時間:2022-03-29 17:18:57
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機仿真技術(shù)論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
隨著我國科學技術(shù)的快速發(fā)展,使得我國的計算機仿真技術(shù)得到了質(zhì)的變化,并且,它也是當前我國信息化社會下的產(chǎn)物。另外,我國本來就是一個制造業(yè)大國,通過把計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到我國制造業(yè)的發(fā)展中具有非常重要的作用。本論文對系統(tǒng)仿真類型進行了簡單介紹,接下來,對計算機仿真在制造業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進行了詳細的概述,最后對計算機仿真技術(shù)的熱點以及對我國制造業(yè)的影響進行了研究,希望本論文的研究工作能夠為我國計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展提供一點借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】計算機仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)
1 對系統(tǒng)仿真類型進行概述
顧名思義,“仿真”就是對現(xiàn)實世界的物體進行模擬的一種狀態(tài),使其達到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域,經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物,如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實驗來研究設(shè)計或者存在的某個系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類表。
2 對計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進行概述
由于我國是一個制造業(yè)大國,并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟收入中也占很大的比例,因此,國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學技術(shù)及制造業(yè)的進步,使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個重要手段,其被大量應(yīng)用到我國制造業(yè)進行研究及實踐,從而產(chǎn)生出一些先進制造技術(shù)。
對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言,如果從本質(zhì)上面來講,其就是通過建立仿真模型,然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術(shù)。它的實現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現(xiàn),具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出,對于一個典型的仿真軟件來講,它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式,它的覆蓋功能也不是完全相同的,并且,從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,直到上個世紀80年代后期,出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機技術(shù)的進一步發(fā)展,開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機制,這樣,就非常容易的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)之上來對實驗及模型數(shù)據(jù)、以及實驗仿真的結(jié)果等進行統(tǒng)一的管理,與此同時,人工智能等相關(guān)的先進技術(shù)也開始應(yīng)用到仿真建模、運行以及對仿真的結(jié)果進行分析之中。另外,廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn),在某種程度上面很好的實現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等,廣義的仿真器有FATOR等。
3 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀末以來,隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇,產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短,這樣就導致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展,在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知,需要先采取計算機來模擬整個產(chǎn)品的設(shè)計及制造過程,這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問題,并且在產(chǎn)品制造之前就把問題解決掉,從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著制造業(yè)的發(fā)展,仿真技術(shù)在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點誕生,即虛擬產(chǎn)品的開發(fā)(VPD),它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)(CE)在對產(chǎn)品進行開發(fā)之前就對產(chǎn)品的整個生命周期進行全面的考慮,這樣,對解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在并行工程的指導下,把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)等進行綜合起來,從而進一步的形成虛擬產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境,這樣就可以在該環(huán)境下進行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計等,以及預(yù)測產(chǎn)品在真實環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等,這樣在進行實際設(shè)計、生產(chǎn)的過程中,可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中,從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
隨著計算機技術(shù)的高度快速發(fā)展,對仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國甚至全世界,因此,它的仿真對象也是分布在不同的時空,在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)(DIS)。對于這種仿真系統(tǒng)來講,它所包括的內(nèi)容有:構(gòu)造實體、實體-虛體、真實方面的實體等,并且,這些實體是可以基于不同時期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等,對于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)(DIS)通過采用計算機網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點的仿真設(shè)備進行連接起來,這樣便可以通過實體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進的仿真技術(shù)。
如今,在我國制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。就目前來講,比較出名的就是香港城市大學與香港生產(chǎn)力方面的促進局共同構(gòu)建的快速科技中心,它就是虛擬研究開發(fā)中心。由于當今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的,人們的需求更多轉(zhuǎn)向個性化、多樣化等方向,因此,對于制造企業(yè)來講,它們就要抓住市場的需求,然后采取方式(如柔性生產(chǎn)制造)來快速響應(yīng)市場需求,這樣才能夠為企業(yè)獲取更多的市場利潤,但是,通常情況之下,由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性,在這樣的背景下,企業(yè)要想獲得市場機會,它們就有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4 結(jié)束語
隨著我國社會的不斷發(fā)展,導致計算機仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中,對于整個產(chǎn)品的生命周期來講,仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強大的發(fā)展?jié)摿ΑT诋斀裰圃鞓I(yè)競爭激烈的社會,計算機仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴展,其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻
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論文摘 要:實驗室擔負著向?qū)W生傳播知識與技術(shù)、培養(yǎng)學生動手的能力和創(chuàng)新能力的重要使命。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出,實驗教學模式的改革已經(jīng)迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題,并提出了提高電子信息類專業(yè)實驗教學質(zhì)量的方法[1]。
0 引 言
實驗教學是學校教學活動的重要組成,教學質(zhì)量的好壞是對學校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實驗作為實驗教學活動的主要內(nèi)容, 在改善教學質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時,更重要的作用體現(xiàn)在對學生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過實驗教學,學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關(guān)注,以往的教師灌輸式的理論教授方式,學生被動接受的教學模式,已無法滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。當前,社會需要的是主動型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),必須切實轉(zhuǎn)變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念,重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用,根據(jù)當前社會經(jīng)濟對人才的要求, 改革傳統(tǒng)的實驗教學模式,改革實驗教學手段,優(yōu)化更新實驗教學的內(nèi)容,切實提高實驗教學質(zhì)量。
1 實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題
國內(nèi)高校工科教育當中,實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發(fā)展與技術(shù)要求不相符,加上近幾年高校擴招,實驗教學的硬件條件更是供不應(yīng)求。進一步加大對教學硬件條件的投入,豐富實踐教學的內(nèi)容、加強實驗條件的改革及建設(shè),在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況,我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設(shè)的措施。如:在全國高校本科的教學水平評估中,實驗室基地建設(shè)與建設(shè)投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且,各高校也逐漸開始響應(yīng)教育部的的這一舉動,紛紛實行了“雙基”型實驗室,與此同時,建設(shè)了“實驗教學示范中心”。當前,傳統(tǒng)實驗教學模式的缺點主要有以下幾點:驗證性的實驗所占比例較大,與綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗之間的比例失調(diào);實驗?zāi)J絾我弧嶒炇以O(shè)備陳舊;實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。
2 提高電子信息類專業(yè)實驗教學質(zhì)量的方法
2.1 實驗中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗
在實驗教學中引入計算機仿真技術(shù),能夠充分調(diào)動學生主動學習的積極性,培養(yǎng)學生的學習興趣。同時,教師能夠通過計算機技術(shù)對學生的實驗操作的全過程進行觀察,對學生進行良好的跟蹤與指導,更好地進行學生實驗結(jié)果的采集工作,先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果,提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術(shù)后,理論與實驗教學,教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統(tǒng)實驗教學中課堂、課時以及實驗設(shè)備因素的限制作用得到了解決,實驗教學更加靈活化,教學內(nèi)容在時空上得到進一步的延伸,更好地激發(fā)了學生進行實驗的熱情。
將計算機仿真技術(shù)引入到實驗教學中,通過相應(yīng)技術(shù)進行的虛擬實驗,為學生提供了更為靈活開放的實驗環(huán)境,能夠更好地培養(yǎng)學生在實驗過程中獨立思考能力,增強學生的的學習創(chuàng)新意識。對于實驗教學內(nèi)容,仿真技術(shù)的應(yīng)用,將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體,實驗的能動性與趣味性明顯提高,同時實驗內(nèi)容的充實,有利于學生綜合實踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當前,已經(jīng)有越來越多的高校重新進行了實驗室的規(guī)劃建設(shè),通過計算機仿真技術(shù)進行虛擬實驗是實驗教學改革發(fā)展的新方向。將與實驗教學相關(guān)的計算機軟件技術(shù)引入到高校實驗室中,為實驗科研提供了良好的平臺,對于激發(fā)學生學習的主動性與積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用,一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內(nèi)容,另一方面,還能夠明顯降低實驗成本,提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學,能夠發(fā)現(xiàn),教學過程中引入proteus仿真軟,通過該軟件對單片機的硬件系統(tǒng)進行模擬,克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內(nèi)容不易改動等因素的限制。實驗設(shè)計全過程,除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗,這有力地推動了實驗課程教學改革,更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一重要應(yīng)用主要表現(xiàn)在學生的業(yè)余愛好上,如挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計大賽等等,學生就能夠用計算機來實現(xiàn)仿真,首先用計算機仿真出實驗的模型,再在計算機上進行相應(yīng)的模擬調(diào)試,最終用硬件來實現(xiàn)。在整個仿真的過程中,學生可以自由發(fā)揮自己的潛能,通過大量的仿真對比,來達到設(shè)計目的,也可大膽反復(fù)地調(diào)試,避免了器件的損壞。電子設(shè)計競賽中,由于proteus開發(fā)環(huán)的運用,培訓過程中不需投入任何硬件的條件下,學生卻普遍反映,對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明,運用proteus進行系統(tǒng)仿真成功后進行的實際制作,可明顯的提高單片機系統(tǒng)的設(shè)計效率。此外,遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義,對于教學改革是一種很好的嘗試。
2.2 實驗中引入Matlab軟件內(nèi)建的Simulink組件技術(shù)
目前,我國開設(shè)了電子信息類專業(yè)的高校中,大部分都將Matlab軟件作為重要的實驗教學平臺,對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。Simulink組件作為Matlab的重要組成,能夠為用戶提供一個仿真分析與動態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下,只需利用鼠標進行簡單直觀的操作,就能夠完成復(fù)雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建,在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應(yīng)性強、效率高,結(jié)構(gòu)仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點,Simulink組件技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運用于處理數(shù)字信號與控制理論等復(fù)雜的仿真設(shè)計之中。同時Simulink能夠通過連續(xù)、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模,該組件還可支持多速率系統(tǒng),不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外,Simulink為動態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建,提供的圖形用戶接口(GUI) ,使在進行模型方塊圖的創(chuàng)建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成,為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式,同時能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。
該組件的這一特性,一方面可以使算法的驗證更為簡單,減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間,而將大部分精力投入到設(shè)計性、綜合性試驗中;另一方面,可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法,而不會由于代碼調(diào)試方面的問題影響了創(chuàng)新實驗的開展。以自適應(yīng)濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例,如果直接采用Matlab編程方式,在進行代碼調(diào)試時,就會消耗掉大量的精力,代碼長度將達到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設(shè)計的思想,只需要鼠標對模型的拖拽,就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫,采用圖形化的表示方法,學生在進行算法驗證的時候只需調(diào)用成熟的模塊進行參數(shù)設(shè)計即可。這樣的實驗方法事半功倍,思路清晰,參數(shù)的調(diào)整也十分便捷,廣受學生歡迎。由此可見,引入Simulink組件后的實驗,既不會影響實驗效果,又能夠提高實驗效率,對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。
3 結(jié) 語
當前,社會對人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高,進行實驗教學改革已經(jīng)迫在眉睫,而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步,把計算機仿真技術(shù)與Simulink組件技術(shù)應(yīng)用到實驗教學中可以充分調(diào)動學生主動學習的積極性,充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力,在學習到先進技術(shù)的同時,提高學生對社會的適應(yīng)能力。
參考文獻
[論文摘要]物理學與計算機科學關(guān)系密切、互相促進、共同發(fā)展,對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求,物理學的教學內(nèi)容可以結(jié)合計算機教學作一些思考和嘗試,以適應(yīng)新形勢的要求。
一、物理學與計算機的密切關(guān)系
電子計算機是因解決物理問題的需要而產(chǎn)生的,二次大戰(zhàn)期間為了快速計算彈道,被公認為世界第一臺電子計算機ENIAC于1946年研制成功[1],萬維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學家們進行學術(shù)交流的需要而設(shè)計出來的。由此可見,計算機與物理學的關(guān)系是非常密切的,物理學的發(fā)展促成了計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,計算機的出現(xiàn)是二十世紀最偉大的科學技術(shù)成就之一,它延伸了人們的思維能力,成功地解決了很多物理、數(shù)學等方面的難題,沒有計算機就不可能準確計算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒有今天的航天成就,計算機應(yīng)用跨越各個學科,在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報信息處理、國民教育等領(lǐng)域引起深刻的變革,在今天幾乎沒有哪一個學科能夠離開計算機的應(yīng)用。
作為孕育計算機誕生與發(fā)展的物理學,如果說早期物理學應(yīng)用計算機主要解決人們的計算速度、強度的技術(shù)問題,那么到了今天,計算機已在更深刻的層次上促進物理學的發(fā)展,由于在物理學很多領(lǐng)域中能夠找到精確解的理論問題已經(jīng)不多了,剩下的是大量的復(fù)雜的非線性問題,對這些問題的分析、預(yù)測和求解離開計算機,人們幾乎無能為力了。另外一個方面,在計算機出現(xiàn)之前,人們只能夠通過真實的實驗來驗證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費巨額資金做實驗來探測某些數(shù)據(jù)和驗證方案的可行性。而今天很多實驗可以通過計算機仿真實驗來完成,達到與真實的實驗完全相同的效果,成本低廉且安全環(huán)保,用計算機來進行科學實驗是科學技術(shù)史上革命性的變化。
物理學與計算機科學互相促進、共同發(fā)展的情況對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求,物理學的教學內(nèi)容、教學手段和教學方法必須與時俱進,適應(yīng)新形勢的要求。
二、物理教學中結(jié)合計算機教學的一些思考
大學物理課內(nèi)容很多,結(jié)合不同的專業(yè),在保證教學大綱的基本要求的前提下,內(nèi)容上作一些必要的取舍,針對計算機科學技術(shù)和應(yīng)用等相關(guān)專業(yè),教學內(nèi)容上適應(yīng)地向?qū)I(yè)傾斜,使基礎(chǔ)課更好地為專業(yè)課服務(wù),明確基礎(chǔ)課的服務(wù)目標,讓學生明了物理課程對后續(xù)專業(yè)課程的重要性,提高學習的積極性和主動性,以取得良好的學習效果,具體做法以下幾方面進行:
(一)精選典型物理問題用計算機編程求解
大學物理課程一般在大一的下學期和大二的上學期進行,而大多數(shù)專業(yè)的計算機程序設(shè)計課程也恰好在此階段展開,這就為物理課與計算機程序設(shè)計課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學的不同階段,可以精選一些典型的物理問題用計算機編程進行數(shù)值求解。例如在力學部分講拋物運動時,先按教材講授忽略空氣阻力時的運動方程,求出精確解,然后補上空氣阻力二次項,方程就變成非線性的了,讓學生體驗含有空氣阻力時實際問題求解的難度,再介紹計算機數(shù)值計算的方法與思路,給出編程示范,作為綜合習題讓學生完成程序設(shè)計與調(diào)試,并與計算機程序設(shè)計課教師協(xié)商,程序調(diào)試可利用計算機上機課時間完成,通過這種方式,理論聯(lián)系實際,既培養(yǎng)鍛煉了學生解決實際問題的能力,又提高了學生學習物理課和學習計算機程序設(shè)計課雙方面的積極性。又例如在振動學章節(jié)用計算機演示單擺大角度強迫振動的混沌效應(yīng);在熱力學章節(jié)用計算機模擬二維布朗粒子運動;在電磁學章節(jié)用計算機編程求解一般位置的電場和磁場分布情況,像載流圓形線圈,根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對稱性,教材上只給出了求線圈軸線上點的磁感應(yīng)強度,但對其它位置的磁場分布情況計算就很難了,因此可在課堂上簡單介紹計算機積分法,要求學生在此基礎(chǔ)上利用計算機完成求解圓形電流非軸線上點的磁場分布情況,鞏固和加深對物理定律及其適用范圍的理解與把握,學習和體會計算機編程的方法與技巧。 轉(zhuǎn)貼于
通過精選少量典型物理習題利用計算機編程進行數(shù)值求解,以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習,具體實施中充分征求計算機相關(guān)教師的意見并請求協(xié)助和參與實施,加強不同學科、不同課程之間的交流與協(xié)作,達到事半功倍的雙贏的教學效果,充分體現(xiàn)大學物理課的基礎(chǔ)地位與作用,體現(xiàn)計算機對物理學習和研究的重要性,知道這兩門課程關(guān)系如此密切,學習的認真態(tài)度和積極性自然就得到了加強和提高。
(二)部分物理實驗利用計算機仿真課件來進行
隨著計算機仿真技術(shù)的迅速發(fā)展,大學物理的計算機仿真實驗也得到普遍的關(guān)注與認同,成為大學物理實驗的一個新的重要手段和工具,一些院校已開發(fā)出很多有特色的大學物理仿真課件,為我們在實驗方面實施物理教學與計算機教學結(jié)合創(chuàng)造了另一個有利條件。可將全部物理實驗內(nèi)容分成三個部分:一部分按原計劃實施,一部分實驗由計算機仿真實驗取代,還有一部分作為對比實驗,既按真實實驗進行,又做仿真實驗進行對比。將仿真實驗課件安裝在機房和校園網(wǎng)上,方便學生操作。仿真實驗雖然不可完全替代真實實驗,但真實實驗儀器因結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密、價格昂貴,不允許學生反復(fù)操作、隨意拆裝,以剖析儀器性能結(jié)構(gòu)。仿真實驗恰好在這方面能彌補真實實驗儀器的不足,豐富了物理實驗的手段與方法,拓廣了學生的視角,也為以后計算機的應(yīng)用開發(fā)掌握一些基本概念。
[摘要]物理學與計算機科學關(guān)系密切、互相促進、共同發(fā)展,對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求,物理學的教學內(nèi)容可以結(jié)合計算機教學作一些思考和嘗試,以適應(yīng)新形勢的要求。
一、物理學與計算機的密切關(guān)系
電子計算機是因解決物理問題的需要而產(chǎn)生的,二次大戰(zhàn)期間為了快速計算彈道,被公認為世界第一臺電子計算機ENIAC于1946年研制成功,萬維網(wǎng)的出現(xiàn)是因歐洲核物理學家們進行學術(shù)交流的需要而設(shè)計出來的。由此可見,計算機與物理學的關(guān)系是非常密切的,物理學的發(fā)展促成了計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,計算機的出現(xiàn)是二十世紀最偉大的科學技術(shù)成就之一,它延伸了人們的思維能力,成功地解決了很多物理、數(shù)學等方面的難題,沒有計算機就不可能準確計算出火箭和衛(wèi)星的軌道位置、就沒有今天的航天成就,計算機應(yīng)用跨越各個學科,在工業(yè)技術(shù)、企業(yè)管理、情報信息處理、國民教育等領(lǐng)域引起深刻的變革,在今天幾乎沒有哪一個學科能夠離開計算機的應(yīng)用。
作為孕育計算機誕生與發(fā)展的物理學,如果說早期物理學應(yīng)用計算機主要解決人們的計算速度、強度的技術(shù)問題,那么到了今天,計算機已在更深刻的層次上促進物理學的發(fā)展,由于在物理學很多領(lǐng)域中能夠找到精確解的理論問題已經(jīng)不多了,剩下的是大量的復(fù)雜的非線性問題,對這些問題的分析、預(yù)測和求解離開計算機,人們幾乎無能為力了。另外一個方面,在計算機出現(xiàn)之前,人們只能夠通過真實的實驗來驗證物理理論的正確性、工程中也往往需要耗費巨額資金做實驗來探測某些數(shù)據(jù)和驗證方案的可行性。而今天很多實驗可以通過計算機仿真實驗來完成,達到與真實的實驗完全相同的效果,成本低廉且安全環(huán)保,用計算機來進行科學實驗是科學技術(shù)史上革命性的變化。
物理學與計算機科學互相促進、共同發(fā)展的情況對我們今天的物理教學提出了更新更高的要求,物理學的教學內(nèi)容、教學手段和教學方法必須與時俱進,適應(yīng)新形勢的要求。
二、物理教學中結(jié)合計算機教學的一些思考
大學物理課內(nèi)容很多,結(jié)合不同的專業(yè),在保證教學大綱的基本要求的前提下,內(nèi)容上作一些必要的取舍,針對計算機科學技術(shù)和應(yīng)用等相關(guān)專業(yè),教學內(nèi)容上適應(yīng)地向?qū)I(yè)傾斜,使基礎(chǔ)課更好地為專業(yè)課服務(wù),明確基礎(chǔ)課的服務(wù)目標,讓學生明了物理課程對后續(xù)專業(yè)課程的重要性,提高學習的積極性和主動性,以取得良好的學習效果,具體做法以下幾方面進行:
(一)精選典型物理問題用計算機編程求解
大學物理課程一般在大一的下學期和大二的上學期進行,而大多數(shù)專業(yè)的計算機程序設(shè)計課程也恰好在此階段展開,這就為物理課與計算機程序設(shè)計課相結(jié)合創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)物理教學的不同階段,可以精選一些典型的物理問題用計算機編程進行數(shù)值求解。例如在力學部分講拋物運動時,先按教材講授忽略空氣阻力時的運動方程,求出精確解,然后補上空氣阻力二次項,方程就變成非線性的了,讓學生體驗含有空氣阻力時實際問題求解的難度,再介紹計算機數(shù)值計算的方法與思路,給出編程示范,作為綜合習題讓學生完成程序設(shè)計與調(diào)試,并與計算機程序設(shè)計課教師協(xié)商,程序調(diào)試可利用計算機上機課時間完成,通過這種方式,理論聯(lián)系實際,既培養(yǎng)鍛煉了學生解決實際問題的能力,又提高了學生學習物理課和學習計算機程序設(shè)計課雙方面的積極性。又例如在振動學章節(jié)用計算機演示單擺大角度強迫振動的混沌效應(yīng);在熱力學章節(jié)用計算機模擬二維布朗粒子運動;在電磁學章節(jié)用計算機編程求解一般位置的電場和磁場分布情況,像載流圓形線圈,根據(jù)畢粵--薩伐爾定律和對稱性,教材上只給出了求線圈軸線上點的磁感應(yīng)強度,但對其它位置的磁場分布情況計算就很難了,因此可在課堂上簡單介紹計算機積分法,要求學生在此基礎(chǔ)上利用計算機完成求解圓形電流非軸線上點的磁場分布情況,鞏固和加深對物理定律及其適用范圍的理解與把握,學習和體會計算機編程的方法與技巧。
通過精選少量典型物理習題利用計算機編程進行數(shù)值求解,以小論文或綜合作業(yè)的形式布置練習,具體實施中充分征求計算機相關(guān)教師的意見并請求協(xié)助和參與實施,加強不同學科、不同課程之間的交流與協(xié)作,達到事半功倍的雙贏的教學效果,充分體現(xiàn)大學物理課的基礎(chǔ)地位與作用,體現(xiàn)計算機對物理學習和研究的重要性,知道這兩門課程關(guān)系如此密切,學習的認真態(tài)度和積極性自然就得到了加強和提高。
(二)部分物理實驗利用計算機仿真課件來進行
隨著計算機仿真技術(shù)的迅速發(fā)展,大學物理的計算機仿真實驗也得到普遍的關(guān)注與認同,成為大學物理實驗的一個新的重要手段和工具,一些院校已開發(fā)出很多有特色的大學物理仿真課件,為我們在實驗方面實施物理教學與計算機教學結(jié)合創(chuàng)造了另一個有利條件。可將全部物理實驗內(nèi)容分成三個部分:一部分按原計劃實施,一部分實驗由計算機仿真實驗取代,還有一部分作為對比實驗,既按真實實驗進行,又做仿真實驗進行對比。將仿真實驗課件安裝在機房和校園網(wǎng)上,方便學生操作。仿真實驗雖然不可完全替代真實實驗,但真實實驗儀器因結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密、價格昂貴,不允許學生反復(fù)操作、隨意拆裝,以剖析儀器性能結(jié)構(gòu)。仿真實驗恰好在這方面能彌補真實實驗儀器的不足,豐富了物理實驗的手段與方法,拓廣了學生的視角,也為以后計算機的應(yīng)用開發(fā)掌握一些基本概念。
Abstract: The overall milling error prediction model is obtained, including the thermal deformation errors of the workpiece, the tool thermal deformation error, the wear error of the tool and the tool deformation error.
關(guān)鍵詞:工件受熱變形;刀具受熱變形;刀具磨損;刀具受力
Key words: workpiece heating;tool heating;tool wear;tool stress
中圖分類號:TG54文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)23-0026-01
1加工誤差影響因素及分類
在數(shù)控銑削加工過程中,用戶期望生產(chǎn)加工后的工件與設(shè)計人員所設(shè)計的圖紙完全吻合一致,但這只是一個脫離實際的理論想法。在實際的生產(chǎn)加工中,由于受到加工操作規(guī)程、加工工藝系統(tǒng)、加工原理、加工測量、工件和刀具的材質(zhì)、工件和刀具的溫度、刀具受力變形、刀具磨損等因素的影響,實際生產(chǎn)加工后的工件與理論圖紙會存在一定的偏差,進而產(chǎn)生了加工誤差。
一般來講,一個完整的數(shù)控銑削加工系統(tǒng)主要由機床、夾具、刀具和工件構(gòu)成,也可以稱之為加工工藝系統(tǒng)。在實際的數(shù)控銑削加工過程中,存在很多影響因素引起加工誤差,進而影響加工工件的質(zhì)量。在前人研究的基礎(chǔ)上,按照誤差的來源可以將加工誤差分為三類:幾何誤差、物理誤差和其它誤差,其中幾何誤差是指機床或夾具或刀具本身存在的誤差和加工過程中由磨損而引起的誤差;物理誤差是指數(shù)控銑削加工工藝系統(tǒng)由于受熱和受力而產(chǎn)生的彈性變形和塑性形變而引起的誤差;其它誤差包括的范圍較大,隨機性較強,主要是指加工工人在數(shù)控銑削加工操作過程中,由于采用哪一種加工原理、操作是否嚴格遵守規(guī)程、重新調(diào)整工藝系統(tǒng)、定位刀具或待加工工件的精確程度、測量的準確度和加工工人的實踐經(jīng)驗等因素所引起的誤差。
2單因素加工誤差模型
參考文獻:
[1]周德生.基于計算機仿真技術(shù)的銑削加工精度控制研究[D].武漢理工大學,碩士學位論文,2006.
論文摘要:本文闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征,以及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用進展情況,并對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景做了展望。
0.引 言
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是2O世紀末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù),作為一項尖端科技.虛擬現(xiàn)實集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果,是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。它的實時三維空間表現(xiàn)能力、自然的人機交互式操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受,將從根本上改變?nèi)伺c計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀,為人機交互技術(shù)開創(chuàng)一個全新的研究領(lǐng)域。從虛擬現(xiàn)實技術(shù)誕生以來,已經(jīng)在航空航天、船舶建造與設(shè)計、軍事模擬、機械工程、先進制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學生物等領(lǐng)域中顯示出巨大的經(jīng)濟、軍事和社會效益,虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)并稱為2l世紀最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。
1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種先進的、數(shù)字化的人機接口技術(shù),其特點在于計算機產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境,生成一個以視覺感受為主,包括聽覺、觸覺的綜合感知的人工環(huán)境,系統(tǒng)可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化 .操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環(huán)境中,并能與之發(fā)生“交互”作用,進行交流。通過參與者與仿真環(huán)境的相互作用,并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力,幫助啟發(fā)參與者的思維,以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊涵的各種空間信息和邏輯信息。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個基本特征:
1.1沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點,由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像.使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備,便可將自己置身于虛擬環(huán)境中,成為虛擬環(huán)境中的一員,有一種身臨其境的感覺。
1.2交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互可通過鍵盤、鼠標、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進行交互。使用者通過自身的語言、身體運動或 動作等自然技能,對虛擬環(huán)境中的對象進行觸摸或操作。
1.3多感知性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置,因此,使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知,親身體驗交互操作的反應(yīng)與感受。
2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船舶建造與設(shè)計、企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計、人力資源 網(wǎng)絡(luò)培訓、房產(chǎn) 開發(fā)與展示、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)仿真、文物古跡仿真、軍事模擬等方面有廣闊的應(yīng)用前景。分析如下:
2.1企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計.特別是一些勞動密集型產(chǎn)品的設(shè)計,采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計與開發(fā),在減少重復(fù)設(shè)計、開模損失、廢品率等方面有著非常明顯的效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品能夠在產(chǎn)品投入制造前先看到產(chǎn)品,在運行前先感受過程或親歷過程,在設(shè)計與開發(fā)過程無須代價可不斷修改產(chǎn)品直到滿意,這是一種完全的低投入、嶄新的產(chǎn)品設(shè)計制造理念;可利用虛擬三維網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對同一設(shè)計產(chǎn)品,在不同設(shè)計部門進行分布式設(shè)計,快速、方便地融合各方技術(shù)優(yōu)勢.減少產(chǎn)品的設(shè)計時間與設(shè)計周期:采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為許多科研項目、提供虛擬實驗,減少真實實驗的次數(shù)和付出,增加真實 實驗的可靠性。總之,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用研究能為產(chǎn)品設(shè)計、加工、制造提供相當優(yōu)秀的開發(fā)平臺、實驗與測試環(huán)境。減少產(chǎn)品的測試成本,縮短投放市場的時間,這對于促進高科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)的快速發(fā)展有著極大的作用。
2.2通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的三維虛擬裝置及沒施.操縱者可以身臨其境地融入到整個裝置的運動環(huán)境與運動過程.可以對三維虛擬設(shè)備進行仿真操縱,可以查看生產(chǎn)過程、實驗與測試過程 、施工過程、供應(yīng)過程、物流生產(chǎn)過程等活動的過程中各種技術(shù)參數(shù)的動態(tài)值.從而確認現(xiàn)實的系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成,也可從中發(fā)現(xiàn)運動過程的缺陷和問題,予以改進。在低成本的條件下,發(fā)現(xiàn)實際產(chǎn)品或設(shè)施的缺陷與不足,為產(chǎn)品投入生產(chǎn)提供時間和質(zhì)量上的保證。
2.3隨著物流的遠程化和國際化,物流的流程跨越若干國家、若干種運輸工具,客戶根本不可能對這個系統(tǒng)進行實地考查,客戶在進行業(yè)務(wù)外包時.又不能只聽一些情況介紹或者錄像演示的過程做 出最后的判斷,在這種情況下,采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬現(xiàn)實環(huán)境,客戶可以直接進入計算機系統(tǒng)虛擬的世界,對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行操縱、演示、觀察和分析有關(guān)過程的動態(tài)數(shù)據(jù),以判定此項業(yè)務(wù)是否可以外包給這個系統(tǒng);另一方面,第三方物流公司,也需要借助于模擬現(xiàn)實系統(tǒng),來分析物流時間、物流成本等,以對是否可以接受客戶的要求做出決策。因此,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用將拓展該行業(yè)的國際合作空間,節(jié)約成本,做大做強物流業(yè),促進海西經(jīng)濟的快速發(fā)展。
2.4在數(shù)字化城市建設(shè)與研究方面,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),結(jié)合傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù),綜合應(yīng)用全數(shù)字攝影測量技術(shù)、GIS技術(shù)、仿真技術(shù)等,在提供相關(guān)城市數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可構(gòu)建虛擬數(shù)字化城市。在此基礎(chǔ)上建立虛擬城 市的仿真環(huán)境,實現(xiàn)城市 的真實環(huán)境的再現(xiàn) 以及對規(guī)劃環(huán)境的預(yù)見,從而建立可交互操作、集成化和人機和諧的虛擬城市系統(tǒng)。
2.5制造業(yè)方面,從制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展過程來看,我國在21世紀將長期把信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融人 AMT的理念中,大規(guī)模地采用集成制造、并行工程、計算機仿真、虛擬制造、動態(tài)聯(lián)盟和電子商務(wù)等舉措,用虛擬現(xiàn)實的方法,將產(chǎn)品的設(shè)計階段和制造階段融為一體,在設(shè)計中就能發(fā)現(xiàn)制造中的問題。此外,這一階段的另一個特點就是可聚集全世界的制造資源來進行全世界范圍的合作生產(chǎn).縮短上市時間,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2.6人力資源培訓方面,隨著勞務(wù)市場規(guī)模不斷擴大.大量的人員需要進行培訓方能上崗工作,由于培訓地點、培訓設(shè)備的限制,加之培訓人員的爆滿,培訓質(zhì)量受到很大的影響。推動和加強人力資源的培訓,可提升各工種人員的個人素質(zhì).保證企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,促進地方經(jīng)濟的又好又快的發(fā)展。采用三維虛擬仿真平臺,可實現(xiàn)各種人員取得上崗資格必須的培訓,同時,也可對企事業(yè)單位在職人員進行本專業(yè)模擬真實環(huán)境的知識更新培訓,也方便對新聘人員進行崗前培訓,這些培訓的最大特色是模擬真實培訓環(huán)境,實現(xiàn)無需場地、無限次數(shù)、無限時問的培訓,在提高人員素質(zhì)的同時,最大化地節(jié)約成本。具有非常高的性價比。虛擬 現(xiàn)實技術(shù)作為多媒體技術(shù)發(fā)展的高級階段,在組織學習中的應(yīng)用將促使目前組織管理過程中的領(lǐng)導者、員工、媒體之間的關(guān)系與地位發(fā)生重大變化。在對組織成員進行知識傳播、技能訓練等方面會得到顯著的教學效果。特別是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)化的進程.虛擬網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),這一新的學習媒體將在個別化教學、企業(yè)教學、學校教學、遠距離教學及終身教育中展示巨大的應(yīng)用前景。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計算機技術(shù),其應(yīng)用場合非常廣泛.特別在工程和人員培訓領(lǐng)域中的應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益、所節(jié)約資源是非常大的。
3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用展望
近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)有了很大的發(fā)展,如增強現(xiàn)實(AugmentedReality1,將真實環(huán)境和虛擬現(xiàn)實的景象結(jié)合起來,既便于生成復(fù)雜環(huán)境,又便于對實際物體的操作;大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實環(huán)境,將分布于多個地點的 VR系統(tǒng)或仿真器通過 局域 網(wǎng)或廣域網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來.采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標準、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境,參與者可自由地進行交互作用;多通道人機交互技術(shù),即采用人體多種自然交互手段向系統(tǒng)輸入.如手勢、語音、頭部或身體動作等。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)潛力巨大,應(yīng)用前景十分廣闊,人類在許多領(lǐng)域面臨著越來 越多前所未有 或前所難為而 又必 須解決 和突破 的問題,例如,載人航天、核試驗、核反應(yīng)堆維護,包括新武器系統(tǒng)在內(nèi)的大型產(chǎn)品的設(shè)計研究、氣象及自然災(zāi)害預(yù)報、醫(yī)療手術(shù)的模擬與訓練以及多兵種軍事聯(lián)合訓練與演練等。將 vR技術(shù)應(yīng)用于教育可以使學生能夠游覽海底、遨游太空、觀摩歷史城饅,甚至深入原予內(nèi)部觀察電子的運動軌跡和體驗愛 因斯坦的相對論世界,從而更形象地獲取知識,激發(fā)思維。虛擬現(xiàn)實設(shè)備的價格還過于昂貴,虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用主要處在科學研究和某些商業(yè)領(lǐng)域。隨著虛擬現(xiàn)實技 術(shù)的進一步發(fā)展,成本的降低,虛擬技術(shù)必定會走向?qū)嵱没⑵矫窕?/p>
參考文獻
[1]徐艷,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育教學中的應(yīng)用研究[J],中國科技信息 ,2008.7
[2]石教英,虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)及實用方法[M],科學出版社,2000.
關(guān)鍵詞: 技術(shù) 高職網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng) 設(shè)計方案
一、概述
我們在對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng)的現(xiàn)狀和研究過程中取得的成果作了分析之后,總結(jié)了現(xiàn)有的高職網(wǎng)絡(luò)實驗教學存在的一些弊端,如忽視了實驗動手能力的實質(zhì)性培養(yǎng)和難以保障實驗安全性等問題。以技術(shù)的應(yīng)用分析的研究為前提,我們提出基于的高職網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案:在系統(tǒng)開發(fā)方面,在應(yīng)用服務(wù)器上開發(fā)了基于的四層平臺,以提高系統(tǒng)開發(fā)效率、可維護性和可擴展性,采用深入人心且能開發(fā)高質(zhì)量系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒▉順?gòu)建系統(tǒng)模型;在系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方面,通過設(shè)置中介模塊來實現(xiàn)動態(tài)界面生成與動態(tài)功能綁定;在系統(tǒng)優(yōu)化方面,使用現(xiàn)有框架與函數(shù)庫,巧妙處理生成與銷毀數(shù)據(jù)幀以確保系統(tǒng)運行效率,在雙緩沖前提下使用繪制函數(shù)改進圖形的更新算法,等等;結(jié)合諸多功能組件的靈活應(yīng)用使界面更人性化。通過本系統(tǒng),使用者均可不受地域時間限制地通過互聯(lián)網(wǎng)方便地操作計算機網(wǎng)絡(luò)課程中大綱涉及的大多數(shù)實驗,實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)實驗教學的基本要求。
二、設(shè)計方案
該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是成本低,效率高。因為“軟件即為儀器”,這樣就可解決因?qū)嶒灲?jīng)費不足或高檔次、高價位設(shè)備缺乏不能進行實物實驗的問題,同時也不會造成因使用不當、管理不善等因素造成的儀器損壞、元器件丟失等現(xiàn)象。同時還可以模擬實驗室中沒有的設(shè)備,而且可以不受時空的限制方便地進行實驗。另外,應(yīng)具備一些基本特征:與現(xiàn)實的一致性(或現(xiàn)實的延伸)、高度交互性、實時的信息反饋。本系統(tǒng)是一個集虛擬實驗教學管理系統(tǒng)、實驗課教學指導系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)實驗仿真等為一體的功能強大的網(wǎng)上運行系統(tǒng)。各部分之間相互聯(lián)系、相互補充,僅具有相對獨立性。開發(fā)虛擬環(huán)境,實現(xiàn)實驗仿真應(yīng)是計算機網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng)建設(shè)的核心部分。本設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)圖具體參見圖1,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能主要模塊如圖2。
三、技術(shù)實現(xiàn)
首先安裝Windows Server 2000 SP4的操作系統(tǒng),然后安裝NET框架軟件開發(fā)工具包和Visual 2003,最后安裝數(shù)據(jù)庫連接組件.NET Framework Data Provider for SQL Server和數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000。Web服務(wù)器層服務(wù)器端編程語言采用編程比較簡單的Visual 語言,應(yīng)用服務(wù)器層采用速度相對較快的C++語言。為了提高系統(tǒng)開發(fā)效率和提高系統(tǒng)的可維護性和可擴展性,本文在應(yīng)用服務(wù)器上開發(fā)了基于開發(fā)的平臺。該平臺共有四層,具體參見圖3平臺層次圖。
接下來運用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括面向?qū)ο蠹夹g(shù)和系統(tǒng)效率優(yōu)化技術(shù)等。其中關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)包括網(wǎng)絡(luò)模型與網(wǎng)絡(luò)命令的實現(xiàn)機制和實現(xiàn)動態(tài)界面的生成與動態(tài)功能的綁定。前者大體的實現(xiàn)思想是:將網(wǎng)絡(luò)軟件和實際網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)報聯(lián)系起來定義一種消息格式,再在設(shè)備模型中定義消息響應(yīng)方式,讓消息在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中發(fā)送,這樣就可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)形成消息發(fā)送的路由,從而不僅可以模擬真實網(wǎng)絡(luò)的工作情況,而且使系統(tǒng)具有良好的擴展性。后者基本思想是:設(shè)置一個中介模塊來動態(tài)讀取器材所要的操作,同時生成操作所需的相應(yīng)控件,當用戶操作該控件,控件對象就將消息傳遞給中介模塊,并由中介模塊解釋消息并調(diào)用對應(yīng)器材的相應(yīng)操作。例如:重新啟用一個器材操作,如圖4,該系統(tǒng)本身特色還在于結(jié)合諸多功能組件的靈活應(yīng)用使界面更人性化。
至于系統(tǒng)效率的優(yōu)化可考慮以下幾點:一是使用現(xiàn)有的框架及函數(shù)庫,有利于提高系統(tǒng)構(gòu)建的效率;二是有效及時地處理數(shù)據(jù)幀(Frame)的生成與銷毀;三是圖形繪制方面采取的總的優(yōu)化思想是使用雙緩沖,可以獲得較平滑的動畫。
四、應(yīng)用測試
本系統(tǒng)主要是針對高等職業(yè)教育教學要求而開發(fā)的,測試對象為專業(yè)授課教師、高職大二學生;測試周期:教學工作時一周以上。系統(tǒng)測試滿意度是最為綜合的參數(shù)指標,涵蓋了多方面細節(jié)指標,系統(tǒng)測試的滿意度無疑可作為系統(tǒng)是否達到設(shè)計初衷的及格線;而測試的成績最能真實地反映使用后的教學效果,綜合分析測試結(jié)果對于此后的教學開展意義更是不容忽視。鑒于以上原因,我們特選取了系統(tǒng)測試滿意度和系統(tǒng)測試成績分布分析兩方面作為主要的兩個測試效果分析方向。結(jié)果統(tǒng)計具體參見圖5系統(tǒng)測試滿意度調(diào)查情況和圖6系統(tǒng)測試成績分布圖。從使用滿意度看來定制實驗?zāi)K效果略差,從了解的情況看來除了模塊本身確實有待改善,主要是不少學生因為沒能順利完成所有系統(tǒng)定制自測實驗而無法繼續(xù)進入自定制實驗環(huán)節(jié),由此可以得出系統(tǒng)軟件以外的一個教學實施上的結(jié)論:必須加強學生的基礎(chǔ)實驗操作能力,特別是要針對大綱將基礎(chǔ)夯實,而從系統(tǒng)實驗和自測實驗測試成績分布圖看來,成績(等級設(shè)定如下:90以上優(yōu)秀、80―90良好、70―80中等、60―70及格,60以下不及格)分布整體趨于正態(tài)分布,教學效果比較良好。結(jié)合滿意度和測試成績分布這兩個重要方面的測試數(shù)據(jù)看來,本系統(tǒng)測試結(jié)果大體屬于正常范圍,能夠較好地實現(xiàn)實驗教學目的。
五、結(jié)語
我們通過對當前成熟穩(wěn)定的面向?qū)ο蠼:途W(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)進行了深入學習和研究,奠定了實現(xiàn)和改善計算機網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng)較為堅實的基礎(chǔ)。在對虛擬實驗室的應(yīng)用現(xiàn)狀和計算機網(wǎng)絡(luò)實驗仿真教學進行了概況分析的前提下,結(jié)合高等職業(yè)教育中的網(wǎng)絡(luò)實驗教學要求,研究并實現(xiàn)了基于的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗仿真系統(tǒng),并可用來解決當前高職教學中的實際問題。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)動畫;仿真;演示
21世紀是一個網(wǎng)絡(luò)信息化的時代,各個行業(yè)也都向著全球信息化的方向發(fā)展。為確保資源的合理分配和優(yōu)化配置,應(yīng)充分利用好計算機網(wǎng)絡(luò),將處于異地的資源集合起來形成優(yōu)勢,降低企業(yè)成本,有效提升工作效率和經(jīng)濟效益。對于分布在不同地點的分公司來說,若想及時了解公司產(chǎn)品及現(xiàn)狀,員工之間應(yīng)該及時分享公司的信息,和用戶以及合作方也要保持溝通。然而僅僅使用網(wǎng)絡(luò)進行文字交流會讓觀者感覺單一、枯燥,也不能全面的理解企業(yè)信息,因此網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示應(yīng)運而生,并具備非常重要的現(xiàn)實意義。
1 網(wǎng)絡(luò)動畫仿真簡介
1.1 網(wǎng)絡(luò)動畫仿真的概念
由于科技的進步和人民生活水平的提高,人們對信息的需求量也越來越大,從電腦上打印或者書本上顯示所獲得的信息遠遠達不到人們的要求,他們更希望通過視覺、聽覺等方式結(jié)合在一起,讓人有種身臨其境的感覺,網(wǎng)絡(luò)動畫仿真技術(shù)就是完成這一需求的技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)動畫仿真技術(shù)能夠把數(shù)字化信息轉(zhuǎn)變成人們所熟悉的三維信息,其包含計算機、數(shù)學、機械以及物理等多門學科,還結(jié)合了計算機網(wǎng)絡(luò)以及計算機仿真等技術(shù)。讓人利用計算機走進三維動畫世界,操作虛構(gòu)環(huán)境中的部件。這也是一個從被動變主動的過程,傳統(tǒng)的文字交流就是填鴨式的觀看,而網(wǎng)絡(luò)動畫仿真則是可互動的體驗,也能提起人們的興趣,快速獲取有效信息。
1.2 網(wǎng)絡(luò)動畫仿真的研究現(xiàn)狀
如今網(wǎng)絡(luò)動畫仿真技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注,在工程、教學和商業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多,并取得了巨大的發(fā)展。為企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示,可以非常直觀、形象地體現(xiàn)出產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并方便進行運動分析,更能有效地傳達信息。對于公司內(nèi)部來說,網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示有利于把握各部門的工作狀態(tài),為指導下一步計劃提供參考。對于合作商和用戶來說,網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示可以讓他們真實地了解企業(yè)產(chǎn)品,博得他們的眼球,也會提高企業(yè)的影響力,提升企業(yè)的發(fā)展空間。
目前應(yīng)用較多的仿真軟件為CAD建模軟件,其中產(chǎn)品有I-DEAS、UG、GATIS等,它們可以利用鼠標完成對模型的拖動、調(diào)整尺寸以及旋轉(zhuǎn)等操作,讓觀者能夠清晰的觀看產(chǎn)品內(nèi)部組成和架構(gòu),這是一種形式上的動畫仿真演示。但就現(xiàn)實情況而言,動畫仿真演示往往需要通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程交流,這就不僅僅是在CAD軟件上操作鼠標來完成,還需要應(yīng)用軟件中的創(chuàng)建動畫功能,生成后綴為AVI的文件并上傳到網(wǎng)絡(luò),這樣就可以在網(wǎng)絡(luò)上觀看動畫仿真演示并探討,但這一方法的缺陷在于維度的下降,它從前期的三維立體動畫降到了二維,視覺效果有所下降。國內(nèi)外專家學者對于網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示方法的運用也在積極地探索,其中有利用CAD軟件直接實現(xiàn)動畫仿真演示的;有導入到動畫設(shè)計功能更強的軟件CAXA當中進行動畫仿真演示的;還有運用VRML語言實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示的,該方法在交互性和實時性上有顯著提高。當然,每種仿真演示方法都有各自的特點,具體選取哪種方法還應(yīng)結(jié)合實際。
2 網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示的方法
2.1 CAD軟件動畫仿真演示
CAD軟件,即計算機輔助設(shè)計軟件,開發(fā)于20世紀60年代,該軟件可以直接完成動畫仿真演示工作,下面將以UG為例對網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示的實現(xiàn)做具體分析。
UG進行網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示大體分為兩步,分別是Assembly和Mechanism Design模塊的實現(xiàn)。首先,對于Assembly模塊,它主要通過人為更改每一幀中零件的裝配組合圖,然后將其按順序連起來便形成了動畫。該動畫的制作比較簡單,具有廣泛的適用性,制作過程中僅需要雙擊處在 “未處理的”項目中的零件,程序就能自主進行裝配動畫,其順序和效果圖可以人為控制。但是不適用于零件較多、模型復(fù)雜的產(chǎn)品,其工作量會明顯增大。其次就是Mechanism Design模塊的實現(xiàn)。在該模塊中,根據(jù)所建立的連接信息以及約束,并施加載荷量,軟件就可以調(diào)用機構(gòu)求解程序求出裝配組合圖,按順序連貫起來便實現(xiàn)了動畫仿真演示效果。該步所形成的動畫仿真演示還能運用到運動分析仿真中,能夠體現(xiàn)出在不同點的速度或位移信息。
UG軟件不但能夠創(chuàng)建裝配動畫仿真,而且能夠根據(jù)裝配關(guān)系創(chuàng)建產(chǎn)品的拆裝動畫仿真。這一動畫仿真演示方法是基于“工具\表達式”中的開始幀數(shù)和最大幀數(shù)兩個表達式,零件之間的如距離、角度等裝配關(guān)系以帶有“開始幀數(shù)”的參數(shù)表達式為準。然后點擊視圖便可以進行拆裝動畫的制作。裝配關(guān)系隨著開始幀數(shù)從0依次增加到最大幀數(shù),其拆裝順序和裝配動畫順序正好相反。拆裝動畫仿真演示能夠?qū)崿F(xiàn)的前提是存在裝配關(guān)系,否則不能進行動畫制作,優(yōu)勢在于節(jié)省時間、提升效率。
2.2 CAXA軟件動畫仿真演示
CAXA是中國的軟件服務(wù)企業(yè),旗下主要產(chǎn)品有CAD、MES、PLM以及工業(yè)云等。CAXA軟件的動畫設(shè)計功能要強于上述CAD軟件。與 CAD軟件實現(xiàn)動畫仿真演示相比,其仿真演示過程是間接的,它是通過公用格式 “Pasasolid”完成的,應(yīng)先將CAD軟件創(chuàng)建的產(chǎn)品模型按照公用格式輸出,然后再輸入到CAXA中完成動畫仿真演示。
CAXA軟件的優(yōu)勢在于其增加了CAD中所沒有的時間軸理念,在動畫設(shè)計時,在編輯器中為每個零件設(shè)置合理的數(shù)值和運動方式,然后拆裝順序根據(jù)時間軸上零件的不同位置進行調(diào)整來完成。這樣便可以把大量時間用于完善網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示的視覺效果,大大吸引觀者的注意力,最后根據(jù)時間軸設(shè)置裝配順序。另外,由于時間軸的優(yōu)勢,在制作前期不必把裝配關(guān)系考慮進去,所以該軟件對于零件間的連接信息和約束也沒有要求,因此動畫仿真過程更為靈活,其應(yīng)用范圍也更廣,視覺效果更為逼真。
2.3基于VRML語言的動畫仿真演示
VRML語言即虛擬現(xiàn)實建模語言,其與Internet一起使用來論述可交互的三維空間,目的就是較為逼真地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的交互式三維多媒體。用戶使用瀏覽器就能體驗到VRML語言搭建的三維實體模型,而且可以實時地進行方向、遠近、物體狀態(tài)的改變。
VRML文件并不能單獨運行,而是需要瀏覽器支持,市場上常用的有2種,即Microsoft VRML瀏覽器和Cortona瀏覽器。實際上很多瀏覽器都配備了標準的嵌入式VRML瀏覽器,沒有配備的可以直接從網(wǎng)上下載,按步驟安裝好后就嵌入到了所采用瀏覽器當中,便可以觀看VRML類型文件,所以基于VRML語言的網(wǎng)絡(luò)動畫仿真十分便捷,這里以基于VRML的Cortona瀏覽器為例對網(wǎng)絡(luò)動畫仿真做具體分析。
該方法進行網(wǎng)絡(luò)動畫仿真的步驟大體分為四步,即建模、格式轉(zhuǎn)化、模型簡化和機構(gòu)的裝配。進行實體建模的方法多種多樣,例如通過shape節(jié)點的geometry域進行建模、通過使用其他建模軟件建模后轉(zhuǎn)化成VRML文件等。前者需要動畫制作者人為設(shè)置坐標、向量等數(shù)據(jù)來描繪實體,工作量較大。所以本文采用后者方式進行建模,使用SolidWorks 2014軟件建模后再轉(zhuǎn)化成VRML文件。然后在進行格式轉(zhuǎn)化時,要將兩個軟件的單位統(tǒng)一化,若不統(tǒng)一需進行修改。由于在VRML中相對修改方便,所以在SolidWorks 2014保存成VRML格式時,把單位設(shè)置成與VRML相同的單位。然后則是對模型做簡化處理,這樣做的目的是加快網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。在編輯VRML文件時,以不影響模型效果為基礎(chǔ),需將文件數(shù)據(jù)量降低,即把文件壓縮。最后就是進行機構(gòu)的裝配,在VRML語言中使用節(jié)點Inline中語句進行模型重裝,使用節(jié)點transform中語句對零件進行平移或旋轉(zhuǎn)等操作,確保裝配的精準。當所有零件都成功安裝以后,就可以使用Cortona瀏覽器來從各個視角詳細觀察各個零部件或產(chǎn)品模型,該瀏覽器擁有多種瀏覽模式,例如Turn、Pan、Fly等。用戶為了觀看模型的某一部位特性,可以鼠標點擊底部或右側(cè)進行移動、旋轉(zhuǎn)以及縮放畫面。若希望模型回到初始位置,僅需單擊 “Restore”按鈕即可,簡單快捷。
基于VRML語言的動畫仿真可以很好地進行運動分析,可以創(chuàng)建零件的機構(gòu)動畫和裝配拆卸動畫,通過鼠標能夠較好地掌握網(wǎng)絡(luò)動畫的進度安排,然后利用鼠標縮放拉伸、拖動和旋轉(zhuǎn)讓網(wǎng)絡(luò)中的用戶更為全面的了解零件的組成和局部特性,也有利于遠程溝通,反饋信息的速度更快,實時性強。
通過對上述三種網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示方法的分析發(fā)現(xiàn),CAD軟件具備簡單的動畫設(shè)計功能,利用裝配模塊和機構(gòu)設(shè)計模塊完成,主要適用于零件較少,模型結(jié)構(gòu)簡單的情形。當模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜時,可以通過CAD的接口把模型導入到動畫設(shè)計功能更強的CAXA中完成。CAXA中時間軸理念的運用節(jié)省了時間,為提高視覺效果創(chuàng)造了更多的機會。為了提高網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示的可交互性和遠程交流,避免提供給用戶一種設(shè)計好的一成不變的模式,讓其可以任意觀察模型的局部特征,而且由被動變?yōu)橹鲃樱赩RML語言的動畫仿真方法被運用,但它也存在著缺陷,即三維建模較不容易,需要利用接口從CAD軟件中導入三維模型來完成建模操作,經(jīng)過驗證極少出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。
3 結(jié)束語
對于網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示實現(xiàn)分析的研究在機械制造、航空航天等領(lǐng)域都有重要的意義,其通過仿真軟件的運用模擬實體,呈現(xiàn)給用戶各個視角的產(chǎn)品信息,與二維圖像相比更易于理解和評價,確保了產(chǎn)品的完整性。另外,網(wǎng)絡(luò)動畫仿真演示能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互,有利于用戶能夠進行遠程交流并快速反饋意見,為智能、精準掌握產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了新的科學方法,具有很好的應(yīng)用前景。在將來的學習和研究中還應(yīng)不斷深入,解決目前仍存在的一些問題,為我國仿真技術(shù)的發(fā)展貢獻自己的一份力量。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù) 教材內(nèi)容 教學方法 實用性
前言
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高等院校工科電專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。由于課時數(shù)少、內(nèi)容覆蓋面廣、理論性強、內(nèi)容抽象等特點,學生們普遍認為該課程比較難學。為此,筆者就該課程的改革作一探索,不妥之處,歡迎批評指正。
1 教材內(nèi)容探討
限于篇幅,本文不討論整個教材的編寫提綱,但總原則是:理論聯(lián)系實際,服務(wù)于培應(yīng)用型人材。本文就各章節(jié)內(nèi)容提出一些重點實例,與同行交流。這些內(nèi)容,在不少教材中很少提及,或者提到了但沒有就它們的實用性作較多的講述。
1.1 常用半導體器件
介紹半導體基礎(chǔ)知識;二極管、三極管、場效應(yīng)管。應(yīng)增加介紹二極管的位作用和三極管參數(shù)與命名方法的實用意義;根據(jù)三極管的三個電極電位判斷三極管的工作狀態(tài)及應(yīng)用實例。
1.2 基本放大器
* 共射基本放大器,通過它學習基本知識,包括靜態(tài)工作點、微變等效電路、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻與輸出電阻計算方法。應(yīng)增講設(shè)置合適工作點的重要性。
* 工作點穩(wěn)定放大器。應(yīng)指出:工作點穩(wěn)定不是說工作點絕對不變,而是變化很小而已。
* 共集放大器:重點介紹三大特點及用途。
* 共基放大器:重點介紹其特點及應(yīng)用場合。適合做高頻放大器。
* 要求掌握三類放大器輸入端和輸出端的相位關(guān)系。
* 多級放大器的耦合方式及其特點。
1.3 直接耦合放大器
直接耦合放大器存在問題及解決方法;差分放大器工作原理和計算方法。
1.4 放大器的頻率響應(yīng)
討論影響放大器頻率響應(yīng)的因素、增加研究頻率響應(yīng)的應(yīng)用實例;了解波特圖的概念。
1.5 放大器中的反饋
反饋的概念,反饋性質(zhì)的判斷方法;深度負反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法。負反饋對放大器性能的影響。增加介紹實用意義和應(yīng)用實例。
1.6 信號的運算和處理
* 要求掌握基本運算電路:比例、加減、積分運算等。利用“虛短”和“虛斷”的概念分析各種運算電路的運算關(guān)系,用實例講解如何選擇運算電路。
* 增講測量放大器(在單片機測量系統(tǒng)中常用)。
* 幾種常用的運算放大器型號及應(yīng)用實例。
1.7 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換
* 正弦波振蕩電路的振蕩條件、判斷方法;方框圖;分類。
* RC、LC正弦波振蕩電路;增加正弦波振蕩器應(yīng)用實例。
* 單限、滯回、窗口比較器的特點及應(yīng)用實例。
1.8 功率放大器
* 只講兩種功率放大器:OTL和OCL。用實例講解功率管的選擇。
* 介紹幾種集成功率放大器。
1.9 直流穩(wěn)壓電源
* 整流(半波、橋式)、電容濾波。
* 可調(diào)晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源及其輸出電壓的計算。
* 集成穩(wěn)壓電源及應(yīng)用實例。應(yīng)特別指出:電源變壓器內(nèi)阻大小的重要性。
1.10 實驗儀器使用
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門實踐性很強的課程,因此,動手能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán),增加講解一些常用儀器的使用方法很有必要。儀器的工作原理可不講,需用實例講解并演示各種儀器的操作方法。這些儀器是:指針式和數(shù)字式萬用表、直流穩(wěn)壓電源、通用示波器、低頻和高頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表。
如課時少,本部分內(nèi)容可不講,但應(yīng)要求學生們自己閱讀。也可安排在實驗課中講解。
1.11 增加仿真技術(shù)在輔助教學中的應(yīng)用
為了解決學生反映的“枯燥難學”問題,應(yīng)該把多媒體技術(shù)和計算機仿真技術(shù)結(jié)合起來,這樣可以使模擬電路的知識形象化,學習生動有趣。為此在教材中應(yīng)增加EDA(Electronic design Automation 電子設(shè)計自動化)技術(shù),用它來輔助教學,效果非常好[2][3]。每章可通過實例,增加EDA輔助教學內(nèi)容。
2 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材編寫的原則
編寫教材的原則是:以學生為本,因為教材內(nèi)容首先是給學生閱讀用的。即使教師沒有講的內(nèi)容,學生也應(yīng)該去閱讀,因此所編寫的教材就應(yīng)是讓學生讀得懂的教材。教材不是專著。
不少學生反映:有些教材若沒有教師講,根本就看不懂。打個比方:有的教材絕大部分是用“文言文”寫的,語言簡潔、扼要;有的語言像寫專業(yè)論文似的,學生看不懂,有的教師也看不懂。為此,我們建議:用“白話文”來寫教材。所謂“白話文”就是用通俗易懂的語言來編寫教材。深奧難懂的地方,絕對不能用一兩句話一帶而過,而必須多用些具體材料或?qū)嵗右哉f明,深入必須淺出。
其次,本課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)應(yīng)用型人才,因此教材內(nèi)容的編寫應(yīng)注重理論聯(lián)系實際,真正成為一門實踐性強的課程,所舉例題及習題均應(yīng)突出解題思路及方法。
3 教學方法探討
教學方法多種多樣,筆者就體會較深的方面提出以下三點:
(1)建議用多媒體和傳統(tǒng)粉筆板書相結(jié)合的教學方法,而絕對不能照課件內(nèi)容一念了之,絕對不能丟掉粉筆。
(2)教學方法中的另一個重要問題是:教師用什么“語言”來講課?是用大多數(shù)教材中的語言――“文言文”――來講課?還是教師在對教材內(nèi)容充分理解基礎(chǔ)上,用自己的語言――“白話文”――來講課?筆者積極贊成后者。用教師自己的語言講課,比較生動,學生容易接受,容易理解,效果很好。
(3)如果教師本人有豐富的實踐經(jīng)驗,那么能結(jié)合自己做過的課題講課,會更生動、更能吸引學生,效果會更
好。
4 考試應(yīng)增加一些實用性強的試題
考試往往是從理論到理論,這是不妥的。我們認為應(yīng)增加一些實用性強的試題。例如:如何利用萬用表檢查放大器是否正常工作?如何測量放大器的電壓放大倍數(shù)?如何測量放大器的頻帶寬度?如何設(shè)計一個最大不失真功率為2W的功率放大器?如何設(shè)計一個輸出電壓為6―9V的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源?等等。
參考文獻:
[1]華成英,童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社(第四版),2006.5.
[摘要]隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展,機械制造業(yè)面臨著不同方面的發(fā)展要求:最大程度地和計算機技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合以實現(xiàn)智能化、自動化、高產(chǎn)、高效、低能耗、無污染的目標,本文從幾個方面介紹先進制造技術(shù),指明機械制造業(yè)的發(fā)展方向。
[關(guān)鍵詞]先進制造技術(shù)機械制造業(yè)發(fā)展方向
機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年,積累了許多理論和實踐經(jīng)驗,但隨著當今社會的發(fā)展,人們的生活水平不斷提高,各個方面的個性化需求越來越強烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。先進制造技術(shù)這個概念的提出為機械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個名詞沒有確定的定義,但目前被公認的認識是:先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn),并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點:
1.從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變,使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要。
2.從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變,使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。
3.從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,減少層次和中間環(huán)節(jié)。
4.從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變,縮短工作周期,提高工作質(zhì)量。
5.機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為:(1)機械制造自動化。(2)精密工程。(3)傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。
下面對自動化技術(shù)給予論述和展望。機械制造自動化技術(shù)自本世紀20年代出現(xiàn)以來,經(jīng)歷了三個階段,即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯(lián)系,它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合,旨在全面提高制造企業(yè)的勞動生產(chǎn)率和對市場的響應(yīng)速度。
一、集成化
計算機集成制造(CIMS)被認為是21世紀制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個由若干個相互聯(lián)系的部分(分系統(tǒng))組成,通常可劃分為5部分:
1.工程技術(shù)信息分系統(tǒng)包括計算機輔助設(shè)計(CAD),計算機輔助工程分析(CAE),計算機輔助工藝過程設(shè)計(CAPP),計算機輔助工裝設(shè)計(CATD)數(shù)控程序編制(NCP)等。
2.管理信息分系統(tǒng)(MIS)包括經(jīng)營管理(BM),生產(chǎn)管理(PM),物料管理(MM),人事管理(LM),財務(wù)管理(FM)等。
3.制造自動化分系統(tǒng)(MAS)包括各種自動化設(shè)備和系統(tǒng),如計算機數(shù)控(CNC),加工中心(MC),柔性制造單元(FMS),工業(yè)機器人(Robot),自動裝配(AA)等。
4.質(zhì)量信息分系統(tǒng)包括計算機輔助檢測(CAI),計算機輔助測試(CAT),計算機輔助質(zhì)量控制(CAQC),三坐標測量機(CMM)等。
二、智能化
智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng),該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動,如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中,“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性(適應(yīng)性和友好性)。在設(shè)計和制造過程中,采用模塊化方法,使之具有較大的柔性;對于人,智能制造強調(diào)安全性和友好性;對于環(huán)境,要求作到無污染,省能源和資源充分回收;對于社會,提倡合理協(xié)作與競爭。
三、敏捷化
敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ),選擇合作者組成虛擬公司,分工合作,為同一目標共同努力來增強整體競爭能力,對用戶需求做出快速反應(yīng),以滿足用戶的需要。為了達到快速應(yīng)變能力,虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù),其核心是虛擬制造技術(shù),即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路,它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平,是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
四、虛擬化
“虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計算機仿真技術(shù)為基礎(chǔ),集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體,是一項由多學科知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真,以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題,在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施,從而達到產(chǎn)品一次性制造成功,來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,增強產(chǎn)品競爭力的目的。
五、綠色制造技術(shù)的應(yīng)用及綠色設(shè)計
若從節(jié)能、降耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的角度出發(fā),諸如快速成形技術(shù)、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網(wǎng)絡(luò)制造等先進制造技術(shù)都可納入綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范疇。不過目前能將綠色制造技術(shù)真正應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)的,也是較為成功的應(yīng)用,只要集中在汽車、家電等支柱產(chǎn)業(yè)上。如綠色制造技術(shù)在汽車行業(yè)上的應(yīng)用。
(1)節(jié)約資源方面:將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源,它的燃料同汽油相比,CO降低70%,非甲烷類降低80%等,同時也消除了鉛、苯等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
(2)采用新設(shè)計的加工工藝方面:2000年3月,博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發(fā)動機公司,發(fā)動了“綠色柴油機行動”,在技術(shù)上作了較大的改進,大大降低了汽車尾氣的排放。
(3)適用于環(huán)境友好的材料方面:世界上著名的汽車生產(chǎn)企業(yè),使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質(zhì),采用輕型材料——鋁材制造車身,使汽車重量減少40%,能耗也降低了。
(4)部件回收在制造方面:從1990年中期,美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項,每年就可獲利數(shù)十億美元。
六、清潔化
論文關(guān)鍵詞:計算機 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 管理
論文摘要:本文主要通過介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的管理技術(shù),來分析國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理的現(xiàn)狀,并提出了網(wǎng)絡(luò)管理今后的發(fā)展趨勢和方向。
如今,計算機的廣泛應(yīng)用把社會帶入了一個全新的時代。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到了科研、經(jīng)濟、政治和軍事等各個領(lǐng)域。對于普通的民眾來說,網(wǎng)絡(luò)的普及也極大地方便了他們的生產(chǎn)和生活,人們足不出戶就可以在網(wǎng)上購物,與朋友網(wǎng)上聊天,進行視頻會議等,網(wǎng)絡(luò)的開放性和自由性使得人們大大提高了工作效率和生活品質(zhì)。這樣一來,要想建立一個相對安全,可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,這對于計算機網(wǎng)絡(luò)的管理就提出了很高的要求。
一、計算機的網(wǎng)絡(luò)管理
從廣義上講,任何一個系統(tǒng)都需要對其進行管理,但由于復(fù)雜程度不一和側(cè)重程度的不同,對系統(tǒng)進行管理的重視程度也相應(yīng)的不一樣。網(wǎng)絡(luò)作為一個系統(tǒng),當然也需要人們的管理與維護。在國內(nèi)外,對網(wǎng)絡(luò)的管理其實很早便有,但卻一直未能受到足夠的重視。這是因為在80年代,網(wǎng)絡(luò)還沒有形成一定的規(guī)模,使用計算機網(wǎng)絡(luò)的人群很少,并沒有達到一定的數(shù)量。這樣一來只需要一個簡單的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)就能滿足人們?nèi)粘5纳钚枨螅钥蒲腥藛T對這方面的研究也就極少。但隨著科技水平的提高,網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展壯大,以前的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)很難再滿足人們的需求了,基于這樣的情況,人們意識到一定要進行網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的探索與研究了。
人們在對網(wǎng)絡(luò)管理展開研究后,提出了多種有效的網(wǎng)絡(luò)管理方案。這其中包括SGMP(the Simple Gateway Monitoring Protocol),HEMS(HighLe vel Entity Management Systems),CM IS/CMIP(The Common Management Information Service/Protocol)等等。早在80年代初期,國外便開始對網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)開始研究,當時提出的計算機網(wǎng)絡(luò)管理方案包括SGMP,HEMS等。到了2000年左右,人們普遍開始采用CMIP,之后研發(fā)人員又對其進行了不斷的探索與完善,相繼推出了SNMP等。目前SNMP已正式成為網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域中的一個標準,得到了人們廣泛的運用。
在我國,其實對網(wǎng)絡(luò)的管理也研究的比較早,近幾年來,由于Internet和信息全球化的推動,網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)在一些大中型企業(yè)和金融機構(gòu)應(yīng)用的更為廣泛,國家對網(wǎng)絡(luò)的管理也進一步有所重視與發(fā)展。
二、計算機網(wǎng)絡(luò)管理的現(xiàn)狀
就目前而言,我國國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)管理仍然還處于起步階段。這十多年來的研究與探索,雖然也取得了一些成績,但還是存在一定的缺陷與不足。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實施是網(wǎng)絡(luò)整個運行的一個重要保證,因此我國對網(wǎng)絡(luò)管理的研發(fā)一定要與現(xiàn)有的生產(chǎn)水平相適應(yīng),與我國的實際情況相符合。因為一方面,我國國內(nèi)的研發(fā)時間與水平與國外是有一定的差距的,,還做不到獨立自主的操作,另一方面,從國外引進回來的產(chǎn)品與技術(shù)也并不好,他們的產(chǎn)品拿到我國來可能不適用于我國的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,而且,單純的靠進口,對我國網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的研發(fā)也會造成不利的影響。所以,我們面對這樣一個現(xiàn)狀,只有汲取國外的經(jīng)驗與技術(shù),根據(jù)我國國情來進行不斷的探索研究,才能從根本上轉(zhuǎn)變網(wǎng)絡(luò)管理的現(xiàn)狀,提升網(wǎng)絡(luò)管理在我國的應(yīng)用效率和作用。
三、計算機網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展趨勢
雖然網(wǎng)絡(luò)管理的技術(shù)多種多樣,也各具特點,但隨著現(xiàn)在計算機用戶的不斷增多,對網(wǎng)絡(luò)寬帶的要求也越來越高。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對一些音頻視頻傳輸?shù)拿舾卸认陆担@樣就很難滿足人們的需求。對于現(xiàn)在的年輕人而言,他們熱衷于網(wǎng)絡(luò),很大的一個原因就是因為他們體驗到了網(wǎng)絡(luò)給生活帶來的方便與快捷。他們對網(wǎng)絡(luò)的速度提出了很高的要求,在生活中如果一個網(wǎng)絡(luò)打開視頻與音頻的速度過慢,他們是很難接受的。因此今后的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)一定會朝著迅速化,集成化,層次化,智能化等方向發(fā)展。具體來說表現(xiàn)在:
(一)網(wǎng)絡(luò)管理分布式
分布式管理是對整個網(wǎng)絡(luò)進行的全網(wǎng)式的管理,它通過設(shè)立多個管理進程來管理本區(qū)域內(nèi)的所有對象,在這個過程當中各個區(qū)域可以進行相互的協(xié)調(diào),以此來完成對全網(wǎng)的管理工作,這樣的方式就將改善傳統(tǒng)的信息傳遞時延,大大地提高了工作效率。
(二)網(wǎng)絡(luò)管理綜合化
網(wǎng)絡(luò)綜合化的管理也是網(wǎng)絡(luò)管理的一個發(fā)展趨勢與方向,隨著網(wǎng)絡(luò)管理的重要性不斷的提升,人們對網(wǎng)絡(luò)管理能力也提出了新的要求。在這樣的情況下,網(wǎng)絡(luò)管理的綜合化技術(shù)應(yīng)運而生。它針對網(wǎng)絡(luò)各個區(qū)域之間的關(guān)系,把它們分成不同的網(wǎng)管系統(tǒng),然后再采用一個綜合的系統(tǒng)對其進行管理。這樣一來,它通過操作臺便可以實現(xiàn)對各個子網(wǎng)的觀察與控制,從進行多個網(wǎng)絡(luò)的管理。因為這些網(wǎng)絡(luò)是互相連接,互相依賴的關(guān)系,網(wǎng)絡(luò)的綜合化管理便可以將他們連接起來,形成一個大的體系,這樣對網(wǎng)絡(luò)的管理上就變得方便與快捷的多。
(三)網(wǎng)絡(luò)管理智能化
在今后,網(wǎng)絡(luò)的管理還將向智能化的方面發(fā)展。這是社會經(jīng)濟不斷發(fā)展影響下,將出現(xiàn)的必然結(jié)果。當網(wǎng)絡(luò)的管理性能下降時,我們必須通過,也只有通過智能技術(shù)進行管理與維護,對其的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)進行控制,才能讓網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行正確、必要的操作。
四、總結(jié)
綜上所述,隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與壯大,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的廣泛程度也得到了大大的提升,在這樣一個網(wǎng)絡(luò)時代,要形成良好的網(wǎng)絡(luò)運行系統(tǒng),我們對網(wǎng)絡(luò)的管理技術(shù)一定要相當?shù)闹匾暋抑挥型ㄟ^不斷的改革與探索,找到適應(yīng)時代需要,符合人民要求,相對完善安全的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),才能保證計算機網(wǎng)絡(luò)朝著更快捷,安全,可靠的方向發(fā)展。
參考文獻
論文摘要:勸導技術(shù)是利用計算機、設(shè)備及應(yīng)用軟件來影響人類想法及行為的技術(shù)。該文對勸導技術(shù)的發(fā)展及其現(xiàn)狀進行了綜述,并著重對勸導技術(shù)的可信度及其三類勸導技術(shù)應(yīng)用結(jié)果通過心理學的角度進行了分析。系統(tǒng)生命周期是現(xiàn)代設(shè)計方法理念的一個重要概念,該文介紹了系統(tǒng)生命周期,并介紹了基于系統(tǒng)生命周期中的勸導技術(shù)的設(shè)計評估行為。該文為勸導技術(shù)產(chǎn)品研究設(shè)計分析提供了系統(tǒng)的理論的指導。
Abstract: discouraging the use of computer technology, equipment and application software to affect human thinking and behavior of technology. In this paper, persuasion and technological development and its status was reviewed and focus on technical advice on the credibility of three types of persuasion and technological results through the application of psychology point of view of the analysis. System life cycle of modern design concept is an important concept, the paper introduced the system life cycle and introduced the system based on the life cycle of persuasion technical assessment of the design. In this paper, for technical advice on product design analysis of the system to provide the theoretical guidance.
Key words: computer technology; persuasion techniques; computer persuasion science; systems engineering
1 引言
在CHI97(Conference on Human Factors in Computing Systems 1997)上,計算機技術(shù)作為勸導技術(shù)而首次被介紹[Dillard, J. & Pfau, M., 2002]。勸導技術(shù)是指設(shè)計及應(yīng)用計算機系統(tǒng)、設(shè)備或軟件用于影響使用者的想法或行為[Berdichevsky & Neunschwander, 1999]。勸導技術(shù)最初出現(xiàn)于七十年代及八十年。勸導技術(shù)是一門包含心理學和計算機科學跨學科技術(shù)。根據(jù)實際項目的不同,更多的學科包含在勸導技術(shù)應(yīng)用中。 因此勸導技術(shù)是一門多領(lǐng)域?qū)W科交叉合并而成的一門新型學科。盡管許多勸導技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于商業(yè)、教育界、健康問題預(yù)防及經(jīng)濟領(lǐng)域,其實際應(yīng)用有著巨大的潛能,但本學科的研究還處在初級階段。本學科前瞻性的創(chuàng)始人麻省理工大學B.J.Fogg博士創(chuàng)立了一個新名詞“計算機勸導學/Captology”用于描述此學科, 計算機勸導學是一個基于英文詞組“用于勸導的計算機技術(shù)/Computers as Persasive Technologyies)”的合成詞。 計算機勸導學是一門致力于設(shè)計、研究和和分析以改變產(chǎn)品使用者觀念、態(tài)度或行為為使用目的的互動性計算機技術(shù)產(chǎn)品的的學科。
勸導技術(shù)的載體一般分為兩大類:一類是個人電腦,另一類是利用計算機技術(shù)的電子設(shè)備。計算機有三個功能使之成為優(yōu)秀的勸導者:
1) 計算機在使用過程中作為工具計算并引導使用者。
2) 當計算機作為媒介,利用仿真技術(shù)模擬真實環(huán)境為使用者來提供信息及經(jīng)驗。通過仿真信息,計算機可以勸導使用者改變想法和行為。
3) 計算機可作為社會行為者,利用互動技術(shù)對使用者做出回應(yīng)。
利用計算機技術(shù)勸導有兩種途徑: 一種是以有意以勸導為目的,另一種無意勸導使用者而產(chǎn)生了勸導效果。本文所探討的是第一類勸導技術(shù)應(yīng)用,即產(chǎn)品設(shè)計的目的是使使用者接受或改變某種想法或行為。例如 SkillTek 1 開發(fā)的軟件模擬了特定的工作環(huán)境來勸導使用者對改變對某些行業(yè)工作者如醫(yī)療工作者或重型機械操作員的偏見。
2 勸導技術(shù)的可信性
勸導技術(shù)的可信性是勸導技術(shù)特有的品質(zhì),這種品質(zhì)在計算機提供仿真環(huán)境時格外重要。可信性共有四種不同類型: 感知型、據(jù)稱型的、表面型的以及經(jīng)驗型的[Tseng, S. & Fogg, B. J., 1999]。 感知型的可信性描述了感知者相信某人或者某種事物的程度基于感知者的普遍假設(shè)。例如,相對陌生的營銷員,人們會更相信自己的好友。通常計算機都被認為是高度可信的。 據(jù)稱型的可信性描述了感知者相信某人或者某種事物的程度基于第三方的描述。
根據(jù)可信性的類型, 有不同變量用于使用者評估勸說技術(shù)產(chǎn)品的可信性。
1) 如果使用者熟悉產(chǎn)品某些的內(nèi)容,使用者可根據(jù)自己的專業(yè)知識。 如果有錯誤出現(xiàn),使用者會認為該產(chǎn)品不可信。 但當使用者不熟悉產(chǎn)品, 他們可能會認為該產(chǎn)品是可信的。
2) 如果使用者非常需要某類信息, 那么他們更可能接受該產(chǎn)品提供的此類信息,并認為該產(chǎn)品是可信的。
只有在使用者有恰當?shù)膶I(yè)知識并進行客觀的評估時, 可信性的評估結(jié)果才是可接受的。對于勸說技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計者來說, 任何時候保證產(chǎn)品的可信性都是至關(guān)重要的。
3 勸導力/Persuasibility
勸導力/Persuasibility在傳統(tǒng)的字典里是找不到的, 但是在網(wǎng)絡(luò)字典中,可以看到它的解釋為: 勸導的能力。
勸導力是勸導產(chǎn)品設(shè)計固有的特性。當今,對于軟件易用性系統(tǒng)化的設(shè)計及評估方法已經(jīng)非常成熟了。但是,作為軟件易用性的一個要素,勸導力的系統(tǒng)設(shè)計及評估仍然是研究領(lǐng)域的一片空白。 因此筆者在本文中率先將以生命周期為導向的系統(tǒng)化理論和方法用于計算機仿真軟件產(chǎn)品勸導力的設(shè)計及評估。
4 勸導產(chǎn)生的行為上的結(jié)果
勸導的研究曾經(jīng)被界定在非常有限的背景下,例如公共場合的演講和政治性的傳媒。今天, 勸導已經(jīng)非常普遍的用于人際交往、商業(yè)、廣告和許多其他領(lǐng)域。 學術(shù)界對勸導的研究興趣的出現(xiàn)是由于勸導潛在的社會意義。通過勸導會產(chǎn)生三種不同的的行為上的結(jié)果, 區(qū)別這三種不同的行為上的結(jié)果是非常必要的, 這三種結(jié)果并不是相互排斥的, 而往往會相互交叉重疊。根據(jù)不同的勸導結(jié)果,勸導力的評估會產(chǎn)生并側(cè)重不同評估標準。
4.1 想法及行為塑造過程
這種情況下, 使用者在使用產(chǎn)品之前,有非常有限的相關(guān)知識。想法及行為塑造往往不被認為成典型的“被說服”。 勸導在這種情況下實際是一種學習過程。傳統(tǒng)上,有關(guān)勸導的文獻將這一過程稱為“想法形成”而非“想法改變”。兒童學習過程可以視為想法及行為塑造過程。 但此過程并不局限于兒童。 例如,在使用嬰兒仿真模擬器之前,使用者可能完全不了解如何照顧嬰兒。 所以使用過程也是學習過程并通過學習接受勸導。
4.2 想法及行為強化過程
許多勸導過程實際上是強化感知者的固有想法或行為而使之抵制改變。在我們的社會里,許多勸導過程都是想法及行為強化過程。因而許多勸導技術(shù)產(chǎn)品不僅僅用于改變使用者想法,而是讓使用者保持并強化原本的想法且拒絕改變。 例如,如果青少年使用者在使用嬰兒仿真模擬器之前就認為成為少年父母是不合適的,那么通過使用模擬器,會強化使用者原本的想法并拒絕改變。
5 基于產(chǎn)品生命周期的勸導力設(shè)計及評估
在概念性預(yù)設(shè)階段,設(shè)計者必須對產(chǎn)品勸導力要求進行質(zhì)化及量化的確定及分析。勸導力設(shè)計評估的計劃流程必須在此階段確定。 產(chǎn)品設(shè)計者及潛在的用戶在此階段必須清楚的理解該產(chǎn)品的勸導力要求。在預(yù)設(shè)計階段, 產(chǎn)品勸導力設(shè)計要求需要分配至產(chǎn)品的產(chǎn)品的子系統(tǒng)中。正式的勸導力設(shè)計在此階段必須被在產(chǎn)品為單元的層次上審核以確保達到設(shè)計使用的要求。
5.1 細節(jié)設(shè)計研發(fā)階段
在細節(jié)設(shè)計研發(fā)階段, 設(shè)計者確定詳細的細節(jié)化的設(shè)計需求, 分析勸導力的需求以支持產(chǎn)品設(shè)計。 產(chǎn)品勸導力的預(yù)測行為是反復(fù)的并穿插于整個系統(tǒng)生命周期的來輔助勸導力的評估。 同時, 產(chǎn)品勸導力的自我評估也為產(chǎn)品設(shè)計者提供了修正勸導力設(shè)計的指導方向。如在概念性預(yù)設(shè)計階段一樣, 正式的勸導力設(shè)計審核也是必要的, 但此階段,設(shè)計的主要工作已轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品子系統(tǒng)的層次,以產(chǎn)品細分之后的子系統(tǒng)的層次上進行設(shè)計及評估。而這一工作在子系統(tǒng)生命周期中也是重復(fù)進行的。
5.2 生產(chǎn)階段
在生產(chǎn)階段,根據(jù)設(shè)計要求,勸導技術(shù)進入了實施階段。正式的勸導力設(shè)計及評估在這一階段展開。 用戶必須參與此階段的產(chǎn)品測試。 設(shè)計者收集并分析相關(guān)的數(shù)據(jù)及信息。如果產(chǎn)品的測試評估表明產(chǎn)品沒有達到預(yù)期的勸導要求, 設(shè)計者必須實施有必要的產(chǎn)品修正工作以確保產(chǎn)品達到預(yù)期的勸導效果。
5.3 使用及廢棄階段
在此階段,對產(chǎn)品勸導力的數(shù)據(jù)信息收集,分析及評估是非常必要的,這些信息可以為產(chǎn)品的改進和升級提供有效的幫助。 如有必要的修正和改進, 設(shè)計者將會對此備案,用于將來系統(tǒng)升級以及進一步的研究工作使用。