基于OBE理念的運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)探索與實(shí)踐

文/趙東偉

運(yùn)籌學(xué)作為高校交通類專業(yè)的必修課，在軍事、政治、管理、經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。為解決運(yùn)籌學(xué)在傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性缺乏、學(xué)習(xí)效率不高、實(shí)踐應(yīng)用能力弱的問題，本文以講授運(yùn)籌學(xué)課程的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入OBE教育理念，明確培養(yǎng)目標(biāo)，遵循以學(xué)生為主的思想，從課程目標(biāo)的重構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建、多元化考核標(biāo)準(zhǔn)體系的完善等三個(gè)方面對運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行探索。實(shí)踐反饋表明，可以達(dá)到有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率和專業(yè)成績的探索目的，同時(shí)還培養(yǎng)及提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和對學(xué)習(xí)運(yùn)籌學(xué)的積極性與主動(dòng)性。

一、引言

運(yùn)籌學(xué)是高校在交通運(yùn)輸、工商管理、物流管理、信息與計(jì)算科學(xué)等專業(yè)開設(shè)的一門非常重要的專業(yè)必修課[1]。該課程以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，具有知識(shí)體系復(fù)雜、綜合性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大的特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在著理論與實(shí)際脫軌、“填鴨式”教學(xué)、考核方法單一等問題，已經(jīng)不能培養(yǎng)具有真正專業(yè)素養(yǎng)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用型人才[2-3]。OBE（Outcome Based Education）教育理念主要表示學(xué)生在每一個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)完成后都能獲得理想的學(xué)習(xí)效果，明確組織教學(xué)活動(dòng)布置的一種教育方式[4]。在上課前，教師首先去設(shè)想各班學(xué)生學(xué)習(xí)該章節(jié)內(nèi)容的理解能力、吸收程度，然后根據(jù)這個(gè)結(jié)果去設(shè)計(jì)課程目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)過程，使學(xué)生盡可能達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果[5]。因此，本文以交通運(yùn)輸類專業(yè)運(yùn)籌學(xué)教學(xué)為研究對象，利用成果導(dǎo)向的教育理念OBE對運(yùn)籌學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、方法等方面進(jìn)行改革探索，從而改善傳統(tǒng)教學(xué)只關(guān)注學(xué)生考試成績多少的弊端，實(shí)現(xiàn)新型的教學(xué)關(guān)系：教師“以學(xué)生為中心”的教和學(xué)生“以成果為導(dǎo)向”的學(xué)。

二、《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

本文以鄭工學(xué)院交通運(yùn)輸專業(yè)為例，本專業(yè)每個(gè)年級(jí)有90人左右，運(yùn)籌學(xué)課程安排在大三上學(xué)期授課，選用教材為：由機(jī)械工業(yè)出版社出版，武漢理工大學(xué)熊偉主編《運(yùn)籌學(xué)（第3版）》，課程主要包括線性規(guī)劃模型、對偶理論模型、運(yùn)輸和指派問題、網(wǎng)絡(luò)模型、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、存儲(chǔ)論以及決策論等相關(guān)內(nèi)容。（1）教學(xué)內(nèi)容。該課程共分為理論與實(shí)踐兩大部分，共有56學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)共48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8個(gè)學(xué)時(shí)。運(yùn)籌學(xué)整個(gè)模塊理論知識(shí)比較復(fù)雜難懂，數(shù)學(xué)公式和定理的推導(dǎo)較為枯燥無味，隨著上課時(shí)間的增加，學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容知識(shí)的積極性和主動(dòng)性逐漸下降，從而不能全面掌握知識(shí)點(diǎn)，也達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。另外，運(yùn)籌學(xué)教材版本眾多，雖然教材的主要章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)基本相同，但不同教材側(cè)重點(diǎn)大相徑庭，理論深度和應(yīng)用案例的設(shè)計(jì)不能高度契合交通運(yùn)輸行業(yè)的實(shí)際問題。在理論課結(jié)束后會(huì)統(tǒng)一組織學(xué)生在機(jī)房進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但由于大部分的實(shí)驗(yàn)是集中進(jìn)行的，并不能與之前所學(xué)知識(shí)案例融為一體，導(dǎo)致學(xué)生并不能有效解決交通運(yùn)輸專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際問題。（2）教學(xué)方法。傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要是教師在課堂利用PPT+板書的方式進(jìn)行講授，教學(xué)手段較為單一，學(xué)生是處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，“填鴨式”教學(xué)形式仍然存在[6]。在上課過程中，教師通過使用PPT展示本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，雖然增加了知識(shí)信息量，但呈現(xiàn)較快使得大多數(shù)學(xué)生并不能跟上老師的思路，學(xué)生也喪失了獨(dú)立思考、創(chuàng)新等能力。另外，從整個(gè)學(xué)期的授課過程來看，學(xué)生對于這門課學(xué)習(xí)的積極性不高，將實(shí)際問題抽象成線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型、對偶模型、運(yùn)輸模型的能力較弱，各種分支領(lǐng)域解決問題的算法比較晦澀難懂。大多數(shù)學(xué)生只是為了應(yīng)付考試，不知道學(xué)習(xí)這門課程對于交通運(yùn)輸領(lǐng)域有何作用，可能等到考試結(jié)束之后相關(guān)知識(shí)也就隨之而去[7]。最后，部分教師沒有充分時(shí)間去了解每位學(xué)生的個(gè)體差異性，在授課時(shí)采用小組討論的方式，由于教學(xué)內(nèi)容的難度和課時(shí)限制，導(dǎo)致學(xué)生參與度并不高。（3）教學(xué)評(píng)價(jià)。大部分高校的《運(yùn)籌學(xué)》課程考核方式為閉卷考試，最后期末成績由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、考試卷面成績?nèi)糠纸M成。其中平時(shí)成績主要包括考勤、平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、測驗(yàn)等，占總成績的10%，實(shí)驗(yàn)成績期主要包括考勤、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，占總成績的20%，期末考試題型主要包括選擇題、判斷題、填空題、計(jì)算題、綜合應(yīng)用題，占總成績的70%。雖然總成績按照這種方法可以一定程度上考量學(xué)生掌握運(yùn)籌學(xué)相關(guān)知識(shí)的程度，但不能全面地評(píng)價(jià)學(xué)生應(yīng)用到本領(lǐng)域解決實(shí)際問題的能力，并且大部分學(xué)生為了考試及格，期末之前會(huì)采用臨時(shí)抱佛腳，死記硬背，突擊復(fù)習(xí)的方式應(yīng)付考試，導(dǎo)致運(yùn)籌學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)還是不夠全面，也不能真實(shí)反映學(xué)生的綜合能力[8-9]。

三、基于OBE理念的《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)改革

為了解決傳統(tǒng)運(yùn)籌學(xué)課程存在的問題，以講授運(yùn)籌學(xué)課程的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，基于OBE教育理念，從課程目標(biāo)的重構(gòu)、課程內(nèi)容的構(gòu)建、考核標(biāo)準(zhǔn)體系完善等三個(gè)方面對運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行探索。（1）重構(gòu)課程目標(biāo)。OBE理論是針對教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施進(jìn)行產(chǎn)出導(dǎo)向教育，要求整個(gè)教學(xué)活動(dòng)是圍繞學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行，其目標(biāo)是培養(yǎng)具有真正專業(yè)實(shí)踐能力和主動(dòng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用型人才。為了達(dá)到培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)的要求，就要從素質(zhì)、知識(shí)、能力等方面明確運(yùn)籌學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。在素質(zhì)方面，教師可以通過介紹運(yùn)籌學(xué)各個(gè)領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)家的生平事跡，培養(yǎng)學(xué)生的永攀高峰、團(tuán)隊(duì)合作、正確的人生觀和價(jià)值觀等綜合素質(zhì)。在知識(shí)方面主要包括理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)，理論知識(shí)要求學(xué)生掌握運(yùn)籌學(xué)中線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型、對偶模型、運(yùn)輸問題、網(wǎng)絡(luò)模型、存儲(chǔ)模型等問題的基本概念，模型構(gòu)建原理以及求解方法，可引入學(xué)生感興趣的案例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性；實(shí)踐知識(shí)方面需要增加實(shí)驗(yàn)中對W inQSB、Lingo、M atlab軟件的教學(xué)學(xué)時(shí)，不同的小組除了編程、求解和驗(yàn)證課本附錄中的案例之外，也可以嘗試解決交通運(yùn)輸領(lǐng)域的實(shí)際問題案例，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作的精神。能力方面要求學(xué)生具有利用不同的運(yùn)籌學(xué)算法解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)具有真正專業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才。（2）重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要是教師圍繞教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃與教材進(jìn)行灌輸式授課，但由于運(yùn)籌學(xué)所涉及分支內(nèi)容較為復(fù)雜，求解不同分支問題時(shí)需要不同的復(fù)雜算法進(jìn)行求解，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生有畏難情緒，也不理解所學(xué)的模型、算法具有什么作用，更不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。根據(jù)重構(gòu)的課程目標(biāo)，引入OBE理念，重新設(shè)計(jì)運(yùn)籌學(xué)的核心知識(shí)框架，如圖1所示。對于核心知識(shí)的講解，可以穿插古代運(yùn)籌學(xué)故事和近現(xiàn)代學(xué)科學(xué)家對運(yùn)籌學(xué)所作出突出貢獻(xiàn)的生平軼事，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的正確的價(jià)值取向和勇于創(chuàng)新、鍥而不舍的科研精神；可以在慕課平臺(tái)搭建線上溝通平臺(tái)，將核心知識(shí)框架中的知識(shí)點(diǎn)制作成20分鐘以內(nèi)的微課視頻，使學(xué)生在課前對本節(jié)所學(xué)知識(shí)脈絡(luò)有清晰的認(rèn)知，設(shè)置一些課前思考題目，通過搶答、小組討論的方式去調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握各章節(jié)的重難點(diǎn)；可以合理分配核心知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)平均分配到各個(gè)章節(jié)，講練結(jié)合，有利于加深對運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，并提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率和專業(yè)成績；可以引入國內(nèi)外交通運(yùn)輸領(lǐng)域前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)，將產(chǎn)業(yè)背景與課程教學(xué)緊密地融合在一起，利用W inQSB、Lingo、Matlab軟件去構(gòu)建模型、求解、優(yōu)化等方法去解決復(fù)雜的工程問題案例，讓學(xué)生相信運(yùn)籌學(xué)的重要性和實(shí)用性，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力。（3）完善多元化考核體系。為了全方位考核學(xué)生對運(yùn)籌學(xué)知識(shí)運(yùn)用的實(shí)際能力，總成績除了常用的平時(shí)成績+實(shí)驗(yàn)成績+期末成績組成外，還需要結(jié)合學(xué)生的知識(shí)掌握水平、實(shí)踐應(yīng)用水平、學(xué)習(xí)態(tài)度表現(xiàn)、團(tuán)體合作、身心健康狀況等多方面進(jìn)行測試。基于學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的OBE理念，將過程性考核與結(jié)課考核緊密結(jié)合，根據(jù)重構(gòu)的課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容來建立更加客觀、科學(xué)、多元化的考核評(píng)價(jià)體系。如圖2所示，過程性考核包括：考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、章節(jié)測試、課程視頻觀看情況按照權(quán)重進(jìn)行綜合打分。結(jié)課考核包括：上機(jī)操作建模、求解交通運(yùn)輸行業(yè)實(shí)踐案例+多種題型組合的閉卷考試。

圖1 《運(yùn)籌學(xué)》核心知識(shí)框架

圖2 運(yùn)籌學(xué)多元化考核形式

四、結(jié)語

本文對傳統(tǒng)運(yùn)籌學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出將新型教學(xué)理念OBE與課程教學(xué)相融合，從課程目標(biāo)的重構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建、多元化考核標(biāo)準(zhǔn)體系完善等三個(gè)方面對運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行探索。經(jīng)過一年的實(shí)踐證明，OBE理念可以達(dá)到有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率和專業(yè)成績的探索目的，同時(shí)還可以培養(yǎng)具有真正專業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才。C

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