实验教学过程与实验方法

本项目将“真实企业场景”与“虚拟仿真技术”相结合，探索新型教学理念和方法，遵循“以学生为中心、问题导向、创新驱动”的实验教学理念，基于“体验-探究-应用”的实验操作， 将任务驱动式、沉浸情景式、自主探究式、体验式教学、启发式教学等方法应用到实际的教学过程中，从而达到真实示教、实时交互、虚实结合、沉浸式的教学效果，使学习更加深入且生动，将自主学习、互动学习、 研究性学习有机结合，强调致力于学生自主学习能力、探索创新能力的培养。本项目实验教学过程采用线上线下虚实结合的方式开展，综合应用沉浸式学习法、观察法、等效替代法、自主设计法、控制变量法、 对比分析法和科学推理法等实验方法。本实验项目的框架图如下图所示：

图1 实验项目框架图

线上：学生实验操作主要在线上虚拟仿真实验平台中进行，线上实验教学过程分为四个阶段九大任务，四个阶段为： 认知学习－规划设计－运作优化－实验报告；六大任务为：自由探索任务、知识考核任务、数据分析任务、需求计算任务、仓储布局任务、目标识别任务、策略组合任务、仿真优化任务、分析思考任务。 另外根据环保新材料、新装备、新理念，将绿色认知识别、绿色评价决策、绿色设施改进等绿色物流知识内容融入实验任务中。

（1）第一阶段：认知学习

该阶段采用体验式教学方法，从感受认知的角度，将鞋服智慧仓储系统搬进课堂，通过构建虚拟三维场景，将智慧仓中AGV机器人智能拣选系统以空间交互式仿真形式显示， 且做到与实际环境相一致，系统沉浸感强。在鞋服智慧仓虚拟系统中，学生可通过应用终端沉浸体验式学习，从感受认知的角度，通过“业务导航”、“漫游观察”对智慧仓进行自由探索，在虚拟场景中以文字、图表、 闪烁等多媒体方式提供相应的基础理论知识，使学生了解AGV机器人智能拣选系统的设备特点和选用要求，熟悉掌握智慧仓智能拣选基本流程，并通过3D模型观察和了解绿色物流设备， 培养学生的环保意识与社会责任感，提高每个学生的学习参与度，激发学生的学习积极性，提高课程学习效率。

（2）第二阶段：规划设计

该阶段主要采用启发式教学方法，学生结合理论课程的学习，在实验过程中采用创设问题情景的方式，引导学生从宏观规划的角度，完成数据分析、需求计算和仓储布局任务。 首先按时间序列（日/月/年）的方式对智慧仓的历史运行数据进行分析，得到鞋服商品的存储需求和存储特性，并科学计算出AGV机器人智能拣选系统中移动货架、工作站、AGV机器人设备的合理数量， 最后在规划仓库地图中完成货架区、AGV机器人等待区、拣选工作站区、充电区等基础信息布局的设置，最后在布置好的虚拟场景中，找出可以进一步绿色设施改进的方案。通过该阶段在虚拟场景中规划设计， 将智慧物流仓储规划设计理论与实践相融合，加深对智慧仓中智能拣选系统的绿色认知与理解。

（3）第三阶段：运作优化

该阶段主要采用探究式教学方法，以任务驱动方式激发学生主动思考，实验过程完全由学生主导，系统只起到引导作用，实现学生自主学习。在实验过程中，通过对实验内容的设计， 预设了三个不同优化决策目标（成本优先目标、效率优先目标、成本效率均衡目标）的实验任务情景，学生在给定三种不同的优化情景任务下，从微观运作的角度，识别选择适用的智慧仓运行成本效率评价指数， 并针对不同的决策优化目标，反复调整订单分批、储位分配、货架布局、物流机器人任务指派、物流机器人路径、工作台人工操作等一系列拣选运作策略组合链和操作过程，得到不同的改进优化结果， 并对优化结果进行绿色决策评价。该阶段学习使学生对智慧仓中的智能拣选系统有更深层次的理解，提高学生的创新实践能力和绿色物流意识。

（4）第四阶段：实验报告

该阶段主要使用对比分析教学方法，从反思分析的角度，观察不同决策目标下不同批次订单仿真任务执行统计数据，并对结果进行对比分析和绿色评价分析， 思考拣选运作策略组合链一体化优化过程，归纳总结各项实验任务探索过程中心得体会，在线提交实验报告

另外，线上平台不仅供学生实验中所需要的虚拟设备及实验材料，并为学生开展实验提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括实验预习资料、实验模型库的维护、实验过程的引导、 实验结果的评分、实验成绩统计分析等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。

线下：线下教师负责实验原理和知识内容的介绍，在实验过程中与学生进行互动讨论，并对实验过程中出现的问题以引导、启发的形式进行解答， 提高学生的学习兴趣，培养学生发现问题、解决问题的能力。