基于CDIO的运筹学“线上——线下”交互式教学改革研究
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作者:宗意 李琪 陈宁
摘要：运筹学课程是本科高校物流工程专业的核心基础课程，在培养计划中占据重要的地位，是后续学习仿真、优化等课程的重要基础课，所以学生能否掌握运筹学的相关理论和思维对于本科培养计划的实现十分重要。本文基于运筹学的教学现状，将CDIO工学教学模式的构思、设计、实现和运作的教育理念与网上教学平台相结合，对运筹学课程的教学模式进行探究，形成具体的教改方案，期望能在学生学习的主动性、创新性、有效性等方面有所提升。
关键词：CDIO;线上线下;运筹学;教学改革
中图分类号：H191 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）19-0139-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
运筹学课程作为本科物流工程专业的一门必修课，很多学校也将其作为考研专业课，可见运筹学对于物流工程专业学生能力培养十分重要[1]。该课程主要应用统计学原理、数学模型和算法等来解决现实经济管理中出现的问题，试图找出问题的最优或近似最优的方案，所以对于数学、统计及计算机知识和创新能力要求较高，单纯地通过传统的输入式教学模式无法满足教学目标。而近年来提出的CDIO工程教学模式，可以很好地解决运筹学枯燥、难学的问题。
1 CDIO工程教学模式简介
CDIO工程教学模式开始于2000年，是由麻省理工学院与瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队历时四年的研究成果。后来不断在全球的教育领域内推广，并成立以CDIO命名的国际合作组织，不断地推广新的教育理念。CDIO分别是Conceive-Design-Implement-Operate四个核心概念的首字母的结合体，即构思、设计、实现和运作。CDIO工程教学模式主要以能力导向为核心理念，学生在学习工程理论知识的基础上，强调个人能力和团队合作能力的训练和提高。国内最先涉足CDIO工程教学模式的是汕头大学，2005年开始进行CDIO工程教学模式的研究，2009年中国民航大学也加入研究和应用的行列，之后国内高校纷纷效仿，取得了很好的效果，教学成果的提高证实了CDIO工程教学模式的有效性。
2 运筹学教学现状
运筹学作为物流工程专业核心基础课程，在本科阶段主要涉及线性规划模块、运输问题模块、整数规划模块、图与网络分析模块四个部分的教学，各部分教学可以分别用于优化不同类型的问题，各部分教学内容的模型和方法各具特色[2]。现阶段本校运筹学教学仍以课上教学为主，学生学习的主动性较差，教学效果不太理想。总体来说，现阶段本校运筹学教学存在的问题，有以下几个方面。
1）课程内容难度较大，课上教学时间紧张
运筹学要求学生对运筹学的各类模型在理解的基础上能够用以解决现实经济管理中存在的问题。最基本的要求是能够掌握各类模型以及各类模型的求解方法，课程内容涉及大量的运算，并且需要较强的迭代思维，数学基础较差的学生在这一阶段就很吃力了，然而在基础要求之上更要培养学生能够利用模型解决现实问题的能力。所以传统的仅专注于课堂教学的方式，48学时要求学生掌握全部教学内容，时间十分紧张。
2）教学手段单一，课下学习效果不可控
现阶段该课程仍然以教师课上讲授为主，课上通过多媒体设备展示数学模型和求解方法，并用板书标注重点和难点。每次课后安排适当作业，学生按照课上所学的方法完成课后作业。弊端在于课上时间有限，主要以老师讲授為主，学生学习知识较为被动，学习的积极性差，较少有学生能够主动思考[3]。而且基础差的同学理解课上内容有一些难度，课下需要大量练习来巩固课上内容，但学生课下作业互相传阅现象明显，课下学习效果不可控。
3）考核方式单一
该课程目前的考核方式为期末试卷占比70%，平时成绩占比30%，包括日常出勤，课后作业和课堂笔记三个部分。由于期末试卷分数占比较高，所以学生在整个学期学习过程中都以通过考试为基本目的，忽视自身能力的提高，很多同学期末成绩很高，但是在后续的课程设计实践环节却表现平平[4]。因此可以看出当前的考核方式较为单一，不能突出能力考核的目的。
3 基于CDIO的“线上——线下”交互式教学设计
1）基于CDIO的“线上——线下”交互式教学内容设计
教学内容方面，将CDIO工程教学模式融人教学内容中去，整个教学内容以提高学生解决问题的能力为根本目的。教学内容仍以现阶段本科的四大模块教学内容为主，分别为线性规划模块、运输问题模块、整数规划模块、图与网络分析四大模块，但改变教师主导的方式，鼓励学生主动探究。一方面，在各个模块教学内容方面，以案例教学引起学生的兴趣，从而引申出基本模型，进一步地不断地减少约束条件，增加模型的难度，鼓励学生创新，从而提高学生解决问题的能力。另一方面，在每一模块最后都安排一学时，对该模块的模型和方法进行扩展，鼓励同学发散思维，了解所学模型能够求解的现实问题，扩展学生的视野，为后续的课程设计打下基础。
2）基于CDIO的“线上——线下”交互式教学模式设计
“线上——线下”交互式教学的根本目的在于提高学生对上述四部分基础知识的掌握和应用能力，通过设计丰富的教学环节，改变学生的学习习惯，使学生不得不向主动学过渡。设计的教学环节主要包括课前预习，课堂学习，课后巩固提升三个阶段，如图1所示。三个阶段中课堂学习主要以线下学习为主，课前预习和课后巩固主要依赖于线上学习，线上环节主要借助于学习通平台完成。
课前预习：课前预习环节主要通过学习通平台完成，教学团队将主要知识点、重难点、PPT、案例和相关视频等资料上传至学习通平台，要求学生预习后完成相对应的练习题，教师通过学习通平台能够看到学生的预习效果。对于课前预习的案例，鼓励同学课前查找相关资料进行讨论，也可以通过学习通平台进行师生互动，引导学生主动思考，培养学生的创新意识。 课堂学习：在课前预习的基础上，学生已经对基本概念、理论有了一定的理解，因此课堂时间将集中针对预习阶段反映出的问题以及课程的重难点问题进行集中讲解[5]。在此环节中，以教师提出具体的案例或者模型为开端，学生在提前预习的基础上进行独立思考和小组讨论，对具体的案例提出自己的看法，提出初步模型和求解方法，教师在此基础上进行引导式的完善，展示最终的课程成果。最后鼓励学生对重难点内容进行总结和提炼。在此环节可以充分利用多媒体资源和学习通线上资源，尤其是对于较复杂的模型以及求解方法，借助于视频、动画等手段，能够更直观地展示具体的逻辑和步骤，有助于学生更好地理解教学内容。
课后巩固提升：此环节主要着重于拓展课上内容，考查学生课上内容的掌握情况。教师在学习通上发放课后作业以及相关资料，要求学生按时完成课后作业，对于基础较好的同学可以阅读相关资料，挖掘学习潜力。另外学生可以针对课上学习和课后作业进行线上提问，教师给予集中解答。
上述教学环节将CDIO工程教学模式贯穿始终，以提升学生能力为根本，通过引导学生对问题进行分析和分解，构思解决方案，从而设计有效的模型和方法，进一步利用设计的模型和算法对问题进行求解，最后对全过程进行分析，能够大大提高学生学习的兴趣，也能在课程中将所学与实践相结合，提高学习效果。
3）“线上——线下”交互式考核标准设计
考核标准必须将过程考核纳入整体考核中，充分体现对学生学习效果、创新能力和解决问题能力的考核，将课前预习、课堂讨论、课后作业和讨论、期末考试纳入考核范围内。初步按照课前预习（10%）、课堂讨论（10%）、课后作业（20%）和讨论（10%）、期末考试（50%）的标准进行考核，改变传统的“一张试卷决定生死”的状态。
4 基于CDIO的“线上——线下”交互式教学预期效果
1）学习效果有所提高
改革之前，学生下课了，学习也就随之中断，但改革之后，加入了课前预习和课后练习两个阶段，将学生的课上、课下结合起来，学生的学习时间增多了，学习效果必然有所提高。另外，学生通过阅读教师在学习通上传的相关资料，也能加深学生对于所学内容的理解和掌握。
2）学习的主动性提高
一方面，通过课前预习，课堂内容对于学生来说更容易掌握，能增加学生学习的兴趣。另一方面，改变传统的输入式教学模式，基于CDIO工程教学理念，以案例的形式引导学生不断地思考、探索，鼓励学生相互讨论从而发散思维，解决问题，提高学生的学习的主动性。
3）学生的创新能力有所提高
通过课上、课下讨论，学生对教学内容能有更深的理解，学生通过查找、阅读相关资料，能够对一些具体问题提出自己的看法，从而使后续的课程设计内容顺利完成。
5 结论
本次教学改革，将CDIO工程教学模式引入到运筹学的教学中，以问题为导向，有效的解决传统的输入式教学存在的问题，通过丰富教学环节，以课前预习、课堂教学、课后复习形成教学闭环，结合学习通线上教学平台，将学生的课下时间和课上时间结合到一起，能有效地提高学生的学习的主动性，提升教学效果。
参考文献：
[1]董佳，基于CDIO理念的《商务会展管理》课程改革研究[J].决策探索（下），2020（1）：79.
[2]张优美.基于CDIO的技能型创新人才培养研究与实践[J].才智，2020（3）：52.
[3]李娜.探究基于CDIO理念的“嵌入式系统”教学模式改革[Jl.科技风，2020（1）：46.
[4]宋杰鯤，付峰，运筹学课程的教学改革研究[J].数学学习与研究，2019（23）：9-10.12.
[5]陈红兵，王三福.运筹学课程的教学改革与实践[Jl.教育教学论坛，2019（42）：125-126.
【通联编辑：张薇】
基金项目：沈阳城市建设学院校内重点课程建设项目
作者简介：宗意（1990-），女，辽宁营口人，硕士研究生，讲师，研究方向：物流工程。
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