物流系統(tǒng)仿真課程案例教學(xué)方法的研究與應(yīng)用

孫雪+于鑫

摘要：物流系統(tǒng)仿真課程是物流工程專業(yè)的必修課，是一門理論和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。本文提出采用案例教學(xué)方法對(duì)課程進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以期在理論和實(shí)踐教學(xué)中通過(guò)案例選擇、課堂討論及實(shí)踐和總結(jié)，收到良好的教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和信心，得到學(xué)生的肯定。

關(guān)鍵字：物流系統(tǒng)；案例教學(xué)方法；仿真課程

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）15-0127-02

一、引言

物流系統(tǒng)仿真課程是物流工程專業(yè)的必修課，主要是使學(xué)生掌握系統(tǒng)仿真的理論、方法在物流領(lǐng)域的應(yīng)用，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。仿真內(nèi)容可以從一個(gè)具體的物流流程拓展到整個(gè)物流配送中心的規(guī)劃，深入到物流的各個(gè)方面，因此對(duì)物流工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，仿真能力的培養(yǎng)是非常必要和重要的。物流系統(tǒng)仿真課程可以分為理論和實(shí)踐兩大部分，其中理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又需要理論的指導(dǎo)，兩者相輔相成。在課程教學(xué)中，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)仿真知識(shí)的興趣和積極性，案例的設(shè)計(jì)是很重要的。

二、案例教學(xué)方法

案例教學(xué)方法是由德國(guó)教育實(shí)踐家瓦·根舍因（Martin Wagenschein，1896—1988）提出的，他認(rèn)為要發(fā)展學(xué)生的能力，就應(yīng)該教給學(xué)生基本的知識(shí)，就需要改革教材，從日常生活中選取蘊(yùn)含科學(xué)本質(zhì)的范例進(jìn)行教學(xué)，來(lái)培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思考的能力[1]。案例教學(xué)法也稱實(shí)例教學(xué)法或個(gè)案教學(xué)方法，是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，在教師的指導(dǎo)下，采用案例組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法。教師在教學(xué)中主要扮演設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與和討論。在教學(xué)過(guò)程中，教師由課堂的管理者和知識(shí)的傳授者，轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)者和促進(jìn)者。該方法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，由教師提出實(shí)際典型的問(wèn)題，讓學(xué)生積極地思考、分析和討論。通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)良好寬松的教學(xué)實(shí)踐情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力。

三、有關(guān)物流系統(tǒng)仿真課程的案例教學(xué)方法研究

物流系統(tǒng)仿真課程是一門綜合性很強(qiáng)的課程，主要針對(duì)物流工程專業(yè)高年級(jí)的學(xué)生。課程主要分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)主要包括物流系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)、離散事件系統(tǒng)建模、隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量、輸入數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)仿真算法、仿真結(jié)果分析與模型校驗(yàn)等內(nèi)容[2]。實(shí)踐教學(xué)主要是具體的物流系統(tǒng)的建模仿真。在教學(xué)過(guò)程中，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相得益彰，案例教學(xué)方法可以深入到理論和實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中去。

1.理論教學(xué)中案例教學(xué)方法的研究。在物流系統(tǒng)仿真課程的理論教學(xué)中，需要涉及很多的數(shù)學(xué)知識(shí)，比如隨機(jī)數(shù)、隨機(jī)變量、函數(shù)分布、概率統(tǒng)計(jì)等。雖然已經(jīng)在低年級(jí)為學(xué)生開設(shè)了高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)等相關(guān)課程，但是由于他們對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有個(gè)體差異，并且隨著時(shí)間的推移，有些基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)遺忘，部分學(xué)生對(duì)較難、較深的數(shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生了畏難心理。物流系統(tǒng)仿真課程的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)進(jìn)一步進(jìn)行的仿真設(shè)計(jì)和仿真操作有著至關(guān)重要的作用，所以在教學(xué)中一定要提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣和積極性。為了使物流系統(tǒng)仿真課程的基本理論知識(shí)更容易地讓學(xué)生掌握，需要設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單而又實(shí)用的案例來(lái)輔助教學(xué)。這里可以利用學(xué)生很熟悉的Office工具中的Excel來(lái)設(shè)計(jì)案例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比如在講到隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量時(shí)，可以利用Excel中的函數(shù)庫(kù)產(chǎn)生一些符合某些分布函數(shù)的隨機(jī)數(shù)，讓學(xué)生對(duì)隨機(jī)數(shù)和分布函數(shù)的概念有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，并根據(jù)理論知識(shí)計(jì)算這些隨機(jī)數(shù)的分布，對(duì)理論分布進(jìn)行驗(yàn)證，加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)理論的理解。在課堂中，教師可以先把理論知識(shí)和基本工具的使用方法介紹給學(xué)生，然后提供一些案例，讓學(xué)生自己在電腦上進(jìn)行練習(xí)。當(dāng)然，教師要鼓勵(lì)大家一起討論，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐逐步接受所學(xué)的理論知識(shí)。這種方法在理論教學(xué)中的效果較好。本學(xué)期物流系統(tǒng)仿真課程的理論教學(xué)部分是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，通過(guò)這種方法，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂氣氛較為熱烈和輕松，而且在課后調(diào)查中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方法還是很認(rèn)同的，認(rèn)為學(xué)習(xí)理論知識(shí)還是很有意義的。

2.在實(shí)踐教學(xué)案例教學(xué)方法的研究。物流系統(tǒng)仿真課程的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該是最容易讓學(xué)生產(chǎn)生興趣的部分，但是由于目前市面上的仿真軟件種類很多，每一種仿真軟件都有它自身的特點(diǎn)和使用方法，對(duì)每一種仿真軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生都是零起點(diǎn)。由于課時(shí)有限，在課堂上不能面面俱到，所以應(yīng)選擇一種仿真軟件進(jìn)行詳細(xì)的講解和上機(jī)實(shí)踐。在課上，我們選擇AutoMod作為物流系統(tǒng)仿真軟件。在使用AutoMod進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，必須要對(duì)各個(gè)作業(yè)流程建立過(guò)程語(yǔ)言，通過(guò)編寫程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的作業(yè)流程和各個(gè)流程之間的通信。掌握強(qiáng)大的AutoMod仿真工具，需要操作人員必須具備相關(guān)的編程知識(shí)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，低年級(jí)學(xué)習(xí)的C語(yǔ)言、Java語(yǔ)言對(duì)編程能力的培養(yǎng)是很重要的。但是AutoMod不同于C語(yǔ)言、Java語(yǔ)言，它有自身的語(yǔ)法和規(guī)則。

實(shí)踐部分的課程，需要教師從最基本的操作開始，循序漸進(jìn)地進(jìn)行。從最基本的AutoMod基礎(chǔ)知識(shí)到比較復(fù)雜的系統(tǒng)知識(shí)，從簡(jiǎn)單的物流作業(yè)流程到復(fù)雜的物流規(guī)劃，從易到難，教師都可以采用案例教學(xué)方法來(lái)進(jìn)行。案例設(shè)計(jì)也應(yīng)從易到難，最好每一部分都能從一個(gè)簡(jiǎn)單的案例入手進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，逐步深入，讓學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，輕松地完成相應(yīng)的大作業(yè)。通過(guò)實(shí)踐部分的案例教學(xué)方法，學(xué)生能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心，在軟件入門后，很多學(xué)生還很愿意繼續(xù)自學(xué)，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。

四、教學(xué)案例的應(yīng)用

在物流系統(tǒng)仿真課程的傳送帶分揀系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中，可以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜設(shè)計(jì)下面的案例，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握傳送帶分揀系統(tǒng)仿真，完成實(shí)驗(yàn)大作業(yè)。

案例1：有一種物品L_a，從傳送帶sta_in點(diǎn)，按照到達(dá)頻率服從指數(shù)分布函數(shù)normal 100，20秒進(jìn)入系統(tǒng)，通過(guò)傳送帶，從傳送帶sta_out點(diǎn)移出系統(tǒng)。

案例2：有一種物品L_a，從傳送帶的3個(gè)入口站點(diǎn)，即sta_in1、sta_in2、sta_in3，按照到達(dá)頻率服從指數(shù)分布函數(shù)normal 100，20秒進(jìn)入系統(tǒng)。然后通過(guò)傳送帶，在傳送帶的3個(gè)出口站點(diǎn)，即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出系統(tǒng)。

案例3：有三種物品L_a、L_b、L_c，分別從傳送帶的3個(gè)入口站點(diǎn)，即sta_in1、sta_in2、sta_in3，按照L_a的到達(dá)頻率服從正態(tài)分布函數(shù)normal 150，30秒進(jìn)入系統(tǒng)；按照L_b的到達(dá)頻率服從正態(tài)分布函數(shù)normal 100，25秒進(jìn)入系統(tǒng)；按照L_c的到達(dá)頻率服從均勻分布函數(shù)uniform 300，60秒進(jìn)入系統(tǒng)。然后通過(guò)傳送帶，再?gòu)牧硗夥謩e對(duì)應(yīng)的3個(gè)站點(diǎn)，即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出，移入到相應(yīng)的Q_out隊(duì)列中去。

案例4：有三種物品L_a，L_b，L_c，按照案例2進(jìn)入系統(tǒng)。在進(jìn)入時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)間符合e 3min（大約3分鐘）的指數(shù)分布，L_a的合格率為95%，L_b的合格率為96%，L_c的合格率為99%。通過(guò)傳送帶，將三種物品的合格產(chǎn)品從另外對(duì)應(yīng)的三個(gè)點(diǎn)移出，移入相應(yīng)的Q_out隊(duì)列中去，將不合格產(chǎn)品移動(dòng)到cv.sta7的Q_check隊(duì)列中等待檢修。

案例5：按照案例2的流程，分別對(duì)合格的貨物進(jìn)行打包，每10件打包后離開系統(tǒng)。

以上設(shè)計(jì)的5個(gè)案例是相關(guān)的，并且從案例1到案例5是按照從易到難，逐步加深來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)的講解，可以按序提出上面各案例，讓學(xué)生分別實(shí)現(xiàn)。案例1是最簡(jiǎn)單的一個(gè)例子，學(xué)生能夠很容易地根據(jù)所學(xué)的基本語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)程序。然后再提出案例2，從案例1的一個(gè)入口和出口，變成案例2的3個(gè)入口和出口，讓學(xué)生了解傳送帶的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)多入口和出口問(wèn)題。當(dāng)學(xué)生通過(guò)AutoMod軟件運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的流動(dòng)物品的傳輸效果，還是非常感興趣的。然后在案例2的基礎(chǔ)上，提出案例3。案例3將一種物品變?yōu)榱巳N物品，分別從相應(yīng)的入口進(jìn)入系統(tǒng)和出口離開系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)邏輯發(fā)生了變化，比案例2更難一些。案例3的實(shí)現(xiàn)效果，是系統(tǒng)中的三種不同顏色的物品在流動(dòng)，其實(shí)現(xiàn)效果比案例2的更加豐富和絢麗，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又增強(qiáng)了很多。在完成案例3后，可以提出案例4。案例4在案例3的基礎(chǔ)上增加了各物品合格率的條件，對(duì)合格物品和不合格物品的流向進(jìn)行處理。隨著條件的增多，系統(tǒng)也變得更加復(fù)雜。這時(shí)可以讓學(xué)生進(jìn)行討論，根據(jù)以前所學(xué)的知識(shí)來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)這個(gè)案例。由于在前面的模塊，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)合格率問(wèn)題的處理邏輯，所以這時(shí)他們可以根據(jù)所掌握的內(nèi)容來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)會(huì)舉一反三，融會(huì)貫通。案例5實(shí)際上是在案例4的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)條件，讓學(xué)生在之前基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)前提下來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一部分的教學(xué)過(guò)程為兩課時(shí)，通過(guò)5個(gè)案例的提出和實(shí)踐，讓學(xué)生較快地掌握物流系統(tǒng)中傳送帶分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，為獨(dú)立完成這一部分的大作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié)論

在物流系統(tǒng)仿真課程中使用案例教學(xué)方法，是一種教學(xué)方法的創(chuàng)新。通過(guò)在課程中實(shí)施案例教學(xué)方法，不僅可以讓學(xué)生在更好地理解基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)技術(shù)在案例中的應(yīng)用，而且通過(guò)案例實(shí)踐提高他們分析和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)他們學(xué)好這門課程的興趣和信心。

參考文獻(xiàn)：

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