触控一体化沙盘教学平台开发与整合应用

于明亮， 陶 田

(上海理工大学 经济管理实验中心， 上海 200093)



·文经管类实验室·

触控一体化沙盘教学平台开发与整合应用

于明亮， 陶 田

(上海理工大学 经济管理实验中心， 上海 200093)

通过分析沙盘实验教学的特点，对比物理沙盘和电子沙盘在实验教学过程中各自不同的优缺点，结合现代先进的软硬一体化技术、人机交互技术以及云技术，提出了物理沙盘和电子沙盘相互融合的沙盘实验教学新形式，设计开发了触控一体化沙盘教学平台，对其具体的开发方案和教学应用、教学扩展进行了详细的分析与设计。并且该平台已经在部分高校得到了实际运用，通过了实践检验，对沙盘教学向平台化发展以及沙盘类实验教学的改革具有良好的推动作用。

物理沙盘； 电子沙盘； 触控一体化

0 引 言

近年来，为提高大学生综合运用知识的能力，培养大学生全方位素质，沙盘类实验教学得到了长足的发展，其多学科融合的特点，教学形式的革新，为经管类实验教学开创了新的模式和方法，也促使各类沙盘教学系统不断涌现，从早期的ERP沙盘模拟运营开始，现在已经涵盖了经管类实验教学的各个专业，如项目管理沙盘、市场营销沙盘、网络营销沙盘、房地产沙盘、管理决策沙盘以及基于供应链的多组织企业经营模拟沙盘等等。沙盘的形式也出现了从物理沙盘到电子沙盘的转变，沙盘类教学的教材开发、教学体系、课程体系也日益完善，但同时也出现了很多新的问题：

(1) 物理沙盘和电子沙盘各有优势，传统教学都是分开使用，如何有效使两者融合共存，更好的提高教学效果。

(2) 沙盘种类繁多，为每一个沙盘教学系统配备一个实验室会占用大量的教学软硬件资源，如何有效整合众多的沙盘教学系统。

(3) 现代信息技术、软硬一体化技术蓬勃发展，能否成为沙盘类实验教学的有效载体，建立一个综合一体化平台。

基于以上问题，经济管理实验中心进行了探索与实践，并在实际运用中取得了良好的效果。

1 沙盘教学特点分析

沙盘类实验教学有自身鲜明的特点，它通常采用角色扮演、经营分析、咨询顾问的情景教学方式[1-2]。学生扮演企业内部不同岗位角色，并根据经营情况独立做出经营分析，教师扮演企业外部角色以及咨询顾问，对学生进行流程监督并给予有针对性的指导[3]。教学过程采用体验式、探究式、竞争性自主学习的教学方法，让学生在沙盘推演中体验企业真实的运营，充分调动每位学生的学习兴趣和热情，鼓励学生探究和自主创新[4-6]。由于市场与资源的组合千变万化，因此整个沙盘课程的教学没有固定的结果和标准答案，经营问题随时可能出现，要求各公司随时做出经营决策。

基于沙盘这种独特的教学模式，传统实验教学的“做验证性实验、写实验报告”的简单形式是没办法做到的[7-9]，必须有一个特殊的载体来展现并服务于教学过程，这种承载载体就是物理沙盘和电子沙盘，二者都是在一系列规则约定下的沙盘具体呈现形式，是沙盘类实验教学最主要的载体。

物理沙盘是沙盘类实验教学的早期形式，运用纸质盘面，各类卡片和代币作为道具，基于沙盘的具体规则进行摆放推演，是沙盘的早期形式，一经推出得到了良好的市场反馈。随着关注沙盘类教学的高校和企业的增加，以及现代管理信息技术的发展，电子沙盘逐渐出现，将原来物理沙盘的一套体系规则、盘面道具进行了虚拟化，通过电脑和网络进行教学过程的组织，并有替代物理沙盘的趋势，但在实际教学运用中，笔者发现，二者各有其优势和劣势，如果运用得当，都能很好的服务于教学，通过对物理沙盘和电子沙盘进行的提炼与思考，总结了以下优缺点[10-12]，见表1。

表1 物理沙盘与电子沙盘教学系统优缺点

通过以上对比分析，物理沙盘情景信息丰富、便于反复推演测算，利于学生运用形象思维开展课程学习；电子沙盘过程控制严谨、数据便于调用分析，并且减少了教师事务性工作量，使得教师将更多的精力关注于教学本身，利于学生运用逻辑思维开展课程学习。可见，物理沙盘和电子沙盘各自承载了沙盘类实验教学模式的优点，并且两者存在很强的互补性，如果能将两者有效的融合于同一平台之下，实现数据的交互共享，将更好的提升沙盘实验教学的效果和质量。

2 触控一体化沙盘综合教学平台研究

基于以上对物理沙盘和电子沙盘优缺点的思考，笔者总结了一下，需要一种能融合物理沙盘和电子沙盘优点的新的载体，这种载体需要具备以下特点：① 情景信息丰富，利于形象展示教学过程。② 物理沙盘和电子沙盘能够进行数据交互，实时显示。③ 物理沙盘盘面及道具能够电子化。④ 必须是一种综合化的集成平台，能运行各种沙盘类教学软件，便于平台的二次开发和扩展运用。

为实现统一的教学平台，我们考虑了当下的技术可行性，并对当前高校实验教学研发企业及市场进行了考察，苹果公司的Ipad产品及相关技术上的发展给了我们很大的启发，它融合了软硬一体化技术、人机交互技术、和云计算的应用[13-15]，这些都是当下比较先进和热门的技术，有广阔的应用前景。同时，通过对市场调研发现，多点触控一体机应用也已经较为广泛成熟，为此种设想提供了硬件载体，结合软件开发技术，将之运用于教学领域具有很高的可行性。基于以上考虑，经济管理实验中心与相关企业合作，开发了基于多点触控技术的多组织供应链沙盘模拟经营系统。

在硬件平台上，选用了60英寸的10点触摸屏一体机(见图1)，在教学时可以允许多名同学同时通过触控操作进行信息处理和交互，最多可同时识别10个操作，并且通过二次开发，硬件上配备特殊的分频器，结合四分屏软件系统，可以实现对10点触摸屏的软分割(见图2)，将屏幕等分成四个子屏幕，使得屏幕可以显示任意一个子公司的盘面或同时显示4个子公司的盘面情况，在沙盘教学时便于各部门或各子公司进行信息的交互。同时配备四台电脑，并使其可以与触控屏进行信息交互，配合显示器升降机，可以将显示器隐藏于升降机内，提高桌面的利用率。控制过程更是实现了无线信息化管理，使用IPAD连接到特定的无线路由器和数据处理设备，可以实现对整个实验室各种设备的控制，包括显示器升降机的升降操作、触摸屏一体机的开关、桌面PC的开关以及屏幕的切换，管理的信息化有效解决了设备繁多，准备工作复杂繁重的问题。

图1 10点触摸屏一体机

图2 四分屏技术

结合该硬件平台载体，经济管理实验中心与相关企业合作，开发了基于供应链的多组织模拟经营系统，该系统以集团为单位，下设原料公司、组装公司和销售公司，经营过程在同一规则和市场预测下，以集团订单为驱动，各子公司配合完成集团的经营，同时允许各子公司直接面对市场开发销售自有产品，因此在整个竞争体系同时做到了内部博弈和外部博弈，在实现集团利益最大化的前提下，各子公司还要实现自身利益的最大化，完整的将供应链上的互动与博弈结合在一起。在这种虚拟经营体系下，摒弃了传统的物理沙盘，而是将物理沙盘进行了电子化开发(见图3、图4)。

图3 物理沙盘电子化——原料公司盘面

图4 物理沙盘电子化集团数据盘面

图3是多组织供应链沙盘的原料公司盘面，通过电子化手段将传统物理沙盘的道具、代币全部以可触控的方式实现，有效解决了物理沙盘道具损耗与补给的问题，同时具有可保存性，学生每次上课可以直接调用以前的数据，省去复盘的工作，有效利用课堂时间。

图4是物理沙盘电子化后的集团数据，该数据直接与电子沙盘系统的数据库对接，可以直观的显示整个集团当前的经营状况，且该盘面可以实时刷新，显示最新状态数据，极大地方便了虚拟运营过程中各子公司、各部门角色之间的信息互动与共享，尤其在年初战略规划会议和年终总结分析时，兼具了物理沙盘直观明确、场景信息丰富和电子沙盘数据实时准确的优点。触控一体化沙盘教学平台将物理沙盘与电子沙盘有效统一于一体，既保留了物理沙盘情景信息丰富、过程直观的特点，又保留了电子沙盘数据准确、过程控制严谨、教师重复劳动工作量小的特点，同时实现物理沙盘和电子沙盘之间数据交互更是一个巨大突破，改变了过去先上物理沙盘、再上电子沙盘或者各自独立授课的教学模式，并且该平台在设计时就考虑了扩展性，为当前各类沙盘软件融于该平台之上，预留了接口。该平台相关的软硬件创新技术，也已经申请了专利和软件著作权，为平台的后期推广和发展提供了保证。

3 触控一体化沙盘教学平台使用效果

触控一体化沙盘教学平台是软硬一体化技术的有效运用，对当前的沙盘类实验教学方法与模式有巨大的改进作用，目前该平台已经得到国内多个大学的认可并采用。在教学过程中，有效将物理沙盘和电子沙盘融于一体，解决了困扰各校长期以来物理道具损耗、电子沙盘情景信息缺失的问题，得到了广大师生赞赏。

同时，依托该平台的建设以及相应课程的开发，通过校际合作，开展“跨高校虚拟实验教学平台”的建设，初步完成了跨校实验教学体系、师资队伍和学分互认等工作，推动了跨校资源的共享和跨校实验教学的开展。并且“跨高校虚拟实验教学平台”获得了2014年上海市教学成果一等奖，对触控一体化沙盘的进一步应用与推广具有良好的示范效应。

4 触控一体化沙盘教学平台扩展运用与展望

触控一体化沙盘教学平台在理念和技术上有较强的先进性，有着广阔的运用前景。但是对于触控一体化沙盘教学平台的推广和运用，并不是一个简单的技术问题，还需经济管理类实验教学行业内高校、企业的共同协商和探讨，解决一些重要的问题：

(1) 建立行业标准。触控一体化沙盘实验教学平台可以为沙盘类实验教学提供一揽子的解决方案，具有通用性，但是在沙盘类实验教学领域内，还没形成相关的标准规程，直接以此平台为参考作为行业标准，还需要很长的周期和大量的工作。

(2) 保护知识产权。各类沙盘软件集成于该平台上，需要进行二次开发，必然涉及到相关软件企业产品的知识产权问题，需要进行授权或者协商与沟通，必须在尊重知识产权和相关法律法规的框架下进行开发。

(3) 调动高校和企业的积极性。该平台具备了扩展运用的条件，但是如何让相关高校和企业积极的加入到此平台上，进行产品的开发与设计，还需要在行业内进行推广，并得到广泛认可，才能有效的推动触控一体化平台的发展。

5 结 语

沙盘作为经管类实验教学一种优秀的载体与手段，近年来迅速在全国各大高校得到广泛应用。触控一体化沙盘的出现，便于将现有的各类沙盘软件，融合于统一的平台上，提高资源利用的效率，减少沙盘类实验室的重复建设，并且可以基于平台进行一些针对性的二次开发，充分发挥该平台软硬一体化、人机交互便利、网络化的特点，对于沙盘类实验室的建设和沙盘类实验教学的开展具有重大现实意义与推广价值。

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Development and Application of Sand Table Experimental Platform with the Integration of Touch and Control

YUMing-liang,TAOTian

(Experimental Center for Economical Management, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

This article analyzed the teaching features of sand table experiment, explored and researched the reforms of sand table experimental teaching’s carriers, methods and means. By indicating the advantages and disadvantages of physics and electronic sand table, respectively, this article put forward a new teaching form of sand table experiment which integrated physics and electronics sand table and combining with the integration of modern hardware and software, human-computer interaction technology and cloud computing technology. Moreover, this article designed and developed an integrated touch and control platform for sand table experimental teaching, and deeply analyzed its development, application and extension. And the platform has practically applied in some universities. This article plays a good role in promoting of the platform development and reforms for sand table experimental teaching.

physics sand table； electronic sand table； touch and control integration

2014-03-28

2012年上海高校本科重点教改项目(沪教委高[2012]17号)

于明亮(1979-)，男，山东青岛人，博士，实验师，主要从事经济管理实验教学与实验室建设工作。

Tel. : 021-55270953; E-mail:ymllw@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2015)01-0262-04