生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程教學(xué)改革研究與實踐

李 斌

(中原工學(xué)院,河南 鄭州450007)

1 引言

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展,以制造、物流為代表的離散系統(tǒng)復(fù)雜度越來越高,在運(yùn)營復(fù)雜系統(tǒng)過程中,對系統(tǒng)仿真軟件的依賴性也逐漸增強(qiáng)。得益于近年來計算機(jī)軟硬件的高速發(fā)展、離散事件系統(tǒng)建模和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的相關(guān)理論研究的進(jìn)步,專業(yè)化、集成化的系統(tǒng)仿真軟件在企業(yè)運(yùn)營中的作用日益突出。

工業(yè)工程專業(yè)以培養(yǎng)從事工程技術(shù)、質(zhì)量管理、生產(chǎn)計劃與控制、物流系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)施規(guī)劃等工作的應(yīng)用型人才為目標(biāo),具有較高的實踐能力要求。在專業(yè)培養(yǎng)過程中,需全面鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。

生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程兼具理論性與實踐性特點(diǎn),可作為生產(chǎn)運(yùn)作管理、供應(yīng)鏈管理、物流工程、基礎(chǔ)工業(yè)工程等課程必要且有益的補(bǔ)充,在技術(shù)與方法層面對上述課程形成良好支持。同時,在畢業(yè)設(shè)計及生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié),給學(xué)生提供分析解決問題的必要工具,讓學(xué)生更清晰的認(rèn)識企業(yè)運(yùn)作流程,了解離散系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)。

2 現(xiàn)行系統(tǒng)仿真課程存在的弊端

通過多年教學(xué)工作實踐總結(jié),并與相關(guān)學(xué)科同仁多次交流,結(jié)合學(xué)生反饋回來的信息,目前各專業(yè)有關(guān)系統(tǒng)仿真方面的課程存在以下幾方面問題:

2.1 理論教學(xué)“滿堂灌”

傳統(tǒng)的教學(xué)理念對系統(tǒng)仿真類課程教學(xué)影響頗深,教師過于注重課堂教學(xué)效果,在有關(guān)仿真原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、仿真算法等方面講解深入,導(dǎo)致學(xué)生聽得云里霧里,或即使聽得明白,也只是初步掌握了理論知識,對離散系統(tǒng)仿真能夠解決什么問題一知半解。長此以往,學(xué)生對系統(tǒng)仿真類課程逐步失去興趣,仿真教學(xué)徹底淪為了編程語言類課程的延伸。

2.2 實驗上機(jī)“大撒把”

在工業(yè)工程專業(yè)開設(shè)系統(tǒng)仿真課程,一定離不開相關(guān)仿真軟件的上機(jī)練習(xí)環(huán)節(jié)。但在這一關(guān)鍵實踐過程中,由于教師投入精力不足、經(jīng)驗不足或?qū)W時受限等主客觀因素的存在,導(dǎo)致學(xué)生無法獲得有效訓(xùn)練。經(jīng)常以布置幾個已給出詳細(xì)建模仿真過程的模型,“依樣畫葫蘆”了事。學(xué)生們除了機(jī)械地模仿,完全學(xué)不到有用的知識,更談不上獲得有價值的實踐訓(xùn)練。

2.3 考核結(jié)果“大鍋飯”

對系統(tǒng)仿真課程的考核,仍多集中在具體知識點(diǎn)的理解記憶上,即使結(jié)合了上機(jī)實驗表現(xiàn),由于上機(jī)過程單一呆板,在成績上也很難反映學(xué)生分析、解決問題的水平。這樣就弱化了通過該課程鍛煉學(xué)生勤于思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的功能,無法有效通過學(xué)習(xí)效果激勵、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)仿真相關(guān)課程主動性不強(qiáng),與課堂參與度低、上機(jī)實驗低水平模仿、考核方式單一等問題有直接關(guān)系。因此有必要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)科發(fā)展特點(diǎn),進(jìn)一步改革優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)仿真教學(xué)手段。

3 生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程“學(xué)以致用”教學(xué)方式

3.1 理論講授不重復(fù)

在理論教學(xué)方面,生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程和概率論與數(shù)理統(tǒng)計、工程統(tǒng)計、高級計算機(jī)編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程有較多交叉重復(fù)之處,通過與相關(guān)課程任課教師交流溝通,從教學(xué)內(nèi)容上,將計算機(jī)仿真算法、編程語言等放在高級計算機(jī)編程語言等課程中,而隨機(jī)數(shù)生成、隨機(jī)變量及分布、數(shù)據(jù)結(jié)果推斷分析等內(nèi)容,放在工程統(tǒng)計等課程講授。在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置上,把生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課放在上述課程之后開設(shè),這樣可大幅減少系統(tǒng)仿真相關(guān)理論知識的課堂教學(xué)負(fù)擔(dān),并能提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)課的實用價值。

3.2 上機(jī)實驗“三步走”

(1)根據(jù)軟件特點(diǎn),有針對性的模仿。

上機(jī)實踐環(huán)節(jié)是生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程極為重要的訓(xùn)練手段。為使學(xué)生初步了解掌握軟件基本操作、熟悉仿真思路,應(yīng)針對仿真軟件各模塊特點(diǎn),設(shè)計多個簡單模型供其練習(xí)。此階段的學(xué)習(xí)主要以既定程序為主,通過模仿現(xiàn)有的模型,使學(xué)生掌握仿真元素、建模思路、程序設(shè)計等知識。

(2)完成給定模型后布置“延伸”任務(wù)。

在初步熟悉仿真軟件的基本操作后,可結(jié)合模型特點(diǎn),布置有一定難度和挑戰(zhàn)性的任務(wù),如統(tǒng)計新的變量、建模元素類型的變化、增加工作環(huán)節(jié)、實時顯示仿真數(shù)據(jù)等。一方面可以鍛煉學(xué)生思考問題的習(xí)慣,另一方面也可以加深其對仿真軟件的理解、提高應(yīng)用能力。

(3)綜合應(yīng)用能力鍛煉,解決實際問題。

在前兩階段達(dá)到學(xué)習(xí)鍛煉目的的前提下,可根據(jù)學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況,布置開放或半開放的綜合型設(shè)計題目,讓學(xué)生分小組或獨(dú)立完成。開放性題目的設(shè)計,盡量從現(xiàn)有資源選題,讓學(xué)生方便采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為佳;半開放性的題目,則以給定的建?；A(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù),讓學(xué)生自行設(shè)計、建模,實現(xiàn)仿真目標(biāo)。這對指導(dǎo)老師的業(yè)務(wù)水平以及指導(dǎo)能力均提出較大挑戰(zhàn)。一方面,學(xué)生建模過程中可能會遇到各種問題,解決技術(shù)難題在所難免;另一方面,對學(xué)生有關(guān)建模思路方面的提問要謹(jǐn)慎回答,既不妨礙其獨(dú)立思考,又要幫助其突破瓶頸。對教師業(yè)務(wù)水平要求高,也是促使其不斷學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步的最佳方式,教學(xué)相長,教師的榜樣力量也同樣帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.3 考核方式多樣化

在生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程的評價手段方面,要兼顧教學(xué)規(guī)范的要求以及新教學(xué)方式的特點(diǎn)。在實踐過程中,通過對學(xué)生日常表現(xiàn)的詳細(xì)記錄,可以較為真實的反映出其學(xué)習(xí)狀態(tài)及學(xué)習(xí)成效,再重點(diǎn)結(jié)合最終綜合應(yīng)用型仿真題目的完成情況,以及實驗報告書寫的規(guī)范性等方面,最終能夠較為公平、合理的評價學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)成果。有條件時,可設(shè)計建立系統(tǒng)仿真相關(guān)試題庫,借鑒計算機(jī)語言編程類課程經(jīng)驗,在學(xué)校機(jī)房完成本課程理論知識、應(yīng)用能力的考核,也不失為一種有效、便捷的手段。

4 結(jié)語

通過多年教學(xué)實踐經(jīng)驗總結(jié),工業(yè)工程專業(yè)課程范圍廣、涉及內(nèi)容多,尤其需要相關(guān)專業(yè)課之間加大協(xié)調(diào)溝通力度,進(jìn)一步明確本課程在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)上的定位,從而為建立相應(yīng)學(xué)科團(tuán)體或?qū)W科群打下基礎(chǔ),同時還能夠互相激發(fā)教學(xué)研究靈感。生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真課程對教師專業(yè)水平要求較高,為保證教學(xué)質(zhì)量,上機(jī)過程任課教師需全程指導(dǎo)答疑,只有不斷學(xué)習(xí)提高方可勝任工作要求。

雖然本課程教學(xué)效果獲得了一定改善,但仍需繼續(xù)努力。下一步可以根據(jù)相關(guān)課程需要,進(jìn)一步開發(fā)上機(jī)實驗項目或課題,真正做到讓學(xué)生學(xué)以致用。同時,在畢業(yè)設(shè)計及學(xué)生就業(yè)工作中,大力推進(jìn)系統(tǒng)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域范圍,為學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展拓寬道路。

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