基于CDIO的運籌學“線上——線下”交互式教學改革研究

宗意 李琪 陳寧

摘要：運籌學課程是本科高校物流工程專業的核心基礎課程，在培養計劃中占據重要的地位，是后續學習仿真、優化等課程的重要基礎課，所以學生能否掌握運籌學的相關理論和思維對于本科培養計劃的實現十分重要。本文基于運籌學的教學現狀，將CDIO工學教學模式的構思、設計、實現和運作的教育理念與網上教學平臺相結合，對運籌學課程的教學模式進行探究，形成具體的教改方案，期望能在學生學習的主動性、創新性、有效性等方面有所提升。

關鍵詞：CDIO;線上線下;運籌學;教學改革

中圖分類號：H191 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）19-0139-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

運籌學課程作為本科物流工程專業的一門必修課，很多學校也將其作為考研專業課，可見運籌學對于物流工程專業學生能力培養十分重要[1]。該課程主要應用統計學原理、數學模型和算法等來解決現實經濟管理中出現的問題，試圖找出問題的最優或近似最優的方案，所以對于數學、統計及計算機知識和創新能力要求較高，單純地通過傳統的輸入式教學模式無法滿足教學目標。而近年來提出的CDIO工程教學模式，可以很好地解決運籌學枯燥、難學的問題。

1 CDIO工程教學模式簡介

CDIO工程教學模式開始于2000年，是由麻省理工學院與瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊歷時四年的研究成果。后來不斷在全球的教育領域內推廣，并成立以CDIO命名的國際合作組織，不斷地推廣新的教育理念。CDIO分別是Conceive-Design-Implement-Operate四個核心概念的首字母的結合體，即構思、設計、實現和運作。CDIO工程教學模式主要以能力導向為核心理念，學生在學習工程理論知識的基礎上，強調個人能力和團隊合作能力的訓練和提高。國內最先涉足CDIO工程教學模式的是汕頭大學，2005年開始進行CDIO工程教學模式的研究，2009年中國民航大學也加入研究和應用的行列，之后國內高校紛紛效仿，取得了很好的效果，教學成果的提高證實了CDIO工程教學模式的有效性。

2 運籌學教學現狀

運籌學作為物流工程專業核心基礎課程，在本科階段主要涉及線性規劃模塊、運輸問題模塊、整數規劃模塊、圖與網絡分析模塊四個部分的教學，各部分教學可以分別用于優化不同類型的問題，各部分教學內容的模型和方法各具特色[2]。現階段本校運籌學教學仍以課上教學為主，學生學習的主動性較差，教學效果不太理想。總體來說，現階段本校運籌學教學存在的問題，有以下幾個方面。

1）課程內容難度較大，課上教學時間緊張

運籌學要求學生對運籌學的各類模型在理解的基礎上能夠用以解決現實經濟管理中存在的問題。最基本的要求是能夠掌握各類模型以及各類模型的求解方法，課程內容涉及大量的運算，并且需要較強的迭代思維，數學基礎較差的學生在這一階段就很吃力了，然而在基礎要求之上更要培養學生能夠利用模型解決現實問題的能力。所以傳統的僅專注于課堂教學的方式，48學時要求學生掌握全部教學內容，時間十分緊張。

2）教學手段單一，課下學習效果不可控

現階段該課程仍然以教師課上講授為主，課上通過多媒體設備展示數學模型和求解方法，并用板書標注重點和難點。每次課后安排適當作業，學生按照課上所學的方法完成課后作業。弊端在于課上時間有限，主要以老師講授為主，學生學習知識較為被動，學習的積極性差，較少有學生能夠主動思考[3]。而且基礎差的同學理解課上內容有一些難度，課下需要大量練習來鞏固課上內容，但學生課下作業互相傳閱現象明顯，課下學習效果不可控。

3）考核方式單一

該課程目前的考核方式為期末試卷占比70%，平時成績占比30%，包括日常出勤，課后作業和課堂筆記三個部分。由于期末試卷分數占比較高，所以學生在整個學期學習過程中都以通過考試為基本目的，忽視自身能力的提高，很多同學期末成績很高，但是在后續的課程設計實踐環節卻表現平平[4]。因此可以看出當前的考核方式較為單一，不能突出能力考核的目的。

3 基于CDIO的“線上——線下”交互式教學設計

1）基于CDIO的“線上——線下”交互式教學內容設計

教學內容方面，將CDIO工程教學模式融人教學內容中去，整個教學內容以提高學生解決問題的能力為根本目的。教學內容仍以現階段本科的四大模塊教學內容為主，分別為線性規劃模塊、運輸問題模塊、整數規劃模塊、圖與網絡分析四大模塊，但改變教師主導的方式，鼓勵學生主動探究。一方面，在各個模塊教學內容方面，以案例教學引起學生的興趣，從而引申出基本模型，進一步地不斷地減少約束條件，增加模型的難度，鼓勵學生創新，從而提高學生解決問題的能力。另一方面，在每一模塊最后都安排一學時，對該模塊的模型和方法進行擴展，鼓勵同學發散思維，了解所學模型能夠求解的現實問題，擴展學生的視野，為后續的課程設計打下基礎。

2）基于CDIO的“線上——線下”交互式教學模式設計

“線上——線下”交互式教學的根本目的在于提高學生對上述四部分基礎知識的掌握和應用能力，通過設計豐富的教學環節，改變學生的學習習慣，使學生不得不向主動學過渡。設計的教學環節主要包括課前預習，課堂學習，課后鞏固提升三個階段，如圖1所示。三個階段中課堂學習主要以線下學習為主，課前預習和課后鞏固主要依賴于線上學習，線上環節主要借助于學習通平臺完成。

課前預習：課前預習環節主要通過學習通平臺完成，教學團隊將主要知識點、重難點、PPT、案例和相關視頻等資料上傳至學習通平臺，要求學生預習后完成相對應的練習題，教師通過學習通平臺能夠看到學生的預習效果。對于課前預習的案例，鼓勵同學課前查找相關資料進行討論，也可以通過學習通平臺進行師生互動，引導學生主動思考，培養學生的創新意識。

課堂學習：在課前預習的基礎上，學生已經對基本概念、理論有了一定的理解，因此課堂時間將集中針對預習階段反映出的問題以及課程的重難點問題進行集中講解[5]。在此環節中，以教師提出具體的案例或者模型為開端，學生在提前預習的基礎上進行獨立思考和小組討論，對具體的案例提出自己的看法，提出初步模型和求解方法，教師在此基礎上進行引導式的完善，展示最終的課程成果。最后鼓勵學生對重難點內容進行總結和提煉。在此環節可以充分利用多媒體資源和學習通線上資源，尤其是對于較復雜的模型以及求解方法，借助于視頻、動畫等手段，能夠更直觀地展示具體的邏輯和步驟，有助于學生更好地理解教學內容。

課后鞏固提升：此環節主要著重于拓展課上內容，考查學生課上內容的掌握情況。教師在學習通上發放課后作業以及相關資料，要求學生按時完成課后作業，對于基礎較好的同學可以閱讀相關資料，挖掘學習潛力。另外學生可以針對課上學習和課后作業進行線上提問，教師給予集中解答。

上述教學環節將CDIO工程教學模式貫穿始終，以提升學生能力為根本，通過引導學生對問題進行分析和分解，構思解決方案，從而設計有效的模型和方法，進一步利用設計的模型和算法對問題進行求解，最后對全過程進行分析，能夠大大提高學生學習的興趣，也能在課程中將所學與實踐相結合，提高學習效果。

3）“線上——線下”交互式考核標準設計

考核標準必須將過程考核納入整體考核中，充分體現對學生學習效果、創新能力和解決問題能力的考核，將課前預習、課堂討論、課后作業和討論、期末考試納入考核范圍內。初步按照課前預習（10%）、課堂討論（10%）、課后作業（20%）和討論（10%）、期末考試（50%）的標準進行考核，改變傳統的“一張試卷決定生死”的狀態。

4 基于CDIO的“線上——線下”交互式教學預期效果

1）學習效果有所提高

改革之前，學生下課了，學習也就隨之中斷，但改革之后，加入了課前預習和課后練習兩個階段，將學生的課上、課下結合起來，學生的學習時間增多了，學習效果必然有所提高。另外，學生通過閱讀教師在學習通上傳的相關資料，也能加深學生對于所學內容的理解和掌握。

2）學習的主動性提高

一方面，通過課前預習，課堂內容對于學生來說更容易掌握，能增加學生學習的興趣。另一方面，改變傳統的輸入式教學模式，基于CDIO工程教學理念，以案例的形式引導學生不斷地思考、探索，鼓勵學生相互討論從而發散思維，解決問題，提高學生的學習的主動性。

3）學生的創新能力有所提高

通過課上、課下討論，學生對教學內容能有更深的理解，學生通過查找、閱讀相關資料，能夠對一些具體問題提出自己的看法，從而使后續的課程設計內容順利完成。

5 結論

本次教學改革，將CDIO工程教學模式引入到運籌學的教學中，以問題為導向，有效的解決傳統的輸入式教學存在的問題，通過豐富教學環節，以課前預習、課堂教學、課后復習形成教學閉環，結合學習通線上教學平臺，將學生的課下時間和課上時間結合到一起，能有效地提高學生的學習的主動性，提升教學效果。

參考文獻：

[1]董佳，基于CDIO理念的《商務會展管理》課程改革研究[J].決策探索（下），2020（1）：79.

[2]張優美.基于CDIO的技能型創新人才培養研究與實踐[J].才智，2020（3）：52.

[3]李娜.探究基于CDIO理念的“嵌入式系統”教學模式改革[Jl.科技風，2020（1）：46.

[4]宋杰鯤，付峰，運籌學課程的教學改革研究[J].數學學習與研究，2019（23）：9-10.12.

[5]陳紅兵，王三福.運籌學課程的教學改革與實踐[Jl.教育教學論壇，2019（42）：125-126.

【通聯編輯：張薇】

基金項目：沈陽城市建設學院校內重點課程建設項目

作者簡介：宗意（1990-），女，遼寧營口人，碩士研究生，講師，研究方向：物流工程。