面向智能化的仿真系統(tǒng)工程方法課程建設探索與實踐

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）20-0009-08

Abstract：Simulationtechnologyhasbecomethethirdparadigmafterthetwotraditionalscientificresearchparadigmsof theoryandexperiment/observation，whichprovidesbrand-newmethodsandmeansforhumanbeingstounderstandtheworldand transformtheworld，andgreatlyimprovestheabilityofhumanbeingstounderstandtheworldandtransformtheworld.The developmentofartificialintellgencetechnologyhashadanimportantimpactonsimulationtechnology，notonlythemergenceof newtechnologiessuchasinteligentsimulationmodeling，intelligntsimulationoperation，intellgntsimulationapplicationbut alsotheewrequirementsfortheconstructionofsimulatinprofessionalcurrculumwithintellgence.Thecurrntsituationof simulatioprofesionalcourseconstructionandtalenttrainingathomeandabroadissummarized，andthedemandforthecourse constructionofSimulationSystemEngineringMethodsisanalyzed.Itputsforwardtherequirementsforthecourseconstructionof thedpintegrationofsimulationandartificialintellgence，thetrainingofthreetypesofpostgraduatetalentsandthecourse constructionthatfitsthefourcharacteristicsofsimulation；itgivestheknowledgesystemandchaptersetingofthecourse orientedtointeligentsimulation，andputsforwardthepracticalassessmentmethodof thecoursebasedontheCDIOmode.

Keywords：Artificial Intelligence;modelingandsimulation;curriculum development; CDIO model;；courseconstruction

21世紀以來，新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)革命加速推進，人工智能作為極其重要的顛覆性技術迅猛發(fā)展，必將有力推動經(jīng)濟、軍事等各領域向著智能化快步前進。黨的十九屆五中全會做出了“加快機械化信息化智能化融合發(fā)展”的戰(zhàn)略部署，進一步為我國現(xiàn)代化指方向、明思路、定方略。仿真作為一門應用前景廣闊的重要專業(yè)，在大專院?；A教育中缺位，人才培養(yǎng)缺乏長效機制，未能針對智能化發(fā)展方向進行針對性設計，已經(jīng)成為仿真在軍事和國民經(jīng)濟中發(fā)揮更大作用的瓶頸。

一 課程建設簡介

系統(tǒng)仿真工程方法課程是國防科技大學系統(tǒng)仿真專業(yè)研究生的專業(yè)骨干課程，其課程類型為理論課（含實踐）。課程從智能化仿真系統(tǒng)的特征和需求角度著手，系統(tǒng)地介紹仿真系統(tǒng)全生命周期各個環(huán)節(jié)所涉及的概念、方法和標準，并對典型實例進行剖析。通過課程學習，使學員對智能化仿真系統(tǒng)的建模、設計、開發(fā)、運行和維護有系統(tǒng)性的理解，為今后從事相關仿真系統(tǒng)設計和研發(fā)提供理論和技術指導。

本課程自2003年以來就被批準為面向仿真專業(yè)研究生學員的第一批研究生骨干課程。隨著建模與仿真技術的發(fā)展，以及軍隊對仿真系統(tǒng)工程研究生人才培養(yǎng)日益迫切的需求，本課程進行了不斷的調(diào)整和完善。從2003年的仿真系統(tǒng)工程發(fā)展到2024年的仿真系統(tǒng)工程方法，本課程采取了一系列具體措施加強課程建設，教學內(nèi)容也進行了優(yōu)化，取得了較好的成效。自2022年以來，在智能化仿真浪潮的推動下，團隊對課程進行了創(chuàng)新性改革和實踐探索，教學效果得到學生的普遍認可。

二 課程建設背景

（一）國外仿真專業(yè)人才培養(yǎng)實踐情況

進入21世紀以來，仿真技術已經(jīng)發(fā)展形成了綜合性的專業(yè)技術體系，成為一項通用性、戰(zhàn)略性技術，是各行各業(yè)解決難題的基本手段或終極解決方案。隨著信息技術的飛速發(fā)展、大數(shù)據(jù)時代來臨及人工智能對教育產(chǎn)生的需求和沖擊，歐美等發(fā)達國家積極應對技術變革，不斷加大對仿真技術的研發(fā)投人，在宏觀層面上制定鼓勵政策，建立相關機構，占領國際競爭力制高點，促進仿真科學與技術相關人才培養(yǎng)2。

1996年，美國海軍研究生院開設了系統(tǒng)建模與虛擬環(huán)境專業(yè)，開始執(zhí)行美國海軍仿真研究生人才培養(yǎng)計劃。該專業(yè)三十年來發(fā)展迅速，已成為知名度很高的機構，可培養(yǎng)建模仿真碩士和博士。2006年，美國國家科學基金會發(fā)表藍帶報告書《基于仿真的工程與科學（Simulation Based Engineering and Sciences，SBES）》，強調(diào)了要加強仿真教育，工程技術人員要有仿真思維，培養(yǎng)新型跨學科SBES工程人才。2007年，美國國會眾議院通過第487號決議，將建模仿真技術列為國家核心技術，并于2018年將建模仿真納入新修訂的《美國高等教育法》3]。2010年，美國國防部推出《國防部Mamp;S人力資源戰(zhàn)略》報告，提出了國防部建模仿真人才培養(yǎng)目標。此外，美國在關注理念提升、面向學科前沿不斷推進計算機仿真工程領域的人才培養(yǎng)規(guī)劃與行動方案的同時，有大量高校與科研院所參與基于SBES的研究開發(fā)與人才培養(yǎng)，如哈佛大學2013年10月啟動CSE的工程碩士學位項目[45]。

在歐洲，尤其是德國早就開始認同建模與仿真是工程與科學實踐的基石。十多年前德國的諸多工科院校開始將建模與仿真作為一門通用的教育與培訓計劃以培養(yǎng)此方面的專門人才。此外，日本、俄羅斯、沙特阿拉伯等國家也對SBES方面人才培養(yǎng)高度關注。

（二）我國仿真專業(yè)人才培養(yǎng)實踐情況

我國是世界上較早設置仿真工程本科專業(yè)的國家，許多大學和研究機構將仿真科學與技術作為重要學科獨立設置，培養(yǎng)了大量專門人才，推動了理論研究和技術突破。在國內(nèi)，國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京理工大學等多所大學開設了仿真方向的碩士、博士專業(yè)，并且同步開啟了仿真相關的學科建設。國防科技大學是國內(nèi)第一個開設仿真工程本科專業(yè)的985和211高校。從二十世紀八十年代起，國防科技大學便開始在控制科學與工程一級學科下招收系統(tǒng)仿真方向碩士、博士研究生學員。

我國部分重點高校已經(jīng)具備較好的仿真專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎，2019年中國仿真學會對42所世界一流大學建設高校近十年發(fā)表的期刊論文進行了調(diào)研，其中有 8.42% 的期刊論文研究工作都是和建模仿真相關的， 2.15% 的期刊論文屬于仿真學科范疇，尤其是一些具有理工科院校背景的大學，發(fā)表了大量的仿真學科方向的論文，培養(yǎng)了大量的仿真學科方面的人才。

如圖1所示，截至2024年11月，中國知網(wǎng)上查詢到的與建模仿真相關的學術論文數(shù)量呈逐年上升的趨勢，尤其是2015年以來，相關論文的數(shù)量增長明顯提速。因此，充實國內(nèi)仿真專業(yè)人才庫，夯實國家仿真自主創(chuàng)新的人才基礎，推動我國仿真基礎和應用研究水平整體躍升及充分建設好仿真相關專業(yè)課程顯得尤為重要。

（三） 我國對仿真專業(yè)人才的需求

仿真科學已成為人類認識與改造世界的重要方法，在國民經(jīng)濟和國家安全中發(fā)揮著不可或缺的作用，而仿真專業(yè)課程建設水平和人才培養(yǎng)直接決定一個國家在仿真科學領域的競爭實力[。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和經(jīng)濟等眾多領域，仿真在系統(tǒng)論證、試驗、設計、分析、維護和人員訓練等應用層次成為不可或缺的重要手段，尤其是在國防領域甚至是唯一手段。當前，我國經(jīng)濟、國防、科研等多個領域對仿真專業(yè)人才的需求正越來越迫切，將仿真技術與各個應用領域深度融合是未來長遠發(fā)展的迫切要求和必然趨勢。

隨著仿真技術的快速應用，仿真已成為人類認識與改造世界的重要方法，在國民經(jīng)濟和國家安全中發(fā)揮著不可或缺的作用。仿真科學與技術，已形成為相對獨立并還在迅速發(fā)展的具有完整體系并具有廣泛應用領域的交叉學科，是公認的科學研究與工程實踐中人類認知與改造客觀世界的重要方法]。仿真專業(yè)技術人才是保障我國仿真科學技術發(fā)展的根本。近年來，我國軍地在仿真專業(yè)人才教育培養(yǎng)上取得了長足進步，為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設提供了有效的仿真專業(yè)人才保障。各大研究院所、大專院校在仿真技術和理論創(chuàng)新方面的成果不斷涌現(xiàn)，企業(yè)在技術成果的落地和應用轉化方面也取得了長足進展。然而，仿真專業(yè)人才的培養(yǎng)還無法滿足我國對仿真專業(yè)人才的迫切需求，存在人才培養(yǎng)規(guī)模不足、人才知識體系單一化、對人工智能等新技術融合程度低等問題。

三 課程建設要求

進一步確保我國在仿真科學的發(fā)展和競爭中立于不敗之地，迫切需要在現(xiàn)有條件下，客觀分析當前仿真專業(yè)技術人才教育培養(yǎng)的現(xiàn)狀，增強自信的同時，正視我們當前仿真專業(yè)技術人才的短板和不足。加強頂層規(guī)劃，從學科設置、政策機制、產(chǎn)業(yè)配套等方面多管齊下，加強軍地聯(lián)合，校企聯(lián)合，促進仿真專業(yè)技術人才的國際國內(nèi)交流互動。為此，課程團隊針對仿真專業(yè)研究生人才的培養(yǎng)，分析了仿真系統(tǒng)工程方法課程的建設要求。

（一）仿真與人工智能有機結合

21世紀以來，新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)革命、軍事革命加速推進，人工智能作為極其重要的顛覆性技術迅猛發(fā)展，推動國防、經(jīng)濟等多個領域向著智能化升級迭代[12-13]。2018年，教育部正式出臺了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，要求重視人工智能與計算機、控制、數(shù)學等其他學科專業(yè)教育的交叉融合，推動構建“人工智能 +X ”復合專業(yè)培養(yǎng)新模式[14-15]。

智能化仿真是仿真與人工智能有機結合的產(chǎn)物，通常是指將人工智能方法應用于仿真領域，同時還要有效融合相關應用領域專業(yè)技術，基于大數(shù)據(jù)資源和高性能計算環(huán)境，提升仿真模型設計、仿真應用開發(fā)運行及結果分析等仿真關鍵環(huán)節(jié)的智能化水平[16-18]。仿真與人工智能的結合，就是要將人工智能方法與技術應用于仿真全生命周期各個環(huán)節(jié)，支持構建各類智能化仿真應用系統(tǒng)[19-20]。

深度學習、強化學習等人工智能方法逐步應用于仿真建模領域，是碩士、博士研究課題中的熱點。這種智能化建模方法不同于傳統(tǒng)的基于解析模型和基于物理機理的建模方法，而是通過觀察仿真對象的感知信息和行為表現(xiàn)，進行有監(jiān)督的行為模型學習；或是通過與環(huán)境進行交互，在博弈對抗中不斷獲取交互經(jīng)驗，學習最優(yōu)行為策略，并構建形成智能化仿真模型。這種方法具有建模效率高、可增量式演化、自適應性強的優(yōu)點[。

目前仿真人才培養(yǎng)模式有待優(yōu)化，為了滿足各個行業(yè)對智能化仿真人才的需求，需要考慮實施博士、碩士、學士、工程教育、資格證書教育和職業(yè)培訓教育等不同層級的人才培養(yǎng)模式，進一步完善仿真學科人才培養(yǎng)目標，規(guī)范課程體系和撰寫系列教材，形成仿真學科的學位培養(yǎng)體系，從而為21世紀信息化社會培養(yǎng)大量的仿真人才。

國家正從經(jīng)濟大國向經(jīng)濟強國轉變，我國培養(yǎng)的仿真專業(yè)研究生承擔著重要的歷史使命和責任，必須牢牢把握住人工智能與建模仿真深度融合的契機，推動建模仿真技術向著智能化仿真方向穩(wěn)步前進。

（二） 滿足三類研究生人才的培養(yǎng)需求

在人工智能技術不斷應用于建模仿真的背景下，打造面向未來智能化仿真應用的仿真專業(yè)課程知識體系，培養(yǎng)與智能時代相適應的仿真人才，是為我國各領域建設提供有力仿真專業(yè)人才支撐的根本途徑[22-23]。為了打造同時具備建模仿真和人工智能技術的仿真專業(yè)研究生人才隊伍，滿足國家對于智能化仿真專業(yè)人才的迫切需求，仿真系統(tǒng)工程方法課程重點滿足以下三類仿真專業(yè)研究生人才的培養(yǎng)需求。

第一，精于智能技術和仿真技術的基礎拔尖人才。著眼培養(yǎng)精于人工智能領域底層核心技術、建模仿真領域關鍵核心技術，能夠解決人工智能和建模仿真核心關鍵問題的基礎拔尖人才，以便能夠逐步形成攻克智能化仿真領域“卡脖子\"技術的研究生人才梯隊。

第二，善于智能運用和仿真實踐的復合技術人才。著眼培養(yǎng)善于人工智能技術運用和建模仿真技術實踐，并能夠解決實際運用過程中重大問題的復合型技術人才，實施“碩一博\"貫通培養(yǎng)，以便逐步形成善于運用智能化仿真技術促進各領域內(nèi)應用研發(fā)和技術創(chuàng)新的復合型技術人才梯隊。

第三，具備智能化仿真素養(yǎng)的技術管理人才。著眼培養(yǎng)具有較強智能化素養(yǎng)、熟悉建模仿真技術應用的技術管理人才，加強與高科技企事業(yè)單位和技術創(chuàng)新團隊的合作育人，加強崗位實踐能力鍛煉，以期形成適應未來高科技發(fā)展需求的技術管理人才梯隊。

（三） 完美契合仿真的四類特性

仿真系統(tǒng)工程方法課程講授如何運用人工智能與建模仿真相關科學理論和技術手段來改造世界、創(chuàng)造財富，因此，本門課程的教學目標是有重點地介紹智能化仿真系統(tǒng)的構成、核心技術、設計方法等，通過課堂教學、實驗使學員全面掌握系統(tǒng)仿真設計和工程實現(xiàn)的方法和技能，了解系統(tǒng)仿真的發(fā)展方向。

本門課程重在培養(yǎng)研究生學員對建模仿真專業(yè)的基本認知能力、通用問題求解能力、領域問題求解能力和對仿真平臺工作原理理解能力，以及仿真應用能力與仿真系統(tǒng)開發(fā)能力，并且注重不同章節(jié)內(nèi)容設置及其依賴管理，實現(xiàn)學員從學仿真到自己用仿真的轉變。仿真技術的實踐性、時代性、綜合性和系統(tǒng)性四種特性，是融合人工智能技術必須考慮的著眼點，也是人工智能技術應用于仿真領域必須滿足的基本要求。

1仿真的實踐性：仿真專業(yè)研究生培養(yǎng)的核心特點是實踐性，相關課程的知識大多是從現(xiàn)實世界的應用實踐中總結提煉得來的。應用需求始終是牽引仿真相關技術發(fā)展的主要動力，只有牢牢把握仿真應用需求，才有可能真正掌握仿真專業(yè)知識體系形成和仿真人才培養(yǎng)的脈絡[24。因此，本門課程建設必須從仿真的實踐性出發(fā)，增加實踐性要素。

2）仿真的時代性：仿真學科與時俱進，具有很強的時代性，仿真教育和人才培養(yǎng)需要跟上時代的發(fā)展。仿真專業(yè)始終以計算機、網(wǎng)絡等信息技術為基礎，與相關信息技術保持同步更新演進。例如，伴隨著計算機的誕生，仿真知識體系在應用需求牽引和計算機技術的推動下不斷豐富拓展，形成了以計算機仿真為主體的仿真學科知識體系。近年來，人工智能的快速發(fā)展正在推動智能化仿真技術的興起。因此，仿真系統(tǒng)工程方法課程的建設要緊跟智能化仿真的發(fā)展趨勢，設計滿足時代需求的智能化仿真知識體系。

3）仿真的綜合性：仿真學科具有綜合性的特征，一方面是指仿真應用系統(tǒng)的構建需要涉及計算機、控制、通信等多個學科知識，另一方面是指仿真需要與其應用領域緊密結合，融入特定應用領域內(nèi)的知識。因此，仿真知識體系需要綜合多個學科的知識，仿真人才應是綜合性人才。仿真系統(tǒng)工程方法課程的知識體系設計既要綜合考慮計算機、控制等相關學科的基礎知識，又要考慮仿真相關應用領域的專業(yè)知識，實現(xiàn)二者的有機融合。

4）仿真的系統(tǒng)性：仿真研究通常需要在相應的仿真平臺上建立研究對象模型及其仿真應用系統(tǒng)，然后基于該仿真應用系統(tǒng)進行仿真實驗，進而分析研究對象的行為、特性。此外，部分仿真應用系統(tǒng)還可用于分析預測、試驗鑒定和模擬訓練。因此，基于仿真應用系統(tǒng)來分析研究客觀世界是仿真的特點，也是仿真系統(tǒng)工程方法課程建設的基本出發(fā)點和立足點，必須以講授如何構建仿真系統(tǒng)和應用仿真系統(tǒng)為課程重點。

四 課程內(nèi)容設計

（一） 課程知識體系

仿真系統(tǒng)工程方法課程知識體系是智能化仿真領域的核心知識集合，涵蓋智能化仿真系統(tǒng)的基本概念、基本方法、關鍵技術等多個環(huán)節(jié)的邏輯體系，并且各個環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系、相互依賴。本課程知識體系設計要注重培養(yǎng)適應不斷變化的經(jīng)濟與社會發(fā)展需求，注重建模仿真專業(yè)課程與其他應用領域交叉融合，培養(yǎng)復合型研究生人才。

主要從智能化仿真系統(tǒng)的建模、分析、設計、集成、運行和應用等角度出發(fā)，參考分布式仿真工程與運用過程（DSEEP）標準，講述智能化仿真系統(tǒng)全生命周期中的關鍵理論、技術和方法。本門課程知識體系的設計，既要以系統(tǒng)仿真原理、離散事件仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真、程序設計和人工智能原理等本科專業(yè)課程為基礎，又要突出研究生課程的高階性和創(chuàng)新性兩個核心特點。其中，高階性是指突出知識與能力素質的深度融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維；創(chuàng)新性是指課程內(nèi)容反映前沿性和時代性，教學形式呈現(xiàn)先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化[25-26。

如圖2所示，仿真系統(tǒng)工程方法圍繞“落實建模仿真與人工智能思維培養(yǎng)”的目標，面向智能化仿真的迫切需求，其知識體系由智能化仿真建模、智能化仿真系統(tǒng)和智能化仿真應用三大部分構成。

1）智能化仿真建模方法：突出人工智能技術在建模領域的應用，主要圍繞著智能化認知建模和機理建模兩個方面的理論和方法。其中，認知建模部分包含了大數(shù)據(jù)智能、深度學習和圖計算、機器學習等人工智能技術在建模領域的應用方法。機理建模部分突出了復雜系統(tǒng)智能仿真語言、元模型框架、定性定量混合等前沿智能建模理論方法。

2）智能化仿真系統(tǒng)技術：重點講解如何實現(xiàn)人工智能賦能的仿真系統(tǒng)構建與運行，包含智能化的仿真運行支撐技術和仿真系統(tǒng)構建技術。其中，仿真運行支撐技術包括智能仿真資源管理、高效能并行仿真、智能分布式仿真等核心知識點；仿真系統(tǒng)構建技術則包括跨媒體智能可視化、基于機器學習的仿真試驗設計等內(nèi)容。

3智能化仿真應用技術：重點圍繞智能化仿真VVamp;A技術展開，包括基于深度學習和大數(shù)據(jù)的仿真試驗VVamp;A技術，基于知識的智能化仿真模型校核技術，基于實時數(shù)據(jù)的仿真模型校核驗證技術，智能化仿真試驗結果管理、分析與評估技術等內(nèi)容。

（二） 章節(jié)設置與課時安排

仿真系統(tǒng)工程方法課程堅持以學生為中心，融合自主學習、協(xié)作學習、項自式學習和體驗式學習等多種教學理念，創(chuàng)新學習方式，提升學習效率。本門課程的內(nèi)容設計，其目的不僅是教會學生學習知識，更注重啟迪學生創(chuàng)新思維，引導學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問 知識傳授為主轉變?yōu)橐运季S與能力的提升為主的課題，激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。為此，課程探索了以程設計思路。

課程探索從知識輸出到能力導向的課程轉型，就要求內(nèi)容創(chuàng)新和切實達成教學自標。本課程的章節(jié)設置與課時安排，如圖3所示。綜合應用從做中學、自我學習、項目學習、同伴互學和探究式學習等多種方法27]。圍繞智能化仿真系統(tǒng)的概念建模、模型設計、系統(tǒng)實現(xiàn)和系統(tǒng)應用等關鍵環(huán)節(jié)，設置相應的章節(jié)。課程共包含五個章節(jié)的理論部分，共計36課時。為了對所學知識進行實踐應用和加深理解，還設置了8課時的實踐環(huán)節(jié)。

1）第一章概述。共4課時，旨在讓學員對智能化仿真相關的基本概念、典型技術、基本過程和具體應用等有一個相對全面而直觀的認識，并且概述性地介紹相關內(nèi)容及典型人物，用以激發(fā)學員的學習興趣，進一步了解課程的歷史背景與總體要求。

2）第二章概念建模。共4課時，旨在講授概念建模的基本概念和基本方法，以及仿真需求分析和仿真想定設計等方法。該部分內(nèi)容屬于智能化仿真建模方法的范疇，其內(nèi)容設置突出了人工智能方法在概念建模、需求分析、仿真系統(tǒng)設計方面的應用。

3）第三章仿真建模方法。共8課時，旨在講授人工智能技術在仿真建模中的應用，對應知識體系中智能化仿真建模方法部分，包含了多種建模范式及其原理、機理建模和認知建模等內(nèi)容。此外，針對數(shù)字孿生等仿真領域研究熱點也設置了相應章節(jié)。

4）第四章仿真系統(tǒng)技術。共8課時，旨在講授如何設計并運行智能化仿真系統(tǒng)，與知識體系中智能化仿真系統(tǒng)技術對應。其內(nèi)容涵蓋了仿真系統(tǒng)設計、集中并行、分布式運行、可視化等仿真系統(tǒng)設計與運行的核心技術。

5）第五章仿真應用技術。共4課時，與知識體系中智能化仿真應用技術相對應，包含了VVamp;A、校核、數(shù)據(jù)分析和結果評估等仿真系統(tǒng)應用相關內(nèi)容。

6課程實踐。為了鞏固課程中所學的知識，加深對相關方法和技術的理解，提高應用智能化仿真技術分析和解決實際問題的能力，設置了課程實踐環(huán)節(jié)。實踐環(huán)節(jié)的設計采用CDIO模式，學員使用教學實驗平臺工具軟件，自主設計仿真應用系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)和解決在實驗中出現(xiàn)的主要問題，并安排學生進行實踐匯報和答辯。

五 課程考核方式

（1） 考核方法

課程希望通過仿真解決實際應用問題方法的學習與實踐，培養(yǎng)學生在理解仿真基礎知識和基本原理的同時，能主動在各自專業(yè)學習與研究中利用課程所學的方法和技能，進行實際應用問題求解，具備利用仿真知識動手解決具有一定難度的實際問題的能力，具備較好的仿真思維與能力[28-29]。

課程實踐采用案例式教學方法，采用一個典型案例貫穿整個實踐過程，為學員示例各個實踐環(huán)節(jié)的設計、開發(fā)、調(diào)試方法，學員以小組為單位從案例庫中選擇感興趣的案例，參照典型案例的解決方法，自行設計實現(xiàn)一個分布式仿真系統(tǒng)，從而實踐應用前面學習過的概念建模方法、仿真建模仿真、仿真系統(tǒng)技術和仿真應用技術等課程知識點。

本課程通過提供自主研發(fā)的教學實驗平臺，檢驗學員的應用問題查找、仿真應用問題需求分析、仿真概念建模、系統(tǒng)建模、仿真軟件開發(fā)、仿真集成、數(shù)據(jù)獲取和仿真分析評估等應用實踐能力，把從課程學到的仿真專業(yè)知識靈活運用到實際工程應用中，把枯燥的理論知識通過上機實驗進行驗證，提高在科研中探索問題、分析問題和解決問題的能力。重在培養(yǎng)學員成長為獨立思考的“創(chuàng)新型學霸”，培養(yǎng)學員分析和解決現(xiàn)實問題的能力，包括三個方面：一是對實際問題進行面向對象分析與建模的能力；二是自己動手設計與開發(fā)仿真系統(tǒng)的能力；三是仿真結果分析反饋和解決問題的能力。

（二） 打分規(guī)則

學生按照分組完成作業(yè)，一般3＼～5人一組，根據(jù)興趣自行選題，組內(nèi)人員任務分工明確，檢查驗收作業(yè)時，結合系統(tǒng)運行情況和實驗報告，每人需要講述自己的工作并作出評價和改進意見。課程實踐部分的考核評價分為系統(tǒng)開發(fā)和實驗報告、課堂表現(xiàn)兩部分，兩部分均為百分制。

1）系統(tǒng)開發(fā)和實驗報告部分：分別對實驗報告和系統(tǒng)開發(fā)（程序代碼）進行評價，按照實驗報告和系統(tǒng)開發(fā)（程序代碼）各占一半的比例，計算每個小組的得分；按照小組內(nèi)的任務分工，確定小組內(nèi)每個成員的得分系數(shù)，小組得分與每個成員的得分的乘積就是小組成員本部分的最終得分。

2）課堂表現(xiàn)部分：每人的初始分值為90分；每缺一次課，減5分（減完為止）；每做一次匯報，加5分（最高得100分）；課代表，加5分（最高得100分）。

學員的最終成績是系統(tǒng)開發(fā)與實驗報告（ 60% 與課堂表現(xiàn)（ 40% 的加權和。得到最終成績后，再對應轉換為優(yōu)、良、中、及格和不及格。

（三） 實踐過程實施

仿真系統(tǒng)工程方法所面向的仿真專業(yè)研究生所屬學科為工程技術類學科，因此課程采用CDIO教育模式，即包含構思（Conceive）設計（Design）實施（Im-plement）和運行（Operate）四個環(huán)節(jié)[30-31]。要求學員首先明確任務需求，并且綜合考慮技術、制度等主要因素，提出所選擇實踐題目的概念模型、技術要求和開發(fā)計劃。然后，學員需要通過綜合應用課程所學的智能化建模方法開發(fā)系統(tǒng)所需的各類仿真模型、設計系統(tǒng)流程和架構。在實施環(huán)節(jié)中，需要學員依據(jù)設計的仿真模型和應用系統(tǒng)，進行模型實現(xiàn)和系統(tǒng)開發(fā)。最后，要求學員能夠運行自己開發(fā)的仿真系統(tǒng)，并做好系統(tǒng)后續(xù)的維護、優(yōu)化和淘汰等工作計劃。通過基于CDIO模式的課程實踐，可以培養(yǎng)學員的工程基礎知識、個人能力、團隊協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力[32-33]。

如圖4所示，在自主研發(fā)的教學實驗平臺的支撐上，進行課程實踐的流程主要包括自擬實踐題目、需求分析與概念建模、仿真系統(tǒng)設計與開發(fā)、運行仿真和采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和結果評估五個步驟。

1在自擬實踐題目階段，主要考查學員的應用問題查找能力。基于教學實驗平臺提供的實驗規(guī)劃設計和問題定義功能，學員可以針對不同的實驗問題，設計對應的實驗科目，通過對實驗題目問題進行定義和想定描述。

2）在需求分析與概念建模階段，主要考查學員的仿真應用需求分析能力和仿真概念建模能力?；诮虒W實驗平臺提供的需求分析和概念建模功能，學員可以進行面向對象分析，包括用例設計、對象類分析等。

3）在仿真系統(tǒng)設計與開發(fā)階段，主要考查學員系統(tǒng)建模能力和仿真軟件開發(fā)能力?；诮虒W實驗平臺提供的智能建模和系統(tǒng)設計功能，學員可以進行系統(tǒng)靜態(tài)建模、動態(tài)建模、系統(tǒng)流程和系統(tǒng)結構設計，并進行仿真系統(tǒng)開發(fā)。

4）在運行仿真和采集數(shù)據(jù)階段，主要考查學員仿真集成能力和數(shù)據(jù)獲取能力?；诮虒W實驗平臺提供的仿真運行支撐功能，學員可以運行開發(fā)完成的系統(tǒng)，并采集仿真數(shù)據(jù)。

5）在數(shù)據(jù)分析和結果評估階段，主要考查學員的仿真分析評估能力?；诮虒W實驗平臺提供的數(shù)據(jù)評估和分析功能，學員可以對仿真過程中采集的數(shù)據(jù)進行分析評估。

六 課程教學效果

國防科技大學系統(tǒng)建模與聯(lián)合仿真教學團隊于2023年9月完成仿真系統(tǒng)工程方法研究生專業(yè)課程的智能化升級改造建設，應用于2024級控制科學與工程專業(yè)的碩士研究生課程教學，共有80余名學員參加課程學習。經(jīng)過一輪教學后受到學員及相關學員的充分肯定，課程督導和抽查均獲評優(yōu)秀。學生的智能化仿真建模與系統(tǒng)開發(fā)能力明顯提升，絕大部分學員具備了直接從事仿真應用系統(tǒng)設計與開發(fā)的能力。部分學員對自選實踐題目進行總結提煉，申請發(fā)明專利4項、發(fā)表學術論文3篇，形成了一批智能化仿真人才培養(yǎng)高水平教育研究與改革實踐成果，為其他院校培養(yǎng)智能化仿真人才提供寶貴經(jīng)驗和有益借鑒。參與課程建設的教員也成功申報了湖南省教改課題多項、發(fā)表教學論文多篇。

七 結束語

國防科技大學通過仿真系統(tǒng)工程方法課程的建設，從社會適應角度奠定了研究生學員長遠發(fā)展的基礎，滿足國家社會和行業(yè)產(chǎn)業(yè)對仿真人才的需求。課程助力研究生學員適應行業(yè)建模仿真應用發(fā)展需求，融會貫通仿真需求分析、仿真概念建模、仿真模型開發(fā)、仿真系統(tǒng)集成和仿真結果分析評估等知識，提出滿足智能化仿真應用需求的系統(tǒng)性解決方案，使學員能夠跟蹤建模仿真領域的前沿技術，具備一定的仿真工程創(chuàng)新能力，能夠從事應用驅動的建模仿真產(chǎn)品的設計、開發(fā)和生產(chǎn)。通過課程的建設，可以提供豐富多樣的理論教學和課程實踐，大大豐富了教學時間和空間，提高了學生的學習主動性，取得了良好的教學效果

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