多供應商市場下的工業工程仿真課程教學資源庫研究

李賢功,李乃梁,馬從安

(中國礦業大學 礦業工程學院,江蘇 徐州 221116)

多供應商市場下的工業工程仿真課程教學資源庫研究

李賢功,李乃梁,馬從安

(中國礦業大學 礦業工程學院,江蘇 徐州 221116)

工業生產仿真軟件近年來發展迅速,文章結合當今生產系統仿真軟件發展的新特點和未來企業的需求變化,建立面向理論、技術、學生和企業應用為核心的教學資源庫建設模式,整合各類資源,提高課程教學的效果。

工業工程;仿真軟件;教學資源庫;建設

1 仿真軟件的分類與新特點及教學中存在的問題

1.1 對新的教學需求和教學形式的資源支撐不夠

隨著MOOC、微課堂、翻轉教學等教學需求和教學形式接受度的不斷提升,對于教學資源的多元化、學生能動性的重視程度也越來越高。必須有足夠的資源支撐,否則難以保證教學效果。

1.2 相似的仿真軟件眾多,老師教學和學生學習不便

發展至今,仿真軟件種類眾多,跟工業工程相關的主要包括物流仿真、系統仿真和機器人仿真類軟件。給老師教學和學生學習以及企業應用帶來了難度。一方面,仿真軟件各有優勢和側重；另一方面,軟件的多樣性也帶來了學習的困難,由于所采用技術的不同,導致老師教學和學生在不同仿真軟件切換時候存在困難,過多消耗了對于仿真環境和語言的學習,無法集中資源使得產出最大化。

1.3 教學與實際應用距離太遠,存在脫節現象

當前教學和考核過于注重基本理論和方法,對于新問題以及實際的聯系不足。學生感觸不深,掌握不牢。與企業的需求實際差距較大,也導致應用效果不良。

2 教學資源庫的建設內容及運行機制

2.1 建設內容

建立系統建模與仿真教學資源庫,使資源庫包括四個庫。即經典理論模型資源庫,技術資源庫、學生案例資源庫、企業應用資源庫。這個建設內容的過程是一個不斷完善、不斷積累的過程。各個資源庫詳細內容如下。

(1)經典理論模型資源庫。經典理論庫主要包括如排隊論的經典模型、哲學家就餐問題經典模型、科學家旅行問題經典模型、啤酒游戲經典模型等,包括這些模型的數學描述,計算機解決算法等。這些經典問題,能夠引起學生學習的興趣和思考,通過這些經典的模型和理論資料,可以加深學生對于問題的認識和理解,提升學生的專業知識水平。

心動為啥難以轉化為行動？自然條件差、經濟基礎薄弱等是常見理由。比如在發展農業產業中，看到典型地區龍頭企業數量多，帶動能力強，因自身經濟底子薄，就聲稱“有心發展，無力實施”。在農村改廁中，反復強調群眾參與積極性不高，改廁工作難度大。

(2)技術方法資源庫。當前的仿真軟件眾多,就工業工程領域來說,數目不下十種。這些軟件既有傳統的,應用很成熟的軟件,也有一些新興的軟件。通常來講,傳統軟件應用廣泛,資源多,教學都相對容易,卻對于新技術,新方法的支持能力不夠。而新軟件則主動融合3D仿真技術、GIS地圖技術以及全新的面向對象的技術等。其實不論哪種技術,能夠解決問題的就是最適合的。軟件的眾多帶來了選擇多樣性的同時,也帶來了教學和應用上的困難。因此,在這個資源庫中,除了包括各種仿真軟件介紹、使用方法和經驗等,還應該包括各種仿真方法的對比,以及不同仿真建模軟件和方法之間的過度和遷移方法等。如包括Witness軟件的編程基礎,編程技巧,常見難題解決方法,軟件的操作指南等供所有學生學習,以及相關軟件如Flexim、Anylogic、Arena、Plant Simulation、Simio等軟件的這方面資料。在資源庫中,注意將不同平臺的相關技術進行歸類,形成一個相互區別又相互銜接的有機的系統。

(3)學生案例資源庫。學生案例資源庫主要包括以往屆本科生優秀的作業案例、課程設計以及畢業設計案例,此外還包括學生參加競賽的獲獎案例等。學生案例庫是最接近于學生學習的一個資源庫,由于是學生的優秀作品的整理,因此對于學生來說容易理解和學習。學生可以通過在向前幾屆學生學習的基礎上做到青出于藍而勝于藍。

(4)企業應用資源庫。企業應用資源庫包括網上收集的企業實施仿真項目案例,軟件供應商提供的企業案例以及教師企業科研項目案例等。企業資源庫是最接近實際生產和生活系統的仿真應用,可以連接實習基地、科研企業等建立企業資源庫。在企業資源庫中,可以根據不同的類型來進行分類,如按照行業可以分為能源采掘行業、制造業、服務業等進行分類。在制造業內部還可以按照供應、生產、分銷等進行分類。在企業資源庫的使用過程中,可以根據不同的需求有所側重。

2.2 運行模式

案例資源庫應用主要在老師備課、學生課堂討論、作業以及案例的來源,同時可以延長課程學習的時間與拓展學生學習的空間。要保證資源的使用效果必須解決課程庫如何用的問題,通過建立一套辦法來提高課程資源庫的運行效果。

(1)作為教師備課、講授的有力支撐。近年來,不少高校在教學大綱制定時,往往壓縮講授學時,提高實踐學時。這就要求教師在有限的時間內,提供足夠的知識給學生。豐富的案例庫,可以有效提高教師講課的信息量,為教師課堂講授提供有力的支撐,

(2)作為課堂討論、作業的問題和案例來源。有些教材的習題和案例分析存在年年重復的問題,在課堂教學的討論以及課后作業中需要更具有信息量的資料或者案例,因此豐富的課程資源庫將是提高這些環節教學效果的有力支撐。

2.3 輸出及考核

(1)注重多重途徑考核與反饋。教學效果的考核與評價往往與課程考核等同。課程的結束也意味著教學的結束。其實從教學的根本目的來看,應該把這個時間范圍進一步拉長。系統仿真類課程的教學不僅僅瞄準課程的考核要求,應該更進一步瞄準專業課程設計、學生大學期間的畢業論文乃至以后在企業中的應用。因此,教學效果的考核方式包括課程考核、課程設計、畢業設計以及企業人才反饋等。

(2)參加各類級別的仿真建模大賽和專業比賽。系統仿真作為一門近年來快速發展的技術,在解決當今復雜問題中體現出來的優勢越來越明顯。培養學生動手解決實際問題的能力,學生的思維和創新能力。各類比賽也是進一步提高學生解決問題能力,服務企業和社會的絕好機會。幾年來,隨著軟件供應商對于仿真市場的開發,如Flexsim、Simio等仿真軟件企業都在資助全國乃至全世界的仿真技能大賽,通過指導學生參加此類比賽,不僅能夠提升學生的視野和能力,還能夠通過這個交流平臺進一步提升學生的創新意識和學習能力。

2.4 更新與完善

為了提高課程庫的使用效果和活力,必須建立課程庫動態更新與完善的方法。做到臨時更新與學期更新以及年度更新相結合,不斷地補充各個子庫的資源,使軟件庫能夠及時完善。

3 結 論

課程資源庫的建設是一項系統工程,為了提高課程資源庫的使用效果就必須有效整合各種資源,提高包括學生、教師、學校和企業在內的整個社會收益。課程資源庫建設從提升學生學習與應用效果的角度,兼顧老師、學生、學校和企業各個主體的需求,提升各個主體的收益。為學生課堂學習及課外學習提供資源,同時為教學形式和方法的改革提供了充分的資源支持。

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.182

2014年中國礦業大學教改項目“系統建模與仿真課程庫建設研究”(項目編號：2014QN01)。

李賢功(1981—),男,漢族,江蘇贛榆人,博士,講師。研究方向：系統優化。