关键词：计算机仿真工业工程实验教学
计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。
1工业工程实验课程教学现状分析
工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。
2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用
计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。
3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发
在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。
（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。
（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。
（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。
（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。
4结语
将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。
参考文献
[1]徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2006,23(8):88-90.
[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化,2007(7X):387.
[3]胡晓波,李琰,王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学,2007(2):121-122.
[4]曹旭帆,叶舟,高灵.基于计算机仿真技术的实验教学改革方案[J].实验技术与管理,2008,24(12):99-101.
[5]徐玮玮.仿真实验在教学中的应用及其意义[J].科技信息,2009(34):I0352-I0353.
[6]陈龙,张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2009,26(8):73-75.
[7]徐红,刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理,2009,26(2):90-92.
[8]张明,李良荣.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(6):117-119.
[9]刘颖,张东亮,李旺彦.计算机仿真技术在教学中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护,2011(22):143-144.
[10]白锐,张健.计算机仿真技术在自动化专业教学过程中的应用研究[J].中国现代教育装备,2012(21):58-59.
[11]张敬南,张谬钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):101-104.
[12]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索,2013,32(12):5-8.
[13]刘扬武.分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用[J].电脑知识与技术,2014(15):76.
[14]宋菲.计算机仿真技术在《电路分析》课程教学中的应用研究[J].中国电子商务,2015(1):290-290.
1计算机仿真技术发展现状
1.1运用广泛
计算机仿真技术以其独特的优势受到了人们的欢迎，并且在发展的过程中，这项技术也得到了不断的改进与进步。计算机仿真技术以模拟为重点，将虚拟的事物呈现在人们面前，让人们更好地理解某些难以理解的事物。这种获得直观影像的技术就是计算机仿真技术，它是一项高超的技术，在许多领域都得到了运用，比如通讯、教育等领域，通过对这项技术的应用，许多无法解释的知识及现象都得到了直观的解释，增加了人们对这些知识的理解。
1.2优势突出
计算机仿真技术需要运用到计算机中的许多知识，存在一定的复杂性，但是其优势也是不容忽视的。某些知识无法得到科学的解释，增加了人们对这些知识理解的难度，通过利用计算机仿真技术，这些问题都得到了很好的解决。计算机仿真技术具有巨大的优势，是其他计算机技术所无法比拟的。在某些行业利用计算机仿真技术，能够比运用其他方法更有效率，能够获得更大的效益，并且促进经济社会的进一步发展。
1.3发展问题
尽管计算机仿真技术具备巨大的优势，但是它在发展中依然会遇到许多问题，其中最大的就是技术问题，有很多需要运用到仿真技术的地方都需要更加高超的仿真技术，但是由于技术的局限使得虚拟模拟无法展现，让某些领域在运用这项技术时遭遇发展难题。计算机仿真技术存在发展问题，为了减少它对某些领域的发展阻碍，就必须解除其中的技术问题，让计算机仿真技术得到进一步的发展，并为自身的发展创造更好的环境。
1.4不断进步
计算机仿真技术的发展与科学技术息息相关，科学技术的进步必然能够促进计算机仿真技术的发展。当今社会不断发展，我国加大了对科技的投入，并在一定程度上借鉴其他国家的科技优势，与我国发展相结合，解决相应问题。因此，我国计算机仿真技术得到了不断的发展，解决了许多技术问题，通过深刻地研究其中的工作原理，学习他国先进经验，我国的计算机仿真技术正在朝着更加高效化的方向发展，取得了巨大进步。这为我国的科技人员提供了研究方向，在研究工作中不断反思与总结，让计算机仿真技术得到进一步腾飞。
2计算机仿真技术的作用
2.1促进经济的发展
计算机仿真技术与经济的发展密切相关，在经济发展中，有很多地方都会应用到计算机仿真技术。在企业的发展中，对于某些虚拟信息的分析与研究，都必须借助计算机仿真技术，对于经济效益的估测，借助计算机仿真技术能够得到直观的展示，方便人们更好地理解相关经济信息。在其他经济发展的领域中，也会不可避免地运用到计算机仿真技术，但是其目的性都是一样的，那就是通过模拟的方式，达到预测经济效益的目的。
2.2促进教育的进步
计算机仿真技术与教育的发展息息相关，教育中存在许多人类无法解释的知识，需要借助其他的途径，才能够解释某些难以用口头解释的知识与信息。在教育中，通过利用计算机仿真技术，既能够促进学生更好地理解计算机知识，增加学生对这项技术的关注，又能够在教育方面起到帮作用，促进知识难题的解决，让学生更好地理解抽象知识。从更宏观的角度讲，计算机仿真技术的发展可促进教学方法的发展，为教育提供更好的发展前景。
2.3促进建设活动的展开
在许多建设活动中，针对某些细节性难题，也会运用到计算机仿真技术，达到展示与预测的目的。建设活动中存在许多建设性难题，仅仅通过人的脑力和实际行动难以解决，因此，要借助先进的计算机仿真技术，减少人力物力等方面的损失，将其效益最大化。计算机仿真技术在建设活动中占领着重要位置，离开了这项技术，建设活动的正常展开将面临巨大的技术难题，也会增加人力物力财力的投入。
2.4促进科技的进步
计算机仿真技术是现代科学技术中的重要组成部分，两者存在着紧密的联系，任何一方的缺失都会阻碍两者的发展进步。计算机仿真技术是科学技术的巨大优势，而科学技术又是进一步提高计算机仿真技术的基石。因此，计算机仿真技术的发展必须遵循一定的步骤及正确的方法，才能够达到更好的效果。从长远利益来讲，为了科学技术的发展进步，应进一步完善计算机仿真技术。
3计算机仿真技术结合信息处理措施
3.1注重关键信息
在计算机仿真技术中，要达到理想的效果，就必须选取关键性信息，计算机科学识别关键性信息，得到精确合理的模拟效果。在信息的选择中，要避免冗杂，注重条理性，减少计算机识别的难度，增加其精确性。在处理方式方面，要采用合理的方式，针对专业的技术方式，进行合理选择。将计算机仿真技术与信息相结合，并对信息进行处理，科学地解释用语言无法解释的现象。
3.2进行合理模拟
运用计算机仿真技术对某些现象进行解释需要先对信息进行分析，再进行模拟，才能够得到科学的解释。所以，在仿真的过程中，模拟也是极其重要的，若缺少这个步骤，模拟就会出现问题，或者无法得到满意效果。因此，在模拟的过程中，要利用计算机技术进行数据的处理，针对其中不足，调整输入重点信息，让模拟的效果更加理想。
3.3运用光信息处理方式
光信息处理方式具备其他信息处理方式所不具备的优势，在处理的过程中能够很好地把握其中的科学内涵，抓住其重点，并且对信息进行准确分析。但是总体来讲，这种信息处理的方式对图像分析更为科学，且具有更多优点。利用这种信息处理方式，就必须做到利用编程等技术，让专业的技术人才执行这项工作，才能够获得更好的效果。
3.4信息计算
利用计算机仿真技术进行模拟需要对信息进行计算，因为信息是模拟的源头，计算信息才能够发现其中的关键点，并且作为模拟的依据所在，通过仿真技术达到产生模拟图像的效果。此外，除文字信息，图像也是重要的素材之一，计算机技术通过对图像的处理，也能够将难以明白的信息展示出来，促进人类社会的发展进步。
4结语
关键字：计算机仿真软件；电子技术；教学；应用；优势
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1674-7712（2012）16-0141-01
电子技术是一门基础学科，为学生学习电子知识打下坚实的基础，然而传统的电子技术教学存在着较多的问题，教学效果不明显，主要是因为理论知识枯燥，不利于调动学生的积极性，同时对于电路的分析过多的强调理论，增加了学生学习的难度，同时实验课的教学不规范，造成了仪器的损坏或者是不足，难以培养学生的动手能力和解决问题的能力。为了改变电子技术教学效率低的现状，需要引进新的教学方法和手段，其中计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学质量起了巨大的促进作用。
一、计算机仿真软件的概述
近年来，电子技术的教学在计算机仿真软件的推动下获得了很大的进步，对于提高电子技术的教学质量起了积极的促进作用，特别是电路仿真软件和EWB仿真软件。
电路仿真软件是具有丰富的元器件库，能够对及时的对直流和交流的特征进行分析，并提供复杂电路的性能参数，进而将结果以文本或者是曲线的方式呈现出来，大大的提高了电路分析的稳定性和高效性。在电路仿真软件提供的性能参数的比对下，对理论的数据进行检验，给学生以更加直观的认识，大大的提高了教学的效果。另外，在电路仿真软件的作用下，学生可以对线路的工作效果进行观察，进而提高其理解和分析复杂电路的能力。
EWB仿真软件作为一种电子线路仿真软件，具有直观和操作方便、设备齐全的特点。在该软件的帮助下，使电子技术教学更加生动具体，不仅能够反映出电路的仿真测试，还可以对线路的故障进行设计，同时提供多种分析的工具，提高了分析线路性能的有效性。凭借着其直观性和有效性，EWB在电子技术的教学中得到了广泛的应用，并发挥了积极的促进作用。
二、计算机仿真软件在电子技术教学中的应用
（一）计算机仿真软件对于电子技术教学的促进作用
首先，计算机仿真软件具有很强的分析功能。在电子技术的教学中，单纯的理论堆积不易于学生对知识的理解和接受，但是计算机仿真软件具有强大的分析功能，通过直观的体现引起学生对知识的思考，进而提高学生的分析能力。计算机仿真软件的元件数量很多，可以根据教学的需要进行选用并对随意的进行更改，在课堂的仿真教学中，学生可以对电路的每一个步骤进行观察，进而加深了对知识的理解和应用能力。
其次，加强学理解基础知识的同时培养了学生的综合能力。在计算机仿真软件的帮助下，学生和教师处于一种特殊的教与学中，给学生以身临其境的感觉，进而使学生加强了对理论概念的理解。由于可以利用仿真软件进行故障设定，这样可以为学生设定学习难题，进而在课堂的练习中增强学生排除故障和分析问题的能力。
另外，在仿真软件的帮助下，教师与学生进行了深入的交流，便于教师及时的了解学生的接受情况，进而为教学进度的制定提供借鉴，即在保证教学质量的同时，合理调整教学的进度。
（二）计算机仿真软件在电子技术教学中应用的策略
1.发挥仿真软件优势，提高学生兴趣
在计算机仿真软件的协助下，克服了实际元件不足的情况，在大量的仿真实验练习中，使学生明确仿真实验和传统实验的区别，使学生在虚拟的环境中进行实验的学习，不仅要完成实验的任务，还要进行交流，分析实验的结果和电路的规律，进而提高学生学习电子技术的兴趣和热情。
2.正确处理虚拟实验与实物实验的关系
电子技术具有很强的操作性，需要加强对实验的重视，进而培养学生的动手能力。虚拟的实验只是作为教学的辅助手段，学生的最终目的是运用所学的知识解决实际生活的难题，因此，电子技术的教学离不开实物教学。在电子技术的教学中，虚拟实验要与实物实验相互配合、相互促进，共同提高电子技术教学的质量和效果。在电子技术的教学中，既要重视对基本功的训练，促进学生动手能力的增强，还要学生掌握现代的实验手段，进而培养出符合需要的创新型人才。
总之，电子技术作为一门基础性课程，是学生综合能力培养的基础和前提，需要加强对该课程的重视，既要重视电子技术教学的理论性，又要重视其实践性。
计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学起了积极的促进作用，使理论得到了验证。因此，在电子技术教学中，教师要加强对计算机仿真软件的应用，创设积真实的学习环境，同时加强对虚拟实验和实物实验的结合，确保学生在掌握坚实的理论基础的前提下，重视学生动手能力的培养。
参考文献：
[1]曾湘英.在数字电路教学中应用EDA技术[J].实验技术与管理，2006，23（05）.