物流系統仿真課程案例教學方法的研究與應用

孫雪+于鑫

摘要：物流系統仿真課程是物流工程專業的必修課，是一門理論和實踐性都很強的課程。本文提出采用案例教學方法對課程進行改革和創新，以期在理論和實踐教學中通過案例選擇、課堂討論及實踐和總結，收到良好的教學效果，增強學生學習的興趣和信心，得到學生的肯定。

關鍵字：物流系統；案例教學方法；仿真課程

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0127-02

一、引言

物流系統仿真課程是物流工程專業的必修課，主要是使學生掌握系統仿真的理論、方法在物流領域的應用，是一門實踐性很強的課程。仿真內容可以從一個具體的物流流程拓展到整個物流配送中心的規劃，深入到物流的各個方面，因此對物流工程專業的學生來說，仿真能力的培養是非常必要和重要的。物流系統仿真課程可以分為理論和實踐兩大部分，其中理論是實踐的基礎，實踐又需要理論的指導，兩者相輔相成。在課程教學中，為了充分調動學生學習仿真知識的興趣和積極性，案例的設計是很重要的。

二、案例教學方法

案例教學方法是由德國教育實踐家瓦·根舍因（Martin Wagenschein，1896—1988）提出的，他認為要發展學生的能力，就應該教給學生基本的知識，就需要改革教材，從日常生活中選取蘊含科學本質的范例進行教學，來培養和訓練學生獨立思考的能力[1]。案例教學法也稱實例教學法或個案教學方法，是根據教學內容的需要，在教師的指導下，采用案例組織學生進行學習的方法。教師在教學中主要扮演設計者和激勵者的角色，鼓勵學生積極參與和討論。在教學過程中，教師由課堂的管理者和知識的傳授者，轉化為引導者和促進者。該方法強調以學生為主體，由教師提出實際典型的問題，讓學生積極地思考、分析和討論。通過創造一個良好寬松的教學實踐情境，激發學生的學習興趣，培養學生解決問題和創新的能力。

三、有關物流系統仿真課程的案例教學方法研究

物流系統仿真課程是一門綜合性很強的課程，主要針對物流工程專業高年級的學生。課程主要分為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學主要包括物流系統仿真基礎、離散事件系統建模、隨機數與隨機變量、輸入數據分析、系統仿真算法、仿真結果分析與模型校驗等內容[2]。實踐教學主要是具體的物流系統的建模仿真。在教學過程中，理論教學和實踐教學相得益彰，案例教學方法可以深入到理論和實踐教學的各個環節中去。

1.理論教學中案例教學方法的研究。在物流系統仿真課程的理論教學中，需要涉及很多的數學知識，比如隨機數、隨機變量、函數分布、概率統計等。雖然已經在低年級為學生開設了高等數學、概率統計等相關課程，但是由于他們對基礎知識的掌握有個體差異，并且隨著時間的推移，有些基礎知識已經遺忘，部分學生對較難、較深的數學知識產生了畏難心理。物流系統仿真課程的基礎知識對進一步進行的仿真設計和仿真操作有著至關重要的作用，所以在教學中一定要提高學生學習理論知識的興趣和積極性。為了使物流系統仿真課程的基本理論知識更容易地讓學生掌握，需要設計一些簡單而又實用的案例來輔助教學。這里可以利用學生很熟悉的Office工具中的Excel來設計案例進行數據分析，比如在講到隨機數與隨機變量時，可以利用Excel中的函數庫產生一些符合某些分布函數的隨機數，讓學生對隨機數和分布函數的概念有一個直觀的認識，并根據理論知識計算這些隨機數的分布，對理論分布進行驗證，加深學生對數學理論的理解。在課堂中，教師可以先把理論知識和基本工具的使用方法介紹給學生，然后提供一些案例，讓學生自己在電腦上進行練習。當然，教師要鼓勵大家一起討論，引導學生通過實踐逐步接受所學的理論知識。這種方法在理論教學中的效果較好。本學期物流系統仿真課程的理論教學部分是在實驗室中進行的，通過這種方法，可以提高學生的學習興趣，讓課堂氣氛較為熱烈和輕松，而且在課后調查中發現學生對這種教學方法還是很認同的，認為學習理論知識還是很有意義的。

2.在實踐教學案例教學方法的研究。物流系統仿真課程的實踐教學應該是最容易讓學生產生興趣的部分，但是由于目前市面上的仿真軟件種類很多，每一種仿真軟件都有它自身的特點和使用方法，對每一種仿真軟件的學習，學生都是零起點。由于課時有限，在課堂上不能面面俱到，所以應選擇一種仿真軟件進行詳細的講解和上機實踐。在課上，我們選擇AutoMod作為物流系統仿真軟件。在使用AutoMod進行系統仿真時，必須要對各個作業流程建立過程語言，通過編寫程序，實現相應的作業流程和各個流程之間的通信。掌握強大的AutoMod仿真工具，需要操作人員必須具備相關的編程知識，對學生來說，低年級學習的C語言、Java語言對編程能力的培養是很重要的。但是AutoMod不同于C語言、Java語言，它有自身的語法和規則。

實踐部分的課程，需要教師從最基本的操作開始，循序漸進地進行。從最基本的AutoMod基礎知識到比較復雜的系統知識，從簡單的物流作業流程到復雜的物流規劃，從易到難，教師都可以采用案例教學方法來進行。案例設計也應從易到難，最好每一部分都能從一個簡單的案例入手進行設計和實現，逐步深入，讓學生學會舉一反三，輕松地完成相應的大作業。通過實踐部分的案例教學方法，學生能獨立完成實驗，增強學習的信心，在軟件入門后，很多學生還很愿意繼續自學，激發了他們的學習興趣。

四、教學案例的應用

在物流系統仿真課程的傳送帶分揀系統實踐教學中，可以從簡單到復雜設計下面的案例，引導學生逐步掌握傳送帶分揀系統仿真，完成實驗大作業。

案例1：有一種物品L_a，從傳送帶sta_in點，按照到達頻率服從指數分布函數normal 100，20秒進入系統，通過傳送帶，從傳送帶sta_out點移出系統。

案例2：有一種物品L_a，從傳送帶的3個入口站點，即sta_in1、sta_in2、sta_in3，按照到達頻率服從指數分布函數normal 100，20秒進入系統。然后通過傳送帶，在傳送帶的3個出口站點，即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出系統。

案例3：有三種物品L_a、L_b、L_c，分別從傳送帶的3個入口站點，即sta_in1、sta_in2、sta_in3，按照L_a的到達頻率服從正態分布函數normal 150，30秒進入系統；按照L_b的到達頻率服從正態分布函數normal 100，25秒進入系統；按照L_c的到達頻率服從均勻分布函數uniform 300，60秒進入系統。然后通過傳送帶，再從另外分別對應的3個站點，即sta_out1、sta_out2、sta_out3移出，移入到相應的Q_out隊列中去。

案例4：有三種物品L_a，L_b，L_c，按照案例2進入系統。在進入時進行檢驗，檢驗時間符合e 3min（大約3分鐘）的指數分布，L_a的合格率為95%，L_b的合格率為96%，L_c的合格率為99%。通過傳送帶，將三種物品的合格產品從另外對應的三個點移出，移入相應的Q_out隊列中去，將不合格產品移動到cv.sta7的Q_check隊列中等待檢修。

案例5：按照案例2的流程，分別對合格的貨物進行打包，每10件打包后離開系統。

以上設計的5個案例是相關的，并且從案例1到案例5是按照從易到難，逐步加深來實現的。在實踐過程中，通過基礎知識的講解，可以按序提出上面各案例，讓學生分別實現。案例1是最簡單的一個例子，學生能夠很容易地根據所學的基本語句實現程序。然后再提出案例2，從案例1的一個入口和出口，變成案例2的3個入口和出口，讓學生了解傳送帶的設計方法，通過編程實現多入口和出口問題。當學生通過AutoMod軟件運行時，發現系統中的流動物品的傳輸效果，還是非常感興趣的。然后在案例2的基礎上，提出案例3。案例3將一種物品變為了三種物品，分別從相應的入口進入系統和出口離開系統，其設計邏輯發生了變化，比案例2更難一些。案例3的實現效果，是系統中的三種不同顏色的物品在流動，其實現效果比案例2的更加豐富和絢麗，使學生的學習興趣又增強了很多。在完成案例3后，可以提出案例4。案例4在案例3的基礎上增加了各物品合格率的條件，對合格物品和不合格物品的流向進行處理。隨著條件的增多，系統也變得更加復雜。這時可以讓學生進行討論，根據以前所學的知識來綜合實現這個案例。由于在前面的模塊，學生已經學習過合格率問題的處理邏輯，所以這時他們可以根據所掌握的內容來解決這個問題，學會舉一反三，融會貫通。案例5實際上是在案例4的基礎上增加了一個條件，讓學生在之前基礎知識的學習前提下來實現。這一部分的教學過程為兩課時，通過5個案例的提出和實踐，讓學生較快地掌握物流系統中傳送帶分揀系統的設計和實現，為獨立完成這一部分的大作業奠定基礎。

五、結論

在物流系統仿真課程中使用案例教學方法，是一種教學方法的創新。通過在課程中實施案例教學方法，不僅可以讓學生在更好地理解基礎知識和相關技術在案例中的應用，而且通過案例實踐提高他們分析和解決問題的能力，增強他們學好這門課程的興趣和信心。

參考文獻：

[1]黃輝，論物流案例教學的作用及其關鍵[J].物流工程與管理，2009，31（6）：145-146，152.

[2]張曉萍，石偉，劉玉坤.物流系統仿真[M].第一版.北京：清華大學出版社，2008.