基于實踐平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學策略

張水旺 王 涌

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

0 引言

近年來，物流業(yè)發(fā)展勢頭良好，越來越多的企業(yè)開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業(yè)人員的重要指標。為順應行業(yè)發(fā)展和社會需求，高校如何培養(yǎng)“新工科”物流專業(yè)人才是物流類專業(yè)教學改革的重要命題[2]。新冠疫情期間為了貫徹 “停課不停學”的教學對策，如何滿足學生足不出戶即可完成實驗課程的學習，也是重中之重。

物流類專業(yè)涉及運籌學、統(tǒng)計學、信息管理、科學計算等課程，同時物流從業(yè)人員也需要涉及多個領域和各個物流環(huán)節(jié)的知識和技能，“物流系統(tǒng)仿真實驗”正是適應這個需求而開展的，旨在培養(yǎng)和鍛煉學生理論與實驗操作相結(jié)合的能力，具備通過模擬仿真發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實系統(tǒng)中存在的問題，并綜合利用科學知識提出解決問題的方法?；诖耍疚奶接懟趯嵺`平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學策略，旨在讓學生“停課不停學”的前提下系統(tǒng)性地提高物流類專業(yè)學生的實踐能力。

1 “物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學存在的主要問題

1.1 教學目標模糊不清，教學內(nèi)容有待優(yōu)化

“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程涉及內(nèi)容廣泛，包括專業(yè)核心課程理論知識的融會貫通、計算機建模仿真能力、仿真工具和科學計算軟件的應用等，如果不經(jīng)過精心設計，往往導致教學過程中目標不清晰[3]。雖然不同章節(jié)的內(nèi)容都掌握了，但要進行綜合設計時就束手無策，因此需要明確教學目標，精心優(yōu)化教學內(nèi)容，讓學生不僅掌握點上的內(nèi)容，更要讓學生從系統(tǒng)論的角度融會貫通各個知識點，從而具備解決物流系統(tǒng)中復雜的、綜合的、大規(guī)模問題的能力。

1.2 教學方法枯燥單一，考核方式有待改進

物流系統(tǒng)中復雜的、綜合的、大規(guī)模問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，大部分高校開設的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程傾向于采用單一的仿真工具，讓學生針對特定的問題建立仿真模型，這樣能讓學生輕而易舉學會該實驗的仿真流程，一旦換了場景或者更改了其他條件，學生往往難以下手。同時，面對這類課程的考核一直存在一定的困難，因為既要考察學生對仿真建模理論知識的掌握程度，還要考察學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，傳統(tǒng)的課堂考試和實驗報告并不能對上述要求進行全面考核[4]。

2 物流系統(tǒng)仿真實踐平臺設計

2.1 實踐平臺建設的意義

虛擬仿真技術(shù)[5,6]的快速發(fā)展為上述問題帶來了有效的解決途徑。通過三維圖形界面，再現(xiàn)物流過程，例如倉儲、加工等，學生可以直觀形象地觀察整個過程的運行狀況，并利用平臺提供的分析工具對運行過程進行初步分析，發(fā)現(xiàn)存在的問題，不僅可以提高學生的學習興趣，還能提升課堂教學質(zhì)量。學生通過方案設計、過程實現(xiàn)、評價等一系列仿真活動，增強對物流系統(tǒng)相關理論的理解，為提高解決實際工程問題的能力保駕護航。

有效解決實驗場地及經(jīng)費限制。由于教學設備的有限，實驗過程中，經(jīng)常需要分組進行，實驗效果不理想，學生誤操作和教學設備損壞概率高，實驗教師就必須花費大量時間處理設備維修上報、設備維修等一系列與課程無關的事情，分散了教師花費在實驗教學理論方法的研究，實踐平臺能夠彌補真實實驗的不足，同時學生可以分散開展實驗，而無需花費大量的經(jīng)費建設實驗場地。如新冠疫情期間，學生可以通過不同終端在家就可直接訪問實踐平臺，從而完成課程實驗任務。

2.2 實踐平臺整體設計

實踐平臺要求面對一體化教學過程中的各個環(huán)節(jié)進行有效的管理控制，滿足“教、學、做”一體化的功能，打破理論、實驗和實訓課的界限，精心設計教學任務，以培養(yǎng)學生能力為根本，通過學生內(nèi)在動力參與，培養(yǎng)和鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。實踐平臺的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 實踐平臺整體結(jié)構(gòu)

結(jié)合平臺設計的基本要求，采用基于B/S模式的平臺架構(gòu)，在Web服務器上創(chuàng)建物流系統(tǒng)仿真程序，設置為允許訪問模式，學生通過客戶端瀏覽器遠程訪問虛擬仿真資源，擺脫時間和空間的限制。學生在實驗過程中，只需訪問輔助工具數(shù)據(jù)庫，即可調(diào)用相關的輔助工具；與此同時，平臺實時將學生的操作信息和結(jié)果保存到平臺數(shù)據(jù)庫中，教師通過訪問平臺數(shù)據(jù)庫查閱學生的實驗過程記錄、實驗報告等，評估教學效果。為了進一步解決實驗場地和經(jīng)費限制，還可以利用平臺良好的開放性和可擴展性，根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，在Web服務器上創(chuàng)建其他虛擬實驗程序，滿足其他虛擬仿真實驗的教學要求。

3 基于實踐平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學改革探索實踐

為了解決上述分析的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學存在的主要問題，結(jié)合教育部關于虛擬仿真實驗教學項目建設的精神，本文基于實踐平臺的應用，對“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學改革探索實踐。

3.1 明確教學目標

該課程以系統(tǒng)仿真理論和建模方法為核心內(nèi)容，通過本門課的學習，不僅要求學生掌握基本的系統(tǒng)建模與仿真的基本理論和方法，同時學會使用多種輔助工具(仿真軟件)，通過理論與實踐結(jié)合，提升學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，使學生知識、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和較強的工程實踐能力和創(chuàng)新意識的高級復合型人才[7]。

3.2 優(yōu)化教學內(nèi)容

教學內(nèi)容的優(yōu)化不僅要考慮完成教學任務，培養(yǎng)學生的實踐能力，還要由淺入深，激發(fā)學生的學習興趣和對知識的開拓精神。本文結(jié)合項目驅(qū)動教學法[8]和問題導向教學法[9]，設計基于實踐平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學主線如圖2所示。

圖2 基于實踐平臺的《物流系統(tǒng)仿真實驗》課程教學主線

依據(jù)項目驅(qū)動和問題導向教學法，設計基于實踐平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學主線包括如下幾個方面的仿真實驗：智慧供應鏈仿真實驗、智慧物流運營仿真、醫(yī)藥物流系統(tǒng)仿真、冷鏈物流系統(tǒng)仿真、集裝箱港口運營仿真和物流裝備實驗等，依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案選擇合適的模塊。

以智慧物流運營仿真模塊為例，下設智慧運輸系統(tǒng)仿真、智慧倉儲系統(tǒng)仿真和智慧配送系統(tǒng)仿真等，在每個子模塊下，設置軟件實操項目和綜合實驗項目。軟件實操項目旨在讓學生熟悉模塊的使用、完成不同流程的設計與實施方案，綜合實驗項目要求學生分析復雜物流系統(tǒng)，借助輔助工具(如Matlab、SPSS、Vensim、Flexsim、Witness等)，完成復雜物流系統(tǒng)的診斷，發(fā)現(xiàn)科學問題并提出解決問題的方法，最后輸出綜合報告。

3.3 豐富教學方法

基于實踐平臺的《物流系統(tǒng)仿真實驗》課程，運用“項目導向、問題導向”的教學方法，并通過平臺中角色扮演的3D游戲形式，激發(fā)學生的學習熱情，在教學實施過程中，主要通過以下步驟達到“學中樂、樂中學” 效果。

問題描述。用來說明實驗任務的內(nèi)容要求和方法要求，提前讓學生預習相關的理論知識。

知識鏈接。通過課堂或者上傳理論知識講解視頻，讓學生掌握相關的理論知識。

教師演示。為了指導學生操作，教師演示內(nèi)容的設計(或?qū)嵤?步驟和具體方法的應用，同樣可以采取課堂演示和錄屏后上傳到平臺中的方式。

模仿訓練。結(jié)合前期的積累，學生根據(jù)任務內(nèi)容設計(或?qū)嵤?的具體要求，在平臺中進行模仿練習，完成本部分實操的鍛煉。

強化訓練。在模仿訓練的基礎上，在規(guī)定時間內(nèi)獨立完成強化訓練，平臺實時記錄完成訓練的時間和完成情況，實時給出操作得分。

評價總結(jié)。學生在平臺中上傳自己的設計或?qū)嵤┓桨福處煋?jù)以對結(jié)果進行點評，給出方案得分。

課后反饋。每次任務結(jié)束之后，學生根據(jù)自己的心得，在平臺中反饋教學效果，為改進平臺功能和教學方法等提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 改進考核方式

在教學環(huán)節(jié)中，考核方式的改進有助于教學質(zhì)量的提高[10]。在平臺中，以過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)學校要求自行設計，建議過程性考核和綜合性考核各占50%)。過程性考核不是簡單疊加，而是對學生實驗的整體過程進行有點有面的考核評價，過程性考核由理論知識考核、實踐能力考核和思想素質(zhì)考核三方面構(gòu)成，每一部分又可設置不同的權(quán)重?；趯嵺`平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程考核體系如表1所示。

表1 基于實踐平臺的物流系統(tǒng)仿真課程考核體系

該考核體系，充分利用了實踐平臺能自行記錄學生整個學習過程的表現(xiàn)的優(yōu)勢，部分規(guī)避了教師考核的主觀性，由教師和平臺共同對學生的學習進行多方位的考核，從而更加客觀地對學生的學習情況進行全面考核。

4 結(jié)語

本文本著“停課不停學”節(jié)約教學場地和經(jīng)費、提升學生實踐能力的原則，從實踐應用出發(fā)，以項目任務為驅(qū)動、以問題為導向，以提高學生學習興趣為目的，提出基于實踐平臺的“物流系統(tǒng)仿真實驗”課程教學模式。該模式不僅可以用在同類專業(yè)的實踐課程體中，還可廣泛用于學科競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、大學生科研訓練計劃項目等，達到“教、學、賽、用”為一體的良好局面，全面提升學生從實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。