系统思维在仿真实验设计中的应用

刘诚+++陈冰+++郭晓峰

【摘要】本文分析系统思维在仿真实验设计中的应用过程，从系统角度构建仿真实验及实验室应用方案以提高学生的系统仿真能力。

【关键词】系统思维 仿真实验

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0151-02

一、引言

目前，系统仿真技术在实际应用中受到更为广泛的重视，因此学生在高校学习阶段，应重视其在系统仿真能力方面的培养。本校的仿真实验室具备教学的基本环境，为了应对日益发展的新需求，应该形成一套有效的培养模式。本文从系统思维在仿真实验的设计和分析两个方面的应用，说明了如何有效的从系统角度构建仿真实验及实验室教学方案以提高学生的系统仿真能力。

二、仿真实验概述

仿真实验是利用仿真模型针对系统目标进行定量研究的一种设计实践活动[1]。仿真实验设计就是对仿真实验的详细构思，是在正式进行实验之前，根据实验的目的和要求，运用有关的实验设计原理和方法，对实验方法和实验步骤的预先设定。作战仿真实验的操作是使用仿真模型或系统上的一些操作实验定量研究活动。作战仿真实验设计是详细的作战仿真的概念，是在正式实验之前，根据实验的目的和要求，利用实验设计的原理和方法、实验方法和步骤的设置[2]。

仿真实验主要有两个方面的问题需要解决，即实验的设计和数据的统计分析。实验设计主要包括对实验变量进行控制，即有目的地、系统地操纵和改变自变量，从而使得因变量的变化得到观察。只有按照系统的实验设计方法进行仿真实验，才能得到的比较真实客观的实验数据来进行科学的统计分析，才能分析出有效的建设性的结论[3]。

三、系统思维在作战仿真实验设计中的必要性

仿真实验设计要满足学生能力培养的需求，而学生的能力培养是一个长期的变化的过程，在学生的能力素质培养过程中实验室依然要能够为学生的能力培养提供继续发展的空间。然而目前的教学中仅仅是部分学生，或者是部分课程使用仿真实验室，仿真实验的设计并没有一个整体的规划，也没有系统的将实验室的建设与学生的能力素质培养紧密结合起来。

系统思维就是把认识对象作为系统，从系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。与形而上学的静止的不变的思想不同，系统思维是将研究对象看作动态的，不断变化的，内部因素互相作用，互相影响的整体。通过改变系统的结构，影响系统内部要素之间的关系从而影响系统的功能，达到最优或者满足条件的效果。系统工程通过系统设计，系统分析，系统决策来选择出最优方案。其中较为重要的是系统思维是动态的看待研究对象，用反馈的方式来认识对象，我们提出方案设计，对方案进行试验，试验后进行分析得出结果是为了反馈方案设计达到不断完善，不断修正的目的。运用系统思维能够更好地发挥仿真实验室的作用，以提高学生的能力为目标，综合设计实验室的各种功能，用系统的课程方案，在合理的训练中达到最好的效果。因此，必须在设计之初就贯彻系统思维从内到外整体的考虑实验室所要满足的需求，既要满足当前的需求，又要满足未来可能的需求，既要满足课程设置的需求 ，又要满足学生能力整体综合发展的需求。

四、运用系统思维的仿真实验设计过程

仿真实验设计是一系列操作仿真分析和测试分析方法，通过有目的的改变仿真系统的输入得到输出数据，并分析系统的输入和输出之间的关系，从实验中获得最大的收获和可靠的研究成果。

运用系统思维合理选取经典案例以及未来可能产生的案例作为想定，让每个学生自行撰写系统仿真方案，然后分组进行讨论，再使用仿真实验并用不同的参数对系统进行模拟，对结果进行分析。

在这个过程中主要分以下几个步骤：

1.运用实验室环境下的局域网，组织仿真比赛对抗

在经过学习一段时间后，学生对仿真系统的背景参数有了一定的了解，在电脑对抗中也将自己的能力进行提升。运用实验室环境进行分组比赛对抗，能更好的发挥自己的创造力和才能。

2.写出心得体会，组织分组交流讨论

学生经过专门培养之后也需要总结自己的学习经验。特别是在比赛中取得好成绩的学生，将自己的系统设计及仿真结果进行汇报展示。

3.各组针对本组的设计对方案修改再次组织模拟对抗

每组学员对本组的方案中的不足，运用系统思维整体地考虑作战计划，提出新的作战方案，进行再次模拟。

4.对系统方案中重要参数进行分析

对比多次仿真比赛结果，运用层次分析法，找到对作战结果影响最大的因素并调整对应模型的中的参数来加强学员对于作战中各项因素起到的作用的理解。

5.收集仿真模拟中自主设定的数据

收集每个学生设定的多次大量数据为下一步仿真实验系统化分析做准备，得出建设性的建议来指导学生的仿真实验实践过程。

五、总结

本文着眼于学生的仿真能力培养需求，结合仿真实验室的功能，运用系统思维提出更为有效的培养模式，着重分析了如何运用系统思维让仿真实验发挥出最大的长久的作用更为有效的提升学员的能力素质。系统思维的运用将实验室对仿真实验产生作用的各个要素有效的组织，通过有效规划就能更好地发挥实验室教学对人才培养的辅助作用。

参考文献：

[1] 王海英.系统思维与全局设计：成功教育改革的前提条件[J].湖南师范大学教育科学学报，2014（04）.

[2] 别晓峰，王剑飞.作战仿真实验设计的基本问题探讨，军事运筹与系统工程，2008（04）.

[3] 涂瑞斌.以科学发展观指导军事高等教育.高等教育研究学报，2009（02）.endprint