基于CDIO教育理念的“物流管理信息系统”课程教学改革

林 森 林宇洪 孙达新 侯秀英

（福建农林大学交通与土木工程学院，福州 350108）

一、“物流管理信息系统”课程与CDIO教育理念

随着中国的互联网技术不断成熟以及国家实施人工智能发展战略，物联网技术、大数据和区块链等现代信息技术与传统产业融合，引领着新一轮的科技革命和产业升级。高等教育作为人才、科技、创新的重要结合点，与社会经济、行业发展对接十分紧密。时代发展对我国高等教育中的工程教育也提出了新的要求。福建农林大学物流工程专业面向本科学生开设70学时（40理论学时、30实践学时）的“物流管理信息系统”学位课程。该课程特点是理论与实践紧密相关，是物流工程专业课程体系中与前沿科学技术衔接紧密、课程交叉融合性高、综合性强的专业课程之一。

CDIO理念——构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate），是在《华盛顿协议》国际标准背景下，按照工程教育专业认证标准，结合21世纪国际高等工程教育改革，以工程项目研发到运行的生命周期为载体，让学生以团队协作的形式主动参与实践全过程，加强课程之间联系、衔接、渗透等方式全方位的深入学习工程理论知识、掌握信息技术与积累工程实践经验的教育理念［1，2］。CDIO教育理念的内涵是以“学生为中心”，以实践能力和工程素质培养为主线［3］，不断夯实理论基础，结合工程领域的具体情境，主动对接时代需求，着力培养学生从事专业领域工作的能力。通过科学构建集构思、设计、实施与运作四位一体的课程教学，强化理论基础和实践能力，培养学生团队协作精神、工匠精神和创新能力，形成集理论、实践于一体的课程教学体系，最终达到培养复合型工科人才的目的。

笔者针对“物流管理信息系统”课程教学内容繁杂、编程基础不足等问题，结合“互联网＋”思维，运用微信公众平台、百度云网盘等方式在教学手段、课堂互动、补充基础知识等方面进行探索研究，取得较好教学改革效果［4］，但是未从培养复合型工科人才角度，结合福建农林大学的办学特色构建课程教学体系。本文引入国际工程教育CDIO教育理念，充分发挥福建农林大学在农林行业领域优势，提出教学改革“工型理论”，探讨如何优化“物流管理信息系统”课程的教学体系，为培养“宽口径”的复合型工科人才奠定理论基础。

二、“物流管理信息系统”课程教学存在的问题

我国物流行业发展十分迅速，其中物流运营一体化、物流作业智慧化、物流管理信息化及物流业务数据化等一系列物流业工程化演变，是对未来物流人才提出的新命题。这些变化促进高等教育构建更符合工科人才的课程教学内容体系。然而，“物流管理信息系统”课程是物流管理专业的核心课，原教学内容更偏向于管理方向。如今面向物流工程专业、面向工科人才培养，如何调整教学内容以培养适应社会需要的工科人才，则没有相对成熟、完善的教学经验可以借鉴。目前，福建农林大学开设的该课程存在以下问题。

（一）教学内容陈旧，与实际脱节

“物流管理信息系统”课程具有综合性、交叉性、实践性强等特点，其教学内容涵盖物联网、数据库技术、系统工程、软件工程和自动化技术等领域，必须紧跟信息时代的大环境，才能及时反映工科技术前沿，从而保证课程教学内容的前瞻性、适应性。目前，大部分课程教材将知识点划分为两大部分。

一是物流信息技术部分。该部分知识点包括条形码、射频识别技术、地理信息系统和数据库技术等，具有分散、覆盖范围广、部分知识点陈旧等特点。因此，多数教材［5－7］只是泛泛地讲述基本概念、基本原理及其应用场景，没有结合编程语言深入讲解实现过程，学生无法运用于实践开发。

二是管理信息系统开发与实例应用部分。该部分知识点包括软件开发的基本理论体系及以供应链管理、企业资源计划、第三方物流等为核心的管理信息系统设计。由于该部分内容偏向软件工程开发，需要大量计算机领域的基础知识。原课程是面向物流管理专业，部分教材［8，9］选择弱化该部分知识。但是，随着时代需求变化以及课程转为面向工科专业，愈发强调实践能力的培养，故课程教学体系改革刻不容缓。

因此，该课程存在教学内容繁杂、陈旧且较少涉及前沿热点等顽疾，大而全的教学内容无法精讲核心内容，与工科实际脱节。

（二）教考方式单一，学生学习兴趣不高

工业发展的源泉在于创新，创新创业能力是工科人才适应变化、引领变革的重要武器［10］。但目前“物流管理信息系统”课程教学以教师讲授式为主，忽视学生主体地位，虽然课程已建立完善网络教学平台资源，使得课程成绩由考勤、课堂表现、网络教学平台作业成绩和期末成绩4方面组成，但是教学、考核方式不够新颖，没有充分发挥线上资源特点，未将其与线下教学融合，无法有效激发学生对课程知识的兴趣和调动学生主观能动性，课堂积极性和参与度不高，不利于学生自主学习能力的培养。

（三）缺少教学案例，专业内涵难以体现

案例教学是培养创新型人才的有效手段，正广泛应用于课堂教学中［11］。任课教师也尝试运用案例教学的手段，但由于各个教师知识背景不同，所采用的教学案例较为发散，如钢铁企业生产物流管理系统、第三方物流企业“按需快递”服务模式、集装箱堆场物流信息系统等。这些教学案例没有与学校优势领域——农林行业背景结合，导致学生对“物流管理信息系统”在农林行业领域的实际应用难以形成直观认识，从而不利于专业内涵和特色的建设。

（四）实践环节薄弱，难以落实“做中学”

“物流管理信息系统”是需要大量实践环节的课程，可是物流工程作为新兴专业，还没有纳入工程教育认证的范畴，故在实验室建设方面投入相对不足，这也造成课程实践教学资源不足的窘境。现阶段，由于学生实验项目多以验证性为主，设计性和研究性实验开设较少；学生企业实习形式主要是负责人展示企业信息系统，学生听、看、记，缺乏顶岗实操的机会，难以落实“做中学”，学生实践能力无法得到有效锻炼。

三、基于CDIO教育理念的“物流管理信息系统”课程教学改革措施

针对福建农林大学物流工程专业“物流管理信息系统”课程教学面临的问题，以教学团队建设为基础，制定课程教学改革方案，以CDIO教育理念为指导，结合农林业行业背景，从教学团队、教学内容、教学方式、实践教学4个方面落实课程教学改革，提出教学改革的“工型理论”，为探索具有工科特色的课程教学改革提供实践依据。

（一）基于“工型理论”建设课程教学团队

由于物流人才市场需求的工程化，高校物流专业教育也在不断调整以适应时代的潮流。本文提出基于CDIO教育理念的教学改革——“工型理论”，见图1。该理论着眼于系统、宏观的角度，以“学生主体、能力本位、德业双修“为目标、教学团队建设为基石、线上教学平台为依托，实现“翻转课堂”，夯实理论基础；以项目驱动教学为主干，通过线上线下资源构建构思、设计教学案例、实现学生“做中学”的人才培养模式和教师全程辅导运作过程，实现构思、设计、实现、运作四位一体，培养具备家国情怀、创新创业、跨学科交叉融合、批判性思维、国际视野、自主终身学习、团队合作、工程领导力、环境和可持续发展、使命担当等方面能力的工程专业人才。在此基础上，“物流管理信息系统”课程目标是将CDIO教育理念与农林行业领域特色相结合，以培养农林产品物流工程复合型人才为导向，与相关物流企业一起制定专业培养方案、建设教学案例以及对应的课程体系，引入企业“双师制”，拓展学生实践能力与前沿视野，促进课程教学内容与教学质量的明显提升。

图1 基于CDIO教育理念的“工型理论”

底层教学团队的理论知识和社会实践能力为“工型理论”提供师资保障和改革动力。近几年，福建农林大学加大了对青年教师的培养力度。一方面，每年选送优秀的中青年教师到国外知名高校进修访学，提高理论和科研能力水平；另一方面，组织青年教师进入生产一线的物流公司、校外实践基地等进行为期半年或以上的专业实践锻炼，切实提高青年教师创新创业实践能力。

（二）线上线下融合，促进混合式教学

如今在“互联网＋教育”时代下，已涌现出大批优秀的省级、国家级精品在线开放课程，优质教育资源不再稀缺，线上线下混合式教学（SPOC）将逐渐成为主流。“物流管理信息系统”课程以在线开放课程资源为依托，基于THEOL网络教学平台和雨课堂等智慧教学辅助工具，在课程教学中通过多种教学理论、教学策略和方法激发学生对教师的依赖，有机地将在线课程平台（线上）与传统课堂教学（线下）结合起来。通过混合式教学，拓展教和学的时间和空间，重构传统课堂教学，关注学生的个性化学习和多样化发展。

1.课前线上学习

教师在线布置章节学习目标，学生在中国大学MOOC等已建的视频平台学习，结合学习目标完成相应的教学环节；教师通过平台上的在线测试和练习题，了解学生之前的线上学习内容掌握程度。

2.课中参与式学习

教师高度浓缩串讲教学内容，解答学生课前疑惑，采取课堂分组以练代讲、案例点评等多元化课堂教学形式，营造两个或多个群体在分数上的竞争态势，最后通过思维导图、知识结构图、简记法等形式总结各知识点之间的逻辑关系，辅助学生深入把握课程重难点脉络。

3.课后升华学习

通过网络教学平台、雨课堂等智慧教学工具以及百度云网盘等已建成的辅助教学资源库［4］，学生可自由选择感兴趣的方向拓展课后学习内容，利用智慧教学工具在线测验等功能追踪学习轨迹和成绩，促进学生个性化学习，激发学生的学习积极性。

4.完善课程考核

改变传统的“一张试卷”考核方式，采取平时考勤、多元化课堂活动成绩、网络教学平台课前和课后等过程化学习成绩、课后个性化发展学习成绩以及期末考试成绩相结合的方式，着重于能力考核。

（三）开展项目驱动教学，构建课程知识体系架构

围绕具有工科特色的物流工程专业应用型人才培养目标，本着宽基础、强能力的原则［12］，组织教学团队相关课程教师根据物流工程专业的培养方案，采用基于知识点方法，系统、科学地构建“物流管理信息系统”的课程知识体系架构，按照技术和开发两大核心部分，对课程繁杂的知识点进行梳理和重新编排，打破单门课程知识结构的归属性，化繁为简［13］，见图2。

图2 “物流管理信息系统”课程知识体系架构

1.信息技术部分

信息技术部分是“物流管理信息系统”的基础部分，覆盖现阶段应用最为广泛的一维、二维条形码的编码原理与结构，引入结合Python程序设计的区块链技术原理等前沿技术内容；其他知识点则对应开设“物流信息技术”“物流数据库技术”“GIS技术及其应用”等课程。

2.软件开发部分

首先，软件开发部分旨在培养学生在信息管理和信息系统方面的抽象、设计、开发、应用和管理能力，利用混合式教学方法，夯实信息系统开发的基础概念、基础原理，结合教学团队发明与农林行业领域相关的软件著作［14－16］，以及培养计划中“系统工程”“物流规划与设计”等课程构思，设计大小适中的研究性项目并发布在THEOL网络教学平台或智慧教学工具上，如“基于区块链技术的农（林）副产品物流生产流程跟踪与质量安全追溯平台”“农产品冷链物流”“基于物联网的智慧养蜂与蜂产品溯源系统”等实际教师科研、大学生创新创业竞赛获奖项目的部分内容。其次，要求学生5～8人自由组队，选择感兴趣的项目进行研究，组长分配任务。教学团队会参与项目运作的全过程并定期检查各组成员任务进展状况，让学生能运用课内与课外知识解决实践过程中遇到的难题。最后，通过PPT答辩和实体软件形式在课堂上展示研究成果。

通过以上措施形成以信息平台开发为核心、信息技术和教学案例为辅的多层次课程知识体系架构，实现课程之间相互配合、相互渗透、相互衔接的耦合关系，丰富教学内容，提高学生的学习兴趣，加深学生对物流工程知识在农林行业领域实际应用的认知和理解。通过项目式教学设计，将理论与实践融合，培养学生创新能力、学习能力以及团队协作精神。

（四）重视第二课堂，加强实践教学体系建设

理论知识是实践环节的基础，实践环节则是理论知识的升华，二者相辅相成，缺一不可。为进一步强化实践育人，切实提高学生综合能力，“物流管理信息系统”课程教学以CDIO教育理念为指导，对打通传统课堂教学与实践环节进行了探索。

首先，2018年福建农林大学物流工程专业建设物流运输虚拟仿真实验教学平台，可开展冷链运输可视化、运输管理信息系统和物流全过程的虚拟仿真教学实验项目。从硬件和软件上完善实践教学质量保障体系，保障实践教学的实施效果。

其次，学校为进一步深厚学术氛围、提升学生综合素养、增强学生就业竞争力，采用“引进来”的策略，为学生开设第二课堂——“阡陌学堂”，邀请校外专家、企业家、软件设计师进入课堂，开展有关物流管理信息系统开发、设计过程的难点以及物流前沿动态的专题讲座，不断扩充学生的知识面和扩展学生的视野。

最后，鼓励学生“走出去”，参加“全国大学生物联网设计竞赛”“全国大学生物流设计大赛”等各类学科竞赛，以及互联网＋大学生创新创业大赛和各种暑期社会实践活动，增强大学生的社会责任感、创新精神和实践能力，保障专业实践能力的培养效果。

四、基于CDIO教育理念的“物流管理信息系统”课程教学改革的成效

（一）实施线上线下混合式教学，提升课程教学质量

福建农林大学物流工程专业基于“工型理论”组建农产品冷链物流课程群的课程教学团队，对“物流管理信息系统”及与冷链物流相关课程的知识体系架构提出一系列的改革措施。从2015级物流工程专业开始逐步实施，2018年（2016级），该课程通过建设雨课堂智慧教学工具开展线上线下混合式教学模式，引入区块链、福建省农产品冷链物流、福建省木材物流等专业性和地域性息息相关的热点知识，在此基础上建立教学案例库、采用项目式教学内容、开设难度增量式实验任务链、丰富教考评价手段，激发学生主观能动性和专业认同感，从一定程度上解决教学内容陈旧、教考方式单一、缺乏教学案例和专业内涵等课程顽症。统计2012—2016级物流工程专业该课程的期末总评成绩情况发现，2015级学生成绩绝大部分集中在良好和中等分数段，占专业96.15%，而2013级、2014级 分 别 为62.07%、77.19%，充分说明课程教学质量改革成效明显，详见表1。2016级学生期末总评成绩优秀率为25.49%，为5年来新高；良好率、中等率分别为47.06%、25.49%，成绩分布满足正太分布，说明混合式教学将成为未来教育改革的重要方向。未来本课程将引入国家级在线精品课程，发展线上线下混合式教学模式，不断提高课程的高阶性、创新性和挑战度，为将来打造福建省省级“金课”奠定基础。

表1 2012—2016级物流工程专业“物流管理信息系统”课程总评成绩分布情况 %

（二）注重实践环节，提高人才培养质量

2017年以来，课程教学团队组织物流工程专业学生组队参加全国大学生物流设计大赛、物联网竞赛等各大赛事，智慧冷藏车、冷链货场等项目获得全国一等奖、二等奖等荣誉，同时申请了多项与农林产品信息系统相关的软件著作专利［14－16］，为农林产品信息系统开发和冷链物流领域教学工作奠定了良好的实践基础。

积极引进IT企业总经理、信息系统高级工程师等企业专业人士作为校外导师，加强实践教学，确立“引进来，走出去”战略。“物流管理信息系统”课程教学改革所取得的效果得到了广大学生的认可，学生评价分数逐年提高，位居学院前列。

综上所述，“物流管理信息系统”课程不仅强调理论与实践结合，还需要紧跟“互联网＋”信息时代发展脉搏。福建农林大学物流工程专业将CDIO教育理念与学校农林行业领域相结合，开展线上线下混合式教学模式，优化课堂教学模式、活跃课堂学习气氛，激发学生学习兴趣，加深学生对信息技术在农林行业领域的应用和理解，有效锻炼学生自主学习能力、逻辑思维能力、实践应用能力和团队协作能力，为培养复合型工科人才积累了经验。