基于CDIO教育理念的“物流管理信息系統”課程教學改革

林 森 林宇洪 孫達新 侯秀英

（福建農林大學交通與土木工程學院，福州 350108）

一、“物流管理信息系統”課程與CDIO教育理念

隨著中國的互聯網技術不斷成熟以及國家實施人工智能發展戰略，物聯網技術、大數據和區塊鏈等現代信息技術與傳統產業融合，引領著新一輪的科技革命和產業升級。高等教育作為人才、科技、創新的重要結合點，與社會經濟、行業發展對接十分緊密。時代發展對我國高等教育中的工程教育也提出了新的要求。福建農林大學物流工程專業面向本科學生開設70學時（40理論學時、30實踐學時）的“物流管理信息系統”學位課程。該課程特點是理論與實踐緊密相關，是物流工程專業課程體系中與前沿科學技術銜接緊密、課程交叉融合性高、綜合性強的專業課程之一。

CDIO理念——構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）和運作（operate），是在《華盛頓協議》國際標準背景下，按照工程教育專業認證標準，結合21世紀國際高等工程教育改革，以工程項目研發到運行的生命周期為載體，讓學生以團隊協作的形式主動參與實踐全過程，加強課程之間聯系、銜接、滲透等方式全方位的深入學習工程理論知識、掌握信息技術與積累工程實踐經驗的教育理念［1，2］。CDIO教育理念的內涵是以“學生為中心”，以實踐能力和工程素質培養為主線［3］，不斷夯實理論基礎，結合工程領域的具體情境，主動對接時代需求，著力培養學生從事專業領域工作的能力。通過科學構建集構思、設計、實施與運作四位一體的課程教學，強化理論基礎和實踐能力，培養學生團隊協作精神、工匠精神和創新能力，形成集理論、實踐于一體的課程教學體系，最終達到培養復合型工科人才的目的。

筆者針對“物流管理信息系統”課程教學內容繁雜、編程基礎不足等問題，結合“互聯網＋”思維，運用微信公眾平臺、百度云網盤等方式在教學手段、課堂互動、補充基礎知識等方面進行探索研究，取得較好教學改革效果［4］，但是未從培養復合型工科人才角度，結合福建農林大學的辦學特色構建課程教學體系。本文引入國際工程教育CDIO教育理念，充分發揮福建農林大學在農林行業領域優勢，提出教學改革“工型理論”，探討如何優化“物流管理信息系統”課程的教學體系，為培養“寬口徑”的復合型工科人才奠定理論基礎。

二、“物流管理信息系統”課程教學存在的問題

我國物流行業發展十分迅速，其中物流運營一體化、物流作業智慧化、物流管理信息化及物流業務數據化等一系列物流業工程化演變，是對未來物流人才提出的新命題。這些變化促進高等教育構建更符合工科人才的課程教學內容體系。然而，“物流管理信息系統”課程是物流管理專業的核心課，原教學內容更偏向于管理方向。如今面向物流工程專業、面向工科人才培養，如何調整教學內容以培養適應社會需要的工科人才，則沒有相對成熟、完善的教學經驗可以借鑒。目前，福建農林大學開設的該課程存在以下問題。

（一）教學內容陳舊，與實際脫節

“物流管理信息系統”課程具有綜合性、交叉性、實踐性強等特點，其教學內容涵蓋物聯網、數據庫技術、系統工程、軟件工程和自動化技術等領域，必須緊跟信息時代的大環境，才能及時反映工科技術前沿，從而保證課程教學內容的前瞻性、適應性。目前，大部分課程教材將知識點劃分為兩大部分。

一是物流信息技術部分。該部分知識點包括條形碼、射頻識別技術、地理信息系統和數據庫技術等，具有分散、覆蓋范圍廣、部分知識點陳舊等特點。因此，多數教材［5－7］只是泛泛地講述基本概念、基本原理及其應用場景，沒有結合編程語言深入講解實現過程，學生無法運用于實踐開發。

二是管理信息系統開發與實例應用部分。該部分知識點包括軟件開發的基本理論體系及以供應鏈管理、企業資源計劃、第三方物流等為核心的管理信息系統設計。由于該部分內容偏向軟件工程開發，需要大量計算機領域的基礎知識。原課程是面向物流管理專業，部分教材［8，9］選擇弱化該部分知識。但是，隨著時代需求變化以及課程轉為面向工科專業，愈發強調實踐能力的培養，故課程教學體系改革刻不容緩。

因此，該課程存在教學內容繁雜、陳舊且較少涉及前沿熱點等頑疾，大而全的教學內容無法精講核心內容，與工科實際脫節。

（二）教考方式單一，學生學習興趣不高

工業發展的源泉在于創新，創新創業能力是工科人才適應變化、引領變革的重要武器［10］。但目前“物流管理信息系統”課程教學以教師講授式為主，忽視學生主體地位，雖然課程已建立完善網絡教學平臺資源，使得課程成績由考勤、課堂表現、網絡教學平臺作業成績和期末成績4方面組成，但是教學、考核方式不夠新穎，沒有充分發揮線上資源特點，未將其與線下教學融合，無法有效激發學生對課程知識的興趣和調動學生主觀能動性，課堂積極性和參與度不高，不利于學生自主學習能力的培養。

（三）缺少教學案例，專業內涵難以體現

案例教學是培養創新型人才的有效手段，正廣泛應用于課堂教學中［11］。任課教師也嘗試運用案例教學的手段，但由于各個教師知識背景不同，所采用的教學案例較為發散，如鋼鐵企業生產物流管理系統、第三方物流企業“按需快遞”服務模式、集裝箱堆場物流信息系統等。這些教學案例沒有與學校優勢領域——農林行業背景結合，導致學生對“物流管理信息系統”在農林行業領域的實際應用難以形成直觀認識，從而不利于專業內涵和特色的建設。

（四）實踐環節薄弱，難以落實“做中學”

“物流管理信息系統”是需要大量實踐環節的課程，可是物流工程作為新興專業，還沒有納入工程教育認證的范疇，故在實驗室建設方面投入相對不足，這也造成課程實踐教學資源不足的窘境?，F階段，由于學生實驗項目多以驗證性為主，設計性和研究性實驗開設較少；學生企業實習形式主要是負責人展示企業信息系統，學生聽、看、記，缺乏頂崗實操的機會，難以落實“做中學”，學生實踐能力無法得到有效鍛煉。

三、基于CDIO教育理念的“物流管理信息系統”課程教學改革措施

針對福建農林大學物流工程專業“物流管理信息系統”課程教學面臨的問題，以教學團隊建設為基礎，制定課程教學改革方案，以CDIO教育理念為指導，結合農林業行業背景，從教學團隊、教學內容、教學方式、實踐教學4個方面落實課程教學改革，提出教學改革的“工型理論”，為探索具有工科特色的課程教學改革提供實踐依據。

（一）基于“工型理論”建設課程教學團隊

由于物流人才市場需求的工程化，高校物流專業教育也在不斷調整以適應時代的潮流。本文提出基于CDIO教育理念的教學改革——“工型理論”，見圖1。該理論著眼于系統、宏觀的角度，以“學生主體、能力本位、德業雙修“為目標、教學團隊建設為基石、線上教學平臺為依托，實現“翻轉課堂”，夯實理論基礎；以項目驅動教學為主干，通過線上線下資源構建構思、設計教學案例、實現學生“做中學”的人才培養模式和教師全程輔導運作過程，實現構思、設計、實現、運作四位一體，培養具備家國情懷、創新創業、跨學科交叉融合、批判性思維、國際視野、自主終身學習、團隊合作、工程領導力、環境和可持續發展、使命擔當等方面能力的工程專業人才。在此基礎上，“物流管理信息系統”課程目標是將CDIO教育理念與農林行業領域特色相結合，以培養農林產品物流工程復合型人才為導向，與相關物流企業一起制定專業培養方案、建設教學案例以及對應的課程體系，引入企業“雙師制”，拓展學生實踐能力與前沿視野，促進課程教學內容與教學質量的明顯提升。

圖1 基于CDIO教育理念的“工型理論”

底層教學團隊的理論知識和社會實踐能力為“工型理論”提供師資保障和改革動力。近幾年，福建農林大學加大了對青年教師的培養力度。一方面，每年選送優秀的中青年教師到國外知名高校進修訪學，提高理論和科研能力水平；另一方面，組織青年教師進入生產一線的物流公司、校外實踐基地等進行為期半年或以上的專業實踐鍛煉，切實提高青年教師創新創業實踐能力。

（二）線上線下融合，促進混合式教學

如今在“互聯網＋教育”時代下，已涌現出大批優秀的省級、國家級精品在線開放課程，優質教育資源不再稀缺，線上線下混合式教學（SPOC）將逐漸成為主流。“物流管理信息系統”課程以在線開放課程資源為依托，基于THEOL網絡教學平臺和雨課堂等智慧教學輔助工具，在課程教學中通過多種教學理論、教學策略和方法激發學生對教師的依賴，有機地將在線課程平臺（線上）與傳統課堂教學（線下）結合起來。通過混合式教學，拓展教和學的時間和空間，重構傳統課堂教學，關注學生的個性化學習和多樣化發展。

1.課前線上學習

教師在線布置章節學習目標，學生在中國大學MOOC等已建的視頻平臺學習，結合學習目標完成相應的教學環節；教師通過平臺上的在線測試和練習題，了解學生之前的線上學習內容掌握程度。

2.課中參與式學習

教師高度濃縮串講教學內容，解答學生課前疑惑，采取課堂分組以練代講、案例點評等多元化課堂教學形式，營造兩個或多個群體在分數上的競爭態勢，最后通過思維導圖、知識結構圖、簡記法等形式總結各知識點之間的邏輯關系，輔助學生深入把握課程重難點脈絡。

3.課后升華學習

通過網絡教學平臺、雨課堂等智慧教學工具以及百度云網盤等已建成的輔助教學資源庫［4］，學生可自由選擇感興趣的方向拓展課后學習內容，利用智慧教學工具在線測驗等功能追蹤學習軌跡和成績，促進學生個性化學習，激發學生的學習積極性。

4.完善課程考核

改變傳統的“一張試卷”考核方式，采取平時考勤、多元化課堂活動成績、網絡教學平臺課前和課后等過程化學習成績、課后個性化發展學習成績以及期末考試成績相結合的方式，著重于能力考核。

（三）開展項目驅動教學，構建課程知識體系架構

圍繞具有工科特色的物流工程專業應用型人才培養目標，本著寬基礎、強能力的原則［12］，組織教學團隊相關課程教師根據物流工程專業的培養方案，采用基于知識點方法，系統、科學地構建“物流管理信息系統”的課程知識體系架構，按照技術和開發兩大核心部分，對課程繁雜的知識點進行梳理和重新編排，打破單門課程知識結構的歸屬性，化繁為簡［13］，見圖2。

圖2 “物流管理信息系統”課程知識體系架構

1.信息技術部分

信息技術部分是“物流管理信息系統”的基礎部分，覆蓋現階段應用最為廣泛的一維、二維條形碼的編碼原理與結構，引入結合Python程序設計的區塊鏈技術原理等前沿技術內容；其他知識點則對應開設“物流信息技術”“物流數據庫技術”“GIS技術及其應用”等課程。

2.軟件開發部分

首先，軟件開發部分旨在培養學生在信息管理和信息系統方面的抽象、設計、開發、應用和管理能力，利用混合式教學方法，夯實信息系統開發的基礎概念、基礎原理，結合教學團隊發明與農林行業領域相關的軟件著作［14－16］，以及培養計劃中“系統工程”“物流規劃與設計”等課程構思，設計大小適中的研究性項目并發布在THEOL網絡教學平臺或智慧教學工具上，如“基于區塊鏈技術的農（林）副產品物流生產流程跟蹤與質量安全追溯平臺”“農產品冷鏈物流”“基于物聯網的智慧養蜂與蜂產品溯源系統”等實際教師科研、大學生創新創業競賽獲獎項目的部分內容。其次，要求學生5～8人自由組隊，選擇感興趣的項目進行研究，組長分配任務。教學團隊會參與項目運作的全過程并定期檢查各組成員任務進展狀況，讓學生能運用課內與課外知識解決實踐過程中遇到的難題。最后，通過PPT答辯和實體軟件形式在課堂上展示研究成果。

通過以上措施形成以信息平臺開發為核心、信息技術和教學案例為輔的多層次課程知識體系架構，實現課程之間相互配合、相互滲透、相互銜接的耦合關系，豐富教學內容，提高學生的學習興趣，加深學生對物流工程知識在農林行業領域實際應用的認知和理解。通過項目式教學設計，將理論與實踐融合，培養學生創新能力、學習能力以及團隊協作精神。

（四）重視第二課堂，加強實踐教學體系建設

理論知識是實踐環節的基礎，實踐環節則是理論知識的升華，二者相輔相成，缺一不可。為進一步強化實踐育人，切實提高學生綜合能力，“物流管理信息系統”課程教學以CDIO教育理念為指導，對打通傳統課堂教學與實踐環節進行了探索。

首先，2018年福建農林大學物流工程專業建設物流運輸虛擬仿真實驗教學平臺，可開展冷鏈運輸可視化、運輸管理信息系統和物流全過程的虛擬仿真教學實驗項目。從硬件和軟件上完善實踐教學質量保障體系，保障實踐教學的實施效果。

其次，學校為進一步深厚學術氛圍、提升學生綜合素養、增強學生就業競爭力，采用“引進來”的策略，為學生開設第二課堂——“阡陌學堂”，邀請校外專家、企業家、軟件設計師進入課堂，開展有關物流管理信息系統開發、設計過程的難點以及物流前沿動態的專題講座，不斷擴充學生的知識面和擴展學生的視野。

最后，鼓勵學生“走出去”，參加“全國大學生物聯網設計競賽”“全國大學生物流設計大賽”等各類學科競賽，以及互聯網＋大學生創新創業大賽和各種暑期社會實踐活動，增強大學生的社會責任感、創新精神和實踐能力，保障專業實踐能力的培養效果。

四、基于CDIO教育理念的“物流管理信息系統”課程教學改革的成效

（一）實施線上線下混合式教學，提升課程教學質量

福建農林大學物流工程專業基于“工型理論”組建農產品冷鏈物流課程群的課程教學團隊，對“物流管理信息系統”及與冷鏈物流相關課程的知識體系架構提出一系列的改革措施。從2015級物流工程專業開始逐步實施，2018年（2016級），該課程通過建設雨課堂智慧教學工具開展線上線下混合式教學模式，引入區塊鏈、福建省農產品冷鏈物流、福建省木材物流等專業性和地域性息息相關的熱點知識，在此基礎上建立教學案例庫、采用項目式教學內容、開設難度增量式實驗任務鏈、豐富教考評價手段，激發學生主觀能動性和專業認同感，從一定程度上解決教學內容陳舊、教考方式單一、缺乏教學案例和專業內涵等課程頑癥。統計2012—2016級物流工程專業該課程的期末總評成績情況發現，2015級學生成績絕大部分集中在良好和中等分數段，占專業96.15%，而2013級、2014級 分 別 為62.07%、77.19%，充分說明課程教學質量改革成效明顯，詳見表1。2016級學生期末總評成績優秀率為25.49%，為5年來新高；良好率、中等率分別為47.06%、25.49%，成績分布滿足正太分布，說明混合式教學將成為未來教育改革的重要方向。未來本課程將引入國家級在線精品課程，發展線上線下混合式教學模式，不斷提高課程的高階性、創新性和挑戰度，為將來打造福建省省級“金課”奠定基礎。

表1 2012—2016級物流工程專業“物流管理信息系統”課程總評成績分布情況 %

（二）注重實踐環節，提高人才培養質量

2017年以來，課程教學團隊組織物流工程專業學生組隊參加全國大學生物流設計大賽、物聯網競賽等各大賽事，智慧冷藏車、冷鏈貨場等項目獲得全國一等獎、二等獎等榮譽，同時申請了多項與農林產品信息系統相關的軟件著作專利［14－16］，為農林產品信息系統開發和冷鏈物流領域教學工作奠定了良好的實踐基礎。

積極引進IT企業總經理、信息系統高級工程師等企業專業人士作為校外導師，加強實踐教學，確立“引進來，走出去”戰略。“物流管理信息系統”課程教學改革所取得的效果得到了廣大學生的認可，學生評價分數逐年提高，位居學院前列。

綜上所述，“物流管理信息系統”課程不僅強調理論與實踐結合，還需要緊跟“互聯網＋”信息時代發展脈搏。福建農林大學物流工程專業將CDIO教育理念與學校農林行業領域相結合，開展線上線下混合式教學模式，優化課堂教學模式、活躍課堂學習氣氛，激發學生學習興趣，加深學生對信息技術在農林行業領域的應用和理解，有效鍛煉學生自主學習能力、邏輯思維能力、實踐應用能力和團隊協作能力，為培養復合型工科人才積累了經驗。