工程教育背景下 交通運輸專業“運籌學”教學改革研究

張文會 裴玉龍 鄧紅星

摘? ? 要：根據成果導向型教育理念，重新設計交通運籌學的教學內容，關注學生對交通運輸復雜工程問題的分析和解決能力;采用案例教學法和項目教學法，激發學生的學習興趣;改革傳統的考核方式，取消平時成績、增加課內實踐成績。研究結果表明，經過課程教學改革實踐和教學設計，更加體現以學生為中心，成果導向型的工程教育專業認證理念。

關鍵詞：工程教育;交通運輸專業;運籌學;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2019）03-0014-02

“運籌學”是國內大多數高校交通運輸專業的一門專業基礎課，主要講授線性規劃、整數規劃、動態規劃、網絡模型、排隊理論和決策理論等內容，是后續多門專業課的先修知識。以往教學過程中，多采用內容驅動式的教學方法，在計劃學時內根據教學大綱的要求講授課程，雖然教師在授課階段也關注學生綜合素質、優化理論知識和建模求解能力的提升，但沒有以學習成果為導向來反向設計和實施教學，也沒有關注學生核心能力和畢業要求的達成。

工程教育認證背景下，要求每個專業都要有明確、公開的畢業要求，而且畢業要求能支撐培養目標的達成;還要將畢業要求分解為若干個可衡量的指標點，畢業要求和指標點要明確教學活動（課程、實習或設計等）[1-2]。因此，很多專業課程都根據畢業要求指標點重組教學內容，改革教學方法，以支撐畢業要求的達成[3-4]。筆者所在的課程組近年來在教學內容和教學方法等方面進行了改革[5-6]，取得了較好的教學效果，但并沒有充分考慮學生的專業技術成果，更多關注的是學生的學習興趣和學習效果。

為了支撐交通運輸畢業要求和指標點，改變以內容為驅動的課程教學模式，筆者從教學內容、教學方法和考核方式等方面進行“運籌學”的教學改革和實踐。

一、教學內容改革

（一）教學目標

目標1：掌握線性規劃、運輸模型、目標規劃、動態規劃、網絡問題和排隊問題等基本理論，并能夠針對交通運輸工程問題嘗試建立數學模型。

目標2：掌握交通運籌學模型中的目標函數和約束條件關鍵參數分析方法，能夠根據道路條件、車輛條件和環境條件等約束分析模型特征及求解結果。

目標3：對交通運輸復雜工程問題，能夠設計系統優化方案，嘗試運用邏輯推理或計算機手段對模型求解。

目標4：了解運籌學模型的求解軟件，了解可以應用已有的計算機輔助手段求解復雜的數學模型。

目標5：通過理論學習和課內實踐，能夠將運籌學的基本理論和方法運用到交通運輸工程項目管理領域，理解系統優化思想和經濟技術指標評價在交通運輸工程中的應用。

課程教學目標與畢業要求的關系見表1。

（二）教學內容

為了支撐畢業要求指標點，根據課程教學目標，重新設計教學內容。表2所示為內容驅動型和成果導向型教學內容的區別，成果導向型教學內容更偏重于交通運輸復雜工程問題的分析，關注學生專業素質和綜合能力的培養。

二、教學方法改革

（一）案例教學法

案例教學能夠引導學生通過案例情景發現、分析和解決交通運輸領域的復雜工程問題，有利于激發學生的學習興趣，提升分析和解決問題的能力?；谡n程教學目標，教學過程中準備多個“案例”。

1.加油站優化設計。某一天去加油，發現加92號汽油的車輛排隊較長，而加95號汽油的車輛較少，如何根據排隊論進行加油站的優化設計，以提高加油效率。該案例中涉及的參數有車輛到來的概率分布、加油平均時間、車輛離去時間、92號和95號汽油槍數量和位置等。

2.送餐問題。如果你是一名送餐員，接到若干名顧客的位置信息后，如何安排行駛路徑把午餐送至每一名顧客，而且所走的路線最短。該案例涉及的參數主要有顧客數量和位置等。

3.公交調度問題。公交公司要考慮經濟效益，要求提高單程實載率;同時要考慮社會效益，關注乘客的滿意度;在完好車輛數已知的前提下，如何安排每天的發車最佳班次，以滿足多目標要求。該案例涉及一些調研數據，如各站點上下車人數、車輛總數、乘客滿意度調查指標等。

（二）項目教學法

基于模塊化的課程內容，設計“工程項目”，以項目為導向開展理論教學。各模塊設計的工程如下。

1.運輸裝備合理配置問題。旅客運輸公司擁有三種類型的客車（豪華、中等、一般），每天向三個城市運送旅客，每輛車上的載客人數、去往三個城市的總人數、票價均已知，要求建立該問題的數學模型，并求出最優車輛配置方案。

2.路段最大交通流量問題。已知某城市路網的拓撲結構圖，每條路徑的最大交通流量已知，要求建立該問題的數學模型，計算從起點進入終點輸出的最大交通流量。

3.高速公路收費站優化問題。某高速公路入口處設置一個收費站，已知車輛到達和收費時間的分布函數，要求計算收費站空閑的概率、車輛平均排隊長度、車輛平均排隊時間，并評價該收費站的運行狀況。

限于篇幅，上文只是簡單敘述了項目概要，學生按照項目的具體內容，帶著問題進行理論知識學習，并尋求解決問題的方法。

三、考核方式改革

（一）階段考試和期末考試

為了支撐本專業的畢業要求，在考核方式方面，取消了平時成績項，增加了課內實踐作業項，具體考核方式為：課內實踐、階段考試和期末考試，各自占總成績的20%、30%和50%。此外，在考核內容方面，增加交通運輸領域復雜工程建模、求解和分析方面的試題。

（二）課內實踐

在課內實踐環節，設計交通運輸復雜工程問題，首先建立數學模型，再應用計算機軟件求解最優解和最優值。設計了課內實踐評分標準，主要考查學生建立數學模型和應用現代工具的能力。

四、結論

“運籌學”是交通運輸專業一門重要的專業基礎課，通過該課程的學習，使學生掌握典型的運籌學模型建模方法，并能夠應用運籌學模型解決交通運輸領域的復雜工程問題，為專業課學習打下理論基礎。在工程教育背景下，要求根據培養目標反向進行教學設計，以支撐畢業要求的達成。根據專業的畢業要求，重新設計了“運籌學”的教學目標，并確定教學目標與通用畢業要求和專業畢業要求對應關系;重組教學內容，采用案例教學法和項目教學法，提高學生解決復雜工程問題的能力。

參考文獻：

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[5]張文會，鄧紅星，李昕光.“交通運籌學”課程教學改革與? ? 實踐研究[J].中國電力教育，2013，（7）.

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