基于實踐平臺的“物流系統仿真實驗”課程教學策略

張水旺 王 涌

(1.安徽工業大學 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，物流業發展勢頭良好，越來越多的企業開始重視物流的重要性和物流從業人員的能力，物流業從業人員是否具有高水平物流系統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人員的重要指標。為順應行業發展和社會需求，高校如何培養“新工科”物流專業人才是物流類專業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。

物流類專業涉及運籌學、統計學、信息管理、科學計算等課程，同時物流從業人員也需要涉及多個領域和各個物流環節的知識和技能，“物流系統仿真實驗”正是適應這個需求而開展的，旨在培養和鍛煉學生理論與實驗操作相結合的能力，具備通過模擬仿真發現現實系統中存在的問題，并綜合利用科學知識提出解決問題的方法?；诖?，本文探討基于實踐平臺的“物流系統仿真實驗”課程教學策略，旨在讓學生“停課不停學”的前提下系統性地提高物流類專業學生的實踐能力。

1 “物流系統仿真實驗”課程教學存在的主要問題

1.1 教學目標模糊不清，教學內容有待優化

“物流系統仿真實驗”課程涉及內容廣泛，包括專業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]。雖然不同章節的內容都掌握了，但要進行綜合設計時就束手無策，因此需要明確教學目標，精心優化教學內容，讓學生不僅掌握點上的內容，更要讓學生從系統論的角度融會貫通各個知識點，從而具備解決物流系統中復雜的、綜合的、大規模問題的能力。

1.2 教學方法枯燥單一，考核方式有待改進

物流系統中復雜的、綜合的、大規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，還要考察學生發現問題、解決問題的能力，傳統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[5,6]的快速發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，發現存在的問題，不僅可以提高學生的學習興趣，還能提升課堂教學質量。學生通過方案設計、過程實現、評價等一系列仿真活動，增強對物流系統相關理論的理解，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費限制。由于教學設備的有限，實驗過程中，經常需要分組進行，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節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，以培養學生能力為根本，通過學生內在動力參與，培養和鍛煉學生發現問題和解決問題的能力。實踐平臺的整體結構如圖1所示。

圖1 實踐平臺整體結構

結合平臺設計的基本要求，采用基于B/S模式的平臺架構，在Web服務器上創建物流系統仿真程序，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據庫，即可調用相關的輔助工具；與此同時，平臺實時將學生的操作信息和結果保存到平臺數據庫中，教師通過訪問平臺數據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費限制，還可以利用平臺良好的開放性和可擴展性，根據培養方案的要求，在Web服務器上創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“物流系統仿真實驗”課程教學存在的主要問題，結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

該課程以系統仿真理論和建模方法為核心內容，通過本門課的學習，不僅要求學生掌握基本的系統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)，通過理論與實踐結合，提升學生發現問題和解決問題的能力，使學生知識、能力和素質協調發展，成為具有現代物流工程理論基礎和較強的工程實踐能力和創新意識的高級復合型人才[7]。

3.2 優化教學內容

教學內容的優化不僅要考慮完成教學任務，培養學生的實踐能力，還要由淺入深，激發學生的學習興趣和對知識的開拓精神。本文結合項目驅動教學法[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《物流系統仿真實驗》課程教學主線

依據項目驅動和問題導向教學法，設計基于實踐平臺的“物流系統仿真實驗”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、醫藥物流系統仿真、冷鏈物流系統仿真、集裝箱港口運營仿真和物流裝備實驗等，依據專業培養方案選擇合適的模塊。

以智慧物流運營仿真模塊為例，下設智慧運輸系統仿真、智慧倉儲系統仿真和智慧配送系統仿真等，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，借助輔助工具(如Matlab、SPSS、Vensim、Flexsim、Witness等)，完成復雜物流系統的診斷，發現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，教師演示內容的設計(或實施)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。結合前期的積累，學生根據任務內容設計(或實施)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，在規定時間內獨立完成強化訓練，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。學生在平臺中上傳自己的設計或實施方案，教師據以對結果進行點評，給出方案得分。

課后反饋。每次任務結束之后，學生根據自己的心得，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據支撐。

3.4 改進考核方式

在教學環節中，考核方式的改進有助于教學質量的提高[10]。在平臺中，以過程性考核和綜合性考核相結合的方式，各占一定的比重(權重根據學校要求自行設計，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考核三方面構成，每一部分又可設置不同的權重?；趯嵺`平臺的“物流系統仿真實驗”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的優勢，部分規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 結語

本文本著“停課不停學”節約教學場地和經費、提升學生實踐能力的原則，從實踐應用出發，以項目任務為驅動、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“物流系統仿真實驗”課程教學模式。該模式不僅可以用在同類專業的實踐課程體中，還可廣泛用于學科競賽、大學生創新創業訓練計劃項目、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現問題、分析問題和解決問題的能力。