3D物流软件在实验系统的教学应用

3D物流软件在实验教学的组织与应用
摘要：现代物流是综合应用性很强的一门交叉学科，而其本身又具有极强的实践性。

因此，培育既掌握现代物流专业知识又具有高技能应用型物流专业管理人才已为我国各级政府及社会各界所普遍关注的热点问题。

基于此，不同类型的高校相关专业纷纷加大了对物流实验室建设的投入，搭建起了一个又一个以物流行业为背景的企业仿真平台，目的是要提高学生的综合职业技能。

本文拟就上述问题介绍了一种全新的物流实验实训教学模式，并结合传统的物流实验教学方法，提出了如何在虚拟现实仿真环境下开展物流实验实训教学。

关键字：虚拟环境物流实验教学组织
现阶段的物流实践教学，在实验室条件下，用实际的硬件设备模拟现实的物流运作环境，无论从安全性、规模性、参与性方面都无法合理的匹配物流管理实践教学的需要。

将虚拟现实技术应用于物流实验实训教学是物流教育技术发展的一次飞跃。

它营造了一个“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式转变为学生通过将自己置身于虚拟环境中通过人机交互来得到知识、技能的新型学习方式。

即在虚拟仿真的物流场景中，学生与场景中其他的人、物体以及管理信息系统进行实时交互，完成各项物流业务的作业流程，并通过设定的业务评价程序使学生能够直观、深刻理解物流运作管理的内容及高效低成本的验证标准，使其在相对节约的教学资源环境中能较好的掌握专业技能。

如下图1所示虚拟仿真物流场景。

图1 虚拟仿真的物流场景
一、虚拟现实系统的功能特点
（一）虚拟现实系统的功能特点
目前在国内物流教学领域内，虚拟仿真软件产品大致分为三个层次：1、动画演示、流程仿真；2、基于数据的管理仿真；3、建模仿真。

物流管理实践教学要求学生在熟悉物流设施设备的基础上，对于物流活动业务流程，管理模式、运行策略能有深刻的认识和理解。

理想的虚拟现实物流仿真实验系统应该具有以下特性：
1、逼真的物流设施设备模型和运作环境；
2、仿真的设备操作体验；
3、单人和多人协同的操作环境；
4、数据同步和实时反馈的机制；
5、合理的操作绩效评价和实验考核体系。

在此基础上并能提供下面的基本功能：学生信息管理、实验分组管理、实验课程管理、仿真实验数据处理、在线交流、实验指导文档等。

（二）虚拟现实系统的运行模式
根据层次化教学的需要，虚拟现实仿真实验系统分为3个层次教学模式：
1.单人岗位体验模式；单人岗位体验是指学员以特定的岗位角色进入虚拟现实系统中，完成该角色的工作内容。

岗位体验主要是针对操作性实训内容的仿真培训，比如模拟搬运工进行叉车的仿真操作完成货物的上下架过程。

2.单人任务模式；单人任务模式是指根据实验任务，学员需要在系统中随着业务流程的进行切换不同的岗位角色，完成整个业务流程运作的。

通过单人任务模式的训练主要让学员掌握物流运作的内容，并进行一些物流策略的研究。

3.多人协同任务模式。

多人协同任务需要学员组成一个实验小组，每个成员在系统中扮演不同的岗位角色，相互协作完成项目任务。

通过多人协同主要训练学员团队合作的能力，伴随着人员管理，设备管理，财务管理，让学生深刻理解物流管理的内容，并将管理的知识在实验过程中得到应用。

图2所示的多人协同任务模式下的系统用例图。

图2 多人协同模式下的系统用例图
二、虚拟现实仿真教学的组织与实施
虚拟现实仿真系统有3种实现方式，即3种教学方法：第一种方法是将情景教学法与单人岗位体验相结合的方法，也就是是将物流专业课程的教学过程安置在一个模拟的、特定的物流专业情景场合之中，通过教师的组织、学生的演练在仿真的场景中达到实践教学目标。

在虚拟现实仿真系统中，运用VR技术构建一个特定的物流场景（仓库、码头），让学生在其中扮演一定的角色进行操作，逼真的场景环境和仿真的设备操作，增加了学员在系统中的沉浸感，提高了学生学习的兴趣；第二种方法是将案例导向法与单人任务驱动相结合的方法；第三种方法是将项目教学法与多人协同完成任务相结合的方法。

以下就第三种方法进行详细说明。

在虚拟现实物流仿真系统中创建贴近实际的物流运营环境，学生作为主体在系统中展开实训能很好地激发学生的求知欲望，培养学生的探索精神和解决问题的能力。

在多人系统模式下组员之间的交流协作，有利于知识的广泛迁移和深化提高。

在虚拟现实仿真物流实训中，将从确定项目任务，制定项目计划，组织实施计划和检查评估四个方面，阐述项目教学法和多人协同模式相结合来开展实验实训的方法。

（一）确定项目任务。

根据项目实施的内容，在虚拟现实仿真实验系统中教师可制作任务案例，系统也提供一些参照模板，这些模板来自于企业实际业务的数据和单证，使实训任务具有真实性和实用性。

数据是系统应用的灵魂，没有真实数据的项目任务，只是一个空壳，就不能模拟真实的企业业务。

项目任务也可由老师根据教学计划制作自己的教学模板导入系统中，作为实施项目教学的起点，有可执行的任务才能进行准备活动。

例如在仓储作业中我们可以立项：入库作业管理、出库作业管理、补货作业等。

指导教师应该利用探讨性的问题如“学生实训的目的是什么？”、“学生需要掌握哪些技能？”、“学生开展实验要准备什么？注意什么？”等问题来思考并提出实验任务。

（二）制定项目计划。

根据物流实训教学的任务内容和目标，通过计划的编制、执行和检查，确定实训小组的实训任务，协调安排组内成员的角色分工和各项活动，完成实训任务，取得最佳的技能掌握效果，实现预定的教学目标。

计划的内容应包括：项目的要求；项目所需用到的理论知识；项目作业所需设备；项目作业的流程；项目作业人员分工。

由于物流运作仿真实验涉及的设备数量、种类繁多和实验流程复杂，一个项目通常需要多人协作才能完成，根据虚拟现实仿真系统中的任务大小，适当的将实验学生划分为若干个实训小组，并确定小组长。

组长负责小组的全局，及时与教师沟通、交流、汇报小组的学习情况。

分组完成后，小组成员共同商讨作业分工，做到因人而异，分工到人、记录清楚，明确任务，便于项目执行情况的考核打分。

（三）组织实施计划。

项目的实施，即整个教学任务的展开过程，是实验实训教学的关键。

在进行多人协同任务前，通过单人岗位体验模式和单人任务模式的训练，学员对于设备的操作和业务流程已有非常深刻的理解，在多人模式下进行操作已成竹在胸。

多人模式主要训练学员之间的沟通协作的能力，设备、人员的组织和管理能力，处理突发事件的能力。

虚拟现实系统中的多人系统模式针对多人协同任务的实施给出了很好的解决方案，运用网络技术实现了处于不同岗位的实验小组成员可以在系统构造出的虚拟现实环境中同时对一个实验项目进行协同作业。

为了保证位于不同地域、履行不同实验职责的小组成员能高效、协调地工作，协作仿真实验系统既需要实现小组成员间的交流、实验环境的构造，还需要实时协调各成员实验场景的信息、仿真实验单元对象的行为和处理实验的可视化操作等，相对于一般的教学软件而言，虚拟现实仿真实验系统中的多人协同模式对网络的实时性、稳定性要求更高，同时也需要设计出优良的协作仿真实验单元对象数学模型和协作信息网络传输调度分发策略。

（四）检查评价。

作为实践性非常强的物流实验实训课，考核的方式、方法，直接关系到成绩评定的客观和公平，如果方法得当，还可以在一定程度上起到调动学生学习积极性。

在对学生实验实训课程的合理考核评价方面，虚拟现实系统采用这样的方式：根据各项目的完成情况，从小组和个人表现两个方面，多人协同模式下重在考核小组的整体表现，这也是符合所任协同模式实验教学的目的和意义的。

小组的考核主要是任务的完成度、项目执行效率和管理费用这些方面进行综合评价，个人的考核主要是体现在设备操作的熟练度、作业的规范化和任务执行的准确性。

例如在虚拟现实仿真系统中执行叉车工操作时，如果驾驶叉车发生恶性碰撞，系统会自动记录该学生的违规操作日志，作为实验实训课程的考核评价依据。

三、总结
虚拟现实仿真实验系统提供了一种新型的物流实验实训教学方法与手段，运用虚拟现实技术构建出一个可视化的仿真实验环境，达到让学生熟悉设施设备、仿真操作、验证决策、组织管理等实验功能，同时避免误操作事故和仿真运行危险实
验等目的，所用知识种类丰富、实验方法多样、表现形式生动，具有很强的实践性和应用性。

随着网络技术的发展，网络协作学习环境的积极作用也已经得到普遍认可，通过在虚拟现实仿真实验系统中引入协作学习的策略，创建出形式灵活、内容丰富、知识与技能训练的可视化、协作学习的网络协作仿真实验环境，学生可以在这种环境中沟通情感、交流学术思想、验证实验方案、协作完成实验等，既是一种优秀的网络实验教学模式，又是对传统实验教学方式的补充和发展。

上海百蝶计算机信息有限公司供稿 021********。