譚慧芳，黃建標，陶林利

（湘南學院經(jīng)濟與管理學院，湖南 郴州 423000）

“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程是各高等院校針對物流工程和物流管理所開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學生的計算機建模、仿真軟件的動手操作和方案設(shè)計能力要求較高。該課程的設(shè)立旨在培養(yǎng)和提升物流本科生的系統(tǒng)分析與仿真實踐能力，為物流行業(yè)輸送專業(yè)匹配度較高的高層次應(yīng)用型人才。無論對于理工類院校還是應(yīng)用型本科院校，該課程的設(shè)立對學生實操能力以及綜合能力的培養(yǎng)和提升都尤為重要。

自2017年以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，強調(diào)加強項目實踐，調(diào)整以往人才培養(yǎng)模式，注重理論結(jié)合實踐的能力培養(yǎng)。物流業(yè)作為戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，對知識和方法的實際應(yīng)用能力都要求較高。“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程既需要熟練掌握各數(shù)學模型、基礎(chǔ)理論，又需要能熟練應(yīng)用各仿真軟件進行實際應(yīng)用和分析。傳統(tǒng)的教學模式強調(diào)知識和方法的講解，在應(yīng)用實踐環(huán)節(jié)中較難調(diào)動學生的自主性，學生獨立思考和解決問題的能力較弱，這給教師的教學和學生的學習帶來一定的困難。CDIO理念與新工科學科建設(shè)要求具有較高的契合性，尤其在實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面[1-2]。在新工科建設(shè)的背景下，CDIO 理念為“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程的教學改革提供了一個科學的框架與方法。因此，有必要融合CDIO的理念，對“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程的教學模式進行改革，探索以項目帶課程的新教學模式。

1 CDIO理念及其在課程中應(yīng)用的意義

CDIO理念是以構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）四個環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)[3-6]，以方案的提出、設(shè)計到運行的生命周期為載體，讓學生主動參與從理論到實踐的轉(zhuǎn)化過程。基于CDIO理念的教學模式是“基于項目的教育和學習”原則的集中體現(xiàn)，是一種倡導“教、學、做”一體的新型教學模式。

CDIO理念自2000年提出至今，已受到全球多所世界著名大學的關(guān)注和應(yīng)用，采用CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學生深受社會與企業(yè)歡迎。近些年我國在不斷嘗試著教育教學改革，從2005年開始逐步將 CDIO 教育模式引入實踐教育，并取得良好的成效。通過注重培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實施能力，以及較強的自學能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力。將CDIO的教學模式融入“物流系統(tǒng)建模與仿真”的課程教學中，將大大提升課堂中理論與實踐相結(jié)合的教學效果，提高學生自主性和實踐能力，使學生在基礎(chǔ)知識、個人能力（方法應(yīng)用）、團隊合作能力和創(chuàng)新實踐這四個層面上達到預定培養(yǎng)目標。

2 當前“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程教學中存在的問題

“物流系統(tǒng)建模與仿真”是一門實操性較強的課程，在本科生的教學中，注重培養(yǎng)學生對物流問題的抽象表述和現(xiàn)實仿真能力。其中，抽象表述主要體現(xiàn)在數(shù)學建模方面，通過一系列數(shù)學模型對現(xiàn)實問題進行描述和分析，現(xiàn)實仿真則是借助計算機和仿真軟件對方案進行模擬、仿真、統(tǒng)計等，以更好地向決策者呈現(xiàn)方案的運行效果。

“物流系統(tǒng)建模與仿真”在各高等院校開設(shè)多年，通過與各高校老師溝通交流，了解到傳統(tǒng)教學法在“物流系統(tǒng)建模與仿真”的課堂效果并不理想，理論與實踐脫節(jié)現(xiàn)象較嚴重，學生雖有良好的學習成績，但對實際工作、方案運營與優(yōu)化等缺乏認識，這對于教學創(chuàng)新改革、物流專業(yè)人才培養(yǎng)和物流行業(yè)的發(fā)展都會造成較大影響。

目前“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程教學實踐中存在的問題，主要表征為四個方面，其中，在基礎(chǔ)知識方面表現(xiàn)為方法理解不透徹，學生難以學以致用；在個人能力方面表現(xiàn)為方案設(shè)計能力較弱，獨立分析、解決問題的能力較差；在團隊協(xié)作方面表現(xiàn)為團隊合作能力較難得到提升；在創(chuàng)新實踐方面表現(xiàn)為學生自主性較弱，創(chuàng)新性不足。 而CDIO理念所倡導、重點培養(yǎng)和鍛煉的四個層次的實踐目標（基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊協(xié)作、創(chuàng)新實踐）恰好能補足課程現(xiàn)階段傳統(tǒng)教學實踐中的短板。

2.1 基礎(chǔ)知識方面：方法理解不透徹，學生難以學以致用

物流系統(tǒng)建模與仿真課程中涉及的模型方法較多，且需要具備一定的數(shù)理基礎(chǔ)，如多目標規(guī)劃法、系統(tǒng)動力學模型、選址模型、路徑優(yōu)化模型、模糊綜合評價法、指數(shù)平滑法、時間序列分析、線形/非線形擬合、SLP等。在傳統(tǒng)的教學中，學生在課堂中的表現(xiàn)較為被動，對知識的理解和吸收主要依賴于教師的講解，學生對方法的掌握僅停留在字面理解和書本范圍內(nèi)，對各方法最新的學術(shù)研究進展了解不夠深入。學生不能學以致用、舉一反三，實際應(yīng)用時無從下手。

2.2 個人能力方面：方案設(shè)計能力較弱，獨立分析、解決問題的能力較差

問題提煉的能力較弱，不能應(yīng)用所學知識對現(xiàn)狀問題進行科學規(guī)范的表述，無法獨立進行物流方案設(shè)計，邏輯思維不嚴密，遇到問題時無從下手。并且，在課堂互動時，由于課堂時間有限，不能保證每一位學生都能參與其中，這致使一部分學生的獨立分析、解決問題的能力得不到鍛煉。

2.3 團隊協(xié)作方面：團隊合作能力較難得到提升

團隊協(xié)作能力是工作中的必備技能之一，但傳統(tǒng)的教學中較少涉及該項能力的鍛煉。課堂上很多學生進行分組時未對各自能力進行評估和團隊衡量，小組中各組員分工不均、分工不明確，經(jīng)常出現(xiàn)一個小組幾乎完全由1或2名組員完成作業(yè)，其他組員未參與其中，團隊的分工與協(xié)作未能得到充分鍛煉。

2.4 創(chuàng)新實踐方面：學生自主性較弱，創(chuàng)新性不足

被動式教學的方式在很大程度上削弱了學生的自主性，創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng)和鍛煉。課堂中，大部分時間由授課教師對深奧理論和方法進行講解，缺乏給學生提供創(chuàng)造性思維的機會，學習自主性較弱，學習動機不強，往往遇到困難或者不熟悉的領(lǐng)域便難以堅持下去。傳統(tǒng)教學中所包含的開放性實踐項目較少，學生動手能力也得不到鍛煉，較難調(diào)動學生的主觀能動性，最終導致專利、學科競賽等學生的成果輸出較少。

3 基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”教學改革實施路徑

結(jié)合近年來的教改實踐，以新工科發(fā)展要求、CDIO大綱和學生學習情況為背景和基礎(chǔ)，建立基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”教學模式改革模型，如圖1所示。在教改實施過程中，主要以CDIO大綱為指引，以實踐項目為驅(qū)動，結(jié)合項目制教學思路、學生主導式課堂、情景式教學、以比賽帶學科的“雙線”制教學在實踐教學中的應(yīng)用，建立從課程目標、教學設(shè)計、教學方法與過程、課程考核與評估四個層面的實施路徑，并以CDIO的目標和標準進行實施效果評估，根據(jù)實施效果再逐步優(yōu)化驅(qū)動項目、改進教學內(nèi)容和過程。

圖1 基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”教學模式改革模型

3.1 優(yōu)化課程學習目標

CDIO包括4個層次的大綱、12項標準和3項目標，其中大綱內(nèi)容可以概括為基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊合作、創(chuàng)新實踐四個方面的內(nèi)容，三項目標為：（1）使學生掌握深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識；（2）使學生能夠領(lǐng)導新產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的創(chuàng)造與運行；（3）使學生能夠理解技術(shù)的研究和技術(shù)發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響[7]。課程目標體系應(yīng)充分考慮以上內(nèi)容。

前期，在CDIO理念融入階段，將CDIO理念所提倡的團隊協(xié)作、創(chuàng)新實踐等能力與現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方案進行結(jié)合和完善，結(jié)合新工科注重理論結(jié)合實踐的發(fā)展需要，并匹配社會需求，強調(diào)知識掌握、能力培養(yǎng)、素質(zhì)養(yǎng)成并重，明確課程學習目標即知識目標、能力目標、素質(zhì)目標。其次，將課程學習目標融入每一個項目目標中，尤其在能力目標與素質(zhì)目標中體現(xiàn)CDIO的四項大綱內(nèi)容和三項標準內(nèi)容，使學生在項目完成過程中掌握基礎(chǔ)知識，提升系統(tǒng)思維、項目思維、科學思維，養(yǎng)成符合當下社會所提倡和崗位所要求的職業(yè)素養(yǎng)。基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程目標體系如圖2所示。

圖2 基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程目標體系

3.2 重構(gòu)課程教學設(shè)計

項目制教學是CDIO理念實施的核心。在課程教學設(shè)計階段，需明確項目本位的課程設(shè)計理念，重構(gòu)課程教學設(shè)計，構(gòu)建CDIO驅(qū)動項目資源庫，更新相應(yīng)的教材和教學內(nèi)容，并以項目為驅(qū)動將課程知識點串珠成鏈，通過參與項目、完成項目的學習形式促進學生對知識的獲取、掌握和熟練應(yīng)用。

3.2.1 “課程+項目”一體化課程體系

在教學內(nèi)容編寫上，以 CDIO 理念和能力培訓為核心，綜合考慮專業(yè)知識和技能，將課程體系與項目體系相結(jié)合。依據(jù)培養(yǎng)目標，設(shè)計高度融合、高度關(guān)聯(lián)的課程與項目，建設(shè)從四級到一級項目逐級遞進的一體化課程。通過“學中做”和“做中學”一體化教學組織知識與項目的教學資源，強調(diào)在學中規(guī)范、在學中提升，在做中反思、在做中提煉?；贑DIO理念的一體化課程模型如圖3所示。

圖3 基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”一體化課程模型

3.2.2 教學內(nèi)容與驅(qū)動項目

根據(jù)知識章節(jié)和能力培養(yǎng)目標，編寫驅(qū)動項目資源庫，將課程分解為不同的驅(qū)動項目。通過項目驅(qū)動，將物流所需掌握的知識和項目任務(wù)結(jié)合起來，根據(jù)CDIO理念，引導學生圍繞項目目標依次進行項目構(gòu)思、項目設(shè)計、項目完成、項目運作。

人才培養(yǎng)方案中“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程設(shè)置為40學時（理論+實訓），教學模塊分為物流系統(tǒng)建模與物流系統(tǒng)仿真兩部分。通過重組課程所涵蓋的知識點，設(shè)計具可操作性的驅(qū)動項目，并以驅(qū)動項目為任務(wù)牽引，將相關(guān)知識點連珠成線，依次引導學生逐級完成項目，使學生在邊做邊學的過程中學習掌握相關(guān)知識點?；?CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程驅(qū)動項目資源庫見表1。

表1 基于 CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程驅(qū)動項目資源庫

3.3 引入多元化教學方法

3.3.1.學生主導式課堂實施

在教學方法上，CDIO要求更新教學觀念，樹立“以學生為核心的課堂”的新觀念，將課堂和學習的主動權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學生，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。為此，教師需花費更多精力在課前任務(wù)設(shè)計、課堂組織和作業(yè)方案點評上，將課堂的寶貴時間留給學生思考討論、演講展示、實踐動手等環(huán)節(jié)上。課前，教師需提前分發(fā)項目任務(wù)，通過設(shè)計一系列的課堂活動如課堂討論、項目答辯、項目競爭等，激發(fā)學生的學習熱情，并引導學生在課堂中多進行表達，發(fā)表觀點，讓學生在課堂中全身心投入。課后，教師需細心復盤課堂里每一個環(huán)節(jié)各位學生的表現(xiàn)，即時做好課后反思記錄，根據(jù)學生的學習情況，改進下一次的課堂設(shè)計和作業(yè)任務(wù)內(nèi)容。

3.3.2 借助情景式教學法提升課堂效果

CDIO的項目制教學思路充分具備了情景式教學的條件和基礎(chǔ)?；贑DIO理念的課堂的驅(qū)動項目即是模擬在企業(yè)特定情景下的真實決策問題，在課堂組織中，通過情景模擬和角色扮演可取得較好的課堂效果。如，在每一次派發(fā)項目任務(wù)之前，隨機抽取3名學生扮演決策者共同組成項目方案評審團，其他學生以5人為單位分組扮演物流設(shè)計公司，進行方案的最終競選，其中這5名學生根據(jù)任務(wù)內(nèi)容分工，分別扮演總工程師、副總工程師、數(shù)據(jù)分析師、可視化工程師、投融資測算分析師等，完成項目的全周期運作。并將方案評審團的成績以學生互評的方式作為方案呈現(xiàn)與表達的指標得分。

3.3.3 “課內(nèi)+課外”雙線教學

在課外課堂中，秉承以比賽帶學科的發(fā)展思路，將課堂學習擴展到專業(yè)學科競賽，多方面制造學生的實踐鍛煉機會，讓學生在比賽中加深知識的理解、提升團隊協(xié)作能力、主動學習能力、抗壓能力等。鼓勵學生參加各類校級、市級、省級甚至國家級的學科競賽，如大學生現(xiàn)代物流設(shè)計競賽、電子商務(wù)主題賽、大學生數(shù)學建模大賽等，通過專業(yè)比賽的激勵來加深學生的學習興趣，切實提升學生團隊合作的能力和知識的應(yīng)用能力，實現(xiàn)知識與能力的雙向提升。

3.3.4 建立基于CDIO理念的課程考核體系

以CDIO大綱中的基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊協(xié)作、創(chuàng)新實踐為課程的四個基本要素，將其作為課程的重要考核維度。從課堂積極性、項目完成度和期末考查三個方面對學生的課程表現(xiàn)進行全方面的考核，并將項目完成度方面的考察作為重點考核內(nèi)容。具體，“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程考核框架和體系如表2所示。

表2 基于 CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程考核體系

4 教學效果與思考

通過四年的教學實踐，基于CDIO理念的“物流系統(tǒng)建模與仿真”課程的教學模式改革成效較好，學生的思辨能力、知識的靈活運用能力、方案設(shè)計能力、團隊協(xié)作能力、學習的自主性均得到較大提升，近幾年學生組隊參加物流設(shè)計競賽、電子商務(wù)主題競賽均獲得省級以上獎勵，每年至少保持4支參賽隊伍獲得省獎，成果頗豐。對2015、2016、2017、2018、2019級共340余名物流本科生進行問卷調(diào)查，課程好評度均達92%以上，獲得學生較大程度的認可，如表3所示。學生普遍認為，在CDIO的課程理念下，通過以項目促學習的方式，能夠使學生的關(guān)注點放在分析問題和解決問題上，對模型和方法的理解更加深刻，多樣的課堂教學方式，使學生的實踐能力、團隊協(xié)作能力、表達能力等都得到鍛煉，綜合能力得到提升。

表3 課程滿意度問卷結(jié)果統(tǒng)計

下一步，將針對現(xiàn)有的教學模式及項目制教學中存在的問題和難點進行探討和總結(jié)，并結(jié)合校企合作的發(fā)展方向，進一步延伸課內(nèi)、課外的教學內(nèi)容，提升和拓展學生的綜合能力，培養(yǎng)更多適用于行業(yè)和企業(yè)的物流高層次人才。