系統(tǒng)仿真課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

卓奕君

摘要系統(tǒng)仿真是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程，也是工業(yè)工程專業(yè)一門重要課程，通過這門課程的學(xué)習(xí)可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。針對系統(tǒng)仿真教學(xué)中現(xiàn)有的問題，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法入手，提出該課程的教學(xué)改革思路。首先對教學(xué)內(nèi)容和授課順序進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，并改進(jìn)了教學(xué)模式和方法，建立案例庫、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、以綜合評價方式進(jìn)行考核，提高了學(xué)生綜合應(yīng)用能力，最終取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞系統(tǒng)仿真工業(yè)工程教學(xué)改革

對工業(yè)工程專業(yè)而言，系統(tǒng)仿真是一門重要的選修課，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程，其內(nèi)容與運(yùn)籌學(xué)、管理統(tǒng)計(jì)學(xué)、工業(yè)工程基礎(chǔ)、物流工程、生產(chǎn)管理等課程相銜接，同時又將不同課程的內(nèi)容結(jié)合在一起，以仿真場景呈現(xiàn)，通過直觀方式輔助學(xué)生理解生產(chǎn)或服務(wù)系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和決策。從專業(yè)角度而言，工業(yè)工程涉及人、物、料、設(shè)備、信息和能源等要素的集成規(guī)劃、設(shè)計(jì)、改善、控制和創(chuàng)新，采用系統(tǒng)化、專業(yè)化和科學(xué)化的思維方法，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)的低成本、高效率管理目標(biāo)提供有力支撐。

由于條件所限，研究過程中有時難以預(yù)測某種結(jié)果，直接在真實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行研究可能會造成成本的增加，而仿真技術(shù)可以很好地解決這個問題，但也要求研究人員對所研究系統(tǒng)非常了解，能正確設(shè)置仿真模型中各項(xiàng)參數(shù)，保證模型能反映系統(tǒng)真實(shí)特征。系統(tǒng)仿真課程的學(xué)習(xí)，一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)了一項(xiàng)應(yīng)用性技術(shù)，并在生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了一項(xiàng)研究工具，另一方面也促進(jìn)了學(xué)生對生產(chǎn)系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)的進(jìn)一步理解和思考。

通過教學(xué)實(shí)踐和與學(xué)生的溝通，我們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)仿真教學(xué)中存在以下問題：

（1）教學(xué)內(nèi)容與其他課程有重疊。現(xiàn)行系統(tǒng)仿真課程中理論部分涉及大量統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，與概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、管理統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的內(nèi)容有重疊，因此不利于老師在某個點(diǎn)上深入講解，也讓學(xué)生難以界定不同課程內(nèi)容，不利于其系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

（2）教學(xué)方法較為傳統(tǒng)。教學(xué)中主要以教師講解為主，輔以課后練習(xí)及實(shí)驗(yàn)，教學(xué)方法比較單一，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏興趣和主動性，分析問題、解決問題的綜合能力未能得到鍛煉，導(dǎo)致學(xué)生在遇到真實(shí)問題時難以入手。

（3）實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏鍛煉，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用不夠。系統(tǒng)仿真是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力，但現(xiàn)有的教學(xué)模式下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏思考，也不會從實(shí)習(xí)、生活中去發(fā)現(xiàn)、解決問題。

（4）考核方式單一。以往的系統(tǒng)仿真課程主要通過考試和實(shí)驗(yàn)成績來考核，學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問題的綜合能力得不到充分體現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)容易流于表面。

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)仿真課程本身的教學(xué)特點(diǎn)，我們積極探索教學(xué)改革的思路，調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，改革了教學(xué)方法。

1教學(xué)內(nèi)容

從教學(xué)內(nèi)容上而言，系統(tǒng)仿真課程通常分為兩部分內(nèi)容，一部分是系統(tǒng)仿真相關(guān)的理論知識，如系統(tǒng)仿真算法、隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量、仿真結(jié)果分析等內(nèi)容，一部分是系統(tǒng)仿真軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

為了減少與其他課程的重疊，在內(nèi)容安排上作出適當(dāng)調(diào)整。在綜合考慮概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、管理統(tǒng)計(jì)學(xué)、系統(tǒng)仿真三門課程的相互關(guān)系基礎(chǔ)上，從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，系統(tǒng)仿真中隨機(jī)數(shù)、常用分布等內(nèi)容可考慮主要放在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程中，數(shù)據(jù)擬合、參數(shù)估計(jì)及檢驗(yàn)等內(nèi)容主要放在管理統(tǒng)計(jì)學(xué)中講授，并將系統(tǒng)仿真課程安排在另兩門課程之后。這些相關(guān)知識不必在系統(tǒng)仿真課程中用大量時間講授，僅在教學(xué)中簡單回顧即能幫助學(xué)生進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

2教學(xué)方法

2.1建立案例庫

現(xiàn)有的系統(tǒng)仿真教材中仿真實(shí)例大多由具有典型特點(diǎn)的系統(tǒng)而來，缺乏實(shí)際背景，對學(xué)生而言較為抽象，不易理解；另一個不足之處在于，仿真實(shí)例中缺少服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)例。因此，考慮為課程建立一個案例庫，輔助教學(xué)。案例庫建設(shè)可以分為兩大類：第一類是適合教師上課講解的案例，包含一些典型的生產(chǎn)及服務(wù)系統(tǒng)案例；第二類是適合學(xué)生課外作業(yè)的案例，學(xué)生通過對這些案例的描述、建模、分析，得出相應(yīng)結(jié)論，以提高學(xué)生的分析和綜合運(yùn)用知識的能力。案例庫中的內(nèi)容可有以下來源：

由相關(guān)任課老師進(jìn)行案例補(bǔ)充。教師一方面可以通過彌補(bǔ)現(xiàn)有案例的不足之處來完善現(xiàn)有案例，另一方面可以通過與實(shí)習(xí)企業(yè)的合作、從科研課題中提煉等方式增加教學(xué)案例。

學(xué)生通過大作業(yè)為案例庫提供素材。學(xué)生以小組方式完成大作業(yè)，既是對自己綜合能力的培養(yǎng)，同時某些項(xiàng)目與學(xué)生日常生活相關(guān)，且具有實(shí)際意義和新穎性，可以將這些案例填充充在案例庫中。

案例庫的維護(hù)是一個長期工作，對建立好的案例庫需要不斷更新，補(bǔ)充新內(nèi)容，增加對周圍相關(guān)問題和熱點(diǎn)問題的分析，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)過程中減少按部就班的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加一些開放式的案例，通過改變系統(tǒng)的條件和參數(shù)，讓學(xué)生進(jìn)行更深入的分析，學(xué)生提出不同的改善方案和策略，可以以此考察學(xué)生分析問題的能力。

2.3采用綜合性考核評價方式

在考核上采用綜合性的評價方式，其中最終考試、平時作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)各占一定比例。與以往相比，上機(jī)實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)等反映學(xué)生綜合能力等環(huán)節(jié)所占比例更大，能更為客觀地反映學(xué)生掌握知識的程度。

實(shí)踐證明，我們的探索和實(shí)踐已取得了更良好的教學(xué)效果，學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力有所提高。不過，基于該課程應(yīng)用性、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，我們還需要繼續(xù)努力探索新的教學(xué)模式和方法，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，更好地滿足工業(yè)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。