學(xué)習(xí)興趣。

2）在上述的項(xiàng)目教學(xué)法環(huán)境下加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。利用學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)生收集詳實(shí)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)資料，介紹相關(guān)理論與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，提供最新的仿真案例，讓學(xué)生掌握利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取更多仿真知識(shí)的能力。

3）在完成了教學(xué)主線規(guī)定內(nèi)容后，盡可能的給學(xué)生講解計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的科研課題，如仿真技術(shù)在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用等。

4總結(jié)

上述教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)是經(jīng)過(guò)多年的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)探索、實(shí)踐與研究后取得的一些成果。實(shí)踐表明，合理的應(yīng)用先進(jìn)教學(xué)理論，結(jié)合科學(xué)的教學(xué)方法，就可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解程度，從而保證了建筑電氣專業(yè)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)的先進(jìn)性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

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