□ 孔繼利，劉曉平

(1.北京郵電大學 現代郵政學院，北京 100876；2.北京郵電大學 自動化學院，北京 100876)

1 引言

為有效解決現代郵政業(yè)對郵政類高層次復合型專業(yè)技術人才的迫切需求與專業(yè)人才供給不足之間存在的巨大矛盾，北京郵電大學現代郵政學院在新工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系構建中有效融合了計算機科學與技術、控制科學與工程、機械工程、管理科學與工程、物流管理與工程等不同學科的知識、能力和素質[1]?！多]政快遞智能系統規(guī)劃與設計》是學院新工科類專業(yè)培養(yǎng)方案中的“裝備與系統模塊”里的核心專業(yè)課程之一，其在學院新工科類專業(yè)高層次復合型專業(yè)技術人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮著舉足輕重的作用[2]。該課程側重于對郵政快遞智能系統進行分析、規(guī)劃、設計、評價與改善，且具有知識點覆蓋面廣、綜合性與實踐性強的特點，需要學生和教師掌握《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》的思想、原理、方法、模型、技術并對工具進行靈活應用。因此，面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》對教學的要求特別高。而面對新工科人才培養(yǎng)的實際需求以及《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》課程本身在教學方面的高要求，以“教師單向灌輸、學生被動接受”為主的傳統課堂教學模式不足以滿足融合不同學科的新工科專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。因此，非常需要引入新教學模式。

教學模式是在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩(wěn)定的教學活動結構框架和活動程序；教學模式通常包括五個要素，分別是：理論依據、教學目標、實現條件、操作程序、教學評價[3]。本文所研究的面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式將主要從上述五個要素展開。

2 理論依據

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式主要立足于打破單一的傳統課堂教學模式的束縛，在將教學體系細分為理論教學體系與實踐教學體系的基礎上，針對課程教學內容的具體特點以及所涉及知識點的特征，按已有定論的成熟且易理解的知識點、較難理解的模型和算法、可以借助求解工具進行求解的復雜知識點、學術前沿或企業(yè)最新實踐等亟待探索和創(chuàng)新的知識點等幾個不同維度將不同知識點進行有效歸類，探索教學參與主體與教學全過程深度融合的適合不同知識點使用的多種教學方法集成的教學模式。

3 教學目標

針對課程所具有的特點，為有效支撐北京郵電大學現代郵政學院確定的新工科類專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現，將面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的教學目標設定為：通過有效實施新教學模式，在課程的教學、指導、自學、互動、實踐、反饋、評價的過程中，學生和教師兩個參與主體能夠自主地學習、應用、拓展本課程所涉及的關于郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計的基本思想、原理、方法、模型、技術以及工具，使學生和教師在深度參與教學活動的過程中達到具備綜合應用專業(yè)知識與特定技能對郵政快遞智能系統所面臨的問題進行分析、規(guī)劃、設計、實施、評價與改善的目的，最終實現可從事郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計、智能物流系統規(guī)劃與設計、智能系統規(guī)劃與設計等方面工作的目標[2]。

4 實現條件

教學模式的實現條件主要包括教學參與主體、教學資源、教學環(huán)節(jié)、教學過程、教學評價、教學環(huán)境、教學時間等。其中，前五個實現條件將在后續(xù)環(huán)節(jié)詳細分析。此處主要對教學環(huán)境和教學時間進行分析。

教學環(huán)境主要是依托多媒體教室進行線下課堂教學；教師利用APP等發(fā)布教學資源、自學要求，布置教學任務，并進行線上指導和教學反饋；學生利用互聯網、移動互聯網等查閱自學資料，并完成課程教學任務中的調研工作等內容。

教學時間是32學時，每周安排2個學時的課堂教學，即“教學中”的教學任務主要集中在32學時完成?！敖虒W前”的學習與交流、“教學后”的課后作業(yè)、實驗類項目、調查分析類項目和互動交流等教學任務主要由學生在課前和課后自主安排時間完成。

5 操作程序

5.1 教學參與主體分析

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式已經完成1輪教學實踐，學生為現代郵政學院2015本科生(31人)和2016級本科生(87人)，共計4個班。目前，正在進行第2輪的教學實踐，學生為現代郵政學院2017級本科生。

教學團隊主要由課程教師和助教組成。課程教師主要負責課程的構思、建設、教學與改進、評價與反饋等工作。助教主要幫助課程教師完成教學任務的批改等工作。

5.2 教學資源構建

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的教學資源主要包括教材資源、課件資源、各類企業(yè)的智能系統短視頻資源、案例集、習題集、實際操作訓練項目以及課堂教學活動的支撐材料。

①教材資源。

教材資源主要分為主教材和輔助教材兩類。

第一，主教材。主教材選取北京郵電大學出版社出版的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》。該教材是由本教學團隊針對郵政類新工科人才培養(yǎng)需求而編著的，是一本適用于滿足高層次復合型郵政工程規(guī)劃與設計類人才培養(yǎng)需求的教材。

第二，輔助教材。輔助教材對主教材起到支撐和補充作用，對主教材中未涉及到的知識點或不完備的知識點進行有效的補充和完善。輔助教材主要包括《物流配送中心規(guī)劃與設計(第2版)》、《快遞網絡：復雜性及規(guī)劃運營管理》、《郵政及物流設備設計》、《物流系統規(guī)劃與設計》、《智慧物流》等。

②課件資源。

課件資源主要分為理論教學體系課件和實踐教學體系課件兩類。

第一，理論教學體系課件。理論教學體系課件主要圍繞主教材的理論框架體系以及主教材和輔助教材涵蓋的知識點而構建的，主要包括郵政快遞智能系統的概論、關鍵技術、設備、網絡規(guī)劃與設計、節(jié)點規(guī)劃與設計、運輸系統規(guī)劃與設計、智能管理信息系統規(guī)劃與設計以及綜合評價。

第二，實踐教學體系課件。實踐教學體系課件主要針對理論教學體系中需要培養(yǎng)學生實踐動手能力和綜合運用相關知識解決郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計問題的知識點而構建的，主要包括：自動識別技術實驗、節(jié)點選址實驗、節(jié)點內部布局實驗、智能設備選型實驗、倉儲區(qū)貨架系統規(guī)劃與設計實驗、運輸系統路徑規(guī)劃實驗等[2]。

③各類企業(yè)的智能系統短視頻資源。

郵政、快遞、物流等各類企業(yè)的智能系統短視頻資源可對教材資源與課件資源進行有效補充。通過觀看郵政快遞智能系統短視頻以及對視頻中相關系統、設備資源的講解、分析、討論，可以使學生對各類企業(yè)以及郵政快遞智能系統的建設與應用情況建立多維立體的感性認知，是拓展學生認知水平和培養(yǎng)學生系統觀念的有效手段。在課程的建設過程中，各類企業(yè)的智能系統短視頻資源主要包括：京東智慧物流、大國重器中的中國自主研發(fā)的無人倉智能控制系統、中國郵政速遞物流分撥中心、自動化立體倉庫系統、穿梭式貨架系統、交叉帶智能分揀系統、波士頓動力機器人自主導航、特雷克斯全自動集裝箱自動導向車、滑塊分揀機等。

④案例集。

案例集主要為學生提供案例資源。通過對案例資源的分析、討論、點評、形成報告文檔等過程，使學生應用所學知識分析、解決企業(yè)實際問題的能力進一步得到提升。案例集主要包括：中國驛站的發(fā)展情況、智能快遞柜助力智慧物流、菜鳥網絡的大數據、亞馬遜的人工智能技術、FedEx的運營網絡規(guī)劃、圓通倉配一體化服務、海爾的GIS技術在服務維修路徑優(yōu)化方面的應用、郵件快件實名收寄信息系統、京東全流程無人倉、順豐浦東機場國內快件分撥中心、京東智能路徑優(yōu)化系統、沃爾瑪物流管理信息系統等。

⑤習題集。

習題集主要為學生提供用于課后練習和測驗用的習題資源。通過對習題集中各類習題的練習，可使學生更熟練地掌握各單元的知識點。習題集中主要包括概念填空題、計算填空題、簡答題、計算與分析題等幾種題型。

⑥實際操作訓練項目。

實際操作訓練項目主要包括調查分析類項目和實驗類項目。調查分析類項目主要包括：郵政快遞企業(yè)的智能系統應用情況的調研與分析、郵政快遞智能系統節(jié)點選址影響因素和選址方法的分析與比較、郵政快遞智能管理信息系統的應用情況的調研與分析等[2]。實驗類項目主要包括“實踐教學體系課件”中的相關實驗項目。

⑦課堂教學活動的支撐材料。

課堂教學活動的支撐材料主要包括：教學大綱、課程簡介、課程相關要求等。除此之外，還包括用于指導學生進行課前自學的課前導學任務單[4]，郵政快遞智能系統節(jié)點選址的課前導學任務單如表1所示；用于進行課堂演示的教學系統，如：通用條碼標簽設計系統、EAN-13碼驗證系統、實驗教學型單設施重心法選址系統等。

表1 課前導學任務單

5.3 教學環(huán)節(jié)設計

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的教學環(huán)節(jié)主要包括教學前、教學中、教學后三個階段。為達成本課程的教學目標，針對不同階段對參與主體的培養(yǎng)要求以及知識點的自有特征，需要使用不同的教學資源并綜合運用不同的教學方法。教學環(huán)節(jié)的詳細設計結果見表2。

表2 教學環(huán)節(jié)的詳細設計

5.4 教學過程實施

教學過程的實施分教學前、教學中和教學后三個階段，各階段對教學參與主體提出了不同的要求。

圖1 重心法的教學過程

①教學前。

教師設計教學流程和教學資源，明確教學前的自學要求和任務，并進行教學前的指導。學生結合教學前的自學要求、任務以及知識點的類型進行教學前的自主學習、交流和探究。

②教學中。

教師按教學環(huán)節(jié)規(guī)定的要求和任務，完成相應教學活動，并布置教學任務。學生依據教學中規(guī)定的要求和任務，主動參與相應的教學活動(聽講、討論、分析、展示與完善等)。

③教學后。

教師按教學預期目標，布置的教學任務進行指導、檢查、評價與反饋。學生按教學任務要求以及自身的學習效果預期，自主地完成相應的教學任務，并參與教學后的互動與反饋。

上圖1給出了重心法的教學過程。

6 教學評價

該教學模式的評價對象是教學活動的兩個參與主體，即學生和教師。教學評價主要圍繞“教學前”“教學中”“教學后”三個階段展開，評價的重點體現在三個階段各類任務的完成度和完成效果上。完成度注重考查學生和教師在教學過程中對實際教學任務的完成程度，即實際完成教學任務占計劃教學的比例。完成效果重點考查學生和教師對不同教學任務的完成結果，即教學任務的“優(yōu)”“良”“中”“差”的等級考核。該教學模式按完成度占30%、完成效果占70%進行考核。完成度、完成效果又分別從過程和結果兩個維度進行考核。

7 面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的效果分析

7.1 教學模式的實施對學生的影響

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學體系[2]已經在相關專業(yè)完成了2個輪次的教學。面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式是與教學體系從同一個時期開始構思的，到現在逐漸成型也用了兩年多的時間。該教學模式在北京郵電大學現代郵政學院的教學中剛實施1個教學周期，目前正在第2個教學周期中進行應用。

圖2 2016級學生成績分布

該教學模式在北京郵電大學現代郵政學院2016級本科生的教學中進行了應用。學生在該課程考核中的分數分布狀況見圖2所示。

其中，優(yōu)良率為58.62%，中等率為35.63%，平均成績?yōu)?6.14。總體來看，學生整體的成績表現是良好的。

7.2 教學模式的實施對教學團隊的影響

①教學團隊承擔多項教改課題。

在項目的研究過程中，教學團隊成員主持教育部“新工科”研究與實踐項目1項，主持中國物流學會、教育部高等學校物流類專業(yè)教學指導委員會、全國物流職業(yè)教育教學指導委員會聯合批準的全國高校、職業(yè)院校物流教改教研課題1項，主持校級教改課題2項；相關成員參與校級教改課題2項。

②教學團隊教研成果豐富。

基于相關教研、教改類項目，教學團隊成員發(fā)表教研論文5篇，編著北京郵電大學精品教材1部。

③教學團隊影響力在顯著提升。

教學團隊成員被聘為交通運輸部第五屆專家委員會成員1人、教育部高等學校物流管理與工程類專業(yè)教學指導委員會委員1人，被評為交通運輸部2018年度交通運輸青年科技英才1人。

④教學團隊指導學生屢次獲獎。

教學團隊成員指導學生在第三屆全國“互聯網+”快遞大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得金獎1項(2018年)，指導學生在第六屆“馬鋼杯”全國大學生物流設計大賽中獲得三等獎1項(2019年)，指導學生在第五屆北京市大學生物流設計大賽中獲得三等獎1項(2017年)。

8 新教學模式應用中的思考

新教學模式在應用過程中需要重點關注以下兩個方面：

①注重兩個參與主體間的雙向促進。教學活動是學生和教師兩個參與主體共同協作才能完成的事情。教學效果也是雙方互動效果的最終體現。因此，面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式要特別注重學生和教師兩個參與主體的雙向促進作用。對于教師而言，要通過知識點的有效梳理、整合，為學生提供滿足行業(yè)對智能系統規(guī)劃與設計亟需的教學資源；并通過精巧的教學環(huán)節(jié)設計與高效的教學過程實施將課程的基本思想、原理、方法、模型、技術以及工具以豐富的形式展現給學生。對于學生而言，要以存疑的精神審視教師所呈現出的課程的知識框架、資源，積極主動融入到教學環(huán)節(jié)中來；并以建設者的熱情有效參與教學模式的優(yōu)化，成為教師積極投身課程改革的重要推動力。只有學生和教師兩個參與主體的積極性和主動性被充分激發(fā)，才能達到該教學模式預期的教學目標。而調動兩個參與主體積極性和主動性的基礎就是兩個參與主體間的雙向促進。

②關注教學模式的持續(xù)優(yōu)化。教學模式的設計不是一蹴而就的事情，需要在實際的教學活動中不斷完善，不斷改進[5]，這就涉及到教學模式的持續(xù)優(yōu)化問題。從技術發(fā)展的角度來看，隨著郵政快遞行業(yè)的快速發(fā)展，新技術特別是智能化系統的應用前景變得非常廣闊，這就促使新技術的更新速度特別快；因此，新教學模式必須結合行業(yè)發(fā)展的實際需求，前瞻性地優(yōu)化教學資源，讓教學資源的供給能夠有效滿足學生和教師自我能力培養(yǎng)的需要。從學生的角度來看，每屆學生的認知水平、學習能力以及自身素質各不相同，對知識點的需要也有所差異，新教學模式必須在教學目標設定、教學資源提供、教學環(huán)節(jié)設計、教學過程實施、教學效果評價等環(huán)節(jié)持續(xù)進行優(yōu)化，才能與學生的能力和需求相匹配，達到理想的教學效果。從教師的角度來看，教師對行業(yè)技術發(fā)展的認識、對學生興趣點的把握也是一個不斷深入的過程；隨著對課程理解度的加深以及教學技巧的改善，教師有強烈的意愿去不斷改進教學模式中存在的缺點，這成為教學模式持續(xù)優(yōu)化的一個驅動力。教學模式的持續(xù)優(yōu)化既有現實需求方面的基礎，又有實際供給方面的基礎。

9 結束語

面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式設計主要圍繞理論依據、教學目標、實現條件、操作程序、教學評價等五個要素展開。首先，分析面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的理論依據，為教學目標的制定提供理論基礎。為確保面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式所提出的教學目標的實現，對教學模式的實現條件、操作程序、教學評價進行分析和設計。其中，教學模式的實現條件重點分析了教學環(huán)境和教學時間；操作程序分析了教學參與主體、構建了教學資源，設計了教學環(huán)節(jié)和教學實施過程；教學評價重點從完成度和完成效果兩個維度進行設計。之后，分析了面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式的實施效果。最后，對面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》的新教學模式的應用進行了深入思考。

由于該教學模式從構思到實施才僅有兩年多的時間，且在實際教學中剛實施1個教學周期，其效果還有待于進一步評估。鑒于此，后續(xù)還將針對新模式在實施過程中遇到的問題對其進行調整與優(yōu)化，以便該教學模式能更適應實際教學的需求。當然，也希望面向新工科人才培養(yǎng)的《郵政快遞智能系統規(guī)劃與設計》教學模式能為從事相關課程的教師的教學模式改革提供一定的思路和幫助。