王介生 魏 東 歐陽鑫玉

遼寧科技大學(xué)國際金融與銀行學(xué)院 遼寧鞍山 114051

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中明確提出，我國要由工程教育大國向工程教育強國邁進(jìn)，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，使國家走向新型工業(yè)化發(fā)展道路[1]。教育部相關(guān)文件指出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)要面向全體學(xué)生，融入人才培養(yǎng)全過程，同時要加強雙創(chuàng)教育課程體系建設(shè)。如何培養(yǎng)出具有一定專業(yè)知識和能力，且素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的“雙能型”工科畢業(yè)生，使得他們能夠在現(xiàn)代工程環(huán)境下，具有賴以生存成長的團(tuán)隊協(xié)作精神、交流溝通能力和多學(xué)科工程系統(tǒng)掌控能力，已成為我國高等工程教育的改革熱點[2-3]。所謂教學(xué)模式，指在一定的教學(xué)思想指導(dǎo)下，反映特定的教學(xué)理論邏輯輪廓，為保持某種教學(xué)任務(wù)的相對穩(wěn)定，而產(chǎn)生的具體教學(xué)活動結(jié)構(gòu)[4]。教育教學(xué)改革內(nèi)容主要是課程與教學(xué)，目的是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，關(guān)鍵在于教學(xué)觀念的更新和教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

針對我校控制工程專業(yè)碩士研究生組合優(yōu)化以智能優(yōu)化算法求解典型組合優(yōu)化問題的課程，基于LBL(Lecture-Based Learning)，CBL(Case-Based Learning)，PBL(Problem-Based Learning)和RBL(Resource-Based Learning)等4種典型教學(xué)方法，構(gòu)建研究生組合優(yōu)化課程的四軌教學(xué)協(xié)同模式，實現(xiàn)教師主導(dǎo)地位和學(xué)生認(rèn)知主體雙核心驅(qū)動的研究生教學(xué)創(chuàng)新新模式的探索與實踐。

1 組合優(yōu)化課程的特點

組合優(yōu)化是近二十年來運籌學(xué)中最活躍的分支之一，已經(jīng)同物流和供應(yīng)鏈管理、計算生物科學(xué)、信息論、計算機(jī)科學(xué)等眾多領(lǐng)域問題互相交織，體現(xiàn)出它在理論、思想和技巧上的應(yīng)用價值，組合優(yōu)化有深刻的科學(xué)內(nèi)涵和豐富的文化底蘊[5]。組合優(yōu)化課程使我校研究生能夠掌握相關(guān)領(lǐng)域的組合優(yōu)化問題，如約束優(yōu)化、運輸問題、布局設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、選址分配等問題的基本概念以及求解方法。

組合優(yōu)化課程中基本上采用基于講義(LBL)和案例(CBL)相結(jié)合的二元教學(xué)模式，本質(zhì)上還是教師為主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)授課方式，沒有體現(xiàn)出學(xué)生的認(rèn)知主體地位。通過綜合合理地利用LBL，CBL，PBL和RBL四種教學(xué)方法，構(gòu)建研究生組合優(yōu)化課程的四軌教學(xué)協(xié)同模式，在其所選課程的教學(xué)實踐中實現(xiàn)創(chuàng)新性應(yīng)用。在項目實施過程中按照“教、學(xué)、做”三位一體的原則，整合其教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計合理的工作項目和工作任務(wù)，并在該教學(xué)模式下形成相應(yīng)的學(xué)生成績評測多軌考核體系，對LBL，CBL，PBL以及RBL四種教學(xué)模式中的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計。課程培養(yǎng)過程中，既注重專業(yè)基礎(chǔ)知識的理論學(xué)習(xí)，又突出實踐環(huán)節(jié)過程中強化學(xué)生認(rèn)知的主體地位。從而在有限的教學(xué)學(xué)時中，通過有序合理地設(shè)置主要教學(xué)內(nèi)容的授課計劃，對所選取課程的理論教學(xué)、課程實驗等進(jìn)行合理完善，并建立起課程案例、項目討論等課程資源；改革教學(xué)模式，綜合實踐策略，實現(xiàn)教學(xué)和實踐零距離的互動、教師與學(xué)生零間隙的新型教學(xué)體系。

2 教學(xué)模式探究

組合優(yōu)化課程主要講解包括運輸、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、布局設(shè)計和選址分配等具有明確工程應(yīng)用價值的典型組合數(shù)學(xué)優(yōu)化問題。以講義為導(dǎo)向的LBL和以案例為導(dǎo)向的CBL，雖能夠豐富學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握并且可以完成教學(xué)目標(biāo)，但沒有有效地強化學(xué)生的認(rèn)知主體地位，不能激勵研究生發(fā)揮主體意識的能動作用。基于講義(LBL)和案例(CBL)相結(jié)合的二元教學(xué)方法依然是以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式。

PBL與RBL分別是問題導(dǎo)向型和資源導(dǎo)向型，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資訊非常發(fā)達(dá)的時代背景下，要著重突出學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體，通過課堂的有效翻轉(zhuǎn)，充分提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。PBL問題導(dǎo)向型教學(xué)實現(xiàn)過程中，學(xué)生作為認(rèn)知主體逐漸擺脫傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)的低效率狀況。而RBL資源導(dǎo)向型教學(xué)，則強調(diào)學(xué)生對特定學(xué)科背景下的相應(yīng)文獻(xiàn)檢索的檢索、分析、學(xué)習(xí)和應(yīng)用等綜合能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)資源利用最大化并提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的綜合能力。PBL-RBL教學(xué)法有機(jī)結(jié)合并實現(xiàn)由問題、資源、討論、提煉和總結(jié)組成的多元學(xué)習(xí)策略。

LBL，CBL，PBL和RBL四種教學(xué)方法都有其可取之處，但也有自身的局限性[5-7]。教學(xué)有法，但無定法，貴在得法。因此，根據(jù)組合優(yōu)化課程自身特點，構(gòu)建“四軌教學(xué)協(xié)同模式”，可以實現(xiàn)教師主導(dǎo)地位和學(xué)生認(rèn)知主體雙核心驅(qū)動的研究生教學(xué)創(chuàng)新新模式的探索與實踐。

3 LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式的構(gòu)建

LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式的本質(zhì)是“人盡其才，物盡其用”，就是根據(jù)教學(xué)對象和特點以及不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程合理地采用不同的教學(xué)方法[8,9]，有效實現(xiàn)教師主導(dǎo)地位和學(xué)生認(rèn)知主體雙核心驅(qū)動的教學(xué)新協(xié)同模式。

3.1 理論知識采用LBL模式

對組合優(yōu)化課程基礎(chǔ)理論知識的講授還是采用傳統(tǒng)的LBL教學(xué)方法，以該課程的知識體系為整體架構(gòu)，系統(tǒng)全面地講解相關(guān)理論知識，包括所采用的智能優(yōu)化算法，諸如背包問題、裝箱問題、指派問題、最小生成樹問題、非線性運輸問題等各種典型組合優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建等內(nèi)容。對組合優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生接受程度形成合理反饋，總結(jié)難點、突出重點，讓學(xué)生更好地消化和吸收所學(xué)知識，并能夠搭建和完善自身知識體系。

3.2 基于智能優(yōu)化算法求解組合優(yōu)化問題采用CBL與PBL模式

有理論無實踐，理論就淪為空談；有實踐無理論，實踐就成為盲動。通過采用案例講解和模擬演練來幫助學(xué)生掌握基于智能優(yōu)化算法的具體應(yīng)用方法。諸如解決背包問題、旅行商問題、二次指派問題、最小生成樹問題、裝箱問題、線性運輸問題、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計問題、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計問題、選址分配問題等典型組合優(yōu)化問題的能力。課程采用項目化設(shè)計，而非以往組織架構(gòu)下的傳統(tǒng)學(xué)科課程模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘湫徒M合優(yōu)化問題為指導(dǎo)方針，并確定本課程的講解模塊和課程內(nèi)容。CBL教學(xué)方法主要是教師案例分析，而PBL教學(xué)方法是學(xué)生項目實施。

3.3 學(xué)術(shù)論文寫作采用RBL模式

信息檢索和資源運用能力是個人綜合素質(zhì)的一種有效體現(xiàn)。通過設(shè)置與組合優(yōu)化課程中的旅行商問題、背包問題和裝箱問題等典型組合優(yōu)化問題求解為項目，采用了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式以突出學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體，構(gòu)建了課前學(xué)習(xí)、課中研討和課后評價的三元教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生針對這些特定項目主題進(jìn)行資源的搜集、整理、分析和應(yīng)用，并獨立完成學(xué)術(shù)論文的撰寫，實現(xiàn)資源利用最大化并提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的綜合能力。

3.4 四軌模式考核方式的構(gòu)建

我校研究生課程一般以綜合出勤、平時作業(yè)、期末考試等成績進(jìn)行研究生課程成績的評定，這種方法不利于對研究生的信息獲取能力、知識自我學(xué)習(xí)能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，針對組合優(yōu)化研究生課程中的四軌教學(xué)協(xié)同模式，建立了多場景、多方位考核體系，建立課前學(xué)習(xí)、課中研討和課后評價的3階段評分標(biāo)準(zhǔn)，使得該考核方式既做到突出考生知識掌握情況，也考查綜合學(xué)習(xí)能力和素質(zhì)培養(yǎng)情況。

3.5 實施方案

(1)調(diào)研：選取面向該領(lǐng)域的課程開展LBL-CBLPBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式體系的探索與實踐，通過問卷和實地調(diào)查結(jié)合，交流與討論并用于相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)“雙能型”工程技術(shù)人才，對職業(yè)能力的培養(yǎng)提出具體的要求和措施。

(2)分析研究：基于LBL，CBL，PBL和RBL四種典型教學(xué)方法，以點成面，構(gòu)建組合優(yōu)化研究生課程LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式體系的基本思路，朝著形成辦學(xué)特色的方向努力。

(3)經(jīng)驗總結(jié)：總結(jié)教改實踐經(jīng)驗，完善組合優(yōu)化研究生課程LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式體系，為形成辦學(xué)特色奠定基礎(chǔ)。在LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)協(xié)同模式中嘗試翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等不同教學(xué)手段，強調(diào)教師主導(dǎo)地位和學(xué)生認(rèn)知主體雙核心。

4 結(jié)語

在控制工程專業(yè)碩士研究生的組合優(yōu)化課程實現(xiàn)了四軌教學(xué)協(xié)同模式的有益嘗試。針對旅行商問題、背包問題和裝箱問題建立了項目庫、案例庫和資源庫，采用智能優(yōu)化算法求解典型組合優(yōu)化問題，四種教學(xué)方法的有效結(jié)合實現(xiàn)了課堂的翻轉(zhuǎn)，在教師主導(dǎo)地位和學(xué)生認(rèn)知主體之間達(dá)到平衡，實現(xiàn)了研究生理論、實踐和創(chuàng)新培養(yǎng)目標(biāo)的有效集成。