陈玲娟 李俊 冉茂平

摘 要：为解决交通运输专业“运筹学”课程“以教为中心”的传统教学方式中普遍存在的学生主动性缺乏、学习效率不高、实践应用能力弱等问题，基于OBE教育理念，以成果为导向，以学生能力培养为目标，进行翻转课堂设计，重设教学内容和课时分配，加强案例应用和上机实验，将教学过程分为课前自主学习、课中知识精进及课后反馈与总结三个环节，运用翻转课堂的优势将传统教学中的知识传授提前到课前完成，知识深化及创新应用提到课中，并形成课后多方评价的持续精进机制。从而在有限学时内，对理论性课程的教学做到基础过关、应用加强、自主实践的良好效果，提高学生的自主学习、自主解决问题的能力，为课程教学改革提供了新方向。

关键词：交通运输;“运筹学”教学;OBE理念;翻转课堂

“运筹学”是本校交通运输与物流管理方向的专业核心课程，其目的是培养优秀的行业管理人员，“运筹学”的教学需融入现代交通运输业当中，以适应综合交通运输体系的发展需求。本文探讨“运筹学”教学模式改革，主旨在以教学效果为导向，以学生需求调整教学内容，教学过程结合翻转课堂和OBE理念，重实践重应用，从而提升本专业“运筹学”的教学质量。

一、本專业“运筹学”的课程特点和教学现状

（一）课程特点

本专业“运筹学”的教学目标是为交通运输及物流工程专业的学生今后学习管理学、交通运输组织学、物流学、物流工程等专业基础课打基础，培养学生系统分析、建模、预测、优化决策的能力，为行业部门培养能从事运输组织，管理决策及优化等方面工作的专业人才[1]。因此，诸多学校在制定交通运输与物流专业的培养方案时均把“运筹学”作为一门必修课，并作为专业课的先导课程[2]。

“运筹学”是运用数量方法（主要是数学建模及求解算法）研究资源利用、生产调度、组织决策、系统优化等问题，将实际问题抽象为数学模型，分析模型特征，找寻合适求解算法，并借助计算机技术，快速得到实际问题的数学求解及最优方案。因此，“运筹学”要求学生掌握基本理论的同时，熟悉行业实践中的操作流程和问题描述，能建立相应的数学模型，并具备一定的计算机实现算法的能力。

（二）教学现状

本专业“运筹学”课程的主要讲课内容包括线性规划的单纯形法、对偶单纯形法、灵敏度分析、运输问题、整数规划问题和动态规划、图与网络、排队论等;实验内容包括Excel求解线性规划、运输问题及网络最短路、Matlab求解优化问题的基本操作等。本专业“运筹学”课程总共56学时，其中理论讲授40学时，实验16学时，学生前期已修课程包括交通运输专业导论、线性代数等专业基础课。

二、存在问题分析

从多年教学情况来看，教学内容和方式大多按传统“运筹学”教学过程进行。现有教材有的侧重理论推导，有的侧重于管理，有的侧重于工程实践，教材主要章节和知识点基本一致，关键区别是理论深度和应用案例的设计。但目前未找到能与交通运输行业实际问题和专业知识高度契合的教材。在实际教学中发现，主要有以下三方面的问题：

（一）教学内容

理论性偏强，重视数学推导，解决实际问题的实例或案例少，缺乏数据分析，缺少实验实践;或者教材上的案例与交通运输专业的关联度较低，加上前期学生没有数学建模的相关基础，导致学生难以应用到本专业领域，实现本领域实际问题的建模求解。

（二）教学方式

以知识讲授为主，教学手段单一，学生处于被动学习状态，对于知识的灵活变通运用普遍掌握不好。表现为理论上掌握不透彻，实践上不具备建立问题、寻找方法和解决问题的能力。且考试方式单一，导致学生掌握知识局限于课本。

（三）教学效果

现有教学模式按照课堂讲授，学生完成作业，教师批改作业并答疑的流程。作业通常来源于教材，其内容与实际问题联系较少，忽略了应用性，学生的实践能力得不到提高。

因此，需要对“运筹学”的教学内容和教学方式进行改革，以产出和需求为导向，培养具备解决行业问题能力的技术人才，形成从课本到实践进而到创新的可持续培养模式[3]。

三、基于OBE理念的教学内容设计

（一）基于OBE的“运筹学”课程学习目标

OBE是成果导向教育，要求教学活动围绕预期的学习成果进行，以学生为中心，以毕业生可操作、可测评的预期学习成果和具体工作能力为目的，制定“运筹学”培养目标如下：

1.工程知识

通过对相应工程知识（自然和管理科学、数学及工程基础知识）的学习，能够用于解决运输与物流系统建模、设计及优化等复杂工程问题。

2.问题分析

能够应用数学、自然科学、管理科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析运输与物流系统需求、目标等专业领域复杂工程问题，以获得有效结论。

3.实验设计与信息处理

能够基于科学原理并采用科学方法分析运输与物流系统数据处理、性能评估及修正改进等复杂工程问题，并能深度挖掘数据，设计对比验证实验，并能综合分析提取有效信息。

（二）侧重实践的教学内容设计

“运筹学”为交通运输大系统复杂优化问题的解决提供了问题分析、数学建模及求解工具。因此，基于OBE理念，“运筹学”在教学内容设计上在讲授优化理论的同时，更要注重培养解决学科问题的实践及创新能力。

（1）合理安排各知识点的学时数。受课程学时分配限制，教师往往注重“运筹学”理论知识的讲授，而弱化导入“运筹学”实际案例，导致学生难以将实际问题与知识理论建立联系。本专业的“运筹学”教学可加强实际问题抽象化、模型化及模型特征分析等方面的内容，适度缩减理论知识的讲授，并注重各章节的合理安排及知识点的串联。

（2）建立实例库，重视行业系统问题的建模和求解方法的应用，对教材内容形成补充。算例库的建设在借鉴经典案例的同时必须紧跟学科及行业前沿，结合线上学习和作业练习巩固基础算法，同时加强对行业优化问题的探讨，使学生在掌握课后习题的基础上，做到能分析问题、解决问题并灵活运用。

（3）加强“运筹学”优化方法的计算机应用实践。加强对Excel、Matlab、lingo、lindo等软件的学习，通过印发上机指导书，配合教材习题和行业实例，使学生掌握理论知识的同时，能对交通运输大系统中的变量多、计算量大的优化问题能实现计算机求解，提升应用能力。

四、OBE理念下翻转课堂的教学方法

（一）OBE理念下“翻转课堂”的意义

翻转课堂的实质为颠倒教与学的活动，课堂上学生由被动接受学习的知识接收者，转化为主动研究探索者。“运筹学”由于理论性较强，数学推演较多，现阶段大多采用课堂讲授的形式。但是随着新型教学资源的丰富，在线课程、学习论坛、交流群等形式可极大辅助和促进学生提前学习和课后巩固，同时更高效利用课堂时间。OBE理念下“运筹学”翻转课堂的构建，可将教学过程分为课前预习、课中导入、课下练习及评价等，同时结合教学内容和教学学时的调整，达到每个环节均以学习成果为目标，更好地发挥课堂的教学引导和强化重难点的作用[4]。

（二）“运筹学”教学方式方法改革

基于OBE理念的“运筹学”翻转课堂教学模式改革的主要内容如下：

1.课前的自主学习

教师借助本校在线教学系统或建立学习群等方式向学生发布相关教学资源，包括教学大纲、教学课件、线上教学视频、重难点引导、教学案例及课后作业等。根据“运筹学”的教学大纲和教材内容，将其分为线性规划、目标规划、整数规划、动态规划、图与网络及排队论等六大部分，根据指定的教材对每部分细化分解教学任务和教学目标。教师在教学目标中帮助学生理清问题的层次关系，需要掌握的主要算法及计算机实现，在实际中的应用案例等。如图与网络部分需掌握图的基本概念，有向图、图的矩阵表示、最短路、最大流及最小费用最大流等内容。教师在课前自主学习环节给出dijkstra、标号法等求解算法并要求计算机实现，给出算法在交通运输网络中的应用案例，并制作相应的教学视频，提供课前学习任务清单，以供学生针对性预习。教师还应在课前与学生积极交流和沟通，记录学生在预习过程中遇到的问题和困惑，对反馈结果进行分类汇总，充分了解学生自主预习效果。以图与网络部分的“最短路”教学为例，设计课前任务单，如下表所示：

2.课中的知识精进与拓展

教师在课前在线学习的基础上做好课堂讲授，进一步巩固知识结构的梳理，加强理论和算法的熟练，解决疑难问题，并在此基础上加强应用。通过恰当的设问，或富有启发性的讲授，引导学生积极思考;通过知识归纳和示范，使学生理解并掌握技能;关注学生个体差异，用不同层次的问题或教学手段，引导每一位学生都能积极参与学习活动，提高教学活动的针对性和有效性。在课前自主学习的前提下，课中可减少教材内容的讲授时长，从而保证实例教学的可行性。为促进所学理论与实际问题相融合，可采用分小组讨论案例的方式。根据课程内容、基本概念和基本算法采取在线学习+老师答疑的形式，算法的改进和行业问题的实践采取线下分享案例、互动讨论模型算法及计算机代码实现的学习形式。从而做到基本知识学生主动学，创新知识老师引导，学生积极互动的教学模式，一方面可在有限学时内尽可能扩充教学内容，同时做到以应用为导向，突出重点，调动学习氛围[5]。最后，在学生掌握课程知识的基础上进行必要的分层练习，形式多样，讲究实效，做到能围绕重难点强化练习，易错易混的对比练习，在巩固学生获得知识的同时，使学生的思维能力得到有效提高。

3.课后的反馈及教学方法的总结精进

课后的学生考核及教师持续改进是翻转课堂的最后一个阶段，也是OBE理念的精髓。“运筹学”课程的考核方式既要体现学生对基本知识的掌握能力，还要突出学生的实践能力与创新意识。该阶段，教师根据学生的课前自主预习、课中交流学习、习题及案例演练等方面对整个课程教学效果做出评价，同时根据评价结果对教师教学内容和过程做出相应调整，需做到以下三点：

（1）在课后反馈提升阶段，引导学生课后加强对薄弱环节的复习巩固。应根据章节知识点所涉及的算法建立案例库，让学生进行完整案例的优化计算，教师需根据学生的课后作业和案例实践报告，分析学习薄弱点，找出教学关键环节。在课后反馈阶段培养学生的“运筹学”思维，使理论知识在案例教学中得到渗透和深化，培养学生能独立灵活运用“运筹学”解决交通运输及物流领域各类系统优化与管理的能力。

（2）在考核阶段，该课程的成绩构成除了现阶段常用的期末考试+实验操作的组成外，应提供更丰富的考核方式。首先在翻转课堂中，课前学习对课中效果的达成起到了重要作用，可设置课前考核方式，通过在线设置习题库，记录学习时长和互动环节等得分组成成绩的一部分;其次，行业案例的实践可作为开放式作业，以形成报告、小论文等形式来记录成绩;在各类成绩的构成比例上应更灵活，突出自主学习及实践应用的比重，打破现有一卷定成绩、死记硬背考题的结课模式。

（3）在持续改进方面，要形成从学生评价到教师持续精进的闭合机制。首先改变既有学生对教师教学过程的评教体系，遵循OBE理念，强调学习内容、目标达成度、学习效果等的评价;根据反馈的问题教师进行持续改进，包括教学内容、知识点学时分配、教学方法、考核方式、师生互动、课前资料发布、课堂管理等方面的改进和创新。从而做到评教细致化，问题明确化，教学改进精细化、全面化。

结语

“翻转课堂”对于传统课堂而言是一场颠覆性的变革，OBE理念是教育模式改革的重要支撑，本文建立“运筹学”的翻转课堂，旨在充分应用丰富教学资源，调动学生自主能动性，延展深化课堂教学。基于此构建了OBE理念下的“运筹学”翻转课堂教学模式，将教学过程划分为课前的自主学习、课中的知识精进与拓展、课后的反馈及教学方法的总结精进三个阶段，并对具体实施过程进行了探讨。以学生为中心，以产出为目标的OBE理念在“运筹学”教学中的应用，有望在偏重理论型的课程中实现理论结合实践，线上线下融合的“翻转课堂”优化了教学内容和学时分配，有效保障教学效果。

參考文献：

[1]刘柏秀，李刚，齐晨.浅谈运筹学在交通领域的应用[J].黑龙江交通科技，2016，39（07）：151152.

[2]于丽杰，廖文江.工程教育认证背景下《交通运输组织》课程教学改革实践[J].高教学刊，2020（22）：116118.

[3]申天恩，斯蒂文·洛克.论成果导向的教育理念[J].高校教育管理，2016，10（05）：4751.

[4]周洪波，周平.基于OBE理念的高校教学模式改革研究[J].中国成人教育，2018（04）：9294.

[5]全靖，彭再云.基于OBE理念的物流运筹学教学改革探索[J].物流工程与管理，2021，43（08）：186188.

基金项目：武汉科技大学教学研究项目“‘新工科’+‘课程思政’导向的‘交通系统分析’课程教学改革与实践”（2019X093）

作者简介：陈玲娟（1985— ），女，汉族，湖北天门人，博士，副教授，研究方向：交通运输规划与管理。