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計算機仿真技術及應用范文第1篇

關鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創(chuàng)新；實踐

一、前言

研究生教學有其突出的特點，他們中多數(shù)人理論基礎扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足、工程應用背景不夠的缺點。本人通過十多年研究生教學的實踐，結(jié)合本學院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養(yǎng)學生的自學能力、創(chuàng)新能力，增強學生的創(chuàng)新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發(fā)展，計算機仿真技術已成為分析、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，計算機仿真技術已經(jīng)廣泛應用在各技術領域、各學科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術已經(jīng)在國防軍事、國民經(jīng)濟、社會生活的眾多領域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學者認為，仿真技術“正在成為與理論、實驗并列的第三種認識和改造客觀世界以及科學研究的手段”，因此仿真技術被認為是“使能”技術。計算機仿真技術是仿真科學與技術涉及到的有關具體仿真技術中最為基礎的部分，具有綜合性、多學科交叉等特點。為了拓寬機械工程專業(yè)基礎，提高培養(yǎng)對象的整體素質(zhì)，更好地適應社會對機械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術課程是我校機械工程學院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設的一門專業(yè)基礎課程，考慮專業(yè)應用需求并結(jié)合教學實踐情況，課程目的是通過本課程的學習，要求學生掌握計算機仿真技術方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，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，以便能靈活應用所學的計算機仿真技術為本專業(yè)工作服務。一方面，基于仿真技術課程的內(nèi)容方法較多，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業(yè)方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對計算機仿真技術課程進行教學方法和手段的改革探索和實踐，以達到計算機仿真技術教學目標。

三、教學內(nèi)容的設置和教學方法的選擇

課程開設初期，由于只是機械電子工程專業(yè)方向的同學選修，所以所講內(nèi)容基本針對該專業(yè)方向進行設置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學生所屬專業(yè)方向的擴大，專業(yè)方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、機械工程（專業(yè)學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業(yè)方向。計算機仿真技術課程涉及多個交叉學科，緊密相關的課程包括數(shù)值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數(shù)學、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結(jié)合相關課程內(nèi)容，必須在教學內(nèi)容的選排上下功夫。項目教學法是一種以任務驅(qū)動、以項目為基本教學單元，將理論教學和實踐教學有機融合在一起，強調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學生在整個教學過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術，為后續(xù)的學術論文和碩士學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學內(nèi)容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調(diào)整和完善。1.采取項目專題方式進行教學內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。2.擴展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計算、優(yōu)化設計、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設計以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。3.增加與課程相結(jié)合的實驗教學內(nèi)容。計算機仿真技術本來是實踐性很強的綜合性技術，仿真技術本身是在對控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養(yǎng)學生將該門課程應用于實際工程的能力。4.采用多個工程應用實例進行教學，從系統(tǒng)應用、數(shù)學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產(chǎn)實際認知的研究對象，提升到理論高度的學習，應用所學的各科理論知識和技術手段，進行數(shù)學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養(yǎng)學生解決工程實例問題的能力。5.結(jié)合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統(tǒng)的模型、仿真算法設計、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎上，以項目形式，開展課程學科前沿以及將該門課程與現(xiàn)代技術融合等專題討論。6.增加實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實際應用能力。利用各種平臺，擴充計算機仿真技術資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學團隊的科研課題，設計實驗項目，培養(yǎng)研究生工程實際應用能力。

四、項目教學法的教學效果

基于項目教學法計算機仿真技術課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業(yè)方向研究生的需求，教學方法和手段的完善，使研究生自主學習能力、創(chuàng)新能力和工程應用能力等得到了進一步的提高。計算機仿真技術作為工科研究生的必備研究手段和技術，使學生掌握一門工程分析技術，為后續(xù)的課題研究、學術論文和學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認同。本人指導的研究生，發(fā)表與該課程相關的學術論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計算機仿真技術。

五、結(jié)束語

計算機仿真技術及應用范文第2篇

【關鍵詞】計算機；仿真技術；多媒體；EWB

Electronics Workbench簡稱EWB，即電子工作平臺，它是一種在電子技術界廣為應用的優(yōu)秀計算機仿真設計軟件，被譽為“計算機里的電子實驗室”――虛擬電子實驗室。

利用EWB可以在計算機上學習模擬電子技術和數(shù)字電子技術，并進行電路設計、仿真調(diào)試等在實驗室完成的實驗。只要我們擁有一臺計算機加上一套電子仿真軟件，我們就相當于擁有了一個設備先進的電子實驗室。以虛代實、以軟帶硬使得電子電路設計變成了一件輕松愉快的事情。

一、EWB的特點

1.具有完整、精確的元件模型

EWB提供了相當廣泛的元器件，從無源器件到有源器件，從模擬器件到數(shù)字器件，從分立元件到集成電路，應有盡有。EWB不僅提供了各種實際元器件的精確數(shù)據(jù)和模型參數(shù)，而且提供了較寬的選擇余地，在設計過程中，學生可以根據(jù)需要自己選擇元件。

2.具有各種功能強大的電子測量儀器

EWB提供了齊全的虛擬電子測量儀器，包括示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、萬用表、頻譜儀和邏輯分析儀等，操作起來非常真實和容易。

3.具有專業(yè)的原理圖輸入工具

EWB提供了方便友好的操作界面，學生可以輕松地完成原理圖的輸入。單擊鼠標，可以方便地完成元件的選擇；拖動鼠標，可以將元件放在原理圖上。另外，EWB具有連線的功能，同時也允許學生調(diào)整電路連線和元件的位置。

4.具有強大的分析工具

EWB提供了14種分析工具，利用這些工具，學生不僅可以清楚地了解電路的工作狀態(tài)，還可以測量電路的穩(wěn)定性和靈敏度。

5.具有集成化、一體化的設計環(huán)境

EWB具有全面集成化的設計環(huán)境，在設計環(huán)境中可以完成原理圖輸入、數(shù)模混合仿真以及波形圖顯示等工作。當學生進行仿真時，波形圖和原理圖同時有效和可視，當改變電路連接或改變元件參數(shù)時，顯示的波形立刻反映出相應的變化，即可以清楚地觀察到具體電路中元件參數(shù)的改變對電路性能的影響。

二、計算機仿真技術的作用

1.創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

計算機仿真技術可以對學生在學習過程中所提出的各種假設電路進行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)可以直觀地觀察到這一假設所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如在虛擬《電子電路》實驗中，學生可以按照自己的假設，將不同的元件組合在一起，計算機便虛擬出組合的電路來。通過這種探索式的學習方式，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.突破實驗室的局限性

隨著科學技術的發(fā)展以及器件的不斷更新，原有的實驗儀器和實驗器材不能滿足教學需要，使實驗教學十分不便。由于實驗室提供的設備和器件有限，在《電子電路》教學中，往往會因為設備、場地、經(jīng)費等方面的原因，使一些應該開設的教學實驗無法進行。

利用EWB軟件，可以彌補這些方面的不足，在計算機上模擬出實驗室的環(huán)境、儀器設備和元器件，而不受實驗室在元器件品種、規(guī)格和數(shù)量上的限制。與傳統(tǒng)實驗方式相比較，更能突出實驗教學中以學生為中心的開放式實驗教學模式，從而提高學生對電路的綜合分析能力、設計能力以及創(chuàng)新能力。

三、計算機仿真技術的應用

1.在學習過程中的應用

計算機仿真技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，學生在進行計算機仿真時可以通過軟件自由選擇學習內(nèi)容。由于教學內(nèi)容的真實模擬，學生在學習過程中具有身臨其境的感覺。這對調(diào)動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的技能都將起到積極的作用。

計算機仿真系統(tǒng)在教學中的運用，是教學改革的一個重要途徑。在仿真教學中，運用計算機的交互性，進行個性化教學和因材施教，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性和主觀能動性，提高教學效果。

2.在實驗過程中的應用

筆者曾經(jīng)組織學生在計算機上用EWB進行電路基礎、模擬電路和數(shù)字電路實驗，效果很好。實驗時，在EWB電路設計窗口輸入實驗電路的電路網(wǎng)絡拓撲結(jié)構、電路及元件參數(shù)。

由于仿真的手段切合實際，選用的元器件以及儀器與實際情形非常相近，繪制的電路圖需要的元器件，電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取，而且儀器的操作開關，按鍵同實際儀器極為相似，因此學習和使用非常容易。

通過電路仿真，既可以掌握電路的性能，又熟悉儀器的使用方法。學生在仿真實驗時能反復地進行從理論到實驗，從實驗到理論的過程，這一過程有助于學生加深對電子電路的基本原理、分析方法的理解，加強了學生實際分析問題與處理問題的能力，切實做到理論與實際的密切配合，改變了傳統(tǒng)實驗與理論脫節(jié)的局面。

另外，仿真實驗能避免真實實驗所帶來的各種危險。在實際電子電路實驗中，學生由于操作或線路連接等方面的錯誤會導致設備的損壞，甚至對學生造成各種危險。利用計算機仿真技術進行虛擬實驗，則可以避免這種顧慮。學生在虛擬實驗環(huán)境中，可以放心地去做各種危險的實驗。

3.在設計過程中的應用

作為虛擬工作的電子工作臺，EWB提供了詳細的電路分析手段，以幫助學生設計和分析電路的性能。

計算機仿真技術及應用范文第3篇

關鍵詞：計算機仿真技術；包裝機械設計制造；應用

在當前的包裝機械設計制造過程中，普遍采用了一種新的技術，即計算機仿真技術，這項技術主要是通過計算機設備中的應用程序分析與解決實際生產(chǎn)過程中的存在的問題，可以說有效的解決了系統(tǒng)分析以及評估還有使用等問題的出現(xiàn)，具有廣泛的發(fā)展意義。這項技術主要經(jīng)歷了三個發(fā)展的時期，第一個時期是早期的仿真模擬，第二個時期是混合仿真模擬，第三個發(fā)展時期是數(shù)字仿真模擬，在現(xiàn)代化科學技術的推動下，可以說這項技術已經(jīng)在社會中的各個行業(yè)都有所涉獵，對于經(jīng)濟建設以及綜合實力的提高具有重要的意義。

1 包裝機械設計與制造中計算機仿真技術的作用

設計者在計算機中利用相關的程序建立起一個模型，對各類非靜態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，可以獲得相應的設計方案，并且對設計方案不斷的優(yōu)化，在此基礎上就能得到一個完整的包裝機械設計方案，其主要的特點是簡便，能夠更加便捷的進行操作，并不需要制造產(chǎn)品，就能獲得十分理想的效果，可以說是在新時期的一種創(chuàng)新發(fā)展，包裝機械行業(yè)正需要這樣的技術對產(chǎn)品的生產(chǎn)方案進行處理，這樣才能有效的解決實際工作中存在的問題，在很多實驗中都已經(jīng)開始對這方面的問題開展了深入的研究。

最初進行系統(tǒng)開發(fā)以及方案設計的過程中，工作人員只是對輔助程序進行設計，同時還建立起相應的模擬樣機，在此基礎上就能進一步分析與研究實驗，在監(jiān)管與改進的過程中也并不需要復雜的工序就能完成，將新仿真技術應用在實際的工作中，可以進一步促進研發(fā)質(zhì)量的提高，更重要的是能夠有效的降低產(chǎn)品的成本，對產(chǎn)品的開發(fā)周期得到進一步的縮短，最終讓企業(yè)獲得理想的經(jīng)濟效益。在這種情況下，可見加強對計算機仿真技術的應用與研究對于現(xiàn)實社會來講是具有重要發(fā)展意義的。

2 計算機仿真技術在包裝機械設計與制造中的應用

2.1 齒輪設計

首先是對齒輪進行設計，齒輪是包裝機械設計與制造中最為重要的一個組件，在應用的過程中采用計算機仿真技術對其進行設計，具有一定的現(xiàn)實意義。通常情況下，設計人員會采用相關的計算機語言中在幾何的角度上進行齒輪設計，這樣做的目的是對研究工作起到輔的作用，在研究過程中，將重點放在了齒輪的平面上，無論其處在哪一個平面上都能根據(jù)齒輪的形狀建立起一個模型，做到仿真?zhèn)鲃拥脑O計要求，除了對齒輪進行設計以外，在對齒輪泵進行設計時，也可以充分的運用仿真技術，在動力學研究的基礎上應用仿真技術可以對模型進行模擬，然后實現(xiàn)實時的檢測，還能展開實驗，確定在方案設計的過程中是否具備一定的實用性，能否在技術的幫助下解決實際存在的問題，這樣可以有效的促進傳動設備在實際工作中的應用價值，為其性能水平的提高提供重要的技術支持。在計算機中可以多次對制造參數(shù)進行修改，并且最終確定下來，這樣產(chǎn)品在生產(chǎn)或者制造的過程中就更加具有合理性，讓齒輪設計的準確性得到有效的提高。可以說這將是今后發(fā)展的一個主要趨勢。

2.2 機械結(jié)構設計

通常情況下，機械產(chǎn)品在組裝的過程中對于質(zhì)量都提出了較高的要求，在這種情況下如果想要逐一對零部件進行檢查就變得十分困難。要想順利的完成生產(chǎn)制造的要求，就必要解決這一問題。所以在新產(chǎn)品進行研發(fā)與生產(chǎn)的過程中，應該重點對各個零部件能否實現(xiàn)有效的配合以及是否可以進行順利的運行等問題進行詳細的研究，保證各個構件并不會產(chǎn)生影響，采用合適的設計方案滿足設計指標的要求，在這些難題的影響下，就需要計算機仿真技術對實際的工作提供支持。

通常規(guī)模較大的立體機械設計程序都會自動準備一個機構仿真的功能運用，在模擬條件下設計完成的裝配體能夠?qū)崿F(xiàn)對機構的運動軌跡和方式進行虛擬演示，這種應用程序大多較為直觀和便捷。同時，這類應用程序根據(jù)裝配的數(shù)值進行自動機構數(shù)據(jù)的運算，并且智能添加相關的附加設備，例如彈簧和運動發(fā)生器等。若要實現(xiàn)運動學的仿真，對主運動構件進行設定即可，還能實現(xiàn)多方位的觀察和監(jiān)測，應用程序還可同時對產(chǎn)生干擾的程序進行檢測，以幫助設計者進行檢驗和審核。

2.3 復雜數(shù)值計算

新型技術的應用使得大多數(shù)計算程序繁雜的分析更加簡單明了、計算難度降低，從而降低了計算的時間成本，規(guī)避了無意義的、水平較低的人力耗費，使得計算效率更高、速度更快以及精確度更高，在新產(chǎn)品的開發(fā)和研究設計的方面發(fā)揮了巨大作用。

機械產(chǎn)品研發(fā)程序大多是從理論設計開始，到接下來的廓形設計、細節(jié)設計、實驗、細節(jié)修改到再次實驗的循環(huán)過程，直到產(chǎn)品達到相關的生產(chǎn)標準，其中仿真技術的運用幫助產(chǎn)品研發(fā)和設計，在最大程度上降低了財力成本和時間成本的耗費。對包裝產(chǎn)品的動力學虛擬樣機進行技術分析，能夠獲取產(chǎn)品構造的強度應力、運動狀態(tài)以及其他相關參數(shù)，通過對相關數(shù)值的運算和研究可以發(fā)現(xiàn)其中的潛在風險和質(zhì)量問題等，從而提高其開發(fā)和生產(chǎn)效率。

2.4 機械設計制造及自動化

計算機技術的運用主要體現(xiàn)在計算機虛擬技術和仿真技術的運用方面。例如借助計算機技術實現(xiàn)各類大型電子設備被開發(fā)并投入使用。計算機使機械設計制造的精確度不斷提升，促進了我國計算機工業(yè)化的發(fā)展，并使得集成電路的集成效率和水平得到有效提升，其存儲器的空間也在逐漸擴大。機械設計制造及自動化的程序較為繁雜，計算機技術的程序優(yōu)勢使得其在機械設計行業(yè)中擁有重要的地位和作用。在機械設計過程中，涉及的復雜的設計圖紙的繪制，需要計算機的有效輔助，例如CAD，CAM等繪圖程序能夠有效幫助降低繪圖的復雜程度，進而提高繪圖效率。

結(jié)束語

計算機仿真技術的綜合性較強，其不僅能夠?qū)Πb機械產(chǎn)品的設計效果進行檢驗，還能夠在產(chǎn)品設計過程中提供理論和技術指導，在理念設計環(huán)節(jié)就能對產(chǎn)品構成進行優(yōu)化和完善，從而保障產(chǎn)品能順利投入生產(chǎn)，并提高其性能和實用性。機械制造及自動化領域以及音響技術的研發(fā)等行業(yè)，計算機仿真技術都發(fā)揮了極為重要的作用。

參考文獻

[1]何楠.機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用分析[J].山東工業(yè)技術，2016（7）：148-149.

計算機仿真技術及應用范文第4篇

關鍵詞 計算機仿真技術 網(wǎng)絡技術 醫(yī)學機能實驗 應用

一、計算機仿真技術和網(wǎng)絡技術相結(jié)合是實現(xiàn)醫(yī)學機能實驗的關鍵技術

與傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗手段相比，利用計算機仿真技術和網(wǎng)絡技術相結(jié)合的醫(yī)學機能虛擬實驗具有實驗內(nèi)容的豐富性、實驗過程的完整性和實驗結(jié)果的及時性、直觀性。由于模擬仿真醫(yī)學機能實驗無需相關實驗器具，無需實驗準備即可引導學生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，可以作為機能學實驗教學的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到對所學知識的理解和強化作用。

（一）計算機仿真技術的發(fā)展為醫(yī)學機能仿真實驗提供了必要的技術條件

（1）仿真技術：仿真就是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿。我們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助我們對現(xiàn)實中的某一層次的問題做出決策。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。

（2）傳統(tǒng)的仿真方法：是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態(tài)勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結(jié)果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關的參數(shù)。如此迭代地進行，直到認為這個模型已滿足試驗者對客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。

（3）計算機仿真技術：即是利用計算機進行仿真實驗，也稱為仿真機。從70年代末起，應用大規(guī)模集成電路計算機的發(fā)展，各種專用和通用仿真機得到極大普及和推廣。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，人們在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真的優(yōu)勢的基礎上，設計出在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真機，在一些特定的仿真領域內(nèi)，這種智能仿真計算機機和高層次的數(shù)字模擬仿真機都取得令人鼓舞的成果。

（4）計算機仿真系統(tǒng)構成：為了建立一個有效的仿真系統(tǒng)，一般都要經(jīng)歷建立模型、仿真實驗、數(shù)據(jù)處理、分析驗證等步驟。為了構成一個實用的較大規(guī)模的仿真系統(tǒng)，除仿真機外，還需配有控制和顯示設備。

（5）醫(yī)學機能虛擬實驗（仿真系統(tǒng)）：隨著現(xiàn)代醫(yī)學的不斷發(fā)展，對醫(yī)學工作者提出了更高的要求，即不但要掌握人類已知醫(yī)學領域的醫(yī)學知識，也要具備解決未知醫(yī)學問題的能力，即創(chuàng)新能力和科學實驗的能力，而實驗學科在醫(yī)學學生能力培養(yǎng)中起著至關重要的作用。現(xiàn)代機能實驗學把生理學、病理生理學和藥理學實驗有機的融合在一起，成為一門獨立實驗學科。醫(yī)學機能實驗課程以活體為主要實驗對象，以正常生理功能——疾病生理——藥物作用為主線，把機體的不同功能變化通過實驗設計有機的聯(lián)系起來。醫(yī)學機能實驗中，部分實驗具有操作難度大、實驗具有一定危險性，實驗成本高等問題。譬如：醫(yī)學機能學中研究藥物對動物記憶的影響、安定的抗驚厥作用、杜冷丁的鎮(zhèn)痛作用、神經(jīng)體液因素及藥物對心血管活動的影響、藥物急性毒性實驗、藥物半衰期的測定等實驗就存在一定的危險性，實驗操作難度大等問題。我們利用計算機仿真技術，則可以在很大程度上解決目前醫(yī)學機能實驗中所面臨的這些困難，并取得良好的教學實驗效果。由于模擬仿真實驗無需相關實驗器具，無需復雜的實驗準備即可引導學生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，因此醫(yī)學機能虛擬實驗與傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗有機整合，既豐富了實驗教學手段，又提升了教學質(zhì)量，有助于培養(yǎng)學生的實踐操作能力、創(chuàng)新精神和科研興趣。

（二）網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展為計算機仿真技術在醫(yī)學機能中的應用提供了廣闊前景

（1）網(wǎng)絡技術：網(wǎng)絡技術是從上世紀六十年代末美國國防部遠景研究規(guī)劃局為軍事實驗用而建立的網(wǎng)絡，名為ARPANET，八十年代初期ARPA和美國國防部通信局研制成功用于異構網(wǎng)絡的TCP/IP協(xié)議（網(wǎng)際傳輸控制協(xié)議），并投入使用；1986年在美國國會科學基金會的支持下，用通信線路把分布在各地的一些超級計算機連接起來，以NFSNET接替ARPANET；進而又經(jīng)歷十幾年的發(fā)展形成Internet（互聯(lián)網(wǎng)）。其應用范圍也由最早的軍事、國防機構，拓展到科研教育機構，進而迅速覆蓋了全球的各個領域。網(wǎng)絡把分散的資源融為有機整體，實現(xiàn)資源的全面共享和有機協(xié)作，使我們能夠透明地使用資源并按需獲取信息。 網(wǎng)絡可以構造全球性和區(qū)域性的網(wǎng)絡，有廣域網(wǎng)、城際網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)等。網(wǎng)絡的根本特征就是實現(xiàn)資源共享，消除信息孤島。

（2）網(wǎng)絡的關鍵技術：網(wǎng)絡結(jié)點、寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)、資源管理和任務調(diào)度工具、應用層的可視化工具。網(wǎng)絡結(jié)點是網(wǎng)絡計算資源的提供者，包括高端服務器、集群系統(tǒng)、MPP系統(tǒng)大型存儲設備、數(shù)據(jù)庫等。寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)是在網(wǎng)絡計算環(huán)境中，提供高性能通信的必要手段。資源管理和任務調(diào)度工具用來解決資源的描述、組織和管理等關鍵問題。任務調(diào)度工具根據(jù)當前系統(tǒng)的負載情況，對系統(tǒng)內(nèi)的任務進行動態(tài)調(diào)度，提高系統(tǒng)的運行效率。網(wǎng)絡計算主要是科學計算，它往往伴隨著海量數(shù)據(jù)。如果把計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成直觀的圖形信息，就能幫助研究人員擺脫理解數(shù)據(jù)的困難。這需要開發(fā)能在網(wǎng)絡計算中傳輸和讀取，并提供友好用戶界面的可視化工具。

（3）網(wǎng)絡技術在醫(yī)學機能虛擬實驗中的運用：實驗設備功能雷同的實驗室，造成了實驗場地、儀器設備、實驗技術人員等教學資源的極大浪費。而通過網(wǎng)絡技術將醫(yī)學機能虛擬實驗機聯(lián)網(wǎng)組成醫(yī)學機能虛擬實驗室，既實現(xiàn)醫(yī)學機能信息資源的共享，同時也大大降低了實驗成本。教師利用網(wǎng)絡技術可以方便地為一個班或幾個班的學生演示和操作醫(yī)學機能實驗，大大提高了教學效率，而學生同樣可以利用網(wǎng)絡中的醫(yī)學機能虛擬實驗機跟隨教師的演示進行實驗操作，對提升學習效果也有一定的幫助。

二、計算機仿真技術和網(wǎng)絡技術在醫(yī)學機能虛擬實驗中的應用

（1）醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)是采用計算機虛擬仿真與網(wǎng)絡技術相結(jié)合，運用服務器和客戶端的構架模式，涵蓋了目前大部分醫(yī)學機能學實驗而建立的模擬仿真系統(tǒng)。包括生理實驗項目、藥理實驗項目、病理實驗項目、人體實驗項目以及綜合實驗項目等。隨著醫(yī)學機能仿真技術的發(fā)展，利用計算機技術和網(wǎng)絡技術也便于對醫(yī)學機能虛擬系統(tǒng)進行擴充和升級，這樣可確保醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)的長期生命力。

（2）醫(yī)學機能虛擬實驗均應包括該機能實驗的總體介紹、原理、相關實驗錄像、模擬實驗過程、仿真實驗操作等部分。全方位介紹了整個實驗，既注重整體，也著眼于細節(jié)，便于學生對實驗操作的充分理解和掌握。譬如利用血壓波形的核心模擬算法，對每一個波形的模擬都如此逼真，比如血壓模擬，不僅模擬出每個血壓波形的細節(jié)：收縮期、舒張期、心房波等，而且連二級呼吸波也進行了逼真的模擬。并且將刺激強度與反應的關系，刺激頻率與反應關系等實驗波形和肌肉收縮圖形同步反映。為學生進一步理解和掌握書本知識提供有益的幫助，大大提高學生的實踐操作能力。

（3）由于采用客戶/服務器的體系結(jié)構，并通過網(wǎng)絡將醫(yī)學機能虛擬實驗機連接在一起組成醫(yī)學機能實驗室，并在校園網(wǎng)范圍內(nèi)進行教學和實驗，既方便教師教學，又方便學生的實驗操作，最大限度地合理使用學校有限的教學資源。以我校的實際應用為例：首先我們將醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)安裝到教室里的教學用機上，教師可以在進行醫(yī)學機能學方面教學時，通過學校的校園網(wǎng)絡在任何一間教室都能很方便地使用醫(yī)學機能虛擬實驗中的資源和信息，極大地提升了醫(yī)學機能學的教學效果，也充分激發(fā)了學生的學習積極性。同時我們在學校計算機機房內(nèi)集中安裝組成醫(yī)學機能虛擬實驗室，學生可以在教師的指導下進行醫(yī)學機能虛擬實驗操作，通過虛擬實驗，將一些平時不具備實際操作條件的醫(yī)學機能實驗過程完整地展示給學生，不僅能加深學生對醫(yī)學機能學知識的認識和掌握，更能在一定程度上提高學生的實踐操作能力。

三、醫(yī)學機能虛擬實驗在衛(wèi)生職業(yè)學校實驗教學中的前景展望

（1）由于醫(yī)學機能虛擬實驗無需實驗動物，無需實驗準備即可幫助學生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，可以作為醫(yī)學機能學實驗教學的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到加強知識的理解和強化作用。

（2）通過醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)對醫(yī)學機能學的背景知識、實驗設備的用途、原理和操作進行大量的介紹，既開闊了學生的視野，又為學生進行探索性實驗以及自主性設計實驗提供了新的科學指導。

（3）醫(yī)學機能虛擬實驗還可以對相關醫(yī)學知識進行模擬介紹，譬如信號采集的原理和性能指標，傳感器原理及各種傳感器介紹，試驗試劑的配置，手術器械的介紹等。極大地豐富了學生的知識面，對他們今后的學習工作都起到很好的幫助作用。這也是我們傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗由于受實驗場地、實驗儀器、實驗經(jīng)費等的局限所不能實現(xiàn)的。

參考文獻：

[1]赫培峰等.《計算機仿真技術》.機械工業(yè)出版社

計算機仿真技術及應用范文第5篇

系統(tǒng)仿真的理論基礎是控制論、系統(tǒng)論、相似性原理，以信息技術作為支撐，把計算機和專用無線設備作為工具，憑借系統(tǒng)模型的動態(tài)實驗來研究設想中或?qū)嶋H的系統(tǒng)而開發(fā)出來的一門技術。為了進一步的實現(xiàn)系統(tǒng)的研究、分析和設計，必須進行更為深入的實驗。因此，人們更傾向于在模型上進行實驗，隨之而發(fā)展的就是建模技術。人們在不斷地實驗與應用中得出了針對不同對象而設計的仿真模型以及其描述形式。

2.離散事件仿真

2.1離散事件仿真的概念

離散事件仿真(DiscreteEventSimulation)是一種建模方法學，通過一系列的離散事件表示其物理系統(tǒng)狀態(tài)的變化過程。系統(tǒng)僅僅在隨機時間點上發(fā)生狀態(tài)變化，該系統(tǒng)也被稱為離散系統(tǒng)。實體、屬性、間隔、時刻、活動、事件、狀態(tài)、進程、仿真時鐘是離散系統(tǒng)的基本要素。

2.2離散事件仿真系統(tǒng)中的仿真時鐘推進方法

在系統(tǒng)仿真的實現(xiàn)過程中要充分考慮到系統(tǒng)仿真時鐘的推進方法，也就是如何推進時間。通常有兩種方法推進時間：事件調(diào)度法和固定增量推進法。事件調(diào)度法：事件表是按事件發(fā)生時間的先后順序安排事件的，時間控制部件能夠從事件表中選出最早發(fā)生的事件并記錄下來，進而修改仿真鐘修成為事件的發(fā)生時刻。每類事件還有相對應的事件子程序，在事件的子程序中，時間控制部件會處理該事件并提供因事件發(fā)生而造成的狀態(tài)變化，而條件事件則是在事件子程序中先進行條件測試，判斷該事件的發(fā)生條件是否滿足，不滿足的話就推遲或取消。這樣事件的選擇與處理不斷交替進行，仿真時鐘不停地從一個事件的發(fā)生時間推進到最鄰近的下一個事件的發(fā)生時間，直至仿真的結(jié)束。固定增量推進法：確定合適的仿真時鐘時間推進的增量（一般以單位T），每當時間推進一步完成以下步驟，如無事情發(fā)生則繼續(xù)推進單位時間T，若該步內(nèi)有事件發(fā)生，則在該步結(jié)束時處理這些事件，用戶可以自行定義各類事件處理的優(yōu)先權。固定增量推進法適用于具有較強時間周期性的系統(tǒng)事件發(fā)生模型。

2.3離散事件仿真系統(tǒng)中的仿真策略

通常情況下，一個層次復雜的離散事件系統(tǒng)包含了較多的實體，實體相互之間有著密切的聯(lián)系，但是他們活動的發(fā)生都在統(tǒng)一的時間點上，離散事件系統(tǒng)仿真建模方法學實現(xiàn)的關鍵就是推進仿真時間的方法，從而構建各個實體之間的邏輯聯(lián)系，這種方法也被稱作仿真算法或仿真策略。事件調(diào)度法，活動掃描法，進程交互法和三階段法是四種當前應用比較廣泛的仿真策略。

2.3.1事件調(diào)度法。

事件調(diào)度法能夠按照下一個事件的發(fā)生時刻來觸發(fā)仿真時鐘的時間推進。大多數(shù)事件并不是在某個固定的、預先得知間隔的兩個相鄰事件間發(fā)生的，而是在隨機的時間間隔的事件中發(fā)生的，因此事件調(diào)度法是一種交步長法。當事件發(fā)生時，若利用事件調(diào)度法，按照時間的先后排序的事件中，只有掃描事件表中最早發(fā)生的事件的時間來確定時間推進的間隔尺度。也就是說仿真時鐘是按照被仿真的事件的發(fā)生時間推進的。

2.3.2活動掃描法。

活動掃描法是使仿真事件按確定的時間間隔推進的，每推進一步就將所有的鄰近的將要發(fā)生的事件的產(chǎn)生時刻和條件掃描一次，判斷其產(chǎn)生時刻是否大于當前時刻以及是否產(chǎn)生滿足的事件的條件。若是產(chǎn)生，則允許仿真該事件，反之就繼續(xù)向前推進仿真時鐘，以此類推。

2.3.3進程交互法。

在進程交互法的系統(tǒng)中有許多實體，它們以各自進程的形式存在并按時間流動。各個實體之間通過事件實現(xiàn)相互間的交流。通過判斷事件是否被延遲，確定是存儲在未來事件表FEL中還是當前事件表CEL中。模仿人的思維方式，在進程交互法中將預先發(fā)生的事件和與之相關的其它事件相結(jié)合，這種方法繼承了事件調(diào)度和活動掃描法所具有的優(yōu)點。

2.3.4離散事件仿真三階段法。