摘要：介紹CDIO工程教育思想的產生和發展，比較傳統教育理念和CDIO理念的區別。在分析目前高校運籌學課程的突出問題的基礎上，結合CDIO教育理念，對運籌學課程在教學理念、教學內容、教學方法和考核方法上給出了改革的建議。最后將CDIO改革的理念用于學校運籌學課程的具體改革實踐。
關鍵詞：運籌學；改革實踐；CDIO工程教育
中圖分類號：G642
文獻標志碼：A 文章編號：2095-5383（2016）03-0089-04
Abstract：The generation and development of CDIO engineering education thought is introduced. The difference between traditional education idea and CDIO idea is Compared. Based on the analysis of the outstanding problems in the course of operations research， combined with CDIO education concept， the reform of operational research course is given about the teaching philosophy， teaching content， teaching methods and assessment methods. Finally， the idea of CDIO reform is used in the practice of the reform of school operations research course.
Key words：operational research； Reform practice； CDIO engineering education
運籌學是一門為決策機構在對其控制下的業務活動進行決策時，提供以數量化為基礎的最優化方案的學科。運籌學雖然強調數學基礎，但其特點是實踐性。運籌學產生于二戰時期，當時英美等國主要用運籌的方法來研究護航艦隊保護商船隊免受德軍潛艇攻擊的問題。后來逐步發展到民用領域，包括市場銷售、生產計劃、庫存管理等問題。運籌學的產生和發展與實際應用問題的產生和解決有著密切的關系。
目前國內大學開設的運籌學課程在教學中存在一些急需解決的問題。一方面運籌學的內容較多，而課時有限，對于不同層次的學校、學生及不同類型的專業，在選擇教學內容上具有一定的隨意性；另一方面，老師在上課的時候，過于注重定理的推導和手工計算，缺乏對實際問題的分析和對運籌學軟件的應用，脫離實際應用，導致學生在遇到實際問題的時候，動手能力較差。
本文主要探討如何將CDIO工程教育思想引入運籌學教學過程，在教學理念、教學方法、教案設計、考核方式等方面做了一些合理化的改革建議，并在電子科技大學成都學院進行了改革實踐。
一、CDIO教學改革理念
（一）CDIO改革理念的產生和發展
21世紀初，美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過多年研究提出了CDIO教學理念。C代表構思（Conceive），D代表設計（Design），I代表實施（Implement），O代表運行（Operate）。CDIO理念是基于產品開發的生命周期而形成的工程教育模式。工程畢業生的能力包括基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力四個層面，CDIO改革大綱從這四個方面的能力培養出發，達到提高綜合能力的預定目標。迄今為止，已有幾十所世界著名大學加入CDIO組織并在CDIO改革中取得了良好效果，其畢業生深受社會歡迎。2007年11月，由教育部牽頭組織召開了2007中國高等工程教育改革論壇和CDIO國際合作組織會議，以進一步在中國推廣CDIO工程教育模式。清華大學、香港大學、Royal Institute of Technology（Sweden）等40多所國內外高校參會，討論了當前高等工程教育存在的熱點問題，反應強烈。2008年5月，教育部高教司理工處和汕頭大學聯合主辦了“2008年中國CDIO工程教育模式研討會”，成立了“中國CDIO工程教育模式研究與實踐”課題組。課題組的主要工作就是指導相關院校開展CDIO工程教育的試點工作和組織開展研討與交流活動。就目前實施CDIO改革試點的國內大學情況來看，效果良好，學生的綜合素質得到了提高。
（二）CDIO改革理念與傳統教學理念的區別
傳統的教育理念中，教師往往比較看重“教”的過程，注重知識的傳授，所謂傳道受業解惑是也。大學教師在課堂教學中注重理論推導，培養學生的邏輯思維能力；學校在人才培養的問題上，對社會需要什么樣的人才關心不夠。因而導致學校教育和社會需求脫鉤，社會上企業普遍反映畢業生的實踐能力不足，眼高手低等問題。
CDIO教學理念與傳統教育思想的區別在于，CDIO重視學生“學”的過程。它從社會的需求出發，從企業產品發開的周期中需要的人才能力入手，根據不同專業的學生選擇不同教學內容，在學生“學”的過程中培養綜合能力，提高動手能力和實踐能力。
二、CDIO教學理念下運籌學的教學改革
（一） 教師需要更新教學理念，加強思想認識
首先教師應提升對CDIO教學理念的認識，認識到實踐能力也是學生必不可少的基本能力。為此，學校應定期組織相關教師研討會，加強溝通交流，統一思想，提高認識。定期或不定期到開展CDIO試點的其他學校交流學習。
（二）教學內容需要做相應的調整
運籌學包括線性規劃、非線性規劃、整數規劃、目標規劃、動態規劃、圖論與網絡、排隊論、存儲論、對策論、多目標決策等內容，具有跨學科和各部分自成體系的特征。因此，課程的教學內容有所側重是可行的和必須的。對于學生基礎較差的獨立學院、二三本院校來說，可以選擇一些基礎性的內容如線性規劃、整數規劃、圖論與網絡進行介紹。在對這些內容的講解中應著力于模型的應用和求解。如圖論和網絡中的“最短路問題”“最大流問題”“最小費用最大流問題”等，都有很好的應用背景。對于學生基礎較好的一本院校，則可以增加目標規劃、動態規劃等內容。在研究生課程中則主要介紹排隊論、存儲輪、多目標決策等內容。
（三）采用多種教學方法
傳統授課方式主角是老師，而CDIO改革注重學生“學”的過程，因此可以以老師課堂講授為主，同時引入團隊討論、案例教學、軟件演示、上機實驗等教學形式。
首先，在一些必要的理論部分如單純形法的介紹，可以采用多媒體與板書結合的教學方式。多媒體的好處在于有聲音、圖像、動畫等形象內容，有助于吸引學生注意力。隨著計算機技術的應用，一些教師在授課的時候喜歡全程采用多媒體教學，雖然提高了老師的效率，但是學生的聽課效果并不理想。究其原因主要在于學生長時間將注意力集中在PPT上，而忽視了自主的思考以及教材的學習。并且PPT的內容固定，不便于細節展示。同時PPT播放速度過快也容易導致學生過目即忘，而傳統的板書則可以彌補這些方面的缺陷。
其次，應安排一些具有實際經濟學背景的具體案例進行案例教學。如運輸問題、物資管理系統、人才招聘問題、比賽順序安排問題等等都是比較典型且學生比較感興趣的實例。在實際教學中要多鼓勵學生積極參與，搜集相關資料，調動學生的積極性。案例教學可以讓學生討論如下的一些問題：如背景分析，將實際問題建立運籌學模型，模型的結果分析及其改進等。
再次，實際問題往往涉及到大量的變量，而單純形法在解決3個變量以上的時候手工計算就會比較困難，而事實上變量個數極多的情況下，即使使用軟件計算也存在算法復雜度優化的問題。如下面這個比較簡單的線性規劃問題：
如果學生要用紙和筆利用單純形表計算會花費大量的時間，但是如果采用LINGO軟件求解，可以快速得到結論。因此有必要在課堂上安排一些課時講解運籌學軟件的應用，同時在一些案例討論結束后也要要求學生利用軟件編程進行求解，鼓勵學生使用運籌學軟件求解，提高學生處理實際問題的能力。
（四）考評體系改革
現代社會人才的衡量標準是多樣的，但是基本的計算能力、自學能力、團隊能力、溝通能力、表達能力等都是不可或缺的，CDIO工程教育就是以結果為導向，培養學生的綜合能力。這些能力大多數都是在學習的過程中體現出來的，因此要配合CDIO教學目的，需要制定相應的考核辦法，將學習的過程納入考核體系。具體來說分為以下幾部分：
第一，責任心、基本的邏輯思維能力和數學計算能力。責任心是做人最基本的準則，學生的主要工作就是學習，認真學習就是對自己負責，具體表現為不遲到、不早退，認真完成作業等。因此學生考勤和課后作業應納入考核體系。另外，雖然運籌學實踐性很強，但數學仍然是它的基礎，基本的計算能力也是必須的。因此，期末考試的成績一定程度上反映了學生的數學基礎。
第二，表達能力和溝通能力。這些能力的培養和考核可以采用討論課的形式進行。教師先把討論的課題和基本資料交給學生，讓學生自行在課下查找需要的資料，然后在課堂上讓學生分組討論，學生提出疑問并討論解決。這樣的形式可以充分發揮學生的主動性和創新性，讓學生在討論學習的氛圍中愉快地學習。當然實踐中也存在一些問題，比如一些學生性格內向，不愿意參與討論。這時候老師就需要采用多種形式多鼓勵其發言，培養學生的表達能力和溝通能力。
第三，軟件應用能力。在實際應用中，能夠建立運籌學模型固然重要，會應用軟件計算結果也是不可忽視的。不同的模型在求解的時候會遇到不同的問題，在一定程度上反映模型的優劣，因此通過計算可以找到改進的方法。由于課時有限，教師可以講一些運籌學軟件的入門應用，深入和全面的學習則需要學生進一步地自主學習。從課程考核方面出發，教師應要求學生在案例討論后對建立的運籌學模型進行軟件求解，進行結果控制。
第四，團隊合作能力。一個人的力量是有限的，團隊合作才能互補缺陷。團隊能力表現在能否和隊員形成合力，能否和隊員保持良好關系上。在團隊討論課上隊員不可避免會有一些意見上的分歧，課下分工也多少會存在一些不合作的現象。那么團隊成員之間能夠溝通順利、及時解決分歧、維持和諧的隊員關系是反映團隊能力的重要標準。具體而言，期末的時候可采用匿名評價的形式由團隊成員之間互相評價，并寫一篇關于學期整個團隊合作的感受。
第五，創新能力。CDIO工程教育思想就是要培養學生的實踐能力和綜合能力。因此能否將運籌學知識應用到實際問題并建立模型分析是衡量課程改革是否成功的關鍵。這部分要求學生平時多觀察生活中的現象，多思考生活中遇到的問題，學會用運籌的思想來解決。
三、CDIO教學改革實踐
（一）改革實踐
基于CDIO的想法，在電子科技大學成都學院對運籌學課程做了相應的改革調整。
針對學院學生普遍基礎較差且課時較少的現狀，把教學內容做了精選，主要講解線性規劃、整數規劃、圖論與網絡入門以及LINGO軟件入門應用。在教學過程中，將12課時用于老師講解基礎知識和理論；12課時用于學生自主學習，老師引導；8課時用于LINGO軟件操作與應用。學生有12課時的討論學習，以3個專題為主，每1章1個專題，每個專題4學時。需要學生完成的任務包括課前資料準備，課堂討論，學生講解，問題分析和建立模型，結果分析。在這個過程中對學生進行分組管理，重點要求每個學生都要參與。對成績的考核特意突出平時“學”的過程控制，其中期末成績占40%，平時成績占60%。平時成績由考勤、課堂討論、軟件應用、期末實踐報告以及團隊互評幾部分構成。
（二）改革成效
改革之后的成效是顯而易見的，首先得到了學生好評，學生的學習積極性很高。其次，學生成績較改革前有所提高，不合格率大幅下降。再次，學生在處理實際問題的時候更加自信，綜合能力有所提高。改革課題組曾對學生做過問卷調查，從學生滿意度、參與度、成績、授課方式等問題上的反饋來看，CDIO改革都是比較成功的。
四、結語
改革的目的就是提高學生運用運籌學解決具體問題的實踐能力。隨著我國不斷深化高等教育改革，要求在教學中針對不同專業的學生，在教學目的和教學內容，教學方法和教學手段上要符合時代的發展。并且合理利用現代教學技術，使學生既能掌握基本的理論與方法，又具有較強的實際應用能力。CDIO的教學理念在調動學生學習的積極性，培養學生的自主學習能力，提高學生綜合能力方面具有很大的優勢，是一種先進的教學理念。
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