交互式仿真在物流实训教学中的应用

王秀宇　王陆峰

摘 要：为改变传统的传授式教学模式，发挥教师的主导作用和学生的主体作用，保证学生在安全可靠的前提下真正参与到实训中，本文提出建立交互式仿真平台，让学生在仿真模拟环境中体验操作的真实感，通过虚拟现实技术，刺激学生的视觉、听觉神经，并结合游戏闯关的教学模式调动学生的学习积极性和主动性，提高教学效果，从而解决当前各高职院校普遍存在的实训設备落后及数量不足的问题。

关键词：交互式仿真 物流实训 游戏闯关

物流管理专业是一门集经济、管理、信息技术为一体的综合实践学科。目前我国物流管理专业教学中，很多高职院校都面临以下困难：一是物流设施设备更新换代的速度越来越快，无论是新购置还是技术上更新，都需要大量的投资；二是实训设备数量较少而实训人数较多，出现僧多粥少的局面，严重影响教学效果。因此，在物流专业教学中应用交互式仿真技术，具有很重要的意义。

一、物流专业实训教学的现状

1.软硬件建设

实训的目的是为了将理论知识与实践技能相结合，从而提高学生的专业应用技能。虽然现在许多高职院校的物流专业基本具备一定的实训条件，但随着物流行业的快速发展，实训的软硬件配置都已远远落后于企业，导致高校培养的技能型人才与企业需要的人才根本无法对接。而目前既能解决这种困境，又能解决院校资金难的问题，办法之一就是利用交互式仿真技术。

2.教学团队建设

俗话说“兵熊熊一个，将熊熊一窝”，一个优秀的教学团队，必然能带出一批好的学生。然而目前物流专业的教学团队普遍存在着偏理论、轻技能的现象。而这些教师中既精通技能又懂交互式仿真技术的少之又少，这对培养优质毕业生是非常不利的。因此，高等职业院校需要建立多种激励机制，以提高教学团队建设。

二、交互式仿真实训教学设计

实训教学设计是实训的基础，科学的过程设计不但能从整体上掌控教学过程，还可以提高教学效果，起到承上启下的作用。仿真实训具有良好的可控性、可重复性和安全性，且仿真过程具有经济安全、不受气候条件和场地环境限制的特点。随着物流行业的发展，物流系统呈现多样化、复杂化的特点，针对相关决策是否有效，仿真技术就在其中扮演越来越重要的角色。目前企业在增设新设备或技术改造过程中，常常会借助系统仿真的相关软件，如Flexsim、RaLC（乐龙）、Automod、Arena等。

1.建模（形象模型）

利用Flexsim模型库对所需的模拟环境及设施设备进行数据信息的设置，如物流件（包括存储货架、分拣线、手动液压搬运车、叉车、托盘等）。Flexsim的菜单模块都是直观的操作界面，所以可以将这些模型与仿真物流过程在三维的环境中进行切换。

根据客户需求完成货物入库作业和出库作业，在入库作业环节中需要进行模拟货物的验收、货物的组托及上架作业；在出库环节需要进行模拟货物的拣选、月台码放和货物装车等作业。

2.端口

每个Flexsim对象都可以通过端口与其他对象通信。基本端口有以下三种类型，即输入、输出和中心端口，在模型参数设定和运行之前，必须将各对象的各个端口进行连接。输入和输出端口用来设置物流件的行走路线，中间端口用来建立一个对象到另一个对象的相关性。

3.属性与参数设置

在仿真实训教学中，每个形象模型均需要进行属性与参数的设计。属性通常包括视觉、常规、标签和统计四个选项卡，选项卡下设各种具体的属性信息。形象实体的参数要根据实际需要进行设定。

4.仿真结果分析

仿真结果分析的过程就是对运行结果与预期效果进行比较，如果满意，表明系统的参数无需改变；反之，需要对系统的逻辑及参数设置进行修改，不断进行仿真试验，直到仿真结果达到预期效果为止。

三、基于交互式仿真平台的物流实训

1.交互式仿真平台在物流闯关实训中的运用条件

交互式仿真平台虚拟现实技术以实际物流企业为蓝本，构建出一个逼真的三维仓储物流企业作业环境，其中模拟的设备有：叉车、拣货小车、手推车、RGV、自动立库、货架、配送车辆等多种物流设备，通过手柄控制设备与人物的运动轨迹。在高职课堂中运用游戏闯关不是简单的机械照搬，也不是简单地在课堂中穿插，而是需要具备以下几个条件。

（1）师生互动。在虚拟的作业环境中，将游戏运用在高职课堂，需要激励学生，调动学生主动学习的积极性，单纯的提问和学生不假思索的回答肯定是毫无意义的，还要关注互动的机会，为每位学生提供平等的平台，争取每位学生都能同时参与到游戏中。

（2）知识呈现。将游戏运用在物流实训里，需要选择知识呈现的时机与形式。一次性将理论知识全部讲解完，学生容易遗忘，游戏闯关时难度增大；所以在什么时机展现哪些知识点，如何设计跌宕起伏的游戏情节、铺垫激烈的游戏氛围，让学生在思考中完成游戏闯关，从而吸收各知识点才是重中之重。

（3）教学设计。高职院校学生缺乏主动学习的积极性，且自我控制和约束能力较差，所以课堂设计至关重要。一堂好课就像一部经典的电影，有序铺陈、环环相扣、高潮迭起、热情高涨，所以教学设计要像演电影一样，知识要一环扣一环，紧密衔接，合理分配时间，形成一个结构缜密的逻辑体系。

（4）教学反思。将游戏闯关运用到物流实训里，切记要以教学目标能否实现为目的，而非游戏娱乐。通过学生实训的各种表现，分析预期教学目标与实际的差距，思考差距来源的原因，找出解决问题的方法，为后续精彩的课程做好准备。

2.交互式仿真在物流实训中的应用

（1）目标分析。实训目标：物流综合技能实训是一门专业性及技术性要求很强的课程，开设的目的是使毕业班学生把所学的理论知识应用到实践中，并掌握物流设施设备的使用及物流业务操作流程。

游戏目标：根据不同的实训项目，设计不同的游戏模式，培养学生的团队精神或创新思维。如仓储实训项目，可效仿“绝地求生”游戏（个人英雄主义），在最短时间内准确无误地完成任务，根据任务轨迹，每一环节任务均设定评分标准，系统可显示全班学生的闯关排名，激励学生奋发进取。

学情分析：以笔者学院物流管理专业学生为例，同一年级组不同班级学习风气不尽相同，即使同一班级的学生学习水平也有差异，普遍自我约束能力及主动学习的兴趣相對较差。准确分析授课班级学生的状态和水平，将游戏目标和实训教学目标有效结合起来，才能达到事半功倍的效果。

（2）游戏设计。首先明确教学内容，再进行闯关式游戏设计。比如：《仓储作业》入库实训，模拟流程是接单、入库卸车、验收、理货、上架几个环节。每个环节均有相应岗位工作人员进行操作，假设各作业人员的能量值均为100，随着时间的延长，能量值会下降，如在规定时间内完不成各环节任务，则操作人员会因能量不足而停止工作。如在规定时间内完成各环节的任务，则系统会根据所剩能量值给出每个环节的成绩。

教学环境设计：以自主研发的交互式仿真系统为平台，借助VR眼镜，使学生处在一种虚拟物流企业中。

游戏闯关设计：第一关货物卸车，通过手柄控制理货人员，选择手动液压搬运车或人工搬运的方式，不同的搬运方式及熟练程度所消耗的时间不同，所剩能量值不同，得分即不同；第二关入库验收，理货人员需要将破损件、变形、短少、污染件等在短时间内挑出并做详细记录，这一关所用时间越少，挑出件越全得分越高；第三关组盘，要求货物堆码后四个角成一条直线，奇偶压缝、旋转交错、缺口留中、整齐牢固，不能超出货架规定的高度，这关难度比较大，不但需要学生计算托盘最大使用面积，还需要掌控投放包装箱的精准性，所用时间越少越接近上述要求者得分越高；第四关上架，控制叉车司机，将已组托货物放置指定货位。

结合学生在闯关过程遇到的各种困难，鼓励学生积极发言，引导学生思考实训的教学目标。

（3）教学反思。第一，是否达到教学目的。根据实训过程学生的状态及游戏关卡的设置与计划情况做比较，找出不足，开发出更适合学生的游戏环节。第二，各关卡的设置是否能有序开展。

四、小结

以交互式仿真系统为平台，让学生在仿真模拟环境中体现操作的真实感，并结合游戏闯关的教学模式调动学生的学习积极性和主动性，提高教学效果，使髙职学生在游戏中学习，在快乐中成长。

参考文献：

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[4]黄守峰，张地容.浅谈企业员工培训游戏在高职课堂教学中的运用[J].贵州广播电视大学学报，2011（19）.

（作者单位：内蒙古交通职业技术学院）