基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学策略

张水旺 王 涌

(1.安徽工业大学 管理科学与工程学院，安徽 马鞍山 243032;2.三亚学院，海南 三亚 572022)

0 引言

近年来，物流业发展势头良好，越来越多的企业开始重视物流的重要性和物流从业人员的能力，物流业从业人员是否具有高水平物流系统认知和灵活多变的处理能力[1]，成为很多用人单位招聘和考核物流专业人员的重要指标。为顺应行业发展和社会需求，高校如何培养“新工科”物流专业人才是物流类专业教学改革的重要命题[2]。新冠疫情期间为了贯彻 “停课不停学”的教学对策，如何满足学生足不出户即可完成实验课程的学习，也是重中之重。

物流类专业涉及运筹学、统计学、信息管理、科学计算等课程，同时物流从业人员也需要涉及多个领域和各个物流环节的知识和技能，“物流系统仿真实验”正是适应这个需求而开展的，旨在培养和锻炼学生理论与实验操作相结合的能力，具备通过模拟仿真发现现实系统中存在的问题，并综合利用科学知识提出解决问题的方法。基于此，本文探讨基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学策略，旨在让学生“停课不停学”的前提下系统性地提高物流类专业学生的实践能力。

1 “物流系统仿真实验”课程教学存在的主要问题

1.1 教学目标模糊不清，教学内容有待优化

“物流系统仿真实验”课程涉及内容广泛，包括专业核心课程理论知识的融会贯通、计算机建模仿真能力、仿真工具和科学计算软件的应用等，如果不经过精心设计，往往导致教学过程中目标不清晰[3]。虽然不同章节的内容都掌握了，但要进行综合设计时就束手无策，因此需要明确教学目标，精心优化教学内容，让学生不仅掌握点上的内容，更要让学生从系统论的角度融会贯通各个知识点，从而具备解决物流系统中复杂的、综合的、大规模问题的能力。

1.2 教学方法枯燥单一，考核方式有待改进

物流系统中复杂的、综合的、大规模问题的解决往往需要借助各种各样的工具，如Flexsim、Witness、Vensim、Matlab、SPSS等。目前，大部分高校开设的“物流系统仿真实验”课程倾向于采用单一的仿真工具，让学生针对特定的问题建立仿真模型，这样能让学生轻而易举学会该实验的仿真流程，一旦换了场景或者更改了其他条件，学生往往难以下手。同时，面对这类课程的考核一直存在一定的困难，因为既要考察学生对仿真建模理论知识的掌握程度，还要考察学生发现问题、解决问题的能力，传统的课堂考试和实验报告并不能对上述要求进行全面考核[4]。

2 物流系统仿真实践平台设计

2.1 实践平台建设的意义

虚拟仿真技术[5,6]的快速发展为上述问题带来了有效的解决途径。通过三维图形界面，再现物流过程，例如仓储、加工等，学生可以直观形象地观察整个过程的运行状况，并利用平台提供的分析工具对运行过程进行初步分析，发现存在的问题，不仅可以提高学生的学习兴趣，还能提升课堂教学质量。学生通过方案设计、过程实现、评价等一系列仿真活动，增强对物流系统相关理论的理解，为提高解决实际工程问题的能力保驾护航。

有效解决实验场地及经费限制。由于教学设备的有限，实验过程中，经常需要分组进行，实验效果不理想，学生误操作和教学设备损坏概率高，实验教师就必须花费大量时间处理设备维修上报、设备维修等一系列与课程无关的事情，分散了教师花费在实验教学理论方法的研究，实践平台能够弥补真实实验的不足，同时学生可以分散开展实验，而无需花费大量的经费建设实验场地。如新冠疫情期间，学生可以通过不同终端在家就可直接访问实践平台，从而完成课程实验任务。

2.2 实践平台整体设计

实践平台要求面对一体化教学过程中的各个环节进行有效的管理控制，满足“教、学、做”一体化的功能，打破理论、实验和实训课的界限，精心设计教学任务，以培养学生能力为根本，通过学生内在动力参与，培养和锻炼学生发现问题和解决问题的能力。实践平台的整体结构如图1所示。

图1 实践平台整体结构

结合平台设计的基本要求，采用基于B/S模式的平台架构，在Web服务器上创建物流系统仿真程序，设置为允许访问模式，学生通过客户端浏览器远程访问虚拟仿真资源，摆脱时间和空间的限制。学生在实验过程中，只需访问辅助工具数据库，即可调用相关的辅助工具；与此同时，平台实时将学生的操作信息和结果保存到平台数据库中，教师通过访问平台数据库查阅学生的实验过程记录、实验报告等，评估教学效果。为了进一步解决实验场地和经费限制，还可以利用平台良好的开放性和可扩展性，根据培养方案的要求，在Web服务器上创建其他虚拟实验程序，满足其他虚拟仿真实验的教学要求。

3 基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学改革探索实践

为了解决上述分析的“物流系统仿真实验”课程教学存在的主要问题，结合教育部关于虚拟仿真实验教学项目建设的精神，本文基于实践平台的应用，对“物流系统仿真实验”课程教学改革探索实践。

3.1 明确教学目标

该课程以系统仿真理论和建模方法为核心内容，通过本门课的学习，不仅要求学生掌握基本的系统建模与仿真的基本理论和方法，同时学会使用多种辅助工具(仿真软件)，通过理论与实践结合，提升学生发现问题和解决问题的能力，使学生知识、能力和素质协调发展，成为具有现代物流工程理论基础和较强的工程实践能力和创新意识的高级复合型人才[7]。

3.2 优化教学内容

教学内容的优化不仅要考虑完成教学任务，培养学生的实践能力，还要由浅入深，激发学生的学习兴趣和对知识的开拓精神。本文结合项目驱动教学法[8]和问题导向教学法[9]，设计基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学主线如图2所示。

图2 基于实践平台的《物流系统仿真实验》课程教学主线

依据项目驱动和问题导向教学法，设计基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学主线包括如下几个方面的仿真实验：智慧供应链仿真实验、智慧物流运营仿真、医药物流系统仿真、冷链物流系统仿真、集装箱港口运营仿真和物流装备实验等，依据专业培养方案选择合适的模块。

以智慧物流运营仿真模块为例，下设智慧运输系统仿真、智慧仓储系统仿真和智慧配送系统仿真等，在每个子模块下，设置软件实操项目和综合实验项目。软件实操项目旨在让学生熟悉模块的使用、完成不同流程的设计与实施方案，综合实验项目要求学生分析复杂物流系统，借助辅助工具(如Matlab、SPSS、Vensim、Flexsim、Witness等)，完成复杂物流系统的诊断，发现科学问题并提出解决问题的方法，最后输出综合报告。

3.3 丰富教学方法

基于实践平台的《物流系统仿真实验》课程，运用“项目导向、问题导向”的教学方法，并通过平台中角色扮演的3D游戏形式，激发学生的学习热情，在教学实施过程中，主要通过以下步骤达到“学中乐、乐中学” 效果。

问题描述。用来说明实验任务的内容要求和方法要求，提前让学生预习相关的理论知识。

知识链接。通过课堂或者上传理论知识讲解视频，让学生掌握相关的理论知识。

教师演示。为了指导学生操作，教师演示内容的设计(或实施)步骤和具体方法的应用，同样可以采取课堂演示和录屏后上传到平台中的方式。

模仿训练。结合前期的积累，学生根据任务内容设计(或实施)的具体要求，在平台中进行模仿练习，完成本部分实操的锻炼。

强化训练。在模仿训练的基础上，在规定时间内独立完成强化训练，平台实时记录完成训练的时间和完成情况，实时给出操作得分。

评价总结。学生在平台中上传自己的设计或实施方案，教师据以对结果进行点评，给出方案得分。

课后反馈。每次任务结束之后，学生根据自己的心得，在平台中反馈教学效果，为改进平台功能和教学方法等提供数据支撑。

3.4 改进考核方式

在教学环节中，考核方式的改进有助于教学质量的提高[10]。在平台中，以过程性考核和综合性考核相结合的方式，各占一定的比重(权重根据学校要求自行设计，建议过程性考核和综合性考核各占50%)。过程性考核不是简单叠加，而是对学生实验的整体过程进行有点有面的考核评价，过程性考核由理论知识考核、实践能力考核和思想素质考核三方面构成，每一部分又可设置不同的权重。基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程考核体系如表1所示。

表1 基于实践平台的物流系统仿真课程考核体系

该考核体系，充分利用了实践平台能自行记录学生整个学习过程的表现的优势，部分规避了教师考核的主观性，由教师和平台共同对学生的学习进行多方位的考核，从而更加客观地对学生的学习情况进行全面考核。

4 结语

本文本着“停课不停学”节约教学场地和经费、提升学生实践能力的原则，从实践应用出发，以项目任务为驱动、以问题为导向，以提高学生学习兴趣为目的，提出基于实践平台的“物流系统仿真实验”课程教学模式。该模式不仅可以用在同类专业的实践课程体中，还可广泛用于学科竞赛、大学生创新创业训练计划项目、大学生科研训练计划项目等，达到“教、学、赛、用”为一体的良好局面，全面提升学生从实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。