中心依托交通运输规划与管理国家重点学科,管理科学与工程(物流工程与管理)、交通运输工程上海高校一流学科(B类),以及物流工程与管理、机械电子工程上海市重点学科的的学科优势,以及集装箱供应链技术教育部工程研究中心、上海航运物流信息工程技术研究中心、航运技术与控制工程交通运输行业重点实验室、智能港口物流交通运输行业协同创新平台、教育部科技查新工作站(港口、物流与航运方向)等省部级研究平台的科研实力,以高水平科研成果丰富实验教学内容,根据上海海事大学“以应用型人才培养为主,以需求为导向,调整优化专业设置,建立服务于航运、物流、海洋等领域并支持区域经济发展、特色鲜明、结构合适的专业体系架构;以创新为核心,建立满足人才素质培养需求的实验实践教学体系”的教学理念,经过多年实验教学实践,逐步形成了“以企业需求为导向、以学生为主体、以实验教学为载体,注重对学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力的培养,培养应用型、创新型和国际化的工程与管理相结合的卓越人才”实验教学理念。形成了“全过程、一体化、多层次”的实验教学体系,构建了“模块化、开放性”的实验教学平台,完善了“教师方向指导,学生自主学习”的实验教学方法,实行了多元化实验教学评价方法,建立了实验教学质量保证体系。
(1)形成了“全过程、一体化、多层次”的实验教学体系
物流学科是工程与管理相交叉的应用学科,其学科性质决定它针对的是物流人工系统的研究,这是它区别与自然学科、管理学科和以单一技术为导向的学科的显著不同。中心在物流类专业学生实验教学的不断探索过程中,根据学科本身的特点,形成了“全过程、一体化、多层次”的实验教学体系。
① 全过程强调实验项目设计的覆盖面广而全,能覆盖整个现代港口物流系统。包括:第一,港口物流系统形成的全过程。根据港口规划、方案评价、工艺方案、布局、设备配置、营运管理、计划调度、维护运行等港口物流系统形成周期设计实验项目。第二,港口物流运输的全过程。包括港口物流运输、堆存、装卸、搬运、拆装箱及配送的全过程。第三,港口物流向现代港口物流拓展全过程。改变传统单一的货物装卸运输功能,逐渐向提供现代物流服务转变;改变单一的港口物流仅限港口内部物流,而是向上下游延伸,形成港口供应链体系。中心实验室跟踪这种新趋势,成立港航电子商务物流实验室将港口物流的实验拓展到整个的港口供应链,成立物流物联网应用实验室,将集装箱监控实验从原来的港口内部,拓展到整个全球集装箱供应链。
② 一体化指的是实验项目设计的系统性与整体性,强调港口物流系统中各种要素的集成。第一,港口物流系统规划一体化。港口物流形成的各个阶段的统一规划,如集装箱码头规划、散货码头规划等实验,则要求在规划阶段考虑设备配置、管理手段、工艺流程、计划调度方式、设备维修维护方式等。第二,港口物流过程一体化。在对港口物流系统进行评价或优化时,需要的是对系统的整体进行考虑。如集装箱码头综合仿真项目,则需要考虑集装箱码头布局、卸船、提箱、集港、装船等四个流程,考虑堆场计划、箱区计划、泊位计划、岸桥分配、场桥分配、集卡分配等综合因素。第三,港口物流系统要素一体化。港口物流系统中涉及多种要素,主要有装备、信息、管理等因素,还包括金融、贸易、电子商务等,系统的整体性能取决于多种要素的综合,而不是单一要素,因此,在设计实验时要强调多因素的集成优化。
③ 分层次是考虑学生的认知规律,建立由易到难的实验内容分层体系。中心实验教学体系包含三个层次:第一层次,演示性和基础验证性实验,包括自动化立体仓库演示、码头营运模拟系统、港口装卸工艺模拟系统、模拟岸桥系统操作、起升机构演示、仓储系统演示、信号认识、振动实验、集装箱码头进出口流程、数据通信网实验、网络互连技术实验等。通过基础实验学习,确保学生掌握本专业的基本知识与基本技能。第二层次,设计性和综合性实验,包括物流中心布局规划、物流中心运作设计、物流系统工艺程序分析、物流系统仿真、S7-200 PLC编程软件使用、人行道按钮控制交通灯程序设计、变频器参数设置及使用、自动化立体仓库实验、装卸搬运分拣实验、智能导引小车实验、仓储和港口远程监控实验、物流信息系统设计、物流信息监测、集装箱码头规划、物流中心布局与优化、物流监控系统设计等。通过专业实验学习,要求学生掌握物流系统中单一或综合要素的分析、设计及开发,旨在学生的综合实验能力和分析、解决问题的能力。主要在专业课程如《物流系统建模与仿真》、《物流信息技术》、《现代物流装备》等专业课程中设置。或者融合各门专业课,重在培养学生系统完整的知识结构与综合实验技能。第三层次,研究和创新性实验。通过国家级或省部级科研攻关项目、企业产学研合作项目、实验室开放项目、大学生创新项目、国家工程实践教育中心、校外实习基地、省部级科研平台等项目或机构的支持,选取真实课题并现场调研,借助中心实验设备与软件,在教师指导下,独立完成实验项目。从而锻炼学生研究能力与创新能力。
(2)构建了“模块化、开放性”的实验平台
针对已有实验课程,合并其中相互重复的内容,保留相对独立的内容,增加反映学科前沿的知识,将实验内容按功能划分为现代港口物流管理平台、现代港口物流信息平台、现代港口物流装备平台、现代港口物流综合实验基地。具体如下。
① 现代港口物流管理实验平台主要进行港口物流管理中的机理、规律、规划、组织、运作、工艺、仿真、优化、决策等演示、验证、综合实验。已建成港口物流综合演示实验室、物流系统优化决策实验室、港航电子商务物流实验室、物流与工业系统实验室、物流虚拟实训实验室、iLogistics实验室,主要设备与系统包括港口物流虚拟实训系统、物流iLogistics硬件平台、公路物流可视化系统、物流可视化建模平台、物流业公共咨询服务平台、物流优化系统软件、电子商务物流系统、数据处理软件、管理软件开发平台、物流企业模拟软件、港口物流虚拟实训系统、生产物流系统等。
② 现代港口物流信息实验平台主要进行港口物流信息采集、跟踪、监测、信息处理和信息控制技术实验。现已建成交通信息处理与控制实验室、物流信息与软件技术实验室、港航电子综合实验室、传感器与监控技术实验室、物流物联网应用实验室。主要设备或系统包括远程信息处理系统、无线监测系统、集装箱物联网实验系统、无线定位监控模拟系统、网络综合测试系统、基于RFID的数据采集、智能集装箱信息处理系统、智能化导航信息系统、无线传感网络开发套装等。
③ 现代港口物流装备实验主要进行港口物流装备自动化、信息化、智能化以及装备与系统联合性能分析与优化等实验。已建成工程素养实验室、机电工程基础实验室、港口物流装备自动化实验室、物流装备远程健康诊断分析与安全实验室、物流装备动态测试与仿真实验室、港口物流装备模拟训练实验室,主要设备与系统包括集装箱物流装备绿色运行平台、电气差动实验装置、激光雷达系统、港口自动化仿真装置、Ansys Workbench、港口堆场自动控制系统、高级信号处理与测试系统、港口机械吊具位置跟踪系统、超声波相控阵检测仪、到可编程激光雷达传感器、激光扫描仪、ARM开发平台、港口物流装备操作模拟器等。
④ 现代港口物流综合实验基地与振华重工、中国海运集团,建设地点为上海海事大学临港校区校园内,占地10000平方米,振华重工投入一台价值2500万元的岸边集装箱起重机,中国海运集团投入集装箱20台及相关港口设备与配件。中心以此为基础,利用中央与地方共建实验室的资金采购了龙门式集装箱起重机、集装箱卡车、叉车等配套装备,以及48通道LMS振动测试系统、热像仪测试与监控系统、高级信号处理测试系统、红外热像仪、港口堆场自动控制系统、多功能信号处理系统、港口自动化仿真装置等,同时上海海事大学已投入700万元完成了土建工程及配套房(1000平方米)建设。三方总投资约4200万元。现代港口物流综合实验基地致力于港口工艺管理与优化、信息跟踪与控制、以及港口物流装卸系统与装备高效、健康、绿色环保和节能技术的实验(如节能控制、集成创新、测试与半实物仿真等)。该基地的建成,打破了以往由于没有实验基地而需到相关企业产学研基地实验的窘境,可降低对港口物流企业正常生产的影响,能改变实验周期长、重复实验次数少的不利局面,可以有效地满足学生工程实践和科技创新的需求。
开放实验室对于提高教学质量,调动学生的学习积极性有重要的意义。合理利用实验室开放,能够提高仪器设备的使用效率,为学生的专业素质的培养提供便利。中心实行开放式的实验教学,为学生自主实验营造了个性化的学习环境。
中心在实验教学平台基础上,以校园网为基础,建设开放式网络实验教学平台,以满足现代教育教学的需要。网上实验教学平台利用先进的信息化手段和工具,实现了从环境(包括实验室、教室、设备等)、资源(如题库、讲义、课件等)到活动(包括教学、实验、管理等)的网络信息数字化。网上实验教学平台的建设,实现了以学生为主体、以学生自我训练为目标的实验教学模式,能及时将物流领域的最新研究成果在实践教学中得到充分体现,能实现实验教学管理的网络化、现代化,实现实验室设备资源和技术资源的共享。
中心的实验室开放分为三个层次。第一层次,限制时间、限制地点的实验项目,如已排进实验教学任务表的必做或选做实验项目。第二层次,限制地点,不限制时间的实验项目,如开放的实验设备、购买的具有商业用途的软件或系统。第三层次,不限制时间,也不限制地点的实验项目。如中心已建成iLogistics平台。全面开放7×24在线,学生可以免费无限制使用物流实验资源。
(3)完善了“教师方向指导,学生自主学习”的实验教学方法
中心在传统设定实验项目、实验内容和实验要求的基础上,重点创新了以学生为主体,学生自主学习,教师方向指导的实验教学方法,具体包括:
① “课题研究式”的专业实验教学方法。中心将部分设计与综合性实验以课题研究的形式开展。具体做法是由3-5名学生组成实验小组,教师先公布自己的研究项目、内容、特色和预期结果,学生可凭兴趣自由选择实验题目,经过选择后,实验过程由学生自己设计,自己动手操作,教师提供咨询、指导以及实验条件,各组学生利用一定的时间完成实验各个环节,最终以符合发表要求的论文形式提交实验报告;后由教师指导小组进行评审、评定成绩。这种教学方法,为学生充分利用科研资源进行科学研究和科技创新活动提供了坚实的物质基础和时间保证;同时,学生可随时得到教师全方位的指导和培训,既有利于提高学生的科研能力和科学素养,也锻炼了学生的实际工作能力,为其今后走上工作岗位奠定了基础。
② 依托国家实践教育中心或校外产学研实习基地进行“个性化”实验教学。为实行因材施教、鼓励学生个性化发展,中心利用课余时间和实验室开放日组织低年级学生参观各类实验室,增加他们对实验室的感性认识;利用暑假接收部分低年级学生进入实验室,鼓励其自带课题或选做各类开放实验课题,以增加他们的实践机会,引导他们进行科研思维和科研方法的训练,为科技创新营造氛围,奠定基础;利用已建成的3个国家实践教育中心和校外产学研实习基地,由专业教师指导,开展科技创新活动;对高年级优秀学生及部分希望尽早个性化发展的学生,鼓励他们进入实验室,让他们选择感兴趣的研究方向和课题,利用课余时间进入实验室工作,使其在浓厚的科研气氛中迅速成长;鼓励教师结合自己的科研课题开设研究性或创新性实验。鉴于多数学生对参加科研创新活动有很高热情,但不知从何入手,也缺乏必要的经费和条件支撑,中心鼓励教师根据自己的课题提炼出可作为开放实验的项目,申报国家和上海市的大学生创新创业项目。目前,每年由教师科研课题开设的科研与创新项目达60多项,参加开放实验的学生人数达200人次左右。
(4)实行了多元化实验教学评价方法
在实验评价方面,从操作技能的掌握程度和理论知识的应用能力两方面全面考核评价学生的实验成绩,其中,实验的平时成绩占据较大的分值。考核内容包括设计方案、实际操作、结果分析以及对理论掌握的程度等,重点考查所学知识的综合运用能力和创新能力,以达到多方位、多角度全面地考查和评价学生的目的。对演示或验证性的实验,考核成绩包括课前准备、预习检查(口试)、实验操作、实验态度、实验记录、实验报告(原理表述、数据处理、结果与讨论),重点考察学生对相关理论知识的掌握程度和解决问题的思路方法。对设计或综合性、实验项目的考核首先考查学生的信息获取能力及解决实际问题的能力,其次考核实验装置设计、实验数据测量、实验数据处理和结果分析能力等,这一部分侧重考察学生的动手实践能力及创新能力。最后要求学生独立撰写实验报告或论文和交流答辩,考查学生的综合表达能力及自我评价能力。对研究与创新性实验,则采取指导教师组组织答辩的方式评估。
(5)建立了实验教学质量保证体系
上海海事大学根据国家法规及行业要求,于1997年引入ISO质量管理标准理念,建立起符合学校自身实际的质量管理体系,并根据发展需要,不断改进质量管理体系。通过十多年的有效运行和持续改进,目前已经形成了一套以ISO9001(2008版)标准为基本理念,比较完整的、独具特色的质量保证体系。
学校制定了一系列规章制度和质量体系记录文件。如,实验室日常管理。要求完善“学期实验安排总表”“实验准备记录”“实验设备使用记录”“实验现场记录”“实验指导记录”“实验质量报告”“实验登记卡”“学期实验总结”等;指导教师管理,要求检查和考核“实验教学大纲”“实验质量标准”“实验评分标准”及“实验跟踪记录”等;实验教师聘任考核办法、教学事故(差错)处理办法、学生网上评教系统和教学督导组检查系统等制度的建立,有力地保证了实验教学质量。中心按照ISO质量管理原则,制定了实验教学管理细则,建立了严格的评估考核制度,将物流类专业的实验教学和管理纳入质量管理体系,中心每年将聘请领域内专家对中心进行审核。
中心的每一名教师必须填写工作日志、设备使用情况记录和设备维修记录,并作为年终考核的一项重要依据。
通过以上改革,承担上海市教改项目14项,上海海事大学教改项目88项;发表教学研究论文30篇;获上海市教学成果特等奖1项,一等奖5项,二等奖4项,三等奖2项。
建成 “现代港口物流管理实验平台” “现代港口物流信息实验平台”和“现代港口物流装备实验平台”等3个实验教学平台以及现代港口物流综合实验基地1个。
截至2014年9月,中心实验室(包括基地)面积达18641平方米,教学科研仪器设备总值达到13647万元,教学科研仪器设备台(套)数共2158台(套)。中心仪器设备每5年更新率为86%。实验设施完备,实验设备利用率在98%以上,仪器设备完好率100%。
上海海事大学物流相关专业学生近三年毕业生就业率保持在95%以上,被评为2012-2013年度全国毕业生就业典型经验高校50强。
获批物流类国家级工程实践教育中心3个以及上海高校示范性校外实习基地1个。
中荷合办“机械电子工程”专业已招收8届,约有1/3毕业生在国外攻读研究生学位或就业。
与西澳大利亚大学合办国际航运与物流、物流工程与管理2个中外合作研究生培养项目已连续举办多届,取得良好示范效果。
与加纳中西非地区合作举办“物流管理”本科项目获教育部批准,成为上海市首个海外非语言类办学项目,现已招收3届学生。对学校走出国门,扩大中国物流教育在海外的影响具有重要作用。