工程教育背景下 交通运输专业“运筹学”教学改革研究

张文会 裴玉龙 邓红星

摘    要：根据成果导向型教育理念，重新设计交通运筹学的教学内容，关注学生对交通运输复杂工程问题的分析和解决能力;采用案例教学法和项目教学法，激发学生的学习兴趣;改革传统的考核方式，取消平时成绩、增加课内实践成绩。研究结果表明，经过课程教学改革实践和教学设计，更加体现以学生为中心，成果导向型的工程教育专业认证理念。

关键词：工程教育;交通运输专业;运筹学;教学改革

中图分类号：G642.0        文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2019）03-0014-02

“运筹学”是国内大多数高校交通运输专业的一门专业基础课，主要讲授线性规划、整数规划、动态规划、网络模型、排队理论和决策理论等内容，是后续多门专业课的先修知识。以往教学过程中，多采用内容驱动式的教学方法，在计划学时内根据教学大纲的要求讲授课程，虽然教师在授课阶段也关注学生综合素质、优化理论知识和建模求解能力的提升，但没有以学习成果为导向来反向设计和实施教学，也没有关注学生核心能力和毕业要求的达成。

工程教育认证背景下，要求每个专业都要有明确、公开的毕业要求，而且毕业要求能支撑培养目标的达成;还要将毕业要求分解为若干个可衡量的指标点，毕业要求和指标点要明确教学活动（课程、实习或设计等）[1-2]。因此，很多专业课程都根据毕业要求指标点重组教学内容，改革教学方法，以支撑毕业要求的达成[3-4]。笔者所在的课程组近年来在教学内容和教学方法等方面进行了改革[5-6]，取得了较好的教学效果，但并没有充分考虑学生的专业技术成果，更多关注的是学生的学习兴趣和学习效果。

为了支撑交通运输毕业要求和指标点，改变以内容为驱动的课程教学模式，笔者从教学内容、教学方法和考核方式等方面进行“运筹学”的教学改革和实践。

一、教學内容改革

（一）教学目标

目标1：掌握线性规划、运输模型、目标规划、动态规划、网络问题和排队问题等基本理论，并能够针对交通运输工程问题尝试建立数学模型。

目标2：掌握交通运筹学模型中的目标函数和约束条件关键参数分析方法，能够根据道路条件、车辆条件和环境条件等约束分析模型特征及求解结果。

目标3：对交通运输复杂工程问题，能够设计系统优化方案，尝试运用逻辑推理或计算机手段对模型求解。

目标4：了解运筹学模型的求解软件，了解可以应用已有的计算机辅助手段求解复杂的数学模型。

目标5：通过理论学习和课内实践，能够将运筹学的基本理论和方法运用到交通运输工程项目管理领域，理解系统优化思想和经济技术指标评价在交通运输工程中的应用。

课程教学目标与毕业要求的关系见表1。

（二）教学内容

为了支撑毕业要求指标点，根据课程教学目标，重新设计教学内容。表2所示为内容驱动型和成果导向型教学内容的区别，成果导向型教学内容更偏重于交通运输复杂工程问题的分析，关注学生专业素质和综合能力的培养。

二、教学方法改革

（一）案例教学法

案例教学能够引导学生通过案例情景发现、分析和解决交通运输领域的复杂工程问题，有利于激发学生的学习兴趣，提升分析和解决问题的能力。基于课程教学目标，教学过程中准备多个“案例”。

1.加油站优化设计。某一天去加油，发现加92号汽油的车辆排队较长，而加95号汽油的车辆较少，如何根据排队论进行加油站的优化设计，以提高加油效率。该案例中涉及的参数有车辆到来的概率分布、加油平均时间、车辆离去时间、92号和95号汽油枪数量和位置等。

2.送餐问题。如果你是一名送餐员，接到若干名顾客的位置信息后，如何安排行驶路径把午餐送至每一名顾客，而且所走的路线最短。该案例涉及的参数主要有顾客数量和位置等。

3.公交调度问题。公交公司要考虑经济效益，要求提高单程实载率;同时要考虑社会效益，关注乘客的满意度;在完好车辆数已知的前提下，如何安排每天的发车最佳班次，以满足多目标要求。该案例涉及一些调研数据，如各站点上下车人数、车辆总数、乘客满意度调查指标等。

（二）项目教学法

基于模块化的课程内容，设计“工程项目”，以项目为导向开展理论教学。各模块设计的工程如下。

1.运输装备合理配置问题。旅客运输公司拥有三种类型的客车（豪华、中等、一般），每天向三个城市运送旅客，每辆车上的载客人数、去往三个城市的总人数、票价均已知，要求建立该问题的数学模型，并求出最优车辆配置方案。

2.路段最大交通流量问题。已知某城市路网的拓扑结构图，每条路径的最大交通流量已知，要求建立该问题的数学模型，计算从起点进入终点输出的最大交通流量。

3.高速公路收费站优化问题。某高速公路入口处设置一个收费站，已知车辆到达和收费时间的分布函数，要求计算收费站空闲的概率、车辆平均排队长度、车辆平均排队时间，并评价该收费站的运行状况。

限于篇幅，上文只是简单叙述了项目概要，学生按照项目的具体内容，带着问题进行理论知识学习，并寻求解决问题的方法。

三、考核方式改革

（一）阶段考试和期末考试

为了支撑本专业的毕业要求，在考核方式方面，取消了平时成绩项，增加了课内实践作业项，具体考核方式为：课内实践、阶段考试和期末考试，各自占总成绩的20%、30%和50%。此外，在考核内容方面，增加交通运输领域复杂工程建模、求解和分析方面的试题。

（二）课内实践

在课内实践环节，设计交通运输复杂工程问题，首先建立数学模型，再应用计算机软件求解最优解和最优值。设计了课内实践评分标准，主要考查学生建立数学模型和应用现代工具的能力。

四、结论

“运筹学”是交通运输专业一门重要的专业基础课，通过该课程的学习，使学生掌握典型的运筹学模型建模方法，并能够应用运筹学模型解决交通运输领域的复杂工程问题，为专业课学习打下理论基础。在工程教育背景下，要求根据培养目标反向进行教学设计，以支撑毕业要求的达成。根据专业的毕业要求，重新设计了“运筹学”的教学目标，并确定教学目标与通用毕业要求和专业毕业要求对应关系;重组教学内容，采用案例教学法和项目教学法，提高学生解决复杂工程问题的能力。

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国    高等教育，2014，（17）.

[2]李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等    工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）.

[3]赵晨阳.OBE教育理念下的计算机科学导论教学模式初    探[J].教育教学论坛，2016，（48）.

[4]张立巍.基于OBE 理念的高校经管学科实践课程体系优    化的研究[J].中国成人教育，2016，（3）.

[5]张文会，邓红星，李昕光.“交通运筹学”课程教学改革与    实践研究[J].中国电力教育，2013，（7）.

[6]张文会.交通运筹学实践教学改革研究[J].中国电力教育，   2013，（31）.