基于VR實驗的物流裝備與技術教學改革研究*
——以廣東理工學院為例

□ 林 芳

(廣東理工學院,廣東 肇慶 526100)

1 基于VR實驗的《物流裝備與技術》課程教學改革簡介

基于VR實驗的《物流裝備與技術》課程教學改革主要是在實踐課教學中加入VR虛擬實驗教學。采用VR+虛擬實驗的方式既能提高學生學習興趣，又能掌握前沿的物流技術和物流裝備，促進學生了解、掌握我國物流業配備的相關的先進物流技術和裝備，最終形成由課堂討論、案例分析、VR實驗室訓練三方面組成的實踐教學體系。

VR指的是虛擬現實技術，從理論上來講，它是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，即利用計算機生成一種模擬環境，使用戶沉浸到該環境中。虛擬現實技術就是利用現實生活中的數據，通過計算機技術產生的電子信號，將其與各種輸出設備結合，使其轉化為能夠讓人們感受到的現象，這些現象可以是現實中真真切切的物體，也可以是我們肉眼看不到的物質，通過三維模型表現出來。因為這些現象不是我們能直接看到的，而是通過計算機技術模擬出來的現實中的世界，故稱為虛擬現實[1]。VR實驗教學方法即使用VR技術，構建虛擬的物流場景。當學生戴上VR頭套和手柄，按照相關的說明來操作，就可以進入到虛擬場景中，身臨其境地感受物流場景。在這些場景里，學生猶如看到物流裝備實物一般，并可以通過相關的操作，在場景里進行360度觀光、移動、搬運物料等操作。

《物流裝備與技術》是一門理論與實踐相結合的專業核心課程，屬于必修課程。本課程以物流企業有關的儲運業務為情境，以實際業務操作訓練為主線，以職業能力培養為重點，主要介紹物流運作系統中涉及的設施設備的特點及應用以及相關的理論知識和實踐技能的掌握，通過實訓，加強學生對于相關設備的了解，使學生在了解各類物流設備的基礎上，能夠合理地選擇、配置、使用和管理各類機械設備，并使它們處于最佳狀態，為以后在倉儲管理、物流運輸、配送及物流系統規劃設計的工作實踐中的運用打下堅實的基礎。課程教學內容安排要符合高技能人才培養目標和崗位任職要求，對學生職業能力培養起主要支撐作用，對培養學生職業素質和團隊精神起到明顯的促進作用。廣東理工學院作為應用型本科院校，把VR實驗應用于《物流裝備與技術》課程實踐教學，有助于學生掌握最前沿的物流裝備與物流技術，貼合應用型本科院校物流管理專業學生人才培養目標，突出應用型本科院校的辦學特點，可以緩解實訓室購買大件物流設施設備的資金壓力，使學生更好地掌握課程知識點，同時迎合招聘單位的物流崗位需求[2]。

2 廣東理工學院《物流裝備與技術》課程教學現狀

為了深入了解廣東理工學院《物流裝備與技術》課程教學現狀，本研究采用了問卷調查法進行學情調研，結合應用型本科院校的人才培養需要設計問卷，具體內容見表1。

表1 調查問卷內容匯總

問卷從學生基本情況、學生態度、教學效果、實驗表現、學生建議等五個方面設置問題，其中學生態度、教學效果、實驗表現三個方面問題的回答是從非常不同意、不同意、一般、同意、非常同意五個層次來選擇。共發放問卷879份(發放對象全部是物流管理專業學生)，回收問卷867份，其中有效問卷850份，下面將綜合問卷結果進行具體分析。

2.1 學生的基本情況

參與調研的850個學生中，本科物流專業學生480個，專升本物流專業學生242個，專科物流學生128個。其中，男生454人，女生396人。在這些學生中，大一新生416人，大二學生239人，大三學生195人，大四學生已經在外實習，未參與調查。其專業層次、年級、性別等分布如圖1-3所示。

圖1

圖2 圖3

2.2 學生態度

學生會做課前準備、課后復習。22%的學生選擇非常不同意，33%的學生選擇不同意，28%的學生選擇一般，10%的學生選擇同意，7%的學生選擇非常同意。

學生喜歡上這門實驗課。19%的學生選擇非常不同意，29%的學生選擇不同意，26%的學生選擇一般，14%的學生選擇同意，12%的學生選擇非常同意。

學習興趣隨之不斷增加。15%的學生選擇非常不同意，36%的學生選擇不同意，28%的學生選擇一般，12%的學生選擇同意，9%的學生選擇非常同意。

由上可知，大部分學生不會主動進行課前準備和課后復習，學生對這門課程的實驗課也沒有明顯的喜歡和不喜歡，隨著課程的學習，只有小部分學生的學習興趣會隨之增加，大部分都缺乏學習興趣。

2.3 實驗表現

學生充分了解實驗內容與要求。2%的學生選擇非常不同意，9%的學生選擇不同意，32%的學生選擇一般，34%的學生選擇同意，23%的學生選擇非常同意。

學生到課率高，課堂氣氛活躍。12%的學生選擇非常不同意，23%的學生選擇不同意，36%的學生選擇一般，21%的學生選擇同意，8%的學生選擇非常同意。

積極性、主動性、參與度高。8%的學生選擇非常不同意，23%的學生選擇不同意，35%的學生選擇一般，22%的學生選擇同意，12%的學生選擇非常同意。

學生自己找實驗問題的解決途徑。15%的學生選擇非常不同意，32%的學生選擇不同意，34%的學生選擇一般，12%的學生選擇同意，7%的學生選擇非常同意。

由上可知，學生基本都能充分了解實驗內容與要求，到課率較高但課堂氣氛一般，大部分學生對實驗項目的積極性、主動性、參與度也是一般，較多學生還不能自己找出實驗問題的解決途徑。這些實習表現體現出學生對本課程實驗缺乏熱情，大多數就是完成任務而已。

2.4 教學效果

能按時完成學習任務。1%的學生選擇非常不同意，2%的學生選擇不同意，6%的學生選擇一般，25%的學生選擇同意，66%的學生選擇非常同意。

課后討論氛圍濃厚，師生交流多。8%的學生選擇非常不同意，37%的學生選擇不同意，37%的學生選擇一般，10%的學生選擇同意，8%的學生選擇非常同意。

完善了物流裝備與技術知識結構。10%的學生選擇非常不同意，36%的學生選擇不同意，33%的學生選擇一般，12%的學生選擇同意，9%的學生選擇非常同意。。

提高了專業實驗技能和動手能力。12%的學生選擇非常不同意，35%的學生選擇不同意，29%的學生選擇一般，15%的學生選擇同意，9%的學生選擇非常同意。

掌握了物流裝備與技術實踐能力。9%的學生選擇非常不同意，47%的學生選擇不同意，36%的學生選擇一般，7%的學生選擇同意，1%的學生選擇非常同意。

由上可知，學生們基本都能按時完成學習任務，但是課后討論氛圍和師生交流并不是很理想。學習完本門課程后，是否完善了物流裝備與技術知識結構、提高了專業實驗技能和動手能力、掌握了物流裝備與技術實踐能力，大部分學生的認同感不強。可見，本課程沒有完全達到預期的教學效果。

2.5 學生建議

參與問卷調查的學生給予了很多建議，比較有代表性的建議有學校應增加物流實驗室裝備、擴大物流實驗室硬件實訓場地、改變考核形式、安排企業參觀實習、希望老師多增加提升學習體驗感的授課內容等。綜合這些建議，絕大部分與實驗室裝備場地不足和設備不夠先進有關。

綜上，廣東理工學院《物流裝備與技術》課程教學現狀調查結果顯示，大部分學生缺乏學習興趣與學習熱情，對本門課程沒有明顯喜歡與不喜歡，大多數就是完成任務而已，課程也沒有完全達到預期的教學效果。很多學生都期待學校能夠改進實驗場地、設備與實驗設計。

3 廣東理工學院《物流裝備與技術》課程教學存在的主要問題

3.1 課程內容枯燥，實驗教學形式單一，難以引起學生的興趣

物流裝備與技術是物流操作管理的基礎課程，同時也是理論性與實踐性均較強的一門綜合性課程，教學中要求理論必須與實踐密切結合。根據課程的內容，結合現實情況和相應的實踐操作，培養學生并使其掌握一定的實操技能，提高學生綜合工作能力。但是在物流裝備與技術課程的教學內容中，需要重點介紹物流環節中的起重機械、裝卸搬運機械、輸送機械等物流設施設備，關于這些設備的理論知識點較多，內容也相對枯燥，學生難以感興趣。有些知識點雖然可以配合視頻與圖片講解，但是需要一定的理論知識基礎才能完全吸收和消化，所以理論的學習是前提。目前的實驗教學主要是在硬件實驗室進行簡單的立體倉庫出入庫操作，形式較為單一。怎樣提高學生的學習熱情和積極性是本課程授課需要解決的問題。

3.2 物流硬件實訓室配備過于簡單、過時

物流硬件實訓室配備的各類物流硬件較少、過于簡單，購買新設備投資過大。物流技術每年不斷更新換代，原有的實驗方案不利于學生了解最新的物流技術。現有的物流硬件設備已經跟不上時代的步伐。完成同樣的實驗目標，如果采用投資購買物流硬件設備的建設方式，實體投資將高達3000萬元以上，并至少占地1000-2000平方米，并存在每年需要定期支出一大筆的設備運行維護費用，同時，設備運行期間極易產生對學生造成傷害的安全事故等隱患。物流的技術和裝備更新換代非常快，每年基本都有新技術出現。過去物流技術與裝備發展趨勢是機械化與自動化，技術的變革以硬件創新為主，軟件系統起的作用非常有限。目前，物流技術與裝備的創新逐步向自動化、智能化、智慧化方向升級，物流技術與裝備越來越呈現出軟件與硬件融合的趨勢，軟件的作用越來越大，特殊的技術產品、軟件的進步已經逐步占據了主導作用。例如，現在比較前沿的裝備有各式AGV、立體貨架、機器人、裝卸搬運裝備等，前沿技術有數字孿生技術、人工智能、大數據、云計算、物聯網、5G、區塊鏈在物流上的運用等。如果按原來的實驗方案，主要采用硬件實訓的方式，購買硬件的價格不菲，并且學院不可能每年花大量的錢去購買各種前沿裝備。所以，目前廣東理工學院物流管理專業的專業實訓用的還是很多年前采購的手動液壓叉車和堆高機，立體貨架也是比較簡陋的樣式，大部分裝備已經老舊，無法讓學生接觸到新事物。

3.3 對于物流裝備的實踐課，多是參觀為主，無法深度參與

因實訓場地和經費的限制，物流裝備的實踐課有些是在實訓室進行，但僅限于比較小型的裝備，如手拉液壓托盤搬運和手動液壓堆高車，這種小型物流裝備的操作不能滿足所有教學需求。至于其他的裝備，有些是采用視頻觀看的方式去了解，有些是到企業進行簡單的參觀，無法深度參與。

4 基于VR實驗的《物流裝備與技術》課程教學改革的實施路徑

4.1 改進實驗項目

在物流裝備與技術實踐課教學中加入VR虛擬實驗教學。以往的物流裝備與技術實踐課主要分為兩個部分，一個是通過應用案例導入提出問題，引出實驗室現有的涉及到案例應用的物流技術裝備，如RFID出入庫系統、VR揀貨系統、半自動叉車、交叉帶式傳送機、計重計量裝備、貨架、塑料托盤、半自動打包機、瓦楞紙箱等；并通過播放規范操作設備的視頻資料和教師現場操作演示授課的形式介紹每種技術裝備的具體操作流程和應用場景；課后安排學生去企業調研，了解物流技術裝備在流通企業的應用。第二個是港口專用技術裝備模擬操作，通過軟件的演示和學生的實際動手操作，使學生理解并掌握集裝箱碼頭的實際業務運作過程，尤其是集裝箱堆場管理、客戶管理、集裝箱進出口業務流程、閘口收發箱作業流程、拆裝箱作業流程、出口裝船配箱的一系列流程及其作業裝備的分配等的基本業務操作。舊物流硬件實訓室一方面設施設備數量不夠，另外一方面先進性不足，使實踐課的教學無法達成教學目的。2020年7月，學院購買了VR設備，建設了全新的物流VR+一體化綜合實驗室，為本課程改革提供了良好的條件。

改進實驗項目后，主要設置以下八個VR實訓項目：VR+裝卸搬運技術裝備、VR+包裝技術裝備、VR+集裝單元化技術裝備、VR+倉儲技術裝備、VR+自動倉儲系統技術裝備、VR+自動分揀系統技術裝備、VR+物流裝備與技術系統常見設備與模塊、VR+物流裝備與技術系統定制模塊，每個模塊設計4個學時，合計實驗學時32學時，各項目分配安排如表2所示。

表2

4.2 編制基于VR的《物流裝備與技術》實驗指導書

在以上實驗項目設置基礎上，編制詳細的《物流裝備與技術》實驗指導書，實驗指導書按項目分為八個部分，每個部分分對應各項目操作。實驗指導書的制定有助于學生操作并熟悉VR系統，讓其可根據說明在虛擬物流場景中進行學習。

實驗指導書的編制依據如下：以專業目標崗位為基礎，從市場需求出發制定人才培養方案，注重學生專業素質和職業技能的培養；實驗內容覆蓋物流管理專業供應鏈、運輸、倉儲、配送、國際物流崗位群;沉浸式VR體驗教學，囊括機場物流、物流中心、分揀中心、倉儲中心等多種物流場景;完備的專業物流設備庫，多種自定義物流規劃訓練場景；每個項目實驗指導由系統介紹、實驗目的、實驗要求、實驗內容、操作指引五個部分組成。

基于VR的《物流裝備與技術》實驗指導書的編制有助于學生系統地掌握VR實驗的操作。通過實驗室的學習，學生可以在掌握物流基本理論、基本方法的基礎上，了解物流規劃發展的最新動態，同時培養學生具備運用物流基本理論和基本方法對物流中心、配送中心等進行初步分析與規劃的能力[3]。為了使學生更好地理解和深刻地把握這些知識，于是在此基礎上，設置了一系列物流實驗項目，該指導書對各項實驗主要了解、掌握的具體知識，訓練及培養的技能做了具體要求。

4.3 調整教學順序、改進考核方式

以往本課程的教學是先把理論學時完成，再進行實訓，課程的考核分為過程性考核和期末考核，過程性考核占40%(其中，考勤占20%、作業占20%、實訓課操作成績占60%)，期末試卷考核占60%。

本文研究把VR實訓穿插在理論教學中，基本是理論與實訓項目齊頭并進。每一章節理論課結束后，就進入相應的VR實訓環節，進行虛擬場景實訓，然后進行實驗項目考核。考核方式也相應進行變化，主要加大了過程性考核比重。改進之后，課程的考核為過程性考核和期末考核各占50%。過程性考核中，考勤占10%、作業占10%、實訓課成績占80%(八個實驗項目，每個10%)。

5 基于VR實驗的《物流裝備與技術》課程教學改革的效果

在2020至2021學年度第二學期《物流裝備與技術》課程教學中，試運行加入VR實驗的實踐課程改革，主要在2019級本科物流管理學生和2020級專升本物流管理專業學生的授課中進行，經過VR課程的學習，學生的學習興趣明顯提高，對于最新物流裝備與技術的了解也有了全新的渠道，考核結果也較為理想。

①學生的學習興趣明顯提高，學習主動性和能動性增強。

第一次進入VR實驗室的時候，面對科技感、設計感十足的實驗室，學生充滿了好奇和期待。在老師教學過程中，學生認真聽，做筆記記錄操作流程與注意事項。首次操作過程比較困難，除了熟悉系統操作之外，還需要熟悉VR手柄的按鈕和頭套的操作，所以大部分學生需要練習幾次才能學會操作。這種挑戰也加大了學生學習的熱情，大家在實驗中認真學習，并進行了激烈的討論，課后不少同學還專門去搜索相關資料進行研究。VR+物流實驗讓學生以一種全新的形式認識物流的各項流程和各個系統，極大地提高了學生的學習熱情和主動性。

②學生對最新的物流裝備與技術加深了了解。

VR系統的設計具有靈活性和適應性，當國內外又出現較為新穎的技術和裝備的時候，設計人員可以根據實際擴充實驗場景和實驗模塊。在VR+物流裝備與技術系統定制模塊中，學生也可以根據自己的知識或者想象來設計和搭建場景。這種高度靈活性使得VR實驗不會過時，只要不斷去升級和擴充場景，就可以實現學生對最新的物流裝備和技術的學習。

③學生的動手能力明顯提高，能夠掌握一些比較簡單的物流技術和物流裝備的操作。

通過VR實驗，學生進入到虛擬場景中，除了觀看京東亞洲一號倉庫等最新的物流配送中心以外，還可以通過頭套和手柄進行簡單的操作，比如搬運和設備控制。這些操作有助于學生掌握物流裝備的基本操作方法，能夠較好地與將來的就業掛鉤。在VR實驗系統里還可以實現電商物流場景搭建、快遞物流場景搭建、生產企業內部物流場景搭建、航空物流實驗場景搭建，學生在搭建這些虛擬場景的過程中，學習各個物流系統的組成、物流裝備的構成與使用，對于物流裝備的認知更加深入了。

6 結語

在《物流裝備與技術》課程中采用VR+虛擬實驗的方式能夠提高學生學習興趣，并且能使其掌握前沿的物流技術，符合現代物流朝無人物流、智能倉儲、智能物流方向發展的趨勢。它用最低的成本，將各種企業投資過億的設施引入學校教學實踐中，對擴大物流專業的招生，提升學生質量、就業質量帶來極大的增加值。同時，幾乎完全避免了硬件產生的運行維護成本；可隨時靈活擴充應用場景增多教學方向，支撐在物流專業開設出更多的方向，擴招出更多的班級；并可以敏捷地根據招生就業市場的變化，快速調整物流專業方向設置和教學的內容，符合應用型本科院校的培養需求。但是VR+實驗也有缺陷，就是系統需要定期維護和升級，尤其是要根據現實中的裝備場景變化去進行重新設計，不然也就走上了硬件實訓落后的老路了，系統升級需要一定時間和成本，需要學校給予經費支持建設。另外，虛擬場景始終不是現實場景，虛擬體驗與現實體驗存在差異，所以只能提供一定的學習效力，真正要完全掌握物流裝備與技術知識，還是需要實際參觀或操作部分實物。綜上，在今后的教學中，可以繼續研究和改進基于VR的教學方法，挖掘和優化VR實驗的更多功能，使VR+實驗模式發揮更大的優勢。