創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)中物流虛擬仿真實驗教學(xué)的探索

王曉立 譚勇

摘? 要：虛擬仿真實驗教學(xué)，能夠提供豐富的管理情境再現(xiàn)，開展個性化、自主化、探究式學(xué)習(xí)方式，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新意識，提高實踐能力都是一種全新的探索。結(jié)合虛擬仿真教學(xué)的特點，圍繞創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出在物流虛擬仿真實驗教學(xué)資源開發(fā)建設(shè)中，要堅持知識能力素質(zhì)融合，建立“基礎(chǔ)—綜合—創(chuàng)新”的實驗體系;豐富情境設(shè)計，提高學(xué)生的實踐能力;加強互動環(huán)節(jié)設(shè)計，促進(jìn)探究式學(xué)習(xí)。最后以《物流系統(tǒng)論》課程為例，探討了虛擬仿真實驗方案的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;物流;實驗教學(xué);創(chuàng)新人才;實踐能力

中圖分類號：G642??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Virtual simulation experiment teaching can provide a rich reappearance of management circumstances， and develop individualized， independent， and inquiry learning methods. It is a new exploration for cultivating students' innovative thinking ability and awareness， and improving practical ability. Combining the characteristics of virtual simulation teaching and focusing on the training objectives of innovative practical talents， this paper proposes that in the development and construction of logistics virtual simulation experimental teaching resources， it is necessary to adhere to the integration of knowledge， ability and quality， and establish an experimental system of“basic-comprehensive-innovation”; enrich the situation design to improve students' practical ability; strengthen the design of interactive links to promote inquiry-based learning. Finally， taking the course of“l(fā)ogistics system theory”as an example， the design of the virtual simulation experiment scheme was discussed.

Key words： virtual simulation; logistics; experimental teaching; innovative talent; practical ability

0? 引? 言

2018年教育部發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，確立了未來五年，實現(xiàn)“現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”的目標(biāo)，提出增強學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。2019年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實施方案（2018—2022年）》，再次提出要促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。強化創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，強化專業(yè)實踐，促進(jìn)教育信息化已成為未來高等院校人才培養(yǎng)的趨勢。

虛擬仿真實驗，是推動教育現(xiàn)代化，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深入融合的重要內(nèi)容。自2013年起，全國高校建設(shè)了300個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心，經(jīng)濟學(xué)管理類虛擬仿真實驗教學(xué)中心達(dá)到25個[1]，其中有13個實驗教學(xué)中心開展了物流虛擬仿真實驗。仿真技術(shù)是研究物流系統(tǒng)的一種重要的方法，主要應(yīng)用于物流系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計、倉儲系統(tǒng)與庫存管理、運輸調(diào)度、供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。在本科教學(xué)中開展物流虛擬仿真實驗順應(yīng)了教育信息化的發(fā)展趨勢，已成為管理學(xué)科未來發(fā)展的方向[2-3]。本文將結(jié)合虛擬仿真實驗的特點，圍繞創(chuàng)新、實踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)，探索物流虛擬仿真實驗的教學(xué)資源開發(fā)與設(shè)計。

1? 虛擬仿真實驗教學(xué)的概念及優(yōu)勢

1.1? 虛擬仿真實驗的概念

虛擬仿真實驗，是指綜合應(yīng)用多媒體、虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、人機交互、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，建立起一種虛擬逼真的實驗教學(xué)環(huán)境和實驗對象，學(xué)生可以從中感受真實的現(xiàn)實場景，實現(xiàn)人機實時交互，在虛擬的環(huán)境中獲取知識和技能，促進(jìn)知識體系的構(gòu)建并提升學(xué)習(xí)效果[4-5]。

1.2? 虛擬仿真實驗在物流管理專業(yè)課程中教學(xué)的優(yōu)勢

在物流管理專業(yè)中，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)通過實驗軟件操作讓學(xué)生了解物流系統(tǒng)的運行過程，使抽象的理論內(nèi)容便于學(xué)生理解和掌握。實驗教學(xué)中存在的問題主要反映在以下的幾個方面：（1）實驗項目的設(shè)計主要以驗證性實驗為主，學(xué)生按實驗指導(dǎo)書中的要求完成實驗，這使得實驗內(nèi)容重復(fù)度較高，實驗過程中學(xué)生很容易把時間花在對軟件的熟悉和操作上面，對實驗的內(nèi)容反而缺乏深入的分析和理解。（2）在管理類實驗操作中，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)實驗環(huán)境設(shè)置較為單一。物流系統(tǒng)在實際運營過程中，所面臨的環(huán)境相對復(fù)雜，企業(yè)所做出的決策會受到來自于市場、行業(yè)上游、企業(yè)內(nèi)部資源約束、風(fēng)險態(tài)度等多個因素的影響。而簡化的實驗環(huán)境，與企業(yè)實際運營環(huán)境差距較大，這也使得實驗中企業(yè)的決策結(jié)果與實際情況出現(xiàn)較大的偏差，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。（3）傳統(tǒng)的實驗教學(xué)受技術(shù)手段、資金、實驗環(huán)境的影響，對一些高成本、高消耗、大型的綜合實驗項目難以開展。例如，類似于配送中心的倉庫規(guī)劃與設(shè)計的實驗項目，在現(xiàn)實中由于實驗成本很高，學(xué)生實際很難參與到整個規(guī)劃當(dāng)中，只能針對某一環(huán)節(jié)設(shè)計實驗教學(xué)，這樣會影響到學(xué)生對整個知識體系的理解，弱化了實驗教學(xué)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)中的作用。

虛擬仿真實驗充分應(yīng)用了多媒體、人機交互、可視化、虛擬仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等信息技術(shù)，促進(jìn)了實驗教學(xué)內(nèi)容和方法的改革。相對于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，虛擬仿真實驗體現(xiàn)出以下的優(yōu)勢：

1.2.1? 有助于管理情境的仿真再現(xiàn)

借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在仿真實驗中可以用來搭建一些常見的物流運作場景，如：港口的集裝箱碼頭、自動化立體倉庫、配送中心等。在虛擬的環(huán)境中，3D的立體表現(xiàn)方式以及與虛擬環(huán)境的人機交互界面，能夠讓學(xué)生產(chǎn)生強烈的沉浸感，身臨其境地去體驗真實的物流運作場景。對物流企業(yè)某些作業(yè)流程的模擬，如倉庫的入庫和出庫作業(yè)、配送中心的訂單揀選過程，虛擬仿真實驗的表現(xiàn)形式更豐富，對作業(yè)流程中出現(xiàn)的操作過程以多媒體形式做到同步仿真。通過角色扮演，讓學(xué)生參與到作業(yè)仿真流程的操作，體驗操作過程，觀察系統(tǒng)運行中狀態(tài)的變化，做出實時反饋，從而產(chǎn)生互動體驗的教學(xué)效果。

1.2.2? 有助于學(xué)生開展個性化、自主學(xué)習(xí)

近年來，互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺在教學(xué)中的應(yīng)用，使得在線實驗、移動實驗成為一種趨勢。在線的虛擬仿真實驗，為學(xué)生提供了一個開放、交互的虛擬實驗環(huán)境，能夠發(fā)揮即時性、參與性、情境性、泛在性、愉悅性的優(yōu)勢，為引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。學(xué)生可以不受實驗時間和空間的限制，自主的選擇學(xué)習(xí)的時間、地點以及學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師通過實驗平臺可以實現(xiàn)對實驗教學(xué)的管理，跟蹤學(xué)生實驗的全過程，在線答疑解惑，對學(xué)生的實驗結(jié)果及時反饋。學(xué)生再根據(jù)這些反饋完善學(xué)習(xí)成果。這種實驗方式，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

1.2.3? 有助于學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)

物流管理專業(yè)課程中很多內(nèi)容涉及到相關(guān)物流系統(tǒng)的運行規(guī)律和管理原理，對這些具有一定理論深度的內(nèi)容，簡單的采用講授的方式，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用虛擬仿真技術(shù)，有助于學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)。教師可以有針對性的將講授主題設(shè)計成一些研究性的綜合實驗項目，結(jié)合應(yīng)用場景，引導(dǎo)學(xué)生自主的設(shè)計實驗方案，選擇實驗方法，觀察分析實驗過程，得出實驗結(jié)果。虛擬仿真實驗有助于學(xué)生參與到知識形成的過程中，通過探究的方式逐步發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，建立自己的認(rèn)知模型，從而形成科學(xué)研究的過程或方法。

2? 虛擬仿真實驗在物流創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)中的作用

2.1? 大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的內(nèi)涵

創(chuàng)新能力，是主體人基于個人或社會需要、利用人的本質(zhì)能力解決實踐問題的技能。有學(xué)者認(rèn)為，大學(xué)生的創(chuàng)新能力主要與創(chuàng)新思維能力、創(chuàng)新實踐能力、非智力因素有關(guān)[6]。其中，創(chuàng)新思維能力是產(chǎn)生新思想的基礎(chǔ)，它的形成與知識儲備、非邏輯思維能力、邏輯思維能力有關(guān);創(chuàng)新實踐能力是將新思想在實踐中得以創(chuàng)造和實現(xiàn)的能力，需要在特定的背景下，以“特定問題解決”為特征，這一過程往往需要多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用;非智力因素，是指影響創(chuàng)新活動的一切心理因素，主要包括動機、興趣、情感、意志、性格，對創(chuàng)新過程主觀能動性的發(fā)揮、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)有重要的影響，能促進(jìn)、激發(fā)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新實踐活動。

2.2? 虛擬仿真實驗在創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)中的作用

2.2.1? 鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識

在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，建構(gòu)主義理論被認(rèn)為是一種有效的教育理論與方法，它提倡為學(xué)生提供一種有利于自主建構(gòu)的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，例如創(chuàng)設(shè)與學(xué)習(xí)主題相關(guān)的情境、提供必要的信息資源以及組織合作學(xué)習(xí)等;二是調(diào)動學(xué)生高度的學(xué)習(xí)主動性和積極性。圍繞“自主構(gòu)建、自主探究、自主發(fā)現(xiàn)”的自主學(xué)習(xí)模式與基于情境的合作式學(xué)習(xí)，與基于問題解決的研究性學(xué)習(xí)結(jié)合起來，特別有利于學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[7]。虛擬仿真實驗教學(xué)的優(yōu)勢體現(xiàn)為可以創(chuàng)建良好的管理情境和問題情境，給學(xué)習(xí)者帶來全新的直觀感受和深刻體驗，對學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新思維能力能夠起到很好的鍛煉（如圖1所示）。虛擬仿真實驗環(huán)境下教學(xué)方式、學(xué)習(xí)特點正好滿足了建構(gòu)主義所倡導(dǎo)的“學(xué)習(xí)情境設(shè)計、學(xué)習(xí)者自主構(gòu)建”的要求，非常適合于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與開發(fā)。

2.2.2? 豐富了實踐教學(xué)體系，提高了實踐能力培養(yǎng)的層次

高校人才的培養(yǎng)中，實踐教學(xué)是人才培養(yǎng)模式中十分重要的環(huán)節(jié)。通過實踐教學(xué)可以更好地促進(jìn)理論知識的理解和應(yīng)用，提高崗位專業(yè)技能和決策分析能力，實現(xiàn)創(chuàng)新實踐型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。虛擬仿真實驗，通過仿真技術(shù)模擬企業(yè)的環(huán)境和工作流程，提供真實逼真的操作環(huán)境，學(xué)生可以自主選擇實習(xí)崗位和實驗時間，擺脫實習(xí)時間、實習(xí)崗位的限制。同時將虛擬仿真實驗融入到實習(xí)、課程設(shè)計、創(chuàng)新教育的實踐體系當(dāng)中，也可以充分發(fā)揮教師在實踐教學(xué)中的引導(dǎo)作用，在這一過程中教師可以有針對的選擇基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新不同層次的實踐內(nèi)容，這樣既豐富了當(dāng)前的實踐教學(xué)體系，又提高了學(xué)生實踐能力的層次，優(yōu)化了創(chuàng)新教育環(huán)境。

3? 物流虛擬仿真實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

圍繞創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，下面將結(jié)合武漢輕工大學(xué)管理學(xué)院物流管理專業(yè)的主干課程《物流系統(tǒng)論》介紹虛擬仿真實驗教學(xué)的設(shè)計思路。

3.1? 設(shè)計思路

（1）堅持知識能力素質(zhì)融合，建立“基礎(chǔ)—綜合—創(chuàng)新”的實驗體系

實驗內(nèi)容首先要滿足教學(xué)需求，將教學(xué)知識點逐一融入到實驗過程當(dāng)中，明確實驗中需要仿真的關(guān)鍵內(nèi)容，選取合適的仿真技術(shù)，合理設(shè)計實驗主題，從而實現(xiàn)知識體系的系統(tǒng)化。知識點的選取以及實驗內(nèi)容的設(shè)計，重在培養(yǎng)學(xué)生的分析推理、系統(tǒng)思維、綜合設(shè)計、創(chuàng)新實踐的能力。實驗內(nèi)容的安排要遵循從基礎(chǔ)到綜合，最后到設(shè)計實驗，從易到難逐漸引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的實驗方法和技能，為后期的創(chuàng)新型實驗的自主設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

（2）豐富情境設(shè)計，發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，提高學(xué)生的實踐能力

虛擬仿真實驗可以提高學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的層次，所以與一般仿真類的實驗相比，更加看重管理情境的仿真再現(xiàn)。虛擬仿真實驗中為了盡可能貼近現(xiàn)實，對情境環(huán)境的要求更為立體和豐富，實驗設(shè)計中要考慮如何更好地實現(xiàn)管理情境的再現(xiàn)。除了常規(guī)的案例背景資料外，對實物模擬、角色分配、運作場景和業(yè)務(wù)流程的情境設(shè)計，都應(yīng)該納入到實驗設(shè)計當(dāng)中。

（3）加強互動環(huán)節(jié)設(shè)計，促進(jìn)探究式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力

實驗過程中，互動環(huán)節(jié)的設(shè)計，有助于營造以學(xué)生為主體的實驗環(huán)境，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，向探究式學(xué)習(xí)方法轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的探究和創(chuàng)新精神。互動的方式包括生生互動和師生互動。生生互動，可以通過角色扮演或者分組實驗，幫助學(xué)生加強在實驗中的互動與合作，從而提高學(xué)生的團隊協(xié)作能力。師生互動，貫穿于實驗教學(xué)的整個過程中?；A(chǔ)實驗中的師生互動，主要以教師的講授為主，以便于學(xué)生盡快掌握基本的仿真方法和技巧。進(jìn)入綜合類型的實驗后，隨著研究問題的深入，運營情境的豐富，實驗的難度和復(fù)雜程度進(jìn)一步增加，在這一階段師生互動主要是答疑解惑，解決學(xué)習(xí)中的難點，將學(xué)生的實驗方法和解決問題的能力再提高一個層次。在學(xué)生熟練掌握了實驗方法后，學(xué)生自主實驗的意識不斷增強，可以加入創(chuàng)新類的實驗，實驗轉(zhuǎn)變到學(xué)生自主設(shè)計為主，自主分析實驗結(jié)果并撰寫實驗報告。

3.2? 具體的教學(xué)過程設(shè)計

《物流系統(tǒng)論》的教學(xué)目標(biāo)，是讓學(xué)生了解物流系統(tǒng)的組成要素、結(jié)構(gòu)、功能以及相互之間的關(guān)系、掌握物流系統(tǒng)的基本原理。課程中采用的Anylogic是一款應(yīng)用廣泛的支持離散事件系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學(xué)、多智能體及其多種方法建模集成仿真的軟件工具，具有2D和3D的動畫功能，能夠模擬物流系統(tǒng)從運作層次、到戰(zhàn)術(shù)層、戰(zhàn)略層的各種決策，適合教師結(jié)合實驗主題進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。Anylogic Cloud還能夠支持在線實驗，實現(xiàn)人機互動，為學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)提供了有利條件。

在《物流系統(tǒng)論》虛擬仿真實驗教學(xué)設(shè)計中，筆者將物流系統(tǒng)分為以“生產(chǎn)線”為代表的企業(yè)內(nèi)部物流系統(tǒng)和供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)兩條邏輯主線。每條教學(xué)主線按照從基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新三個層次，從簡單到復(fù)雜，從物流過程到物流管理的虛擬仿真兩個類別，依次推進(jìn)安排實驗內(nèi)容，完成物流系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)、原理的教學(xué)任務(wù)，如圖2和表1所示。

4? 結(jié)束語

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段。將虛擬仿真實驗方法引入《物流系統(tǒng)論》的教學(xué)中，順應(yīng)了當(dāng)前高校實驗教學(xué)方法改革的趨勢，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了更高的要求。本文分析了虛擬仿真實驗在物流管理專業(yè)課程中教學(xué)的優(yōu)勢，以及在創(chuàng)新和實踐人才培養(yǎng)中的作用，以《物流系統(tǒng)論》課程為例，提出了實驗設(shè)計的基本思路和具體的教學(xué)過程設(shè)計，以期為虛擬仿真實驗教學(xué)在物流創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)中探索有效的教學(xué)方式和改革途徑。

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