“物流系统建模与仿真”课程混合式实验教学探索

[摘 要] 物流仿真类课程教学理论和实践兼顾，强调学生综合实践能力的培养，而混合式学习能够整合线上和线下教学的优势，为提高教学效果提供了有力支撑。基于OBE教育理念，以培养学生综合能力为导向，借用线上教学平台和虚拟仿真工具，对“物流系统建模与仿真”课程的实验教学进行层次化、模块化和迭代化设计;合理分配教与学学时，兼顾线上学习的灵活性和课堂教学的互动优势，采用混合模式培养学生的沟通、协作和思辨能力;对课程考核进行持续改进，考核环节贯穿全过程，构建多维评价视角，保证课程目标的实现。

[关键词] 物流系统建模与仿真;混合式学习;实验教学;成果导向教育

[基金项目] 2018年度中国石油大学（华东）教学改革项目“OBTL理念下多维协同教学模式研究——以信息管理与信息系统专业教学为例”（JY-B20185）

[作者简介] 高学贤（1972—），女，陕西渭南人，博士，中国石油大学（华东）经济管理学院副教授，主要从事供应链与物流研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）03-0085-04 [收稿日期] 2021-06-15

引言

“物流系统建模与仿真”是中国石油大学（华东）信息管理专业的选修课程，课程要求学生既了解建模与仿真的理论基础，又能够熟练利用仿真工具软件解决物流系统运行的典型仿真问题。以往授课偏重理论教学，实践环节课时被严重挤压，导致学生既抵触枯燥的理论教学，又不能充分掌握一门仿真工具，从而难以保证教学目标的实现。为此，遵循OBE教育理念的原则，结合当前所倡导的“金课”标准，对教学模式进行持续改进，探讨通过混合式教学模式和面向问题的教学方法，提高学生解决复杂问题的综合能力。

OBE的教育理念起源于20世纪50年代末至70年代的美国教育改革。自提出以来，OBE主要围绕四个问题开展讨论，即：目标是什么？为什么是这个目标？如何达到目标？如何知道是否达到？OBE实施过程中会有很多挑战，实施模式也因课而异，呈现出不同视角或层面的教学改革成果[1]。

混合学习是一种创新模式，其最大优势就是学习的灵活性[2]。一方面，该学习方式为学生创造了更多的自主学习机会，允许学生自主安排学习时间和地点;另一方面，教师可以根据教学目标，灵活选择相应的设备、媒体、工具、教材、平台等进行有效的课堂组织和教学设计，优化教学过程，提升教学效果[3]。

随着信息技术在教学中的应用，混合学习模式在OBE的实施方案中的地位越来越受到重视，成为OBE理论体系的重要支撑。混合式学习博采众家之长，对学习理论、学习环境、学习资源、学习方式等进行有机整合，主张根据不同的课程目标采用不同的方式解决问题，从而可以更加有效地落实OBE理念的精髓。

一、以往课程教学存在的问题

我校“物流系统建模与仿真”课程选择基于Flexsim仿真软件进行实操技能教学，其动画设计能够生动形象地展示物流系统中的相关问题。由于传统教学全部采用面授方式，没有充分理解OBE的思想内涵和利用线上教学的便捷性，导致了以下问题。

（一）教学内容受时空限制

全部教学内容设计为在线下课堂上完成，以实际学时来设计教学任务量，导致课程内容的扩展性不够;同时，考虑到课堂讲授的易操控性，会倾向在课堂上讲授较为简单的仿真案例，教学内容的挑战性不强。

（二）教学进度缓慢

仿真课程有许多软件操作的内容，如果授课班级规模较大，课堂上会出现各类意想不到的问题，一些问题如果不能及时解决，就会影响后面的听课效果。但如果授课教师停下来去解决学生的问题，显然会影响其他同学的学习进度。

（三）学生综合能力不强，自主学习机会缺失

这是前面两个问题所导致的结果，主要是因为学生学到的知识比较浅显单一，难以达到解决综合问题的水平。同时，学生课后时间有限，大部分学习时间被课堂占用，所以，看起来学生整天在上课，时间安排很满，但其实学习效果并不好。

可见，在传统课堂授课模式下，教学内容的高阶性、创新性、挑战度不够，教学设计被动适应教学环境，学生只能获取浅层技能，难有机會接触综合实验案例，学业成绩也很难反映学生的综合能力。因此，需要结合OBE的教学理念及虚拟仿真技术的特征，采用混合式学习对该课程尝试一些新的改革。

二、面向学习成果的混合教学设计

（一）课程学习成果的制定

该课程学习目标包括：了解物流系统仿真的基本理论，掌握仿真建模的一般步骤，熟练掌握建模软件的使用;从生产物流、仓储物流和配送物流，以及一般企业的服务系统等不同视角，通过典型仿真实验案例，使学生能够基于精益理论、运筹学和统计学知识来分析和诊断问题，提高资源的利用效率和作业效率;通过综合实验设计，使学生能够从系统的角度思考问题，培养学生的自主学习能力;通过学生深入现实案例的采编和课堂展示，培养学生的仿真建模的抽象能力、沟通能力及思辨能力。

以上课程目标的制定，一方面支持了专业培养目标，另一方面，参照“金课”标准，课程目标较以往教学模式更加关注了学生的综合能力的培养，包括理论联系实际、自主学习、问题抽象、沟通及思辨能力，满足了教学目标的高阶性、创新型和挑战度要求。

（二）递阶式混合教学模式设计

1.知识和技能分层化、模块化和迭代化设计。这几个方面相辅相成，互为一体。分层化是指在课程进度安排上，先发布理论基础和仿真软件基本操作的课外自学作业和课程视频，后期由易到难逐步加入面向问题的仿真实验案例，直到最后的综合实验案例;模块化是线上课程视频针对仿真软件基本技能的讲解尽量短而精，以“常见问题和基本操作”的形式存放，从而使学生在完成仿真作业时，能够快速找到所需技能模块，搭建解决方案;迭代化是指线上课程视频的教学内容会随着时间轴而逐步丰富拓展，且会回顾前期的理论知识，使得一些紧跟教学进度的学生能够实现技能的熟练化、理论的巩固化及能力的综合化。

举例来说，像“供应链库存策略分析”这样的综合性仿真案例，会放在课程进度的中后期进行，该案例几乎涉及了基本技能模块中的所有功能，关键部分包括：设置提前期、通过标签记录关键参数（如最低最高库存水平）、通过脚本语言编写程序及Flexsim自带的PF（Process Flow）来构建复杂流程逻辑及消息触发机制等。如果没有前期的基本技能训练，该案例的仿真实验理解起来就会非常吃力。

2.仿真实验云端化。物流系统的仿真无须受到硬件空间的限制，所有实验教学任务都可以在线上完成。一些综合案例，授课时长较长，需要学生拿出大块时间不间断听课，才能够明白整个流程的仿真机制。如果这样的教学内容在线下课堂上进行，很难一气呵成完成教学任务，中间不可避免地会遇到很多学生的操作问题而中断教学进程，教学效果会大打折扣。因此，在教学设计中，可以把教学课时的大部分时间分配给学生完成课下任务。这种情况下，教师需要制作细致的视频课程，定期发布在学习平台上，通过监督平台的学习进度及同步作业来掌握学习进度。虽然课程视频的观看时间及学生课下任务的总时间可能大大超过课程的计划学时，但在OBE理念下，教师和学生都不应受到计划学时的限制，而应该关注课程的计划产出。

3.突出线下课堂教学的任务点。对于物流系统仿真这种强调软件实操性的课程，虽然大部分任务都可以线上完成，但是为了培养学生的沟通、协作和思辨的能力，以及考慮到学生作为一个社会群体的一员，需要通过参与班级集体教学活动来增强归属感，必须安排一定的线下课堂学时来开展适合的教学内容。为此，本课程布置了两类案例作业，一类是需要学生分享课下采编的现实物流系统案例，另一类是教师搜集的仿真案例;前者的汇报重点是：案例的性质（是排队问题还是库存问题），如何将现实案例抽象成仿真模型，仿真的输出重点应该关注什么问题，等等;后者的汇报重点是：用相关的流程图表示的建模逻辑是什么，各类建模思路的优缺点如何。综上，课程目前的教学模式完全以成果为导向来组织线上线下教学任务及课时，互动交流和学习突破传统的时空限制;教学内容循序渐进、迭代反刍;学生在不断巩固仿真软件操作水平的基础上，能够通过案例实验理解仿真理论，提高解决现实问题的能力，尤其是培养了学生对物流业务领域问题的探索兴趣。

三、混合学习成果评价

学习成果评价是OBE的关键，需要授课教师付出一定精力来甄别学生真实的能力水平。为了促进学生综合能力的提高，“物流系统建模与仿真”的考核实施过程评价，分不同权重的四个环节：平时作业、课堂展示、综合实验作业及期末测试。

（一）平时作业

该课程的平时作业主要是针对推荐教材和课程视频自学过程中的关键任务设置的，保证了学生按进度有效完成线上视频的观看。通过学习问题即时互动（主要是通过线上QQ一对一交流），使学生能够随时发现自己对知识点的理解偏差，并回头对课程视频进行反刍，巩固了基本操作技能。这一环节，只要学生学习态度认真，是完全能够获得较高的评价的。

（二）课堂展示和讨论

这一环节主要针对综合案例或学生采编案例的建模逻辑问题，一般安排在课程进度计划的中后期，这样能保证学生有一定的理论和技能基础。通过集体分组讨论，教师可以直接观察学生的综合能力，也能够开拓学生的建模思路，激发其学习热情，为后面的综合实验奠定基础。这一环节，教师通过设置的若干指标点进行综合主观评价。

（三）综合实验大作业

综合实验大作业选择了一些较复杂仿真情景下的物流系统运行效率改善问题，例如机场物流分拣系统、某罐装生产线系统及快餐食材的订单包装系统等。学生不但需要具备熟练的建模能力（主要是针对流程逻辑进行脚本代码的编写），还必须能够独立思考，具有较强的分析和解决问题的能力及逻辑表述能力。综合大作业提交的成果包括仿真模型和实验文字性报告，教师也主要根据以上几方面的能力综合给出评价。

（四）期末测试

期末测试采用限时案例建模，考核的是学生操作技能的熟练程度，也是对其他环节成果真实性的一个验证。因为总有个别学生抱着投机取巧或“搭便车”的心理，在前期三个环节中可能会有作弊现象，如果有这类学生存在，那么最后一个环节必然能暴露出其真实水平，因为学生会在教师的监督下在实验机房完成所有的建模工作。有了这种威慑，绝大多数学生都会从一开始认真对待各阶段的教学内容。极个别同学出现期末应试能力和其他环节表现明显不符的现象，这时会通过个别沟通来发现问题。

结合课程教学目标的要求，针对以上教学环节制定了相应的关键指标，由任课教师进行评价。应该说，整个课程赋分过程主观性较强，这也是OBE教学的特点，即评价过程要求授课教师具有较高的洞察力和过硬的专业技能水平，课程赋分采用等级制（A+、A、B+、B、C、D），每个环节在综合考虑各考核指标点的基础上给出综合评价，最终根据一定规则转化为课程的综合得分。

四、教学效果比较

与以往完全采取单一线下教学形式相比，目前采取的基于OBE的混合式教学模式在以下方面取得了改进。

（一）学习自主性加强

在当前的教学模式下，学习时间安排更加灵活和弹性化，学生能够自主安排学习计划，且可以根据自身情况调整视频学习的节奏。例如，整个线上视频课程的总时长为28小时左右，而实际学习时间往往多于这个时间，因为学生是在观看视频的同时进行实验操作的，在学习期间可能需要多次暂停或反复播放。

（二）创新思维得以拓展

在“物流系统建模与仿真”课程中，学生的创新能力主要体现在：能够基于不同问题对现实物流系统进行抽象，建立简洁有效的仿真模型，以及针对同一仿真问题提出不同的模型实现方案。留给学生完成的综合性实验案例多是开放性问题，学生可以自己界定问题，提出方案，并建立仿真模型来验证方案，或者学生也可以针对指定的案例作业提出不同的仿真思路，针对同一个问题，学生可能提交不同的方案，甚至针对不同的假设场景分别建立仿真模型，从而使学生的创新能力得到提高。

（三）综合能力进一步提升

除了以上的创新思维的培养之外，课程通过混合教学模式中的课堂讨论、线上教学及线下作业，提供了多维学习环境和具有挑战性学习任务，教学内容的设计讓学生会有比较吃力的感觉，任务量也远远超过传统单纯的课堂教学模式，学生能够在合作、思辨和应对挑战方面得到综合锻炼。但这一过程可能会面临来自学生的抵触压力，例如，有个别同学在班级学生群中对课程的量和难度产生抱怨情绪，并通过学习委员反映到任课教师这里，期望老师放低要求。但经过充分的沟通，学生也最终理解了课程安排的用心所在，努力完成了所布置的学习任务。

综上，“物流系统建模与仿真”采用混合式教学、过程化考核、挑战性任务，最终达到了课程所设定的目标，学生的综合成绩也完全能够反映学生的真实综合能力。

结语

基于OBE的教学理念内涵，结合“物流系统建模与仿真”课程的实操性特点，对课程的教学设计和考核评价中的关键问题进行了探讨，突出了课程内容设计的层次递进性、模块化和迭代化，打破时空限制，围绕“以学生为中心”来展开混合式教学和实验设计。相对于以往的教学模式，基于OBE的混合教学改革显著提高了学生的自主性和学习积极性，拓展了创新思维，有效培养了学生沟通、思辨和应对挑战的综合能力。同时，OBE模式在精力和能力方面对教师提出了很高的要求，需要在实施过程中进行持续改进。

参考文献

[1]TEN C O.， FEDDE S. Competency-based postgraduate training： can we bridge the gap between theory and clinical practice？[J]. Academic Medicine Journal of the Association of American Medical Colleges，2007，82（6）：542-547.

[2]田媛，席玉婷.高校混合课堂教学模式的应用研究[J].中国大学教学，2020（8）：78-86.

[3]张锦，杜尚荣.混合式教学的内涵、价值诉求及实施路径[J].教学与管理，2020（9）：11-13.

Exploration of Blended Experimental Teaching in the Course of Logistics System Modeling and Simulation Based on OBE

GAO Xue-xian

（School of Economics & Management， China University of Petroleum， Qingdao，

Shandong 266580， China）

Abstract： Logistics simulation courses pay equal attention to theory teaching and practice teaching， emphasizing the cultivation of students’ comprehensive practical ability. Blended learning can combine the advantages of online and offline teaching and effectively improve the teaching effect. Based on the OBE education concept， and with the goal of training students’ comprehensive ability， this paper conducts a hierarchical， modular， and iterative design of the experimental teaching of Logistics System Modeling and Simulation course by using online teaching platforms and virtual simulation tools; it tries to reasonably allocate the teaching and learning hours， takes into account the flexibility of online learning and the interactive advantages of classroom teaching， and adopts the blended mode to cultivate students’ communication， cooperation and critical thinking ability; it tries to improve the assessment method of the course， carries out assessment in the whole process of learning， and constructs a diversified evaluation system， so as to ensure the achievement of the teaching objectives.

Key words： Logistics System Modeling and Simulation; blended learning; experimental teaching; Outcome-Based Education