基于虛擬仿真技術(shù)的物流管理專業(yè)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與思考

摘要：國內(nèi)物流行業(yè)正處在轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵期，社會各界對物流管理專業(yè)人才提出更多要求。為提高物流管理專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量，教師需使用基于虛擬仿真技術(shù)的實驗平臺，依托虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢與功能構(gòu)建實驗教學(xué)體系，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境下進行實踐操作，這對提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量具有積極作用。鑒于此，教師應(yīng)以虛擬仿真技術(shù)特色為背景，分析虛擬仿真實驗教學(xué)優(yōu)勢，而后結(jié)合虛擬仿真實驗教學(xué)方向，提出構(gòu)建實驗教學(xué)體系策略，為實驗教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；物流管理專業(yè)；實驗教學(xué)體系

一、前言

虛擬仿真技術(shù)在我國各領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，如軍事、制造、游戲和教育等，產(chǎn)生深刻影響。基于虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建物流管理專業(yè)實驗教學(xué)體系，搭建虛擬實驗教學(xué)平臺，有助于為物流管理專業(yè)實驗教學(xué)更好地開展提供技術(shù)支持與條件保障，充分滿足學(xué)校培養(yǎng)復(fù)合型物流管理人才的需求，為我國物流行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供助力。

二、虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真又被稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)與模擬技術(shù)，即指人們借助多元技術(shù)手段，通過計算機模擬現(xiàn)實時間和現(xiàn)象，主要目的是協(xié)助自身更好、更全面地了解事物本質(zhì)，觀察實驗現(xiàn)象。近幾年來，隨著計算機技術(shù)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展趨勢，虛擬仿真技術(shù)日漸完善，并自成一體，逐漸成為繼科學(xué)實驗探究后人們認(rèn)識社會客觀規(guī)律的基本方法[1]。其中，“仿真”是指對系統(tǒng)中抽象屬性的模仿與直觀演示，依托客觀系統(tǒng)創(chuàng)建對應(yīng)模型。因計算機本身特性與優(yōu)勢，仿真學(xué)需要依靠計算機運行，所以也稱為計算機仿真。通常來講，計算機仿真是利用計算機創(chuàng)建仿真模型，隨后結(jié)合模型搭建仿真環(huán)境。從本質(zhì)角度來講，該環(huán)境就是一個系統(tǒng)，主要功能是對模型操作。虛擬仿真技術(shù)實際應(yīng)用范圍相對廣泛，如航空航天相關(guān)數(shù)據(jù)分析、化工電力操作等實驗。上述實驗如果真實操作，盡管可以得到相對準(zhǔn)確可靠的資料，但實驗成本高，難度大，甚至還具有較大風(fēng)險性，缺少條件展開反復(fù)實驗。借助虛擬仿真技術(shù)模擬實驗，相關(guān)人員只要在實驗中適當(dāng)修改數(shù)據(jù)參數(shù)，就能建設(shè)所需實驗環(huán)境，獲得相對真實有效的研究結(jié)果，這對提升實驗效率、減少實驗成本大有裨益。

三、基于虛擬仿真技術(shù)的物流管理專業(yè)實驗教學(xué)優(yōu)勢

（一）有助于降低實驗教學(xué)成本

在物流管理專業(yè)教學(xué)活動開展進程中，專業(yè)設(shè)備是有效落實實驗教學(xué)的核心支撐。針對高校而言，設(shè)備的購買和維護需要耗費大量資金，且先進技術(shù)設(shè)備價格不菲，投入資金更高。同時，伴隨信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，實驗實訓(xùn)設(shè)備更迭速度極快。高校既面臨著花費大量資金購買專業(yè)設(shè)備用于開展實驗教學(xué)的需求，又面臨著專業(yè)設(shè)備更新速度快，難以滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)需求的風(fēng)險。鑒于此，物流管理專業(yè)選用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建仿真實驗教學(xué)體系勢在必行。虛擬化實驗場景，其中實驗涉及的“設(shè)備”和“場景”均具有虛擬化特征，能夠通過更改系統(tǒng)隨時更新，進而為專業(yè)學(xué)生提供同現(xiàn)代社會發(fā)展高度匹配的實驗內(nèi)容。另外，虛擬仿真實驗教學(xué)平臺搭建實體建設(shè)資金投入低，對教學(xué)場地要求小，降低了實驗教學(xué)成本，緩解了高校運行管理壓力[2]。因而，物流管理專業(yè)教師必須正確認(rèn)識虛擬仿真實驗教學(xué)價值與優(yōu)勢，將虛擬仿真技術(shù)與實驗教學(xué)完美融合，擺脫學(xué)校實驗設(shè)備和實踐場地的限制，徹底解決實驗教學(xué)成本短缺的問題，促進實驗教學(xué)活動順利開展。

（二）有助于提高教學(xué)的靈活性

當(dāng)前，我國物流設(shè)備及物流技術(shù)發(fā)展速度不斷提升，各高校物流管理專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)同物流工作崗位需求相匹配，豐富理論知識，優(yōu)化實驗教學(xué)，革新教學(xué)手段，滿足物流管理專業(yè)人才培養(yǎng)多元需求。然而，因傳統(tǒng)教學(xué)觀念禁錮，物流管理專業(yè)實驗教學(xué)存有教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)方法陳舊等問題，實踐操作性與拓展性差，未能為學(xué)生提供發(fā)展個人能力與智慧的空間，以致學(xué)生實驗操作技能和相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)興趣不足，影響學(xué)生實操能力提高。為解決上述問題，物流管理專業(yè)必須以現(xiàn)代社會發(fā)展為依托，利用虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生在虛擬仿真實驗場景中與對象交互。與此同時，在虛擬仿真物流實驗教學(xué)開展中，教師應(yīng)結(jié)合實驗教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，合理開發(fā)并設(shè)計實訓(xùn)內(nèi)容，提高教學(xué)靈活性與生動性，這樣才能保證實驗教學(xué)發(fā)揮最大作用。同樣，在實驗中，學(xué)生可以利用虛擬仿真操作設(shè)備讓自身進入虛擬物流管理環(huán)境，充分調(diào)動自我感知力，感受虛擬環(huán)境中存在的對象，掌握物流管理過程，而后通過同場景對象交互，實現(xiàn)物流操作，強化學(xué)習(xí)真實感和體驗感。伴隨學(xué)生實驗參與感不斷上升，其學(xué)習(xí)興趣和自主性能夠被充分激發(fā)，自主參與實驗操作活動，將理論知識同實踐有機結(jié)合，大幅提高自我操作能力。

（三）有助于規(guī)避實驗操作風(fēng)險

在虛擬物流管理實驗教學(xué)場景中，教學(xué)通過佩戴虛擬頭盔和手持手柄等工具，可以進入場景與場景對象進行交互，感受虛擬場景中的對象，而后展開實踐操作。事實上，虛擬仿真場景中學(xué)生的各項操作都是對現(xiàn)實世界操作的仿真模擬，實訓(xùn)體驗同現(xiàn)實實踐相似度極高。然而，與普通實驗中可能存在的安全風(fēng)險相比，虛擬仿真物流實驗教學(xué)具有安全優(yōu)勢。比如，針對港口大宗物流管理實驗教學(xué)，經(jīng)常會涉及起重機，起重機不僅駕駛難度大，且危險系數(shù)高。為此，在實驗教學(xué)開展中，物流管理專業(yè)教師基本上選擇帶領(lǐng)學(xué)生進入實地考察，為確保學(xué)生安全，很少會讓學(xué)生駕駛操作[3]。這種實驗方式，既無法有效鍛煉學(xué)生實操能力，又不利于學(xué)生完全理解起重機構(gòu)造和工作原理。而通過虛擬仿真物流實驗教學(xué)，學(xué)生除了能夠在虛擬場景中“駕駛”起重機，也能對設(shè)備進行拆裝，了解設(shè)備構(gòu)造和工作原理，在確保學(xué)生安全的基礎(chǔ)上，切實提高學(xué)生實操能力及水平。

四、基于虛擬仿真技術(shù)的物流管理專業(yè)實驗教學(xué)方向

（一）教學(xué)準(zhǔn)備

區(qū)別于傳統(tǒng)物流管理專業(yè)實踐教學(xué)，以虛擬仿真技術(shù)為依托的實驗教學(xué)主要依賴計算機。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，虛擬仿真平臺運作對計算機性能提出較高要求。故而，在開展虛擬仿真實驗教學(xué)前，教師需要為學(xué)生準(zhǔn)備好可以支撐虛擬仿真平臺正常運轉(zhuǎn)的計算機，同時提前測試計算機各軟件運行情況，盡可能避免實驗教學(xué)產(chǎn)生問題，影響教學(xué)質(zhì)量。為進一步提高學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的熱情和自主性，教師要將學(xué)生劃分成多個小組，評比各小組模型與實驗效果，打造競爭學(xué)習(xí)氛圍，如此可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，促使虛擬仿真實驗教學(xué)體系發(fā)揮最大效用。

（二）實驗操作

在物流管理專業(yè)實驗中，借助資源包提供的相應(yīng)場景與模型，生成虛擬實驗場景及任務(wù)。從本質(zhì)角度來講，虛擬仿真平臺可以支撐學(xué)生以不同身份展開協(xié)同操作，利用人機互動仿真運行實驗任務(wù)，同時展開自動評分，根據(jù)分?jǐn)?shù)高低調(diào)整實驗任務(wù)，優(yōu)化實驗流程，保證學(xué)生實驗學(xué)習(xí)質(zhì)量實現(xiàn)最大化[4]。物流管理專業(yè)實驗開展中，沉浸式交互操作不僅支持鼠標(biāo)操作，同時也支持穿戴式虛擬仿真設(shè)備操作。在虛擬仿真技術(shù)下，全景仿真環(huán)境可以模擬真實現(xiàn)場，給予學(xué)生身臨其境之感。

（三）實驗討論

設(shè)計物流管理專業(yè)實驗項目，所有專題實驗都具備開放性特征。實驗操作時，通過方案設(shè)計、方案仿真、方案討論、方案完善循環(huán)迭代，啟發(fā)學(xué)生深度思考與自主實踐，全面發(fā)揮自身主觀能動性，有效解決實驗問題，提高實驗教學(xué)效質(zhì)。另外，虛擬仿真技術(shù)的快速重構(gòu)優(yōu)勢，轉(zhuǎn)變了實驗教學(xué)方向，以實踐操作為主導(dǎo)，輔以實驗討論，顛覆了以往實驗教學(xué)以示范講解為核心、以學(xué)生觀看為輔助的模式，可以最大限度地發(fā)揮虛擬實驗教學(xué)價值，提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平。

五、基于虛擬仿真技術(shù)的物流管理專業(yè)實驗教學(xué)體系構(gòu)建策略

（一）設(shè)計教學(xué)仿真平臺

首先，理論教學(xué)階段，側(cè)重向?qū)W生講解物流管理專業(yè)理論知識和相關(guān)決策。毋庸置疑，理論知識是實驗教學(xué)開展的基礎(chǔ)，只有學(xué)生掌握扎實的理論知識，才能正確操作實驗，因此教師必須詳細(xì)講解理論知識。其次，實驗教學(xué)階段，物流管理專業(yè)教師在開展實驗教學(xué)活動時，應(yīng)借助虛擬仿真技術(shù)模擬物流設(shè)備和管理流程，演示正確操作方法，讓學(xué)生可以直觀看到實驗操作流程。通過這種方式開展實驗教學(xué)，既能讓學(xué)生熟悉物流設(shè)備使用方法與操作流程，又能避免因物流設(shè)備過大而影響實驗教學(xué)活動順利開展，切實提高物流管理專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量。最后，技能提升階段，重視強化學(xué)生實踐技能，依托虛擬仿真案例演示，加深學(xué)生對專業(yè)技能的了解，使學(xué)生真正知曉專業(yè)技能在實際操作中發(fā)揮的作用，自主學(xué)習(xí)。另外，設(shè)計仿真實驗平臺，加強虛擬實驗的應(yīng)用，創(chuàng)建與專業(yè)理論知識相匹配的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，可以有效解決傳統(tǒng)實驗儀器狀況和師資力量欠缺等問題[5]。同時，仿真實驗也取代了學(xué)生按照教材抄襲實驗步驟和原理的過程，使學(xué)生在實驗中可以清晰了解實驗過程以及基礎(chǔ)操作，打造完整的學(xué)習(xí)鏈，這對提升實驗教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生高質(zhì)量學(xué)習(xí)物流管理專業(yè)知識具有積極意義。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)環(huán)境

虛擬仿真視域下，構(gòu)建物流管理實驗教學(xué)環(huán)境和教學(xué)體系，需要遵守真實性教學(xué)原則，這也是借助虛擬仿真技術(shù)展開教學(xué)的前提。具體如下：第一，真實制定教學(xué)背景，包括物流工作形成原因、開展條件等，并將教學(xué)背景同真實背景有機融合，或直接使用現(xiàn)實案例，結(jié)合教學(xué)情況進行適當(dāng)調(diào)整，保證實驗教學(xué)的真實性和可靠性。在虛擬仿真實驗教學(xué)中，教師如果想使用現(xiàn)實教學(xué)案例，需要更改專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和方法，補充傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，將線上仿真與線下實驗實物相融合，實現(xiàn)教學(xué)效果最大化。第二，真實開展教學(xué)過程。教學(xué)同現(xiàn)實崗位工作存在較大不同，學(xué)生借助虛擬仿真軟件展開物流專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)，應(yīng)將教學(xué)過程看作崗位工作，保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。這一過程中，專業(yè)教師若想充分激發(fā)學(xué)生實驗課堂學(xué)習(xí)的熱情和自主性，可適當(dāng)融入競賽教學(xué)模式，評判學(xué)生實驗完成情況，獎勵成績優(yōu)異的學(xué)生。對于實驗不認(rèn)真的學(xué)生，教師應(yīng)進行相應(yīng)批評，并利用扣除平時成績的方式督促學(xué)生改正學(xué)習(xí)習(xí)慣，調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)習(xí)水平。

（三）完善實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

首先，物流設(shè)備認(rèn)知與流程操作。通過虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生既能直觀了解物流設(shè)備整體結(jié)構(gòu)與作業(yè)原理，又能掌握設(shè)備的正確操作方法，如托盤、紙箱封箱機、條碼打印機、叉車、滅火器和起重機等，全面加深學(xué)生對不同物流設(shè)備的認(rèn)知。與此同時，將任務(wù)作為驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生研究倉儲、配送與運輸?shù)茸鳂I(yè)流程，比如消防、入庫、轉(zhuǎn)包裝、立庫、復(fù)核打包和發(fā)貨作業(yè)等。其次，倉儲系統(tǒng)布局。物流倉儲管理是物流體系中的組成部分，布局規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是伴隨物流發(fā)展速度不斷加快，對產(chǎn)品提出更高層次要求，而科學(xué)設(shè)計倉儲系統(tǒng)是物流管理專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能。最后，配送中心系統(tǒng)[6]。在現(xiàn)代物流體系下，配送中心占有重要位置，其設(shè)計是否合理決定著物流運行效益。為此，在物流管理專業(yè)實驗教學(xué)中，教師應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生配送中心系統(tǒng)設(shè)計能力。具體而言，學(xué)生在虛擬化配送中心場景中布局配送區(qū)域、規(guī)劃叉車作業(yè)路線、裝卸搬運設(shè)備利用，試驗多種揀貨策略，而后分析不同揀貨策略對作業(yè)效率產(chǎn)生的影響。通過虛擬實驗教學(xué)，學(xué)生可以實現(xiàn)配送中心的最優(yōu)設(shè)計，掌握不同因素對物流配送中心運轉(zhuǎn)效率產(chǎn)生的影響，助力物流系統(tǒng)倉儲與配送能力高速提升。

（四）評價實驗教學(xué)效果

在對教學(xué)效果進行評價時，應(yīng)采用多種評價方式，這樣才能保證評價的客觀性與完整性。比如，在評價學(xué)生學(xué)習(xí)水平時，應(yīng)從小組評價與個人評價入手。針對小組評價來講，評價內(nèi)容包括項目完成進度、執(zhí)行效率、應(yīng)用成本、最終結(jié)果等；針對個人評價來講，評價內(nèi)容包括物流設(shè)備操作實際熟練程度、項目實現(xiàn)的準(zhǔn)確性和作業(yè)完成的標(biāo)準(zhǔn)性。同時，還要詳細(xì)記錄學(xué)生實際操作中的違規(guī)情況，酌情扣分。通過對學(xué)生進行全面性評價，可以反饋實驗教學(xué)效果，有助于幫助教師調(diào)整實驗教學(xué)方案，創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，為后續(xù)實驗教學(xué)活動更好地開展提供助力。另外，若想使教學(xué)評價發(fā)揮最大效用，高校也要制定完備的考核評價機制。實驗教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生實操能力，是物流管理專業(yè)課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須制定完備的考核標(biāo)準(zhǔn)與機制作為支撐，這樣才能推動實驗教學(xué)順利開展。為激發(fā)學(xué)生參與物流管理實驗教學(xué)的熱情和自主性，高校要制定考核標(biāo)準(zhǔn)，除了考核學(xué)生學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)過程，也要考慮學(xué)生課堂學(xué)習(xí)熱情與積極性，深入剖析實驗教學(xué)的有效性，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，還應(yīng)將實驗教學(xué)評價結(jié)果與教師評優(yōu)評選、年終績效掛鉤，督促教師不斷完善實驗教學(xué)活動，提高教學(xué)水平。

六、結(jié)語

綜上所述，同以往物流管理專業(yè)實驗教學(xué)相比，虛擬仿真物流實驗教學(xué)無論是在教學(xué)資源、成本、安全等層面，還是在學(xué)生參與度與學(xué)習(xí)效果等層面均具備顯著優(yōu)勢，高效解決了以往實驗教學(xué)成本高、操作難和危險性大等問題。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在物流管理專業(yè)實驗教學(xué)體系構(gòu)建中，對培養(yǎng)符合現(xiàn)代社會發(fā)展需求的應(yīng)用型人才有著積極作用，需要引起學(xué)校各級領(lǐng)導(dǎo)與專業(yè)教師的高度重視。

參考文獻

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基金項目：1.曲阜師范大學(xué)實驗教改項目“基于虛擬仿真的智慧物流實驗教學(xué)改革實踐研究”（SJG202221）；2.山東省本科教學(xué)改革研究重點項目“新商科背景下‘產(chǎn)教科創(chuàng)’融合的物流管理應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究”（Z2022267）