基于CDIO理念的物流運(yùn)籌學(xué)教學(xué)改革探索

趙敬華 榮海迎 智路平 王聰

摘? 要：文章針對(duì)目前物流運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中存在的忽略實(shí)際問題分析、側(cè)重計(jì)算過程、教學(xué)手段單一等問題，引入CDIO理念，并將CDIO項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用于該課程的教學(xué)改革中，通過構(gòu)思（Conceive）—設(shè)計(jì)（Design）—實(shí)踐（Implement）—運(yùn)作（Operate）的角度多方面進(jìn)行教學(xué)，這種以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式有助于學(xué)生對(duì)物流運(yùn)籌學(xué)的深入學(xué)習(xí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，保證課程的全面教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物流運(yùn)籌學(xué);CDIO;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In view of the problems existing in logistics operation research teaching， such as neglecting the analysis of practical problems， focusing on the calculation process and single teaching means， this paper introduces the concept of CDIO and applies the CDIO project teaching method in the teaching reform of this course. Through different aspects of conceive-design-implement

-operate， this project-driven teaching mode will help students to further study logistics operations research， further cultivate students' ability of independent learning and practical innovation， and ensure the overall teaching quality of the course.

Key words： logistics operations research; CDIO teaching concept; education reform

隨著科學(xué)的發(fā)展和管理技術(shù)的進(jìn)步，物流在管理領(lǐng)域中的地位也愈加重要，現(xiàn)階段的物流業(yè)已經(jīng)成為了融合倉儲(chǔ)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、貨代業(yè)和信息業(yè)等的復(fù)合型服務(wù)產(chǎn)業(yè)。《物流運(yùn)籌學(xué)》作為物流管理專業(yè)主干課程之一，將運(yùn)籌學(xué)與物流管理有機(jī)結(jié)合在一起，是一門以人機(jī)系統(tǒng)為組織、管理為手段，把數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)作為工具去研究各類有限資源的合理規(guī)劃和最優(yōu)化決策方案的綜合課程。《物流運(yùn)籌學(xué)》課程的作用在于實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的優(yōu)化，是系統(tǒng)理論在實(shí)際物流中應(yīng)用的具體方法。運(yùn)籌學(xué)中的線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、運(yùn)輸問題、整數(shù)規(guī)劃、指派問題、存儲(chǔ)論、排隊(duì)論等模型與理論均為日常生活中的物流問題提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方法。

然而《物流運(yùn)籌學(xué)》在實(shí)際的課程教學(xué)過程中存在著諸多問題，比如教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于對(duì)各類案例模型的求解，但是忽略了對(duì)實(shí)際問題的提煉和分析;側(cè)重于求解計(jì)算過程，而忽略了算法設(shè)計(jì)的原理思路以及求解工具軟件的運(yùn)用;知識(shí)體系復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度大影響學(xué)生熱情與興趣;教學(xué)方法多以講授為主，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力差。在此背景下，將CDIO教學(xué)理念引入到物流運(yùn)籌學(xué)的課程教學(xué)中能夠取得更好的教學(xué)效果。CDIO教學(xué)理念代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），這種工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生能夠更加主動(dòng)、有效地去學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)多方面的發(fā)展。CDIO培養(yǎng)大綱從工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面出發(fā)[1]，以綜合的培養(yǎng)方式讓學(xué)生更加扎實(shí)地構(gòu)建知識(shí)體系并在實(shí)踐中靈活運(yùn)用。

1? CDIO理念簡(jiǎn)介

CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)聯(lián)合探索創(chuàng)立，不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更注重對(duì)具有可操作性能力的培養(yǎng)。CDIO包括了三個(gè)核心文件：1個(gè)愿景、1個(gè)大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)。它的愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。它的大綱首次將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過程能力以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性[1]。它的12條標(biāo)準(zhǔn)（以CDIO為基本環(huán)境、學(xué)習(xí)目標(biāo)、一體化教學(xué)計(jì)劃、工程導(dǎo)論、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)、工程實(shí)踐場(chǎng)所、綜合性學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)、教師能力的提升、教師教學(xué)能力的提高、學(xué)生考核、專業(yè)評(píng)估）從不同角度和不同層面進(jìn)行考慮，并且尋找如何提高各種能力的方法，落實(shí)全面的教育模式，對(duì)學(xué)生和老師都具有重要意義，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢(shì)。

至今我國(guó)共有105所高校加入“CDIO工程教育聯(lián)盟”，取得了良好的教學(xué)效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)的歡迎。劉進(jìn)對(duì)物流信息系統(tǒng)課程引入CDIO理念，進(jìn)行教學(xué)再設(shè)計(jì)，通過數(shù)據(jù)調(diào)查得到了更好效果的教學(xué)質(zhì)量[2];周蓉和沈維蕾針對(duì)現(xiàn)有設(shè)施規(guī)劃與物流分析教育模式的不足，結(jié)合CDIO工程教育理念進(jìn)行改革，對(duì)學(xué)生工科思維的養(yǎng)成和學(xué)科體系的建立具有重要意義[3];余發(fā)軍和王雙紅通過實(shí)踐得到基于CDIO理念的物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)方式可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)其在工程實(shí)踐中的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力[4];武科通過引入CDIO理念，科學(xué)定位工民建方向人才培養(yǎng)目標(biāo)，革新和完善教學(xué)方式，提升教師隊(duì)伍的綜合素質(zhì)[5];李源源提出借鑒CDIO工程教育模式改革我國(guó)高校的工程教育，從而對(duì)提升我國(guó)工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量和國(guó)際化水平具有十分深刻的意義[6]。CDIO工程教育在中國(guó)經(jīng)過十余年的發(fā)展與推廣，在本土化的基礎(chǔ)上不斷融入創(chuàng)新因素，積極推動(dòng)各高校的一體化課程。加大CDIO教育理念的重視，致力于學(xué)生教師共同進(jìn)步，取得了顯著的效果和成績(jī)，也持續(xù)促進(jìn)了中國(guó)的工程教育改革。

2? 引入CDIO教學(xué)理念的物流運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)

本科階段的《物流運(yùn)籌學(xué)》課程2學(xué)分，36學(xué)時(shí)，課程的學(xué)生人數(shù)介于90～110之間，在課程開始時(shí)，老師可對(duì)于提出的案例進(jìn)行2～3分鐘的介紹，隨后班級(jí)學(xué)生自行組成4～6人小組，小組成員中概念能力較強(qiáng)的同學(xué)可負(fù)責(zé)相關(guān)案例的分析和問題提煉，設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)的同學(xué)負(fù)責(zé)模型的建立，計(jì)算能力較強(qiáng)的同學(xué)負(fù)責(zé)模型的求解與分析，總結(jié)能力強(qiáng)的同學(xué)則負(fù)責(zé)項(xiàng)目演講，重要的是各環(huán)節(jié)都需要大家的投入，并且互相學(xué)習(xí)對(duì)方的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)自己的短處，綜合培養(yǎng)自己的能力。最后，通過老師和其他小組代表的點(diǎn)評(píng)來對(duì)自己的“項(xiàng)目”進(jìn)行反思糾正。CDIO教育理念的引入著眼于知識(shí)與能力培養(yǎng)，將物流運(yùn)籌學(xué)的課程內(nèi)容統(tǒng)一于“構(gòu)思”、“設(shè)計(jì)”、“實(shí)現(xiàn)”、“運(yùn)行”四個(gè)過程，在完善知識(shí)體系的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力培養(yǎng)的一體化?；贑DIO的教學(xué)活動(dòng)開展要充分體現(xiàn)學(xué)生在“做中學(xué)”的知識(shí)、能力、素質(zhì)的綜合培養(yǎng)，必須做好課堂內(nèi)外教學(xué)安排，并使二者有機(jī)結(jié)合。表1為物流運(yùn)籌學(xué)主要涉及章節(jié)與相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)。

（1）構(gòu)思能力—構(gòu)思能力的培養(yǎng)。對(duì)于《物流運(yùn)籌學(xué)》課程的CDIO構(gòu)思，就是要確定該課程的基礎(chǔ)概念需求及理論體系，即給出課程內(nèi)容總覽，介紹基礎(chǔ)概念，主要包括運(yùn)籌學(xué)的意義、線性規(guī)劃問題的提出、原問題與對(duì)偶問題的關(guān)系、整數(shù)規(guī)劃的意義、動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念。在開課之前布置學(xué)生對(duì)課本的大致預(yù)習(xí)，自主形成一個(gè)大概運(yùn)籌學(xué)知識(shí)體系，開課時(shí)通過實(shí)際生活中一些真實(shí)確切的物流問題，讓學(xué)生自主進(jìn)行構(gòu)思，通過適當(dāng)?shù)陌才藕徒M織，給學(xué)生充分的自由，當(dāng)一部分同學(xué)提出想法后，必定將會(huì)有另一部分同學(xué)得到啟發(fā)，同學(xué)之間相互補(bǔ)充，在老師的指導(dǎo)下完成問題，為后續(xù)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作奠定基礎(chǔ)。

（2）設(shè)計(jì)能力—設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。設(shè)計(jì)能力主要是為了摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只會(huì)把大量的學(xué)習(xí)精力放在如何對(duì)一個(gè)模型進(jìn)行求解計(jì)算，而忽略了最重要的內(nèi)容—算法設(shè)計(jì)的原理與思路。運(yùn)籌學(xué)中的單純形法、對(duì)偶單純形法、表上作業(yè)法、分枝定界法、圖解法等很多求解方法在實(shí)際生活中和工作中并不普遍，但各類方法涉及的算法原理和設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。在明確了一個(gè)案例中的核心問題以及需求之后，最重要的一步就是要能夠構(gòu)思出最佳的決策方案，利用課本知識(shí)與老師適當(dāng)?shù)奶崾?，以團(tuán)隊(duì)的形式擬定方案，尤其是模型的構(gòu)建和思路設(shè)計(jì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)內(nèi)的同學(xué)提出自己的設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)內(nèi)相互借鑒比較，互相學(xué)習(xí)，在達(dá)到統(tǒng)一的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間的比較，提高設(shè)計(jì)過程中分析問題、解決問題的能力。

（3）實(shí)現(xiàn)能力—實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)。目前各高校的學(xué)生往往具備較強(qiáng)的手工計(jì)算能力，但卻不具備現(xiàn)實(shí)案例中大規(guī)模問題的各類軟件的使用能力，如應(yīng)重視運(yùn)用Excel、Lingo、Matlab等軟件求解數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而提高對(duì)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。在教學(xué)中，要積極改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和模式，對(duì)于實(shí)踐的內(nèi)容要嚴(yán)格落實(shí)而不是“填鴨式”教學(xué)，要發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維方式和動(dòng)手能力的作用，加大學(xué)生對(duì)軟件使用能力的要求，讓學(xué)生不拘泥于書面分析和計(jì)算，激勵(lì)學(xué)生不斷創(chuàng)新和自我完善。指導(dǎo)學(xué)生綜合利用運(yùn)籌學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、撰寫畢業(yè)論文等。

（4）運(yùn)作能力—運(yùn)作能力的培養(yǎng)。對(duì)于學(xué)生的項(xiàng)目成果，項(xiàng)目展示也是十分關(guān)鍵的一個(gè)步驟。學(xué)生可推薦項(xiàng)目主講人對(duì)項(xiàng)目的原理與思路、創(chuàng)新點(diǎn)以及存在的問題進(jìn)行匯報(bào)，將教師評(píng)價(jià)和研究報(bào)告列入考核范疇，形成多元化的考核體系，帶領(lǐng)學(xué)生深入了解和學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域熱點(diǎn)話題，形成自己的見解。目前不少高校都有自己的校內(nèi)物流實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過課堂上物流運(yùn)籌學(xué)的知識(shí)學(xué)習(xí)后，老師可帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)問題的來源以及解決原理進(jìn)行說明，激勵(lì)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行軟件的操作，更好地理解書本上的規(guī)劃和優(yōu)化思路;校外，學(xué)?？蓭ьI(lǐng)學(xué)生積極參觀對(duì)接的物流企業(yè)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的參觀和學(xué)習(xí)記錄，改變以往枯燥無味的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

基于CDIO理念，對(duì)現(xiàn)階段的物流運(yùn)籌學(xué)進(jìn)行改革，得到一個(gè)完整的教學(xué)體系，相關(guān)的課程內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、組織形式如表2所示。

將其中的匯報(bào)討論具體化，運(yùn)籌學(xué)教學(xué)模式中應(yīng)該體現(xiàn)模型是從案例中來、到案例中去的思想。尤其應(yīng)注意以下三點(diǎn)：

（1）案例內(nèi)容的實(shí)時(shí)性。目前，大多數(shù)《物流運(yùn)籌學(xué)》教材上的一些案例都是經(jīng)典的，時(shí)間有些久，必然少了些時(shí)代性。因此，在討論案例時(shí)要注意與現(xiàn)階段的一些大數(shù)據(jù)、人工智能、智慧供應(yīng)鏈等相結(jié)合，學(xué)生在參考一些經(jīng)典書目和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上更應(yīng)該閱讀近幾年的具有價(jià)值意義的文章，有實(shí)時(shí)性的同時(shí)也起到補(bǔ)充內(nèi)容的作用[7]。

（2）案例情景的真實(shí)性。要保證《物流運(yùn)籌學(xué)》課程中涉及的每個(gè)案例都有真實(shí)的背景資料，尤其對(duì)于一些知名企業(yè)的相關(guān)案例不僅可以吸引學(xué)生興趣，并且為學(xué)生提供了知識(shí)和生活相結(jié)合的橋梁，讓學(xué)生可以融入案例中，提煉出需要解決的物流問題，營(yíng)造出分析切切實(shí)實(shí)地在解決現(xiàn)實(shí)的物流問題，如配送路線優(yōu)化、人力資源優(yōu)化配置和物流中心選址等[8]。

（3）案例算法的經(jīng)典性。對(duì)于經(jīng)典算法的掌握是課程的核心環(huán)節(jié)，比如線性規(guī)劃問題的單純形法，通過設(shè)計(jì)線性規(guī)劃問題的案例，讓學(xué)生在案例問題中熟練地理解線性規(guī)劃模型和靈活地運(yùn)用單純形法。每位同學(xué)都必須掌握經(jīng)典案例的經(jīng)典算法，并且可以做到舉一反三用來解決后續(xù)稍微擴(kuò)展的問題，大致流程[9]如圖1所示。

對(duì)于CDIO教學(xué)理念12條標(biāo)準(zhǔn)的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有一個(gè)相關(guān)的規(guī)則范圍，提供了進(jìn)一步的清晰度的同時(shí)又提供了一個(gè)計(jì)算整體性分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)，從而促進(jìn)了基準(zhǔn)測(cè)試和持續(xù)改進(jìn)[10]。最后一條標(biāo)準(zhǔn)—專業(yè)評(píng)估必須要落實(shí)，在“合理性”的基礎(chǔ)上，學(xué)生應(yīng)說明其設(shè)計(jì)的合理性，并有適當(dāng)?shù)姆治雠c思辨，也就是Operate運(yùn)作能力的一部分。成績(jī)?cè)u(píng)定以學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)和工作成果為依據(jù)，推薦以下考核方式并適當(dāng)減少筆試所占的比例：期末總成績(jī)=自主案例分析能力（20%）+課堂表現(xiàn)（20%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）+期末筆試（30%）。

3? CDIO理念在課程教學(xué)實(shí)踐中的效果及啟示

CDIO理念下的物流運(yùn)籌學(xué)通過一系列的優(yōu)化改革，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，同時(shí)又培養(yǎng)了個(gè)人能力和解決實(shí)際優(yōu)化問題的能力，學(xué)生責(zé)任意識(shí)增強(qiáng)，初步實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革的初衷，也使得教學(xué)體系更加完善并且?guī)砹艘韵聝?yōu)勢(shì)：

激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)參與的熱情非常高。當(dāng)一些課堂引入CDIO教學(xué)理念時(shí)，一方面學(xué)生的出勤率大大提高，在課堂教學(xué)中，為了實(shí)現(xiàn)組內(nèi)分配的項(xiàng)目，大部分學(xué)生帶著問題來聽課，注意力也明顯較之前集中許多;另一方面增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力及科技創(chuàng)新的想法，在老師的指導(dǎo)下，許多學(xué)生也會(huì)自己利用空余時(shí)間豐富自己的知識(shí)面，對(duì)于校內(nèi)校外的創(chuàng)新比賽和建模大賽報(bào)名人數(shù)明顯增加，提高了該領(lǐng)域的學(xué)習(xí)成果質(zhì)量。

提高了學(xué)生的課程成績(jī)。當(dāng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高時(shí)，學(xué)生的知識(shí)獲取便也進(jìn)一步增多，20%的課堂表現(xiàn)成績(jī)上升，同時(shí)也帶動(dòng)了學(xué)生的案例分析能力，出勤率及格率紛紛提高，學(xué)生在得到較高的期末總成績(jī)時(shí)會(huì)因自己的收獲更加對(duì)物流運(yùn)籌學(xué)感興趣，進(jìn)一步會(huì)希望學(xué)到更多相關(guān)知識(shí)。分組作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)也有效地避免了學(xué)生之間的抄襲，增加了學(xué)生之間交流的機(jī)會(huì)，也在無形中鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)合作能力。

加大了培養(yǎng)人才力度。以“案例”為載體來組織教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程充滿挑戰(zhàn)性和實(shí)用性，對(duì)以后的工作也有很大的幫助。國(guó)內(nèi)最早引入CDIO理念的是汕頭大學(xué)，隨后其他高校也逐步導(dǎo)入CDIO理念，并運(yùn)用在不同的課程中均取得了良好的教學(xué)成果。CDIO提供的集成學(xué)習(xí)可以開發(fā)深度學(xué)習(xí)技術(shù)同時(shí)發(fā)展個(gè)人技能，讓學(xué)生接觸到產(chǎn)品和過程中行業(yè)的工作環(huán)境[11]，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能、分析和解決問題的實(shí)踐能力，更提高了就業(yè)能力。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)的歡迎，也對(duì)新的工作環(huán)境有更快的適應(yīng)力，社會(huì)對(duì)高等教育的要求開始不斷變化，各機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始實(shí)施學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)新的技術(shù)和方法[12]。

教師能力的提升。根據(jù)近些年的教學(xué)反饋，該課程實(shí)施成效顯著，達(dá)到了師生共同進(jìn)步。課堂上不斷更新和討論的案例會(huì)促使老師不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，豐富自身的學(xué)術(shù)知識(shí)，同時(shí)也可探索更好的授課方式，進(jìn)一步取得相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究成果，提高個(gè)人能力和論文水平。引入CDIO教育理念的物流運(yùn)籌學(xué)會(huì)大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，越來越多的學(xué)生在考研時(shí)選擇運(yùn)籌學(xué)，而且成績(jī)也明顯提升，各類競(jìng)賽榮譽(yù)層出不窮，進(jìn)一步提高了對(duì)老師的教學(xué)能力要求，在良好的改革形勢(shì)下，雙向的努力能夠有效的達(dá)到師生共同進(jìn)步。

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