基于CDIO模式的研究生“運籌學”課程教學體系改革與評價分析

劉偉+陳燕+吳志江+王永祥+楊斯玲

摘要：基于CDIO工程教育模式，華東交通大學將碩士研究生運籌學課程結合人才培養中的地位、作用和任務，重新確定了培養目標、能力大綱、課程體系和新的考核標準，對運籌學課程教學體系進行改革，創造性地提出并實踐了OR-CDIO課程體系。運用新的評價體系對實施效果進行評價發現，OR—CDIO能夠有效的激發學生學習興趣，提高師資力量，實現了“做中學”戰略下的CDIO模式并做到產學研結合。

關鍵詞：CDIO模式；運籌學課程；教學體系改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0080-04

一、引言

運籌學課程是一門應用性很強的基礎學科，目前國內高校中的交通運輸、計算機、經濟管理、生命科學等專業都將運籌學作為工具性學科進行交叉運用，并取得諸多成果。但目前高校對于運籌學課程的教學上存在一些如重理論輕實踐、老師講學生聽、課程與社會需求不適應等問題。因此，對運籌學課程進行創新性地教學體系改革具有重要意義。通過對運籌學課程教學的相關研究文獻的分析整理可知，目前國內學者主要集中于從教師角度對運籌學課程的大綱內容、教學方式、考核方式等進行改革。劉德海（2011）分別從課程結構、教學內容、教學手段、考試方法以及教學管理制度等方面，探討了“運籌學”課程教學體系改革方案；杜綱（2011）基于運籌學課程提出課程平臺與課程系列的概念和建設理念，以及模塊化和整體優化的構建方法；蘭小春（2016）從運籌學的學科特點出發，總結了現行運籌學教學中存在的問題，并且從案例教學、計算軟件、課程設計、數學建模相結合的教學實踐角度進行運籌學教學改革探索；張勇（2016）提出了實踐式的運籌學課程教學的理念，從五個環節分析了實踐式運籌學教學方法，并進一步給出了運籌學教學改革建議。綜上可知，目前將CDIO工程模式引入運籌學課程進行教學體系改革的成果較少，或者理論體系尚還有補充的空間。本文將CDIO教育理念與碩士研究生的培養計劃結合，對碩士研究生的運籌學課程教學體系進行創造性地改革，提出了OR-CDIO（Operational Research—Conceive Design Implement Operate）課程體系，并在華東交通大學碩士研究生的運籌學課程上進行了課程改革實踐，以及運用新的評價標準對實踐成果進行評價分析。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念。迄今已有幾十所世界著名大學加入了CDIO國際組織，并取得了良好效果。

三、基于CDIO的運籌學課程教學改革

為了將CDIO計劃提出的包括培養計劃、教學方法、教師師資、學生考核、學習環境以及實施過程和結果檢驗等的12條具體化的可實現標準與華東交通大學碩士研究生培養計劃相融合，首先由本校運籌學課程教師和專業課程教師配合組成了OR—CDIO研討團隊認真研究CDIO工程教育的核心理念，借鑒了汕頭大學、清華大學、北京交通大學等相關專業對CDIO模式的探索經驗，結合學校工科優勢，特色性地提出OR—CDIO工程教育模式如圖1所示。

1.OR—CDIO能力大綱。依靠關鍵利益相關者建立全面、明確、具體、合理的能力（教學）大綱是CDIO的12項標準的第二項，也是傳統的運籌學課程所缺乏的重要組成部分。能力大綱由代表職場需求的畢業工作者、代表學科知識體系的運籌學教師團隊和在校學生三類最重要的利益相關者建立，通過邀請畢業工作者返校了解時下的本校畢業生就業方向、就業情況以及社會需求；由運籌學課程教師組建的OR—CDIO研討團隊將運籌學課程傳統大綱結合本校學生研究方向重新制定更加合理和符合新的培養計劃的教學大綱；對在讀學生進行問卷調查和訪談，了解學生對課程的了解和需求。一個真正反映職場和學科要求的教學大綱是開展所有的教學活動的前提，是教學過程中的根本大法。因此，確定了建立能力大綱如表1所示。

2.OR—CDIO集成化課程體系。OR—CDIO模式的教育理念是以CDIO能力培養大綱為目標，以課程的構思、設計、開發、運行為主線，按培養計劃設立了點、線、面相結合的三級集成化課程體系。一級課程主要是面向碩士研究生需要上運籌學課程的學生。例如：管理科學與工程、道路與鐵道工程、交通運輸工程專業所要學習的運籌學基礎內容及Matlab、lingo等相關軟件的基本學習。二級課程以學生為主。結合“做中學”思想，針對不同研究方向的學生開展項目實踐。通過教師與學生商討，結合學生個人研究方向進行創新性項目設計，由若干相同研究方向學生組成學生團隊，經過合理的協作和分工互相配合，完成設計性OR—CDIO項目的全過程。三級課程面向畢業論文和對初始課程體系的綜合性改革。將運籌學課程內容與企業對碩士研究生人才的需求相結合，結合運籌學基本原理、學生研究方向和專業技能在企業實訓過程中對畢業論文進行構思、設計、開發和實施。

3.基于項目的實驗性內容設計。OR—CDIO工程教育模式是以CDIO為環境，因此需要構建以學生為主的運籌學課堂互動的教學模式，有別于傳統運籌學課程的純課堂教學的教學模式。OR—CDIO研討團隊根據CDIO工程教育模式的12條標準中的標準5的設計—實現檢驗，增加了試驗性項目的教學內容，構建出四個階段的OR—CDIO項目，明確每個階段的訓練目的。第一個階段學習基本原理，完成基礎性項目；第二個階段，結合研究方向和專業知識的學習，完成設計性試驗；第三個階段，通過完成綜合性試驗，提高團隊寫作能力；第四個階段，通過CDIO理念的構思、設計、開發、實施，完成創造性試驗。在完成階段性的OR—CDIO項目的過程中并將12條標準具體化。在針對碩士研究生的研究方向設計項目的過程中實現了各學科之間的相互支撐。在完成項目的過程中支持學生動手和直接經驗的學習，并在此過程中以學生為中心易于交流。endprint

4.集成化教學與評價模式。集成化教學全過程是指運籌學的課程教學要和碩士研究生的研究方向及社會需求相結合進行創新教學，實現產學研結合，是具體化了CDIO的12標準中的課程設置和教學效果這兩大標準，因此建立了集成化教學全過程如圖2所示。

第一步，由OR—CDIO研討團隊根據運籌學課程大綱結合學生研究方向重新確定更合理的教學大綱，將任務具體分配給學生，是學生為課堂主體的教學形式；第二步，學生通過自主的綜合學習來深化課程任務，由此提高學生綜合能力；第三步，在一個階段的學習結束后，由教師與學生通過研討設計本階段項目并完成；第四步，教師對學生以及學生相互間對教學過程進行評價和對教學成果進行考核，若已達到目標，則進行下階段的學習，若未達到目標，則分析原因并進行重新學習。CDIO是一種新興的教育模式，在結合具體課程教學時也需要新的評價標準和方法，但都應該以滿足社會需求為衡量CDIO較于傳統教育模式的質量高低的第一標準，因此，華東交通大學運籌學課程師資團隊結合了本校的校情和國內實踐經驗，研討出本土化的學習效果考核模式，采用形成性評價和總結性評價相結合的學習效果評價模式。因為運籌學課程上碩士研究生的人數較少，可以從教師角度，給每個學生進行課堂建檔，在貫穿學習過程中對學生的學習效果和綜合能力的變化進行動態紀錄。從學生角度，對教師在教學指導全過程進行評價分析，包括教學方法、收集和分析學生取得成果的相關數據的方式等體現教師能力進行指標具體化。評價模式的最后一步，也是至關重要的一步，利用評價分析結果，將學生學習成果細分至課程全過程的各級能力大綱的指標中，與預期所達到的效果相比較，通過比較過程改進教學課程體系乃至完善培養目標、能力大綱和集成化課程全過程，實現OR—CDIO動態進步完善而不是一成不變。

四、OR—CDIO教育模式的實踐及建議

通過對完成OR—CDIO教學模式的學生和參與教學全過程的教師進行問卷調查和1對1訪談以及對實踐過程中相關資料的整理分析，得到以下結論。

1.所有學生均完成了根據教學大綱分配的任務并達到了預期的效果，在完成的過程中學生都能夠積極與指導教師互動，較好地完成了OR—CDIO能力大綱的分級指標。85%的學生認為在以學生為主體學習課程內容和設計完成階段性的項目過程中，提高了個人能力和創新能力。

2.通過問卷調查以及參與者訪談可知，OR—CDIO教學模式中階段性項目的設計和對學生進行指導的過程中提高了課程的師資水平，不再需要僅僅專業知識扎實的照本宣科的教師，而需要實踐經驗豐富、富有創新精神、了解學生研究方向的專業知識和對CDIO理念深入了解的教師隊伍。除此之外，OR—CDIO教學模式讓指導老師在指導教學過程中富有創造性，也提高了教師的教學熱情，讓教學過程變得有趣，在幫助學生學習的同時，也有助于教師的教學。

3.通過新的考核標準分析比較可得，較于傳統的教學方式，OR—CDIO教育模式下的學生更具有創新能力，能夠依據運籌學基本原理解決實際問題，研發創新性項目，而且在完成過程中能夠提高個人能力、專業知識、協調能力并增加了實踐經驗，極大迎合社會人才需求，真正實現了運籌學課程工具性學科的意義達到了做中學戰略和產學研結合。并為其他學科引入CDIO模提供了成功的實踐經驗。

CDIO作為一個新的教育模式由國外引入，雖然已經在諸多國內外高校取得顯著性成果，但在CDIO本土化的進程中仍然存在理論與實踐過程的問題，CDIO的重要理論前提是作為一個教學環境而非教學方法來引入，因此它具有多樣化，可以有諸多模式且創造性的引入各個學科，而這需要各國內高校的師資隊伍對此進行自由創造。

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