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一、現有教學效果的問卷調查
實踐環節的教育目的是使學生對某一方面的理論或技術融會貫通，并應用于實際。相較于理論課程教學，實踐環節中“學生學會”比“教師教好”更為重要。“建模與仿真實踐”教學環節也是如此，其教學效果的好與差取決于學生學得好與差。以學生學習效果為教學方法改革的目標，必須從學生的角度客觀審視當前教學環節中存在的問題。問卷實施過程中為了較客觀反應實際情況，將問卷分為“授課前”和“授課后”兩部分，分別于該教學環節的開始前和結束后進行調查。本次調查以匿名的形式總共向58名接受該實踐環節教育的工業工程專業學生發放了調查問卷，回收58份有效問卷，結果匯總如下。
(一)學生狀況部分統計
根據調查數據發現，對仿真相關理論知識的學習興趣一項中，僅25.9%的受訪者表示“很有興趣”或“有興趣”，74.1%的學生對仿真相關理論知識興趣“一般”或“根本沒有興趣”;從理論知識掌握情況看，81%的學生在前期的理論課程學習中只“知道一些術語和基礎知識，但不是特別明白”，其中22%學生更表示“課程抽象，沒什么印象了”;從課程知識的認可度方面，77.6%的學生表示課程知識“以后很難用到”，其中30%的學生認為“如果碰巧工作的公司也用這個軟件可能會有用”。
(二)課程特點部分統計
就建模與仿真理論課程難度而言，有91.4%的學生表示“有點難”，其中19%的學生認為該門課程“很難”;從軟件學習難度方面，79.6%的學生認為軟件學習“有點難”，49%的學生覺得學習ProModel仿真軟件時“感覺學會了，但自己動手時又不會做”;而實踐環節的效用方面，43%的學生感覺“可能會有點用，不過工作中是很難用到”，29.3%的學生則覺得“如果碰巧工作的公司也用這個軟件可能會有用”，僅有22.4%的學生認為“很有用，將來工作中可能會用到”。在實踐環節結束后的問卷中，仍有69.9%的學生認為課程所涉及仿真技術“感覺一般企業用不上這樣的技術”或“生產實踐中靠的是經驗，仿真技術派不上用場”。
(三)課程效果反饋部分統計
建模與仿真實踐環節的教學效果反饋部分均在實踐環節結束后的問卷中進行調查。學習結果方面，74.5%的學生通過課程“學會了軟件的簡單操作”或“對理論知識又多了一點了解”;滿意度方面，42%的學生“比較滿意”或“很滿意”，54%的學生“一般，講得有點快，有時跟不上”;學習難點方面，52.8%的學生覺得“對實際問題進行抽象很難，看到問題不知道如何將其轉變為仿真模”，26.4%的學生認為“結果分析很難，只看到軟件出來的數據，但不知道數據背后的現實意義”。雖然學生由于知識和閱歷的限制對于“建模與仿真實踐”環節的認知有較大的局限性甚至存在偏見，但這是學生在該實踐環節的真實體驗。這些從學生視角反饋得到的信息有利于教師客觀地分析當前該實踐環節開展過程中存在的問題，可以更全面的從“教”與“學”兩個層面綜合分析教學效果，進而提出改革的具體措施。
二、建模與仿真實踐環節問題分析
鑒于實踐教學環節對工業工程專業整體教育質量的重要性，必須保證專業教學體系內的所有實踐教學環節能以較高的質量標準完成。因此，客觀地分析當前存在的問題顯得尤為必要。綜合學生問卷結果和多年執教經驗，對建模與仿真實踐教學環節存在如下問題。
(一)教學模式難以滿足新生代學生的學習要求
從問卷結果可以總結出學生在學習仿真相關理論和技術時“興趣低”、“效果差”以及“認可度缺乏”。分析其原因，其一為國內當前本科教育大環境并不利于學生努力學習，尤其是高校本科階段學業壓力大，缺乏系統的規劃和設計，導致相當一部分大學生在本科階段學習缺乏正確的學習壓力感;其二為課程教學模式所致，傳統的“教師講，學生聽”和“教師做，學生跟”的教學模式無法讓學生切實感受和思考制造或服務大系統的生產運作的實際情景;其三為教學資料傳統守舊，當前的教材或指導材料中，以學生“看”的內容居多，學生“做”的內容則很少，引導學生“思”的則極少。
(二)教學方法與實際應用銜接不足
課程情況相關的問卷反映出，相當一部分學生認為仿真理論課程“難”，仿真軟件“不好學”以及建模與仿真實踐“難以付諸實際應用”。當然，就仿真技術在社會生產實踐中應用越來越廣泛的事實而言，學生的認識和認知有一定的局限性。從中可反映出“建模與仿真”理論和實踐教學中，沒有或沒有足夠多地將仿真技術的實際應用展現給學生。在理論教學中，由于理論內容本身的抽象性，導致過于注重數學公式和抽象知識的講解，而疏于與實際應用情況的銜接;在“建模與仿真實踐”教學中，基于軟件實際操作的教學和考核，經常在執行時有“重實現、輕分析”傾向，導致學生缺乏銜接實際應用的意識。為期兩周的實踐環節中，不論教學部分還是考核部分，案例均與實際生產緊密結合，但在具體執行時往往很難將學生的注意力集中到“基于實際的分析”上來。學生在建模學習中，往往對仿真模型的程序實現比較感興趣，甚至以為“模型能動起來”就達到要求了，而極少關心所實現的模型是否與現實系統吻合;學生在建模完成后，往往只對仿真結果的相關數據進行簡單描述，很少利用自己掌握的知識分析數據背后的原因;在提交改善方案時，往往只對某幾個甚至是一個仿真參數進行修改，很少關心參數調整背后的實際意義。
(三)教學內容和專業結合度不夠高
從問卷中學習效果部分的調查結果可見，大部分學生覺得通過“建模與仿真實踐”無非是“學會了軟件的簡單操作”，學習難點是“建模和分析都很難”，而且整體滿意度“一般”。問卷較真實地反映出學生在該實踐環節的學習體驗不佳:一是學習成就感不足，當仿真模型沒有與專業相關領域的典型問題相對應，而分析結果沒有和專業其他課程相關知識相互驗證時，學生的學習便停留在軟件的簡單操作，而缺乏真正意義上專業能力提升的成就感;二是實踐環節學習有一定的封閉性，沒有系統地融合其他專業課程的重要內容，當孤立地從仿真理論看待生產和制造系統的復雜實際問題時，仿真模型抽象和建立就變得極為困難。
三、問題導向的“建模與仿真實踐”教學方法
(一)建立基于多重角色學習體驗的實踐環節教學機制
以往“建模與仿真實踐”整個教學過程分為兩個階段，教學階段以培訓式的教學為主，講解的內容不少，但學生的學習效果卻不好;考核階段以學生自主完成考核課題為主，學生建模過程中常以模型能動起來為目標，分析改善也總是草草了事。這個過程中，學生所扮演的是接受者和被考核者的單純的學生角色，因此，學習時常常只跟著做而不思考，完成考核課題時完全不關心課題的背景及現實意義。所以，通過學生角色多重化的設計引導學生進行更專業而富有成效的思考和努力是非常必要的。具體做法是:(1)通過案例解讀引導學生從生產經理等管理者的角度思考問題，并帶著這些問題學習和建模;(2)通過合理分組，建立團隊學習機制，使學生在團隊中體驗不同角色，如領導者，進度控制者，質量把關者和普通成員等，這些角色有助于學生自主學習和團隊協調能力的培養;(3)通過考核方法改革，將現實項目的績效指標引入實踐環節的考核體系，讓學生更加真切地體會仿真和現實生產系統之間的關系。這種多角色的學習機制，既能提升學習的效率和效果，還能改善學生的學習體驗，增強學生的學習成就感。
(二)構建專業領域問題導向的實踐框架體系
仿真被稱之為繼理論研究和實驗研究之后的第三種科學研究方法，其在各個領域都有廣泛的應用。它的理論有一定的普適性，但各領域的應用卻又千差萬別。“建模與仿真實踐”既要結合工業工程專業的特點，又要銜接實際生產應用，就必須構建以工業工程專業領域問題為導向的實踐教學框架體系。工業工程專業在實際生產中應用很廣，典型問題也很多，如制造與物流設施規劃布局問題，生產線設計與平衡問題，生產系統瓶頸分析問題，生產計劃與排程問題，生產資源配置問題等等。針對這些問題，工業工程專業的教學體系都配置了對應的課程，如設施規劃與物流分析，生產管理學，基礎工業工程，運籌學等等。在實踐環節的教學中，應引導學生針對專業領域內的問題結合相關課程知識進行分析，并將模型的運行結果和所分析問題進行對比和驗證，最后根據現實生產系統的具體指標分析和改善仿真的對象。通過問題導向的“建模與仿真實踐”教學框架，能較好地將仿真技術融合到工業工程專業的方法體系內，并給學生帶來系統的、有針對性的綜合能力提升訓練，也能較大幅度提升學生對于該實踐環節的認可度。
(三)設計利于學生實際應用能力提升的教學資料和案例庫
仿真技術的實際應用關鍵在于對現實生產系統的抽象建模能力和仿真結果的分析能力，但在“建模與仿真實踐”的教學過程中這兩種能力的培養經常被軟件的操作和仿真動畫的運行所掩蓋。這與傳統的教學資料和案例形式不無關系:傳統的教材在教學階段將教學模型的所有信息直接呈現給學生，學生在建模學習過程中只要按照教材逐步操作，不用思考如何抽象和建模;傳統案例也只有關于現實系統的描述，較少涉及對具體的分析指標提出要求，也沒有相關數據來源的信息，學生在對案例建模時自然更多地注重模型能不能運行，從而忽略結合實際情況進行分析。因此，“建模與仿真實踐”的指導教程需要進行大幅度的改動，應突出模型抽象的過程，在學生學習仿真軟件操作時就培養其對現實進行仿真抽象的意識和能力。案例應展現數據收集過程，并針對具體案例羅列詳細的分析指標。通過教學素材的重新設計和整理，有利于在教學過程中突出學生的“學”，并輔助教師引導學生培養實際應用的意識和能力。
四、總結與討論
隨著我國產業的升級和轉型，工業工程所涉及的領域在不斷的增加，企業管理者和工業工程師在進行管理決策和系統設計時所考慮的因素越來越多，問題也越來越復雜，在不久的將來，仿真技術將是很多領域必不可少的輔助決策手段。為此，“建模與仿真實踐”教學環節質量的提升，對于工業工程專業人才培養有著現實而深遠的意義。從對學生實際情況的問卷調查出發，客觀的分析了當前“建模與仿真實踐”教學中存在的問題，并結合實際教學經驗提出了切實可行的問題導向的“建模與仿真實踐”教學方法。該方法在逐步實施的過程中，效果也在逐步顯現，對該方法的后續應用的追蹤調查可以發現，選擇仿真相關畢業設計課題的學生也在逐年增加，同時，不少畢業生在畢業后的實際工作中也成功應用了仿真技術。當然，“建模與仿真實踐”的教學改革是一個需要“持續改善”的艱巨任務，在今后的工作中還需對該方法的教學效果進行追蹤，并根據實施情況進行調整和完善。
作者：陳雷雷 沈妙妙 李俊 上官春霞 單位：上海海洋大學 上海電機學院
