觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)開發(fā)與整合應(yīng)用

于明亮， 陶 田

(上海理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)中心， 上海 200093)

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·文經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)室·

觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)開發(fā)與整合應(yīng)用

于明亮， 陶 田

(上海理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)中心， 上海 200093)

通過(guò)分析沙盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，對(duì)比物理沙盤和電子沙盤在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的軟硬一體化技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)以及云技術(shù)，提出了物理沙盤和電子沙盤相互融合的沙盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)新形式，設(shè)計(jì)開發(fā)了觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)，對(duì)其具體的開發(fā)方案和教學(xué)應(yīng)用、教學(xué)擴(kuò)展進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。并且該平臺(tái)已經(jīng)在部分高校得到了實(shí)際運(yùn)用，通過(guò)了實(shí)踐檢驗(yàn)，對(duì)沙盤教學(xué)向平臺(tái)化發(fā)展以及沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革具有良好的推動(dòng)作用。

物理沙盤； 電子沙盤； 觸控一體化

0 引 言

近年來(lái)，為提高大學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)大學(xué)生全方位素質(zhì)，沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其多學(xué)科融合的特點(diǎn)，教學(xué)形式的革新，為經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)開創(chuàng)了新的模式和方法，也促使各類沙盤教學(xué)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，從早期的ERP沙盤模擬運(yùn)營(yíng)開始，現(xiàn)在已經(jīng)涵蓋了經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)專業(yè)，如項(xiàng)目管理沙盤、市場(chǎng)營(yíng)銷沙盤、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷沙盤、房地產(chǎn)沙盤、管理決策沙盤以及基于供應(yīng)鏈的多組織企業(yè)經(jīng)營(yíng)模擬沙盤等等。沙盤的形式也出現(xiàn)了從物理沙盤到電子沙盤的轉(zhuǎn)變，沙盤類教學(xué)的教材開發(fā)、教學(xué)體系、課程體系也日益完善，但同時(shí)也出現(xiàn)了很多新的問(wèn)題：

(1) 物理沙盤和電子沙盤各有優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)教學(xué)都是分開使用，如何有效使兩者融合共存，更好的提高教學(xué)效果。

(2) 沙盤種類繁多，為每一個(gè)沙盤教學(xué)系統(tǒng)配備一個(gè)實(shí)驗(yàn)室會(huì)占用大量的教學(xué)軟硬件資源，如何有效整合眾多的沙盤教學(xué)系統(tǒng)。

(3) 現(xiàn)代信息技術(shù)、軟硬一體化技術(shù)蓬勃發(fā)展，能否成為沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效載體，建立一個(gè)綜合一體化平臺(tái)。

基于以上問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了探索與實(shí)踐，并在實(shí)際運(yùn)用中取得了良好的效果。

1 沙盤教學(xué)特點(diǎn)分析

沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)有自身鮮明的特點(diǎn)，它通常采用角色扮演、經(jīng)營(yíng)分析、咨詢顧問(wèn)的情景教學(xué)方式[1-2]。學(xué)生扮演企業(yè)內(nèi)部不同崗位角色，并根據(jù)經(jīng)營(yíng)情況獨(dú)立做出經(jīng)營(yíng)分析，教師扮演企業(yè)外部角色以及咨詢顧問(wèn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行流程監(jiān)督并給予有針對(duì)性的指導(dǎo)[3]。教學(xué)過(guò)程采用體驗(yàn)式、探究式、競(jìng)爭(zhēng)性自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，讓學(xué)生在沙盤推演中體驗(yàn)企業(yè)真實(shí)的運(yùn)營(yíng)，充分調(diào)動(dòng)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，鼓勵(lì)學(xué)生探究和自主創(chuàng)新[4-6]。由于市場(chǎng)與資源的組合千變?nèi)f化，因此整個(gè)沙盤課程的教學(xué)沒(méi)有固定的結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)答案，經(jīng)營(yíng)問(wèn)題隨時(shí)可能出現(xiàn)，要求各公司隨時(shí)做出經(jīng)營(yíng)決策。

基于沙盤這種獨(dú)特的教學(xué)模式，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的簡(jiǎn)單形式是沒(méi)辦法做到的[7-9]，必須有一個(gè)特殊的載體來(lái)展現(xiàn)并服務(wù)于教學(xué)過(guò)程，這種承載載體就是物理沙盤和電子沙盤，二者都是在一系列規(guī)則約定下的沙盤具體呈現(xiàn)形式，是沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)最主要的載體。

物理沙盤是沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的早期形式，運(yùn)用紙質(zhì)盤面，各類卡片和代幣作為道具，基于沙盤的具體規(guī)則進(jìn)行擺放推演，是沙盤的早期形式，一經(jīng)推出得到了良好的市場(chǎng)反饋。隨著關(guān)注沙盤類教學(xué)的高校和企業(yè)的增加，以及現(xiàn)代管理信息技術(shù)的發(fā)展，電子沙盤逐漸出現(xiàn)，將原來(lái)物理沙盤的一套體系規(guī)則、盤面道具進(jìn)行了虛擬化，通過(guò)電腦和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)過(guò)程的組織，并有替代物理沙盤的趨勢(shì)，但在實(shí)際教學(xué)運(yùn)用中，筆者發(fā)現(xiàn)，二者各有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，如果運(yùn)用得當(dāng)，都能很好的服務(wù)于教學(xué)，通過(guò)對(duì)物理沙盤和電子沙盤進(jìn)行的提煉與思考，總結(jié)了以下優(yōu)缺點(diǎn)[10-12]，見(jiàn)表1。

表1 物理沙盤與電子沙盤教學(xué)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

通過(guò)以上對(duì)比分析，物理沙盤情景信息豐富、便于反復(fù)推演測(cè)算，利于學(xué)生運(yùn)用形象思維開展課程學(xué)習(xí)；電子沙盤過(guò)程控制嚴(yán)謹(jǐn)、數(shù)據(jù)便于調(diào)用分析，并且減少了教師事務(wù)性工作量，使得教師將更多的精力關(guān)注于教學(xué)本身，利于學(xué)生運(yùn)用邏輯思維開展課程學(xué)習(xí)?？梢?jiàn)，物理沙盤和電子沙盤各自承載了沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，并且兩者存在很強(qiáng)的互補(bǔ)性，如果能將兩者有效的融合于同一平臺(tái)之下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互共享，將更好的提升沙盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量。

2 觸控一體化沙盤綜合教學(xué)平臺(tái)研究

基于以上對(duì)物理沙盤和電子沙盤優(yōu)缺點(diǎn)的思考，筆者總結(jié)了一下，需要一種能融合物理沙盤和電子沙盤優(yōu)點(diǎn)的新的載體，這種載體需要具備以下特點(diǎn)：① 情景信息豐富，利于形象展示教學(xué)過(guò)程。② 物理沙盤和電子沙盤能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)顯示。③ 物理沙盤盤面及道具能夠電子化。④ 必須是一種綜合化的集成平臺(tái)，能運(yùn)行各種沙盤類教學(xué)軟件，便于平臺(tái)的二次開發(fā)和擴(kuò)展運(yùn)用。

為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的教學(xué)平臺(tái)，我們考慮了當(dāng)下的技術(shù)可行性，并對(duì)當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)企業(yè)及市場(chǎng)進(jìn)行了考察，蘋果公司的Ipad產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)上的發(fā)展給了我們很大的啟發(fā)，它融合了軟硬一體化技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、和云計(jì)算的應(yīng)用[13-15]，這些都是當(dāng)下比較先進(jìn)和熱門的技術(shù)，有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多點(diǎn)觸控一體機(jī)應(yīng)用也已經(jīng)較為廣泛成熟，為此種設(shè)想提供了硬件載體，結(jié)合軟件開發(fā)技術(shù)，將之運(yùn)用于教學(xué)領(lǐng)域具有很高的可行性?；谝陨峡紤]，經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)中心與相關(guān)企業(yè)合作，開發(fā)了基于多點(diǎn)觸控技術(shù)的多組織供應(yīng)鏈沙盤模擬經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。

在硬件平臺(tái)上，選用了60英寸的10點(diǎn)觸摸屏一體機(jī)(見(jiàn)圖1)，在教學(xué)時(shí)可以允許多名同學(xué)同時(shí)通過(guò)觸控操作進(jìn)行信息處理和交互，最多可同時(shí)識(shí)別10個(gè)操作，并且通過(guò)二次開發(fā)，硬件上配備特殊的分頻器，結(jié)合四分屏軟件系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)10點(diǎn)觸摸屏的軟分割(見(jiàn)圖2)，將屏幕等分成四個(gè)子屏幕，使得屏幕可以顯示任意一個(gè)子公司的盤面或同時(shí)顯示4個(gè)子公司的盤面情況，在沙盤教學(xué)時(shí)便于各部門或各子公司進(jìn)行信息的交互。同時(shí)配備四臺(tái)電腦，并使其可以與觸控屏進(jìn)行信息交互，配合顯示器升降機(jī)，可以將顯示器隱藏于升降機(jī)內(nèi)，提高桌面的利用率?？刂七^(guò)程更是實(shí)現(xiàn)了無(wú)線信息化管理，使用IPAD連接到特定的無(wú)線路由器和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室各種設(shè)備的控制，包括顯示器升降機(jī)的升降操作、觸摸屏一體機(jī)的開關(guān)、桌面PC的開關(guān)以及屏幕的切換，管理的信息化有效解決了設(shè)備繁多，準(zhǔn)備工作復(fù)雜繁重的問(wèn)題。

圖1 10點(diǎn)觸摸屏一體機(jī)

圖2 四分屏技術(shù)

結(jié)合該硬件平臺(tái)載體，經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)中心與相關(guān)企業(yè)合作，開發(fā)了基于供應(yīng)鏈的多組織模擬經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以集團(tuán)為單位，下設(shè)原料公司、組裝公司和銷售公司，經(jīng)營(yíng)過(guò)程在同一規(guī)則和市場(chǎng)預(yù)測(cè)下，以集團(tuán)訂單為驅(qū)動(dòng)，各子公司配合完成集團(tuán)的經(jīng)營(yíng)，同時(shí)允許各子公司直接面對(duì)市場(chǎng)開發(fā)銷售自有產(chǎn)品，因此在整個(gè)競(jìng)爭(zhēng)體系同時(shí)做到了內(nèi)部博弈和外部博弈，在實(shí)現(xiàn)集團(tuán)利益最大化的前提下，各子公司還要實(shí)現(xiàn)自身利益的最大化，完整的將供應(yīng)鏈上的互動(dòng)與博弈結(jié)合在一起。在這種虛擬經(jīng)營(yíng)體系下，摒棄了傳統(tǒng)的物理沙盤，而是將物理沙盤進(jìn)行了電子化開發(fā)(見(jiàn)圖3、圖4)。

圖3 物理沙盤電子化——原料公司盤面

圖4 物理沙盤電子化集團(tuán)數(shù)據(jù)盤面

圖3是多組織供應(yīng)鏈沙盤的原料公司盤面，通過(guò)電子化手段將傳統(tǒng)物理沙盤的道具、代幣全部以可觸控的方式實(shí)現(xiàn)，有效解決了物理沙盤道具損耗與補(bǔ)給的問(wèn)題，同時(shí)具有可保存性，學(xué)生每次上課可以直接調(diào)用以前的數(shù)據(jù)，省去復(fù)盤的工作，有效利用課堂時(shí)間。

圖4是物理沙盤電子化后的集團(tuán)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)直接與電子沙盤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，可以直觀的顯示整個(gè)集團(tuán)當(dāng)前的經(jīng)營(yíng)狀況，且該盤面可以實(shí)時(shí)刷新，顯示最新狀態(tài)數(shù)據(jù)，極大地方便了虛擬運(yùn)營(yíng)過(guò)程中各子公司、各部門角色之間的信息互動(dòng)與共享，尤其在年初戰(zhàn)略規(guī)劃會(huì)議和年終總結(jié)分析時(shí)，兼具了物理沙盤直觀明確、場(chǎng)景信息豐富和電子沙盤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)將物理沙盤與電子沙盤有效統(tǒng)一于一體，既保留了物理沙盤情景信息豐富、過(guò)程直觀的特點(diǎn)，又保留了電子沙盤數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、過(guò)程控制嚴(yán)謹(jǐn)、教師重復(fù)勞動(dòng)工作量小的特點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)物理沙盤和電子沙盤之間數(shù)據(jù)交互更是一個(gè)巨大突破，改變了過(guò)去先上物理沙盤、再上電子沙盤或者各自獨(dú)立授課的教學(xué)模式，并且該平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了擴(kuò)展性，為當(dāng)前各類沙盤軟件融于該平臺(tái)之上，預(yù)留了接口。該平臺(tái)相關(guān)的軟硬件創(chuàng)新技術(shù)，也已經(jīng)申請(qǐng)了專利和軟件著作權(quán)，為平臺(tái)的后期推廣和發(fā)展提供了保證。

3 觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)使用效果

觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)是軟硬一體化技術(shù)的有效運(yùn)用，對(duì)當(dāng)前的沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與模式有巨大的改進(jìn)作用，目前該平臺(tái)已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)多個(gè)大學(xué)的認(rèn)可并采用。在教學(xué)過(guò)程中，有效將物理沙盤和電子沙盤融于一體，解決了困擾各校長(zhǎng)期以來(lái)物理道具損耗、電子沙盤情景信息缺失的問(wèn)題，得到了廣大師生贊賞。

同時(shí)，依托該平臺(tái)的建設(shè)以及相應(yīng)課程的開發(fā)，通過(guò)校際合作，開展“跨高校虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)”的建設(shè)，初步完成了跨校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、師資隊(duì)伍和學(xué)分互認(rèn)等工作，推動(dòng)了跨校資源的共享和跨校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。并且“跨高校虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)”獲得了2014年上海市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，對(duì)觸控一體化沙盤的進(jìn)一步應(yīng)用與推廣具有良好的示范效應(yīng)。

4 觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)擴(kuò)展運(yùn)用與展望

觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)在理念和技術(shù)上有較強(qiáng)的先進(jìn)性，有著廣闊的運(yùn)用前景。但是對(duì)于觸控一體化沙盤教學(xué)平臺(tái)的推廣和運(yùn)用，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，還需經(jīng)濟(jì)管理類實(shí)驗(yàn)教學(xué)行業(yè)內(nèi)高校、企業(yè)的共同協(xié)商和探討，解決一些重要的問(wèn)題：

(1) 建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。觸控一體化沙盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可以為沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一攬子的解決方案，具有通用性，但是在沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，還沒(méi)形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，直接以此平臺(tái)為參考作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還需要很長(zhǎng)的周期和大量的工作。

(2) 保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。各類沙盤軟件集成于該平臺(tái)上，需要進(jìn)行二次開發(fā)，必然涉及到相關(guān)軟件企業(yè)產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，需要進(jìn)行授權(quán)或者協(xié)商與溝通，必須在尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)和相關(guān)法律法規(guī)的框架下進(jìn)行開發(fā)。

(3) 調(diào)動(dòng)高校和企業(yè)的積極性。該平臺(tái)具備了擴(kuò)展運(yùn)用的條件，但是如何讓相關(guān)高校和企業(yè)積極的加入到此平臺(tái)上，進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)，還需要在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣，并得到廣泛認(rèn)可，才能有效的推動(dòng)觸控一體化平臺(tái)的發(fā)展。

5 結(jié) 語(yǔ)

沙盤作為經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)一種優(yōu)秀的載體與手段，近年來(lái)迅速在全國(guó)各大高校得到廣泛應(yīng)用。觸控一體化沙盤的出現(xiàn)，便于將現(xiàn)有的各類沙盤軟件，融合于統(tǒng)一的平臺(tái)上，提高資源利用的效率，減少沙盤類實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)，并且可以基于平臺(tái)進(jìn)行一些針對(duì)性的二次開發(fā)，充分發(fā)揮該平臺(tái)軟硬一體化、人機(jī)交互便利、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，對(duì)于沙盤類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和沙盤類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展具有重大現(xiàn)實(shí)意義與推廣價(jià)值。

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Development and Application of Sand Table Experimental Platform with the Integration of Touch and Control

YUMing-liang,TAOTian

(Experimental Center for Economical Management, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

This article analyzed the teaching features of sand table experiment, explored and researched the reforms of sand table experimental teaching’s carriers, methods and means. By indicating the advantages and disadvantages of physics and electronic sand table, respectively, this article put forward a new teaching form of sand table experiment which integrated physics and electronics sand table and combining with the integration of modern hardware and software, human-computer interaction technology and cloud computing technology. Moreover, this article designed and developed an integrated touch and control platform for sand table experimental teaching, and deeply analyzed its development, application and extension. And the platform has practically applied in some universities. This article plays a good role in promoting of the platform development and reforms for sand table experimental teaching.

physics sand table； electronic sand table； touch and control integration

2014-03-28

2012年上海高校本科重點(diǎn)教改項(xiàng)目(滬教委高[2012]17號(hào))

于明亮(1979-)，男，山東青島人，博士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。

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1006-7167(2015)01-0262-04