知識(shí)可視化教學(xué)設(shè)計(jì)在《物流工程》課程中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著我國物流業(yè)的高速發(fā)展，學(xué)生需要掌握的專業(yè)知識(shí)日趨復(fù)雜、系統(tǒng)。本文以《物流工程》課程中的"物流配送問題"知識(shí)點(diǎn)為依托，提出了知識(shí)可視化的教學(xué)設(shè)計(jì)，并對(duì)山東管理學(xué)院工商學(xué)院2015級(jí)物流管理本科專業(yè)的兩個(gè)教學(xué)班分別實(shí)施了知識(shí)可視化教學(xué)方案與傳統(tǒng)教學(xué)方案。最終得出利用知識(shí)可視化教學(xué)方案使教學(xué)過程變得生動(dòng)活潑，更為有序地展示知識(shí)體系的生成過程，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，并促使學(xué)生更清晰、系統(tǒng)地掌握所需專業(yè)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：知識(shí)可視化教學(xué)設(shè)計(jì)物流管理專業(yè)

一、傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)存在的局限分析

在物流管理專業(yè)教學(xué)過程中，傳統(tǒng)教師在講授具體知識(shí)之前，帶領(lǐng)學(xué)生獲知章節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)。然而學(xué)生在抽象的專業(yè)術(shù)語、學(xué)習(xí)任務(wù)面前，難以構(gòu)建深入、整體知識(shí)體系，對(duì)于如何有效開展學(xué)習(xí)更是盲目不自知，只能跟隨教師的思維進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)?？己酥R(shí)掌握情況式發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不僅不能深刻理解與前置課程的耦合關(guān)系，更是灌輸式地被動(dòng)學(xué)習(xí)。課堂知識(shí)雖能較好的掌握，但當(dāng)問題脫離課堂中存在的“樣貌”，學(xué)生在沒有教師的引導(dǎo)下，便不知如何突破，失去了關(guān)聯(lián)思考、舉一反三的能力。

二、知識(shí)可視化教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢分析

知識(shí)可視化是將文字與圖形圖像結(jié)合起來，描繪抽象、復(fù)雜知識(shí)的形成過程，并利用視覺演繹手段幫助他人系統(tǒng)地記憶、重構(gòu)、應(yīng)用這些知識(shí)。帶有顏色的圖形圖像不僅可以活躍“第一課堂”的學(xué)習(xí)氛圍，更是將教師腦內(nèi)的教學(xué)思維過程可視化，幫助學(xué)生有效梳理已學(xué)知識(shí)與待學(xué)知識(shí)的耦合關(guān)系，優(yōu)化學(xué)生知識(shí)體系，激活學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。利用可視化教學(xué)工具來設(shè)計(jì)教學(xué)過程，進(jìn)一步達(dá)到了“教是為了不教，學(xué)是為了會(huì)學(xué)”教學(xué)效果。

三、知識(shí)可視化教學(xué)設(shè)計(jì)在《物流工程》教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

在《物流工程》課程的教學(xué)計(jì)劃中，第三節(jié)課教授內(nèi)容為配送路線的優(yōu)化問題，其中包括直達(dá)式配送，簡稱TPS（Traveling Salesman Problem）和分配式配送問題，簡稱VRP（Vehicle Routing Problem）。這兩種典型的配送優(yōu)化法的配送模型本身很抽象，傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)使學(xué)生因抽象而感覺枯燥、難學(xué)。為了使學(xué)生發(fā)現(xiàn)配送模型的特點(diǎn)，掌握兩種不同配送模型的建立。在課程導(dǎo)入時(shí)，我引用思維導(dǎo)圖建立知識(shí)框架，并引用了“科尼斯堡七橋問題”和“幼兒園教師問題”作為網(wǎng)絡(luò)圖概念的導(dǎo)入，由點(diǎn)及面、有層次地引出兩個(gè)車輛路徑問題，解決問題時(shí)讓學(xué)生融入其中，一起探索，效果是很好的。下面就此方法展開課程導(dǎo)入部分的詳述，并與傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)效果進(jìn)行了比對(duì)。

1.可視化教學(xué)設(shè)計(jì)方案

教學(xué)對(duì)象：山東管理學(xué)院工商學(xué)院2015級(jí)物流管理本科1班

教學(xué)內(nèi)容：《物流工程》第八章第三節(jié)物流配送路線優(yōu)化課程導(dǎo)入

教學(xué)設(shè)計(jì)過程：

（1）利用思維導(dǎo)圖復(fù)習(xí)舊課內(nèi)容，導(dǎo)入新課知識(shí)。思維導(dǎo)圖如圖1所示。

教師：同學(xué)們，我們?cè)谏弦恍」?jié)學(xué)習(xí)了配送模式及其選擇問題，我們提到的四種配送模式，大家還記得都有哪些嗎？

學(xué)生：自用配送模式、共同配送模式、互用配送模式、第三方配送模式

教師：非常好，那么我們上節(jié)課還提到了配送模式?jīng)Q策問題，需要從企業(yè)配送規(guī)模、配送能力、配送成本等因素中進(jìn)行綜合分析。今天我將開始學(xué)習(xí)第三小節(jié)配送路線的優(yōu)化。

（2）了解學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)計(jì)劃及學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，如圖2所示。

（3）課程導(dǎo)入

教師：在我們學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，先給大家介紹兩個(gè)人物。人物1：歐拉是一名著名的自然科學(xué)家、物理學(xué)家以及運(yùn)籌學(xué)分支的創(chuàng)始人。人物2：一位幼兒園老師，在放學(xué)的時(shí)候老師給小朋友們布置了一個(gè)任務(wù)。大家看到圖3圖案，試著去滿足以下三個(gè)要求：a.從任意一點(diǎn)出發(fā)；b.遍歷各個(gè)邊不重復(fù)；c.最終回到原點(diǎn)。那么現(xiàn)在給大家5分鐘的時(shí)間，讓在座的同學(xué)們?nèi)ピ囋嚳茨懿荒芡瓿桑?/p>

學(xué)生：經(jīng)過5分鐘后，大多數(shù)學(xué)生表示解答不出來。

教師：那么我們經(jīng)過下個(gè)小知識(shí)的講解就能快速知道為何解答不出來了。這個(gè)知識(shí)點(diǎn)起源于一個(gè)經(jīng)典的小故事：科尼斯堡七橋問題?？颇崴贡な窃蒸斒康囊粋€(gè)小鎮(zhèn)，這個(gè)小鎮(zhèn)有一條普雷戈?duì)柡樱由嫌袃勺鶏u、兩個(gè)岸邊，連接兩座島和兩個(gè)岸邊有7座橋。島上居民喜歡游玩，一天有人突發(fā)奇想：能不能從一個(gè)島出發(fā)，走過每一座橋不重復(fù)，最終還回到這個(gè)島上來。但是當(dāng)時(shí)這個(gè)問題沒有人能解答上來，這個(gè)時(shí)候第一個(gè)人物歐拉恰到經(jīng)過這個(gè)小鎮(zhèn)，他當(dāng)時(shí)已經(jīng)是一位著名的數(shù)學(xué)家，于是人們求助于他。歐拉是怎么解決這個(gè)問題的呢？他把兩座島、兩個(gè)岸邊抽象成了A、B、C、D點(diǎn)，把7座橋抽象成7條線，于是一個(gè)實(shí)際問題就抽象成了由點(diǎn)、邊組成的一幅圖。他認(rèn)為：可以小島居民要求的充要條件首先圖是連通的（即兩點(diǎn)間必有一條鏈相連），且奇頂點(diǎn)（通過此點(diǎn)弧的條數(shù)是奇數(shù)）的個(gè)數(shù)為0或2。那么再回到幼兒園老師的問題上來，小朋友能否達(dá)到老師的要求呢？

學(xué)生：不能，因?yàn)橛變簣@老師給的圖中，4個(gè)點(diǎn)所連邊數(shù)均為3條，奇頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)是4，既不是0，也不是2。所以不能達(dá)到幼兒園老師的要求。

教師：很好，今后我們研究點(diǎn)和線之間的幾何關(guān)系，就是網(wǎng)絡(luò)圖論。網(wǎng)絡(luò)圖即由物流節(jié)點(diǎn)和和路線組成。但這里注意，各點(diǎn)邊之間的邊僅僅代表他們之間的幾何關(guān)系，并不代表實(shí)際的地理位置。那么我們?cè)賮砜匆粋€(gè)實(shí)際問題：如果你課間收到一條信息要求立刻去學(xué)校北門取快遞，同時(shí)你跟同學(xué)約好去圖書館還書，做完這兩件事還要回到教室繼續(xù)上課。請(qǐng)問你選擇圖4哪個(gè)方案（圖4為分送式配送知識(shí)導(dǎo)入課件截圖），使得總里程最短？

學(xué)生：兩種方案選擇人數(shù)相持。

教師：要想比較那個(gè)方案更有，我們就看哪個(gè)方案的路程最短，兩個(gè)方案的里程之差為：△SAB=“兩個(gè)人取總里程”-“一個(gè)人取總里程”=2（PA+PB）-（PA+AB+PB）=PA+PB-AB，那么△SAB大于零還是小于零呢？

學(xué)生：大于零，因?yàn)槿切蝺蛇呏痛笥诘谌叀?/p>

教師：同學(xué)們答對(duì)了，其實(shí)這就是我們配送路線優(yōu)化的一種類型：分配式配送，我們利用的就是節(jié)約里程法，它基本原理是一輛車將所有客戶的貨物裝在一起，沿著一條精心選擇的最佳路線，將貨物送到客戶手中，最終車輛還要返回配送中心。但要注意，將配送中的兩個(gè)回路合并為一個(gè)回路，每次使合并后的總運(yùn)輸距離減少的幅度最大，課時(shí)由于車輛容重的限制，我們當(dāng)達(dá)到一輛車的滿載限制時(shí)，必須進(jìn)行下一車的配載。那么根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，我們來一起求解下面的案例：配送中心（P）要向10個(gè)用戶配送商品（A～J），配送中心和各連鎖分店及各連鎖分店之間的位置關(guān)系如圖5所示，兩點(diǎn)間連線上的數(shù)字為兩點(diǎn)間的路線長度（公里）。括號(hào)里的數(shù)字為各用戶的配送量，該商品由配送中心統(tǒng)一采購并進(jìn)行配送。配送中心備用2t和4t的貨車，限定送貨車輛一次巡回距離不超過30公里，求配送中心最優(yōu)的送貨方案。

2.傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)方案

教學(xué)對(duì)象：山東管理學(xué)院工商學(xué)院2015級(jí)物流管理本科2班

教學(xué)內(nèi)容：《物流工程》第八章第三節(jié)物流配送路線優(yōu)化課程導(dǎo)入

教學(xué)設(shè)計(jì)過程：了解學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)重點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)

a.知識(shí)目標(biāo)：掌握網(wǎng)絡(luò)圖的概念；掌握車輛路徑問題的類型及核心思想；掌握節(jié)約里程法一般步驟；掌握中國郵遞員建模一般規(guī)則

b.能力目標(biāo)：能夠全面分析車輛路徑具體情況；能夠從系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況提出車輛路徑規(guī)劃方案

（2）學(xué)習(xí)重點(diǎn)：節(jié)約里程法、中國郵遞員問題

（3）學(xué)習(xí)難點(diǎn)：車輛路徑問題數(shù)學(xué)模型的建立

3.單元測試成績統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)的測試分別從選擇、名詞解釋、填空和計(jì)算四個(gè)維度進(jìn)行。其中，利用選擇題考察學(xué)生對(duì)配送路線類型的熟悉程度，利用名詞解釋考察學(xué)生對(duì)核心概知識(shí)的熟悉程度，利用填空題考察學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的掌握狀況，利用計(jì)算題考察學(xué)生的舉一反三，解決實(shí)際問題的能力。為了保證實(shí)驗(yàn)的有效性和真實(shí)性，在測試前，測試未進(jìn)行事前通知，盡量從最大程度上檢驗(yàn)出學(xué)生知識(shí)掌握的真實(shí)的水平。測試結(jié)束后，教師對(duì)兩個(gè)班級(jí)每位學(xué)生的測試成績進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，成績組統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

由表1可知，經(jīng)過一個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的同學(xué)在完成測試卷時(shí)，平均分表現(xiàn)出接近分的差異，說明1班的學(xué)習(xí)效果優(yōu)于2班。此外，1班的標(biāo)準(zhǔn)差低于2班，說明1班的學(xué)習(xí)效果穩(wěn)定性優(yōu)于2班。表1數(shù)據(jù)也反映出在《物流工程》第八章節(jié)的教學(xué)中運(yùn)用知識(shí)可化教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提高是有明顯幫助的。

四、總結(jié)

一門課程可以有不同的講授方法，可視化教學(xué)設(shè)計(jì)不僅可以使教學(xué)中更有系統(tǒng)性、層次性和遞進(jìn)性，而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)研究的興趣，引導(dǎo)學(xué)生一起思考、自主學(xué)習(xí)、共同探索。在現(xiàn)代物流行業(yè)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，知識(shí)可視化教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生能力的養(yǎng)成、實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化，有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡介：

谷雨（1989.02-），性別：女，民族：漢族，籍貫：威海，職稱：講師，學(xué)歷：研究生，研究方向：物流管理。