物流运筹学立体教学研究

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【摘要】针对《物流运筹学》现有教学问题，结合教学互联网化等趋势，引入微课、其余课程的运作优化软件等手段，构建以课堂教学为主战场，以微课为辅，以实验为能力拓展的《物流运筹学》的立体教学模式，提出了该模式的架构和功能组成。该模式覆盖教学空间、时间和学生不同认知水平的多层次，实践证明有较好效果。

【关键词】物流运筹学;立体教学模式;教学改革;互联网+教学;微课;课程融合

1引言

运筹学是物流、管理相关专业的基础课程［1］。为了突出物流专业背景和讲授有针对性的运筹学理论，广西大学等不少高校的物流相关专业直接设置了《物流运筹学》课程。经过多年摸索和不断改革，广西大学物流工程专业形成了较成熟的《物流运筹学》教学方案，教学效果良好，但仍然存在和出现了一些新的问题，制约了教学效果:①近2年招生人数增加，使教学学生人数增加，学生也出现了更多的水平和认知能力层次，使相同的教授内容和节奏无法取得先前同等满意的教学效果，增加了教学难度;②随着互联网、计算机、智能手机等在学生群体中的广泛应用，学生越来越倾向于一些通过互联网、计算机来学习，完全的课堂教学影响了原先设计的教学方案和手段的效果;③为了突出物流专业背景，虽然在《物流运筹学》的讲解中融入了大量物流问题，但由于课程开设在大二，学生很少接触物流专业课程，对物流的概念和运作优化问题认识不够，一方面，增加了教学的难度，另一方面，仍然会使学生认为无法解决实际的物流运作问题，学习后在工作上没有用武之地，失去了学习兴趣，削弱了学习效果。因此急需改革。为了应对和适应计算机、互联网的融入趋势，关于立体教学模式的研究得到了迅速的发展［2－8］，增强了师生的互动。但当前的立体教学模式的相关研究主要集中在英语［3－5］和“马克思主义基本原理概论”、“思想和中国特色社会主义理论体系概论”等［6－8］文科类课程，而对于运筹学或者物流运筹学的立体教学模式研究基本上没有涉及到。鉴于此，我们在综合分析当前学生规模、教学趋势、设施和互联网等技术对学生的影响的基础上，提出引入微课、物流工程专业的其他课程软件工具等教学手段或工具，形成了《物流运筹学》的立体教学模式。

2《物流运筹学》立体教学模式设计

所谓立体教学模式，指为完成规定的教学目标和内容，通过多元化教学手段实现教学资源整合，达到课程讲授多样化，学习支持立体化和学生学习主动化、个性化的教学模式。《物流运筹学》属于专业基础课，其知识点是学习其他专业课的基础或与它们的知识点重合，如课程讲解的单、多配送中心配送路径规划与《配送中心规划》中的配送中心规划的一些基本理论高度重合，但教学时，尤其是问题背景，学生还不能很好理解，而在《配送中心规划》课程中却配置了相应的规划软件如TransCAD，并布置了课程设计来辅助。这些特点决定了需要进一步加强与其他课程的融合，可借助于其他专业课的工具来帮助教学。2．1立体教学模式的目标体系。根据《物流运筹学》课程特点和教学问题，提出该课程立体教学模式的立体性目标，主要体现在3个方面。①多时间。运筹学的教学内容很多，包括预测论、规划论、网络理论等，前期虽然根据物流专业需求针对性地选取了预测论、物流网络规划等特色教学内容，但因教学计划的时限，课堂教学时间紧张，一些教学难点无法花更多时间突破。同时，随着教学改革的不断推进，一些新的方法被不断补充到教学知识点中，如预测论部分，以前只讲解移动预测法、平滑指数法、回归预测法，现在增加了神经网络法等新的预测方法。而它们本身复杂，教学难度更大，需要消耗更多教学时间，使得教学时间愈发紧张。再者，一些难度较大的知识点，学生希望能更多地在课后重复学习，即延伸教学。这决定了需要打破集中教学的时间限制，建立课后教学体系充分利用课后的时间。让学生随时可自主选择学习时间进行知识点、加强型学习。②多空间。即使教学不再局限于课堂。受条件的限制，先前的《物流运筹学》教学集中在课堂和少量课外答疑，这一方面使学生认为只有去课堂才是教学，其他时间都不算学习时间，因此，学习局限于课堂(教室)内;另一方面，当学生有问题想找到老师或资料解决学习疑问或者难题时却因为不在课堂，无法及时处理，耽误了学习，如时常碰到学生掌握最小费用流的问题，因无法及时问老师，导致无法完成作业，或者直接不交或者抄作业现象;另，少量学生不喜欢上课，或者喜欢自习、在宿舍学习或者通过手机等方式学习，如一些学生上课总坐在教室最后排，但喜欢自己看书做作业或者看视频学等。因此，需要突破课堂内的教学限制，使学习或者复习有更多空间场所。③多层次。即要体现学生的个性化差异和对知识多层次的要求，但两者互相关联。如前所述，目前我校专业人数越来越多，学生的基础、学习习惯、掌握知识快慢、学习兴趣和欲望等差异越来越明显，导致了对教学速度、知识的教学重复度及其价值、内容需求的差异。因此，单纯的课堂无法满足所有学生的个性化教学，需要在教学难度、内容、学生群体上覆盖多个层次。2．2立体模式的框架。基于以上目标，通过①设立一些教学重点、难点的微课;②加强与其他课程或工具的融合，建立物流运作问题的仿真案例和实验;③引导部分学生拟定大学生创新项目或者吸纳他们加入项目组开展特定问题或者特定方法的研究，建立了以课堂教学为主，微课为辅，基于仿真软件等的实验为拓展的《物流运筹学》的立体教学方案，形成了多空间、多时间，覆盖认知多层次的立体教学模式和环境。设计的《物流运筹学》立体教学模式的框架如图1所示。其中时间维、空间维、知识维为目标或者功能，立体教学方案为实施方案，通过立体教学方案实现三个维度的目标或者功能，反过来以三个维度目标为驱动可影响立体教学方案的设计。《物流运筹学》的立体教学方案划分为课堂讲解方案，重点、难点的微课、实验方案和项目任务四个组成部分，其中课堂讲解方案是核心，后面3部分是其有效补充。时间维即对学生的学习时间的安排，充分利用上课时间和课后时间，将学生在本课程的学习时间划分为上课时间、自主微课学习时间、自主实验时间和项目研究时间，即形成了“课堂教学+课后微课学习+实验+参加项目研究(创新项目)”的教学安排。空间维指学生的学习场所，通过微课等手段，拓展了学生的学习场所，使学生的学习不再局限于课堂(教室)内，而在课后的学习时间可以选择自己自由学习的地方，只要能通过互联网访问微课都可行，如宿舍、校园广场等。而通过实验方案充分利用了专业实验室，使只面向专业课程开放的实验室都提前面向学生使用。知识维指本立体教学模式涉及的知识层次，包含教学计划知识点、部分重点和难点、部分重点和拓展方法、专门方法或问题4个层次，它们间存在交叉和互补关系。立体教学方案各部分涉及的知识点层次分工如下:课堂讲解方案覆盖教学计划的全部知识点，重点、难点的微课覆盖部分学生反馈的难点和老师确定的重点内容，如单纯形法;实验方案覆盖部分重点和拓展方法的讲解，主要通过自主设计的软件和其他课程的软件来实现，简化求解过程，让学生理解求解方法对物流运作问题的效果;项目任务则针对一些特定的优化方法和物流运作问题的更深层次的研究而确定的任务，主要针对拓展性的优化方法的理解、应用和课堂无法涉及的物流运作新问题的运筹学解决方法，如协同配送的路线优化、遗传算法解决协同配送的配送任务调度等问题。第一、二层次侧重于课堂基本知识的训练，注重学生对课堂教学内容的掌握，通过复习知识点和模仿就能完成类似问题求解;第三个层次侧重于初始研究，让学生去感受软件工具的魅力，掌握一定的运筹学和领域软件工具，同时训练学生为同一问题找到多个解决方案，及评估方法的优劣性，即体会研究的内涵，训练学生去比较;第四个层次则是完全的新问题，训练学生针对特定问题来探讨如何通过运筹学的思想或方法解决，侧重于灵活应用，让学生去建立模型，或者学习一些专门的新方法，如蚁群算法。立体方案的第1、2部分针对全部学生，而第2部分虽然也面向全部学生，但更强调针对3个特殊群体:课堂学习不专心、缺课的学生，对难点理解不透学生和喜欢互联网学习的学生，第3部分则针对想多学少量知识的学生，这部分学生有一定空闲时间，有些兴趣想做些拓展学习，但积极性又不太高，第4部分则针对有研究潜质的学生，其有较强的学习能力，除了完成规定的学习任务外，还有较多的空闲时间。教学方案、知识点和目标学生层次的关系矩阵如表1所示，对应目标学生群通过四部分方案的学习，可望达到知识维的知识层次，最终实现个性化教学。表1中X表示有针对关系。

3立体教学模式的实施要求

①实施时，微课和基于运作软件的教学案例和实验都以边制作边实践的方式进行，以便于改进。微课主要以学生课后自己播放为主，实验优先鼓励自愿方式开展，以拓展高层次水平学生能力。②合理分配立体教学方案的时间。虽然立体教学方案设计时已经有了时间目标，但为了保证课堂教学的内容、能力目标，在立体方案形成之后，可以利用立体方案优化教学时间，将前期全部通过课堂讲授的内容，分配一部分给微课和实验课程。这样既可以保证时间，也可以引入更多的新内容，实现对学生的引导，如，在讲解单纯形法时，有时因板书和交互讨论，出现某天课程结束时只讲解完该方法2/3的知识点情况，此时，便安排每个学生通过对应微课自主学习余下部分，并列入考核要求。这种做法使整个教学更具柔性。③需要科学的考核方案来引导和保证各方案的效果和学生的层次目标。可通过平时成绩来区分学生的学习层次，在成绩评定方法给予一定优化。根据表1，将第一、二层次的学习作为要求学习和考核内容，第三层次的学习作为选学内容，其学习成绩作为平时成绩的一部分，完成第三层次学习，经过评定后，可以适当加分，而对第四层次则不纳入考核，且需要经过甄别的学生才被引导和邀请其加入项目组开展研究，但需要制定项目任务来督促其探索和思考。

4实施效果

按照以上框架，我们选取了“线性规划的基、基本解、单纯形法、运输问题初始解的确定、运输问题最优解的检验等关键知识点和难点进行微课制作;重点引入TransCAD来设计案例，支持运输路径问题模型、单/多配送路径规划、最小费用/最短时间路径规划、节约里程法等知识点的讲解，实现对物流运作问题和优化方法的直观可视化呈现，并建立了基于TransCAD进行配送路线规划实验方案;完成了集成遗传算法、蚁群算法等复杂算法的配送路线优化实验系统开发。初步形成了《物流运筹学》的立体教学方案。一学期多的教学实施应用表明，学生对单纯形法等知识的掌握效果得到较好提升，作业纵向错误率降低，有20多人次参与了TransCAD的自主实验，并有学生熟练掌握了该软件，应用其进行了立体仓库拣选优化规划等研究和发表了学术论文，1小组获得了同城配送优化的大学生创新项目。可见，《物流运筹学》立体教学模式在满足学生个性化学习需求和教学提升方面都取得较好效果。

5结束语

传统单一的教学模式或手段已不适应当前学生的个性化学习需求和“互联网+”的趋势，需要开展立体教学模式建设。本文针对《物流运筹学》的教学问题，提出了《物流运筹学》的立体教学方案和教学模式框架。该立体教学模式框架从时间维、空间维和知识维度对教学方案进行了规划，其立体教学方案包含包括课堂讲解方案，重点、难点的微课、实验方案和项目任务四个组成部分，既覆盖了教学计划的知识点，又进行了有重点的知识拓展，可满足不同学生的不同时间、空间的个性化学习需求。通过引入微课手段，实现了“互联网+”学习，相比传统教学的局限于应用LINDO等运筹学工具［9］，本模式引入了其他课程的软件教学手段，实现了专业基础课与专业课的提前高度融合，既充分利用了专业软件，又丰富了教学手段。该立体模式丰富了学生的能力提升空间，满足多层次学生的个性化学习需求，实践证明其进一步提高了教学效果、学生应用水平和多课程的融合。该框架也可供其他课程应用。

作者:邓建新 单位:广西大学