楊 晉，張 誠

（武漢交通職業(yè)學院，湖北 武漢 430065）

0 引言

隨著我國現(xiàn)代物流業(yè)智能化、數(shù)字化發(fā)展，物流人才培養(yǎng)方式需要隨之變革。虛擬仿真教學已逐步成為改革教學模式的重要方法，備受國內(nèi)外教育界的關注。我國虛擬仿真教學起步相對較晚且水平滯后，如何在專業(yè)教育領域應用虛擬仿真技術促進教學改革，是一個值得研究的話題。本文以物流專業(yè)為例，探討了虛擬仿真教學的應用。

1 虛擬仿真技術在教育領域應用概況

隨著新一代信息技術和人工智能技術的廣泛應用，現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)生深刻變革，未來需要的物流人才方向是能夠適應物流行業(yè)發(fā)展趨勢的新型人才，即適應物流行業(yè)智能化、數(shù)字化發(fā)展的需要的復合型、高素質(zhì)技術技能人才。虛擬仿真技術是現(xiàn)代教育重要的引領手段之一，是指利用虛擬現(xiàn)實技術或模擬技術模仿另一個真實系統(tǒng)的技術。虛擬仿真教學，是將虛擬仿真技術應用于專業(yè)人才培養(yǎng)及課程教學過程中的一種教學模式，即利用相關軟硬件設備創(chuàng)設的虛擬環(huán)境，模擬業(yè)務場景或真實事例進行操作、設計、運行任務的實驗或?qū)嵱柕慕虒W方式。

虛擬仿真教學備受世界各國教育界的關注，國外對虛擬仿真技術的研究起步較早，已被應用在學科教學、在線虛擬課堂創(chuàng)設、醫(yī)療衛(wèi)生和建筑與電氣工程等領域，如虛擬在線實驗、“MR在線學習環(huán)境”、臨床溝通能力培訓MR 系統(tǒng)、建筑工人培訓MR 系統(tǒng)以及呈現(xiàn)電氣設計模型的MR應用等方面。國內(nèi)高職院校在專業(yè)教學中緊跟前沿技術與人才需求，已經(jīng)開始運用虛擬仿真技術進行教學，以求打破傳統(tǒng)的專業(yè)教學模式。部分院校在虛擬仿真實驗系統(tǒng)建設、多媒體教學和虛擬仿真設備同步應用、“SPOC+虛擬仿真”融合專業(yè)課教學等方面進行了探索，主要應用于鋼鐵冶金、化工自動化、汽車檢測與維修、建筑工程識圖、臨床醫(yī)學、物流倉儲及綜合實訓等課程，有利于解決實驗實訓環(huán)節(jié)場景不真實、體驗感差、過程再現(xiàn)難、安全隱患多等問題，有利于理論與實踐相融合，有利于提高教學效率，有利于學生知識和技能水平的提升。

總體而言，國內(nèi)高校已經(jīng)在虛擬仿真教學應用改革方面進行了探索，但由于起步較晚，水平較國外有一定差距，特別是在人工智能等技術運用于專業(yè)教育的融合機制、合理選擇虛擬仿真技術、虛擬仿真實訓基地建設、虛擬仿真教學資源配套、師資隊伍建設等方面還有待提高。

2 物流專業(yè)虛擬仿真教學關鍵點

（1）虛擬仿真技術與物流專業(yè)教育的融合。隨著虛擬仿真技術的廣泛應用，如何將虛擬仿真技術與物流專業(yè)教育融合成為關鍵。在虛擬仿真技術下物流專業(yè)人才培養(yǎng)目標、教學主體、教學組織、教學情境均將發(fā)生變化，當今物流行業(yè)發(fā)展對物流人才的需求是跨專業(yè)、復合型人才，因此可構建基于虛擬仿真的跨領域融合教學模式，對教學活動、教學環(huán)境、教學目標、教學內(nèi)容和教學評價等進行優(yōu)化設計，以期能夠在虛擬仿真技術支持下，更好地實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標。

（2）物流專業(yè)教學中虛擬仿真技術的選擇。物流行業(yè)較多的業(yè)務都發(fā)生在物流節(jié)點，即物流網(wǎng)絡中連接物流線路的結(jié)節(jié)之處，或者是貨物中轉(zhuǎn)、集散和儲運的節(jié)點，包括港口碼頭、航空港、鐵路貨運站、公路樞紐、大型倉配中心、物流園區(qū)等。對于物流節(jié)點業(yè)務場景的仿真，有增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR）等技術，這三種技術可以簡單地歸納為在實物上疊加虛擬場景、完全虛擬幻境場景、合并現(xiàn)實和虛擬世界可人機交互的可視化虛擬環(huán)境三種情形，各院校應立定現(xiàn)有的場地設備條件和資金投入預算，選擇合適的虛擬仿真技術并在物流專業(yè)教學中應用。

（3）物流虛擬仿真實訓基地的構成。物流虛擬仿真實訓基地，是應用虛擬仿真技術開展教學活動的重要載體，各物流院校在制定虛擬仿真實訓基地建設方案時，應考慮由虛擬仿真實訓平臺、虛擬仿真課程資源及虛擬仿真教學與管理師資隊伍等模塊組成，以構建“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”物流專業(yè)教學新形態(tài)，推動物流專業(yè)教學改革，實現(xiàn)學生培養(yǎng)過程中的職業(yè)體驗與技能提升相融合、行業(yè)文化熏陶與專業(yè)知識學習相融合，全方位提升學生的綜合素質(zhì)。

（4）物流虛擬仿真課程資源的配套。物流虛擬仿真教學不僅需要教學軟硬件，還需要與之配套的課程資源。各物流院?？煽紤]構建由基礎知識模塊和專業(yè)技能模塊組成的虛擬仿真課程資源體系?；A知識模塊的內(nèi)容可包括物流大事件、物流發(fā)展史、物流設備體驗、物流安全等，專業(yè)技能模塊可建設港口碼頭、航空港、鐵路貨運站、公路樞紐、大型倉配中心、物流園區(qū)等物流節(jié)點業(yè)務配套的站點。通過課程資源建設，充分發(fā)揮虛擬仿真設備功能，真正提升物流專業(yè)信息化教學水平。

（5）教學及管理團隊的建設。虛擬仿真技術在物流專業(yè)教學中應用，將使物流專業(yè)教師角色發(fā)生深刻變化，對教師而言是新的挑戰(zhàn)。因此，必須全面加強物流專業(yè)教師的虛擬仿真教學管理和應用能力。一方面，通過多種方式組織教學管理人員的培訓工作，促進教學管理的專業(yè)化水平進一步提高。同時，通過基礎培訓、初步應用、深入課堂、校內(nèi)推廣、研討交流等方式，逐步提升教師虛擬仿真教學應用能力。在新的物流專業(yè)虛擬仿真教學模式下，教學及管理人員均需要更好地適應各種變化。

3 物流專業(yè)虛擬仿真教學應用目標

（1）增加學習的體驗感和學習興趣。物流專業(yè)虛擬仿真教學，通過全真模擬展示和交互，可以改變物流專業(yè)傳統(tǒng)教學模式枯燥無味的現(xiàn)狀，強調(diào)學習者的參與性，學習過程中的場景和空間的沉浸感較強，讓學習者對物流業(yè)務場景有身臨其境的真實體驗感。其生動的形象、逼真的景象、可實時交互等特點更符合當代物流專業(yè)學生的身心需求和認知特點，從而激發(fā)學生的學習興趣，有利于學生熟練掌握職業(yè)技能。

（2）構建物流專業(yè)教學新形態(tài)。物流專業(yè)虛擬仿真教學模式，是將虛擬仿真技術融入物流專業(yè)教育中，形成一種新的教學模式，它創(chuàng)造了新的教學情境、新的教學任務實施步驟、新的教學效果評價方式，契合了當前教學改革的方向，充分體現(xiàn)了物流專業(yè)教育的先進性、實用性、可操作性以及示范性，推進了“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”物流專業(yè)教育教學新形態(tài)的形成。

（3）形成物流工匠培養(yǎng)新路徑。物流專業(yè)虛擬仿真教學模式，可以踐行“知行合一”理念，不僅可以實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，切實提高學生的現(xiàn)代物流知識水平、物流業(yè)務操作能力和分析解決問題的綜合能力，還可以結(jié)合物流院校課程思政教學改革的推進，讓學生置身逼真的準職業(yè)環(huán)境，在實踐中增長智慧才干，在艱苦奮斗中錘煉意志品質(zhì)，有利于物流院校落實立德樹人根本任務，可形成物流工匠培養(yǎng)的新路徑。

（4）提高物流專業(yè)教師執(zhí)教能力。物流專業(yè)虛擬仿真教學模式下，教師需大量借助虛擬仿真技術實施教學各環(huán)節(jié)，可促使教師不斷提高信息化、數(shù)字化教學能力。同時，教師需要根據(jù)虛擬仿真教學資源設置內(nèi)容合理、難易適中的學習任務給學生，可提高教師的教學設計能力。虛擬仿真技術應用于物流專業(yè)教學，需要教師根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標不斷充實虛擬仿真課程資源，需要和企業(yè)人員或者其他專業(yè)教師跨界共同研發(fā)新的課程資源甚至仿真軟件，對教師的研發(fā)能力提高十分有利。

4 物流虛擬仿真教學案例介紹

武漢交通職業(yè)學院按照《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020-2023年）》相關要求，以教育部科技發(fā)展中心高校產(chǎn)學研創(chuàng)新基金課題研究為契機，探索了物流虛擬仿真教學典型案例。

（1）物流虛擬仿真教學體系的框架。該校堅持職業(yè)教育改革轉(zhuǎn)型發(fā)展正確方向，對接湖北省、武漢市物流行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，緊密結(jié)合智慧交通物流專業(yè)群特色，制定了物流專業(yè)虛擬仿真實訓基地建設方案。該方案旨在通過大力推進基于虛擬仿真的“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”物流專業(yè)教學新模式，推動物流專業(yè)教學改革，實現(xiàn)在職業(yè)體驗與技能提升相融合、行業(yè)文化熏陶與專業(yè)知識學習相融合，全方位提升學生的素質(zhì)。

（2）物流虛擬仿真場景的選擇。選擇倉儲配送中心、港口碼頭和航空港三個典型物流節(jié)點的倉儲作業(yè)業(yè)務，作為物流轉(zhuǎn)載作業(yè)環(huán)節(jié)場景，構建現(xiàn)代物流節(jié)點虛擬仿真沉浸式課堂，再現(xiàn)真實的倉儲配送中心、港口碼頭和航空港的倉儲作業(yè)業(yè)務操作。利用混合現(xiàn)實（MR）技術的虛擬仿真與虛擬現(xiàn)實（VR）技術，集成虛擬合成技術、頭戴設備、光學追蹤設備、手柄交互設備、裝卸搬運模擬設備、貨物存儲設施，配套物聯(lián)網(wǎng)傳感、物聯(lián)網(wǎng)控制、大數(shù)據(jù)分析、互動教學平臺等，實現(xiàn)倉儲作業(yè)實訓的任務設計與實施。

（3）物流虛擬仿真實訓教學應用案例概況。根據(jù)總體方案，該校開發(fā)了“四庫一場九區(qū)”多維倉儲作業(yè)虛擬仿真實訓教學應用案例?！八膸臁笔侵竼螌觽}庫、多層倉庫、立體倉庫和露天倉庫；“一場”是指同時具備各物流節(jié)點轉(zhuǎn)載作業(yè)要求的堆場，“九區(qū)”是指倉庫內(nèi)重型（托盤）貨架區(qū)、立體庫區(qū)、重型貨架散貨區(qū)、電子標簽貨架區(qū)、閣樓貨架區(qū)、密集存儲區(qū)、機器人作業(yè)區(qū)、散貨裝卸區(qū)與集裝箱裝卸區(qū)?！岸嗑S”是指將真實企業(yè)多空間維度倉儲布局與基于時間序列維度作業(yè)任務優(yōu)化統(tǒng)籌的結(jié)合。該案例整合該校國家物流實訓基地所有軟硬件設備，結(jié)合真實物流企業(yè)工作任務，利用虛擬仿真技術，串聯(lián)“四庫一場九區(qū)”各部分，形成綜合立體的虛擬仿真實訓教學項目。

（4）物流虛擬仿真教學資源的整合。將虛擬仿真教學資源進行整合，分成三類。一是純虛擬資源，以虛替實。對于倉儲布局規(guī)劃、倉儲財務管理及倉儲人力資源管理等學習任務，采用虛擬現(xiàn)實（VR）技術進行用純虛擬場景替代實際工作任務開展教學。二是模塊化資源，以虛輔實，即針對倉儲作業(yè)業(yè)務中的接貨、堆碼、上架等環(huán)節(jié)，用混合現(xiàn)實（MR）技術的設備輔助教學，可實現(xiàn)虛擬場景疊加于實訓室真實場景的效果，構建虛實協(xié)同，人機交互的教學模式。三是數(shù)字孿生資源，虛實協(xié)同。通過集裝箱堆場裝卸橋?qū)嵱栂到y(tǒng)、叉車模擬器、自動頂升機器人、電子標簽、分揀線、播種墻與相應虛擬仿真教學軟件結(jié)合，將虛擬仿真模型與實際設施設備彼此映射，完成物流倉儲作業(yè)業(yè)務教學。

（5）物流虛擬仿真實訓教學應用案例實施成效。該案例于2021年入選湖北省教育廳數(shù)字校園應用場景案例，項目組基于該案例形成培訓包1個，完成普羅格-物流管理職業(yè)技能等級認證考試考前培訓和西藏山南二職現(xiàn)代物流綜合作業(yè)（中職）國賽指導社會培訓項目，培養(yǎng)的學生獲省級以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎1項、三等獎4項。項目組成員1人榮獲全國物流職業(yè)教育教學名師稱號，3人獲湖北省職業(yè)院校教學能力大賽榮獲團體二等獎，1人獲“湖北工匠杯”技能大賽物流服務師技能競賽職工組一等獎，總結(jié)形成的物流虛擬仿真實訓基地建設經(jīng)驗，面向“一帶一路”的老撾等國家6所職業(yè)院校師生培訓180人次，引起強烈反響。

5 結(jié)語

虛擬仿真技術在物流專業(yè)教育中的應用可以有效激發(fā)學生的學習興趣，促進教師教學能力的提升，較好地搭建特色的教學場景等優(yōu)勢。作為一種新型數(shù)字媒體技術，可以有效補充傳統(tǒng)教學中存在不足，可切實提高物流專業(yè)人才培養(yǎng)水平，具有廣闊的發(fā)展前景。