基于應用能力提升的仿真實驗課程體系實驗綜述
——以合肥學院為例

宋 媛 殷 輝 王曉艷

(合肥學院 經管學院，安徽 合肥 230601)

1 模塊化實驗課程體系的研究背景

立足于能力導向的應用型教學體系是合肥學院歷年來的教學基礎與教學理念。合肥學院分別在2009年、2014年和2018年都獲得了國家級的教學成果獎，主題分別是《借鑒德國本科應用型人才培養體系的研究、創新與實踐》《突破學科定勢 打造模塊課程 重構能力導向的應用型人才培養教學體系》《新建—新興—新型：突破同質同構 推進八個轉變 建設應用型大學的探索實踐》，都是圍繞應用型大學的建設為核心進行的教學模式探索。應用型的教學體系離不開實踐，實踐教學環節薄弱會造成培養出來的學生沒有充足的動手能力，眼高手低，與社會需求的專業人才存在脫節的情況。實踐實驗教學是物流管理專業融入應用型教學體系的基礎保障。面對新的就業形勢以及社會前沿發展的需求，需要從一定程度上不斷改進人才培養模式，從而提升學生的專業綜合應用能力。建立校企合作形式的實訓基地需要投入高額的成本，如何在有限的條件下培養學生專業能力是應用型高校需要考慮的問題。高校應考慮在校園內通過現有的教學條件模擬企業的實際運營，開展仿真實驗教學方式的改革，并取得良好的教學效果。

2 物流管理模塊化實驗課程體系的設置

2.1 傳統的教學體系向模塊化教學體系轉變

模塊化教學是引用德國的教學體系模式，合肥學院一直與德國高校合作辦學，中德合作專業的教學體系是按照德方的教學體系來設置的。合肥學院將德國的模塊化教學體系擴展到非中德合作專業，取得了良好的教學效果。模塊化教學是由一個固定主題牽頭，相關的教學單位或者教學模塊組合成一個專業的教學架構。合肥學院原有的教學體系是運用在所有實驗課程完成后，學生的思維難以建立一個專業的總體架構與概念。傳統的實驗教學體系難以達到應用型人才培養的要求，不能匹配社會對人才的需求。學校現有的物流管理專業的模塊化教學課程體系是在與德國應用型大學長期合作的基礎上，融合了歐洲模塊化教學體系的理念，結合中國的國情改進后形成的新型的物流管理專業模塊化教學體系[1-2]。

2.2 實驗課程體系建設以能力需求為導向

物流實驗教學是應用型高校物流管理專業教學體系中重要的一個環節。培養和發展學生專業實踐動手能力是實驗實踐教學的主要任務和目標。教學內容和形式開始從單純的演示型實驗轉向理論與實踐緊密結合由學生主導的綜合設計型實驗。對于學生學習效果的測評也從單純考試測評轉向綜合性的多方面過程考核[3]。

物流管理專業模塊主要劃分成必修模塊和選修模塊兩大模塊。表1中分別列出各個模塊所占的學分，公共選修模塊與專業模塊之間的學分比重以及實驗實踐學分的比重。從表1中可以發現，實驗實踐必修模塊中的公共必修模塊占總比重8.73%，專業模塊占到總比重的31.26%，說明學生除了要學習數學、管理基礎、思政、英語等公共基礎課外，更多的時間是以專業必修課程為主。物流管理專業學生要以自身具有的物流專業能力為畢業指標。在四年物流管理相關專業知識的基礎上應該培養出物流人才應具備的專業能力，例如問題分析的能力、能使用現代工具進行設計、開發解決專業問題的能力、對復雜的物流與供應鏈有科學研究能力。所以在模塊課設置上也是以專業性為主[4]。

表1 模塊中實驗實踐學分

3 仿真實驗教學課程在物流管理模塊化教學中的具體設計

3.1 仿真的概念與仿真實驗在模塊中的設置

在物流管理實驗課程體系中采用了仿真模擬的教學手法，仿真是一種運用模型模擬實際運作系統進行實驗的研究方法。運用仿真這種實驗教學形式是因為仿真能夠模擬真實的物流行業的特定場景，凸顯其真實性的特點。虛擬教學模式不同以前的實驗教學，能夠盡可能地讓學生對真實的物流場景、物流運營進行模擬操作，能夠鍛煉學生的創新能力以及學習的積極性。原有的實驗課程設計存在一些問題，比如缺乏綜合性，不利于學生系統化的學習，缺少連貫性，可能會造成專業能力學習系統中的斷層想象。前期基礎知識的鋪墊與后期物流專業能力的訓練與鞏固都是很重要的，缺一不可。仿真模擬教學應該遵循循序漸進、從基礎入門到逐步提高的節奏進行培養[5]。以往的課程沒有將仿真這種方法在實驗教學中貫通起來，現在的仿真實驗是在學生掌握專業基礎課程后，在專業核心模塊中開始進行教學，在拓展模塊和應用模塊開始進行綜合應用。仿真實驗在物流管理專業模塊中的具體設置如圖1所示。

3.2 物理仿真教學法與計算機仿真教學法相融合

(1) 橡皮泥沙盤仿真實驗教學方式

1) 橡皮泥沙盤的特點分析。沙盤類的實驗課程還是比較多的，但是各類沙盤運作都有相對應的規則，這種規則的設定是不是符合實際，是不是可以修改都存在一些疑問。橡皮泥沙盤與以往的沙盤實驗不一樣。橡皮泥沙盤主要用于設計型的仿真實驗課程，因為橡皮泥不受各種形式約束，可以制作各種形狀，沙盤上的布局圖是規劃設計課程經過分析、研究后得出來的合理規劃圖。橡皮泥沙盤的仿真主要目的不在于橡皮泥，而是以合理布局規劃為重點的仿真實驗。橡皮泥這種形式的介入主要是改變傳統死板的教學形式，為教學方式增加新的選擇與樂趣。

圖1 仿真實驗在物流管理專業模塊中的具體設置

2) 橡皮泥沙盤在仿真課程中的安排。在“物流系統分析與規劃”實驗課程中采用了橡皮泥沙盤仿真教學方式，這種仿真方式屬于靜態的實物仿真方式。該實驗課程中需要學生具有基礎的物流知識以及規劃、設計的能力，按照課程給定的實驗背景設計一個物流項目的布局圖，例如企業內部物流的規劃與設計、配送中心的規劃與設計、物流園區的規劃與設計等都可以作為實驗項目的設計背景[6]。學生需要自行分析出相關項目的規劃要素，設計和繪制出符合項目需求的布局圖紙，然后在圖紙的基礎上，運用橡皮泥進行物流設備、生產廠區的塑造。因為橡皮泥的可塑性很強，任何設備、生產線、輸送帶、廠房、貨架、運輸工具等都可以通過學生的想象能力進行創造。

橡皮泥沙盤仿真實驗生動有趣，能夠將平面圖紙立體化，從2D平面變成3D模型，不僅鍛煉了學生的動手能力同時還能夠發揮學生的想象能力。比如學生會采用牙簽和橡皮泥進行組合，創造出配送中心的模擬貨架，以及創造的叉車等各種物流運輸工具都十分有趣味性又貼近實際。雖然模擬的模型不能夠達到百分百的準確度，但是在捏制這些設備或者運輸工具的過程中，學生已經無形中掌握了設備以及運輸工具的結構。制作橡皮泥仿真模型的場所安排在含有叉車、機器人、立體倉庫、生產線、AGV等一系列實體的綜合實驗室中進行，學生隨時可以近距離的觀察和研究實際設備的組成與特點。橡皮泥沙盤仿真課程安排各小組成員分工協作，分別捏造不同的模型，培養了小組成員的團結和協助的能力。

(2) 物流仿真軟件實驗教學方式

1) 物流仿真軟件的特點分析。常用的物流仿真軟件有Arena、AutoMod、RaLC、Flexsim、ED等，當然還有很多其他的物流仿真軟件，這幾種仿真軟件是仿真實驗課程體系中經常用到的幾種，與物流作業相關性較高的軟件。Arena軟件是源自美國的產品，能夠模擬制造、運輸、物流以及供應鏈等相關的功能。AutoMod主要由AutoMod、AutoStat和AutoView三個模塊組成。該軟件中模型的邏輯關系需要通過編程語言來實現。系統中包含的Conveyor System、Path Move System、AS/RS System都可以給使用者提供仿真現實中的物流自動化效果的功能。RaLC(樂龍)軟件是日本AIS公司開發的三維虛擬物流中心的軟件，該軟件能夠形象地模擬物流中心的倉儲功能。樂龍軟件的三維效果很逼真，操作也比較簡單，容易上手。Flexsim是很多高校都已經在使用并且使用效果很好的一款仿真軟件，其功能更齊全，能夠對生產、物流、交通、管理等離散事件進行仿真。ED(Enterprise Dynamics)是一個以對象為導向的建模、仿真的工具，可仿真模擬任何復雜動態的生產、物流系統，同時還可以提供3D可視化仿真環境。

2) 物流仿真軟件在仿真課程中的安排。在“物流系統建模與仿真”“運輸管理”“倉儲管理與配送”“企業物流”以及“物流綜合實驗”實驗課程中采用了計算機軟件仿真教學方式，這種仿真方式屬于動態的系統仿真方式。“物流系統建模與仿真”實驗課程是一門完全以仿真為核心的實驗課程。主要培養學生獨立設計物流系統的能力，以及能夠掌握物流系統仿真的思想，對“物流系統建模與仿真”課程中的建模及仿真技術靈活應用。培養學生掌握物流系統相關的仿真軟件的使用，能夠獨立進行物流系統的模擬仿真，并對仿真結果進行優化分析，結合實際物流的運作解決物流系統問題的能力[7]。“運輸管理”“倉儲管理與配送”實驗教學是以3D物流仿真場景為主，進行實際物流運作的模擬操作。這種3D虛擬仿真軟件操作較簡單，學生對操作的場景能夠有直觀的感受，增加了學生學習的興趣。實驗的效果在于既能加強理論知識，又能鍛煉學生的實際操作能力、解決問題的能力以及團隊協調能力。“企業物流”以及“物流綜合實驗”實驗課以綜合性的仿真實驗為主，主要結合企業內外部的物流運作以及相關的綜合性物流問題或者項目進行仿真模型的設計與方案解決。專業實踐與畢業論文是通過選擇性的應用仿真軟件來解決企業中的實際問題，屬于仿真的實際應用范疇。這個模塊是要求學生需要對相關企業進行深入的調研，在三個月的實習期滿后根據對企業的了解對企業存在的問題進行分析和解決。解決的方式和方法各種各樣，仿真技術的應用也是解決實踐問題的一個好的方法，與仿真課程體系形成一個整體，體現學生最終的綜合應用能力。很多小型、中型企業并不具備相應的仿真人才以及仿真軟件，通過學生實踐項目的介入能夠給企業帶來新的思路，開拓新的視野。

(3) 兩種教學方式的比較以及教學連貫性設計

橡皮泥沙盤仿真實驗課程與物流仿真軟件類實驗課程應該是相輔相成的關系，不能相互替代。物流仿真軟件是直觀的，利用了視覺功能；橡皮泥課程是立體的，利用了視覺和觸覺功能。橡皮泥仿真與仿真軟件教學的優缺點比較見表2。

1) 橡皮泥沙盤仿真的優缺點。“物流系統分析與規劃”實驗課程中使用了橡皮泥沙盤的方式，運用橡皮泥來塑造模型，可以使學生更直觀更形象地了解模型的整體，加深印象。橡皮泥模型的塑造讓學生對系統有了更加深刻的認識，將抽象演化為具體。運用橡皮泥，比較方便環保，可操作性強，增強學生對學習這門課的興趣，課程設計也更加非常嚴謹、完整。橡皮泥沙盤仿真實驗課程也存在一些缺點，例如橡皮泥塑造模型，雖然能演化為具體的實體模型，但是忽略了系統真正的復雜性；橡皮泥捏造模型其仿真性有限，仿真程度不高；模型如需改進，則會耗費時間和人力，不夠靈活。

2) 物流仿真軟件的優缺點。物流仿真軟件的優點是在于仿真程度高，更貼近實際，能夠對模擬的物流系統進行參數的調整，優化模型。物流仿真軟件環節給教學搭建了一個框架，相當于面，對整體的布局有所了解；橡皮泥環節是注重具體的設施或者用具，相當于點，可以去了解細節。橡皮泥沙盤模型更能直觀立體地向學生展現物流的系統，但只能展現物流系統的表面，不能幫助學生進一步了解物流系統。仿真模型通過物流仿真軟件讓學生更能了解物流系統的內部結構和原理，能夠更深入地了解物流系統，提高學生對物流仿真軟件的操作能力，彌補學生在軟件操作方面的不足。物流仿真軟件的缺點在于物流仿真軟件的仿真程度雖然高，但是實際操作過程中較復雜，學生上手較慢而且趣味性較差，不能保證學生有足夠的耐心深入細致地學習。仿真軟件緊密型強，在系統操作與運行中如果有些環節出錯，會造成整個系統都不能正常運行的情況。

表2 橡皮泥仿真與仿真軟件教學的優缺點比較

4 仿真實驗課程體系建設的意義與教學效果

4.1 仿真實驗課程體系建設的意義

橡皮泥沙盤模型不僅考察了學生的動手能力和團隊協作能力，更讓學生清楚地了解了整個模型是怎么制作的，先處理什么，后處理什么，有了更明確的思緒走向，能讓學生對于物流設施有更加詳細的了解。同時橡皮泥的操作性和創新性比較強，能夠盡情發揮想象力，它非常適合作為計算機仿真軟件實驗前的輔助實驗。如果事先完成了橡皮泥環節，就在一定程度降低了仿真環節的難度，而仿真環節本身也是對橡皮泥環節的一個補充和完善，因為它能夠讓學生直觀地看到物流系統如何運作。物流仿真軟件則是在橡皮泥環節之上的一種延伸與拓展，更能清晰地將模型的運作過程模擬出來，學生在此基礎上還可以繼續對橡皮泥模型進行詳細改造，然后再用物流仿真軟件模擬出來，能更好地了解模型的運作而且對模型運作可以進行優化改善。從仿真實驗教學體系整體來看，是一種從易到難的進階式的教學方式，前面的實驗教學為后面的實驗教學奠定了基礎。由于仿真技術的學習對于部分同學存在一定的難度，所以通過橡皮泥的方式來提高學生學習的興趣，循序漸進地學習，最終掌握這一專業技能，并且通過最后的專業實踐和畢業實習等來檢驗這種教學體系的效果。

4.2 仿真實驗課程的教學效果

對教學效果,學校每一學期都會通過師生相互評價的方式進行測評。學生匿名對教師和課程以問卷的方式進行評價，教師也對教授的班級進行評價。從評價的結果來看，教師團隊和學生對仿真實驗課程的體系是認可的，認為達到了良好的教學效果并且互動性很高，學生學習的積極性也比以往更高。從學生的評價看來，認為仿真類的課程能夠模擬實際的物流運作，能夠通過結合相關理論知識來對物流環境進行模擬和優化比較，能夠更好地融入實踐中。

每一年每一學期學校或者校外各個教育機構都會組織相關的專業比賽，學生積極參加比賽的同時也將仿真課程中學到的仿真技術運用到了比賽當中，比如“互聯網+比賽”、“雙創”比賽、“百碟杯”仿真比賽以及國家級和省內的物流設計大賽。這不僅加強了學生實踐的能力，并且學生在比賽中能夠發現哪些專業知識的不足，還會對比賽中設定的企業問題進行鉆研并且通過仿真的方式進行模擬和解決。從近幾年的比賽結果來看，學生還是獲得了很好的鍛煉和學習的機會，并且能夠結合實際把仿真技術運用起來，達到了比較理想的教學效果。

5 結語

仿真實驗課程體系的建立是一個循序漸進的應用能力培養過程。仿真技術應用越來越廣泛，借助仿真系統進行優化系時，需要一定的數據收集和數據分析。運用仿真實驗教學的時候盡量建立在實際的數據和分析的基礎之上，不僅培養了學生對實際系統的深入研究能力，同時還培養了學生的綜合分析能力。以往的課程設置缺乏一定的連貫性，不能充分體現課程之間的聯系，應該從培養學生綜合能力的角度出發設置課程體系。讓學生把多門課程聯系起來，形成一個完整的教學體系，完成一項綜合性的實踐活動，例如畢業實踐、畢業論文，才能體現學生對所學專業知識的整合、拓展能力。學生從基礎模塊的學習到專業技術能力的掌握，是一個不斷深化的學習過程，最終目的是讓學生能夠將所學的專業知識運用到實際中去，提高學生的綜合素質能力。不僅是仿真課程體系的建設，其他相關課程都應該考慮以整體性、綜合性、能力性為出發點，建設相關課程的體系結構，才能培養出社會和企業需要的高端人才。