基于应用能力提升的仿真实验课程体系实验综述——以合肥学院为例

宋 媛 殷 辉 王晓艳

(合肥学院 经管学院，安徽 合肥 230601)

1 模块化实验课程体系的研究背景

立足于能力导向的应用型教学体系是合肥学院历年来的教学基础与教学理念。合肥学院分别在2009年、2014年和2018年都获得了国家级的教学成果奖，主题分别是《借鉴德国本科应用型人才培养体系的研究、创新与实践》《突破学科定势 打造模块课程 重构能力导向的应用型人才培养教学体系》《新建—新兴—新型：突破同质同构 推进八个转变 建设应用型大学的探索实践》，都是围绕应用型大学的建设为核心进行的教学模式探索。应用型的教学体系离不开实践，实践教学环节薄弱会造成培养出来的学生没有充足的动手能力，眼高手低，与社会需求的专业人才存在脱节的情况。实践实验教学是物流管理专业融入应用型教学体系的基础保障。面对新的就业形势以及社会前沿发展的需求，需要从一定程度上不断改进人才培养模式，从而提升学生的专业综合应用能力。建立校企合作形式的实训基地需要投入高额的成本，如何在有限的条件下培养学生专业能力是应用型高校需要考虑的问题。高校应考虑在校园内通过现有的教学条件模拟企业的实际运营，开展仿真实验教学方式的改革，并取得良好的教学效果。

2 物流管理模块化实验课程体系的设置

2.1 传统的教学体系向模块化教学体系转变

模块化教学是引用德国的教学体系模式，合肥学院一直与德国高校合作办学，中德合作专业的教学体系是按照德方的教学体系来设置的。合肥学院将德国的模块化教学体系扩展到非中德合作专业，取得了良好的教学效果。模块化教学是由一个固定主题牵头，相关的教学单位或者教学模块组合成一个专业的教学架构。合肥学院原有的教学体系是运用在所有实验课程完成后，学生的思维难以建立一个专业的总体架构与概念。传统的实验教学体系难以达到应用型人才培养的要求，不能匹配社会对人才的需求。学校现有的物流管理专业的模块化教学课程体系是在与德国应用型大学长期合作的基础上，融合了欧洲模块化教学体系的理念，结合中国的国情改进后形成的新型的物流管理专业模块化教学体系[1-2]。

2.2 实验课程体系建设以能力需求为导向

物流实验教学是应用型高校物流管理专业教学体系中重要的一个环节。培养和发展学生专业实践动手能力是实验实践教学的主要任务和目标。教学内容和形式开始从单纯的演示型实验转向理论与实践紧密结合由学生主导的综合设计型实验。对于学生学习效果的测评也从单纯考试测评转向综合性的多方面过程考核[3]。

物流管理专业模块主要划分成必修模块和选修模块两大模块。表1中分别列出各个模块所占的学分，公共选修模块与专业模块之间的学分比重以及实验实践学分的比重。从表1中可以发现，实验实践必修模块中的公共必修模块占总比重8.73%，专业模块占到总比重的31.26%，说明学生除了要学习数学、管理基础、思政、英语等公共基础课外，更多的时间是以专业必修课程为主。物流管理专业学生要以自身具有的物流专业能力为毕业指标。在四年物流管理相关专业知识的基础上应该培养出物流人才应具备的专业能力，例如问题分析的能力、能使用现代工具进行设计、开发解决专业问题的能力、对复杂的物流与供应链有科学研究能力。所以在模块课设置上也是以专业性为主[4]。

表1 模块中实验实践学分

3 仿真实验教学课程在物流管理模块化教学中的具体设计

3.1 仿真的概念与仿真实验在模块中的设置

在物流管理实验课程体系中采用了仿真模拟的教学手法，仿真是一种运用模型模拟实际运作系统进行实验的研究方法。运用仿真这种实验教学形式是因为仿真能够模拟真实的物流行业的特定场景，凸显其真实性的特点。虚拟教学模式不同以前的实验教学，能够尽可能地让学生对真实的物流场景、物流运营进行模拟操作，能够锻炼学生的创新能力以及学习的积极性。原有的实验课程设计存在一些问题，比如缺乏综合性，不利于学生系统化的学习，缺少连贯性，可能会造成专业能力学习系统中的断层想象。前期基础知识的铺垫与后期物流专业能力的训练与巩固都是很重要的，缺一不可。仿真模拟教学应该遵循循序渐进、从基础入门到逐步提高的节奏进行培养[5]。以往的课程没有将仿真这种方法在实验教学中贯通起来，现在的仿真实验是在学生掌握专业基础课程后，在专业核心模块中开始进行教学，在拓展模块和应用模块开始进行综合应用。仿真实验在物流管理专业模块中的具体设置如图1所示。

3.2 物理仿真教学法与计算机仿真教学法相融合

(1) 橡皮泥沙盘仿真实验教学方式

1) 橡皮泥沙盘的特点分析。沙盘类的实验课程还是比较多的，但是各类沙盘运作都有相对应的规则，这种规则的设定是不是符合实际，是不是可以修改都存在一些疑问。橡皮泥沙盘与以往的沙盘实验不一样。橡皮泥沙盘主要用于设计型的仿真实验课程，因为橡皮泥不受各种形式约束，可以制作各种形状，沙盘上的布局图是规划设计课程经过分析、研究后得出来的合理规划图。橡皮泥沙盘的仿真主要目的不在于橡皮泥，而是以合理布局规划为重点的仿真实验。橡皮泥这种形式的介入主要是改变传统死板的教学形式，为教学方式增加新的选择与乐趣。

图1 仿真实验在物流管理专业模块中的具体设置

2) 橡皮泥沙盘在仿真课程中的安排。在“物流系统分析与规划”实验课程中采用了橡皮泥沙盘仿真教学方式，这种仿真方式属于静态的实物仿真方式。该实验课程中需要学生具有基础的物流知识以及规划、设计的能力，按照课程给定的实验背景设计一个物流项目的布局图，例如企业内部物流的规划与设计、配送中心的规划与设计、物流园区的规划与设计等都可以作为实验项目的设计背景[6]。学生需要自行分析出相关项目的规划要素，设计和绘制出符合项目需求的布局图纸，然后在图纸的基础上，运用橡皮泥进行物流设备、生产厂区的塑造。因为橡皮泥的可塑性很强，任何设备、生产线、输送带、厂房、货架、运输工具等都可以通过学生的想象能力进行创造。

橡皮泥沙盘仿真实验生动有趣，能够将平面图纸立体化，从2D平面变成3D模型，不仅锻炼了学生的动手能力同时还能够发挥学生的想象能力。比如学生会采用牙签和橡皮泥进行组合，创造出配送中心的模拟货架，以及创造的叉车等各种物流运输工具都十分有趣味性又贴近实际。虽然模拟的模型不能够达到百分百的准确度，但是在捏制这些设备或者运输工具的过程中，学生已经无形中掌握了设备以及运输工具的结构。制作橡皮泥仿真模型的场所安排在含有叉车、机器人、立体仓库、生产线、AGV等一系列实体的综合实验室中进行，学生随时可以近距离的观察和研究实际设备的组成与特点。橡皮泥沙盘仿真课程安排各小组成员分工协作，分别捏造不同的模型，培养了小组成员的团结和协助的能力。

(2) 物流仿真软件实验教学方式

1) 物流仿真软件的特点分析。常用的物流仿真软件有Arena、AutoMod、RaLC、Flexsim、ED等，当然还有很多其他的物流仿真软件，这几种仿真软件是仿真实验课程体系中经常用到的几种，与物流作业相关性较高的软件。Arena软件是源自美国的产品，能够模拟制造、运输、物流以及供应链等相关的功能。AutoMod主要由AutoMod、AutoStat和AutoView三个模块组成。该软件中模型的逻辑关系需要通过编程语言来实现。系统中包含的Conveyor System、Path Move System、AS/RS System都可以给使用者提供仿真现实中的物流自动化效果的功能。RaLC(乐龙)软件是日本AIS公司开发的三维虚拟物流中心的软件，该软件能够形象地模拟物流中心的仓储功能。乐龙软件的三维效果很逼真，操作也比较简单，容易上手。Flexsim是很多高校都已经在使用并且使用效果很好的一款仿真软件，其功能更齐全，能够对生产、物流、交通、管理等离散事件进行仿真。ED(Enterprise Dynamics)是一个以对象为导向的建模、仿真的工具，可仿真模拟任何复杂动态的生产、物流系统，同时还可以提供3D可视化仿真环境。

2) 物流仿真软件在仿真课程中的安排。在“物流系统建模与仿真”“运输管理”“仓储管理与配送”“企业物流”以及“物流综合实验”实验课程中采用了计算机软件仿真教学方式，这种仿真方式属于动态的系统仿真方式。“物流系统建模与仿真”实验课程是一门完全以仿真为核心的实验课程。主要培养学生独立设计物流系统的能力，以及能够掌握物流系统仿真的思想，对“物流系统建模与仿真”课程中的建模及仿真技术灵活应用。培养学生掌握物流系统相关的仿真软件的使用，能够独立进行物流系统的模拟仿真，并对仿真结果进行优化分析，结合实际物流的运作解决物流系统问题的能力[7]。“运输管理”“仓储管理与配送”实验教学是以3D物流仿真场景为主，进行实际物流运作的模拟操作。这种3D虚拟仿真软件操作较简单，学生对操作的场景能够有直观的感受，增加了学生学习的兴趣。实验的效果在于既能加强理论知识，又能锻炼学生的实际操作能力、解决问题的能力以及团队协调能力。“企业物流”以及“物流综合实验”实验课以综合性的仿真实验为主，主要结合企业内外部的物流运作以及相关的综合性物流问题或者项目进行仿真模型的设计与方案解决。专业实践与毕业论文是通过选择性的应用仿真软件来解决企业中的实际问题，属于仿真的实际应用范畴。这个模块是要求学生需要对相关企业进行深入的调研，在三个月的实习期满后根据对企业的了解对企业存在的问题进行分析和解决。解决的方式和方法各种各样，仿真技术的应用也是解决实践问题的一个好的方法，与仿真课程体系形成一个整体，体现学生最终的综合应用能力。很多小型、中型企业并不具备相应的仿真人才以及仿真软件，通过学生实践项目的介入能够给企业带来新的思路，开拓新的视野。

(3) 两种教学方式的比较以及教学连贯性设计

橡皮泥沙盘仿真实验课程与物流仿真软件类实验课程应该是相辅相成的关系，不能相互替代。物流仿真软件是直观的，利用了视觉功能；橡皮泥课程是立体的，利用了视觉和触觉功能。橡皮泥仿真与仿真软件教学的优缺点比较见表2。

1) 橡皮泥沙盘仿真的优缺点。“物流系统分析与规划”实验课程中使用了橡皮泥沙盘的方式，运用橡皮泥来塑造模型，可以使学生更直观更形象地了解模型的整体，加深印象。橡皮泥模型的塑造让学生对系统有了更加深刻的认识，将抽象演化为具体。运用橡皮泥，比较方便环保，可操作性强，增强学生对学习这门课的兴趣，课程设计也更加非常严谨、完整。橡皮泥沙盘仿真实验课程也存在一些缺点，例如橡皮泥塑造模型，虽然能演化为具体的实体模型，但是忽略了系统真正的复杂性；橡皮泥捏造模型其仿真性有限，仿真程度不高；模型如需改进，则会耗费时间和人力，不够灵活。

2) 物流仿真软件的优缺点。物流仿真软件的优点是在于仿真程度高，更贴近实际，能够对模拟的物流系统进行参数的调整，优化模型。物流仿真软件环节给教学搭建了一个框架，相当于面，对整体的布局有所了解；橡皮泥环节是注重具体的设施或者用具，相当于点，可以去了解细节。橡皮泥沙盘模型更能直观立体地向学生展现物流的系统，但只能展现物流系统的表面，不能帮助学生进一步了解物流系统。仿真模型通过物流仿真软件让学生更能了解物流系统的内部结构和原理，能够更深入地了解物流系统，提高学生对物流仿真软件的操作能力，弥补学生在软件操作方面的不足。物流仿真软件的缺点在于物流仿真软件的仿真程度虽然高，但是实际操作过程中较复杂，学生上手较慢而且趣味性较差，不能保证学生有足够的耐心深入细致地学习。仿真软件紧密型强，在系统操作与运行中如果有些环节出错，会造成整个系统都不能正常运行的情况。

表2 橡皮泥仿真与仿真软件教学的优缺点比较

4 仿真实验课程体系建设的意义与教学效果

4.1 仿真实验课程体系建设的意义

橡皮泥沙盘模型不仅考察了学生的动手能力和团队协作能力，更让学生清楚地了解了整个模型是怎么制作的，先处理什么，后处理什么，有了更明确的思绪走向，能让学生对于物流设施有更加详细的了解。同时橡皮泥的操作性和创新性比较强，能够尽情发挥想象力，它非常适合作为计算机仿真软件实验前的辅助实验。如果事先完成了橡皮泥环节，就在一定程度降低了仿真环节的难度，而仿真环节本身也是对橡皮泥环节的一个补充和完善，因为它能够让学生直观地看到物流系统如何运作。物流仿真软件则是在橡皮泥环节之上的一种延伸与拓展，更能清晰地将模型的运作过程模拟出来，学生在此基础上还可以继续对橡皮泥模型进行详细改造，然后再用物流仿真软件模拟出来，能更好地了解模型的运作而且对模型运作可以进行优化改善。从仿真实验教学体系整体来看，是一种从易到难的进阶式的教学方式，前面的实验教学为后面的实验教学奠定了基础。由于仿真技术的学习对于部分同学存在一定的难度，所以通过橡皮泥的方式来提高学生学习的兴趣，循序渐进地学习，最终掌握这一专业技能，并且通过最后的专业实践和毕业实习等来检验这种教学体系的效果。

4.2 仿真实验课程的教学效果

对教学效果,学校每一学期都会通过师生相互评价的方式进行测评。学生匿名对教师和课程以问卷的方式进行评价，教师也对教授的班级进行评价。从评价的结果来看，教师团队和学生对仿真实验课程的体系是认可的，认为达到了良好的教学效果并且互动性很高，学生学习的积极性也比以往更高。从学生的评价看来，认为仿真类的课程能够模拟实际的物流运作，能够通过结合相关理论知识来对物流环境进行模拟和优化比较，能够更好地融入实践中。

每一年每一学期学校或者校外各个教育机构都会组织相关的专业比赛，学生积极参加比赛的同时也将仿真课程中学到的仿真技术运用到了比赛当中，比如“互联网+比赛”、“双创”比赛、“百碟杯”仿真比赛以及国家级和省内的物流设计大赛。这不仅加强了学生实践的能力，并且学生在比赛中能够发现哪些专业知识的不足，还会对比赛中设定的企业问题进行钻研并且通过仿真的方式进行模拟和解决。从近几年的比赛结果来看，学生还是获得了很好的锻炼和学习的机会，并且能够结合实际把仿真技术运用起来，达到了比较理想的教学效果。

5 结语

仿真实验课程体系的建立是一个循序渐进的应用能力培养过程。仿真技术应用越来越广泛，借助仿真系统进行优化系时，需要一定的数据收集和数据分析。运用仿真实验教学的时候尽量建立在实际的数据和分析的基础之上，不仅培养了学生对实际系统的深入研究能力，同时还培养了学生的综合分析能力。以往的课程设置缺乏一定的连贯性，不能充分体现课程之间的联系，应该从培养学生综合能力的角度出发设置课程体系。让学生把多门课程联系起来，形成一个完整的教学体系，完成一项综合性的实践活动，例如毕业实践、毕业论文，才能体现学生对所学专业知识的整合、拓展能力。学生从基础模块的学习到专业技术能力的掌握，是一个不断深化的学习过程，最终目的是让学生能够将所学的专业知识运用到实际中去，提高学生的综合素质能力。不仅是仿真课程体系的建设，其他相关课程都应该考虑以整体性、综合性、能力性为出发点，建设相关课程的体系结构，才能培养出社会和企业需要的高端人才。