基于应用型本科的《系统建模与仿真》案例库建立与应用

胡洪林

摘要：文章分析了《系统建模与仿真》课程教学的现状，探讨将实践教学引入系统建模与仿真教学中，建立课程的案例库。目的是培养学生发现问题以及解决问题的能力，提高学生的学习积极性、动手能力以及创新思维，提高教学效果。

关键词：《系统建模与仿真》;实践教学;案例库

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）44-0215-02

一、引言

系统建模与仿真作为一门正在迅速发展且具有较强综合性和应用性的课程，研究的领域可以是高层次的社会系统、中层次的交通运输以及低层次仓储物流系统。是一门注重实践操作的课程。现如今，学校与社会对学生动手能力以及解决问题的能力提出了更高的要求，为适应这一变化，各高校开设了系统建模与仿真课程，系统建模与仿真可以在真实系统建立前对系统进行仿真，可以相对准确地了解未来系统的性能，这样节省了大量时间和费用。在系统仿真技术的发展中，Anylogic作为一种应用广泛、全面有效的仿真软件，得到了越来越广泛的应用。本课程改革计划在系统建模与仿真课程教学过程中，以Anylogic软件为平台，重点采取实践教学的方法，通过对具体问题的调研、分析、设计和仿真，建立课程案例库，提高学生独立分析问题、解决问题的能力。

二、系统建模与仿真课程改革的必要性

应用型本科院校在人才培养方面注重学生动手能力和创新能力的培养。传统的教学模式已经不适应学校和社会对学生动手能力和创新思维能力的要求，在传统的方式中普遍采取教师先讲授理论，之后带着学生对教材上的案例进行操作和学习。传统的教学方式存在以下问题：（1）该课程理论教学中涉及很多数学公式以及部分编程语言的學习，对于部分数学基础知识较弱、非计算机专业的学生来说，对课程的理论学习积极性相对来说不高。（2）课程中案例的操作大多是按照教材上的操作步骤进行操作和学习的，教材上的案例离学生的生活较远，学生难以做到用所学理论解决实际问题，这样一方面影响了学生的积极性，另一方面固化了学生的思维方式。传统理论与实践剥离开来的教学模式相对来说比较单一，不能实现理论与实践很好的对接，无法满足企业对人才的需求。

基于以上背景，调整以系统建模与仿真为例的应用型课程成了本科院校面临的重要任务。

三、系统建模与仿真实践教学的教学过程设计

该课程的实践教学方式以培养学生的应用型能力为导向，首先学生收集案例，然后建模仿真、分组进行汇报，最后完善形成案例库。这样不仅提高了学生发现问题、解决问题的能力，同时达到了知识共享的目的。本文研究的主要内容包括：教学内容、教学课时、考核方式的调整以及建立案例库对实践教学进行不断优化。

1.教学内容的调整。对教学内容进行调整，注重学生实践和动手能力的培养，如下图所示，学生通过分组对仿真对象进行实地调研，通过调研构建模型、确定模型的参数并进行仿真，接着对模型进行分小组汇报，前面三部分的内容要贯穿一定的理论知识，汇报完成后点评小组会进行考核和点评，如果合格则在合格案例中挑选优秀案例形成案例库，如果不合格则将检查问题的所在，采取措施进行改进和优化。

图中“Y”表示小组通过汇报，并在案例中挑选优秀案例建立案例库;“N”表示小组没有通过汇报。

具体教学内容如下：（1）实地调研：应用型本科重视培养学生的动手能力，同时部分应用型本科院校采取“3+1”、校企合作教学模式，这些都为学生开展实践调研提供了条件。学生调研的对象也可以跟毕业设计联系起来，这样更具有针对性。学生实地调研的对象可以是工厂生产车间（货物搬运、库存管理等），也可以是学生在日常生活中能方便接触的对象，如：食堂就餐的排队问题、公交和地铁等行人交通。学生自由选取某一对象，通过对特定对象的现状进行了解，对数据进行收集，然后分析研究对象目前存在的问题，拟订解决的方案，为建模仿真提供前期的数据和资料的准备。（2）建模仿真过程：通过对实地调研收集的资料和数据进行整理，利用Anylogic软件进行建模仿真，学生在建模过程中遇到问题时首先自己查找相关的资料进行解决，在这个过程中授课教师及时给予指导和帮助，这样一方面锻炼学生对软件的实际操作能力，另一方面激发了学生解决问题的积极性，如果遇到问题时任由学生自己想办法，这样会导致学生在遇到困难时产生畏惧心理，对困难采取逃避的方式。（3）小组汇报：在完成前两个步骤后，学生对调研对象、建模仿真过程以及针对问题提出的解决方案进行汇报。在汇报的过程中要明确各小组成员的分工，强调合作互助学习，这样做的目的是保证每个学生都能参与其中，通过汇报使得学习的资源和知识共享。（4）成果点评：在这一阶段授课教师针对各小组建模与仿真效果进行评估。评估的方面包括前期的资料收集、建模过程以及小组汇报情况，授课教师针对汇报情况进行提问和点评，其他组也可以进行针对性的提问。教师在点评时要保持公平、公正的原则。（5）案例整理：指导教师将优秀建模仿真的案例建立案例库，方便后续学生的学习和思考。

2.教学课时的调整。教学课时主要分为理论课时和实践课时，为便于实施实践教学应适当缩短理论课时，加大实践课时。理论课时授课内容主要是让学生了解到为什么要学习这门课程、学习这门课程能解决什么方面的问题以及与实践课相关事项的讲解和安排。分配课题时，要根据学生的实际情况采取分层法，将课题的类型分为A、B、C三类。A类课题比较困难，B类课程难易程度一般，C类课题较容易，根据学生的自身学习情况进行课题分配，这样既不会让优秀的学生感觉没有挑战性，也不会使成绩一般的学生失去尝试的兴趣。

3.学生考核方式的调整。教师通过考核检查教学效果。传统的考核方式是“理论考核+实验操作”，这种学生成绩的评定方式不能全面体现学生能力的高低，经过调整后的学生成绩的评定不再依据特定模型的建模与仿真情况，而是将实地调研、建模仿真过程、小组汇报以及效果评估作为学生成绩评定的四个小部分，四个部分的比例可以划分为4∶2∶1∶3。授课教师可以根据实际情况对考核比例进行调整，全面、客观地对学生的学习效果进行考核。

4.建立案例库、优化实践教学。实践教学是重要的教学过程，也是较薄弱的教学环节，实践教学质量决定了学生学习的积极性和主动性。为了便于系统建模与仿真课程实践教学的实施，通过建立案例库，不断优化实践教学。

四、结语

以校企联合培养和“3+1”教学模式为契机，整合优化系统建模与仿真课程的教学内容、课时分配和学生考核方式，加大学生的实践投入时间，通过观察、建模并进行分析，构建知识体系，促进能力的发展。基于建立案例库对实践教学不断进行优化，不仅使学生掌握该课程的基本理论与方法，还与学生后续的毕业设计联系起来。通过鼓励学生走出课堂，在实践中发现问题，提高学生的动手能力和创新能力，培养了学生的团队意识，力争达到多重收效。

参考文献：

[1]王小晏.独立学院思想政治理论课实践教学研究[D].武汉：湖北工业大学，2017.

[2]徐礼生.双创理念下食品科学与工程专业实践教学改革[J].阴山学刊，2018，32（1）：109-111.

[3]于静静，韦文伟，梁庆，吴泊良.应用型本科机械模具类专业实践教学体系研究[J].轻工科技，2018，3（34）：163-164.

[4]燕晓莹.独立院校《工程制图与CAD制图技术》课程教学方法探讨[J].教育教学论坛，2018，（7）：175-176.