多供应商市场下的工业工程仿真课程教学资源库研究

李贤功,李乃梁,马从安

(中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116)

多供应商市场下的工业工程仿真课程教学资源库研究

李贤功,李乃梁,马从安

(中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116)

工业生产仿真软件近年来发展迅速,文章结合当今生产系统仿真软件发展的新特点和未来企业的需求变化,建立面向理论、技术、学生和企业应用为核心的教学资源库建设模式,整合各类资源,提高课程教学的效果。

工业工程;仿真软件;教学资源库;建设

1 仿真软件的分类与新特点及教学中存在的问题

1.1 对新的教学需求和教学形式的资源支撑不够

随着MOOC、微课堂、翻转教学等教学需求和教学形式接受度的不断提升,对于教学资源的多元化、学生能动性的重视程度也越来越高。必须有足够的资源支撑,否则难以保证教学效果。

1.2 相似的仿真软件众多,老师教学和学生学习不便

发展至今,仿真软件种类众多,跟工业工程相关的主要包括物流仿真、系统仿真和机器人仿真类软件。给老师教学和学生学习以及企业应用带来了难度。一方面,仿真软件各有优势和侧重；另一方面,软件的多样性也带来了学习的困难,由于所采用技术的不同,导致老师教学和学生在不同仿真软件切换时候存在困难,过多消耗了对于仿真环境和语言的学习,无法集中资源使得产出最大化。

1.3 教学与实际应用距离太远,存在脱节现象

当前教学和考核过于注重基本理论和方法,对于新问题以及实际的联系不足。学生感触不深,掌握不牢。与企业的需求实际差距较大,也导致应用效果不良。

2 教学资源库的建设内容及运行机制

2.1 建设内容

建立系统建模与仿真教学资源库,使资源库包括四个库。即经典理论模型资源库,技术资源库、学生案例资源库、企业应用资源库。这个建设内容的过程是一个不断完善、不断积累的过程。各个资源库详细内容如下。

(1)经典理论模型资源库。经典理论库主要包括如排队论的经典模型、哲学家就餐问题经典模型、科学家旅行问题经典模型、啤酒游戏经典模型等,包括这些模型的数学描述,计算机解决算法等。这些经典问题,能够引起学生学习的兴趣和思考,通过这些经典的模型和理论资料,可以加深学生对于问题的认识和理解,提升学生的专业知识水平。

心动为啥难以转化为行动？自然条件差、经济基础薄弱等是常见理由。比如在发展农业产业中，看到典型地区龙头企业数量多，带动能力强，因自身经济底子薄，就声称“有心发展，无力实施”。在农村改厕中，反复强调群众参与积极性不高，改厕工作难度大。

(2)技术方法资源库。当前的仿真软件众多,就工业工程领域来说,数目不下十种。这些软件既有传统的,应用很成熟的软件,也有一些新兴的软件。通常来讲,传统软件应用广泛,资源多,教学都相对容易,却对于新技术,新方法的支持能力不够。而新软件则主动融合3D仿真技术、GIS地图技术以及全新的面向对象的技术等。其实不论哪种技术,能够解决问题的就是最适合的。软件的众多带来了选择多样性的同时,也带来了教学和应用上的困难。因此,在这个资源库中,除了包括各种仿真软件介绍、使用方法和经验等,还应该包括各种仿真方法的对比,以及不同仿真建模软件和方法之间的过度和迁移方法等。如包括Witness软件的编程基础,编程技巧,常见难题解决方法,软件的操作指南等供所有学生学习,以及相关软件如Flexim、Anylogic、Arena、Plant Simulation、Simio等软件的这方面资料。在资源库中,注意将不同平台的相关技术进行归类,形成一个相互区别又相互衔接的有机的系统。

(3)学生案例资源库。学生案例资源库主要包括以往届本科生优秀的作业案例、课程设计以及毕业设计案例,此外还包括学生参加竞赛的获奖案例等。学生案例库是最接近于学生学习的一个资源库,由于是学生的优秀作品的整理,因此对于学生来说容易理解和学习。学生可以通过在向前几届学生学习的基础上做到青出于蓝而胜于蓝。

(4)企业应用资源库。企业应用资源库包括网上收集的企业实施仿真项目案例,软件供应商提供的企业案例以及教师企业科研项目案例等。企业资源库是最接近实际生产和生活系统的仿真应用,可以连接实习基地、科研企业等建立企业资源库。在企业资源库中,可以根据不同的类型来进行分类,如按照行业可以分为能源采掘行业、制造业、服务业等进行分类。在制造业内部还可以按照供应、生产、分销等进行分类。在企业资源库的使用过程中,可以根据不同的需求有所侧重。

2.2 运行模式

案例资源库应用主要在老师备课、学生课堂讨论、作业以及案例的来源,同时可以延长课程学习的时间与拓展学生学习的空间。要保证资源的使用效果必须解决课程库如何用的问题,通过建立一套办法来提高课程资源库的运行效果。

(1)作为教师备课、讲授的有力支撑。近年来,不少高校在教学大纲制定时,往往压缩讲授学时,提高实践学时。这就要求教师在有限的时间内,提供足够的知识给学生。丰富的案例库,可以有效提高教师讲课的信息量,为教师课堂讲授提供有力的支撑,

(2)作为课堂讨论、作业的问题和案例来源。有些教材的习题和案例分析存在年年重复的问题,在课堂教学的讨论以及课后作业中需要更具有信息量的资料或者案例,因此丰富的课程资源库将是提高这些环节教学效果的有力支撑。

2.3 输出及考核

(1)注重多重途径考核与反馈。教学效果的考核与评价往往与课程考核等同。课程的结束也意味着教学的结束。其实从教学的根本目的来看,应该把这个时间范围进一步拉长。系统仿真类课程的教学不仅仅瞄准课程的考核要求,应该更进一步瞄准专业课程设计、学生大学期间的毕业论文乃至以后在企业中的应用。因此,教学效果的考核方式包括课程考核、课程设计、毕业设计以及企业人才反馈等。

(2)参加各类级别的仿真建模大赛和专业比赛。系统仿真作为一门近年来快速发展的技术,在解决当今复杂问题中体现出来的优势越来越明显。培养学生动手解决实际问题的能力,学生的思维和创新能力。各类比赛也是进一步提高学生解决问题能力,服务企业和社会的绝好机会。几年来,随着软件供应商对于仿真市场的开发,如Flexsim、Simio等仿真软件企业都在资助全国乃至全世界的仿真技能大赛,通过指导学生参加此类比赛,不仅能够提升学生的视野和能力,还能够通过这个交流平台进一步提升学生的创新意识和学习能力。

2.4 更新与完善

为了提高课程库的使用效果和活力,必须建立课程库动态更新与完善的方法。做到临时更新与学期更新以及年度更新相结合,不断地补充各个子库的资源,使软件库能够及时完善。

3 结 论

课程资源库的建设是一项系统工程,为了提高课程资源库的使用效果就必须有效整合各种资源,提高包括学生、教师、学校和企业在内的整个社会收益。课程资源库建设从提升学生学习与应用效果的角度,兼顾老师、学生、学校和企业各个主体的需求,提升各个主体的收益。为学生课堂学习及课外学习提供资源,同时为教学形式和方法的改革提供了充分的资源支持。

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.182

2014年中国矿业大学教改项目“系统建模与仿真课程库建设研究”(项目编号：2014QN01)。

李贤功(1981—),男,汉族,江苏赣榆人,博士,讲师。研究方向：系统优化。