物流運籌學(xué)立體教學(xué)研究

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【摘要】針對《物流運籌學(xué)》現(xiàn)有教學(xué)問題，結(jié)合教學(xué)互聯(lián)網(wǎng)化等趨勢，引入微課、其余課程的運作優(yōu)化軟件等手段，構(gòu)建以課堂教學(xué)為主戰(zhàn)場，以微課為輔，以實驗為能力拓展的《物流運籌學(xué)》的立體教學(xué)模式，提出了該模式的架構(gòu)和功能組成。該模式覆蓋教學(xué)空間、時間和學(xué)生不同認(rèn)知水平的多層次，實踐證明有較好效果。

【關(guān)鍵詞】物流運籌學(xué);立體教學(xué)模式;教學(xué)改革;互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué);微課;課程融合

1引言

運籌學(xué)是物流、管理相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程［1］。為了突出物流專業(yè)背景和講授有針對性的運籌學(xué)理論，廣西大學(xué)等不少高校的物流相關(guān)專業(yè)直接設(shè)置了《物流運籌學(xué)》課程。經(jīng)過多年摸索和不斷改革，廣西大學(xué)物流工程專業(yè)形成了較成熟的《物流運籌學(xué)》教學(xué)方案，教學(xué)效果良好，但仍然存在和出現(xiàn)了一些新的問題，制約了教學(xué)效果:①近2年招生人數(shù)增加，使教學(xué)學(xué)生人數(shù)增加，學(xué)生也出現(xiàn)了更多的水平和認(rèn)知能力層次，使相同的教授內(nèi)容和節(jié)奏無法取得先前同等滿意的教學(xué)效果，增加了教學(xué)難度;②隨著互聯(lián)網(wǎng)、計算機、智能手機等在學(xué)生群體中的廣泛應(yīng)用，學(xué)生越來越傾向于一些通過互聯(lián)網(wǎng)、計算機來學(xué)習(xí)，完全的課堂教學(xué)影響了原先設(shè)計的教學(xué)方案和手段的效果;③為了突出物流專業(yè)背景，雖然在《物流運籌學(xué)》的講解中融入了大量物流問題，但由于課程開設(shè)在大二，學(xué)生很少接觸物流專業(yè)課程，對物流的概念和運作優(yōu)化問題認(rèn)識不夠，一方面，增加了教學(xué)的難度，另一方面，仍然會使學(xué)生認(rèn)為無法解決實際的物流運作問題，學(xué)習(xí)后在工作上沒有用武之地，失去了學(xué)習(xí)興趣，削弱了學(xué)習(xí)效果。因此急需改革。為了應(yīng)對和適應(yīng)計算機、互聯(lián)網(wǎng)的融入趨勢，關(guān)于立體教學(xué)模式的研究得到了迅速的發(fā)展［2－8］，增強了師生的互動。但當(dāng)前的立體教學(xué)模式的相關(guān)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(xué)或者物流運籌學(xué)的立體教學(xué)模式研究基本上沒有涉及到。鑒于此，我們在綜合分析當(dāng)前學(xué)生規(guī)模、教學(xué)趨勢、設(shè)施和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對學(xué)生的影響的基礎(chǔ)上，提出引入微課、物流工程專業(yè)的其他課程軟件工具等教學(xué)手段或工具，形成了《物流運籌學(xué)》的立體教學(xué)模式。

2《物流運籌學(xué)》立體教學(xué)模式設(shè)計

所謂立體教學(xué)模式，指為完成規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，通過多元化教學(xué)手段實現(xiàn)教學(xué)資源整合，達到課程講授多樣化，學(xué)習(xí)支持立體化和學(xué)生學(xué)習(xí)主動化、個性化的教學(xué)模式。《物流運籌學(xué)》屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，其知識點是學(xué)習(xí)其他專業(yè)課的基礎(chǔ)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(guī)劃與《配送中心規(guī)劃》中的配送中心規(guī)劃的一些基本理論高度重合，但教學(xué)時，尤其是問題背景，學(xué)生還不能很好理解，而在《配送中心規(guī)劃》課程中卻配置了相應(yīng)的規(guī)劃軟件如TransCAD，并布置了課程設(shè)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(yè)課的工具來幫助教學(xué)。2．1立體教學(xué)模式的目標(biāo)體系。根據(jù)《物流運籌學(xué)》課程特點和教學(xué)問題，提出該課程立體教學(xué)模式的立體性目標(biāo)，主要體現(xiàn)在3個方面。①多時間。運籌學(xué)的教學(xué)內(nèi)容很多，包括預(yù)測論、規(guī)劃論、網(wǎng)絡(luò)理論等，前期雖然根據(jù)物流專業(yè)需求針對性地選取了預(yù)測論、物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等特色教學(xué)內(nèi)容，但因教學(xué)計劃的時限，課堂教學(xué)時間緊張，一些教學(xué)難點無法花更多時間突破。同時，隨著教學(xué)改革的不斷推進，一些新的方法被不斷補充到教學(xué)知識點中，如預(yù)測論部分，以前只講解移動預(yù)測法、平滑指數(shù)法、回歸預(yù)測法，現(xiàn)在增加了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等新的預(yù)測方法。而它們本身復(fù)雜，教學(xué)難度更大，需要消耗更多教學(xué)時間，使得教學(xué)時間愈發(fā)緊張。再者，一些難度較大的知識點，學(xué)生希望能更多地在課后重復(fù)學(xué)習(xí)，即延伸教學(xué)。這決定了需要打破集中教學(xué)的時間限制，建立課后教學(xué)體系充分利用課后的時間。讓學(xué)生隨時可自主選擇學(xué)習(xí)時間進行知識點、加強型學(xué)習(xí)。②多空間。即使教學(xué)不再局限于課堂。受條件的限制，先前的《物流運籌學(xué)》教學(xué)集中在課堂和少量課外答疑，這一方面使學(xué)生認(rèn)為只有去課堂才是教學(xué)，其他時間都不算學(xué)習(xí)時間，因此，學(xué)習(xí)局限于課堂(教室)內(nèi);另一方面，當(dāng)學(xué)生有問題想找到老師或資料解決學(xué)習(xí)疑問或者難題時卻因為不在課堂，無法及時處理，耽誤了學(xué)習(xí)，如時常碰到學(xué)生掌握最小費用流的問題，因無法及時問老師，導(dǎo)致無法完成作業(yè)，或者直接不交或者抄作業(yè)現(xiàn)象;另，少量學(xué)生不喜歡上課，或者喜歡自習(xí)、在宿舍學(xué)習(xí)或者通過手機等方式學(xué)習(xí)，如一些學(xué)生上課總坐在教室最后排，但喜歡自己看書做作業(yè)或者看視頻學(xué)等。因此，需要突破課堂內(nèi)的教學(xué)限制，使學(xué)習(xí)或者復(fù)習(xí)有更多空間場所。③多層次。即要體現(xiàn)學(xué)生的個性化差異和對知識多層次的要求，但兩者互相關(guān)聯(lián)。如前所述，目前我校專業(yè)人數(shù)越來越多，學(xué)生的基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、掌握知識快慢、學(xué)習(xí)興趣和欲望等差異越來越明顯，導(dǎo)致了對教學(xué)速度、知識的教學(xué)重復(fù)度及其價值、內(nèi)容需求的差異。因此，單純的課堂無法滿足所有學(xué)生的個性化教學(xué)，需要在教學(xué)難度、內(nèi)容、學(xué)生群體上覆蓋多個層次。2．2立體模式的框架。基于以上目標(biāo)，通過①設(shè)立一些教學(xué)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(dǎo)部分學(xué)生擬定大學(xué)生創(chuàng)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(xué)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(xué)》的立體教學(xué)方案，形成了多空間、多時間，覆蓋認(rèn)知多層次的立體教學(xué)模式和環(huán)境。設(shè)計的《物流運籌學(xué)》立體教學(xué)模式的框架如圖1所示。其中時間維、空間維、知識維為目標(biāo)或者功能，立體教學(xué)方案為實施方案，通過立體教學(xué)方案實現(xiàn)三個維度的目標(biāo)或者功能，反過來以三個維度目標(biāo)為驅(qū)動可影響立體教學(xué)方案的設(shè)計。《物流運籌學(xué)》的立體教學(xué)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(wù)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(xué)生的學(xué)習(xí)時間的安排，充分利用上課時間和課后時間，將學(xué)生在本課程的學(xué)習(xí)時間劃分為上課時間、自主微課學(xué)習(xí)時間、自主實驗時間和項目研究時間，即形成了“課堂教學(xué)+課后微課學(xué)習(xí)+實驗+參加項目研究(創(chuàng)新項目)”的教學(xué)安排。空間維指學(xué)生的學(xué)習(xí)場所，通過微課等手段，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)場所，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于課堂(教室)內(nèi)，而在課后的學(xué)習(xí)時間可以選擇自己自由學(xué)習(xí)的地方，只要能通過互聯(lián)網(wǎng)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(yè)實驗室，使只面向?qū)I(yè)課程開放的實驗室都提前面向?qū)W生使用。知識維指本立體教學(xué)模式涉及的知識層次，包含教學(xué)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(guān)系。立體教學(xué)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(xué)計劃的全部知識點，重點、難點的微課覆蓋部分學(xué)生反饋的難點和老師確定的重點內(nèi)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(shè)計的軟件和其他課程的軟件來實現(xiàn)，簡化求解過程，讓學(xué)生理解求解方法對物流運作問題的效果;項目任務(wù)則針對一些特定的優(yōu)化方法和物流運作問題的更深層次的研究而確定的任務(wù)，主要針對拓展性的優(yōu)化方法的理解、應(yīng)用和課堂無法涉及的物流運作新問題的運籌學(xué)解決方法，如協(xié)同配送的路線優(yōu)化、遺傳算法解決協(xié)同配送的配送任務(wù)調(diào)度等問題。第一、二層次側(cè)重于課堂基本知識的訓(xùn)練，注重學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的掌握，通過復(fù)習(xí)知識點和模仿就能完成類似問題求解;第三個層次側(cè)重于初始研究，讓學(xué)生去感受軟件工具的魅力，掌握一定的運籌學(xué)和領(lǐng)域軟件工具，同時訓(xùn)練學(xué)生為同一問題找到多個解決方案，及評估方法的優(yōu)劣性，即體會研究的內(nèi)涵，訓(xùn)練學(xué)生去比較;第四個層次則是完全的新問題，訓(xùn)練學(xué)生針對特定問題來探討如何通過運籌學(xué)的思想或方法解決，側(cè)重于靈活應(yīng)用，讓學(xué)生去建立模型，或者學(xué)習(xí)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(xué)生，而第2部分雖然也面向全部學(xué)生，但更強調(diào)針對3個特殊群體:課堂學(xué)習(xí)不專心、缺課的學(xué)生，對難點理解不透學(xué)生和喜歡互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的學(xué)生，第3部分則針對想多學(xué)少量知識的學(xué)生，這部分學(xué)生有一定空閑時間，有些興趣想做些拓展學(xué)習(xí)，但積極性又不太高，第4部分則針對有研究潛質(zhì)的學(xué)生，其有較強的學(xué)習(xí)能力，除了完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)外，還有較多的空閑時間。教學(xué)方案、知識點和目標(biāo)學(xué)生層次的關(guān)系矩陣如表1所示，對應(yīng)目標(biāo)學(xué)生群通過四部分方案的學(xué)習(xí)，可望達到知識維的知識層次，最終實現(xiàn)個性化教學(xué)。表1中X表示有針對關(guān)系。

3立體教學(xué)模式的實施要求

①實施時，微課和基于運作軟件的教學(xué)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(xué)生課后自己播放為主，實驗優(yōu)先鼓勵自愿方式開展，以拓展高層次水平學(xué)生能力。②合理分配立體教學(xué)方案的時間。雖然立體教學(xué)方案設(shè)計時已經(jīng)有了時間目標(biāo)，但為了保證課堂教學(xué)的內(nèi)容、能力目標(biāo)，在立體方案形成之后，可以利用立體方案優(yōu)化教學(xué)時間，將前期全部通過課堂講授的內(nèi)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(nèi)容，實現(xiàn)對學(xué)生的引導(dǎo)，如，在講解單純形法時，有時因板書和交互討論，出現(xiàn)某天課程結(jié)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(xué)生通過對應(yīng)微課自主學(xué)習(xí)余下部分，并列入考核要求。這種做法使整個教學(xué)更具柔性。③需要科學(xué)的考核方案來引導(dǎo)和保證各方案的效果和學(xué)生的層次目標(biāo)。可通過平時成績來區(qū)分學(xué)生的學(xué)習(xí)層次，在成績評定方法給予一定優(yōu)化。根據(jù)表1，將第一、二層次的學(xué)習(xí)作為要求學(xué)習(xí)和考核內(nèi)容，第三層次的學(xué)習(xí)作為選學(xué)內(nèi)容，其學(xué)習(xí)成績作為平時成績的一部分，完成第三層次學(xué)習(xí)，經(jīng)過評定后，可以適當(dāng)加分，而對第四層次則不納入考核，且需要經(jīng)過甄別的學(xué)生才被引導(dǎo)和邀請其加入項目組開展研究，但需要制定項目任務(wù)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(guī)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(yōu)解的檢驗等關(guān)鍵知識點和難點進行微課制作;重點引入TransCAD來設(shè)計案例，支持運輸路徑問題模型、單/多配送路徑規(guī)劃、最小費用/最短時間路徑規(guī)劃、節(jié)約里程法等知識點的講解，實現(xiàn)對物流運作問題和優(yōu)化方法的直觀可視化呈現(xiàn)，并建立了基于TransCAD進行配送路線規(guī)劃實驗方案;完成了集成遺傳算法、蟻群算法等復(fù)雜算法的配送路線優(yōu)化實驗系統(tǒng)開發(fā)。初步形成了《物流運籌學(xué)》的立體教學(xué)方案。一學(xué)期多的教學(xué)實施應(yīng)用表明，學(xué)生對單純形法等知識的掌握效果得到較好提升，作業(yè)縱向錯誤率降低，有20多人次參與了TransCAD的自主實驗，并有學(xué)生熟練掌握了該軟件，應(yīng)用其進行了立體倉庫揀選優(yōu)化規(guī)劃等研究和發(fā)表了學(xué)術(shù)論文，1小組獲得了同城配送優(yōu)化的大學(xué)生創(chuàng)新項目。可見，《物流運籌學(xué)》立體教學(xué)模式在滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求和教學(xué)提升方面都取得較好效果。

5結(jié)束語

傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式或手段已不適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求和“互聯(lián)網(wǎng)+”的趨勢，需要開展立體教學(xué)模式建設(shè)。本文針對《物流運籌學(xué)》的教學(xué)問題，提出了《物流運籌學(xué)》的立體教學(xué)方案和教學(xué)模式框架。該立體教學(xué)模式框架從時間維、空間維和知識維度對教學(xué)方案進行了規(guī)劃，其立體教學(xué)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(wù)四個組成部分，既覆蓋了教學(xué)計劃的知識點，又進行了有重點的知識拓展，可滿足不同學(xué)生的不同時間、空間的個性化學(xué)習(xí)需求。通過引入微課手段，實現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”學(xué)習(xí)，相比傳統(tǒng)教學(xué)的局限于應(yīng)用LINDO等運籌學(xué)工具［9］，本模式引入了其他課程的軟件教學(xué)手段，實現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的提前高度融合，既充分利用了專業(yè)軟件，又豐富了教學(xué)手段。該立體模式豐富了學(xué)生的能力提升空間，滿足多層次學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，實踐證明其進一步提高了教學(xué)效果、學(xué)生應(yīng)用水平和多課程的融合。該框架也可供其他課程應(yīng)用。

作者:鄧建新 單位:廣西大學(xué)