物流運籌學立體教學研究

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【摘要】針對《物流運籌學》現有教學問題，結合教學互聯網化等趨勢，引入微課、其余課程的運作優化軟件等手段，構建以課堂教學為主戰場，以微課為輔，以實驗為能力拓展的《物流運籌學》的立體教學模式，提出了該模式的架構和功能組成。該模式覆蓋教學空間、時間和學生不同認知水平的多層次，實踐證明有較好效果。

【關鍵詞】物流運籌學;立體教學模式;教學改革;互聯網+教學;微課;課程融合

1引言

運籌學是物流、管理相關專業的基礎課程［1］。為了突出物流專業背景和講授有針對性的運籌學理論，廣西大學等不少高校的物流相關專業直接設置了《物流運籌學》課程。經過多年摸索和不斷改革，廣西大學物流工程專業形成了較成熟的《物流運籌學》教學方案，教學效果良好，但仍然存在和出現了一些新的問題，制約了教學效果:①近2年招生人數增加，使教學學生人數增加，學生也出現了更多的水平和認知能力層次，使相同的教授內容和節奏無法取得先前同等滿意的教學效果，增加了教學難度;②隨著互聯網、計算機、智能手機等在學生群體中的廣泛應用，學生越來越傾向于一些通過互聯網、計算機來學習，完全的課堂教學影響了原先設計的教學方案和手段的效果;③為了突出物流專業背景，雖然在《物流運籌學》的講解中融入了大量物流問題，但由于課程開設在大二，學生很少接觸物流專業課程，對物流的概念和運作優化問題認識不夠，一方面，增加了教學的難度，另一方面，仍然會使學生認為無法解決實際的物流運作問題，學習后在工作上沒有用武之地，失去了學習興趣，削弱了學習效果。因此急需改革。為了應對和適應計算機、互聯網的融入趨勢，關于立體教學模式的研究得到了迅速的發展［2－8］，增強了師生的互動。但當前的立體教學模式的相關研究主要集中在英語［3－5］和“馬克思主義基本原理概論”、“思想和中國特色社會主義理論體系概論”等［6－8］文科類課程，而對于運籌學或者物流運籌學的立體教學模式研究基本上沒有涉及到。鑒于此，我們在綜合分析當前學生規模、教學趨勢、設施和互聯網等技術對學生的影響的基礎上，提出引入微課、物流工程專業的其他課程軟件工具等教學手段或工具，形成了《物流運籌學》的立體教學模式。

2《物流運籌學》立體教學模式設計

所謂立體教學模式，指為完成規定的教學目標和內容，通過多元化教學手段實現教學資源整合，達到課程講授多樣化，學習支持立體化和學生學習主動化、個性化的教學模式?！段锪鬟\籌學》屬于專業基礎課，其知識點是學習其他專業課的基礎或與它們的知識點重合，如課程講解的單、多配送中心配送路徑規劃與《配送中心規劃》中的配送中心規劃的一些基本理論高度重合，但教學時，尤其是問題背景，學生還不能很好理解，而在《配送中心規劃》課程中卻配置了相應的規劃軟件如TransCAD，并布置了課程設計來輔助。這些特點決定了需要進一步加強與其他課程的融合，可借助于其他專業課的工具來幫助教學。2．1立體教學模式的目標體系。根據《物流運籌學》課程特點和教學問題，提出該課程立體教學模式的立體性目標，主要體現在3個方面。①多時間。運籌學的教學內容很多，包括預測論、規劃論、網絡理論等，前期雖然根據物流專業需求針對性地選取了預測論、物流網絡規劃等特色教學內容，但因教學計劃的時限，課堂教學時間緊張，一些教學難點無法花更多時間突破。同時，隨著教學改革的不斷推進，一些新的方法被不斷補充到教學知識點中，如預測論部分，以前只講解移動預測法、平滑指數法、回歸預測法，現在增加了神經網絡法等新的預測方法。而它們本身復雜，教學難度更大，需要消耗更多教學時間，使得教學時間愈發緊張。再者，一些難度較大的知識點，學生希望能更多地在課后重復學習，即延伸教學。這決定了需要打破集中教學的時間限制，建立課后教學體系充分利用課后的時間。讓學生隨時可自主選擇學習時間進行知識點、加強型學習。②多空間。即使教學不再局限于課堂。受條件的限制，先前的《物流運籌學》教學集中在課堂和少量課外答疑，這一方面使學生認為只有去課堂才是教學，其他時間都不算學習時間，因此，學習局限于課堂(教室)內;另一方面，當學生有問題想找到老師或資料解決學習疑問或者難題時卻因為不在課堂，無法及時處理，耽誤了學習，如時常碰到學生掌握最小費用流的問題，因無法及時問老師，導致無法完成作業，或者直接不交或者抄作業現象;另，少量學生不喜歡上課，或者喜歡自習、在宿舍學習或者通過手機等方式學習，如一些學生上課總坐在教室最后排，但喜歡自己看書做作業或者看視頻學等。因此，需要突破課堂內的教學限制，使學習或者復習有更多空間場所。③多層次。即要體現學生的個性化差異和對知識多層次的要求，但兩者互相關聯。如前所述，目前我校專業人數越來越多，學生的基礎、學習習慣、掌握知識快慢、學習興趣和欲望等差異越來越明顯，導致了對教學速度、知識的教學重復度及其價值、內容需求的差異。因此，單純的課堂無法滿足所有學生的個性化教學，需要在教學難度、內容、學生群體上覆蓋多個層次。2．2立體模式的框架?；谝陨夏繕?，通過①設立一些教學重點、難點的微課;②加強與其他課程或工具的融合，建立物流運作問題的仿真案例和實驗;③引導部分學生擬定大學生創新項目或者吸納他們加入項目組開展特定問題或者特定方法的研究，建立了以課堂教學為主，微課為輔，基于仿真軟件等的實驗為拓展的《物流運籌學》的立體教學方案，形成了多空間、多時間，覆蓋認知多層次的立體教學模式和環境。設計的《物流運籌學》立體教學模式的框架如圖1所示。其中時間維、空間維、知識維為目標或者功能，立體教學方案為實施方案，通過立體教學方案實現三個維度的目標或者功能，反過來以三個維度目標為驅動可影響立體教學方案的設計?！段锪鬟\籌學》的立體教學方案劃分為課堂講解方案，重點、難點的微課、實驗方案和項目任務四個組成部分，其中課堂講解方案是核心，后面3部分是其有效補充。時間維即對學生的學習時間的安排，充分利用上課時間和課后時間，將學生在本課程的學習時間劃分為上課時間、自主微課學習時間、自主實驗時間和項目研究時間，即形成了“課堂教學+課后微課學習+實驗+參加項目研究(創新項目)”的教學安排?？臻g維指學生的學習場所，通過微課等手段，拓展了學生的學習場所，使學生的學習不再局限于課堂(教室)內，而在課后的學習時間可以選擇自己自由學習的地方，只要能通過互聯網訪問微課都可行，如宿舍、校園廣場等。而通過實驗方案充分利用了專業實驗室，使只面向專業課程開放的實驗室都提前面向學生使用。知識維指本立體教學模式涉及的知識層次，包含教學計劃知識點、部分重點和難點、部分重點和拓展方法、專門方法或問題4個層次，它們間存在交叉和互補關系。立體教學方案各部分涉及的知識點層次分工如下:課堂講解方案覆蓋教學計劃的全部知識點，重點、難點的微課覆蓋部分學生反饋的難點和老師確定的重點內容，如單純形法;實驗方案覆蓋部分重點和拓展方法的講解，主要通過自主設計的軟件和其他課程的軟件來實現，簡化求解過程，讓學生理解求解方法對物流運作問題的效果;項目任務則針對一些特定的優化方法和物流運作問題的更深層次的研究而確定的任務，主要針對拓展性的優化方法的理解、應用和課堂無法涉及的物流運作新問題的運籌學解決方法，如協同配送的路線優化、遺傳算法解決協同配送的配送任務調度等問題。第一、二層次側重于課堂基本知識的訓練，注重學生對課堂教學內容的掌握，通過復習知識點和模仿就能完成類似問題求解;第三個層次側重于初始研究，讓學生去感受軟件工具的魅力，掌握一定的運籌學和領域軟件工具，同時訓練學生為同一問題找到多個解決方案，及評估方法的優劣性，即體會研究的內涵，訓練學生去比較;第四個層次則是完全的新問題，訓練學生針對特定問題來探討如何通過運籌學的思想或方法解決，側重于靈活應用，讓學生去建立模型，或者學習一些專門的新方法，如蟻群算法。立體方案的第1、2部分針對全部學生，而第2部分雖然也面向全部學生，但更強調針對3個特殊群體:課堂學習不專心、缺課的學生，對難點理解不透學生和喜歡互聯網學習的學生，第3部分則針對想多學少量知識的學生，這部分學生有一定空閑時間，有些興趣想做些拓展學習，但積極性又不太高，第4部分則針對有研究潛質的學生，其有較強的學習能力，除了完成規定的學習任務外，還有較多的空閑時間。教學方案、知識點和目標學生層次的關系矩陣如表1所示，對應目標學生群通過四部分方案的學習，可望達到知識維的知識層次，最終實現個性化教學。表1中X表示有針對關系。

3立體教學模式的實施要求

①實施時，微課和基于運作軟件的教學案例和實驗都以邊制作邊實踐的方式進行，以便于改進。微課主要以學生課后自己播放為主，實驗優先鼓勵自愿方式開展，以拓展高層次水平學生能力。②合理分配立體教學方案的時間。雖然立體教學方案設計時已經有了時間目標，但為了保證課堂教學的內容、能力目標，在立體方案形成之后，可以利用立體方案優化教學時間，將前期全部通過課堂講授的內容，分配一部分給微課和實驗課程。這樣既可以保證時間，也可以引入更多的新內容，實現對學生的引導，如，在講解單純形法時，有時因板書和交互討論，出現某天課程結束時只講解完該方法2/3的知識點情況，此時，便安排每個學生通過對應微課自主學習余下部分，并列入考核要求。這種做法使整個教學更具柔性。③需要科學的考核方案來引導和保證各方案的效果和學生的層次目標?？赏ㄟ^平時成績來區分學生的學習層次，在成績評定方法給予一定優化。根據表1，將第一、二層次的學習作為要求學習和考核內容，第三層次的學習作為選學內容，其學習成績作為平時成績的一部分，完成第三層次學習，經過評定后，可以適當加分，而對第四層次則不納入考核，且需要經過甄別的學生才被引導和邀請其加入項目組開展研究，但需要制定項目任務來督促其探索和思考。

4實施效果

按照以上框架，我們選取了“線性規劃的基、基本解、單純形法、運輸問題初始解的確定、運輸問題最優解的檢驗等關鍵知識點和難點進行微課制作;重點引入TransCAD來設計案例，支持運輸路徑問題模型、單/多配送路徑規劃、最小費用/最短時間路徑規劃、節約里程法等知識點的講解，實現對物流運作問題和優化方法的直觀可視化呈現，并建立了基于TransCAD進行配送路線規劃實驗方案;完成了集成遺傳算法、蟻群算法等復雜算法的配送路線優化實驗系統開發。初步形成了《物流運籌學》的立體教學方案。一學期多的教學實施應用表明，學生對單純形法等知識的掌握效果得到較好提升，作業縱向錯誤率降低，有20多人次參與了TransCAD的自主實驗，并有學生熟練掌握了該軟件，應用其進行了立體倉庫揀選優化規劃等研究和發表了學術論文，1小組獲得了同城配送優化的大學生創新項目?？梢?，《物流運籌學》立體教學模式在滿足學生個性化學習需求和教學提升方面都取得較好效果。

5結束語

傳統單一的教學模式或手段已不適應當前學生的個性化學習需求和“互聯網+”的趨勢，需要開展立體教學模式建設。本文針對《物流運籌學》的教學問題，提出了《物流運籌學》的立體教學方案和教學模式框架。該立體教學模式框架從時間維、空間維和知識維度對教學方案進行了規劃，其立體教學方案包含包括課堂講解方案，重點、難點的微課、實驗方案和項目任務四個組成部分，既覆蓋了教學計劃的知識點，又進行了有重點的知識拓展，可滿足不同學生的不同時間、空間的個性化學習需求。通過引入微課手段，實現了“互聯網+”學習，相比傳統教學的局限于應用LINDO等運籌學工具［9］，本模式引入了其他課程的軟件教學手段，實現了專業基礎課與專業課的提前高度融合，既充分利用了專業軟件，又豐富了教學手段。該立體模式豐富了學生的能力提升空間，滿足多層次學生的個性化學習需求，實踐證明其進一步提高了教學效果、學生應用水平和多課程的融合。該框架也可供其他課程應用。

作者:鄧建新 單位:廣西大學