基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)策略

張水旺 王 涌

(1.安徽工業(yè)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032;2.三亞學(xué)院，海南 三亞 572022)

0 引言

近年來(lái)，物流業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始重視物流的重要性和物流從業(yè)人員的能力，物流業(yè)從業(yè)人員是否具有高水平物流系統(tǒng)認(rèn)知和靈活多變的處理能力[1]，成為很多用人單位招聘和考核物流專(zhuān)業(yè)人員的重要指標(biāo)。為順應(yīng)行業(yè)發(fā)展和社會(huì)需求，高校如何培養(yǎng)“新工科”物流專(zhuān)業(yè)人才是物流類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的重要命題[2]。新冠疫情期間為了貫徹 “停課不停學(xué)”的教學(xué)對(duì)策，如何滿足學(xué)生足不出戶即可完成實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，也是重中之重。

物流類(lèi)專(zhuān)業(yè)涉及運(yùn)籌學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息管理、科學(xué)計(jì)算等課程，同時(shí)物流從業(yè)人員也需要涉及多個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)物流環(huán)節(jié)的知識(shí)和技能，“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”正是適應(yīng)這個(gè)需求而開(kāi)展的，旨在培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生理論與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的能力，具備通過(guò)模擬仿真發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，并綜合利用科學(xué)知識(shí)提出解決問(wèn)題的方法。基于此，本文探討基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)策略，旨在讓學(xué)生“停課不停學(xué)”的前提下系統(tǒng)性地提高物流類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力。

1 “物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題

1.1 教學(xué)目標(biāo)模糊不清，教學(xué)內(nèi)容有待優(yōu)化

“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程涉及內(nèi)容廣泛，包括專(zhuān)業(yè)核心課程理論知識(shí)的融會(huì)貫通、計(jì)算機(jī)建模仿真能力、仿真工具和科學(xué)計(jì)算軟件的應(yīng)用等，如果不經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，往往導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程中目標(biāo)不清晰[3]。雖然不同章節(jié)的內(nèi)容都掌握了，但要進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)時(shí)就束手無(wú)策，因此需要明確教學(xué)目標(biāo)，精心優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生不僅掌握點(diǎn)上的內(nèi)容，更要讓學(xué)生從系統(tǒng)論的角度融會(huì)貫通各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從而具備解決物流系統(tǒng)中復(fù)雜的、綜合的、大規(guī)模問(wèn)題的能力。

1.2 教學(xué)方法枯燥單一，考核方式有待改進(jìn)

物流系統(tǒng)中復(fù)雜的、綜合的、大規(guī)模問(wèn)題的解決往往需要借助各種各樣的工具，如Flexsim、Witness、Vensim、Matlab、SPSS等。目前，大部分高校開(kāi)設(shè)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程傾向于采用單一的仿真工具，讓學(xué)生針對(duì)特定的問(wèn)題建立仿真模型，這樣能讓學(xué)生輕而易舉學(xué)會(huì)該實(shí)驗(yàn)的仿真流程，一旦換了場(chǎng)景或者更改了其他條件，學(xué)生往往難以下手。同時(shí)，面對(duì)這類(lèi)課程的考核一直存在一定的困難，因?yàn)榧纫疾鞂W(xué)生對(duì)仿真建模理論知識(shí)的掌握程度，還要考察學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，傳統(tǒng)的課堂考試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能對(duì)上述要求進(jìn)行全面考核[4]。

2 物流系統(tǒng)仿真實(shí)踐平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)的意義

虛擬仿真技術(shù)[5,6]的快速發(fā)展為上述問(wèn)題帶來(lái)了有效的解決途徑。通過(guò)三維圖形界面，再現(xiàn)物流過(guò)程，例如倉(cāng)儲(chǔ)、加工等，學(xué)生可以直觀形象地觀察整個(gè)過(guò)程的運(yùn)行狀況，并利用平臺(tái)提供的分析工具對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行初步分析，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提升課堂教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生通過(guò)方案設(shè)計(jì)、過(guò)程實(shí)現(xiàn)、評(píng)價(jià)等一系列仿真活動(dòng)，增強(qiáng)對(duì)物流系統(tǒng)相關(guān)理論的理解，為提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力保駕護(hù)航。

有效解決實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及經(jīng)費(fèi)限制。由于教學(xué)設(shè)備的有限，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常需要分組進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)效果不理想，學(xué)生誤操作和教學(xué)設(shè)備損壞概率高，實(shí)驗(yàn)教師就必須花費(fèi)大量時(shí)間處理設(shè)備維修上報(bào)、設(shè)備維修等一系列與課程無(wú)關(guān)的事情，分散了教師花費(fèi)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論方法的研究，實(shí)踐平臺(tái)能夠彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足，同時(shí)學(xué)生可以分散開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，而無(wú)需花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)建設(shè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。如新冠疫情期間，學(xué)生可以通過(guò)不同終端在家就可直接訪問(wèn)實(shí)踐平臺(tái)，從而完成課程實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

2.2 實(shí)踐平臺(tái)整體設(shè)計(jì)

實(shí)踐平臺(tái)要求面對(duì)一體化教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理控制，滿足“教、學(xué)、做”一體化的功能，打破理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課的界限，精心設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生能力為根本，通過(guò)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)力參與，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)踐平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 實(shí)踐平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)

結(jié)合平臺(tái)設(shè)計(jì)的基本要求，采用基于B/S模式的平臺(tái)架構(gòu)，在Web服務(wù)器上創(chuàng)建物流系統(tǒng)仿真程序，設(shè)置為允許訪問(wèn)模式，學(xué)生通過(guò)客戶端瀏覽器遠(yuǎn)程訪問(wèn)虛擬仿真資源，擺脫時(shí)間和空間的限制。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，只需訪問(wèn)輔助工具數(shù)據(jù)庫(kù)，即可調(diào)用相關(guān)的輔助工具；與此同時(shí)，平臺(tái)實(shí)時(shí)將學(xué)生的操作信息和結(jié)果保存到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，教師通過(guò)訪問(wèn)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)查閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，評(píng)估教學(xué)效果。為了進(jìn)一步解決實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)限制，還可以利用平臺(tái)良好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，在Web服務(wù)器上創(chuàng)建其他虛擬實(shí)驗(yàn)程序，滿足其他虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求。

3 基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探索實(shí)踐

為了解決上述分析的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題，結(jié)合教育部關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的精神，本文基于實(shí)踐平臺(tái)的應(yīng)用，對(duì)“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探索實(shí)踐。

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)

該課程以系統(tǒng)仿真理論和建模方法為核心內(nèi)容，通過(guò)本門(mén)課的學(xué)習(xí)，不僅要求學(xué)生掌握基本的系統(tǒng)建模與仿真的基本理論和方法，同時(shí)學(xué)會(huì)使用多種輔助工具(仿真軟件)，通過(guò)理論與實(shí)踐結(jié)合，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，成為具有現(xiàn)代物流工程理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)復(fù)合型人才[7]。

3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化不僅要考慮完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，還要由淺入深，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的開(kāi)拓精神。本文結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[8]和問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法[9]，設(shè)計(jì)基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)主線如圖2所示。

圖2 基于實(shí)踐平臺(tái)的《物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)主線

依據(jù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法，設(shè)計(jì)基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)主線包括如下幾個(gè)方面的仿真實(shí)驗(yàn)：智慧供應(yīng)鏈仿真實(shí)驗(yàn)、智慧物流運(yùn)營(yíng)仿真、醫(yī)藥物流系統(tǒng)仿真、冷鏈物流系統(tǒng)仿真、集裝箱港口運(yùn)營(yíng)仿真和物流裝備實(shí)驗(yàn)等，依據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案選擇合適的模塊。

以智慧物流運(yùn)營(yíng)仿真模塊為例，下設(shè)智慧運(yùn)輸系統(tǒng)仿真、智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)仿真和智慧配送系統(tǒng)仿真等，在每個(gè)子模塊下，設(shè)置軟件實(shí)操項(xiàng)目和綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。軟件實(shí)操項(xiàng)目旨在讓學(xué)生熟悉模塊的使用、完成不同流程的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案，綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生分析復(fù)雜物流系統(tǒng)，借助輔助工具(如Matlab、SPSS、Vensim、Flexsim、Witness等)，完成復(fù)雜物流系統(tǒng)的診斷，發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題并提出解決問(wèn)題的方法，最后輸出綜合報(bào)告。

3.3 豐富教學(xué)方法

基于實(shí)踐平臺(tái)的《物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)》課程，運(yùn)用“項(xiàng)目導(dǎo)向、問(wèn)題導(dǎo)向”的教學(xué)方法，并通過(guò)平臺(tái)中角色扮演的3D游戲形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，主要通過(guò)以下步驟達(dá)到“學(xué)中樂(lè)、樂(lè)中學(xué)” 效果。

問(wèn)題描述。用來(lái)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)任務(wù)的內(nèi)容要求和方法要求，提前讓學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)。

知識(shí)鏈接。通過(guò)課堂或者上傳理論知識(shí)講解視頻，讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識(shí)。

教師演示。為了指導(dǎo)學(xué)生操作，教師演示內(nèi)容的設(shè)計(jì)(或?qū)嵤?步驟和具體方法的應(yīng)用，同樣可以采取課堂演示和錄屏后上傳到平臺(tái)中的方式。

模仿訓(xùn)練。結(jié)合前期的積累，學(xué)生根據(jù)任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)(或?qū)嵤?的具體要求，在平臺(tái)中進(jìn)行模仿練習(xí)，完成本部分實(shí)操的鍛煉。

強(qiáng)化訓(xùn)練。在模仿訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成強(qiáng)化訓(xùn)練，平臺(tái)實(shí)時(shí)記錄完成訓(xùn)練的時(shí)間和完成情況，實(shí)時(shí)給出操作得分。

評(píng)價(jià)總結(jié)。學(xué)生在平臺(tái)中上傳自己的設(shè)計(jì)或?qū)嵤┓桨福處煋?jù)以對(duì)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，給出方案得分。

課后反饋。每次任務(wù)結(jié)束之后，學(xué)生根據(jù)自己的心得，在平臺(tái)中反饋教學(xué)效果，為改進(jìn)平臺(tái)功能和教學(xué)方法等提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 改進(jìn)考核方式

在教學(xué)環(huán)節(jié)中，考核方式的改進(jìn)有助于教學(xué)質(zhì)量的提高[10]。在平臺(tái)中，以過(guò)程性考核和綜合性考核相結(jié)合的方式，各占一定的比重(權(quán)重根據(jù)學(xué)校要求自行設(shè)計(jì)，建議過(guò)程性考核和綜合性考核各占50%)。過(guò)程性考核不是簡(jiǎn)單疊加，而是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的整體過(guò)程進(jìn)行有點(diǎn)有面的考核評(píng)價(jià)，過(guò)程性考核由理論知識(shí)考核、實(shí)踐能力考核和思想素質(zhì)考核三方面構(gòu)成，每一部分又可設(shè)置不同的權(quán)重。基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程考核體系如表1所示。

表1 基于實(shí)踐平臺(tái)的物流系統(tǒng)仿真課程考核體系

該考核體系，充分利用了實(shí)踐平臺(tái)能自行記錄學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，部分規(guī)避了教師考核的主觀性，由教師和平臺(tái)共同對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行多方位的考核，從而更加客觀地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行全面考核。

4 結(jié)語(yǔ)

本文本著“停課不停學(xué)”節(jié)約教學(xué)場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)、提升學(xué)生實(shí)踐能力的原則，從實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)、以問(wèn)題為導(dǎo)向，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，提出基于實(shí)踐平臺(tái)的“物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)模式。該模式不僅可以用在同類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐課程體中，還可廣泛用于學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目等，達(dá)到“教、學(xué)、賽、用”為一體的良好局面，全面提升學(xué)生從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。