系統思維在仿真實驗設計中的應用

劉誠+++陳冰+++郭曉峰

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

【關鍵詞】系統思維 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，應重視其在系統仿真能力方面的培養。本校的仿真實驗室具備教學的基本環境，為了應對日益發展的新需求，應該形成一套有效的培養模式。本文從系統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角度構建仿真實驗及實驗室教學方案以提高學生的系統仿真能力。

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。作戰仿真實驗的操作是使用仿真模型或系統上的一些操作實驗定量研究活動。作戰仿真實驗設計是詳細的作戰仿真的概念，是在正式實驗之前，根據實驗的目的和要求，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，即實驗的設計和數據的統計分析。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據來進行科學的統計分析，才能分析出有效的建設性的結論[3]。

三、系統思維在作戰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的需求，而學生的能力培養是一個長期的變化的過程，在學生的能力素質培養過程中實驗室依然要能夠為學生的能力培養提供繼續發展的空間。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劃，也沒有系統的將實驗室的建設與學生的能力素質培養緊密結合起來。

系統思維就是把認識對象作為系統，從系統和要素、要素和要素、系統和環境的相互聯系、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，系統思維是將研究對象看作動態的，不斷變化的，內部因素互相作用，互相影響的整體。通過改變系統的結構，影響系統內部要素之間的關系從而影響系統的功能，達到最優或者滿足條件的效果。系統工程通過系統設計，系統分析，系統決策來選擇出最優方案。其中較為重要的是系統思維是動態的看待研究對象，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。運用系統思維能夠更好地發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展的需求。

四、運用系統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的輸入得到輸出數據，并分析系統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。

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

在這個過程中主要分以下幾個步驟：

1.運用實驗室環境下的局域網，組織仿真比賽對抗

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

2.寫出心得體會，組織分組交流討論

學生經過專門培養之后也需要總結自己的學習經驗。特別是在比賽中取得好成績的學生，將自己的系統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，運用系統思維整體地考慮作戰計劃，提出新的作戰方案，進行再次模擬。

4.對系統方案中重要參數進行分析

對比多次仿真比賽結果，運用層次分析法，找到對作戰結果影響最大的因素并調整對應模型的中的參數來加強學員對于作戰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據

收集每個學生設定的多次大量數據為下一步仿真實驗系統化分析做準備，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需求，結合仿真實驗室的功能，運用系統思維提出更為有效的培養模式，著重分析了如何運用系統思維讓仿真實驗發揮出最大的長久的作用更為有效的提升學員的能力素質。系統思維的運用將實驗室對仿真實驗產生作用的各個要素有效的組織，通過有效規劃就能更好地發揮實驗室教學對人才培養的輔助作用。

參考文獻：

[1] 王海英.系統思維與全局設計：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.作戰仿真實驗設計的基本問題探討，軍事運籌與系統工程，2008（04）.

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