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CDIO理念基础上“军事运筹学”课程实践教学模式研究

2020-08-10 291 上传者：管理员

摘要：为提高“军事运筹学”课程教学质量,提高学员信息化条件下局部战争的作战指挥能力、运输投送能力和管理能力,针对“军事运筹学”课程现状与存在问题,提出基于CDIO教育理念的“军事运筹学”课程实践教学模式,深度解析该教学模式下实践教学的具体实施过程,并对教学改革效果进行分析,总结经验与不足,为“军事运筹学”课程教学模式创新提供借鉴。

关键词：
CDIO教育理念
军事运筹学
教学改革
教学模式
运筹学
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随着现代科学技术的飞速发展,运筹学相关研究日渐深入,应用范围日趋广泛,在军事领域中的作用也越来越重要。军事运筹学是应用数学和计算机等科学技术方法系统研究各类军事活动,并为决策优化提供理论和方法的军事学科,具有多学科综合交叉、注重实际应用、应用范围广、注重方案的最优性等特点。军队院校通过开设军事运筹学相关课程,开展军事运筹学教学和科研工作,为军事人才培养作出重要贡献。但在课程教学中仍存在学员综合运用知识和实践操作能力较弱,优化意识不强,课程与岗位任职需求脱节等问题。因此,对“军事运筹学”教学模式进行改革十分必要。文献[1,2]对CDIO工程教育模式进行系统的分析,论证其主要应用于实践性很强的课程,这与军事运筹学的课程特点吻合。据统计,目前已有高校将CDIO教育理念运用于运筹学本科与研究生教学改革研究,并取得良好的效果[3,4,5,6]。因此,本文提出基于CDIO理念的“军事运筹学”课程实践教学模式,以期为“军事运筹学”课程教学提供参考。

1、CDIO教育理念源起

20世纪90年代,麻省理工学院首先提出CDIO教育理念,CDIO即构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运行(Operate),结合知识、能力与素质的培养,融合理论、实践与创新,是一种崭新的教育理念和人才培养模式。CDIO教育理念以学员为中心,重点培养学员运用知识的能力。在该教育理念下,教员通过具体项目或案例促使学员产生学习需求,进而使其认识自身设计的探究性活动是否具有切实可行性,体会“在做中学”的快乐,激发学员的学习热情。此外,基于CDIO教育理念的项目或案例的学习过程是以团队形式进行的,这一过程有利于培养学员团队协作精神[7]。

2、实践教学模式的构建

本文基于CDIO教育理念对“军事运筹学”课程进行改革与创新,以“人才培养方案”中人才能力的培养需求为指导,以实际问题的“构思、设计、实现、运行”过程为载体,构建“军事运筹学”课程实践教学模式。

1)培养目标。

在“军事运筹学”课程实践教学模式中,首先从科学文化素养、能力素养、军事素养和岗位任职4个方面确定人才培养目标。①科学文化素养。掌握基本思想理论、典型模型、求解方法;培养对科学的好奇心与求知欲、对问题的敏感性、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风,以及科学的鉴赏力、洞察力和审美观。②能力素养。提升学员解决问题与快速反应能力,提高学员自我管理、自我教育、自我发展以及与团队的协作能力,培养学员的理性思维和优化意识。③军事素养。使学员了解军事运筹学发展历程、产生背景和思想、理论、方法,通过对军事综合案例的研讨,增强学员对发展自身能力与素质的追求,以及服务国家和军队的社会责任感、献身国防事业的决心。④岗位任职。使学员具备过硬的管理和指挥素质,能够胜任岗位任职需求。

2)教学计划。

按培养目标制订课堂教学与实践教学相结合的教学计划。课堂教学计划以军事运筹学基本知识和方法的讲授为主,教员主导、学员参与。实践教学计划具体开展CDIO的构思、设计、实现和运行全过程,以学员为主、教员为辅,分为“课内实践教学”和“课外实践教学”两个环节。

3)实践教学。

课内实践教学面向学习“军事运筹学”的所有学员,包括专题案例和军事综合案例。结合“做中学”思想,让学员自愿结合组成团队,经过合理的协作和分工,互相配合完成案例的全过程。课外实践教学面向部分学员,主要包括数学建模竞赛和毕业论文。数学建模竞赛中经常要用到军事运筹学的理论和方法,鼓励学员参加数学建模竞赛,去体验实际问题的“构思、设计、实现、运行”过程。另外,部分学员的专业和军事运筹学的理论是密切相关的,因此,教员要指导学员将军事运筹学基本理论与专业方向相结合,对毕业论文进行构思、设计、开发和实施。

4)教学效果评价。

基于CDIO理念的“军事运筹学”课程教育模式,可以从以下4个方面进行教学效果评价:学员军事综合案例的论文和答辩情况、数学建模竞赛的参与和获奖情况、对学员进行问卷调查、对毕业学员进行任职反馈调查。

将基于CDIO理念的“军事运筹学”课程实践教学模式应用于教学实践,结合教学实际,根据培养目标和教学计划,开展实践教学环节。

3、实践教学模式的实施

3.1 课内实践教学的实施

1)专题案例。

一般在每个理论模块学习之前将专题案例留给学员,学员在学完相应的基础理论和方法之后,便可自己解决案例,用1个学时讨论完成,相对比较简单。通过专题案例,既能使学员充分理解所学知识,也能让学员初步体验理论和方法的应用过程与动手操作的乐趣。

2)军事综合案例。

在每个教学班开课之初让学员组建团队并选题,进行案例的构思、设计、实现、运行。在教学过程中,安排学员分阶段进行汇报、讨论,在学习基本理论和方法的同时去解决问题,在解决问题的过程中加深对理论和方法的理解,让学员体会“做中学、学中做”。具体实施过程如下:

组建团队。由于每个学员的特长和爱好不同,所掌握的知识和侧重点也不同,所以解决军事综合案例需要学员团结协作。在开课之初,让学员自由结合组建团队,根据学员人数和解决问题需要,每个团队由5～8人组成,并指定专门负责人,进行整体协调工作。团队在解决案例的过程中,需要完成数学建模、计算机实现和论文写作等环节,所以团队既要有具体分工,又要整体合作。

选择题目。选择题目时间为1—2周。而后,用2个学时组织学员进行开题汇报答辩。汇报时,每个团队主要阐述选题理由、对问题的理解、该问题相关的学科前沿情况以及类似问题所用到的数学知识、模型和算法。汇报之后,进入答辩环节,其他人根据汇报情况自由提问。学员通过选题,既可以锻炼查找文献和对分析、理解文献的能力,增强发现问题的敏感度,又可以结合所学专业,选择与其相关的案例,为岗位任职奠定基础。

阶段研讨。根据问题研究进展情况,在3—4周后组织阶段性研讨。阶段研讨利用课堂时间进行,以团队汇报、提问、讨论和辩论等形式开展。研讨过程中,可以选派几名学员作为评委,对每个团队的汇报情况进行评价。阶段讨论视情组织2或3次。第1阶段的研讨,教员不作任何要求,学员可以最大程度发挥自己的潜能去解决问题,从而提高学习和创新能力,同时还能激发好奇心与求知欲。在组织第1阶段研讨汇报时,教员根据发现的问题进行指导并给出建议,学员再继续开展第2阶段研讨。

结题答辩。教员指导学员将问题的解决过程写成论文。论文整理完成后,组织学员进行结题答辩。每个团队选派1人阐述解决问题的整体思路、模型方法和解决方案,汇报完毕后,团队再一起答辩。由学员评委进行评价,结合前几次的研讨和答辩情况选出优秀团队。

军事综合案例的解决过程,就是CDIO理念下的“构思、设计、实现、运行”的过程。通过问题的解决,学员可以提升解决实际问题的操作能力,提高团队协作能力,并能更快、更好地适应本职工作。

3.2 课外实践教学的实施

1)数学建模竞赛。

本文通过对历年军事数学建模竞赛和全国大学生数学建模竞赛的分析研究发现,在解决数学问题过程中经常用到军事运筹学的基本理论和方法。因此,数学建模竞赛可以作为“军事运筹学”课程教学的实践延伸。根据竞赛的时间节点和学员的学习情况,制订建模竞赛辅导方案。

数学建模竞赛第一阶段辅导安排在每个学年的第1学期,通过开设选修课对学员进行辅导。根据选修课的学时,安排的理论模块为:图论及相关知识、一般优化问题建模和时间序列分析。另外,在理论知识讲授的同时,穿插Lingo、Spss等相关软件的讲解。第一阶段辅导结束后,进行第1次选拔考核,考核依据为选修课的表现和成绩、指定建模题目的完成情况等。

数学建模竞赛第2阶段辅导安排在每个学年的第2学期,根据选修课的学时,安排的理论模块为:排队论、常微分方程理论和综合评价方法,同时穿插Matlab和Python等相关软件的讲解。除理论和软件辅导,还安排建模题目模拟、写作辅导等。在第2阶段辅导结束后,根据选修课的成绩和模拟结果进行第2次选拔考核。

组织参赛阶段,组织学员每年6月份参加军事数学建模竞赛,9月份参加全国大学生数学建模竞赛。学员通过数学建模竞赛的锻炼,能够体验将知识运用于实践的过程,提升其分析能力、实际操作能力和创新能力。

2)毕业论文。

“军事运筹学”属于专业背景课程,其中的理论和各专业密切相关。因此,可以根据学员兴趣和专业的不同,指导学员完成本科毕业论文的撰写。

“构思、设计、实现、运行”的实践教学过程,不仅可以提升学员的学习热情和学习兴趣,还可以使其对知识的理解从低级层次、简单维度和单一途径变为高层次、复杂维度和多途径。学员在军事案例学习中成长,弥补知识与能力脱节等不足,在知识的学习和应用之间形成良性互动。

4、实践教学模式的效果

1)综合案例的解决。

学员通过查阅文献、搜集信息,提升快速学习、善于发现问题和解决问题的能力;学员切身体会到从模型建立到求解的过程,增强攻坚克难的钻研精神和困难面前不放弃的精神;通过团队协作解决问题,培养团队协作精神,提高团队协作能力。综合案例的解决与“军事运筹学”课程教学同步进行,使学员感受到军事运筹学对思维方式和优化意识的影响。

2)汇报答辩。

第1次开题报告答辩中,部分学员就自己的工作实际给出选题的依据,并分析对题目的解读。但部分学员语言组织能力明显较弱,与幻灯片的配合不熟练,或是思路不够清晰。第2次中期答辩的汇报展示环节较第1次有了明显提升。大多数学员能够明确自己的思路并很好地阐述出来,幻灯片也能突出重点,部分学员交流了算法中遇到的问题及解决的办法。比如运用Excel进行数据的处理,运用Python进行图形的处理与分析等。在答辩环节中设置了学员评委,对每位汇报人进行点评,提出改进建议。通过汇报答辩,学员能够认识不足、发现问题;通过汇报交流,帮助学员开阔思路,锻炼语言组织和表达能力,提高其临场应变能力,为后续工作打下基础。

3)课堂教学。

在课堂教学中,学员的学习热情和积极性也有明显提高,不再只是机械地听,而是主动发现问题并及时提出来与教员讨论,通过对问题的讨论,提升学员对科学的好奇心与求知欲,培养其发现问题的敏感性。此外,学员对知识的理解更加深入,为培养其严谨求实的学习态度和刻苦钻研的作风打下了良好的基础。

目前,基于CDIO理念的“军事运筹学”实践教学模式还处于初级阶段,军事综合案例研讨也是初步尝试,军事综合案例的论文还在撰写过程中,通过学员反馈的情况看,主要是撰写论文的经验比较少,存在不知从何下手、论文结构混乱、重点不突出、语言表达不清楚等问题。课外实践教学环节正在实施中,效果的显现还需要一段时间。“军事运筹学”课程实践教学模式仍处于不断总结、不断调整和不断摸索经验的过程中。

5、结语

基于CDIO理念的“军事运筹学”课程实践教学模式,将课堂教学与实践教学相结合,学员通过实践教学环节体会知识的运用过程,提升了解决实际问题的能力。该模式是“军事运筹学”课程教学全新的改革与尝试,能够不断挖掘学员潜力、提高其解决问题的能力,对促进学员的理性思维、优化意识和快速反应能力的形成,团队协作精神的培养,以及信息化条件下局部战争的作战指挥能力的提升,具有重要意义。

参考文献：

[1]顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO在中国(上)[J].高等工程教育研究,2012(3):24-40.

[2]顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO在中国(下)[J].高等工程教育研究,2012(5):34-45.

[3]廖果,李政文.运筹学课程的CDIO改革与实践[J].成都工业学院学报,2016(3):89-92.

[4]李晰光,张会文,邓红星.交通运输专业“运筹学”课程教学改革研究[J].中国电力教育,2013(25):133-134.

[5]李玲.基于CDIO理念的经管类专业“运筹学”教学改革探讨[J].现代经济信息,2016(16):376-378.

[6]刘伟,陈燕,吴志江,等.基于CDIO模式的研究生“运筹学”课程教学体系改革与评价分析[J].教育教学论坛,2017(39):80-83.

[7]林愿,周细凤.基于CDIO理念的“信息论与编码”课程改革与实践[J].科学文汇,2016(11):54-55.

苑学梅,刘佳,马茜,胡宝安,王瑞.基于CDIO理念的“军事运筹学”课程实践教学模式[J].军事交通学院学报,2020,22(07):75-78.

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期刊名称：运筹学学报

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期刊详情

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国运筹学会

出版地方：上海

专业分类：科学

国际刊号：1007-6093

国内刊号：31-1732/O1

邮发代号：4-777

创刊时间：1982年

发行周期：季刊

期刊开本：16开

见刊时间：1年以上

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