基于CDIO模式的研究生“运筹学”课程教学体系改革与评价分析

刘伟+陈燕+吴志江+王永祥+杨斯玲

摘要：基于CDIO工程教育模式，华东交通大学将硕士研究生运筹学课程结合人才培养中的地位、作用和任务，重新确定了培养目标、能力大纲、课程体系和新的考核标准，对运筹学课程教学体系进行改革，创造性地提出并实践了OR-CDIO课程体系。运用新的评价体系对实施效果进行评价发现，OR—CDIO能够有效的激发学生学习兴趣，提高师资力量，实现了“做中学”战略下的CDIO模式并做到产学研结合。

关键词：CDIO模式；运筹学课程；教学体系改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）39-0080-04

一、引言

运筹学课程是一门应用性很强的基础学科，目前国内高校中的交通运输、计算机、经济管理、生命科学等专业都将运筹学作为工具性学科进行交叉运用，并取得诸多成果。但目前高校对于运筹学课程的教学上存在一些如重理论轻实践、老师讲学生听、课程与社会需求不适应等问题。因此，对运筹学课程进行创新性地教学体系改革具有重要意义。通过对运筹学课程教学的相关研究文献的分析整理可知，目前国内学者主要集中于从教师角度对运筹学课程的大纲内容、教学方式、考核方式等进行改革。刘德海（2011）分别从课程结构、教学内容、教学手段、考试方法以及教学管理制度等方面，探讨了“运筹学”课程教学体系改革方案；杜纲（2011）基于运筹学课程提出课程平台与课程系列的概念和建设理念，以及模块化和整体优化的构建方法；兰小春（2016）从运筹学的学科特点出发，总结了现行运筹学教学中存在的问题，并且从案例教学、计算软件、课程设计、数学建模相结合的教学实践角度进行运筹学教学改革探索；张勇（2016）提出了实践式的运筹学课程教学的理念，从五个环节分析了实践式运筹学教学方法，并进一步给出了运筹学教学改革建议。综上可知，目前将CDIO工程模式引入运筹学课程进行教学体系改革的成果较少，或者理论体系尚还有补充的空间。本文将CDIO教育理念与硕士研究生的培养计划结合，对硕士研究生的运筹学课程教学体系进行创造性地改革，提出了OR-CDIO（Operational Research—Conceive Design Implement Operate）课程体系，并在华东交通大学硕士研究生的运筹学课程上进行了课程改革实践，以及运用新的评价标准对实践成果进行评价分析。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织，并取得了良好效果。

三、基于CDIO的运筹学课程教学改革

为了将CDIO计划提出的包括培养计划、教学方法、教师师资、学生考核、学习环境以及实施过程和结果检验等的12条具体化的可实现标准与华东交通大学硕士研究生培养计划相融合，首先由本校运筹学课程教师和专业课程教师配合组成了OR—CDIO研讨团队认真研究CDIO工程教育的核心理念，借鉴了汕头大学、清华大学、北京交通大学等相关专业对CDIO模式的探索经验，结合学校工科优势，特色性地提出OR—CDIO工程教育模式如图1所示。

1.OR—CDIO能力大纲。依靠关键利益相关者建立全面、明确、具体、合理的能力（教学）大纲是CDIO的12项标准的第二项，也是传统的运筹学课程所缺乏的重要组成部分。能力大纲由代表职场需求的毕业工作者、代表学科知识体系的运筹学教师团队和在校学生三类最重要的利益相关者建立，通过邀请毕业工作者返校了解时下的本校毕业生就业方向、就业情况以及社会需求；由运筹学课程教师组建的OR—CDIO研讨团队将运筹学课程传统大纲结合本校学生研究方向重新制定更加合理和符合新的培养计划的教学大纲；对在读学生进行问卷调查和访谈，了解学生对课程的了解和需求。一个真正反映职场和学科要求的教学大纲是开展所有的教学活动的前提，是教学过程中的根本大法。因此，确定了建立能力大纲如表1所示。

2.OR—CDIO集成化课程体系。OR—CDIO模式的教育理念是以CDIO能力培养大纲为目标，以课程的构思、设计、开发、运行为主线，按培养计划设立了点、线、面相结合的三级集成化课程体系。一级课程主要是面向硕士研究生需要上运筹学课程的学生。例如：管理科学与工程、道路与铁道工程、交通运輸工程专业所要学习的运筹学基础内容及Matlab、lingo等相关软件的基本学习。二级课程以学生为主。结合“做中学”思想，针对不同研究方向的学生开展项目实践。通过教师与学生商讨，结合学生个人研究方向进行创新性项目设计，由若干相同研究方向学生组成学生团队，经过合理的协作和分工互相配合，完成设计性OR—CDIO项目的全过程。三级课程面向毕业论文和对初始课程体系的综合性改革。将运筹学课程内容与企业对硕士研究生人才的需求相结合，结合运筹学基本原理、学生研究方向和专业技能在企业实训过程中对毕业论文进行构思、设计、开发和实施。

3.基于项目的实验性内容设计。OR—CDIO工程教育模式是以CDIO为环境，因此需要构建以学生为主的运筹学课堂互动的教学模式，有别于传统运筹学课程的纯课堂教学的教学模式。OR—CDIO研讨团队根据CDIO工程教育模式的12条标准中的标准5的设计—实现检验，增加了试验性项目的教学内容，构建出四个阶段的OR—CDIO项目，明确每个阶段的训练目的。第一个阶段学习基本原理，完成基础性项目；第二个阶段，结合研究方向和专业知识的学习，完成设计性试验；第三个阶段，通过完成综合性试验，提高团队写作能力；第四个阶段，通过CDIO理念的构思、设计、开发、实施，完成创造性试验。在完成阶段性的OR—CDIO项目的过程中并将12条标准具体化。在针对硕士研究生的研究方向设计项目的过程中实现了各学科之间的相互支撑。在完成项目的过程中支持学生动手和直接经验的学习，并在此过程中以学生为中心易于交流。endprint

4.集成化教学与评价模式。集成化教学全过程是指运筹学的课程教学要和硕士研究生的研究方向及社会需求相结合进行创新教学，实现产学研结合，是具体化了CDIO的12标准中的课程设置和教学效果这两大标准，因此建立了集成化教学全过程如图2所示。

第一步，由OR—CDIO研讨团队根据运筹学课程大纲结合学生研究方向重新确定更合理的教学大纲，将任务具体分配给学生，是学生为课堂主体的教学形式；第二步，学生通过自主的综合学习来深化课程任务，由此提高学生综合能力；第三步，在一个阶段的学习结束后，由教师与学生通过研讨設计本阶段项目并完成；第四步，教师对学生以及学生相互间对教学过程进行评价和对教学成果进行考核，若已达到目标，则进行下阶段的学习，若未达到目标，则分析原因并进行重新学习。CDIO是一种新兴的教育模式，在结合具体课程教学时也需要新的评价标准和方法，但都应该以满足社会需求为衡量CDIO较于传统教育模式的质量高低的第一标准，因此，华东交通大学运筹学课程师资团队结合了本校的校情和国内实践经验，研讨出本土化的学习效果考核模式，采用形成性评价和总结性评价相结合的学习效果评价模式。因为运筹学课程上硕士研究生的人数较少，可以从教师角度，给每个学生进行课堂建档，在贯穿学习过程中对学生的学习效果和综合能力的变化进行动态纪录。从学生角度，对教师在教学指导全过程进行评价分析，包括教学方法、收集和分析学生取得成果的相关数据的方式等体现教师能力进行指标具体化。评价模式的最后一步，也是至关重要的一步，利用评价分析结果，将学生学习成果细分至课程全过程的各级能力大纲的指标中，与预期所达到的效果相比较，通过比较过程改进教学课程体系乃至完善培养目标、能力大纲和集成化课程全过程，实现OR—CDIO动态进步完善而不是一成不变。

四、OR—CDIO教育模式的实践及建议

通过对完成OR—CDIO教学模式的学生和参与教学全过程的教师进行问卷调查和1对1访谈以及对实践过程中相关资料的整理分析，得到以下结论。

1.所有学生均完成了根据教学大纲分配的任务并达到了预期的效果，在完成的过程中学生都能够积极与指导教师互动，较好地完成了OR—CDIO能力大纲的分级指标。85%的学生认为在以学生为主体学习课程内容和设计完成阶段性的项目过程中，提高了个人能力和创新能力。

2.通过问卷调查以及参与者访谈可知，OR—CDIO教学模式中阶段性项目的设计和对学生进行指导的过程中提高了课程的师资水平，不再需要仅仅专业知识扎实的照本宣科的教师，而需要实践经验丰富、富有创新精神、了解学生研究方向的专业知识和对CDIO理念深入了解的教师队伍。除此之外，OR—CDIO教学模式让指导老师在指导教学过程中富有创造性，也提高了教师的教学热情，让教学过程变得有趣，在帮助学生学习的同时，也有助于教师的教学。

3.通过新的考核标准分析比较可得，较于传统的教学方式，OR—CDIO教育模式下的学生更具有创新能力，能够依据运筹学基本原理解决实际问题，研发创新性项目，而且在完成过程中能够提高个人能力、专业知识、协调能力并增加了实践经验，极大迎合社会人才需求，真正实现了运筹学课程工具性学科的意义达到了做中学战略和产学研结合。并为其他学科引入CDIO模提供了成功的实践经验。

CDIO作为一个新的教育模式由国外引入，虽然已经在诸多国内外高校取得显著性成果，但在CDIO本土化的进程中仍然存在理论与实践过程的问题，CDIO的重要理论前提是作为一个教学环境而非教学方法来引入，因此它具有多样化，可以有诸多模式且创造性的引入各个学科，而这需要各国内高校的师资队伍对此进行自由创造。

参考文献：

[1]胡晓东，袁亚湘，章祥荪.运筹学发展的回顾与展望[J].中国科学院院刊，2012，（02）：145-160.

[2]刘德海.应用型人才培养模式下“运筹学”教学改革研究[J].东北财经大学学报，2011，（06）：107-111.

[3]杜纲，吴育华.运筹学课程平台与课程系列的整体优化[J].运筹与管理，2011，（01）：16-20.

[4]兰小春.基于大学生创新能力培养的经管类运筹学课程教学改革研究[A].黑龙江省高等教育学会.提升高等学校教育质量的实证研究（上册）[C].黑龙江省高等教育学会，2016：4.

[5]张勇.运筹学课程的实践式教学探索研究[J].课程教育研究，2016，（36）：205-206.

[6]顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012，（03）：24-40.

[7]顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（下）[J].高等工程教育研究，2012，（03）：24-40.

[8]查建中，徐文胜，顾学雍，朱晓敏，陆一平，鄂明成.从能力大纲到集成化课程体系设计的CDIO模式——北京交通大学创新教育实验区系列报告之一[J].高等工程教育研究，2013，（02）：10-23.endprint