系統(tǒng)思維在仿真實驗設計中的應用

劉誠+++陳冰+++郭曉峰

【摘要】本文分析系統(tǒng)思維在仿真實驗設計中的應用過程，從系統(tǒng)角度構建仿真實驗及實驗室應用方案以提高學生的系統(tǒng)仿真能力。

【關鍵詞】系統(tǒng)思維 仿真實驗

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0151-02

一、引言

目前，系統(tǒng)仿真技術在實際應用中受到更為廣泛的重視，因此學生在高校學習階段，應重視其在系統(tǒng)仿真能力方面的培養(yǎng)。本校的仿真實驗室具備教學的基本環(huán)境，為了應對日益發(fā)展的新需求，應該形成一套有效的培養(yǎng)模式。本文從系統(tǒng)思維在仿真實驗的設計和分析兩個方面的應用，說明了如何有效的從系統(tǒng)角度構建仿真實驗及實驗室教學方案以提高學生的系統(tǒng)仿真能力。

二、仿真實驗概述

仿真實驗是利用仿真模型針對系統(tǒng)目標進行定量研究的一種設計實踐活動[1]。仿真實驗設計就是對仿真實驗的詳細構思，是在正式進行實驗之前，根據(jù)實驗的目的和要求，運用有關的實驗設計原理和方法，對實驗方法和實驗步驟的預先設定。作戰(zhàn)仿真實驗的操作是使用仿真模型或系統(tǒng)上的一些操作實驗定量研究活動。作戰(zhàn)仿真實驗設計是詳細的作戰(zhàn)仿真的概念，是在正式實驗之前，根據(jù)實驗的目的和要求，利用實驗設計的原理和方法、實驗方法和步驟的設置[2]。

仿真實驗主要有兩個方面的問題需要解決，即實驗的設計和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。實驗設計主要包括對實驗變量進行控制，即有目的地、系統(tǒng)地操縱和改變自變量，從而使得因變量的變化得到觀察。只有按照系統(tǒng)的實驗設計方法進行仿真實驗，才能得到的比較真實客觀的實驗數(shù)據(jù)來進行科學的統(tǒng)計分析，才能分析出有效的建設性的結論[3]。

三、系統(tǒng)思維在作戰(zhàn)仿真實驗設計中的必要性

仿真實驗設計要滿足學生能力培養(yǎng)的需求，而學生的能力培養(yǎng)是一個長期的變化的過程，在學生的能力素質培養(yǎng)過程中實驗室依然要能夠為學生的能力培養(yǎng)提供繼續(xù)發(fā)展的空間。然而目前的教學中僅僅是部分學生，或者是部分課程使用仿真實驗室，仿真實驗的設計并沒有一個整體的規(guī)劃，也沒有系統(tǒng)的將實驗室的建設與學生的能力素質培養(yǎng)緊密結合起來。

系統(tǒng)思維就是把認識對象作為系統(tǒng)，從系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維方法。與形而上學的靜止的不變的思想不同，系統(tǒng)思維是將研究對象看作動態(tài)的，不斷變化的，內部因素互相作用，互相影響的整體。通過改變系統(tǒng)的結構，影響系統(tǒng)內部要素之間的關系從而影響系統(tǒng)的功能，達到最優(yōu)或者滿足條件的效果。系統(tǒng)工程通過系統(tǒng)設計，系統(tǒng)分析，系統(tǒng)決策來選擇出最優(yōu)方案。其中較為重要的是系統(tǒng)思維是動態(tài)的看待研究對象，用反饋的方式來認識對象，我們提出方案設計，對方案進行試驗，試驗后進行分析得出結果是為了反饋方案設計達到不斷完善，不斷修正的目的。運用系統(tǒng)思維能夠更好地發(fā)揮仿真實驗室的作用，以提高學生的能力為目標，綜合設計實驗室的各種功能，用系統(tǒng)的課程方案，在合理的訓練中達到最好的效果。因此，必須在設計之初就貫徹系統(tǒng)思維從內到外整體的考慮實驗室所要滿足的需求，既要滿足當前的需求，又要滿足未來可能的需求，既要滿足課程設置的需求 ，又要滿足學生能力整體綜合發(fā)展的需求。

四、運用系統(tǒng)思維的仿真實驗設計過程

仿真實驗設計是一系列操作仿真分析和測試分析方法，通過有目的的改變仿真系統(tǒng)的輸入得到輸出數(shù)據(jù)，并分析系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關系，從實驗中獲得最大的收獲和可靠的研究成果。

運用系統(tǒng)思維合理選取經(jīng)典案例以及未來可能產(chǎn)生的案例作為想定，讓每個學生自行撰寫系統(tǒng)仿真方案，然后分組進行討論，再使用仿真實驗并用不同的參數(shù)對系統(tǒng)進行模擬，對結果進行分析。

在這個過程中主要分以下幾個步驟：

1.運用實驗室環(huán)境下的局域網(wǎng)，組織仿真比賽對抗

在經(jīng)過學習一段時間后，學生對仿真系統(tǒng)的背景參數(shù)有了一定的了解，在電腦對抗中也將自己的能力進行提升。運用實驗室環(huán)境進行分組比賽對抗，能更好的發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和才能。

2.寫出心得體會，組織分組交流討論

學生經(jīng)過專門培養(yǎng)之后也需要總結自己的學習經(jīng)驗。特別是在比賽中取得好成績的學生，將自己的系統(tǒng)設計及仿真結果進行匯報展示。

3.各組針對本組的設計對方案修改再次組織模擬對抗

每組學員對本組的方案中的不足，運用系統(tǒng)思維整體地考慮作戰(zhàn)計劃，提出新的作戰(zhàn)方案，進行再次模擬。

4.對系統(tǒng)方案中重要參數(shù)進行分析

對比多次仿真比賽結果，運用層次分析法，找到對作戰(zhàn)結果影響最大的因素并調整對應模型的中的參數(shù)來加強學員對于作戰(zhàn)中各項因素起到的作用的理解。

5.收集仿真模擬中自主設定的數(shù)據(jù)

收集每個學生設定的多次大量數(shù)據(jù)為下一步仿真實驗系統(tǒng)化分析做準備，得出建設性的建議來指導學生的仿真實驗實踐過程。

五、總結

本文著眼于學生的仿真能力培養(yǎng)需求，結合仿真實驗室的功能，運用系統(tǒng)思維提出更為有效的培養(yǎng)模式，著重分析了如何運用系統(tǒng)思維讓仿真實驗發(fā)揮出最大的長久的作用更為有效的提升學員的能力素質。系統(tǒng)思維的運用將實驗室對仿真實驗產(chǎn)生作用的各個要素有效的組織，通過有效規(guī)劃就能更好地發(fā)揮實驗室教學對人才培養(yǎng)的輔助作用。

參考文獻：

[1] 王海英.系統(tǒng)思維與全局設計：成功教育改革的前提條件[J].湖南師范大學教育科學學報，2014（04）.

[2] 別曉峰，王劍飛.作戰(zhàn)仿真實驗設計的基本問題探討，軍事運籌與系統(tǒng)工程，2008（04）.

[3] 涂瑞斌.以科學發(fā)展觀指導軍事高等教育.高等教育研究學報，2009（02）.endprint