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關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;運籌學(xué);教學(xué)模式
1引言
隨著高校課程改革的推進,高等教育已經(jīng)把對學(xué)生綜合素質(zhì)的提高,實踐能力的增強,創(chuàng)新精神,創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為首要目標(biāo)。而隨著基礎(chǔ)教育新數(shù)學(xué)課程改革的逐步完善和成熟,必然對高等師范數(shù)學(xué)教育提出更高的要求。因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)階段教育的要求。隨著高師教育課程改革的深入,不僅高師數(shù)學(xué)專業(yè)課程體系要進行改革,而且各門課程的教學(xué)模式,包括教學(xué)理念,教學(xué)方法和手段,教學(xué)內(nèi)容,可利用的教學(xué)資源,以及考核的方式等都要隨之改變,從而適應(yīng)高師數(shù)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。而運籌學(xué)這門課程是高等師范數(shù)學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)理論基礎(chǔ)課程,是軟科學(xué)中“硬度”較大的一門學(xué)科,兼有邏輯的數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)的邏輯的性質(zhì),是系統(tǒng)工程學(xué)和現(xiàn)代管理科學(xué)中的一種基礎(chǔ)理論和不可缺少的方法、手段和工具。
2課程的特點
運籌學(xué)的特點是:運籌學(xué)已被廣泛應(yīng)用于工商企業(yè)、軍事部門、民政事業(yè)等研究組織內(nèi)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)問題,故其應(yīng)用不受行業(yè)、部門之限制;運籌學(xué)既對各種經(jīng)營進行創(chuàng)造性的科學(xué)研究,又涉及到組織的實際管理問題,它具有很強的實踐性,最終能向決策者提供建設(shè)性意見,并應(yīng)收到實效;它以整體最優(yōu)為目標(biāo),從系統(tǒng)的觀點出發(fā),力圖以整個系統(tǒng)最佳的方式來解決該系統(tǒng)各部門之間的利害沖突。對所研究的問題求出最優(yōu)解,尋求最佳行動方案,所以它也可看成是一門優(yōu)化技術(shù),提供的是解決各類問題的優(yōu)化方法。
3現(xiàn)階段運籌學(xué)課程的教學(xué)缺陷
目前,在運籌學(xué)課程教學(xué)過程中,存在以下問題:
(1)教學(xué)方法與環(huán)境:教學(xué)環(huán)境及教學(xué)活動不能擺脫以課堂為中心,以教師為主體的形式,多媒體教學(xué)課件制作質(zhì)量不高,有的課件只是讓書本搬個家,把屏幕當(dāng)成電子黑板,造成多媒體課件多種感官綜合刺激的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)?,F(xiàn)代教育技術(shù)是在傳統(tǒng)教學(xué)和電化教學(xué)的基礎(chǔ)上進行的教學(xué)方法與手段的改造和創(chuàng)新,是根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容選擇不同的媒體,除擁有電化教學(xué)的優(yōu)點外,提高了課堂講解的表現(xiàn)力,增加了師生的互動性?,F(xiàn)代化教育重視理論聯(lián)系實際,主張啟發(fā)式教學(xué),倡導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。但是,在具體的教學(xué)過程中也出現(xiàn)了一些問題,最主要的問題是現(xiàn)代教育技術(shù)在課堂教學(xué)中的效果并不像大家事先所想像的那么理想,以致有的教師對現(xiàn)代教育技術(shù)的教學(xué)效果提出了質(zhì)疑,有的教師甚至要放棄這一現(xiàn)代教育手段而繼續(xù)使用傳統(tǒng)的教育方法。
(2)教學(xué)內(nèi)容:按專業(yè)課要求講授運籌學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)計劃中,一般都將運籌學(xué)課程歸入專業(yè)基礎(chǔ)課范疇,即認(rèn)為它是為后續(xù)的專業(yè)課提供專業(yè)基本理論和方法的。這樣的理解和安排固然有一定的道理。確實在許多專業(yè)的專業(yè)課內(nèi)容中都直接或間接地體現(xiàn)出了運籌學(xué)的方法和理論。然而,運籌學(xué)雖是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,又有別于一般的專業(yè)基礎(chǔ)課,它有著十分突出的實踐性和實用性特點。因此,從這個角度看,運籌學(xué)又是屬于專業(yè)課范疇的課程,至少具有專業(yè)課的性質(zhì)。
(3)教學(xué)實踐:運籌學(xué)中的許多內(nèi)容是現(xiàn)代化管理方法的理論基礎(chǔ),而它們往往以計算機軟件方式體現(xiàn)。因此,在講授運籌學(xué)的這些內(nèi)容時,很自然地希望將其與計算機編程方法聯(lián)系起來,即要有清晰的算法步驟和邏輯關(guān)系,要有便于編程的計算方法。目前的運籌學(xué)教科書卻往往忽視了這一點。
(4)缺乏層次教學(xué):現(xiàn)在運籌學(xué)課程僅面向研究生和數(shù)學(xué)系本科生,其他理工類本科生還沒開設(shè)最優(yōu)化方法課程。因此,開展最優(yōu)化方法課程系列改革,對提高教育教學(xué)質(zhì)量是非常必要的。
4課程的教學(xué)改革
針對以上討論的運籌學(xué)課程的特點及目前課程教學(xué)的缺陷,結(jié)合作者近十年的教學(xué)實踐,從幾個方面對改革的具體措施進行探討。
4.1教學(xué)理念的改革
教學(xué)理念改革的關(guān)鍵是教育思想的轉(zhuǎn)變,任何新技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用必然要求教學(xué)方法的變革,新的教學(xué)方法必須符合新技術(shù)條件下的認(rèn)知規(guī)律,運籌類課程的新教學(xué)理念的研究與探討是研究內(nèi)容之一。
4.2現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)應(yīng)用的改革
運籌學(xué)課程教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容,其基本理論和方法既有規(guī)范和統(tǒng)一的形式,又有很強的程式化、結(jié)構(gòu)化特點,比較適合于制作統(tǒng)一的教學(xué)軟件系統(tǒng),以作為對現(xiàn)有書本教材的重要補充,達到提高教學(xué)效果的目的。因此制作電子課件,建設(shè)課程網(wǎng)站,豐富教學(xué)資源,建設(shè)以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、輔助教師教學(xué)為目標(biāo)的運籌課程的網(wǎng)上教學(xué)資源。
4.3教學(xué)實踐的改革
運籌學(xué)中的許多內(nèi)容往往以計算機軟件方式體現(xiàn)。因此,在講授運籌學(xué)的這些內(nèi)容時,很自然地希望將它們與計算機編程方法聯(lián)系起來,在數(shù)學(xué)系運籌學(xué)課程在優(yōu)化方法之后便于編寫的相應(yīng)的計算方法,讓學(xué)生利用所學(xué)的運籌知識和方法通過編程計算去解決實際問題。
4.4教學(xué)內(nèi)容的改革
結(jié)合我校的專業(yè)特點,選取有特色的優(yōu)化問題應(yīng)用案例,將理論和實際緊密結(jié)合,將教師科研中最新的優(yōu)化實例融入教學(xué),優(yōu)化案例要具有代表性,以突出培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際應(yīng)用能力。
5.結(jié)論
本文探討了運籌學(xué)課程教學(xué)改革的一些措施。在今后的教學(xué)過程中,我們必須不斷摸索,不斷探求,不斷嘗試新的教學(xué)方法,新的教學(xué)手段,不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,從而完善教學(xué)模式,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)合格教育人才。
參考文獻:
[1]施光燕,錢偉懿,龐麗萍.優(yōu)化方法[M].一五規(guī)劃教材,高等教育出版社,2007.
[論文摘要]本文對運籌學(xué)教學(xué)中存在的一些問題進行分析,并就運籌學(xué)的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式等方面進行探討,提出相應(yīng)的改革思路和措施。
運籌學(xué)作為一個學(xué)科出現(xiàn)以來,特別是20世紀(jì)50年代以來,運籌學(xué)的研究與實踐在我國得到深入發(fā)展,在工程、管理、經(jīng)濟等領(lǐng)域都發(fā)揮了重大的作用,并作為一門課程逐漸成為管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息技術(shù)、工程管理、物流管理、經(jīng)濟、金融等專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。然而,由于運籌學(xué)知識的綜合性及內(nèi)容上的數(shù)學(xué)復(fù)雜性,使得這一課程的教學(xué)表現(xiàn)出強烈的自身特色。結(jié)合幾年來十幾次運籌學(xué)教學(xué)的體會,對運籌學(xué)的教學(xué)方法進行一個粗淺的分析,以供探討。
一、注重其發(fā)展背景及現(xiàn)實意義的講授
二、注重其“學(xué)科交叉、多分支”的特點
應(yīng)該說“學(xué)科交叉、多分支”是運籌學(xué)作為一門課程的重要特色,也是教學(xué)過程中需要認(rèn)真處理、仔細(xì)推敲的一個關(guān)鍵問題。多學(xué)科交叉使得運籌學(xué)表現(xiàn)出知識結(jié)構(gòu)和思維方式上的復(fù)雜性——既具有數(shù)學(xué)學(xué)科的理論特性又具有應(yīng)用學(xué)科的自身特性、既具有理工學(xué)科的定量特性、又具有人文學(xué)科的分析特性、既追求“完美”又注重“實用”。作為授課教師而言要始終把握運籌學(xué)的這一特點,做到對發(fā)展現(xiàn)狀的較好跟蹤,注重對學(xué)生啟發(fā)性引導(dǎo);做到對授課對象的仔細(xì)區(qū)分,既包括對學(xué)生學(xué)歷的區(qū)分又包括對學(xué)生專業(yè)的區(qū)分,對學(xué)生學(xué)歷的區(qū)分主要體現(xiàn)在知識內(nèi)容、授課學(xué)時、授課方式、課程要求等環(huán)節(jié),而對學(xué)生專業(yè)的區(qū)分則主要體現(xiàn)在理學(xué)、工學(xué)和經(jīng)管專業(yè)在知識深度與廣度上的差異以及在理論和應(yīng)用上的差異。而多分支特性則要求授課教師在授課過程中對各個分支有針對性的選擇并能夠做到對該分支理論及應(yīng)用的充分把握。
三、注重“案例教學(xué)、實驗教學(xué)”的綜合運用
案例教學(xué)與實驗教學(xué)在運籌學(xué)教學(xué)中的運用主要在于對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)?!鞍咐虒W(xué)”一方面可以在課程講授過程中起到引導(dǎo)的作用,既可做到由淺入深、又可在較大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為接下來的深入做好鋪墊;另一方面,又可在知識的運用上起到較好的教學(xué)效果,既激發(fā)學(xué)生的知識運用的興趣又加深對知識理論的理解?!皩嶒灲虒W(xué)”既是對理論教學(xué)和案例教學(xué)的細(xì)化又是對學(xué)生動手能力的有效引導(dǎo)手段,特別是對學(xué)生腳踏實地的學(xué)習(xí)態(tài)度是一個較好的錘煉,同時也對學(xué)生長期以來單純的“分?jǐn)?shù)為上”的學(xué)習(xí)方式是一個有效的沖擊。正是基于上述考慮,筆者認(rèn)為在運籌學(xué)的講授過程中要充分重視“案例教學(xué)”和“實驗教學(xué)”的運用,充分考慮二者在運籌學(xué)教學(xué)過程中比重和搭配問題。
四、注重教學(xué)方式的運用
隨著教育技術(shù)的飛速發(fā)展,多媒體教學(xué)在課堂教學(xué)中運用越來越普遍,它在一定程度上提高了教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)率,同時又帶來相應(yīng)的弊端。尤其是多年的高校擴招和運籌學(xué)課程的普遍適用性使得多數(shù)運籌學(xué)課程為大課教學(xué),這就促使教師為了避免后排學(xué)生看不清而幾乎抹去了板書的運用。所以,在大班化的背景下,板書與多媒體的矛盾始終是運籌學(xué)教學(xué)中一個難以解決的問題。
五、注重對考核方式的研究
考核作為學(xué)習(xí)過程中的一個重要環(huán)節(jié),其設(shè)計的好壞對整個教學(xué)質(zhì)量有著重要影響。在傳統(tǒng)的考試方式中,往往過多得強調(diào)知識點的掌握情況,而在一定程度上忽視了應(yīng)用能力的培養(yǎng)。所以,不僅要在教學(xué)過程中注重“案例教學(xué)”和“實驗教學(xué)”的運用,又要注重對學(xué)生實踐能力方面的考核,不僅包括學(xué)生對分析能力、動手能力的考核,還要包括對學(xué)生探索精神和探索能力的考核?;诖?,筆者認(rèn)為在運籌學(xué)考核過程中“專題考核”和“研究論文”都可作為傳統(tǒng)考核方式的重要補充。
【關(guān)鍵詞】運籌學(xué);交通運輸管理;實際
隨著科技和社會的不斷發(fā)展,運籌學(xué)作為一門以解決實際問題為主的學(xué)科,已經(jīng)滲入到了很多領(lǐng)域上,尤其是在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和社會生活中被人們廣泛的應(yīng)用。在進行運籌學(xué)的教學(xué)中,雖然它屬于軟科學(xué)的中的一種,只是通過理論知識進行研究,但是由于它存在比較強的邏輯思維,在人們學(xué)習(xí)形成了很大的阻礙。運籌學(xué)是系統(tǒng)工程學(xué)和現(xiàn)代管理學(xué)中的一種基礎(chǔ)理論和不可缺少的方法和手段,目前運籌學(xué)已被應(yīng)用到各個管理行業(yè)中,對我國現(xiàn)代化的社會建設(shè)有著十分重要的作用。
1.運籌學(xué)概論
運籌學(xué)又被稱之為作業(yè)研究,是指以應(yīng)用數(shù)學(xué)和形式科學(xué)的跨領(lǐng)域研究,利用像是統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)模型和算法等方法,去尋找復(fù)雜問題中的最佳或近似最佳的解答。它經(jīng)常用于解答生活中的各種復(fù)雜的問題,幫助人們在生活中找到一個屬于自己的答案。對于運籌學(xué)知識的研究我們主要采用的實分析、矩陣論等方法進行研究,以便挖掘更多的知識。
我們在運用運籌學(xué)在處理各種不同的問題時,一般都是采用確定目標(biāo)、制定方案、建立模型、制定解法這四個方面入手,運用科學(xué)的理論來分析問題的實質(zhì),這樣的處理方案,把復(fù)雜的問題瞬間簡單化,從而方便人們的解決。所以正是由于,在解決問題是有著系統(tǒng)、全面的分析方法,我們才在各個方面,廣泛的運用運籌學(xué)。而且在學(xué)習(xí)中,也有著許多專業(yè)和運籌學(xué)密不可分,例如應(yīng)用數(shù)學(xué)、工業(yè)工程、計算機技術(shù)等都和運籌學(xué)有著密切的聯(lián)系。
在我國古代,運籌學(xué)就開始運用在人們的社會中,但是當(dāng)時卻少一種比較系統(tǒng)全面的分析,人們只能把運籌學(xué)通過一種思想傳遞的方式,在社會中進行運用和傳播。當(dāng)時人們對于運籌學(xué)的理解還比較片面,而且涉及范圍也比較狹窄,主要就是運用在戰(zhàn)爭中而對于運籌學(xué)的真正發(fā)展,那還是在20世紀(jì)40年代,那時候運籌學(xué)的思想主要是英國和美國提出并用于社會的發(fā)展當(dāng)中,而真正引入我國的時候,是20世紀(jì)50年代末。對當(dāng)時來說這些先進的思想是我國社會主義發(fā)展所需要的,因此在通過科學(xué)家們的努力下,現(xiàn)在已經(jīng)建立了一個系統(tǒng)全面的運籌體系,對社會的發(fā)展和經(jīng)濟的建設(shè)有著重要的意義。
2.運籌學(xué)的特點
對運籌學(xué)特點的分析,是運籌學(xué)發(fā)展、前進和開展新思想的唯一方法。目前我們歸納的特點有以下幾點:
2.1主要使用數(shù)學(xué)方法
運籌學(xué)在教學(xué)和與數(shù)學(xué)有著密切的聯(lián)系,在人們對運籌學(xué)進行學(xué)習(xí)時我們不僅要求人們要有比較強的邏輯思維,還要有著一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在對運籌學(xué)進行定義的時候,我們就把數(shù)學(xué)方案作為協(xié)助運籌學(xué)發(fā)展的一件工具。而且這門應(yīng)用科學(xué)在實際操作中也需要,許多數(shù)學(xué)提供的信息和技巧,才能使其發(fā)揮出最大的效率。
2.2以優(yōu)化思想為核心
運籌學(xué)主要就是以最簡單的方法對實際科學(xué),做出最優(yōu)化的判斷,以最優(yōu)化的方法,來解決人們生活中的問題,這樣往往會使得人們在社會中得到最大的收益。由于運籌學(xué)以這樣的思想為核心,因此這就讓運籌學(xué)形成了一門獨特而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。
2.3多學(xué)科交叉
運籌學(xué)思想廣泛解決不同學(xué)科領(lǐng)域的問題。解決實際中提出的決策問題,為決策者選擇理想方案提供科學(xué)依據(jù),同時它綜合運用心理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、計算機科學(xué)和工程技術(shù)等學(xué)科的理論及方法。既提供量化因素,也進行定性分析,最終能向決策者提供建設(shè)性意見,并收到實效。
2.4 應(yīng)用性
我國在1956年曾用過“運用學(xué)”的名詞,到1957年正式定名為運籌學(xué)。不管是最初僅應(yīng)用在軍事上,還是到最后應(yīng)用到社會經(jīng)濟等各個領(lǐng)域,運籌學(xué)都是扮演著“工具”的角色。運籌學(xué)既對各種經(jīng)營進行創(chuàng)造性的科學(xué)研究,又涉及到組織的實際管理問題,它具有很強的實踐性。運籌學(xué)從來自于企業(yè)和生活的實際案例出發(fā),了解事實,理清問題結(jié)構(gòu),對問題進行量化,建立數(shù)學(xué)模型,運用運籌學(xué)軟件求解,最終服務(wù)于實際生活。
2.5多分支性
運籌學(xué)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展,已經(jīng)成為具有堅實的理論基礎(chǔ),完善的結(jié)構(gòu)體系,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法的學(xué)科。并已有眾多分支學(xué)科,包括數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論與網(wǎng)絡(luò)、排隊論、存貯淪、決策論、對策論、設(shè)備維修更新理論、搜索論、可靠性理論等。而且每一個分支在實際生活中已經(jīng)滲透多個領(lǐng)域,得到廣泛使用。
3.運籌學(xué)在交通運輸中的理論體現(xiàn)及應(yīng)用
3.1教學(xué)規(guī)劃論
數(shù)學(xué)規(guī)劃論可以處理成千上萬個約束條件和變量的大規(guī)模線性規(guī)劃問題。研究內(nèi)容與生產(chǎn)活動中有限資源的分配有關(guān),在組織生產(chǎn)的經(jīng)營管理活動中,具有極為重要的地位和作用。包括線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、應(yīng)用規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃等。從解決技術(shù)問題的最優(yōu)化,到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通運輸業(yè)以及決策分析部門都可以發(fā)揮作用。具有適應(yīng)性強,應(yīng)用面廣,計算技術(shù)比較簡便的特點。具體地講,線性規(guī)劃可解決交通運輸系統(tǒng)中物資調(diào)運、配送和人員分派等問題。我國曾經(jīng)利用線性規(guī)劃理論進行水泥、糧食和鋼材的合理調(diào)運,取得了較好的經(jīng)濟效益;動態(tài)規(guī)劃可用來解決諸如最優(yōu)運輸路徑、資源分配、運輸?shù)蚨?、庫存控制、設(shè)備更新等同題;應(yīng)用規(guī)劃論典型的例子就是“運輸問題”,即將數(shù)量和單位運價都是給定的某種物資從供應(yīng)站運送到消費站,在滿足供銷平衡的同時。定出流量與流向,達到總運輸成本最小。應(yīng)用規(guī)劃論還可以解決運輸系統(tǒng)中合理選址、車輛調(diào)度、貨物配裝、物流資源(人員或設(shè)備)指派、投資分配等問題。
3.2圖論
圖論是一個古老的但又十分活躍的分支,在物流中的應(yīng)用非常顯著。其中最明顯的應(yīng)用體現(xiàn)在運輸問題,比如城市間的物資調(diào)運、車輛調(diào)度時運輸路線的選擇等。運用了圖論中的最小生成樹、最短路、最大流、最小費用等知識,可求得運輸所需時間最少、路線最短、費用最省的路線等一系列實際問題。另外,運用圖論的知識繪制鐵路運輸系統(tǒng)線路圖、公路網(wǎng)的設(shè)計和分析、市內(nèi)公共汽車路線的選擇和行車時刻表的安排、出租汽車的詞度和停車場的設(shè)立等,可輔助決策者進行最優(yōu)的安排。
3.3排隊論
排隊論主要研究各種系統(tǒng)的排隊隊長、等待時間和服務(wù)等參數(shù),解決系統(tǒng)服務(wù)設(shè)施和服務(wù)水平之問的平衡問題。以較低的投入求得更好的服務(wù)?,F(xiàn)實生活中排隊現(xiàn)象普遍存在,如運輸站車輛進出站的排隊,商店顧客排隊付款、客服中心顧客電話排隊等待服務(wù)等。交通領(lǐng)域中也有多見。在高速公路收費站服務(wù)臺的設(shè)計與管理中運用排隊論進行定量分析,運用排隊論知識對其進行優(yōu)化和設(shè)計,并建立速公路收費站服務(wù)臺與工作人員的配備模型,對避免盲目確定收費亭建設(shè)規(guī)模大小,提高收費站服務(wù)臺的服務(wù)和管理水平,降低運營成本等方面發(fā)揮重要作用。
3.4對策論
對策論是一種定量分析方法,可以幫助我們尋找最佳的競爭策略。以便戰(zhàn)勝對手或者減少損失。在市場經(jīng)濟條件下,交通行業(yè)也充滿了競爭。例如在一個城市內(nèi)有兩個配送中心經(jīng)營相同的業(yè)務(wù),為了爭奪市場份額,雙方都有多個策略可供選擇,可以運用對策論進行分析,尋求最佳策略。又如,某一地區(qū),汽車運輸公司要與鐵路系統(tǒng)爭奪客源,有多種策略可供選擇,也可用對策論研究競爭方案,最終獲得利益的最大化。對策論可以在競爭性定價、新服務(wù)的推出、銷售計劃的制定、加強廣告與宣傳、新設(shè)備的引入等方面發(fā)揮作用。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);運籌學(xué);課程體系;教學(xué)改革
作者簡介:游文霞(1978-),女,湖北嘉魚人,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,副教授。(湖北宜昌443002)
基金項目:本文系“面向電力系統(tǒng)的運籌學(xué)與最優(yōu)化理論課程體系改革與實踐”(項目編號:YKC201009)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)17-0043-02
運籌學(xué)是一門廣泛應(yīng)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知識和數(shù)學(xué)方法解決實際中提出的專門問題,為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據(jù)的科學(xué)。[1]由于運籌學(xué)側(cè)重解決實際問題,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院自2000年獲得電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)工學(xué)碩士點以來就開設(shè)了該課程,并將其設(shè)置為基礎(chǔ)學(xué)位課。設(shè)置該課程的初衷是要求電自專業(yè)碩士研究生能夠運用數(shù)學(xué)優(yōu)化的思維方法解決電力系統(tǒng)的實際問題。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握基本的定量思維技巧,并具有運用科學(xué)的定量分析方法解決電力系統(tǒng)實際問題的能力及思維習(xí)慣,為后期進行科學(xué)研究打下堅實的理論基礎(chǔ)。因此,本課程在電自專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)體系中占有重要地位。
傳統(tǒng)的“運籌學(xué)”教學(xué)過于注重定義的解釋、定理的推導(dǎo)以及手工演算的訓(xùn)練,缺乏對運籌學(xué)分析問題、解決問題方法的講授,學(xué)生普遍覺得“運籌學(xué)”難學(xué),培養(yǎng)出的學(xué)生存在“學(xué)而不知其用”的通病。為了克服這些問題,切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、加強“運籌學(xué)”的專業(yè)基礎(chǔ)地位并充分發(fā)揮“運籌學(xué)”在科學(xué)研究中的作用,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院運籌學(xué)課程組教師針對電自專業(yè)人才培養(yǎng)面向電力系統(tǒng)的特點,開展了“運籌學(xué)”課程教學(xué)改革,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核與評價等方面進行了大膽探索,勇于創(chuàng)新,敢于實踐,產(chǎn)生了很好的效果。本文就該課程教學(xué)改革與實踐進行了總結(jié)。
一、教學(xué)內(nèi)容改革
運籌學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué),它來源于實踐,在實踐中得以發(fā)展并服務(wù)于實踐。電自專業(yè)碩士研究生“運籌學(xué)”課程擔(dān)負(fù)著對學(xué)生定量分析和優(yōu)化決策電力系統(tǒng)實際問題的能力進行培養(yǎng)的任務(wù)。因此,要想取得良好的教學(xué)效果,“運籌學(xué)”的教學(xué)必須從實際電力問題出發(fā),抽象出優(yōu)化模型并加以求解,并根據(jù)計算結(jié)果對實際問題進行解釋說明。這樣既有助于學(xué)生消化理論知識,又能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在改革過程中突破原有“運籌學(xué)”課堂教學(xué)側(cè)重于基本原理和算法的理論講授模式,根據(jù)運籌學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實際,重新設(shè)計了該課程的教學(xué)環(huán)節(jié):除了理論教學(xué)外,增設(shè)了實驗教學(xué)環(huán)節(jié),輔以大量具有電力背景的案例加以分析,并合理分配各部分的教學(xué)學(xué)時。其中,理論教學(xué)是實踐教學(xué)的基礎(chǔ),案例分析是理論知識的應(yīng)用,實驗教學(xué)則為案例分析提供了必要的前提,三個環(huán)節(jié)有機組合,形成一個完整的教學(xué)體系。它們之間的關(guān)系如圖1所示。
1.理論與案例分析教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
“運籌學(xué)”課程具有理論性強的特點,所以要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)分析能力。根據(jù)“運籌學(xué)”課程中各理論方法的特點將理論教學(xué)內(nèi)容分為三大部分:數(shù)學(xué)規(guī)劃、組合優(yōu)化與隨機優(yōu)化。在教學(xué)過程中,強調(diào)基本原理的講解、優(yōu)化方法的運用以及求解算法的推導(dǎo)。
為了引導(dǎo)學(xué)生正確理解運籌學(xué)的基本理論方法,培養(yǎng)學(xué)生對運籌學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生應(yīng)用運籌學(xué)分析、解決實際問題的能力,真正做到學(xué)知所用,在理論教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上增加了案例教學(xué),輔以相關(guān)電力系統(tǒng)案例分析對理論知識加以強化。電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和運行中的諸多優(yōu)化與決策問題都可以運用運籌學(xué)來尋求解決方法,例如配電網(wǎng)重構(gòu)、電力系統(tǒng)檢修計劃、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行與控制、水力發(fā)電中的水庫優(yōu)化調(diào)度、電力系統(tǒng)安全評價、電力需求側(cè)管理、電力市場競價、電力企業(yè)管理等。[2]理論與案例分析教學(xué)內(nèi)容具體安排如表1所示。其中,線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與排隊論是教學(xué)重點。
表1理論與案例分析教學(xué)內(nèi)容表
教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)章節(jié) 案例教學(xué)
數(shù)學(xué)規(guī)劃 線性規(guī)劃 輸電線路規(guī)劃問題;發(fā)電機組燃料管理問題
整數(shù)規(guī)劃 配電網(wǎng)時間檢修計劃問題;發(fā)電機組最優(yōu)啟停問題
目標(biāo)規(guī)劃 電力項目優(yōu)先開發(fā)次序問題;電力企業(yè)投資規(guī)劃問題
非線性規(guī)劃 火電系統(tǒng)有功負(fù)荷經(jīng)濟調(diào)度;水火電系統(tǒng)有功負(fù)荷經(jīng)濟調(diào)度
動態(tài)規(guī)劃 水庫優(yōu)化調(diào)度;發(fā)電功率最優(yōu)增長問題
組合優(yōu)化 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 配電網(wǎng)檢修最優(yōu)負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑問題;配電網(wǎng)重構(gòu)
統(tǒng)籌圖 電力設(shè)備檢修規(guī)劃問題;電力施工進度規(guī)劃管理
隨機優(yōu)化 排隊論 電力負(fù)荷預(yù)測問題;電力系統(tǒng)主干網(wǎng)帶寬容量決策問題
決策分析 電力企業(yè)績效評估;電力設(shè)備采購決策問題
對策論 電力市場競價問題;電力企業(yè)管理問題
2.實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容安排
實踐環(huán)節(jié)的增設(shè)是為了讓學(xué)生能夠借助計算機軟件對運籌學(xué)問題進行問題描述、數(shù)據(jù)處理、模型建立與求解,使學(xué)生掌握使用相應(yīng)軟件輔助解決運籌學(xué)問題的基本方法,鞏固理論課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,為進一步學(xué)以致用打下基礎(chǔ)。實踐教學(xué)內(nèi)容的安排注重突出理論教學(xué)重點。時間安排上,實驗教學(xué)與理論教學(xué)穿插交互進行,相輔相成。
考慮到授課對象是具有較強自學(xué)能力和較好實驗配備的碩士研究生,對于通用的運籌學(xué)模型求解工具,如QSB、WinQSB、Excel和Lindo/Lingo等教學(xué)中會提及,[3]但要求學(xué)生自學(xué)掌握。實驗教學(xué)部分重點講解Matlab優(yōu)化編程,[4]講授分為基礎(chǔ)篇與提高篇:基礎(chǔ)篇主要幫助學(xué)生鞏固有關(guān)原理和概念,鍛煉學(xué)生利用計算機工具分析求解一般問題的能力;提高篇中會適當(dāng)擴充優(yōu)化算法及其實現(xiàn)方面的內(nèi)容,如遺傳算法、粒子群算法、魚群算法、免疫算法等,以開闊學(xué)生的視野,重難點是遺傳算法與粒子群算法的Matlab編程實現(xiàn)。具體實驗內(nèi)容與目的要求如表2所示。
表2實驗課教學(xué)內(nèi)容及目的要求
實驗內(nèi)容 目的要求
基礎(chǔ)篇 線性規(guī)劃 熟練掌握Matlab優(yōu)化工具箱,掌握Matlab中求解線性規(guī)劃的基本算法:單純形法與內(nèi)點法,能編寫Matlab程序求解線性規(guī)劃問題,并進行靈敏度分析,正確完成求解過程及分析過程
整數(shù)規(guī)劃 編程實現(xiàn)求解整數(shù)規(guī)劃的割平面法與分枝定界法的Matlab程序,能熟練進行相關(guān)問題的求解和分析。有能力的同學(xué)進一步掌握分解算法的Matlab實現(xiàn)技術(shù),對混合整數(shù)規(guī)劃問題進行分析
無約束優(yōu)化問題 掌握幾種常見的求無約束問題的算法,如黃金分割法、拋物線法、牛頓法、導(dǎo)數(shù)計算法等,能熟練運用Matlab求解無約束問題,了解不同求解算法及其實現(xiàn)過程的特點
約束優(yōu)化問題 能熟練編寫約束優(yōu)化算法的Matlab程序,如外點罰函數(shù)法、內(nèi)點罰函數(shù)法、拉格朗日乘子法,弄清如何尋找罰函數(shù),選擇效用函數(shù)等基本問題。有能力者可掌握Rosen梯度投影法與復(fù)合形法
提高篇 遺傳算法 掌握遺傳算法基本思想,能熟練運用遺傳算法與直接搜索工具箱編寫Matlab程序。能應(yīng)用遺傳算法處理整數(shù)規(guī)劃、約束優(yōu)化、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等優(yōu)化問題,進行正確的求解與分析
粒子群算法 理解粒子群算法的基本思想與實現(xiàn)過程,能用Matlab編寫粒子群算法求解線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、排隊論等隨機規(guī)劃數(shù)學(xué)模型,并能對仿真算法與結(jié)果進行分析
二、教學(xué)方式改革
“運籌學(xué)”就學(xué)科特點而言,強調(diào)“系統(tǒng)集成、學(xué)科交叉、講求效益”,注重以客觀需求為牽引,以實際問題為指導(dǎo),以技術(shù)發(fā)展為推動力,明確目的與任務(wù),講求方法與理論,注重交叉與合作、追求優(yōu)化與效益。結(jié)合運籌學(xué)的這些特點在以下三個方面對課程教學(xué)方式進行了改革探索。
1.強調(diào)討論式教學(xué)
課堂教學(xué)過程中不再一味地在講臺上解釋定義、推導(dǎo)定理、演示手工計算步驟,而是在課堂上引入討論式的教學(xué)方式。在引入案例分析教學(xué)之余,還將學(xué)生生活、學(xué)習(xí)中接觸到的點滴通過形象的例子來說明。解釋運籌學(xué)深奧的理論與定理,采用拋磚引玉的方式和提問的方法拋出探索性的話題,激發(fā)學(xué)生自主思考問題、主動表達觀點的欲望,讓學(xué)生加入到教學(xué)活動中來,使其由教學(xué)過程中的被動接受者變成積極主動的參與者,盡量寓趣于學(xué),寓教于樂,讓學(xué)生在思索探討的過程中輕松領(lǐng)悟到運籌學(xué)中所包含的學(xué)術(shù)精髓。
2.有效結(jié)合多媒體演示與傳統(tǒng)板書
教學(xué)過程中辯證使用多媒體教學(xué)手段:對于書寫不方便(如案例資料)、書寫表達不直觀(如圖論與網(wǎng)絡(luò))以及對上次課堂教學(xué)的溫習(xí)等,采用多媒體教學(xué)手段;而對于重點、難點,知識點連貫性與邏輯性較強的章節(jié),則側(cè)重于黑板板書的形式,讓學(xué)生利用板書時間,作短時間地整理停頓和思考準(zhǔn)備,調(diào)整思維進入下一個知識點,避免了照屏宣科的單調(diào)。這兩種教學(xué)方式有效結(jié)合,既充分利用了多媒體教學(xué)信息量大、快速便捷的優(yōu)勢,又發(fā)揮了黑板板書過程清晰明了、便于理解的特點,提高了教學(xué)效果。
3.引入分組交互式教學(xué)
在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入分組交互式的開放教學(xué)模式,通過布置電力系統(tǒng)優(yōu)化與決策的課題,讓學(xué)生自主分組,每個小組自主選擇一個課題,以項目承擔(dān)的方式在課堂外展開研究式學(xué)習(xí)。教學(xué)方式采取分階段實施,層層推進的方式。要求學(xué)生完成前期調(diào)研與資料搜集、進行問題明確、需求分析、方案設(shè)計、軟件設(shè)計與實現(xiàn)、成果總結(jié)、報告遞交、分組答辯等環(huán)節(jié),以期培養(yǎng)學(xué)生獨立的科研能力與團隊協(xié)作精神。
三、考核和評價方式改革
本課程考核方式采用了閉卷考試與平時大作業(yè)相結(jié)合的形式,每部分成績各占最后總成績的50%。相關(guān)評分標(biāo)準(zhǔn)是:
在課程結(jié)束后通過閉卷考試,考查學(xué)生對運籌學(xué)的相關(guān)概念與基本原理的理解程度。要求學(xué)生能運用相關(guān)理論與方法對實際問題進行深入分析與數(shù)學(xué)建模,掌握模型的求解算法與實現(xiàn)步驟。
平時大作業(yè)的成績主要是根據(jù)分組交互式教學(xué)環(huán)節(jié)中展開的研究式學(xué)習(xí)后提交的報告與答辯情況來評定。學(xué)生能夠結(jié)合實際課題搜索文獻,分析數(shù)據(jù),綜合應(yīng)用運籌學(xué)理論建立模型,采用Matlab編寫程序,進行計算機仿真,對模型進行正確求解。求解結(jié)果要真實可靠,并能結(jié)合研究的實際問題對求解結(jié)果做出較為深入的分析與解釋說明。
四、教學(xué)效果
1.課堂教學(xué)效果
通過理論與實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和多種教學(xué)方式的綜合運用,學(xué)生在課堂上能夠跟隨老師積極主動地進行思考和回答問題,對學(xué)習(xí)充滿了興趣;通過引入大量具有專業(yè)背景的案例分析,學(xué)生能夠清楚地了解課程學(xué)習(xí)的實用性,能夠主動提出問題,并在老師的引導(dǎo)下主動用優(yōu)化思想來考慮問題,建立模型;大多數(shù)同學(xué)能夠獨立地完成實驗內(nèi)容,部分同學(xué)還能夠自發(fā)地將課程學(xué)習(xí)與自己的學(xué)術(shù)研究方向結(jié)合起來。
2.大作業(yè)反饋教學(xué)效果
大作業(yè)能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。這不僅鞏固了課堂和教材上的內(nèi)容,還有效地訓(xùn)練和培養(yǎng)了學(xué)生的識別、分析和整理數(shù)據(jù)資料的能力,有助于提高學(xué)生對實際問題深入分析的能力,培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維模式。已有學(xué)生結(jié)合導(dǎo)師的科研項目做大作業(yè),所取成果經(jīng)過進一步整理后已經(jīng)在中文核心以上的雜志上發(fā)表。
五、結(jié)論
運籌學(xué)是三峽大學(xué)電自專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案中的重要內(nèi)容,該課程的教學(xué)改革與實踐已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗。下一步將根據(jù)學(xué)術(shù)型碩士、全日制學(xué)位型碩士以及工程碩士的不同特點,進一步有針對性地開展改革,以提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。相關(guān)經(jīng)驗對于工科的其他專業(yè)的人才培養(yǎng)也有借鑒意義。
參考文獻:
[1]《運籌學(xué)》教材編寫組.運籌學(xué)(第三版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.
[2]徐繩均,張國立,牛東曉.運籌學(xué)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京:水利電力出版社,1995.
【關(guān)鍵詞】運籌學(xué);教學(xué)改革;能力培養(yǎng)
【基金項目】國家自然科學(xué)基金資助項目(No.11401604,11401605,11501279,11601472)河南省高校青年骨干教師資助項目(No.2015GGJS-193);中原工學(xué)院校級教改資助項目.
運籌學(xué)始于20世紀(jì)40年代,它是一門將工程思想與管理思想相結(jié)合,以數(shù)學(xué)為主要工具,運用定性與定量相結(jié)合的方法,通過建立、分析和求解數(shù)學(xué)模型為決策者選擇最優(yōu)決策提供理論依據(jù)的新興應(yīng)用學(xué)科.正是由于運籌學(xué)擁有極高的應(yīng)用價值,運籌學(xué)教育也得到了極大的關(guān)注與重視,我國在1998年將其確定為數(shù)學(xué)、經(jīng)濟、管理和計算機等專業(yè)的主干課程之一.
運籌學(xué)作為一門綜合叉學(xué)科,又是一門軟科學(xué),具有很強的理論性和系統(tǒng)性,是連接數(shù)學(xué)知識與實際問題的橋梁,又是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的載體.因此,在教學(xué)中,既要讓學(xué)生掌握運籌學(xué)的基本概念、理論與方法,又要幫助學(xué)生建立運籌學(xué)思想,培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力.然而,目前大多采用的仍是傳統(tǒng)的教學(xué)模式,很難達到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的.為提高教學(xué)質(zhì)量,運籌學(xué)課程改革勢在必行.
一、運籌學(xué)教學(xué)中存在的問題
(一)忽視了教學(xué)目的與人才培養(yǎng)目標(biāo)
運籌學(xué)融合了數(shù)學(xué)與管理科學(xué),面向的學(xué)生涵蓋了多個專業(yè),因此,課堂教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)層次、所學(xué)專業(yè)的特點和性質(zhì)做相應(yīng)的調(diào)整,使其符合專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo).在運籌學(xué)課程教學(xué)中存在重理論、輕實際應(yīng)用的傾向.在課堂上,大部分教師仍采用的是單一講授式的教W方式,但由于課時的限制,按章節(jié)一一講授則會過于注重定理的推導(dǎo)、公式的反演以及單模塊化問題的解決.大量的數(shù)理講解無法體現(xiàn)運籌學(xué)源于實踐、歸于實踐的特點,學(xué)生則普遍認(rèn)為這是一門純粹的數(shù)學(xué)理論課,不知怎樣應(yīng)用運籌學(xué)的理論與方法去解決實際問題,只僅僅生硬套用公式去應(yīng)對考試與作業(yè),這嚴(yán)重違背了運籌學(xué)課程開設(shè)是為了提升學(xué)生分析解決問題能力的初衷,也與高校培養(yǎng)多方位發(fā)展人才的目標(biāo)背道而馳.
(二)教學(xué)內(nèi)容難度大,實踐環(huán)節(jié)不足
運籌學(xué)涉及多個學(xué)科的分支和許多小的知識點,這些小知識點又環(huán)環(huán)相扣,而學(xué)生對于這些知識有些已經(jīng)遺忘,無論哪個知識點不會應(yīng)用都會導(dǎo)致后面的問題無法解決,這樣就加大了教學(xué)的難度,也易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒,導(dǎo)致惡性循環(huán).
課堂上理論學(xué)習(xí)占用大量時間,學(xué)生主動學(xué)習(xí)機會少,師生缺乏互動,學(xué)生缺乏對問題產(chǎn)生背景的社會實踐認(rèn)識,也缺乏對實際問題給出一整套方案的能力,這均與實踐環(huán)節(jié)不足有很大關(guān)系.此外,在教學(xué)中對軟件的介紹也相對較少,即使涉及也是lingo、excel等相對簡單的優(yōu)化軟件,而在科學(xué)研究中,最主流的CPLEX、OPL等很少在教學(xué)中使用,從而使運籌學(xué)研究與信息技術(shù)發(fā)展存在脫節(jié)現(xiàn)象,大大降低了課程的實際應(yīng)用性和可操作性,成為運籌學(xué)普及與發(fā)展的障礙.
(三)教學(xué)手段不豐富
目前,運籌學(xué)課程多采用的是多媒體與板書相結(jié)合的方式,板書傳遞的信息量少,但若將板書內(nèi)容簡單地做成課件,顯然傳遞的信息量大,但是對于一些經(jīng)典算法的演算,會使學(xué)生覺得教師的節(jié)奏太快,難以及時消化所學(xué)知識,教學(xué)手段不靈活難以激發(fā)學(xué)生的興趣,因此,如何將多媒體、板書結(jié)合起來或者引入其他的教學(xué)手段和方法成為亟待解決的問題.
(四)考核方式單一
目前運籌學(xué)的考核方式較單一,大多是由平時成績(考勤和課后作業(yè))和期末成績兩部分構(gòu)成.期末主要考查對概念定理的理解以及算法的簡單應(yīng)用.這種考核方式忽視了對學(xué)生實踐能力的考查,會使學(xué)生眼高手低.
二、運籌學(xué)改革的思路與措施
要想從根本上改變現(xiàn)行運籌學(xué)課程存在的問題,提高教學(xué)效果,可以從以下幾個方面著手解決:
(一)根據(jù)教學(xué)目的優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
由于不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)不盡相同,那么對運籌學(xué)課程知識點的需求也是不同的.一方面,教師要根據(jù)所教專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度來合理安排教學(xué)內(nèi)容.比如,對于經(jīng)管類專業(yè)的學(xué)生,因有些學(xué)生高中是文科生,其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較理科生稍薄弱,可弱化理論性較強內(nèi)容的講解.另一方面,教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重也要考慮到專業(yè)特色.比如,對于人力資源管理專業(yè),根據(jù)其就業(yè)特點,可重點講解人員指派問題、排班問題等;對于信管專業(yè),可強化其對相關(guān)軟件如excel等的應(yīng)用.這樣不僅提高了教學(xué)效果,而且也最大限度地服從了不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo).
(二)豐富教學(xué)方式與方法
1.引入案例研討和啟發(fā)式教學(xué)方法
案例研討可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,將被動學(xué)習(xí)改為主動學(xué)習(xí).教師在進行案例材料組織時,應(yīng)該充分考慮其應(yīng)用背景, 不能將案例過于簡化,但也不能設(shè)置得太復(fù)雜,否則會讓學(xué)生感到無所適從.要選取一些規(guī)模適中,目標(biāo)相對明確,約束條件較少,富有啟發(fā)性和趣味性的案例,對于較復(fù)雜的可以讓學(xué)生課下研究討論.啟發(fā)式的教學(xué)方法是一種以學(xué)生為主體,教師作為引導(dǎo)的教學(xué)模式.教師可通過學(xué)生提前自學(xué),設(shè)置分小組討論以及課堂練習(xí)、課后實踐環(huán)節(jié),鼓勵學(xué)生參與到教學(xué)過程中來.但在設(shè)置問題時,問題數(shù)量和難度都要適中,要讓不同程度的學(xué)生都有自己的見解,而不是讓一些學(xué)生在討論時只扮演聽客的角色.
在實際中,我們可將案例討論、理論講授、小組討論和啟發(fā)式教學(xué)方法結(jié)合起來,充分挖掘?qū)W生潛能,激發(fā)學(xué)生探索性、發(fā)現(xiàn)性和創(chuàng)造性.
2.將板書、多媒體和計算機軟件有機結(jié)合,恰當(dāng)進行實踐教學(xué)
因運籌學(xué)課程具有“模型多、案例多、表格多、圖形多、算法多、步驟多、理論推導(dǎo)少”的特點,所以對運籌學(xué)中的經(jīng)典算法,如單純形法、表上作業(yè)法等,最好先用板書,對一些案例材料可用多媒體教學(xué),在學(xué)生掌握基本計算方法和步驟后對一些繁雜計算可用計算機軟件現(xiàn)場計算,在寫代碼時也要加以說明.在實踐教學(xué)中,可以通過開設(shè)軟件實驗課,讓學(xué)生親自操作,加強動手能力;讓學(xué)生去企業(yè)進行一些實習(xí),讓學(xué)生感受運籌學(xué)問題的背景和應(yīng)用;定期開展運籌學(xué)方面的專題講座,通過介紹運籌學(xué)的發(fā)展歷程以及運籌學(xué)的前沿動態(tài),拓寬學(xué)生視野;鼓勵學(xué)生參加各種級別的數(shù)學(xué)建模競賽,充分利用競賽資源,增強學(xué)生的運籌優(yōu)化意識,提高學(xué)生綜合素質(zhì).
三、強化軟件應(yīng)用,鍛煉建模能力
常用的運籌學(xué)軟件有很多,每種都有優(yōu)缺點,可根據(jù)不同專業(yè)偏向于解決哪類問題,選擇兩種在此問題上有優(yōu)勢的軟件進行重點學(xué)習(xí);對于一些更為先進的軟件,可介紹一些特別之處,便于解決特殊問題.
實踐證明,數(shù)學(xué)建模對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性應(yīng)用能力和提高學(xué)生的整體素質(zhì)起了很大的作用.運籌學(xué)課程與其緊密相連,教師在教學(xué)中要不斷滲透建模思想,將建模的內(nèi)容體系融入運籌學(xué)課程中.
四、創(chuàng)新考核方式
考試是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié),是評價教學(xué)效果的重要措施.在運籌學(xué)成績評定上,可采取2∶2∶2∶4的方式,其中,課堂考勤和課后作業(yè)、案例研討與報告、軟件學(xué)習(xí)能力考核各占20%,期末閉卷考試占40%.通過這種方式,避免學(xué)生投機取巧,既考查了學(xué)生理論知識,也考核了學(xué)生的實際應(yīng)用能力.
以上是針對運籌學(xué)課程提出的幾點改進建議,在實際中雖取得了一定成效,但由于各學(xué)科不斷發(fā)展融合也賦予了其新的內(nèi)容.因此,應(yīng)該根據(jù)時代與學(xué)科發(fā)展及時調(diào)整教學(xué)方案,通過不斷摸索,積累經(jīng)驗,逐步提高教學(xué)能力,繼續(xù)探索人才培養(yǎng)的方法.
【參考文獻】
關(guān)鍵詞 運籌學(xué);發(fā)展歷史;運輸問題
中圖分類號:O221 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)21-0143-01
運籌學(xué)是從20世紀(jì)三四十年代逐步深化至今的一門復(fù)雜的自然科學(xué)。該學(xué)科重點在于探討人們?nèi)绾卫矛F(xiàn)有資源和規(guī)劃活動,以了解應(yīng)用程序的發(fā)展和規(guī)劃活動的樣式,在不浪費資源的前提下,求出最優(yōu)解或者可行解,爭取達到最終目的。從提出問題、數(shù)學(xué)模型的建立、找到求解方式、統(tǒng)計推斷、反饋驗證再到下一步驟循環(huán),這個過程基本構(gòu)成運籌學(xué)的研究
流程。
1 運籌學(xué)國內(nèi)外發(fā)展歷史
1)運籌學(xué)國外發(fā)展史。運籌學(xué)最早是在國外逐漸發(fā)展至今?,F(xiàn)代運籌學(xué)的思想是在第一次世界大戰(zhàn)期間,1916年,英國工程師蘭徹斯特在《戰(zhàn)斗中的飛機》一文中,首次提出了描述消滅敵對雙方的過程而采用常微分方程,針對集中兵力原則采取定性描述。Erlang在20世紀(jì)初對排隊論的進一步深入討論中,提出了著名的公式,并應(yīng)用于哥本哈根電話交換機效率研究。1928年,馮?諾依曼提出雙人零和博弈一般理論。1932年,威布爾探索了可靠性數(shù)學(xué)理論的雛形,深入研究了替代過程和維護過程。第二次世界大戰(zhàn)之后,運籌學(xué)主要研究經(jīng)濟活動,將工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟領(lǐng)域相結(jié)合,通過建立數(shù)據(jù)模型,在定性分析和定量分析的基礎(chǔ)上,使物質(zhì)資源、財務(wù)資源、人才資源得到最有效地利用,目標(biāo)最優(yōu)化。
2)運籌學(xué)在國內(nèi)發(fā)展史。20世紀(jì)50年代末,現(xiàn)代運籌學(xué)被錢學(xué)森、許國志教授引進中國。我國首個運籌學(xué)小組也是他們在中科院力學(xué)所于1956年成立的。成立之初運籌學(xué)主要解決的就是“運輸問題”,最具中國特色的就是“打麥場的選址問題”,找到手工收割如何節(jié)省人力。此外,世界著名的“中國郵路問題”,該問題的數(shù)學(xué)模型是管梅谷先生建立的。80年代后,運籌學(xué)研究迅速發(fā)展,取得了許多理論和應(yīng)用成果,產(chǎn)生偉大的國際影響力。研究者們在非線性規(guī)劃、系統(tǒng)工程優(yōu)化、圖論、組合優(yōu)化等突出貢獻曾獲得國內(nèi)和國際重大獎項,并繼續(xù)進行深入的研究和探索。
2 運輸問題及其相應(yīng)解法
運輸問題更多出現(xiàn)在軍隊活動和工業(yè)生產(chǎn)中,屬于線性規(guī)劃的特殊形式,比較早的出現(xiàn)在運籌學(xué)問題中。車務(wù)段車輛調(diào)度、物流中心的物資調(diào)運等是運輸問題,最小費用問題、最短路徑問題、指派問題亦可以變?yōu)檫\輸問題求解。華羅庚先生根據(jù)其特點提出了交通規(guī)劃的表上作業(yè)法,為傳統(tǒng)的運輸問題求解。然而,由于實際問題復(fù)雜性和所獲取的信息的不完備,運輸問題仍然存在許多復(fù)雜的形式,所以我們還需要探索不同的解決方法。
1)傳統(tǒng)運輸問題。在經(jīng)濟生活中有這樣一類問題:根據(jù)要求,我們需要把貨物從許多地方運到其他幾個地方。由于路途有遠(yuǎn)有近,因此運輸單價不同,我們的目的是使得運輸總成本最小。這就是運輸問題,包括產(chǎn)銷平衡問題和產(chǎn)銷不平衡運輸問題兩類,通常將產(chǎn)銷平衡運輸問題的模型表示為:
當(dāng)總產(chǎn)量大于總銷量時,即,可以增加一個虛設(shè)的銷售點,本質(zhì)就是將多余的存貨在其生產(chǎn)地存放,且,同時令。
當(dāng)總銷量大于總產(chǎn)量時,即,可以增加一個虛設(shè)的生產(chǎn)地,并且,同時令。
2)運輸問題解法。
①表上作業(yè)法。通常,運輸問題的模型都是二維的、目標(biāo)唯一、平衡問題,并且多數(shù)問題為線性的。根據(jù)約束方程系數(shù)行列式矩陣結(jié)構(gòu)的特點及其規(guī)律,習(xí)慣是通過表上作業(yè)法求解。此方法實質(zhì)就是單純形法。然而,表上作業(yè)法數(shù)據(jù)多、計算麻煩,并且用C語言、JAVA等進行編程計算也很難實現(xiàn),所以表上作業(yè)法通常適用于少數(shù)產(chǎn)銷地運輸問題。
②流向圖法。流向圖法實際就是圖上作業(yè)法,就是為了找到最佳的調(diào)運方法,方案不能有對流和返回,調(diào)運方案的設(shè)計是在交通流向圖上進行。其基本思想是:找到一個沒有對流最初計劃,再檢查一次,圖上沒有返回,方案解決;一旦出現(xiàn)返回,將方法進行修改,如此重復(fù)直到返回消失。此方法雖然簡單,如果出現(xiàn)圖像復(fù)雜,則不能通過程序設(shè)計和調(diào)試來實現(xiàn)。使用流向圖法,可以做到運費平均數(shù)最小,但不是總數(shù)最低。
③智能算法與最優(yōu)化理論。運輸問題的算法實現(xiàn)當(dāng)下一般是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,還有遺傳算法等其他智能算法。遺傳算法主要參與解決雙目標(biāo)或多目標(biāo)運輸問題、產(chǎn)銷不平衡、平衡非線性問題。但是遺傳算法的交叉變異算子計算速度慢,求解效率低下,對于實數(shù)問題無法解決。而物流配送規(guī)劃問題和物資調(diào)配問題則主要由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來實現(xiàn),用能量函數(shù)求解網(wǎng)絡(luò)電路參數(shù),系統(tǒng)穩(wěn)定性得證。
3 對運籌學(xué)的展望
運籌學(xué)作為一個綜合性的自然科學(xué),在未來的發(fā)展空間非常廣闊;同時作為一個極具實際應(yīng)用的學(xué)科,已廣泛應(yīng)用于交通管理。現(xiàn)如今,交通管理系統(tǒng)錯綜復(fù)雜,光靠簡單算術(shù)是不能解決中高端問題的。運籌學(xué)理論是很具有實際意義的理論科學(xué),對現(xiàn)實運輸管理有重要作用?,F(xiàn)代化的交通運輸領(lǐng)域依賴于運籌學(xué)支持,運籌學(xué)的應(yīng)用將實現(xiàn)更高效的運輸規(guī)劃與管理。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:運籌學(xué);教學(xué)問題;教學(xué)模式;策略
中圖分類號: G424 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)05(a)-0000-00
《運籌學(xué)》是我校電子商務(wù)專業(yè)的一門學(xué)業(yè)基礎(chǔ)課,同時是一門實踐性和應(yīng)用性很強的學(xué)科。運籌學(xué)的課程的教學(xué)內(nèi)容主要側(cè)重于數(shù)學(xué)模型求解方法的學(xué)習(xí)與研究,重理論輕應(yīng)用,學(xué)生普遍反映該課程比較難學(xué),為了提高學(xué)生對運籌學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和實際應(yīng)用能力,我們需要優(yōu)化繁瑣的數(shù)學(xué)公式理論推導(dǎo),增加實驗教學(xué)環(huán)節(jié),使枯燥的“靜態(tài)教學(xué)”與生動的“實踐教學(xué)”相呼應(yīng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,力求讓學(xué)生在有限的48學(xué)時的時間內(nèi)掌握該課程理論知識。因此,我們有必要對現(xiàn)有的運籌學(xué)教學(xué)模式進行改革,以使運籌學(xué)的理論知識與實踐應(yīng)用有機結(jié)合起來。
1運籌學(xué)在電子商務(wù)專業(yè)中的應(yīng)用價值
在電子商務(wù)專業(yè)開設(shè)的運籌學(xué)課程中,教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容偏理論、輕實踐,學(xué)生剛開始接觸運籌學(xué)就感覺理論枯燥、公式繁瑣、計算復(fù)雜,極易使學(xué)生產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。因此,我們應(yīng)在教學(xué)內(nèi)容中插入一些社會生活中涉及到的一些我們關(guān)心的實際問題,如物流配送、物料投放、運輸問題、人力資源分配、糧油配送中心選址問題、企業(yè)投資建廠覆蓋區(qū)域選址問題和企業(yè)產(chǎn)品加工問題等。這樣可以使學(xué)生能夠從解決問題的角度出發(fā),思考如何建立該問題的數(shù)學(xué)模型,然后為求解數(shù)學(xué)模型而學(xué)習(xí)與之相對應(yīng)的方法,從而激發(fā)學(xué)生對運籌學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
由于運籌學(xué)具有操作性強、實務(wù)性多的特點,近些年來一些各高校為該行業(yè)提供了大量的人才,并且取得了很好的效果,因此我國各高校在人才培養(yǎng)上都不約而同地提出了應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,如有的高校提出“高層次研究應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式,有的學(xué)校提出“復(fù)合性應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式等。
2當(dāng)前本課程在教學(xué)中存在的問題
目前運籌學(xué)的教學(xué)手段仍然是傳統(tǒng)的課堂講授,學(xué)生被動接受知識的教學(xué)模式,教學(xué)思想比較陳舊,有些思想不能適應(yīng)時代的需要,這樣就會使學(xué)生嚴(yán)重缺乏學(xué)習(xí)的熱情和積極性。如果不改變當(dāng)前存在的教學(xué)問題,那么,學(xué)生只會死記硬背書上的理論算法、機械地計算數(shù)學(xué)結(jié)果,這樣不但起不到培養(yǎng)學(xué)生獨立思考,分析問題和解決問題的能力,還將嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。因此,糾正運籌學(xué)教學(xué)中的問題,探索新的教學(xué)模式勢在必行。
3完善運籌學(xué)教學(xué)模式的策略分析
3.1 教學(xué)模式和考核方式的改變
目前,運籌學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂講授,以教師在黑板上或多媒體上演示解題方法和步驟為主,學(xué)生課下作業(yè)練習(xí)為輔,這樣的教學(xué)模式會使得教學(xué)效率低下,占用課堂時間多,教學(xué)過程中師生互動性較差,雖然引入了多媒體展示教學(xué),也僅僅是減少了教師書寫板書的時間。而且長時間觀看多媒體屏幕容易引起學(xué)生注意力下降,學(xué)習(xí)效果不好。因此在教學(xué)過程中將學(xué)生的提前自學(xué)、課堂教師講授、學(xué)生分小組討論以及學(xué)生課堂練習(xí)相結(jié)合,才能達到較好的教學(xué)效果。
在運籌學(xué)的考核方式上,應(yīng)抓住培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力這個落腳點,傳統(tǒng)“期末一張卷”的考核模式不能充分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,偏離了運籌學(xué)教學(xué)的本質(zhì)。目前采用“二八”的考評體系,平時成績由出勤與課后作業(yè)組成,然而這樣的考評體系是存在很多問題的,如學(xué)生即使平時不認(rèn)真做作業(yè),考前連夜突擊知識點,考試時套用書上的算法和公式,期末試卷成績及格便大功告成。這樣的考核方式不能很好的突出學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),因此,要對傳統(tǒng)的考核方式進行改革:
(1)基礎(chǔ)知識考核。用來加強學(xué)生基礎(chǔ)理論知識、模型算法的理解與應(yīng)用,學(xué)習(xí)完每一個模塊后隨堂出題考核,這樣可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,這部分考核成績作為平時成績計入總成績的20%。
(2)答疑與質(zhì)疑相結(jié)合。為了避免學(xué)生相互抄襲作業(yè),采取作業(yè)答疑和質(zhì)疑的方式,對學(xué)生不會的知識進行答疑并抽取出一部分作業(yè)正確的學(xué)生進行質(zhì)疑,以反映學(xué)生真實的知識點掌握情況,這樣可以督促學(xué)生及時消化吸收所學(xué)知識,這部分成績計入總成績的20%。
(3)軟件學(xué)習(xí)能力考核。這部分的考核主要考核學(xué)生集體學(xué)習(xí)的能力,為了避免套用書上的公式、機械地手工計算,在教學(xué)過程中要隨時考核學(xué)生對于運籌學(xué)軟件的掌握與操作情況,這部分計入總成績的20%。
(4)期末考試。期末考試采用閉卷考核方式,以此來檢驗學(xué)生的對于運籌學(xué)的綜合運用能力,這部分占總成績的40%。
3.2將數(shù)學(xué)建模思想引入教學(xué)中
下面我們以一個糧油的配送中心選址的問題進行分析。糧油的配送中心,顧名思義,是一個糧食的流通交易活動中心,它起到的主要作用是組織、銜接各糧食用戶的,其主要的功能是幾何、儲存、加工、運輸?shù)?,在配送中心的整個框架體系中,其上半部分是糧食的加工制造商,其下半部分從大方面來講是銷售企業(yè),從小的方面來講是消費者,再往深的加工,也有食品的深加工企業(yè),起整個框架都是相輔相成的。
本數(shù)學(xué)模型除了產(chǎn)品的運輸成本和配送中心自身的成本外,同時還要加一個配送中心的選址,進行整體建模。用數(shù)學(xué)中的啟發(fā)式和作業(yè)法兩種方式進行對比分析,從而得出最適合的方式,最終節(jié)省配送中心運送環(huán)節(jié)的自身成本,以此使企業(yè)獲得最大的利益。在此次建模的過程中,我們更要對一些關(guān)鍵的要素進行假設(shè),其中要求:①在一定的被選范圍內(nèi)考慮新的配送中心設(shè)置;②運輸費用與運量和距離成正比;③每個需求點的需求按區(qū)域總計;④每個需求點均由該糧油配送中心統(tǒng)一供應(yīng);⑤配送中心容量大于總需求量;⑥各需求點的需求量己知;⑦各需求點需求的糧油要求一次運輸完成,并且所有點間運輸速度一樣;⑧系統(tǒng)總費用只考慮固定的倉庫建設(shè)費和運輸費用。
最后我們要想得到配送運費的最低,選址中心的成本最低,都可以從此模型上得以體現(xiàn)。通過這些案例的學(xué)習(xí),學(xué)生可以親自體驗使用運籌學(xué)知識的解決實際問題的過程,用其“舉一返三”,加深對運籌學(xué)基本理論的理解,從而形成良性循環(huán),進一步增強他們的應(yīng)用意識和學(xué)習(xí)興趣,反過來促進學(xué)生主動學(xué)好運籌學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容。
3.3 合作式教學(xué)在運籌學(xué)教學(xué)中的運用
在學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程中應(yīng)突出學(xué)生的參與,建立良好的互動,強調(diào)學(xué)生的思考能力和合作能力。運籌學(xué)的學(xué)習(xí)不僅僅是一個人埋頭苦學(xué)就能有收獲的,還需要集體合作的過程,只有相互交流,才能更好地體會、領(lǐng)悟其中的內(nèi)涵。運籌學(xué)本來就是從實踐中來,到實踐中去的一門學(xué)科,因此,采用合作式的教學(xué)方法可以加強學(xué)生獨立思考分析問題與解決問題的能力,加強學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
為了體現(xiàn)運籌學(xué)的魅力和真正的價值,我們建立了一套“理論―實踐―仿真―驗證―再實踐―應(yīng)用”的教學(xué)模式,讓學(xué)生通過實踐增強獨立分析問題的能力,同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)運籌學(xué)的現(xiàn)實作用。
4小結(jié)
綜上所述,在運籌學(xué)課程教學(xué)中,應(yīng)該注重理論與實際問題的聯(lián)系。在教學(xué)過程中,不僅要重視基礎(chǔ)知識的傳授,還要重視思想方法的滲透,因而,要深入開展運籌學(xué)課程的教學(xué)改革,培養(yǎng)學(xué)生的運籌思維能力和實際應(yīng)用能力。
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[關(guān)鍵詞] 運籌學(xué) 教學(xué)改革 現(xiàn)代信息技術(shù)
一、 運籌學(xué)課程教學(xué)存在的問題
1. 教學(xué)方法單一,師生互動性差
延用傳統(tǒng)的“粉筆加板書”教學(xué)模式,以課堂教學(xué)為主,教師居主導(dǎo)地位,學(xué)生則處于被動的地位,課堂教學(xué)信息量小,效率低。
2. 脫離實用性,缺乏靈活性
多數(shù)教師是數(shù)學(xué)出身,缺乏必要的工程技術(shù)和管理知識,使得目前運籌學(xué)教學(xué)普遍存在重數(shù)學(xué)理論與解題技巧的傳授,重模型運算的硬結(jié)果,甚至當(dāng)成一門純數(shù)學(xué)課來對待。教學(xué)中重理論,輕應(yīng)用;重知識,輕能力;使得學(xué)生面對實際問題只能硬搬照抄,缺少應(yīng)有的靈活性。
3. 課程教學(xué)內(nèi)容不夠科學(xué)
現(xiàn)今大多數(shù)學(xué)校對于不同專業(yè)、層次和類型的學(xué)生,仍然“一視同仁”,不能“量身定做、因材施教”,使得學(xué)生在非必需的內(nèi)容上浪費了時間,分散了學(xué)生的注意力和精力。
4. 考核評價系統(tǒng)陳舊不科學(xué)
目前運籌學(xué)大都采用傳統(tǒng)的“期末一張卷”的考核方式,根本體現(xiàn)不出運籌學(xué)的實踐性,使得學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生很多壓力,而且導(dǎo)致很多學(xué)生重視理論知識,而忽視實踐能力的訓(xùn)練。
這些問題顯然不利于學(xué)生的培養(yǎng),所以非常有必要進行改革。
二、 運籌學(xué)課程教學(xué)改革實施的思路
運籌學(xué)課程的改革包括授課內(nèi)容的選擇、教學(xué)手段的改變以及考核方式的變化,是教育思想觀念的改革,是全方位的課程改革。結(jié)合當(dāng)前運籌學(xué)教學(xué)中存在的突出問題,本文認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面進行運籌學(xué)教學(xué)的改革:
1. 教學(xué)內(nèi)容的選擇與優(yōu)化
運籌學(xué)主要是利用數(shù)學(xué)工具研究、解決實際問題, 因此在內(nèi)容的選擇方面應(yīng)以數(shù)學(xué)建模教育為主線, 以介紹各種算法為載體, 最終以解決實際問題為目的, 使學(xué)生學(xué)以致用, 學(xué)用結(jié)合。教學(xué)過程中, 既要注重運籌學(xué)的基本理論和方法,提高學(xué)生運用運籌學(xué)方法構(gòu)建優(yōu)化決策模型的能力, 又要培養(yǎng)學(xué)生解決具體優(yōu)化問題的實踐能力,通過該課程的教學(xué)力求使學(xué)生做到概念準(zhǔn)確、原理清楚、方法熟練, 能夠熟練建立運籌學(xué)模型, 構(gòu)造相應(yīng)的算法, 并在計算機上通過編程求解。
2. 教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革
改革課堂教學(xué)方法, 是保證教學(xué)內(nèi)容有效實施的主要途徑。如何改革并選擇有效的教學(xué)方法,對講好“運籌學(xué)”非常重要。從以前教學(xué)實踐中,我們總結(jié)了如下三條教學(xué)經(jīng)驗:
(1)加強案例教學(xué)。運籌學(xué)中案例很多,而且有大量成型的案例可以借鑒。而且案例類型多樣、內(nèi)容各異,重視案例教學(xué)可以更充分地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,使學(xué)生積極主動地參與到案例的討論之中,在討論中找出解決問題的方法,在思考中調(diào)動和運用所學(xué)的理論知識。這樣不僅可以使知識得到綜合運用,而且可以強化理論與實踐的結(jié)合,提高學(xué)生分析與解決問題的能力。
(2)加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。首先,我們可以參考其他課程的實踐方式,以課題設(shè)計為主線,以所學(xué)理論為基礎(chǔ),以實際問題為背景,要求學(xué)生結(jié)合理論來解決實際問題。為提高學(xué)生的重視程度,可以將該實踐部分加入課程的最終考核中。其次,在教學(xué)過程中,教師要最大限度的提高實驗環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生利用相關(guān)軟件進行模型的求解,目前運籌學(xué)方面有很多軟件可以選擇使用,例如Mathematics,LINDO, LINGO, MATLAB等。這些軟件既有菜單式的軟件,也有命令式的軟件,學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好運用。另外,還要與數(shù)學(xué)建模競賽緊密結(jié)合。數(shù)學(xué)建模競賽位列教育部四大學(xué)科競賽之首,規(guī)模最大,影響最大。它有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和合作精神,有利于拓廣數(shù)學(xué)在實際生活的應(yīng)用,促進數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展和數(shù)學(xué)教育的改革。凡是參加過數(shù)學(xué)建模競賽的同學(xué)從中都有收獲,運用知識解決實際問題的能力得到了極大的鍛煉。
(3)依托現(xiàn)代信息技術(shù)手段,實現(xiàn)教學(xué)手段的創(chuàng)新。首先,教師要善于利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)。運籌學(xué)課程內(nèi)容本身的特點是“五多一少”,即“表格多、圖形多、模型多、算法多、案例多、理論推導(dǎo)少”,運籌學(xué)的教學(xué)內(nèi)容本身非常適宜運用現(xiàn)代的信息技術(shù)輔助教學(xué)。我們可以制作表格清晰、美觀, 圖形色彩鮮明、可視性強, 效率高、信息量大的多媒體課件,從而克服傳統(tǒng)教學(xué)手段中教師把大量的授課時間花費在畫圖、制表中,效率低下、課堂信息量少、可觀性差的缺陷。
其次,我們還要充分利用計算機網(wǎng)絡(luò)資源提高教學(xué)效果。一方面,在教學(xué)活動中,我們鼓勵學(xué)生利用計算機的交互功能,在校園網(wǎng)、MSN和QQ群上與教師或其他學(xué)生進行相互交流,發(fā)表自己的學(xué)習(xí)體會,將自己的看法與意見發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)資源庫上讓大家共享。另一方面,利用網(wǎng)絡(luò)的開放性、實時性與在線性等特點,為學(xué)生實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造更大的空間,延伸課堂教學(xué)。例如,我們可以把運籌學(xué)教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)成學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺,在網(wǎng)上上傳供學(xué)生學(xué)習(xí)的視頻課件、試題、練習(xí)等學(xué)習(xí)資源。
3. 改革考核體系,促進素質(zhì)教育
根據(jù)我們制定的教學(xué)框架, 借鑒國內(nèi)外有關(guān)院校的教學(xué)經(jīng)驗, 我們可以對傳統(tǒng)的單一閉卷筆試考試進行改革, 采用作業(yè)、實驗報告( 包括計算機編程)、筆試和課程設(shè)計相結(jié)合的考核方式, 這種形式都能夠全面考察學(xué)生對所學(xué)基本知識的掌握情況和綜合應(yīng)用能力, 大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新精神。通過考核方式的改革,引導(dǎo)學(xué)生從應(yīng)試學(xué)習(xí)向提高素質(zhì)和應(yīng)用技能方向轉(zhuǎn)變。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】問題驅(qū)動型;運籌學(xué);教學(xué)改革
【Abstract】Combining with the teaching practice and the characteristics of “operations research” on the course, we attempt to use the problem driven teaching model on operations research, so it can cultivate the ability of comprehensive application of students and practical ability to analyze the problem and management decision making.
【Key words】Problem driven; Operations research; Education reform
0 引言
運籌學(xué)是現(xiàn)代管理學(xué)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。它是20世紀(jì)30年代初發(fā)展起來的一門新興學(xué)科,其主要目的是在決策時為管理人員提供科學(xué)依據(jù),是實現(xiàn)有效管理、正確決策和現(xiàn)代化管理的重要方法之一。該學(xué)科是一應(yīng)用數(shù)學(xué)和形式科學(xué)的跨領(lǐng)域研究,利用統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)模型和算法等方法,去尋找復(fù)雜問題中的最佳或近似最佳的解答。運籌學(xué)經(jīng)常用于解決現(xiàn)實生活中的復(fù)雜問題,特別是改善或優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)的效率。 研究運籌學(xué)的基礎(chǔ)知識包括數(shù)學(xué)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、排隊論、圖論、倉促論、博弈論等。而在應(yīng)用方面,多與倉儲、物流、算法等領(lǐng)域相關(guān)。因此運籌學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、工業(yè)工程、計算機科學(xué)等專業(yè)密切相關(guān)。[3-4]它既有純數(shù)學(xué)高度抽象性與嚴(yán)密科學(xué)性的特點,又有應(yīng)用的廣泛性與實際應(yīng)用廣泛的特點,是一門與計算機使用密切結(jié)合的實用性很強的數(shù)學(xué)課程。通過這門課程的學(xué)習(xí),能使學(xué)生熟練掌握各種常用的算法的構(gòu)造原理和過程分析,提高算法設(shè)計和理論分析能力,并且能根據(jù)實際問題建立數(shù)學(xué)模型,然后提出相應(yīng)的計算方法,并能編出程序在計算機上算出結(jié)果。這既能為學(xué)生在理論方面打下良好的基礎(chǔ),同時又能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和提高解決實際問題的能力[1-2]。
目前,運籌學(xué)課程不僅是應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課程,而且很多物流、工業(yè)專業(yè)也開設(shè)了該門課程。因此,如何進行運籌學(xué)的教學(xué)改革,進一步提高課程的教學(xué)質(zhì)量,越來越引起人們的重視,并成為當(dāng)前教育改革的焦點之一。
傳統(tǒng)的教學(xué)模式大多注重課堂教學(xué),對實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)不夠重視,忽略了對其基本理論的應(yīng)用,結(jié)果導(dǎo)致這門課程學(xué)起來抽象難懂,從而抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,難于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,影響了學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前正在進行的新課程改革重在突出“學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,是課堂的主人;教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者和促進者”這一主體思想[3],在眾多的教學(xué)課堂探索中,教師通過“問題”來引導(dǎo)課堂教學(xué)的方式值得關(guān)注和研究,這種以問題為中心的教學(xué)方式其本質(zhì)就是以教學(xué)中出現(xiàn)的問題為出發(fā)點,驅(qū)動課堂進程不斷產(chǎn)生和發(fā)展,來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考和學(xué)習(xí)為主要的教學(xué)手段。
1 運籌學(xué)中的問題驅(qū)動型教學(xué)模式
問題驅(qū)動教學(xué)法即基于問題的教學(xué)方法(Problem-Based Learning,PBL)。這種方法不像傳統(tǒng)教學(xué)那樣先學(xué)習(xí)理論知識再解決問題。問題驅(qū)動教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學(xué)習(xí)起點,以問題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容,讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的一種學(xué)習(xí)方法。教師在此過程中的角色是問題的提出者、課程的設(shè)計者以及結(jié)果的評估者。
問題驅(qū)動教學(xué)法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與程度,容易激起學(xué)生的求知欲,活躍其思維。這種教學(xué)方法對教師的要求較高,教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導(dǎo)能力。數(shù)學(xué)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握一定的學(xué)習(xí)方法、有一定的各方面能力,從而達到解決問題的最終目的。問題驅(qū)動式教學(xué)模式從一開始就設(shè)計一些問題,讓學(xué)生通過這些問題的解決、分析,找到這些問題的內(nèi)在因素,從而掌握解決這些問題的學(xué)習(xí)方法。然后要求學(xué)生自己學(xué)會提問,學(xué)會將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成若干個簡單的問題,從而得以解決。這一過程中,不但能使學(xué)生掌握一定的學(xué)習(xí)方法,更能培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力,從而使各類問題引任而解[4-5]。
本文主要探討如何在運籌學(xué)課程中引入問題驅(qū)動型教學(xué)模式,即將所要學(xué)的新知識隱含在一個或幾個實際問題中,讓學(xué)生通過對問題的分析、討論,在老師的指導(dǎo)下找出解決問題的方法,從而將枯燥的知識轉(zhuǎn)化為生動的實驗,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
運籌學(xué)中應(yīng)用問題驅(qū)動教學(xué)法,即以“問題”為載體,師生共同完成,以運籌學(xué)中的實際問題為背景作為我們創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境的一個基礎(chǔ),以教學(xué)內(nèi)容中的問題為主線,圍繞提出的問題解決教學(xué)中的實際問題,以此來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),合作研究,使得學(xué)生在解決實際問題的同時感受到數(shù)學(xué)中的美,從而實現(xiàn)師生互動,綜合素質(zhì)共同提高的目的,徹底解決上課時老師在講臺上賣力的講,下面的同學(xué)卻在玩手機或打瞌睡的現(xiàn)象。