工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真教育

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1理論內(nèi)容的教學(xué)

該課程的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括對各類生產(chǎn)系統(tǒng)建模并進行仿真的原理和方法,輸入數(shù)據(jù)及輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析的理論等。這些知識的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都是概率論與數(shù)理統(tǒng)計。一個原因是這不同于當(dāng)初他們上概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程,相應(yīng)的理論公式的推導(dǎo)都很詳細,而且每一講的內(nèi)容都配有相應(yīng)的例題及大量的練習(xí)題。而在現(xiàn)在的課程學(xué)習(xí)當(dāng)中,只是羅列了大量的數(shù)學(xué)公式,這樣造成的后果就是一方面學(xué)生覺得學(xué)起來比較困難,另一方面也覺得比較枯燥,喪失了學(xué)習(xí)的興趣。理論知識如何能夠運用到我們所講的建模中去,這也是學(xué)生關(guān)心的一個方面。對于這些知識的講解我在授課的時候也充滿疑慮,不知道怎樣才能達到更好的效果。

2實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)

大四的學(xué)生,如果他們看不到這門課程能否在今后的實際工作中發(fā)揮作用,他們的學(xué)習(xí)熱情就會大打折扣,而且過多的理論教學(xué)確實不能夠帶來更多的益處。如果學(xué)生畢業(yè)后選擇更進一步的學(xué)習(xí),那在研究生階段,他必然會學(xué)習(xí)更深的理論知識。實踐環(huán)節(jié)主要的目的是教會學(xué)生如何利用現(xiàn)有的仿真軟件進行各類生產(chǎn)系統(tǒng)的建模與仿真。現(xiàn)在的建模軟件很多:Witness、Flexsim、Promode等。我們選擇的是ARENA,因為它有教學(xué)版,教學(xué)版供教學(xué)使用已經(jīng)足夠了。我們也曾經(jīng)計劃過使用Witness教學(xué),但其價格昂貴。二是因為ARENA應(yīng)用廣泛,可用來進行各類離散系統(tǒng)的建模。我們采取的方法是理論與實踐同行,將理論部分的知識講解完后,立即開始該部分內(nèi)容的建模。對于簡單的系統(tǒng),可采用數(shù)學(xué)的方法或讓學(xué)生對系統(tǒng)進行建模,而后再教他們?nèi)绾尾捎肁rena軟件建模與仿真。在向?qū)W生講授了如何使ARENA建模后,在實驗課上讓學(xué)生一試身手。這門課程我們的實驗課安排的是18學(xué)時,教學(xué)實踐證明這是比較合理的。要給學(xué)生明確的實驗?zāi)康募皩嶒灧椒?要讓學(xué)生掌握如何運用這個軟件去完成系統(tǒng)建模,并理解如何通過仿真對系統(tǒng)進行設(shè)計優(yōu)化及改進,這才是我們仿真的最終目的。

3教學(xué)方法的改進

(1)培養(yǎng)學(xué)生的興趣。興趣是最好的老師,培養(yǎng)學(xué)生的興趣是學(xué)生學(xué)好一門課程的一個重要的因素。讓學(xué)生看到學(xué)習(xí)到的理論知識和實踐結(jié)合后產(chǎn)生的效果是激發(fā)他們興趣的最好方法?，F(xiàn)實的問題的解決讓學(xué)生感覺到知識的力量,生動的操作界面也會激發(fā)學(xué)生的興趣。

(2)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。學(xué)生一旦有了學(xué)習(xí)的興趣,那么主動性上來了就可以進一步提高自身的自學(xué)能力。一種方法是給他們一些比較有挑戰(zhàn)性的課后實驗,另一種方法是鼓勵他們發(fā)現(xiàn)自己的能力。舉例來說Arena軟件只有英文版的,沒有中文版的。學(xué)生一開始總是抱怨連菜單都看不懂。調(diào)試模型的時候,一處現(xiàn)錯誤提示就問老師:怎么辦？這種原因主要是來自他們對英語的恐懼。要一開始就告訴他們,這里面用到的英語都是簡單的,基本的,詞匯也肯定在四級水平以下。讓他們不要有恐懼心理。建模的成功帶給他們不斷的成就感,問題的解決讓他們感覺的了自己的能力。

(3)理論與實踐相結(jié)合。狹義的結(jié)合就是指把課本中講理論知識的部分與講操作實踐的部分結(jié)合起來。建議的做法就是講完理論知識部分,隨后就講軟件上是如何實現(xiàn)的。例如在講完了排隊系統(tǒng)建模的理論知識后,用數(shù)學(xué)的方法進行一個簡單系統(tǒng)的建模,然后再讓學(xué)生自己用Arena對同一系統(tǒng)進行建模,然后運行系統(tǒng)觀察結(jié)果并將結(jié)果進行對比。廣義的結(jié)合就是這門課程的學(xué)習(xí)如何與我們生產(chǎn)企業(yè)的需求結(jié)合起來。建議的做法是最好要能夠在實習(xí)的階段讓他們有意識的去了解相關(guān)的企業(yè),并能夠搜集相應(yīng)的數(shù)據(jù),然后在做畢業(yè)設(shè)計的時候,能夠針對自己發(fā)現(xiàn)的問題,利用本門課程的知識及其他專業(yè)知識,進行一個完整的鍛煉。

(4)期待更優(yōu)秀的教材出現(xiàn)。目前這方面的教材比較少,多是以講解系統(tǒng)建模理論為主。期待能夠出現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的、難度深度適宜的專為本專業(yè)本科生編寫的教材出現(xiàn)。

4結(jié)語

工業(yè)工程的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是造就既懂得工程技術(shù),又熟悉生產(chǎn)經(jīng)營管理的復(fù)合型專門人才,具有明顯的學(xué)科交叉特征,同時具有與制造產(chǎn)業(yè)對人才需求直接關(guān)聯(lián)的特點。學(xué)校的辦學(xué)方針應(yīng)該緊扣社會對人才的要求,最終實現(xiàn)學(xué)科建設(shè)服務(wù)于社會的和諧發(fā)展目標(biāo)。我們應(yīng)該不斷加強和完善該專業(yè)的課程建設(shè)及進行教學(xué)改革,積極探索該專業(yè)的人才培養(yǎng)模式。最終使該專業(yè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展,培養(yǎng)出符合社會需求的專業(yè)IE人才。