运筹学课程的教学改革研究

宋杰鲲　付峰

【摘要】运筹学教学改革需要持续推进、全面优化.结合我国新修订的《高等教育法》和“十三五”規划纲要的新时期高等教育任务要求，分析当前运筹学课程改革的必要性，提出课程改革的理念，构建了四核心、三保障的课程系统化改革框架，从教学内容、教学方法等方面提出了教学改革的实施方案.

【关键词】运筹学;教学改革;OBE;CDIO

2015年新修订的《高等教育法》明确指出“高等教育的任务是培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才”;“十三五”规划纲要“提升大学创新人才培养能力”中提出要实行通识教育和专业教育相结合的培养制度.可见，培养高素质、具备通专知识与创新能力的人才是我国大学教育的重要任务.运筹学是当前国内高等院校普遍设置的一门课程，既可作为管理类专业的核心课程，也可作为全校性的通识教育课程.许多学者探讨了运筹学课程的教学现状，提出相应的改革方法.但是，教学改革从来都是一个持续改进的过程，如何在传授知识的过程中实现学生能力、素养的同步提升，运筹学课程教改需要做出示范.

一、当前运筹学课程教学改革的必要性分析

新时期运筹学课程改革是必要的，主要体现在以下方面：

（一）学生的培养目标由侧重知识掌握转换为知识、能力和素养的同步提升.运筹学课程体系中涵盖较多的理论内容，各高校基本采用讲授法，这种授课方式可以在有限的时间讲述较多的内容，训练学生的数理思维，但是并不能提高学生的知识应用与创新、交流沟通、团队协作等能力，也无法提高学生的系统思维、社会责任感等素养.这与高等教育的任务要求存在差距，需要经由课程的内容体系、教学方法体系、考评体系的改革完成这种转换.

（二）创业创新实践需要驱动课程加大实验、实践比例.运筹学本身是一门与实践联系极为紧密的课程，理应支持大学教育的“培养学生创意创新创业能力”目标.通过Matlab、Lingo等软件，提高学生应用工具进行优化的能力，也有利于其在创业创新中树立优化意识;通过实践导入案例、小组讨论案例，提高学生的实践能力，使之能在创业创新中产生运筹“共鸣”，下意识地运用优化思维去思考和解决实际问题.

（三）新的基于信息技术的教学手段需要课程进行改革.互联网技术蓬勃发展，慕课、微课等现代化教学手段被越来越广泛地使用，推动“翻转课堂”成为新的日益流行的教学方式.相比传统的授课方式，“翻转课堂”可以使学生在课下自主学习，看视频、听播客、阅读电子书，宝贵的课堂时间则更多地用来探讨理论的实践应用，提高了学生的知识应用、团队协作与分享交流等能力.

二、运筹学课程改革理念与思路

（一）课程改革理念

为了切实完成新时期高等教育的任务目标，运筹学课程改革应遵循如下的理念：

1.教师角色的全面转换.高校教育教学活动的本质是研究，“研究”决定了课程教学活动是教师与学生两个主体共同完成的活动，需要双方相互配合、深入探讨.教师的角色绝非单纯的知识讲授者、传递者，而是教学全程中大学生素养提升、知识和能力提高的引导者和推动者;学生的角色也非知识的承接者，而应是知识的接受、质疑、深化者，也是知识的高效转换与应用者.因此，在运筹学课程教学改革中，必须以学生为中心，全方位设计好教学活动与方法，充分调动学生的兴趣，促进学生高效参与，从而取得改革效果.

2.教学改革的系统化推进.持续改进是教育教学的典型特征，按照高等教育任务，运筹学教学应承担“使学生掌握运筹学课程知识，具备知识探究、应用与创新能力以及社会责任、交流沟通、团队合作等素养”的使命，这种使命需要运筹学教学引入OBE和CDIO的全周期教育理念，以结果为目标导向，推动学生自主性、系统性、探究性地学习理论知识，并能持续、高效地加以创新与应用，强化优化意识，增强各方面能力与素养水平.具体而言：

① OBE即Outcome Based Education，是基于学习结果的教育模式.OBE以学生为本，聚焦于学生受教育后获得什么能力和能够做什么的培养模式.按照OBE要求，就是一切教育活动、教育过程和课程设计都是围绕实现预期的学习结果来开展.因此，运筹学教学改革首先就要把目标细化为毕业生可观察、可操作和可测评的预期学习成果及其理应掌握的水平，形成直观的预期学习产出匹配矩阵.

② CDIO即Conceive-Design-Implement-Operate，是以“预期学习结果”集合来驱动课程内容、教学方法、教育文化等设计的模式，其实施主动性教学方法，重视营造教育文化.遵循CDIO理念，运筹学课程就是要主动地对教学活动进行全程的产品构思、设计、实施和运作，使学生具备技术知识和推理能力、个人职业技能和职业道德、人际交往技能、企业和社会的CDIO系统这四个层次能力.

CDIO与OBE中的预期学习结果基本一致，实际上均为利益相关群体对毕业生的知识、能力和素养的期望要求.综合OBE和CDIO教育理念，本文提出如图所示的运筹学课程系统化改革框架：核心体系包括课程愿景或目标、课程内容体系、教学方法与手段、学习结果评价与反馈;三大保障体系为基本的教学资源保障、实验环境保障和持续改进保障.

（二）课程教学改革思路

课程的系统化改革思路为：一方面，分析运筹学开课专业的OBE目标;另一方面，对毕业生进行调研，把握当前运筹学在实际工作中的应用现实与需求，按照专业知识、能力和素养的培养要求和CDIO四层次能力大纲要求，拟定运筹学课程的OBE目标;进而构建课程模块内容（含对应的教学方法体系）与OBE目标的产出匹配矩阵，并进行课程内容、方法和考评的CDIO一体化设计，特别是在教学过程中，有效地运用案例导入、启发性思考、小组讨论与展示、实验演示、经典阅读、游戏等教学方法，借助多媒体、QQ群、课程网站等现代化教学手段，使教学过程更加生动，激发学生参与课程的自主性、探究性与创造性，在提高课程教学效果的同时，推动学生在知识、应用与创新能力、职业道德、社会责任、团队合作与交流、系统思维诸方面OBE目标的一致性实现.

三、课程教学改革实施方案

（一）教学内容

运筹學课程的授课对象基本上可以涵盖各专业学生.所以，课程内容的设置上要突出基础性、学术性和实践性.基础性即模块的核心内容必须完备，概念阐述、重要定理、典型模型与算法要明确;学术性即要有启发性、探究性内容，引导学生思考、研究;实践性即要有实践导向，通过案例分析、研讨等使学生看到运筹学的“用武之地”，提高学习兴趣.同时，根据不同专业的要求，应针对相应课时要求分别设计教学内容.以较多的课时为例，课程内容包括数学规划、图与网络、网络计划、存储等模块，涵盖运筹学的主要分支，由浅入深，由一般到特定，每个模块中均包括引导案例、启发性思考，有的模块也包含小组研讨、经典阅读等，调动学生积极思考和讨论，使学生对运筹学理论与运用有着清晰的认识.考虑到运筹学的课程目标及定位，将在课程内容设计上做到：

强调基础——每个模块都有着核心的概念、定理、典型模型与算法，它们构成了各模块的“名片”，整体上构成了运筹学的知识基础.对核心概念、概念间的联系，必须形成清晰的脉络;对晦涩难懂的必要定理，要结合精心编制的例题，帮助学生理解，使其“知其然知其所以然”;对典型模型与算法，要深入浅出，使学生明确前提、贯通内容、领会细节.

通专兼具——运筹学整体上与生产、生活息息相关，同时又与相应的专业存在一定的联系.例如，工程管理专业的工程施工组织需要以数学规划、网络计划为基础，信息系统与信息管理专业的数据结构，ERP需要以图论、存储论为基础;会计、财务管理的投融资决策需要用数学规划，市场营销、国际贸易的网络营销与贸易需要数学规划、图论、存储论等;经济学专业的产业经济学、能源经济学同样需要数学规划、对策论.这就要求在设计课程内容时，针对不同专业从课程联系实践等方面有针对性地加以引导，使得课程立体、生动.

配置合理——运筹学总课时的有限性决定了课程在课堂内、外内容的布置安排上，理论讲授、作业、小组项目研讨、启发性思考与分享等必须精心筹划、合理配置.鉴于课程通常为大班授课，而总的理论课时量较少，因此，小组讨论、个人思考等采取“过程课外、结果课内”的方式.

（二）教学方法

课程突出以学生为中心的教与学，实行理论讲授、小组讨论、个体思考与分享、实验演示、开放式探索、游戏等多元化形式.通过多元化的教学方式，实现“注水式”教育向“点火式”教育的转换，激发学生浓厚的学习兴趣、自主探究知识的激情;通过小组讨论、协作撰写论文、制作PPT、汇报等方式提高学生的团结合作意识;通过个体思考与分享提升学生的交流沟通能力;通过小组讨论案例和个人思考的精心设计，提升学生对其背后隐含的优化意识、社会责任意识等的重视，从而真正实现师生“研究”角色的转化，实现学生从传统的被动知识接受到自主寻求知识的转变，确保学生知识、能力、素养以及CDIO四层次能力目标的一体化协同完成.

为了增强教学方法的可操作性，对其中的小组讨论和个人发言进行详尽设计：

① 小组讨论环节.应提前布置，给小组留出充裕的时间准备.下达项目任务后，首先，由小组成员内部进行交流，分工完成相应的任务，撰写大论文（形式为科技论文、案例报告等形式），并制作5～8分钟的PPT.然后，在课堂上进行讲述，由每组派出代表依据既定的评分规则进行打分.教师在其中扮演观察者、组织者、指导者的角色.

② 个人发言环节.包括课堂上的即时发言、课下思考后的课堂发言（包括分享阅读）两种形式.即时发言是配合启发质疑，引导学生对核心内容的衔接进行逻辑上的思考，促进学生对知识的理解，理清概念的缘由、思路，为节省时间，采取“课堂发牌、课间计名”的方式进行评分;思考后的发言则是由学生针对自己提交的小论文，自发上台讲述（可以板书，亦可用PPT），根据发言状况，教师加以点评，并组织学生互动.当然，由于时间限制，不可能做到人人都发言，发言者在小论文成绩之外，会有相应的成绩奖励标准，以调动学生参与课堂的积极性、主动性.

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