物流信息系统分析与设计课程案例式教学研究
2019-10-08刘志海刘涵彬周晨薛媛
刘志海 刘涵彬 周晨 薛媛
[摘 要]案例教学法是一种比较新颖的教学模式，可以激发学生的学习兴趣，提高课程教学的参与意识，调动学习的主观能动性，在大学课程教学中得到不断推广与应用。课题组分析了物流信息系统分析与设计课程在传统教学模式下的不足之处，通过引入案例式教学方法，设计多个紧扣教学要求的教学案例，将与本课程相关的信息技术、系统分析、数据库分析、开发与设计的理论和方法等融入案例教学中。教学实践表明，学生对课程相关知识的理解和掌握更为全面牢固，提高了理论分析和动手设计的能力，取得了较好的效果。
[关键词]物流信息系统;案例教学;教学方法
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）10-0005-04
一、概述
（一）课程性质
物流信息系统是对物流信息进行收集、存储、加工、传输的人机交互系统，目的是服务于物流企业，为物流管理人员或相关组织人员提供战略、战术和决策支持，达到提高运作效率和效益的目的。
物流信息系统分析与设计是一门集计算机技术、信息技术、数据库技术、软件技术等相互交叉融合的学科，是我校物流工程专业硕士研究生培养的实践类课程，目的是通过信息系统相关理论的学习和软件分析开发实践，锻炼和提高学生参与物流管理、物流信息采集与处理、软件分析、数据库设计、软件开发等方面的理论分析和动手设计的能力，以便为从事物流行业相关信息系统的分析和设计奠定基礎。
（二）案例教学法
案例教学法是一种以课程案例为基础的教学法[1]，在这种教学方法中，教师的作用由原先纯粹的传授知识转变为教学案例的设计者和激励者，学生在教学过程中的作用由原先的知识被动受益者转变为知识的主动获取者，成为教学案例的积极参与者。案例教学法非常适合于具备理论分析、动手设计开发、效果评价等高级智力技能方面的课程，特别是已经学习和掌握了相关基础知识的研究生教学。在教学中教师可基于课程内容、工程案例和科研项目设计综合型案例，来锻炼研究生独立从事科研的技能。
“案例教学”一词在国外的起源最早可追溯到古希腊时期哲学家苏格拉底与其弟子的交谈[2]，但是在大学课程教学方面最早是在1870年前后，由美国的哈佛大学法学院院长克里斯托弗·哥伦布·兰代尔提出并应用于法学课程的教育中，自此，该方法被不断推广应用到医学、经济学、管理学和社会学等相关课程教学中，成为一种深受学生欢迎的教学方法，并在应用过程中经过不断实践和完善。Lawrence，Lang，Kowalski，Shulman等相关学者通过著书立说讨论了案例教学法在教学中的应用，至20世纪70年代，案例教学法已成为欧美国家研究生教育教学的重要教学方法之一。目前，哈佛商学院超过80%的课程采用了以案例教学法为主的教学方式[3]。
以案例为载体的教学法在国内亦有着深远的历史背景，最早可追溯到春秋战国时代，无论是《史记》《孙子兵法》《资治通鉴》，还是《论语》等，都不断列举或引用了各种案例进行说理明事，通俗易懂，取得了很好的教学效果。
案例教学法在国内的研究和应用，是自我国工商行政代表团于1979年访问美国后介绍到国内开始的，经过有关专家学者的应用和不断完善，案例教学法逐渐被我国的管理教育界所认可，相继成立和推出了《管理案例教学研究》学术期刊和《管理案例学》等专著，在这些成果的基础上，国内许多院校和相关教师、学者逐步将案例教学法引入相关课程的教学过程中，学生的参与意识和分析设计的能力得到了进一步提高，取得了较好的教学效果。案例教学法已成为我国近年所倡导的应用型研究生教育教学的一种理念和方法[4]。目前，以“案例教学”“案例式教学”为主题检索词在中国知网中可分别检索出超过16499、838篇文献资料，涵盖了中学和大学的部分课程，凸显了该教学模式在国内学历教育过程中的先进性。
胡卓玮[5]在组件地理信息系统课程教学中，采用了“设计—实施—调查—反思”循环迭代的教学方法，根据课程特点并基于案例教学法，设计建立了启发式、引导式和综合式的教学案例，取得了较好的效果。彭涛等人[6]对信息系统分析与设计课程教学进行了某些改革探索和实践，以基于J2EE的教务管理系统等学生较为熟悉的应用作为教学案例，并进行小组讨论，提高了教学效果。杜来红等人[7]采用CDIO理念对信息系统开发技术课程进行了教学内容组织以及课程考核革新，制订了案例教学策略，提高了学生的学习和实践能力。
二、传统教学方式下的弊端
物流信息系统的分析与设计需要学生具备一定的理论分析基础和计算机软件开发的能力，前期课程为计算机技术基础、数据库技术、信息技术、软件开发基础等。在一些工科院校中，对于这门实践性较强的课程，教学效果并不理想，主要基于以下原因：
（1）针对特定的物流信息系统，往往按照“总体需求分析→功能模块设计→应用程序设计→组合测试”的顺序进行，这种“总—分—总”的教学顺序能够让学生基本掌握物流信息系统的基本概念和设计开发流程，但认识的深度、参与意识、分析设计能力锻炼效果十分有限。另外，以教师填鸭式讲解课程相关章节知识的单一教学模式由于缺乏监督评价和创新性，经常让学生产生懈怠。
（2）由于非计算机专业在培养计划制订时对计算机相关课程安排较少，缺少相关专业任课教师的参与，在制订教学大纲时缺少对信息系统相关系统分析与开发等技术的了解，以及综合性案例的系统分析和规划实践环节开设学时不足，导致相关课程内容的设置和衔接课程的安排不合理。
（3）非计算机专业学生对于计算机软件的编程理解和应用能力存在较大差距，特别是对数据库的基本原理和实际操作的能力较为薄弱，甚至部分学生存在学习偏见，惧怕计算机编程，导致课上听课效果差，上机练习不及时等现象发生，加之课程知识点较为分散，平时编程只练习知识点的基础内容，缺乏较为系统的软件开发锻炼，导致学生理解和应用能力不高。
（4）任课教师在工作过程中缺少对实际信息系统的分析和开发锻炼，对企业信息系统的实际功能和应用环境需求缺乏深入了解，导致在授课过程中不能将科研过程的相关经验和技术穿插融入教学实践过程中，不能将理论与开发实践相结合。
三、案例式教学流程设计
案例式教学模式基于课程的相关知识架构，对学生的培养和锻炼更加具有针对性，相对于传统教学模式，着重突出学生在解决问题过程中的资料查阅、分析、理论研究、设计和动手能力的锻炼，实现对相关专业知识的理论分析和综合应用。在教学过程中首先由教师讲授课程基本信息、教学内容及教学要求，利用精心设计、涵盖课程相关理论知识的教学案例，由学生进行案例分析、汇报展示、分组交流讨论，然后由教师点评，学生修改和完善具体设计，最终形成扩充典型教学案例库。
在案例式教学过程中，学生为完成教学案例中设计的学习任务，必须充分利用课前、课中和课后时间，进行主动思维，积极查阅相关文献资料，将知识进行转化与升华，并合理应用到课程的案例中，做到理论与实践相结合、课堂内外相结合，从而提高学生分析和解决实际问题的综合素质，提高相互交流和团队合作意识与能力;教师则基于学生的分析、解答、演示或讨论结果进行指点评价，纠正学生在系统分析和设计过程中的不合理内容，依据学生对相关案例的技术方案和汇报情况，作为评价学生学习效果的重要指标。
具体教学流程与分工如图1和图2所示。
][案例设计][关键知识讲解 案例教学][教师]
图1 教师在案例教学中的作用与流程
][理论知识][研读案例 资料查阅 方案没计 分组讨论][教师点评] [学生]
图2 学生在案例教学中的作用与流程
四、教学案例的设计
基于对本课程传统教学模式存在问题的分析和经验总结，以及对案例式教学的研究，紧紧围绕本课程的物流信息技术、信息系统分析、系统设计与开发的相关理论知识，根据项目开发研究中的经验积累，将相关理论与关键知识融入教学案例中进行设计、组织、实施与评价，以不同难易程度的教学案例代替原有章节顺序讲授，同时又覆盖相关教学知识点，满足培养计划和教学大纲的要求，调动学生学习的主动性和教学参与意识，提高对重点难点知识的理解和掌握水平，并与实践案例相结合，以达到活学活用的最终目的。本课程部分的针对性教学案例如下：
（一）条码软件设计
条形码设计和应用等问题是物流信息技术常用的重要基础内容之一，贯穿于物流信息系统的信息编码和识别过程中，也是物流等相关专业学生必备的重要技能之一。为帮助学生理解条码的结构组成、技术原理、技术难点，实现条码的计算机绘图设计，我们设计了两种类型的条形码计算机图形开发软件教学案例。
1.常用一维条码（EAN13、三九条码、交叉二五条码、128条码等）软件开发系统教学案例。组织设计本组案例的关键问题主要有：条形码的种类、主要技术术语的描述、一维条码的符号结构、一维条码字符的表示、国家标准中表格的计算机处理、计算机绘图、软件人机界面设计、计算机软件代码实现、流程设计、研究报告等。
2.常用二维条码（QRCode、PDF417、DataMatrix）软件开发系统教学案例。此案例设计的关键问题主要有：常用二维条码的种类、主要技术术语、二维条码的结构、码字的计算、校验字符的计算、码字字符的排布、有关的特殊处理内容及方法、国家标准中多个数据表格的计算机处理、软件人机界面设计、计算机软件代码实现、流程设计、研究报告等。
学生通过教学案例的学习，可以从技术原理上对条形码技术进行掌握并力求灵活应用。但在教学案例的实施过程中，一维条码由于结构较为简单，除128条码外字符集相对较少，表示条码符号的条空模块表格和结构排列表格数量也较少，且容易以数组形式进行存储和读取处理等，学生们掌握较好，能在看懂国家标准的基础上结合相关C#或VB.Net软件实现一维条码的计算机生成软件设计，软件设计质量较好;二维条码由于结构复杂，国家标准或技术标准篇幅长达几十页，学生们难以在短时间内阅读和理解掌握，且二维条码存在数字、字母、ASCII码、汉字等不同形式的编码字符集，码字的计算和校验码的计算过程复杂，条码符号图形的排列和填充需在看懂技术标准的基础上借助软件编程实现并需要教师指导学生在案例实施中逐步分解。
（二）通用管理信息系统
管理信息系统要实现对信息进行收集、存储、传输、加工、输出，并能为系统管理人员提供预测与决策，提高系统运作的效率与效益。在不同行业企业的运营过程中，存在有不同规模的管理信息系统，其管理的内容、信息的处理方法等在同一行业的不同规模企业中大同小异。
以大学生所熟知的图书管理信息系统为例，为了便于学生理解和掌握系统的需求分析、功能分析、数据库分析的相关理论与方法，以及人机界面设计、代码设计等详细设计内容，简化了系统分析与设计的难度，通过由浅入深逐步进行系统完善从而调动学生的主观能动性。设计关键知识点主要包括：采用的信息技术，图书信息的采集、分类、表示、库存盘点、快速定位，读者信息的采集、登记与管理，图书借阅、归还的流程，系统的安全设计，数据库的分析与设计，数据流图的分析与设计，查询设计，基于B/S模式或C/S模式的人机界面设计与代码开发等。
上述案例在实施过程中，存在的问题主要有：学生由于缺乏企业锻炼和毕业的实践环节，对不同企业信息系统的需求分析、功能分析、组织结构、功能结构、业务流程等分析得较为简单且不完整，甚至不可行，对数据流图的设计存在较多不合理的地方，对数据库的分析和设计未严格符合数据库设计的三范式基本要求，分析不彻底，导致数据插入、删除、更新困难。
（三）基于物联网的信息系统
物联网是信息化发展的重要阶段，是智能感知技术、信息识别技术、网络通信技术的综合应用，通过实验室现有RFID阅读器、编程器等设备，以及温度等传感器模块和Zigbee等通信模块，构建切实可行的教学案例，基于物联网技术对信息进行智能感知、采集与传输，并将采集的信息接入管理信息系统，可以进一步加深学生对传感技术、信息采集处理技术、网络通信技术的理解，以及提高实践应用能力。
1.基于RFID技术的校内公共自行车租赁管理系统设计案例，重点考虑RFID系统功能分析、结构的搭建、标签设计、存取车流程设计、路径轨迹查询、车辆定位、ZigBee通信等，使学生掌握RFID应用系统设计、相关算法、Zigbee网络设计和其他信息技术的开发与应用。
2.基于物联网技术的电子病历管理系统设计案例，重点考虑RFID的原理与识别技术、人员信息的采集、诊疗过程信息记录、用药信息记录等信息子系统，实现对人员、病历信息的实时更新和查询等操作，使学生进一步提升对物联网技术的认识、物联网知识和信息系统的分析与设计方法的掌握，促进理论与实践相结合。
本部分教学案例实施中由于要进行ZigBee等硬件的开发和设计、RFID信息的采集和通信处理，以及物联网的相关理论的应用，要求学生具备C、C#等计算机语言编程基础和软件调试技能。事实上，由于专业的差异性，在教学培养方案中很少牵涉硬件系统的编程开发，因此容易造成系统集成较为困难。但是在总体信息系统的设计中，由于学生有前几个信息系统分析设计教学案例的解决经历，所以对信息系统功能结构的分析和相关流程的设计变得较为顺利。
五、总结
案例教学法改变了传统模式下完全依赖教师讲授的模式，突出了学生在教学中的主体地位，强调了学生的主动参与意识和主观能动性。本课程教学案例的设计以及在教学过程中的应用，改变了学生的等、靠和相互依赖现象，学生可以灵活地掌握信息系统开发的分析与设计的方法，对条形码、RFID、ZigBee等信息采集与传输技术从原理与应用等方面均有深入了解，部分学生能灵活运用所学知识自主编写常用条形码软件、设计RFID采集软件和信息传输软件，教学效果明显。
案例式教学过程中的实施也反映出了一些小问题，诸如：完全涵盖教学大纲课程要求的基础教学案例和综合性教学案例的设计较为困难，课程设置衔接过程中教学内容存在的差异性，以及过分削弱教师角色的重要性，学生对新的教学模式的适应性等都会对教学效果产生一定的影响。因此，教师应该在传统教学模式的指导下，结合课程相关的基础课或专业课等衔接课程，逐步转变为案例式教学。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李皎.案例教学法在《建模与仿真》课程中的应用[J].教育教学论坛，2015（9）：164-165.
[2] 鄒凤华，谷赫.案例式教学法在计算机教学中的应用研究[J].课程教育研究，2015（8）：33-34.
[3] 王青梅，赵革.国内外案例教学法研究综述[J].宁波大学学报（教育科学版），2009（3）：7-11.
[4] 董文军.专业学位研究生案例教学的困境及优化策略[J].陕西理工大学学报（社会科学版），2018（4）：31-36.
[5] 胡卓玮.基于案例分析的“组件地理信息系统”课程教学方法设计[J].测绘通报，2013（12）：122-125.
[6] 彭涛，佟建新，范莉丽.基于案例教学的信息系统分析与设计课程改革研究与实践[J].北京联合大学学报（自然科学版），2009（4）：86-89.
[7] 杜来红，康萍.CDIO案例教学在信息系统开发类课程中的实践[J].教育现代化，2018（7）：115-117.
[责任编辑：钟 岚]
