物流职业能力培养虚拟仿真中心

百蝶公司结合自身在虚拟仿真开发和教学应用的多年经验基础上提出了“物流职业能力培养虚拟仿真中心”建设方案,简称VA-SimLab系统。通过对一体化教学管理平台、虚拟仿真物流企业环境、VR交互模拟器、虚拟显示设备四个方面的精心设计,构建出完整的职业能力培养虚拟仿真中心。

前言

          物流业是融合运输、仓储、货代、信息等产业的复合型服务业,是支撑国民经济发展的基础性、战略性产业。加快发展现代物流业,对于促进产业结构调整、转变发展方式、提高国民经济竞争力和建设生态文明具有重要意义。物流在我国作为一个新兴专业受到前所未有的关注,截止2015年物流已成为仅次于会计的第二大专业。物流专业虽然开设了,然而培养出的人才还是不能很好地契合物流业的发展。高等院校是主要培养技术技能型人才的机构,在专业教学中还存在着诸多问题,例如师资力量薄弱,“专家不专”,课程体系不合理,忽略职业能力的培养等等。近年来,九零后全面进入大学教育、以互联网、大数据和云计算等新技术的广泛应用等情况,使得教育发生革命性的变化,高职院校教学体系与社会需求之间矛盾日益突出,主要体现在:


一、互联网、大数据和云计算等为代表的信息技术高度发展

在互联网、大数据和云计算等技术支撑下大规模开放式在线课程(简称:MOOC)兴起,MOOC的教学内容来自全球顶尖高校知名教授,可以引发高校倒闭潮的社会大讨论,可见冲击之大。与此同时,近年来移动互联网广泛应用给学生带了更加丰富多彩的学习与娱乐渠道,学生的眼球被互联网强有力的吸引住了。


二、教学方式与学习需求相差甚远,参与互动少,以课堂学习为主

从前一块黑板一支粉笔,一篇PPT照本宣科的上课模式越来越被大家所诟病,学习不是被动的接受,而是探索求知的过程,项目教学、案例教学、工作过程导向教学等模式才是发展的需要,传统的课程设置同样需要被打破,综合化、模块化和项目化课程给课堂注入了新的活力,学生通过提前领取工作任务、设计和完成任务,获取专业知识和自我成长的满足感。


三、教学内容理论与实践脱节严重,实践能力不足

双师型师资严重不足,老师也缺乏物流工作经验,将理论和实践进行有效的结合显得非常吃力。虽然职业院校经过了示范校与骨干校建设实践教学硬件设施有了大幅提升,但理论与实践的融会一直没有很好的解决。


四、国务院与教育部等多部文件中要求“提高人才培养质量”,并进行专门部署

近年来,随着国内外教育行业大环境的变化以及社会需求的推动,针对高职教学改革问题,教育部颁布了多项政策,例如《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》、《教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》和《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》等,教育部副部长鲁昕在2015年年会上也做了一篇题为《深化高等职业教育改革创新》的讲话。《行动计划》特别提出建设“职业能力培养虚拟仿真中心” 建设,在现场实习安排困难或危险性高的专业领域,开发替代性虚拟仿真实训系统,针对教学中难以理解的复杂结构和复杂运动等,开发仿真教学软件。

百蝶作为国内教育技术研究领先的高科技公司,我们致力于研究解决物流专业教学问题。值此高等职业院校教学改革实行之时,我公司针对物流专业提出了全新的物流专业教学解决方案——物流职业能力培养虚拟仿真中心解决方案。

第一章     方案建设目标

      一、面向岗位,工学结合,参与虚拟物流企业运营,培养综合职业能力

虚拟现实技术将物流企业工作环境搬进教室,学生在教室里就能体验工作的乐趣,每项工作具体到岗位和角色,让学生了解相应岗位的工作内容和能力要求,提前适应工作环境。掌握现代物流工具使用技能,培养安全意识,纪律意识,提高职业素养,为投身物流行业打下坚实的基础。

      二、利用信息技术改造传统教学,促进在线、个性化学习方式的形成

职业能力的培养仅仅通过课堂老师的宣讲是无法达到目的地,应该把职业活动融合到同学的课内外项目化训练当中,因此职业能力培养虚拟仿真中心已不是传统意义上的实训室,而是“教、学、做”一体化教学平台,通过此平台改造传统教学,促进泛在、移动、个性化学习方式的形成。职业能力培养虚拟仿真中心是一个虚拟互动的平台,校园内教室、宿舍等地通过互联网访问使用,24小时的在线学习和个性化学习,真正的实现了因材施教。

      三、课程综合化、模块化和项目化,“教、学、做”一体化,创新人才培养模式

物流专业是一门实践性很强的综合性交叉学科,要求学生在学习的过程中能联系企业实际,学以致用。传统地教学课堂采用任务导向教学,没有物流环境学生也难以感受物流企业工作氛围,传统的硬件实验室也只是提供了外在环境,没有企业运营数据背景的支撑。虚拟现实技术给教学提供“企业现场”和数据环境,学生可以全身心地投入学习和体验,激发学习兴趣,真正地在课堂就做到学以致用。

       四、人人参与,高度互动,知行合一,激发主动学习热情

建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境,即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得的。然后投入巨大资金和场地建设的物流实验场所,普遍使用效果与愿望相差甚远,严重缺乏柔性且很难维护,学生无法真正介入实验,更不要说通过情景构建获取和学习知识。虚拟现实技术的引进很好地解决了这一问题,每个学生都能参与学习,并且设备操作错误不产生成本,可无限次反复练习,通过各种探索不断追求创新。

 


百蝶公司结合自身在虚拟仿真开发和教学应用的多年经验基础上提出了“物流职业能力培养虚拟仿真中心”建设方案,简称VA-SimLab系统。通过对一体化教学管理平台、虚拟仿真物流企业环境、VR交互模拟器、虚拟显示设备四个方面的精心设计,构建出完整的职业能力培养虚拟仿真中心,如下图2.1所示。

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      图2.1 VA-SimLab系统

VA-SimLab系统体现了以基于职业能力为培养目标、以基于学生为中心的教学组织、以成果为鉴定的教学评价,是以教师为主导、以学生为主体的有效教学形式,能有效解决理论教学与实践教学的脱节问题。结合虚拟物流企业运营环境以及VR交互模拟器,体验实际物流企业运营运作过程,学生边学边做,边做边学,这种教学模式有利于培养学生良好的职业素质、提升教育质量和培养应用型与技能型人才。

      随着计算机技术和网络技术的迅速发展,以及科学研究进一步深入的需要,虚拟仿真实验技术日渐成熟和完善,虚拟实验作为继理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法,对社会发展和科技进步起到了越来越重要的作用,代表着科学研究方法的重要发展方向。

u  情景易现:突破时间和空间的限制;

u  经济实用:降低实验实践教学成本;

u  生动直观:打造多样化的教学环境;

u  安全可靠:营造安全实验教学氛围;

u  客观真实:增强实践教学的互动性。

一、 VA-SimLab系统设计思路

VA-SimLab系统以“教、学、做”一体化教学管理平台(简称:ITP教学平台)为基础,以虚拟物流企业运营环境为核心,以“教、学、做、考”一体化为手段的创新教学模式(见图2.2)。全面对一体化教学过程中的各个环节进行有效的管理控制,更为方便的展开一体化教学的管理平台。“教、学、做”一体化指将理论课与实践性教学环节重新分解、整合,安排在一起打破理论、实验和实训课的界限,以精心设计的教学任务为载体,以学生学习为主体,以培养学生的能力为根本,通过学生内在动力参与“做”来培养、锻炼学生的能力。按照“任务导入、自主学习、决策计划、方案实施、总结评价、老师点评”六个步骤组织教学过程。

虚拟仿真物流企业运营环境利用近几年迅猛发展的虚拟现实(Virtual Reality)技术——利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

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图2.2  VA-SimLab系统结构

在ITP教学平台为基础的网络学习环境中,汇集了大量数据、教学资料、教学软件、讨论组、考题库等资源,形成了一个高度集成的学习环境,采用可自由组合的动态模块化设计,教师组织教学过程时就像搭积木一样简单。实现了教学过程的信息化与智能化,加强对教学过程的管理,用科技来改造和引导教育的变革。

VA-SimLab系统下课程均为“教、学、做”一体化教学内容,以“做”为中心,在做中教,在做中学,可以方便地对教学过程中的各个环节进行有效的管理控制,更为方便的展开实践教学。

二、 VA-SimLab系统人才培养路径

VA-SimLab系统通过ITP教学平台提供自主学习课件和虚拟实习实训环境,让学生在自主选择的工作岗位上通过完成典型的作任务、学会业务处理,体验业务决策,理解岗位绩效与组织绩效之间的关系;真实感受企业物流、信息流的流动过程;全面认知物流企业经营管理活动过程和主要业务流程;体验企业部门间的协作关系与业务关联。学生通过反复练习,进而形成自己的、符合现实经济活动要求的行为方式、智力活动方式和职业行为能力,达到全面体验岗位的职位要求,胜任岗位工作的初级目标。通过在不同职业岗位工作,训练学生从事经济管理的综合执行能力、综合决策能力和创新创业能力,感情复杂市场环境下的企业经营,学会工作,学会思考,培养综合职业能力和有全局意识的岗位人才,如图2.3。


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2.3 一体化人才培养路径图

三、VA-SimLab系统知识体系框架

一体化知识架构是指一个人经过专门学习培训后所拥有的知识体系的构成情况与结合方式。知识架构,就是既有精深的专门知识,又有广博的知识面,具有事业发展实际需要的最合理、最优化的知识体系。建立起合理的知识结构,培养科学的思维方式,提高自己的实用技能,以适应将来在社会上从事职业岗位的要求。合理的知识结构是担任现代社会职业岗位的必要条件,是人才成长的基础。现代社会的职业岗位,所需要的是知识结构合理,能根据当今社会发展和职业的具体要求,将自己所学到的各类知识科学地组合起来,适应社会要求的人才。物流专业的知识架构主要是由基本规则、物流流程作业、管理组织与控制和物流规划与设计等多纬度(如下图2.4),此架构包含中、高职至本科贯通衔接。blob.png

2.4 一体化知识体系架构图

 

课程开发的指导思想:

u  以职业活动为核心,确定课程设计。

课程设置与职业活动紧密关联,打破学科本来课程模式,摆脱学科课程的思想束缚,以国家职业标准为基础,围绕职业活动中每项工作任务的技能和知识点,设置课程和构建课程体系,突出实用性和针对性。

u  以工作任务为载体,设计课程内容。

教学内容要按照工作任务和工作过程的逻辑关系进行设计,体现综合职业能力的培养。要依据职业能力,整合相应的知识、技能及素养,实现理论与实践的有机融合。注重在职业情境中能力的培养培养学生分析问题、解决问题的综合能力。

u  以学生为中心,实施模块教学。

围绕专业培养目标和课程内容,构建工作任务、知识和技能紧密关联的教学单元模块,为学生提供体验完整工作过程的模块式课程体系。优化模块教学内容,实现情境教学,融合课堂教学、动手实操和模拟实验于一体。模块与模块之间要层层递进、相互支撑。


VA-SimLab系统解决方案使用虚拟现实技术,从本质上区别于传统的教学与实验实训模式,具备了传统方式无法比拟的先天优势,这也是近年来虚拟现实技术广泛应用于国防军事、医疗卫生、安全生产等领域的培训工作的重要原因。其在物流教学中的应用优势具体体现在以下四个方面。

3.3.1易于突出学生的主体地位

n  丰富而真实的“工作环境”带给学生更真实的体验,让学生积极探索。

由于技术条件、场地空间的多种因素限制,使得许多物流实验内容无法在硬件平台上有效的进行实践操作,例如港口和运输课程中有些实验内容没有对应的硬件实验平台,这为三维系统提供很大的发挥空间,其中三维互动干线运输系统中的作业背景为整个中国的干线运输网络,这是在使用硬件的传统方式是无法做到的。

n  不受设备数量的限制,易于实现“人人参与” 以学为主的教学模式。

虚拟现实技术不受时间空间限制,在能访问到服务器的校园网上都可自由的参与应用,学习打破课堂时间与物流环境的限制,大大的提高了学习效率。

n  虚拟仿真不担心出错,可反复尝试,增加学生自主学习的空间。

3.3.2贴近企业实际,突出虚拟企业运营管理

n  真实再现物流企业的运作环境与业务流程

三维场景中设施设备的规模可以不受学校投入资金和实验室场地面积的约束,按照工业标准进行3D建模,营造工业级的作业环境。课程内容必须体现实际物流企业的功能要素与作业细节,课程任务操作对象与企业实际相吻合,课程过程与企业实际工作流程相一致,将课程与实际生产联系起来,从而避免课程内容脱离实际而过于肤浅。

n  课堂环境变身为模拟企业经营环境

在仿真模拟经营的过程中,学生在课堂上提前熟悉了物流企业管理的基础知识和技能,培养了分析问题、解决问题的能力。同时激发了学生学习的主动性,使其团队协作能力、创新能力、就业能力得到提升。

n  管理决策的制定和执行

在实践中检验真理。将书本理论知识运用到课程实践中,根据某种策略优化物流作业过程,系统会根据作业效果自动评价课程过程的优劣。让学生更加主动的运用所学的管理策略进行物流作业。

3.3.3课程管理与自动评分

n  课程管理

百蝶虚拟物流企业运营平台软件是市场中唯一具有课程管理功能的一款3D物流教学软件。它包含了一个课程管理软件,通过课程管理平台能够有效的帮助老师来开展课程,管理参与学生、组织上课过程,管理课程数据等。

n  自动评分与成绩管理

百蝶虚拟物流企业运营平台软件是市场中唯一具有自动评分功能的一款3D物流教学软件。它的评分系统具备智能操作指导、诊断和评测,通过对用户的操作过程进行跟踪,根据评分体系对学生实验过程进行自动打分。自动评分机制能使学生规范操作过程,培养严谨的实验态度;同时自动打分和操作日志能为学生指出知识的薄弱点,使学生能有针对性的在反复的实验中提高自己的专业知识。

3.3.4情景易创,过程易管理,自主学习更为方便

n  教学情景易于创建,在虚拟的环境中可以方便的设置工作任务

学习情景的创建不仅是提供设备硬件环境,还需要包含大量与理论配合的运行数据,在这方面虚拟现实技术具有无可比拟的优势,只需要录入需要任务数据,就能在虚拟场景中实时生成工作任务。

n  老师教学组织负担轻,学生可在平台中自主学习,并且不用担心安全等风险因素

学生在虚拟环境中学习,系统会对学习过程进行日志化管理,对每一个动作进行监控管理,老师可以从繁杂的考核监控中脱离出来。同时日志为学生自主学习提供了良好的支撑。

n  百蝶教学资源库中包含了丰富的学习资源,方便学生从不同角度进行学习 


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