时间:2023-06-04 10:50:20
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇运筹学课程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
中图分类号:G4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2012)04-0183-02
1引言
古朴的运筹学思想可以追溯到古代先秦时期。我们运筹学的先驱从《史记》“运筹于帷幄之中,决胜于千里之外”一语中摘取“运筹”两字作为这门学科的名称,既显示其军事起源,也表明其朴素的思想早已出现在几千年前的中国。但世上公认的运筹学学科起源于二次世界大战期间,英、美等国的军事部门为战争需要而成立的一些研究小组的活动。其热点是集中多个学科领域的科研人员,对某一特定问题进行全面、系统的分析,提出提高某武器系统效率的操作方法和执行策略。
第二次世界大战结束后,运筹学的研究方法在理论上得到全面发展。作为一种重要的管理决策分析工具,运筹学的应用领域也从军事部门迅速向工商、管理和工业部门转移。运筹学是研究各种广义资源的运用、筹划以及相关决策等问题的近代新兴学科。在我国已有五十多年历史,其目的是根据问题的需求,通过数学的分析和运算,做出综合性的、合理的优化安排,以便更有效地发展有限资源的效益。“运筹学”名称最早于1938年出现在英国,当时称之为“OperationalResearch”,1942年美国开始从事这项研究工作,称之为“OperationsResearch”。运筹学的发展、运筹学在各领域的广泛应用、运筹学的定量分析对于解决实际问题的思路及其特点,适合当今社会发展对高级管理决策人才的迫切需要。本课程是工商管理类专业重要的专业基础课,也是一门实践性和应用型很强的学科。21世纪,科技进步与社会发展提出了培养信息社会高素质人才的要求,高等教育改革不断深化,《管理运筹学》课程教学面临新的挑战,必须重新对课程原有的教学体系和教学方法进行全面的审视和思考。
2工商管理专业《管理运筹学》课程教学中存在的问题
当前的工商管理专业《管理运筹学》课程教学主要存在以下问题:
一是教学目的不明确,教学方式单一。多数讲授《管理运筹学》课程的教师是学数学出身,缺乏必要的工程技术和管理知识,使得目前《管理运筹学》教学普遍存在着偏重教学理论与解题技巧的传授,将《管理运筹学》当作一门纯数学学科进行教学。这与工商管理专业培养要求相脱节,学生在学习过程中感受不到《管理运筹学》在管理中的应用。在教学方式上,也一直延用传统单一的传授方式,当学生运用所学知识去分析和解决实际问题时,显得茫然无措,无从下手。
二是学生学习兴趣不浓厚。《管理运筹学》研究问题的基本手段是建立数学模型,并较多地运用各种教学工具。学习《管理运筹学》课程,需要有良好的数学基础;其前期必修课程包括微积分、线性代数、概率论、概率论与数理统计。可以说《管理运筹学》是软科学中“硬度”较大的一门学科,兼有逻辑的数学和数学的逻辑的性质。工商管理类专业的学生绝大多数是文科生源,不少学生害怕数学。比如线性规划的单纯形法及对偶理论,要想完全领会其原理,需要大量运用线性代数的工具进行推理,因而非常抽象。在课时总体压缩的背景下,教师要在较短时间内讲授完抽象数学原理的推导,学生听不懂只好放弃这门课程的学习,进而也打击了学生学习《管理运筹学》的兴趣。
三是教学内容不恰当。《管理运筹学》课程包括若干分支,而教学时数有限,因而《管理运筹学》教学不可能囊括所有分支。目前在《管理运筹学》课程的教学中,教学内容的选择存在一定的随意行和盲目性,甚至存在教学内容因人而设或因教材而设的现象。
四是教学方法不科学。主要表现在讲授方法单一,教学手段不灵活。老师讲,学生听,学生缺乏思考及案例的讨论,掌握知识不能做到融会贯通,更不能做到灵活应用,考试方法、考试内容传统,对于学生学完课程是否能够运用《运筹学》来解决实际问题,教室较少顾及。
五是实践教学环节薄弱。如果在《管理运筹学》教学中缺少足够的实践环节,学生在学习中即使掌握了《管理运筹学》的建模方法和手工运算能力,但在遇到一些变量较多的数学模型时,也只能一筹莫展。由于缺少上机实践机会,学生不能利用相应软件求解模型,从而大大降低了课程应用的可操作性。
3《管理运筹学》课程教学创新实践改革的必要性
人类社会正在经历从资本经营到知识经济时代的转移,知识经济的迅速发展将引起教育内容和教学方法的重大变化。根据知识经济对企业管理模式产生的重大影响,应该对管理科学模型方法课程的教学内容、教学手段、教学方法和教学目标不断进行改革和创新。强化学生的创新意识,主动预见变化、适应变化、管理变化,并根据内容和外部环境不断更新观念,设计未来;重视信息,学会与人合作,讲究团队精神;重视素质教育,培养复合型人才;掌握领导科学,提高管理能力;增加社会实践,改革教学模式;教学以培养学生建模和解决实际问题的能力为主线;要求学生掌握相关软件操作,接触企业决策试验;培养学生信息检索能力,组织小组研读论文,培养学生具备初步的理论研究能力;课外关注应用案例,引导培养其对课程的兴趣爱好;并最终以大型作业的形式进行知识的综合运用与总结提高。
社会经济的发展向《管理运筹学》提出了严峻的挑战,很多实际问题,如风险管理、冲突分析、多目标决策以及对未来变化的预测和驾驭等,都迫切需要分析研究和解决,而按照传统的教学计划和方法,学生没有机会接触《管理运筹学》这些新的分支。《管理运筹学》内容丰富多彩,可以分成数学理论、建立模型、计算机软件的重点都放在讨论有限的数学理论方面,因而学生在有限的数学计划学时内无法学习了解《管理运筹学》形形的模型和算法,从而使学生对许多实际问题缺乏联想。在科学技术迅速发展,知识激增的情况下,教师不仅要向学生传授知识,更重要的是要帮助学生提高获取知识的能力,特别是观察、联想、思考、锐意创新等方面的能力。对于《管理运筹学》这门多学科交叉的课程,如果教师在教学时只按传统的方法向学生灌输一些概念、理论和方法,就会降低学生的学习积极性,以至达不到《管理运筹学》教学的目的。随着社会的发展和科学技术的进步,社会更需要复合型管理人才,《管理运筹学》以其内容丰富、覆盖面宽、应用范围广和多学科交叉性等特点,为学生提供管理和决策技能,提供解决实际问题的途径和方法。《管理运筹学》教学体系和方法应随着教学对象和社会发展的变化而进行适时调整和革新。
4PBL教学法概述
PBL的全称是“Problem-BasedLearning”,即以问题为基础的学习法,由美国的神经病学教授Barrow于1969年在加拿大的麦克马斯特大学首创。PBL的基本热点是以教师为引导,以学生为中心,通过解决问题来学习。在PBL的学习方法中,学生由知识的被动接受者转变为求索者,同时在实践PBL过程中养成发现问题、解决问题的学习技能,对其终身教育具有深远影响。PBL教学法在西方国家得到广泛的推广和应用,而在我国则处于实验性探索阶段。我院对2006级工商管理专业学生实验性地实施了PBL教学法,收到了较好的效果。比较而言,我们认为PBL教学法既是一种比较先进的教学方法和理念,也是和我国目前所倡导的素质教育的教育思想和目标相一致的。
PBL教学法的优点可概括为:(1)强调学生学习能力的培养,使学生在学习过程中,通过查找所需的信息源,培养终身学习的能力;(2)充分发挥学生学习的主动性,使学生的学习按需要来驱动;(3)有利于培养学生解决问题的能力和自学能力;(4)加强了各学科间的联系,同时避免了学科间不必要的重复,有利于学生将不同学科信息进行综合;(5)密切了师生间、同学间的关系,培养了学生人际交流、沟通和合作共事的能力。
PBL教学法的特点为:(1)以重能力培养代替重知识传授;(2)以综合课代替以学科为基础的课程;(3)以学生为中心代替以教师为中心:(4)以小组讨论代替班级授课;(5)以“提出问题、建立假设、收集资料、论证假设、总结”的五段教学法代替“组织教学、复习旧课、上新课、巩固新课、布置作业。”鉴于这些特点,世界上许多国家,尤其是发达国家有相当一部分商学院都在应用这一教学方法。而且实践表明,这一教学方法在商学教育领域中的应用非常成功,正如美国哈弗大学校长ToslesonD教授所说,“PBL教学法是一种有效果的和高效率的教学方法”。
5基于PBL教学法的《管理运筹学》课程教学改革与实践的思考
综上所述,改革《管理运筹学》课程的“学方法,应该从突出课程的应用型入手。这样,PBL教学法就特别适合应用于《管理运筹学》的课程教学中。依据PBL教学法的基本理论,全面改革该课程的各个教学环节,重新整合各个知识点,提出以问题为基础的《管理运筹学》课程启发式教学法,必将能够解决现实教学中存在的问题,显著地改善教学效果。
(1)教材的选用应根据PBL教学法的特点选择合适的教材。我们更换了原有的教材,新教材以教案为中心,突出实际问题的提出、分析和解决方法,强化计算机的应用,弱化数学理论的推导。虽然新教材并不是为PBL教学法设计的,但其教学理念与PBL教学法同出一辙,为顺利实施PBL教学法奠定了基础。同时,我们针对教材中存在不足,还自编了部分教学内容。
(2)问题的设计。设计问题是PBL教学法的基础。在传统的教学过程中,教学内容与实际严重脱节。教学中所提的问题仅仅是为了组织教学,说明相关的数学理论。而PBL教学法则从实际问题出发来组织教学,将数学理论隐含在解决实际问题的过程中,从而达到让数学理论服务于培养学生解决实际问题能力的目的。因此,每个问题的提出都应该有明确的目的和要求,要与生活和科学实践的真实情景联系,与教学要求的基本概念、基本结论和基本方法联系;问题还应具有一定的复杂性和难度,能够激发学生的探索精神,锻炼学生的团队合作精神。问题主要涉及生产计划、销售计划、运输计划、投资计划、设备管理和存贮策略等管理领域。
(3)学习活动的设计。学习活动主要包括以下几方面:
①组建团队。根据自愿原则,由学生组成2-3人的研究团队,团队中各成员根据自身的特长在问题分析、数学理论、计算机应用、论文撰写等方面进行分工合作。
②选题。每个团队根据自身的特点和兴趣,从老师提出的多个实际问题中,选择其中的两个问题进行研究。
③查阅文献、学习数学理论。每个团队在确定研究的问题后,通过互联网、图书馆、现场调查、咨询相关业务专家等方法获取和研究相关文献资料。团队成员通过讨论的方法对问题进行分析研究,在解决问题的过程中,学习所涉及的数学理论和数学方法,为解决问题奠定基础。
④建立数学模型。根据问题的类别确定相应的数学方法,在合理的假设和抽象归纳的基础上,运用数学理论和方法建立数学模型。
⑤求解数学模型。通过计算机编程求解数学模型,可以训练学生的计算机应用能力,为在今后工作中更好地运用计数机打好基础。
⑥撰写论文。问题解决后,要求撰写论文,对解决问题
的过程进行总结。除了包括数学模型的建立和求解必要内容外,还要写出研究和学习过程中存在的问题和体会。
⑦课堂报告。各个团队在课堂上要向全体同学报告自己的研究成果,老师和其它同学通过提问及质疑的方式参加讨论。
⑧总结。学生根据报告过程中发现的问题,完善和修改论文,最后提交给老师。这些论文将作为平时成绩计入考试成绩中。
(4)体会。尽管PBL教学法在《管理运筹学》课程教学中的应用才刚刚开始,还处在积累经验的过程中,但是已经显示了其在培养学生自主学习能力和解决实际问题嫩铁拐李方面的显著优势。这一教学方法的改革也受到学生的广泛欢迎。学生在研究问题的过程中表现出非常积极的态度,论文撰写认真细致,课堂讨论发言积极,普遍反映收获
很大。总之,通过一学期的教学实践,我们认为:将PBL教学法应用于《管理运筹学》课程教学中,对切实提高教学质量发挥了重要作用。
6结束语
通过《管理运筹学》教学改革,可以达到如下教学目标:利用计算机技术实现多媒体教学,让课堂能容纳更丰富的内容,有助于提高上课的效率;利用PBL教学法,提高学生学习《管理运筹学》的积极性,以避免数学类课程的枯燥乏味;利用使用模型教学,提高学生解决实际问题的能力,使《管理运筹学》课程更具实际意义;利用大型作业教学,培养学生综合分析、计算、评价的整体素质,收到仅凭课堂讲课难以达到的效果。
当然工商管理类专业《管理运筹学》课程教学改革问题,涉及因素众多,该问题的研究是一个复杂的非线性问题,本文只是一种尝试性的初步探索。未来更好地实施PBL教学,还需要解决许多问题,其中最主要的两个问题是:(1)编写与PBL教学法配套的教材;(2)由于学生的计算机应用能力较差,还需要由其他课程配合,共同提高学生的计算机应用能力。
参考文献
[1]卢小清,张文艺.管理类专业《运筹学》课程教学模式的研究和思考[J].科教文汇,2008,(4):40.
关键词:运筹学;课程建设;教学研究;教学方法;教学改革
中图分类号:G6420文献标识码:A文章编号:1674-120X(2016)17-0076-02收稿日期:2016-04-21
基金项目:本文系“中国传媒大学教学改革项目”(2014 No32)的研究成果。
作者简介:朱永贵(1964―),男,北京人,中国传媒大学理工学部教授,博士,研究方向:运筹学、信息处理。
运筹学主要研究系统最优化问题,从实际问题出发,应用数学理论和方法建立数学模型,然后给出求解这些数学模型的各种最优化方法[1]。运筹学主要研究的是线性最优化问题,其内容有线性规划、目标规划、整数规划、动态规划、图与网络分析、排队论、存储论、对策论、决策论和启发式方法[2]。运筹学是信息与计算科学、数学与应用数学、统计学和其他相关专业的专业基础课,其目的是培养学生综合各学科知识,利用运筹学的方法对实际问题进行定量分析和数学建模,通过本课程的学习为大学生进一步学习专业课程奠定理论基础,使其具有系统优化的思维方法和逻辑推理能力,从而全面提升大学生应用运筹学解决实际问题的能力[3]。通过对“运筹学”课程的调研和课程教学的亲身体会,发现目前“运筹学”教学过程中存在许多问题亟待解决,还有很多方面达不到“运筹学”课程的培养目标。为此我们探索和研究了“运筹学”课程教学的规律和特点,找出了解决问题的一些积极有效的方法。下面从“运筹学”课程培养目标、教学现状和存在的问题、教学改革措施、教学改革方法几个方面讨论了“运筹学”课程教学改革研究的重要性。
一、“运筹学”课程建设目标
“运筹学”课程的实际应用非常广泛,涉及很多专业知识,要求学生系统掌握运筹学的基本数学模型、基本概念、基本理论、基本算法和数据处理的基本能力。本课程建设的具体目标如下:
(1)要求学生掌握“运筹学”课程中的线性规划与单纯形法、对偶理论和灵敏度分析、运输问题的数学建模和表上作业法、目标规划的数学模型和解目标规划的单纯形方法。
(2)要求学生系统地掌握整数规划求解的分支定界法和割平面法,掌握0-1型整数规划数学模型及其求解方法,能够熟练求解指派问题。
(3)要求学生掌握动态规划方法、图与网络优化方法,系统掌握排队论、存储论、对策论、决策论的基本概念和求解方法。
(4)培养学生能够从实际问题中抽象出运筹学问题,并借助于计算机得以解决,提高学生分析和解决实际问题的能力。
(5)培养学生的创新性意识,让他们善于发现问题、分析问题和解决问题。
二、“运筹学”课程教学现状和存在的问题
1教学内容过于陈旧和教学重点不突出
在目前高等学校教学改革的大环境下,现阶段开设的“运筹学”课程教学内容偏重于经济管理专业所使用的“运筹学”,而且内容主要是线性最优化问题。线性优化问题对非线性科学不再实用。随着科学技术的发展,特别是信息科学的发展,非线性问题越来越多,与此相适应则需要非线性最优化方法去求解非线性最优化问题。只有这样才能适应高等学校的教学改革要求,才能使“运筹学”课程教学富有活力,进而实现“运筹学”的课程建设目标。
2教学手段过于单调,没有创新性
目前“运筹学”课程教学以多媒体教学授课方式进行,缺少板书教学。利用多媒体教学,仅仅显示PPT的内容,没有有针对性地对部分定理给出一些数学推导过程。学生们获得的信息非常枯燥、非常有限,讲课的速度过快,学生很难跟上主讲教师的思路与节奏,同时也没有更多的时间去独立思考,最终导致课堂教学效果比较低。比如单纯形法求解线性规划问题、表上作业法求解产销平衡运输问题、分支定界法求解整数线性规划问题,在讲解过程中过于重复,缺乏创新性的内容。
3教学内容的取舍与侧重点不明晰,主次选择不恰当
讲授“运筹学”课程的大多数教师是数学出身,不太熟悉计算机软件的使用,教学过程中偏重于理论分析与解题方法的讲解,不注重算法的实现和程序的编写,也很少安排上机实习。结果大部分学生认为“运筹学”课程比较抽象,对本课程的学习缺乏兴趣。目前“运筹学”课程中的主要教学内容有线性规划、整数规划、运输问题、目标规划和动态规划、图论与网络等,而大部分高校设置的教学课时是48学时。由于受教学课时的限制,在教学中不可能讲完所有的内容。对于不同专业、不同学科和不同类型课程的学生如何选取教学内容,以满足教学改革和教学内容创新的需求,需要我们进一步探索。
4教学方法需要更新,考核方法要科学合理
如何在本课程的教学过程中更多地激励学生去主动积极地学习课程内容,提高课堂的教学效果是值得探讨的一个重要问题。为此,我们教师要突破传统的教学理念,改变以往的教学方法,引进和学习国内外具有创新思想的教学理论和方法。对学生学习情况进行合理的考核是提高学生学习积极性的重要环节。“运筹学”课程主要培养学生创造性地分析问题、建立模型并解决问题的能力,但教学结果的考核常采用传统的闭卷笔试的模式,主要考查一些概念和定理与计算方法,致使学生死记硬背“运筹学”的理论、概念和方法,这导致多数学生考完试后就忘记所学内容,谈不上“运筹学”的实际应用能力的提高。为此,我们要对“运筹学”采取闭卷考试和上机实验环节测试的考核方法,其目的在于寻找更科学、更适合学生们的教学方法。
三、“运筹学”课程教学改革措施
1优化“运筹学”课程教学内容
不同专业的培养目标一般是不同的,不同专业的学生对“运筹学”课程知识点的需求也是不一样的。因此,我们对教学内容的选取要按照不同的专业进行取舍。选取以学生需求为导向的教学内容,这样不仅满足了不同专业学生的培养目标要求,而且还做到了因专业施教,提高了“运筹学”课程的教学效果。
2建立科学合理的“运筹学”课程体系
选择教学内容是教学过程的重要环节,在这个重要环节中,我们要注重引进新的教学内容、教学理念与教学方法,建立合理的课程体系。我们应该按照“运筹学”课程的培养目标,力求使课程内容的设置和难度的确定符合大学生的认知规律。“运筹学”应用范围广,涉及专业多,不同专业学生的知识基础千差万别,对“运筹学”的要求也有所不同。对信息与计算科学、数学与应用数学两个专业的本科生开设“运筹学”课程,要较系统地讲解“运筹学”的理论知识和应用方法,使他们掌握基本的数学规划方法,线性规划、整数规划、0-1规划的数学模型、基本概念、基本理论、基本算法和实际应用。而对于统计学专业的本科生来说,所开设的“运筹学”课程要与“经济数学实验”课程相结合,介绍经济管理和生产管理实际问题建模的案例及Matlab、Lingo等计算软件的使用和编程的技术和方法,增加实践教学过程,使学生能够解决经济领域中的现实问题,同时也为学生从事该方向的继续学习与深入研究打下基础等。
3优化“运筹学”课程教学手段
合理使用多媒体教学,多增加板书内容。例如,在讲解图解法求解线性规划问题、整数规划问题时,应该使用多媒体课件技术将目标函数的等值线在约束域中沿着梯度方向平移,恰好离开约束域时即得到线性规划问题的最优解和最优值。用单纯形法求解线性规划问题时,不断更新单纯形表的过程是一个非常烦琐的过程,所以应该使用黑板讲解单纯形法的数学思想是Gauss迭代过程,从理论上要让学生明白单纯形方法是怎么得到的。这有助于学生在上机编程实现单纯形方法求解线性规划问题。在“运筹学”课程的教学过程中,合理运用多媒体技术,将黑板板书与其结合使用,让学生及时理解、消化课堂知识,从而提高教学质量。在“运筹学”课程的教学过程中, 合理应用案例教学。案例教学模式可以通过教师引导、学生参与,培养学生的分析问题和解决问题的能力。适当加入实验教学环节,“运筹学”课程中的数学模型问题涉及的决策变量数目一般比较多,约束条件也比较复杂,从而会使问题求解的计算量增加。为此可考虑利用计算机进行实验教学,使得学生掌握基本的计算工程软件如Matlab的操作。这样不但可以减少手工计算的烦琐性,而且节约了计算时间,将更多的时间和精力应用到数学建模、结果分析等方面,进而培养和提高学生解决实际问题的能力。
四、“运筹学”课程教学改革方法
运筹学的教学内容与教学方法,要满足数学与应用数学、统计学、信息与计算科学以及非数学类专业学生的需求。要突破传统的教学方法和教学模式,不断改革、不断创新,要在“运筹学”课程实践教学过程中探索新的教学规律和教学方法,进一步修订、完善教学课件,根据本课程的教学特点采用板书与课件有机结合的方式,增加新的教学内容,全面提高教学效果。要循循善诱、因材施教,不拘泥于呆板的教学方式,从各类专业的学生基础出发,激发所有学生的学习兴趣。主讲教师要积极主动地与学生形成一个互动式教学氛围,提高课堂的教学效率。要开发“运筹学模型求解教学辅助软件”,用来帮助指导学生掌握运筹学模型的求解方法和思路。要适当吸纳国际化课程教学方法,可以以英语教材为辅助教学材料,插入一些双语教学。
在课后定期开展一些专题讲座,讲座的形式可以多种多样,可以由学生来讲,也可以由与“运筹学”课程有关的教师来讲。第一阶段可以介绍运筹学领域的发展历史和发展现状,第二阶段主要介绍“运筹学”在经济领域的企业管理、生产管理、库存管理、物流管理、科学管理工程等中的应用,第三阶段主要介绍“运筹学”领域的前沿问题和最新动态。通过系列学术讲座活动,能够让学生了解如何应用“运筹学”工具解决实际生活问题,同时可以拓宽学生的学术视野,激发学生的学习兴趣,提高学生的研究能力,激励他们利用“运筹学”知识解决实际问题,从而提高他们理论联系实际的能力。
参考文献:
[1]朱永贵“运筹学”课程建设探讨教师,2012,(11):31―32.
1运筹学课程改革实践综述
近年来,随着运筹学课程在管理类专业特别是工业工程专业的广泛开展,越来越多的教师开始研究适应于本专业的运筹学课程的建设和改革问题。例如,浙江理工大学提出了运筹学课程群的概念,以运筹学课程为中心优化了相关一系列课程的课程结构和教学内容,并对案例教学、模型讨论教学和算法推理教学等运筹学课程群的教学手段与方法改革等进行了积极有益的探索。文献[2]中提出了运筹学教学中存在的不能适应市场需求、实践课比重不足等问题,并进行了实践导向的运筹学课程教学体系再设计。文献[3]进行了“管理运筹学”课程案例教学的探讨,提出了针对不同背景的学生进行有效的案例分析,增强该课程的实践导向性。文献[4]针对工业工程专业的物流方向课程进行了情景教学平台的设计。综上所述,运筹学课程目前存在的问题包括:(1)教材(教学内容)与课时的冲突:运筹学相关教材内容多,学时少是多数老师在进行运筹学课程改革时发现的问题。如何在有限的学时内满足学生学习运筹学课程的需求,合理设置课程内容和选择或编制教材是关键。(2)理论和实践的脱节问题:应用型工业工程人才培养模式强调将实践融入到整个专业教学过程中,运筹学是数学背景较强的课程,涉及到很多繁琐、抽象的理论推导,如果这部分内容讲得太细,就会忽略运筹学多学科的横向交叉联系和运用运筹学解决实际问题的能力,导致理论和实践相脱节的问题。(3)相关课程之前的联系不够紧密:近机类工业工程专业设立在机械工程系,以机械工程技术为背景增加管理知识,强调制造工程相关技术和理论在制造业领域内的应用。运筹学课程作为一门专业基础课,在整个课程体系中应具有承前(机械类背景知识)和启后(专业知识的综合运用)的作用,而目前,这种作用尚不明显。针对上述问题,本文对学习情境体系架构、案例应用模式等方面进行研究,探索提高学生实践能力的课程内容设置和教学方法的改革措施。
2实践导向型运筹学课程体系架构设计
2.1近机类工业工程专业运筹学课程需求
从专业背景方面看,近机类工业工程专业通过大量的机械平台专业基础课如:画法几何与机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、金属工艺学、电工电子技术等,使学生掌握扎实的机械设计制造基础知识。在此基础上,设置管理类课程如:基础工业工程、人因工程、管理信息系统、生产计划与控制、质量管理与控制、工程经济学、财务管理、物流设施规划、物流设备自动化、物流管理等,使学生具备制造系统的设计与优化、工程技术经济分析与生产组织管理等基本能力。从就业需求方面看,对近机类工业工程专业培养出来的毕业生的需求大多来自机械制造企业。有了这样的区别,就使得近机类工业工程专业的运筹学与其他管理类专业的相关课程从教学目标、教学内容、教学方法等方面都应有很大的不同。
2.2实践导向型工业工程专业情境化运筹学课程体系架构
实践导向模式的教学理论认为,知识是学习者主动构建的,教学应以学习者为中心,但由于每个学习者之间存在着很大的差别,因此它主张情境化教学并强调知识的表征与多样化的情境相关联,以及根据不同情境来组织课程等。目前,国内外很多高校院校工业工程专业都在积极应用实践导向模式,例如浙江工业大学提出了基于制造业的工业工程专业教学体系,西安电子科技大学针对学生了解现代制造企业生产、物流等设施的布局的需求构建了工业工程专业情景教学平台。吉林大学提出了职业生涯规划导向型人才培养模式。这些研究和实践在教学体系和实践环节方面取得了一些成果。在工业工程专业运筹学教学改革方面,现有研究和实践主要集中在减少数学推导、增加案例分析、正确引导学生主动学习等方面,缺少针对近机类工业工程专业的特殊专业背景和就业需求的运筹学的实践导向教学模式的研究,特别是解决运筹学作为一门专业平台必修课与后续专业课和实践环节的衔接方面的尝试还未见报道。而实践导向教学模式不仅需要课程体系中的各种实践环节的支持,更重要的是像运筹学这样的专业教育平台课对实践环节的支持。为了满足近机类工业工程专业学生对运筹学课程的学习需求,本文在分析近机类工业工程专业学生基础课程结构及其对运筹学课程的支持内容,以及后续应用课程(实践环节)对运筹学课程的需求的基础上,应用实践导向理论,提出实践导向型的工业工程专业情境化运筹学课程体系架构如图1所示。该体系结构采用“引例-模型-算法-应用”一体化教学模式进行教学内容的阐述,其中:引例过程:充分利用基础课程及其对运筹学课程的支持,如高等数学中的函数与极限、导数与微分及其应用、定积分及其应用、向量代数、多元函数、微分方程等知识;概率与数理统计中的基本概念、随机变量及其分布、随机变量的数字特征、抽样分布、参数估计、假设检验、方差分析、回归分析等知识;线性代数中的行列式、矩阵运算、矩阵初等变换与线性方程组、向量组的线性相关性、相似矩阵及二次型、线性空间与线性变换等知识;以及学生在金工实习、理论力学、材料力学等机械类基础课程中接触过的工程示例,将这些基础课程中涉及的知识和问题以引例的形式加入到课程教学中去。通过例举学生在基础课程中学习过的背景知识,引导学生加强对已经学过的相关基础数学知识及其应用问题的温习,尽量提高续前课程的利用率,避免重新学习老知识,减少学生学习的心理负担。模型和算法过程:由引例归纳、引出问题的数学/逻辑等抽象描述,将学生易于理解的工程实际问题归结为运筹学和系统工程典型问题,提出该问题的建模相关的理论、方法和过程,建立系统模型。通过用基础知识求解和运筹学算法在求解范围和能力等方面的对比,增强学生对学习运筹学算法的兴趣。在教学内容的优选与设计的过程中,根据各主要运筹学分支和系统工程理论体系中与基础知识的结合程度,以及对应用课程(实践环节)的支撑程度进行课程内容的重构和设计,形成以系统思维、系统建模与仿真、系统分析与规划、系统预测、系统评价决策和系统优化几大主题为中心的相关理论、方法等组成的全新运筹学课程知识体系结构。其中系统思维重点进行霍尔三维结构、定量化方法、以重构为重点的分析-重构法等方面的训练;系统建模与仿真主要内容包括数学模型、逻辑模型、模拟模型、系统动力学模拟技术及随机模拟技术;系统分析与规划内容包括线性规划、非线性规划、动态规划、网络计划技术及随机服务系统分析等;系统预测包括定性预测方法、线性回归预测、时间序列预测及判别分析预测等;系统评价决策包括九级评分法、系统综合评价法、层次分析法、风险决策及不确定性决策;系统优化包括线性系统最优化方法、非线性系统最优化方法、随机服务系统费用优化及网络最优化方法等。应用过程:充分考虑应用课程及其对运筹学课程的需求,从相关的制造过程、管理过程等实际问题的层面出发,以案例应用的形式引导学生以实践为导向进行相关模型和算法的推广练习。相关需求包括后续课程中:生产计划与控制中的需求预测、生产计划编制等,设施规划与物流分析中的设施选址问题、选址评价等,工程经济学中的多方案经济评价、风险分析、设备更新分析等;以及实践环节中:机械设计课程设计中的优化设计、工业工程实习中的工作分析与评价等。
3结论
本文所提出的课程体系结构的重点是针对近机类工业工程专业的需要,充分利用学生已有的数学基础知识,结合后续课程中的应用案例,有目的地选择与二者相关性较大的理论和方法,建立实践导向的工业工程专业运筹学课程理论与方法体系,避免学生在学习过程中,感觉学而无用或学而不会用,提高学生的学习主观能动性,提高学生对运筹学相关知识的学习兴趣和对专业知识的关注度和辨识度,帮助学生后续专业方向、毕业设计、专业科学研究和就业等选择过程中做出正确的决策。
作者:杨静萍 王万雷 魏莉 罗跃纲 单位:大连民族大学
Study on Teaching Reform of Operations Research of Information Management
Wei Jie
(Yuncheng University,Yuncheng Shanxi,044000,China)
Abstract:Based on the course features of operations research and practical problems in teaching,this article proposes corresponding teaching reform measures.Combined with the results of the reform of teaching,the paper use SWOT model to analyze enhance the effectiveness of teaching reform of operations research of Information Management in Yuncheng university. Then it puts forward some proposals for future teaching reform measures of operations research of Information Management: Proceeding from cultivating student’s actual applied ability,Operations research should carry out teaching reform according to the local characteristics,school characteristics,professional features and curriculum characteristics.At the same time,the reform should make full use of its advantages in resources and make good use of development opportunities providing by national policy and overcome their own weaknesses and threats to enhance the effectiveness of teaching reform.
Key Words:Operations Research;Teaching Reform;Information Management; SWOT
运筹学是一门应用科学、定量的方法去分析和解决管理决策问题的技术科学[1]。经过半个多世纪的发展,运筹学不仅在理论研究上具有了相当的广度和深度,而且其方法与信息技术相结合形成了各种应用软件,为解决实际问题提供了更新、更丰富的手段和方法。但是,在我国,这门学科还远未得到广泛的应用,主要原因之一就在于运筹学实践性强,而该课程的课堂教学模式依然停留在过分重视理论教学的传统模式上,因此,在地方型大学亟待向应用型大学转型的形势下,探讨和加强运筹学课程教学改革具有重要意义。该文针对运筹学课程特点以及运筹学教学中存在的问题,从培养学生实际应用能力出发,提出了教学改革的措施,并总结了改革的成效和未来教学改革的思路。
1 课程特点及教学中存在的问题
运筹学是信息管理专业的专业基础课之一,其主要内容是介绍与管理领域密切相关的各种运筹学分支及其应用[2]。通过本课程的学习,学生应正确理解管理决策的科学方法,掌握整体优化的思想和定量决策技术,能够正确应用各类模型分析、解决管理中的实际问题,培养学生的数量思维能力、分析和解决实际问题的能力,为今后从事实际工作和科学研究提供必要的方法和工具[3]。该课程概念多,交叉性强,对数学基础有一定要求,且较为抽象,教学形式多以讲授方式为主,以案例讨论为辅。教师们普遍感觉运筹学课程难教, 学生们感觉运筹学难学, 尽管都很认真努力,但教学效果却不尽人意。
运筹学课程教学中存在的问题主要表现在四个方面:一是学生的数学基础较弱,对抽象概念和计算方法的理解存在困难;二是教学目的不明确,学生不清楚该课程与专业培养之前的关系导致学习兴趣不高;三是教学方式多采用单一的多媒体教学,讲解较快,不关注细节;四是教学与实际脱节,大多教师主要精力多集中于概念、方法和模型等数学内容,不注重与实际相结合的应用,尤其是运筹学软件在实际问题中的应用。
2 教学改革措施
针对运筹学课程特点以及运筹学教学中存在的问题,在上学年信息管理专业运筹学课程教学中主要采用了四方面的措施。
首先,采用板书与多媒体教学相结合。对于较容易的、偏重理论证明的或是实际应用部分采用多媒体教学,直观且效率较高;而对于较复杂较重要的部分采用板书,详细讲解。
其次,理论方法学习为基础,案例教学和分组讨论为核心。让学生在课前或课上简单预习一下本节主要内容,针对某案例让学生进行分组讨论,充分调动学习积极性,让他们在实践中体会运筹学思想,体会数学建模和模型的求解过程,并能将这些思想和方法自觉的运用到其他具体案例中,培养学生的实际应用能力。
再次,注重运筹学方法与软件应用。通过实际案例分析,运用运筹学思想和方法建立数学建模,应用软件求解问题或是编写算法和程序实现某些运筹学软件的功能[4]。
最后,考核方式采用考勤、作业、课堂活跃度、调查报告与考试五种方式相结合。考勤根据上课到课情况考核;作业根据完成的态度和结果考核;课堂活跃度以学生的学习热情、案例讨论的过程与结果进行考核;调查报告要求学生调查寻找实际问题,运用运筹学思想和方法建模,并应用软件求解,写出总结性报告;考试考核对课程重难点的掌握。
经过一个学期的努力,改革方案较有成效。学生更加注重平时的课堂参与,到课率提高,课堂气氛活跃,作业完成情况和考试成绩良好,尤其调查报告的完成情况让人惊喜,但是仍有一些问题有待进一步改善。
3 提升教学改革成效的SWOT分析
SWOT分析法由海因茨?韦里克于20 世纪80年代初在其著作《SWOT矩阵》中提出,该方法的原理是综合考虑研究对象内部存在的优势因素、劣势因素和外部相关的机会因素、威胁因素进行分析,运用系统分析的方法剖析、研究各因素,从而寻求相应的结论[5]。应用SWOT综合分析影响运城学院信息管理专业运筹学教学改革的优势、劣势、机遇和威胁,即对课程教学的现状和所处的环境进行全面、系统、准确的研究,从而更好的发挥优势,利用机遇,克服劣势和减轻威胁。
3.1 优势分析(S)
(1)国内外丰富的运筹学教学改革研究经验为运城学院运筹学教学改革提供了借鉴与参考。运筹学是一门交叉性强和应用性强的学科,广泛受到国内外高校的重视,在提升课程教学改革成效方面成果较多,主要包括三个方面:一是注重理论与实践相结合;二是提高数学基础有利于课程学习和理解;三是培养学生的学习兴趣。
(2)信息管理专业对运筹学软件的应用较为重视。信息管理专业隶属于计算机科学与技术系,完备的计算机资源为学生们应用运筹学软件提供了平台,计算机相关课程的设置增进了学生对运筹学软件的学习热情。
3.2 劣势分析(W)
(1)学生的数学基础普遍不强是运筹学课程教学中遇到的最大困难之一。运筹学概念较为抽象,对数学计算方法要求较高,运城学院学生资源数学基础普遍不强,在课程概念理解和计算方法掌握上存在一定困难。
(2)系部对运筹学课程重视不足。信息管理专业隶属于计算机科学与技术系,在课程设置与考核上对计算机类课程较为重视,而对属于管理类课程的运筹学重视不足,运筹学是交叉性学科的重要课程之一,应该加强对该课程的重视程度。
(3)教学方法与教师的素质有待于提高。目前,运筹学教学方式多采用单一的多媒体教学,讲解较快,不关注细节,教学与实际脱节,大多教师主要精力多集中于概念、方法和模型等数学内容,不注重与实际相结合的应用,尤其是运筹学在实际问题中的应用和相关软件的学习。
3.3 机遇分析(O)
(1)国家政策为课程教学改革创造了有利条件。2014年2月,国家提出“引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型”,这既顺应了区域经济社会发展的迫切需求,又是新建本科院校的共同使命与挑战,更是学校发展再上台阶的必然抉择。
(2)中国大学生数学建模竞赛增强了学生对运筹学的学习热情。运城学院学生积极参加每年一届的中国大学生数学建模竞赛,有利于增强学生们的数学基础和运筹学课程学习热情。
3.4 威胁分析(T)
(1)符合地方型大学向应用型大学转型目标的应用型教材缺乏。目前,运筹学课程教材多以理论和计算方法为主,缺乏对运筹学实践应用和软件学习的内容,不符合高校转型目标,不利于应用型人才的培养。
(2)校企合作壁垒多,课程应用实践机会少。校企合作盲目性大,部分企业认为合作收益甚微,且合作双方存在理念差别,学生对运筹学课程实际应用机会少,对课程作用和地位认识不足。
4 教学改革思路
应用SWOT对运筹学课程教学改革进行分析,对于在规划今后的教学改革方向时,着力发挥优势因素,克服劣势因素,利用机会因素,回避或化解威胁因素具有重大意义,进而对促进地方型大学顺利转型起到重要的理论认知作用。SWOT矩阵分析结果如表1所示。
发展型方案(SO):深入研究国内外运筹学教学改革研究经验,结合运城学院信息管理专业运筹学课程教学现状,制定符合信息管理专业的运筹学教学改革措施,校企结合重视运筹学课程的实践应用;抓住国家高校转型政策创造的有利时机,根据地方特色、院校特色、专业特色和课程特色进行教学改革,提升对学生应用能力的培养;组织学生参与数学建模大赛增进课程学习兴趣,重视对运筹学软件的应用。
扭转型方案(ST):借鉴国内外运筹学教学改革研究经验,编写符合地方型大学向应用型大学转型目标的应用型教材;制定相关政策吸引企业参与合作,利用对软件应用的优势使课程学习和企业应用相结合,增强学生对运筹学的应用实践能力。
多元型方案(WO):增强学生的数学基础,有利于对运筹学抽象概念的理解和计算方法的掌握;提升高校教师教学水平,改进教学方法,充分重视运筹学课程,强调运筹学与信息管理专业和各门课程之间的联系,明确学习目标,加强对课程应用的考核;组织学生参与数学建模大赛,建立运筹学兴趣小组,增进课程学习兴趣;把握高校转型机遇,校企结合,采用双师型策略改进教学方法,提高教师的教学水平,从而提升运筹学课程的教学成效。
关键词: 运筹学 经济管理专业 教学改革
运筹学的思想和方法在现代管理决策中具有重要地位,近年来为适应社会的要求,越来越多的高校经济管理及相关专业都开设了与其相关的课程。多数经济管理类的院校都把该课程叫做“管理运筹学”,是一门介乎于理论与实践之间的综合性学科,但无论学生还是教师对这门课程的感觉更多的都是一个字――“难”,学生在学的过程中觉得难学,教师在教的过程中觉得难教。其实无论是从运筹学的产生还是从其发展历程来看都与管理实践具有十分紧密的联系,但正是由于传统教学过程中的一些不足导致其成为管理中的“阳春白雪”而曲高和寡,让人们觉得运筹学只是那些运筹学家们和数学家们的事,不是我们普通管理者能掌握和运用的。这对于理论的应用是极为不利的,因此在开设这类课程时就要有新的思路,以便取得理想的教学效果。针对这一问题,我在教学实践中进行了一些有益的探索和尝试。
一、传统运筹学教学方式的不足
由于运筹学过去主要针对理工科学生开设,或是在一些重点院校的管理专业才开设,相对来说这些学生的数学基础较好,以教授数学的方式教授这门课程存在的问题也并不突出,但现在更多的经济管理类院校为适应管理发展的需要都开设了这门课,相应的教学方式方法问题就成为取得良好教学效果亟待解决的问题。要更好地解决问题,我们首先要认识到传统教学中的不足。
(一)重理论推导,轻实际应用。
公式的推导固然重要,但在有限的课堂上把时间都花在数学推导上实为不值。我认为,这对于数学专业的学生养成严密的数学论证习惯和能力是重要的,但对于管理专业的学生来说多数的理论只要能理解了为什么是这样,以及如何运用和操作就足够了。道理很浅显,对于多数人来说完全不用明白火车是如何工作和按什么原理制造的,只要能做到会买票,按时上车,到站知道下车就够了。因此我们在课堂教学中一定要处理好理论推导与实际应用的关系。
(二)举例过于抽象。
实际的管理是十分复杂的,但在教学中无论是课本中还是案例中的例子都是经过高度抽象的,使得例子离现实的管理实际太远,使学生感觉学了也没用。现在由于就业压力和众多因素的影响,在学生尤其是学习社会科学专业的学生中实用主义盛行,更多的学生只对他们认为“有用”课程感兴趣,很少人能静下心坐得住。因此我们在教学过程中就要尽量处理好教学中的抽象理论和实际管理中的运用问题。这不仅仅要求相应的教材的改进,更重要的在于教师在教学中的引导和讲解。
(三)学生的参与程度不高。
由于有关量化管理方面课程的教学一向就以教师讲为主,教学方式单调,因而教学效果不佳,学生的参与度不高,学习的积极性不高,学生学习过后的实际动手能力较弱。现行管理运筹学教学只是注重被动地灌输相关理论知识,并没有让学生参与到教学过程中。单调的教学方式必然导致学生学习兴致不够,使学生产生厌学的情绪,甚至形成“理论无用论”观点,并最终导致只懂理论不懂实践,甚至连理论也一知半解的局面。
(四)教学内容不突出,缺少教学设计。
对于一般的管理专业的学生来讲,最关心的是具体实施操作问题,管理运筹学这门课程的内容相当多又很复杂,因此教师在教学过程中要根据学生的课程体系和相关课程的设置情况有选择地安排教学内容,而不能一味照搬教材。教师在教学中要搞好课程内容体系的设计,而多数教师由于自己教学的习惯和为了教学的便利而很少针对不同专业的学生进行课程设计。
二、针对经济管理专业进行教学改革的探索
上述问题是当前存在于文科类院校运筹学教学中的主要问题,因此解决好这些问题是提高这门课程教学效果的关键,针对这些问题我作了如下初步探索。
(一)采用案例式教学,提高学生解决实际问题的能力。
案例式教学在倡导素质教育的今天被很多高校教师所采用,因为这一方法在应用型的课程中教学效果确实很好,但在实际应用时采用如下两个技巧会使这种方法锦上添花。
1.学生参与收集案例。
案例教学是基于对学生实际应用能力的培养,因此在案例的收集和选择上要形成关注的“视点”。任何内容的教学,要取得较好的教学效果,问题的引入极为重要。日常生活的现象、常见的经济现象、热点问题等,均是学生较感兴趣、颇为关注的问题。从这些现象引发的决策问题的提出及解决方法的探讨,是初步满足学生“实用感”心理的一种途径,能激发兴趣,增强学习动力。但学生关注的视点,教师有些时候无法跟得上他们的变化,因此,采用学生参与提供各种案例的方法,由学生自己提出问题共同讨论出结果对于教学来说效果是最好的,还有助于调动学生的学习积极性。
2.大小案例结合运用。
在教学中我将案例区分为“大案例”与“小案例”,在不同的教学阶段与不同的教学内容下区别使用。所谓的“小案例”是指一些简洁生动的、与不同教学内容相匹配的典型或精彩的个例。教师在关键时刻及时运用,既可起到理论与实例相佐的功效,又可提高学生的学习兴趣,可把学生或有“出轨”的思路重新与课堂教学气氛并轨。“大案例”相对于“小案例”一般指较为综合性的信息资料,如介绍完线性规划模型的建立与求解知识之后,有关线性规划建模的相关知识内容繁多而且枯燥,单凭理论的说教很难给学生一个清晰的思路、明确的量度,此时大案例的介入与正确使用则可使师生都获益匪浅。
(二)针对不同类型的学生作好教学设计。
自古以来教育就强调因材施教,因此只有教师针对不同的对象采取不同的教学手段,才能提高教学质量,培养社会急需的人才。在具体操作中我主要结合不同专业的学生的特点对课程进行不同的设计和安排,如针对工商管理专业学生,他们在将来的教学中会开设专门的预测与决策类课程,因此这部分内容就完全不加讲解。而对于物流专业的学生,就将仓储管理这一部分内容完全删去,因为他们会开设《采购与仓储管理》。对于管理科学专业的学生就要既强调实践又注重理论,对于一些定理就要学会推导。
(三)采用渗透型教学,增强学生学习的系统性。
管理运筹学是一门逻辑性很强的学科,因此在教学过程中要使学生的知识系统化。在教学过程中,我采取了以下三种办法,帮助学生系统性地掌握并运用知识解决学习过程中遇到的问题。
1.知识链接温故知新。
作为专业课,本门课程多数是在高年级开设的,传统教学是假定学生已经掌握了深入学习的基础知识的。但在实际上,由于缺少必要的实践,学生即学过一些课程,还是不会主动地运用这些知识来解决问题。因此,在课堂上及时进行知识的链接常常会取得事半功倍的效果。例如,在讲解如何建立线性规划模型时先温习相关学科的知识点,帮助学生温故知新,学会使用自己的知识储备,掌握新知识。
2.不断总结,加强体系的完整性。
文科学生在学习量化知识多的课程时最头疼的就是学了新的忘了旧的,因为他们不善于理性的逻辑思维,所以在教学过程中,教师要不断地强化他们逻辑思维的培养。在教学过程中我在每一章开始时都反复强调本章内容的层次结构、本章在整个课程中的位置,前后的知识点的衔接,学到新的内容的时候也总是指明它与其他已学过的知识的联系,以及后面的应用。这样学生逐渐养成了总结的习惯,最后多数学生都学会自己总结,知识的体系性自然而然就很强了。不仅如此,在这一过程中学生的自学能力也不断增强,这有利于他们在今后的学习生活中不断掌握新的知识和技能。
3.扩大视野延伸教材资源。
经济管理类的课程都需要大量的案例学习和经验积累。为解决学生经验积累不足的问题,我除针对每一章节的教学内容,指定足够的参考书目或文献资料外,还通过教学网站与互联网的链接,引入“超星”网上图书馆、“维普”数据库等延伸教材资源,扩大了学生的视野。
(四)充分利用现代教育技术。
现代教育技术指的是应用于教育领域的现代科学技术,主要指以计算机网络、多媒体及相关软件构成的体系。海因里希在《科学教育改革的蓝本》中说过:“新的信息技术对教学影响之深刻程度,要比它对人们生活的影响要大得多。”引入现代化教育技术手段是管理运筹学课程改革的一个重点,能帮助教师在教学中简化分析过程,寓教学于创设的情景当中,从而提高学生学习的兴趣。如管理运筹学的教学软件就能很好地增强学生的学习兴趣。
教学过程是一个艺术性很强的过程,我们需要根据实际情况进行不断创新,更重要的是要运用管理的权变思想,针对具体的教学环境和学生情况采用适当的教学方法与手段,提高教学质量,提高高等教育为社会服务的能力。
参考文献:
[1]肖丹桂.季节变动分析与预测的教学探讨.统计与决策,2006.8,(下).
[2]温洪芝.《市场调查与市场预测》教学中的案例运用.济宁师范专科学校学报,2006.6,VOL27,(3).
论文摘 要:介绍了应用型本科院校运筹学课程体系中存在的问题,给出了改革方法,简述了改革成效。对运筹学课程教学发展,培养创新型、复合型人才具有一定的意义。
1引言
《运筹学》是应用的重要分支,理论内容丰富,实践背景和应用范围涉及到、、军事、科学、科学等领域,具有鲜明的实践性和经济性。对于应用型本科院校来说,开设本课程的目的是让学生熟悉一些运筹学的基本模型、求解原理与方法技巧等,使学生能正确应用各类模型分析和解决实际问题。到目前为止,很多院校在运筹学课程的教学过程中存在以下问题:
1.1培养目标不明确
目前大多数应用型院校的数学系一般开基础数学与信息与计算科学两个专业,对于信息与计算科学专业并没有细分专业方向,因此培养目标中涉及工程计算、精算、分析、优化控制等能力的培养。但是,对于高年级的同学,如何根据其兴趣和能力进行合理分流、如何适应就业方向、如何适应考研方向,运筹学课程如何根据上述要求培养该专业学生的什么能力、如何培养等都没有明确的界定。
1.2课程设置不成体系
大多数应用型本科院校的信息与计算科学专业都会开设运筹学这门专业课,同时还会开设图与网络分析、组合优化、离散数学、数学建模等课程。但是,运筹学课程与上述课程都有重叠的内容,如图与网络分析、组合优化、离散数学与运筹学课程中的图论一章有重叠内内容,数学建模中有线性、非线性、等模型与之相关,应当如何设置这些课程,在教学过程中应当如何处理这些内容,目前都没有定论。
1.3教学方法太单一
大多数学学校该课程目前的教学方法比较单一,理论课虽然应用多媒体教学,但是只是带领大家“读ppt”、而且ppt内容完全是课本内容的化,很难提起学生的兴趣;实验部分完全是为了实验而实验,试验内容简单,没有新意,完全是验证性的,难以培养学生解决综合问题的能力与创新能力。
鉴于以上因素,有必要对运筹学课程教学体系进行改革,以适应培养创新型、复合型人才的需要。
2改革建议
2.1明确培养目标
在信息与计算科学专业培养目标的基础上,细化人才培养方案,对于高年级的学生,根据其能力与兴趣、就业期望、考研等目标,可以设置运筹学专业方向,主要培养学生应用运筹、优化、控制等知识去解决实际问题的能力,尤其是建立数学模型解决实际问题的能力,能够在、企事业、科研机构等部门从事系统分析、规划、设计、建模、评估、控制和决策等工作,或者考运筹学与控制论方向的研究生。
2.2设置运筹学课程体系群
鉴于运筹学与图与网络分析、组合优化、离散数学、数学建模等课程的密切联系,可以考虑在教学计划里设置运筹学课程体系群,将这些课程综合考虑,召集这方面的相关教学骨干讨论这些课程教学内容设置方面的问题,使运筹学的教学能有的放矢,既要满足这些课程知识面方面广度的要求,又能明确相关知识教授的深度方面的需求,更好的为这些课程服务。例如,鉴于学时的限制,在运筹学图论章节里面可以涉及图与网络分析、组合优化等课程的知识面,但是对于具体的公式、定理理论的详细证明可以在图与网络分析课程中重点介绍,对于一些优化算法的实现、算法的研究现状、算法的改进等可以在组合优化课程中详细介绍。鉴于运筹学课程实践性的特殊性,注意加强其与数学建模、数学应用软件(Mathematic)课程的联系,三个课程相互结合,培养学生利用运筹学优化理论、优化方法建立数学模型并用Mathematic编程解决实际问题的能力。
2.3创新教学方法
在教学方法方面,推广启发式教学,如信息接受法、复现法、问题叙述法、局部探求法、PBL教学法等,提高学生的学习兴趣。首先,理论课的多媒体教学要结合板书,充分认识到多媒体只是辅助教学,很多理论公式的推导仍然需要板书才能表达的淋漓尽致;对于多媒体课件一定要避免照本宣科,避免原版教材的电子话,要根据教学的需要合理选择内容,课件还要能富裕变化,能吸引学生的兴趣。其次,对于实验教学,一定要增加综合性试验的比例,让学生在用软件编程解决基本优化模型(如线性规划、灵敏的分析、运输问题等)的基础上,能够尝试创新改进算法,提高求解精度。最后,增加案例教学,以实际生活中的案例为课题,引导学生建立运筹优化的数学模型,并能编程求解,从而提高学生综合能力以及创新能力。
3改革的成效
近年来我院尝试对运筹学课程体系改革,09年获得徐州工程学院教研课题立项一项;09年运筹学精品课程也顺利通过验收;在徐州工程学院09版人才培养方案中明确将信息与计算科学专业分为三个专业方向,运筹学控制论方向便是其一;近年来院学生在美国大学生数学建模竞赛、全国大学生数学建模竞赛、苏北数学建模竞赛中屡获佳绩。
4小结
关键词:应用型人才培养;运筹学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)01-0092-02
运筹学是高等学校工程管理、交通运输等专业的基础课程之一。其内容丰富且实用性很强,掌握其思想方法对学生今后的学习和工作均有很大帮助,且运筹学教学对提高大学生素质教育、提高学生解决实际问题的能力等方面都具有重要作用,因此探讨运筹学的教学方法和实践具有重要意义。尤其是在国内工科院校运筹学教学改革的大背景下,在工科院校向应用技术型大学转型过程中,为践行“有理论基础,更强调实践能力”的教学理念,笔者结合工科院校学生的专业背景和实际水平,制定了以为专业服务为核心的《运筹学》课程标准,探索适合工科院校学生的运筹学教学模式。
本次教学改革以交通运输专业为试点,研究《运筹学》课程标准制定,探索适合交通运输专业学生的运筹学教学模式,目的是使运筹学教学展示出它应有的魅力,体现运筹学“从实践中来,到实践中去”的应用特色,真正让学生能够用运筹学的知识和方法来解决专业学习中遇到的实际问题,寓学科知识于专业能力培养之中,最终提升学生的专业素质。
一、运筹学教学过程中存在的问题
(一)学生反映本门课程不好学,与学生专业结合度不高,学生学习兴趣不高
一方面,由于学习运筹学需要先修的数学课程较多,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计等,很多学生在学习过程中感到基础知识缺乏,容易知难而退。另一方面,运筹学作为一门公共课,授课内容与学生所学专业没有密切联系,学生很难学以致用,学习的目的往往是为应付考试,普遍学习兴趣不高。
(二)学生难以掌握学习方法
运筹学中一些问题的分析和解决方法与传统学科大不相同,如分支定界法,割平面法,动态规划以及图论和网络流等方面内容的学习,不同于数学,更不同于一般社会科学的方法和思路,所以学生的学习方法和思维方式不能迅速转过来。
(三)学生主动学习意识薄弱
长期以来,在传统教育思想影响下,通常把教师当作教学的主体,把学生当作客体,过分强调教师的权威性,在一定程度上忽视了学生作为学习主体的存在。
过分强调了知识的灌输,而忽视了师生之间的互动,这样的形式削弱了学生主动参与学习的积极性,导致学生知识掌握不牢固,一定程度上影响了教学效果。
(四)学生两极分化现象严重,学困生难以融入课堂
同一个班级的学生学习兴趣、学习欲望、学习成绩有很大的差别,学习习惯不良、成绩落后的学生人数逐年增加。在运筹学的课堂上,数学底子薄、注意力不集中的学生很容易脱离课堂教学节奏,最后放弃学习,沦为学困生。
(五)学习效果评价手段单一
教学效果的评价一般采用传统闭卷笔试的考试方式,其中尤以期终考试卷面成绩为主,导致学生将学习重点放在对知识的死记硬背上,难以将其“活学活用”。
二、本次改革的手段、创新点
(一)明确教学目标,改革教学内容
本次课程标准制定及教学改革分专业进行,目的是寓各学科知识于专业能力培养之中。因此,运筹学课程标准制定及教学改革以“紧密联系学生所学专业,引导学生在理解运筹学基本理论和方法的基础上提升学生的实践应用能力”为教学目标,教学内容紧密联系学生所学专业,在传承经典运筹学知识的基础上,去掉了优化理论推导证明以及纯粹作为计算手段的算法,引入Lingo软件作为求解模型的工具,并深入研究交通运输专业各课程的需求,增加了与交通运输专业联系密切的运筹学问题。
(二)教学过程中引入与学生实际生活、专业密切相关的案例
案例教学可以适当减轻难度,激发学生的学习兴趣。因此,笔者在教学过程中引入了交通运输专业常见管理问题的案例。例如:司机的排班问题,地铁车站的人员排班问题,运输问题,站点、设备厂房等的选址问题,最优路径选择问题等,引导学生运用运筹学的理论方法分析管理中的实际问题。
(三)通过引导学生解决身边的问题,培养其学以致用的能力
运筹学很多教学内容与学生实际生活密切相关。教学过程中,在向学生介绍基础知识、例题之后,引导他们探索书本之外的解题思路和方法,鼓励他们探索用所学知识解决身边的问题。例如,在学习最大流问题的课堂上,完成基本问题和算法的学习之后,询问学生是否碰到过可以用最大流方法解决的实际问题。同学们踊跃发言,用身边的问题、专业的实例与教学内容相结合,将抽象的最大流变得可以理解与接受。
(四)讲课过程注重师生互动,逼着学困生融入课堂,给绩优生一个展示能力的机会
1.课堂上经常随机提问,让学生回答问题。问题一般比较简单,以达到提高学生自信,让学生感受到学习乐趣的目的。通过随机提问,可以带给学生压力,逼着每个同学都认真听课。
2.课前设计一些有难度的问题,鼓励学生自告奋勇地回答问题,及时发现并表扬答题过程中的闪光点,让学生在学习过程中有一种成功的体验。
(五)通过分组讨论,提交小组报告等形式培养学生的团队合作精神
实际问题的解决往往需要多学科知识,培养学生的团队合作精神应该贯穿于各个教学环节。运筹学从全局出发,研究的是系统最优化问题,所涉及问题的领域是多学科的,所用方法是交叉的,综合的。运筹学的这一特点决定了运筹学教学应该注重培养学生的团队合作精神。
课堂上提出稍有难度的问题,组织学生分组讨论,以培养学生合作解决问题的意识。
与专业课教师合作,归纳一些学生感兴趣的可以用运筹学方法解决的专业问题。将这些问题作为课后大作业布置,让学生每3人组成一个小组,分工合作,通过查阅资料、小组讨论、调查研究、建立模型、编程求解、撰写论文,最终提交小组研究报告,在解决问题过程中培养他们坚韧不拔、团结合作的精神。
(六)改变考核方式
多元化的考核方法,可以引导学生从应试学习向提高知识应用能力的方向转变。采用小组课程报告、课堂表现、作业与笔试相结合的考核方式,综合考察学生掌握知识的情况与应用知识的能力。提交小组课程报告的方式不仅能够考察学生应用运筹学基本理论解决较复杂实际问题的能力,而且也反映了学生沟通与合作的能力,这部分成绩占总成绩的20%;根据课堂听课认真程度、回答问题的积极性、分组讨论时的表现等评分,可以激励学生认真上好每节课,避免期末突击学习应付考试,这部分成绩占总成绩的10%。以后会逐渐增大这两部分考核内容在总成绩中所占比重。
三、取得的效果
(一)学生的学习积极性有了明显的改善,听讲态度有了非常大的改变,出勤率明显提高
上课睡觉、玩手机的现象得到改善,课堂气氛活跃,尤其是一些原来不太听讲的学生也开始积极想办法解决问题。
(二)学生在解决问题、分工协作过程中培养了互助精神,增强了团队意识
(三)学生综合运用所学知识解决实际问题的能力明显增强
有些学生积极参加学校组织的数学建模竞赛,并在这一过程中主动使用工具书、教科书,充分利用图书馆、计算机网络,独立查阅文献资料,收集各种必要的知识信息。有些学生会主动找老师讨论实际生活中、专业学习中碰到的问题,试图用运筹学的方法解决。
四、存在的不足
教学改革是个长期、循序渐进的过程,本阶段改革仍存在不少需要完善的地方。主要表现在:平时成绩在总评中所占比重还偏低,以后会继续探索对学生学习有更大激励性的考核机制,继续增加平时成绩在总评成绩的比例,增加实践操作技能的考试,继续完善案例库,增加更多与学生专业密切相关的案例。
参考文献:
[1]李苏北,姜英姿,张红雷.运筹学课程建设与改革实践研究[J].大学数学,2005,21(5):15-17.
[2]王芳华,冯春生.运筹学课程教学中的探索与实践[J].大学数学,201l,27(5):185-188.
[3]祝荣欣,李萍.工业工程专业“运筹学”课程教学模式探讨[J].长春理工大学学报,20ll,6(10):164-165.
【关键词】运筹学;教学研究;课程建设
自20世纪50年代以来,运筹学的研究与实践在我国得到长足的发展,在工程建设、企业管理、科研规划以及国民经济发展的其他方面都发挥了巨大的作用。运筹学作为工程设计和现代化管理的理论基础在管理类各专业以及计算机应用、系统工程、建筑经济管理等专业的教育中也起着十分重要的作用。因此,作为一门优化决策的学科,运筹学在我国高校中受到了前所未有的重视,许多学校对运筹学课程都安排了充足的学时以视重视。运筹学课程逐渐成为管理科学、系统科学、信息技术、工程管理、物流管理等专业的基础课程之一。
然而,运筹学是一门实践性很强、数学味很浓的学科。传统的运筹学教学模式过于注重定义的解释,定理的推导,手工演算的培训,缺乏运筹学分析问题、解决问题的方法讲授,学生普遍觉得运筹学难学,培养出的学生也普遍存在“学而不知其用”的通病。因此,笔者认为,在运筹学的教学上,应注意以下四个方面的问题,以利于学科知识的讲授和进一步推广。
一、注重运筹学学习必要性的论述
运筹学区别于其他科学,如:数学、物理、生命科学等,有其特定的研究对象,有自成系统的基础理论,以及相对独立的研究方法和工具。运筹学是使用科学的方法去研究人类对各种资源的运用、筹划活动的基本规律,以便发挥有限资源的最大效益,来达到总体全局优化的目标。它的方法和实践已在科学管理、工程技术、社会经济、军事决策等方面起着重要的作用,已产生并将继续产生巨大的经济效益和社会效益。因此,运筹学应该成为高素质人员和有意成为高素质人员的必修课之一。
另外,和古老而又富于生命力的数学、物理、生命科学等相比较,运筹学显然是一门年轻的新兴科学。近代运筹学的兴起可以追溯到二十世纪初期,但其概念和方法的系统提出却是在第二次世界大战期间。我国的运筹学研究从上世纪50年代后期才开始。运筹学的发展与社会科学、技术科学和军事科学的发展紧密相连。时至今日,运筹学己经成为工程与管理学科不可缺少的基础性学科。因此,从学科发展趋势来看,运筹学是一门大有潜力可挖的新兴科学。
作为运筹学课程的讲授人员,在课程伊始就应特别强调本课程学习的必要性,而不应把它当作课程绪论的一小部分,一带而过,讲授人员应充分认识到上述两点,并让学生树立必修意识。
二、强调“系统集成、学科交叉、讲求效益”的观点
应该说“系统集成、学科交叉、讲求效益”的观点,在近代运筹学产生之初就已经确立。近代运筹学的军事背景是上述观点的最好佐证。我国运筹学的先驱钱学森先生也一再强调树立上述观点的重要性。他在会见有关人员时,曾多次语重心长地提到,实践中所遇到的问题都带有综合性,如果各人只从本专业出发,往往带有局限性。因此,应该提倡学科交叉之间的相互交流与讨论,学科的发展,离不开互相交叉、互相作用和互相借鉴。因此,运筹学教学人员要以身作则,鼓励并带领学生加强与相关学科的合作,共同研讨,实现共赢。
在“系统集成、学科交叉”的问题上,笔者认为,运筹学的讲授和学习人员,应与工程、技术等多个学科的人员通力合作、密切协同,以社会客观需求为牵引,技术发展为推动力,明确目的任务,并且运用运筹学理论和方法解决实际问题,促进学科建设与创新,努力寻求管理理论与科学决策的突破。为此,运筹学的讲授人员应在教学过程中大力倡导“努力钻研现代科学技术,掌握先进的方法和手段,改进传统的单纯定性分析的思维习惯。”至于“讲求效益”的观点,更是不言而喻的了。应当说,运筹学学科的产生、建设与创新,就是以追求社会效益和经济效益的定量分析为其重要特色的,这也是运筹学与其他学科的重要区别。与此同时,由于我国经济所面临的资源高消耗和高物流成本的实际情况,“讲求效益”的问题更显得格外突出。我国在相当长的一个时期里,在绿色GDP方面将承受巨大的压力。追求资源优化的运筹学在这方面应发挥重要的作用,运筹学教学应为作用的发挥提供应有的教学功能服务。
三、增强运筹学案例教学重要性的认识,提高案例教学的课时比例
事实上,运筹学担负着训练、培养学生对管理和经济系统中的问题进行系统地、定量地分析和决策的能力,因此对运筹学案例教学的认识应给予充分的重视。
首先,运筹学案例中所包含的有效数据和无效数据、规范数据和部分不规范数据,巧妙的数据陷阱,对训练、培养学生的数据资料识别能力、分析和整理的能力,以及对有效数据的敏感性,都有非常重要的作用。
其次,为了培养学生应用运筹学的知识,分析、解决实际的管理问题,最重要的一步就是建立运筹学模型,而运筹学案例就能够围绕这一目的。培养学生对建立模型所要求的重要因素,即决策变量的选择、环境约束条件的分析、决策目标的确定三大要素的深入分析的能力和创造性的思维。
第三,运筹学的目的是要定量地处理实际问题,然而,实际问题往往具有复杂性和多样性。一个合适的案例不仅能引导学生对正确求解运筹学模型方法的选择,而且还具有培养学生对计算结果进行合理性、可行性分析的特点,从而使学生对所确定的决策方案在实施过程中可能出现的问题进行分析、推断。
正是基于上述三点,笔者认为,作为运筹学的讲授人员,应充分重视自身案例教学能力的培养和提高,在运筹学的教学过程中应格外注重案例教学,在学时分配上应给与适当的倾斜,这既有利于培养学生对运筹学的学习兴趣,也有利于学生分析问题、解决问题能力的提高。
四、谨慎引用多媒体教学手段
应该说,现代教育技术的飞速发展,教学多媒体化是一种趋势,在课堂教学中扮演着重要的角色,在一定程度上对提高教学质量和教学效率有十分重要的作用。但是,我们也应该清醒地认识到目前运筹学多媒体教学的不足之处。
多年的高校扩招致使教室成了大礼堂,多媒体的基本构件投影屏幕越做越大,为了保证两边的学生均能看到教学内容,屏幕也只能挂在中间,几乎遮盖了整个黑板,这种现象在高校已是普遍现象。但多媒体并不能完全代替黑板、图像、声音、演示等功能是多媒体教学的强项,部分定理的证明、例题的讲解等则更需黑板来实现。在小班化教学未实现之前,遮盖黑板与需要黑板之间的矛盾是运筹学教学多媒体化不可逾越的一道坎。
其次,部分教师为了让运筹学的多媒体课件更能吸引学生的注意力,在多媒体课件中引入了大量的影音资料,有时难免会出现教学课件娱乐化的倾向,喧宾夺主的课件时有出现;亦有部分教师未能正确处理好多媒体和老师之间的正确关系。让计算机成了课堂的主角,学生成了观众,而老师成了电脑操作员,计算机的辅助教学变成了主宰教学。
另外,很多教师往往沉浸于多媒体教学数字化技术带来的信息量大、快速便捷的优势之中,更有甚者将之等价于授课效率高,水准高,却忽视了学生高强度、长时间集中精力的困难,所以多媒体教学的实际效率与其效益(主要是指学生摄取的知识量)未必同步增长。因此,对于重点、难点偏多且连续的章节,应多采用传统教学模式,让学生利用板书时间,作短时间的整理停顿和思考准备,调整思维进入下一个知识点。
因此,笔者认为,在运筹学教学中,书写不方便(如案例资料)、书写表达不直观(如图论与网络)、在本次教学开始时对上次教学的温习、运筹学问题的计算机求解等情况下,多媒体教学手段适宜使用,否则应格外谨慎。
参考文献
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[2]张润红.从整体角度对工程管理专业《运筹学》教学的探索[J].理工高教研究,2005(2),94-95
关键词:运筹学;数学建模;数学实验;计算软件
中图分类号:G642
文献标识码:A
运筹学是用定性与定量分析结合的方法来研究现实世界系统运行规律的一门学科。其通过提出具有共性的模型,寻求解决模型的方法,帮助管理者选择最优决策方案,以达到经济有效地配置人力、物力和财力的目标。运筹学这门课程所要求的数学基础面比较广,而且面对各类问题所使用的方法也各不相同。工业工程專业的学生,由于数学知识面不宽,基础也不够扎实,所以针对这些专业的运筹学教学就应该减少严格的理论证明过程,多增加实践应用的学习。为改变运筹学实验学时很少的现状与解决运筹学课程具有的理论推导与实际应用之间的矛盾,有必要进行运筹学结合数学实验的教学实践改革。
改革实践大致可依循这样的方向进行:①在课堂教学中,指导学生掌握运筹学的理论知识和基本方法;②引导学生了解未来工作岗位上的实际需求,在实验中将所学的理论融会贯通,具备较强的分析解决问题的能力;③指导学生熟练掌握运筹学领域的通用计算软件,了解学习该领域正在推广的运筹学算法;④引导学生了解运筹学学科理论和实践的发展趋势,锻炼良好的专业理论研究能力和实践创新能力。通过以上四个方向促使运筹学教学向更深层次发展,以便更好地落实运筹学教学的目标与规划。为了培养学生的“优化”意识、决策能力、建模能力和解决实际问题的能力,可开设下列三种类型的实验:
一、设计性实验
运筹学教学过程中,最主要的问题是如何在各种约束条件下对目标进行决策优化。比如线性规划问题、动态规划问题、整数规划问题等,各类问题的算法又不尽相同。初学者在学习过程中,往往会将各种方法混淆错乱从而导致计算出现错误偏差。有些方法计算过程冗长、复杂而且抽象,学生很难短时间理解掌握。如果设计一些简单的数学实验,结合Matlab、Lingo软件编程计算,既可以大大减少计算量,也能让学生在设计编程中更好地理解和掌握算法。设计性实验“单纯型法模型运算程序的设计”目的在于使学生掌握单纯型法的运算原理,培养学生熟练运用Matlab语言编程的能力,同时了解Matlab软件的最优化工具箱中的线性规划函数的具体功能及其使用方法。
二、综合性实验
“运筹学计算软件的应用”综合性实验目的在于培养学生综合运用所学知识解决问题的能力。对于课程中的一些应用性较强的问题,学生通过自主学习或团队合作,查阅资料获取数据、背景资料、理论算法等,结合已有的运筹学知识或方法,利用通用的优化软件有创造性地完成实验。比如,在学习“图论与网络分析”这一部分的内容时,可以结合当下最热门的共享经济的概念,针对大家都关心的一些议题,让学生自组团队,提出自己对共享经济的理解和设计。学生在完成实验的过程中,即可以接触到更多层面的专业知识,又能增强自身的动手能力、协作能力,也能将理论与实际有机地结合起来,更好地掌握社会发展的脉络。
三、课程设计
为了解决运筹学课程学时少与运筹学应用性强这对矛盾,较好的解决办法是在工业工程专业的培养计划中添加“运筹学课程设计”实践教学环节,在一周的课程时间内学生有充裕的时间做调研,引导学生发现日常生产生活中的实际问题,比如交通问题、排队问题、销售问题等,利用已有的方法资料,将这些问题抽象出来并形成数学模型。运用所学的运筹学及其他学科知识,编辑程序,分析数据,利用计算机软件的强大运算能力,获得优化后的结果或者给出解决问题的方法。如此既能提高学生的学习兴趣和学习积极性,提升整体的教学效果,又能锻炼学生综合解决问题的能力,为将来的工作就业打下更好的基础。
四、结语
近几年来,通过在部分班级进行试点实践,设计少量操作性较强的实验,大部分学生都能积极主动地参加实验,在知识综合运用、学生能力培养方面都获得了较好的效果。希望以此能为大学数学类课程的改革起到积极的促进作用。
参考文献:
[1]胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,2012.
摘要:本文以实际教学案例,具体的分析了数学建模思想在运筹学教学中的应用及所产生的应用价值,期望能够为数学教学改革工作提供一定的帮助。
关键词:数学建模思想;运筹学;应用;应用价值
运筹学是结合各种科学技术知识有系统性的教学方法,有效的解决实际问题,并且注重人力、物力、财力等有限资源的合理统筹安排,实现最有决策。近年来运筹学广泛的应用于教学工作中,但是,在数学教学中,针对具体问题,构建数学模型仍是教学难点和重点。基于此,本文对数学建模在运筹中的运用展开具体的分析,期望能够产生一定的积极效用。
一、数学建模在运筹中的运用——教学内容
传统的数学教学偏重理论知识的灌输,且数学公式庞大、理论繁琐、计算复杂,容易挫伤学生的学习兴趣和积极性,因此,利用数学建模思想、运筹学,在教学内容上穿插一些能够比较客观的反映学生日常生活所关心的实际问题,如:企业产品加工问题、购买汽车问题、运输问题、选课策略问题等,调动学生的学习兴趣,使得学生从解决问题的角度出发,认真的思考如何构建数学模型,找出相应的解决办法。我们举个例子:例1:针对选课策略问题,某所学校规定,该校运筹学专业的学生在毕业之前必须学习和掌握3门运筹学课程、2门数学课程以及2门计算机课程,该校关于这方面的课程编号、学分、选修课要求以及所属类别进行了规定,如表1。根据表1,请同学思考,运筹学专业的学生毕业前最少可以学习哪些课程,而且如果希望课程少却获得的学分多,该如何选课。这是一个比较贴近学生生活,与学生密切相关的分配问题,我们可以建立0-1规划的数学模型,解决上述的问题,而且考虑到学生希望课程少,却获得的学分高,我们可以引出目标规划问题。另外,教师在讲解多阶段决策锅中最优化问题时,我们可以有效的引入与其相关(或者相类似)的“商人安全渡河问题”,如:3名商人各自附带一个随从,并且每一只小船职能容纳2人,一旦随从人数多余商人,便采取杀人取货这样的数学游戏,调动学生的学习兴趣,让学生体验到利用数学建模思想、运筹学解决实际问题的乐趣,促进学生更加高效的学习运筹学知识和技能。
二、数学建模在运筹中的运用——教学方法
为了全面的提高教学水平,需要改变传统影视交易理念下的灌输教学方法,可以采取探究式教学,即:利用数学建模思想、运筹学技能,由浅入深、由直观到抽象的传授知识,促使学生真正意义上掌握数学知识和问题解决技能。我们举个例子:例2:运筹学课程绪论的引用,在教学中可以引入一个生动形象的故事情节,如:齐王和田忌赛马,按同等次,两人各种上、中、下三个等次的3匹马,在比赛中,齐王的马比田忌的马胜一筹(三局两胜),为了胜利,田忌采用了以下策略,田忌的上等马与齐王的中等马比赛、中等马与齐王的下等马比赛,下等马与齐王的上等马比赛,最终田忌以两局胜利战败齐王,这充分的体现了田忌对运筹学的运用。齐王和田忌赛马的故事,彰显了数学建模思想、运筹学中的优化思想,并且避免了直接灌输运筹学知识给学生所带来的困惑,能够有效的激发学生的学习兴趣,有利于全面的提升教学水平。另外,对运筹学的传授,不应该局限于知识的传播,更加需要注重知识的拓展与延伸,全面的培养学生的发散性思维,提高学生的创新意识和创新能力。如在运输问题的运筹学讲解中,教师可以现提出问题,让学生根据已经学习和掌握的知识,自主的解决问题,与此同时,教师需要指导学生建立线性规划模型,且采用单纯形法进行求解,在此基础上,鼓励支持学生分析运输问题存在的线性规划特点,促使学生简化计算过程,提高求解效率。总的来说,在实际教学中,教师应该以数学建模思想为指导,遵循启发式原则,调动学生的学习兴趣、拓展学生的学习思维,帮助学生融会贯通的掌握知识和技能,提高学生问题解决能力,从而提高教学质量。
结语
数学建模在运筹中的运用注重实践性,在实际教学中,应当注重理论知识与实际问题的联系,并且需要加强运筹学中的数学建模教学案例的引用,优化教学内容和教学方法,进行深入的运筹学课程教学改革,锻炼培养学生的运筹学思维能力以及实际问题的解决能力,从而推动教学水平的提升,促进学生身心健康发展。
作者:孙小舒 单位:英国利物浦大学
(石河子大学信息科学与技术学院,新疆 石河子 832003)
【摘要】本文从运筹学教学内容出发,结合信息管理与信息系统专业特点,分析当前实验教学中存在的主要问题,根据多位老师的经验进行实验教学方式和方法的改进,以及考核方式的配套分析,希望能够促进课程教学质量的提高。
关键词 运筹学;实验教学;信息管理与信息系统
作者简介:常浩娟(1979—),女,江苏徐州人,经济学博士,石河子大学信息科学与技术学院,讲师,研究方向为信息管理与信息系统。
运筹学是将数学建模方法与工程思想和管理思想相结合,通过建模、检验和求解数学模型等定量分析方法,研究和解决管理、经济和工程技术中的实际问题,从而为决策者提供科学决策方法和量化工具的一门较为综合的学科。随着运筹学应用的广泛性逐渐增强,无论在理工类还是经济管理类专业教学中,运筹学都呈现出重要的地位。《运筹学》课程的属性决定了其教学活动既要重视运筹学的基本理论和方法,提高学生运用运筹学方法构建优化决策模型的能力,又要培养学生具备解决优化问题的实践能力。
1运筹学教学内容
《运筹学》是信息管理与信息系统及相关专业一门重要的专业基础课,是一门跨学科、多分枝、理论与实际紧密联系的课程。运筹学的分支包括线性规划、整数规划、非线性规划、目标规划、图与网络模型、存储论、排队论、对策论、排序与统筹方法、决策分析、动态规划、预测、搜索论、随机服务理论和可靠性理论等。它具有定量分析、最优性、实用性、多分支性和以计算机为工具的求解问题。其教学目标是:通过本课程的学习,培养学生的优化思想和逻辑思维能力;掌握管理过程中的相关建模、求解以及最优解或满意解的运用等优化技术;通过实验教学,培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
2运筹学实验教学不足之处
目前,多数专业《运筹学》课程的教学以理论教学为主,主要要求学生掌握包括线性规划、图论与网络分析、博弈论、决策分析等分枝的经典理论部分,强调要求学生掌握数学理论知识,及手动计算解题的技巧能力。实验和实践教学环节相对薄弱,不能够使学生很好的遵循学以致用的,应用运筹学的技术和方法可以解决越来越多的实际问题,诸如信息系统的设计与管理、生产计划、市场营销以及各种应急服务系统的设计与管理等问题。
我院信息管理与信息系统专业《运筹学》的实验教学普遍存在的问题主要有以下几个方面:
(1)实验教学方式单一,不能充分调动学生学习的积极性,非常不利于创新思维培养。目前运筹学实验教学模式主要以演示性和基础实验教学为主。演示性实验主要是教师介绍电子表格软件如EXCEL或者WINQSB软件中各个算法模块的基本应用方法;并且采用以验证性实验为主的基础实验法,给学生提供算法模型和实验指导,实验结果是确定和已知的,学生在实验内容与实验方法设定好的条件下做“完形填空”,机械地按照实验步骤完成实验内容。这种教学方法还是过去的填鸭式的,学生学习被动,没有什么创新的过程和内容,对部分理解能力和动手能力强的学生来说,过于简单,打击了他们的积极性,导致他们逐渐产生倦怠和厌烦。如此一来,既没有达到教学目的,也不利于提升学生的自主学习能力与创新能力。
(2)实验手段不合理,没有体现信息管理与信息系统专业的特色,同时没有充分挖掘学生的学习自主性。实验课程中采用的主要实验手段是借助EXCEL或者WINQSB软件进行模型的分析。信管专业是一个交叉学科,目前在信息科学与技术学院这个大环境中,有部分经济管理类的课程,此外计算机科学的专业知识占较大比重,对于部分学生来说EXCEL或者WINQSB软件的应用相对简单,学生的计算机专业知识没有充分发挥和利用,比如编写程序进行算法的代码实现等。
(3)实验教学考核困难,形式单一。受到目前实验教学方式和方法的限制,实验内容采取的考核方式主要是通过笔试的试卷中10-15分的实验操作方法的试题进行测试,这对于实验效果的考核完全没有代表性,并且对教学效果的考核没有什么价值和参考意义。
3对策建议
针对当前信息管理与信息系统专业《运筹学》实验教学中存在的主要问题,我们从以下几个方面进行改进:
(1)理论教学内容、方法的补充和完善。为了提高实验教学质量,理论教学在内容和方法上也要做出调整和补充。在理论课堂教学中,除了经典运筹方法和理论模型的讲解外,从实际问题出发,精选具有充分的代表性、源于实际问题的典型案例,通过案例分析过程:提出问题、找到合适的解决方法,运用方法切实解决问题,并作结论和总结等,引导学生对实际问题的分析。通过详实和完整的案例分析,让学生掌握的运筹学分析问题和处理问题的方式方法,构建从理论学习到实践应用的完整思路和框架。
(2)实验方法和手段的多样化和灵活性。采取灵活多变的实践教学方式,这里根据学生的情况,主要考虑采用两种方式,第一种是对于倾向于喜欢计算机技术的学生,注重培养使用LINDO/INGO/MATLAB或C语言等软件来解决计算问题,进行算法的代码实现和应用。利用这些软件工具,把教材上的重要算法、经典案例,通过编程加以实现,并进行实际操作训练。同时也注重鼓励学生不要拘泥于课本上的算法与思维,努力尝试新方法,开拓新思路,提高自己的创造性思维能力。第二种是对于倾向于方法应用的学生,考虑从实际问题的解决入手。在基本的运算方法和工具如WINQSB熟练掌握的情况下,结合一些实际问题进行应用,从问题的发现、分析、解决和总结等各个环节逐步展开研究,最终形成一个完整的案例分析报告。整个过程可以培养学生的团队协作能力,促进理论应用于实践,使学生更全面的掌握和运用运筹学知识。
从学科特点和学生的差异性着手,进行分类实验教学,不仅可以激发学生的学习热情和积极性,同时也可以提高学生的创新意识和思维。
(3)鼓励学生参加数学建模大赛、SRP项目或大学生创业等实践活动,给学生提供指导,提高学生实践能力。鼓励和支持学生参加校内外相关的实践活动,可以让学生更深入的掌握运筹学理论和方法。在运筹学的学习过程中,信管专业的学生根据专业知识结合我校图书馆现状,申报《基于数据包络分析(DEA)的高校图书馆绩效评价及研究》的SRP项目获得立项。项目从高校图书馆服务教学科研的角度,运用运筹学中经典的线性规划方法:数据包络分析方法(DEA)对大学图书馆投入产出情况进行评价,分析图书馆资源配置效率,对如何促进资源优化,提高资源使用效率起到积极作用。在项目的申报和执行过程中,学生的积极性和主动性很高。通过类似的活动,能够使学生综合应用多种专业知识,激发学生的学习兴趣和创造思维,同时也对学生的团队意识、协调和沟通能力起到积极作用。
(4)考核方式的完善和补充。鉴于实验方法和手段的变化,在课程考核过程中,一方面加大实验考核比重,另一方面注重过程和结果的共同考核。过程考核主要是阶段性的研究进展、质量的考评,结果考核注重内容的完整性和总体质量的评价。对于算法实现和编码的同学,主要看算法编码能否使用,参数变化的适应性和稳定性;对于应用性的报告分析类的考核,注重研究报告的完整性,可行性和有效性。综合来说,考核的目的是起到检测学生知识掌握和应用的能力,同时反馈教学效果和质量,此外也可以提高学生的综合素质,如协作精神,创新思维等。
4结语(下转第262页)
(上接第202页)《运筹学》是信息管理与信息系统专业的核心课程之一,应用范围广泛,是现代科学计算和管理学科中的基础理论和不可缺少的方法、手段与工具。运筹学作为一门用来解决实际问题的学科,在处理千差万别的各种问题时,一般有以下几个步骤:确定目标、制定方案、建立模型、制定解法,所以实验和实践环节是课程的重要组成部分,是相关理论方法能否掌握的关键,并有重要的现实意义。本文结合多位老师的教学经验,信息管理与信息系统专业的特点,以及运筹学理论和实验教学现状,分析了运筹学实验教学的不足,提出了实验教学的改革思路与改革措施,为全面提高运筹学的教学水平与教学质量提供参考。
参考文献
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关键词运筹学;立体化;教学平台;设计;
中图分类号G642文献标识码A文章编号1674-6708(2015)152-0156-01
随着计算机和互联网的普及,计算机和互联网技术正在改变人们的日常生活,尤其是教学与学习方面的应用已经越来越广泛。传统的教学都是教师在讲台上面讲,学生在讲台下面听,教师的教与学生的学常常受时间和空间的限制。而运筹学立体化教学平台的设计恰好能够完美的解决该问题。针对运筹学教师教学和学生学习过程中的各个环节进行优化,并以互联网技术为依托设计了立体化教学平台。该运筹学立体化教学平台的设计对运筹学教育与互联网相结合给出了新思路。
虽然21世纪我国高校在信息化建设中有了长足发展,但是运筹学的立体化教学平台在我国大部分高校的建设还不是很完美。所以当前亟待运筹学的教育工作者与计算技术的工作者共同努力研发出更完美的运筹学立体化教学平台。这样才能为我国高校教师教学环境和学生的学习环境提供一种更优越的方式和方法。
1平台的设计
在运筹学立体化教学平台[1]的设计中,本研究认为设计三个子系统较好,三个子系统分别为浏览用户系统,注册用户系统和后台管理员系统。各个系统的功能如下:1)二者均可以在该平台关于运筹学一切的准确的相关信息,注册用户系统使用者提交的运筹学信息需要经过后台管理员系统的管理者的验证才可在该平台公开;2)普通用户系统的使用者不能关于运筹学的相关信息,但可以浏览该立体化平台公开的与运筹学相关的信息,还能通过该平台学习运筹学相应章节的电子讲稿或音频视频等教学资源;3)注册用户系统的使用者不仅可以通过该立体化教学平台查阅运筹学相关的信息和利用该立体化教学平台教学资源学习,该系统的使用者还能使用在线交流模块、在线作业与测试模块、辅导答疑模块等等;4)后台管理员系统的使用者可对注册用户的运筹学信息资源等进行验证,对运筹学题库进行建设和管理,以及该立体化教学平台软件的升级管理等。
1.1浏览用户系统
运筹学立体化教学平台中设计的浏览用户系统主要为普通查阅资料的未注册的使用者服务。浏览用户系统的使用者可以通过浏览该立体化教学平台获得该平台上的最新的运筹学的相关信息,同时也可以使用该立体化教学平台上的电子讲稿进行学习,可以观看该平台上的运筹学教学的音频和视频等教学资源。
1.2注册用户系统
运筹学立体化教学平台设计了注册用户系统,主要是普通浏览用户进入该立体化教学平台后可以注册为会员,成为注册用户。这样就可用注册用户的身份使用该立体化教学平台,注册用户系统的权限不但包括普通用户系统的模块,还包括交流群组模块、辅导答疑模块、运筹应用模块、在线作业与测试模块的使用,还可以通过交流群组模块运筹学的教学资源,若通过后台管理员的验证后,就可以公布在该平台,成为该立体化教学平台的所有用户的学习资源。注册用户系统的使用者可以通过该立体化教学平台与在线教师进行交流,可以把自己对所学的思考与在线教师进行共同探讨,还可以与其他注册用户系统的使用者共同交流学习生活等方面的经验等[2]。其中作业与测试模块,学生可以及时对其学习效果进行检验,并且还可以及时了解教师布置的作业情况,并能把作业完成后及时的反馈给任课的老师,使老师能及时的掌握学生的学习情况。其中运筹应用模块可以实现接收注册用户系统使用者的运筹应用方面的任务,当注册用户系统的使用者在应用运筹学的知识解决实际问题的过程中遇到了疑难问题时,可通过该模块得到相应运筹学老师的知识支持,使疑难问题迎刃而解。
1.3后台管理员系统
运筹学立体化教学平台设计的后台管理员系统[3],主要是为后台管理员对运筹学教学资源的验证,运筹学题库的建设与管理和软件升级管理等而设计的。后台管理员系统的使用者可以对注册用户在交流群组模块中分享的运筹学教学资源分类整理,对优质资源可在该立体化教学平台上公开,并标明分享者的联系信息。后台管理系统的使用者还可以对该立体化教学平台进行软件升级[4]等。
该运筹学立体化教学平台的设计,提高运筹学教师教学效率的同时也能提高学生的学习效率,还能促进运筹学教师教学模式等方面的更新,能充分优化教学过程为提高运筹学的教学质量服务。
2结论
总之,该运筹学立体化教学平台的设计能优化教学过程中的各种教学资源,最大化满足师生需求,为运筹学的教学与互联网技术融合的更完美进行了研究。一旦平台实现投入使用将会非常显著的提升运筹学的教学效率[5]。
作者:霍俊爽等
参考文献
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