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Dong Fang
(廣西民族大學商學院,南寧 530006)
(Guangxi University for Nationalities Business School,Nanning 530006,China)
摘要: 本文從運籌學課程的特點入手,分析了運籌學本科教學的現狀及存在的問題,對運籌學教學改革的方向和思路進行了系統研究和分析,結合素質培養的教學理念對運籌學課程教學的創新實踐提出了獨特的看法。
Abstract: This paper starts from the characteristics of the course of operations research, analyzes its present situation and problems, systematically researches and analyzes the direction and idea of teaching reform, combining the teaching idea of quality training, puts forward a unique view on innovation practice of operations research course teaching.
關鍵詞: 運籌學 教學改革 素質培養
Key words: operations research;teaching reform;quality training
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)27-0202-02
0引言
運籌學是一門應用科學,它廣泛應用現有的科學技術知識和數學的方法,解決經濟、管理、軍事等領域中提出的專門問題;由于這門課程內容豐富、應用廣泛、發展迅速,并可為決策者選擇最優的定量決策依據,因此成為很多高等院校相關專業的重要課程。然而,在當前實際教學中,運籌學授課存在著理論性太強、灌注式教學等問題,較偏重于數學方法的論證,而對于實際問題的解決和印證往往不夠重視,在一定程度上削弱了學生的學習積極性,阻礙了高能力高素質人才的培養,因此舊的教學模式和方法亟待改進。
1運籌學課程的特點
運籌學是一門內容十分豐富的學科,其教學內容包括:規劃論、庫存論、圖論、決策論、對策論、排隊論等內容[1]。同時,運籌學是一門實踐性很強的課程。其具體特點可概括如下:
1.1 運籌學理論應用廣泛其理論已被廣泛應用于軍事部門、工商企業以及各種研究組織內的統籌協調問題,不受行業、部門的限制。
1.2 運籌學是集理論性與實踐性于一身應用科學它既是對各種經營進行創造性的科學研究,又涉及到組織的實際管理問題,具有很強的實踐性,最終應能向決策者提供建設性意見,并應收到實效。
1.3 運籌學是一門技術,最終目的在于解決實際問題它以整體最優為目標,從系統的觀點出發,力圖以整個系統最佳的方式來解決該系統各部門之間的利害沖突。對所研究的問題求出最優解,尋求最佳的行動方案,所以它也可看成是一門優化技術,提供的是解決各類問題的優化方法。
2運籌學教學的實踐現狀
2.1 課堂教學形式相對單一[2]目前,在我們高等院校中,對于運籌學課程的課堂教學形式常常僅限于平鋪直敘地講解課程內容,具體地涉及到理論的數學推理以及解題技巧等方面。雖然講授過程遵循了系統和嚴謹的原則,但難免存在講授形式單一,教學手段死板,以及缺乏課堂活躍氣氛、考試成績評定不夠全面等問題。
2.2 教學重點不突出,重理論輕應用由于運籌學課程難度較大、邏輯性較強等特點,同時執教高校運籌學課程的大多數教師思維縝密、邏輯推理能力較強,因此在向學生傳授知識的過程中也比較傾向于講授運籌數學的深奧,熱衷于運籌學中數學模型的復雜和數學方法的精巧,因此在授課過程中很容易將授課重點放在算題、解題環節上,而忽視了運籌學的原有特色,即運籌學的亮點在于能夠解決跨學科的大量實際問題。其實,運籌學課程蘊含的內容很廣泛,涉及到很多的理論知識作為儲備,而教學中的學時分配又比較有限,運籌學的教學環節不可能囊括運籌學的所有知識內容。另外,我國高校中當前使用的絕大多數運籌學教材也存在著重理論輕應用的做法。
2.3 教學理念不先進,不能與時俱進當今社會中,各學科的知識領域不是獨立存在的,而是交叉聯系在一起的,因此在教學過程中不應局限于本門課程本身的教學任務,而忽視學科發展的前景與先進理念。在市場經濟不斷發展的今天,如果不能以市場為導向進行施教,那么課程本身就失去了學習的價值。
2.4 教學內容過于理論,缺少互動經過較長時間的教學經驗和實際調查分析可知,學習過運籌學課程的絕大多數學生對這門課程有一定的學習興趣,但同時也都認為課程的難度大、理解不透徹等,遇到了問題無從下手。分析其原因主要有四個:①運籌學課程本身具有一定難度,涉及內容廣泛、其理論背景有很多數學推理等,很容易遭到學生的抵觸;②管理類專業的學生數學基礎薄弱,因此學習起來相對吃力;③當前的絕大多數運籌學教育一味地以老師講授為主,老師只是將知識嚴謹、系統地傳授和灌注給學生,而沒有做到以學生為本、調動起學生的學習積極性和培養學生主動分析問題的能力;④教學內容以理論性教學為主,涉及到對實際問題解決比較少,沒有勾起學生的研究興趣和愛好。
3運籌學教學改革創新實踐的思路及建議
3.1 教學理念的提升運籌學不僅是一門技術方法理論,更是能夠很好地應用于實踐的應用科學。因此,教學理念不應僅限于技術方法的傳授甚至是算題解題方法的灌注,而應更多地去關注其在實際應用中的價值。因此,以需求為導向、以市場為導向的教學理念應當得到高校及其老師的重視。在教學過程中,如果能以相關項目為載體,發揮產學研合作教育等形式的新型教育模式,把書本知識和實踐能力為主的生產、實際經驗、科研實踐結合起來進行知識的傳播,不但能夠刺激生產、研究的進展,更能培養學生從實際出發分析解決問題的能力,提高學習效率,同時也會培養出創新型的人才。
3.2 教學內容的合理編排當前的運籌學教材編寫內容中大都涵蓋了規劃論、庫存論、圖論、決策論、排隊論等內容,理論性過強,而各地高校的學生能力相差甚遠,因此需要教師根據學生的實際能力和掌握情況適當進行調整,達到教學內容合理的要求。首先是培養目標,本科教育不同于???,其更注重于素質培養,教學內容也應據此有所調整,做到因材施教。其次是所需知識結構,由于運籌學課程的復雜性,學生需要一定的理論基礎課程作為鋪墊,才能更好地吸收相關知識。最后是課程內容安排,應當抓住教學重點將知識有效地傳承下去。整個運籌學的教學體系層次如下表所示,包括基礎類課程、運籌學課程基本理論以及運籌學技術應用實踐三部分內容。
3.3 課堂講授藝術的重新定位在運籌學教學中,講授是向學生傳授知識和技能,開拓學生的視野,提高學生的分析能力。蘇霍姆林斯基曾說:教師的語言修養,在極大程度上決定著學生在課堂上腦力勞動的效率。尤其是像運籌學這樣的課程,理論性和邏輯性都很強,因此在講授藝術上應多采用以啟發式引導為主,并適當輔以課堂討論以提高學生學習興趣的講授方法。而作為運籌學教師,課堂講授要力求清晰嚴謹、深入淺出、精辟而深透。
3.4 知識內涵的挖掘整合運籌學本身具有一套完整的優化理論,首先可以從現實生活或場合中抽出問題的本質要素以構造數學模型,尋求一個跟決策者的目標有關的解,其次探索求解的結構并導出系統的求解過程,最后從可行方案中尋求系統的最優解法。隨著現代運籌學知識的不斷發展,運籌學的應用可以面向經濟、技術、軍事、社會、醫學、生態和政治等各類復雜系統。因此運籌學的知識內涵應當與社會大系統結合起來,可能會引入一些新的方法和理論。運籌學的理論和技術等還在不斷發展中,新的思想、觀點和方法可能不斷出現。因此,教學過程中應及時接納一些創新性的研究,注重運籌學知識和內涵的潛在發掘和整合。
3.5 實驗教學的有效配合運籌學教學理論性較強,若能配以恰當的實驗教學內容將會促使學生有效地理解知識和掌握知識。從我們自身的感受中可以得知,百聞不如一見,百看不如一做。因此,積極地開展實驗教學,讓學生進入到實驗的環境中,在老師的引導下通過多種多樣、豐富多彩的觀察和實驗,讓學生親身經歷實驗內容,主動地去探索和研究相關知識點,從而獲取新的知識。同時,實驗教學能夠提高教學的質量。僅僅依靠傳統的理論教學形式,學生容易產生逆反心理,造成學習沒有目標、枯燥乏味、失去興趣、缺勤率上升,甚至是對任課老師評價較低等問題,通過配合實驗教學,則可以通過感官感受和親自動手等方式來吸引學生對專業課程學習的興趣,結合理論學習達到學習的最高興奮點,這一點可從圖1中的興奮點曲線得到[3]。
3.6 考試制度的改進考試是檢驗教學質量和學生學習效果的重要手段之一,但目前我國高校的本科教育中運籌學考試制度尚存在某些缺陷[4]:①考試形式單一,主要采取閉卷考試和考卷考試兩種形式;②劃定考試范圍,教師考試前為學生劃定考試范圍的現象是比較普遍的;③考試的題目難度有限,很多教師經常從網站上找來題目以圖省事,或者反復使用同一份試卷;④考試題目不夠全面,僅從應試方面考察學生的能力。這些問題所帶來的負面影響是顯然的,不利于現代運籌學的素質教育,不利于客觀地檢查教學和學習成效,不利于培養學生勤奮刻苦、自主思考的學習態度??荚囀墙虒W過程中的一部分,考試制度的上述不足影響到運籌學本科素質教育的進行。因此,可通過隨堂測驗、實驗報告、小組討論發言等多樣化的考試方式對學生的學習效果進行考察。
4結論
未來的的世界是人才競爭的世界,而高等教育是培養人才的關鍵之所在,經濟發展的日新月異、科技的加速進步以及整個世界的逐步一體化,這些教育外部環境的變化,使得各國的教育體制和教學內容都面臨著前所未有的變革。運籌學是現代科技領域的重要分支之一,是一門具有特殊重要地位的科學,因此,其教學改革自然倍受人們重視。從目前情況來看,我們的本科運籌學教育實踐存在著某些不足之處,在這方面的教學改革工作無疑是非常必要的?;谒刭|培養的運籌學課程教學改革主要從六個角度進行:①教學理念的提升;②教學內容的合理編排;③課堂講授藝術的重新定位;④知識內涵的挖掘整合;⑤實驗教學的有效配合;⑥考試制度的改進。
總言之,本科運籌學課程的教學改革的目的在于追尋能夠提高學生學習積極性的素質教育方法,切實提高課堂教學質量,在今后的教學實踐中,通過不斷地推進運籌學教學改革,運籌學課程的教學水平將會上升到一個新的臺階[5]。
參考文獻:
[1]戴道明.經濟管理類專業《運籌學》教學模式改革與創新[J].產業與科技論壇,2010,9,(10):150-152.
[2]張伯生.運籌學教學指導思想與方法實踐研究[J].上海工程技術大學教育研究,2007,(4):17-21.
[3]東方.我國高校物流專業實驗教學改革初探[J].出國與就業,2010,(8):139-140.
關鍵詞:運籌學;課程建設;教學研究;教學方法;教學改革
中圖分類號:G6420文獻標識碼:A文章編號:1674-120X(2016)17-0076-02收稿日期:2016-04-21
基金項目:本文系“中國傳媒大學教學改革項目”(2014 No32)的研究成果。
作者簡介:朱永貴(1964―),男,北京人,中國傳媒大學理工學部教授,博士,研究方向:運籌學、信息處理。
運籌學主要研究系統最優化問題,從實際問題出發,應用數學理論和方法建立數學模型,然后給出求解這些數學模型的各種最優化方法[1]。運籌學主要研究的是線性最優化問題,其內容有線性規劃、目標規劃、整數規劃、動態規劃、圖與網絡分析、排隊論、存儲論、對策論、決策論和啟發式方法[2]。運籌學是信息與計算科學、數學與應用數學、統計學和其他相關專業的專業基礎課,其目的是培養學生綜合各學科知識,利用運籌學的方法對實際問題進行定量分析和數學建模,通過本課程的學習為大學生進一步學習專業課程奠定理論基礎,使其具有系統優化的思維方法和邏輯推理能力,從而全面提升大學生應用運籌學解決實際問題的能力[3]。通過對“運籌學”課程的調研和課程教學的親身體會,發現目前“運籌學”教學過程中存在許多問題亟待解決,還有很多方面達不到“運籌學”課程的培養目標。為此我們探索和研究了“運籌學”課程教學的規律和特點,找出了解決問題的一些積極有效的方法。下面從“運籌學”課程培養目標、教學現狀和存在的問題、教學改革措施、教學改革方法幾個方面討論了“運籌學”課程教學改革研究的重要性。
一、“運籌學”課程建設目標
“運籌學”課程的實際應用非常廣泛,涉及很多專業知識,要求學生系統掌握運籌學的基本數學模型、基本概念、基本理論、基本算法和數據處理的基本能力。本課程建設的具體目標如下:
(1)要求學生掌握“運籌學”課程中的線性規劃與單純形法、對偶理論和靈敏度分析、運輸問題的數學建模和表上作業法、目標規劃的數學模型和解目標規劃的單純形方法。
(2)要求學生系統地掌握整數規劃求解的分支定界法和割平面法,掌握0-1型整數規劃數學模型及其求解方法,能夠熟練求解指派問題。
(3)要求學生掌握動態規劃方法、圖與網絡優化方法,系統掌握排隊論、存儲論、對策論、決策論的基本概念和求解方法。
(4)培養學生能夠從實際問題中抽象出運籌學問題,并借助于計算機得以解決,提高學生分析和解決實際問題的能力。
(5)培養學生的創新性意識,讓他們善于發現問題、分析問題和解決問題。
二、“運籌學”課程教學現狀和存在的問題
1教學內容過于陳舊和教學重點不突出
在目前高等學校教學改革的大環境下,現階段開設的“運籌學”課程教學內容偏重于經濟管理專業所使用的“運籌學”,而且內容主要是線性最優化問題。線性優化問題對非線性科學不再實用。隨著科學技術的發展,特別是信息科學的發展,非線性問題越來越多,與此相適應則需要非線性最優化方法去求解非線性最優化問題。只有這樣才能適應高等學校的教學改革要求,才能使“運籌學”課程教學富有活力,進而實現“運籌學”的課程建設目標。
2教學手段過于單調,沒有創新性
目前“運籌學”課程教學以多媒體教學授課方式進行,缺少板書教學。利用多媒體教學,僅僅顯示PPT的內容,沒有有針對性地對部分定理給出一些數學推導過程。學生們獲得的信息非常枯燥、非常有限,講課的速度過快,學生很難跟上主講教師的思路與節奏,同時也沒有更多的時間去獨立思考,最終導致課堂教學效果比較低。比如單純形法求解線性規劃問題、表上作業法求解產銷平衡運輸問題、分支定界法求解整數線性規劃問題,在講解過程中過于重復,缺乏創新性的內容。
3教學內容的取舍與側重點不明晰,主次選擇不恰當
講授“運籌學”課程的大多數教師是數學出身,不太熟悉計算機軟件的使用,教學過程中偏重于理論分析與解題方法的講解,不注重算法的實現和程序的編寫,也很少安排上機實習。結果大部分學生認為“運籌學”課程比較抽象,對本課程的學習缺乏興趣。目前“運籌學”課程中的主要教學內容有線性規劃、整數規劃、運輸問題、目標規劃和動態規劃、圖論與網絡等,而大部分高校設置的教學課時是48學時。由于受教學課時的限制,在教學中不可能講完所有的內容。對于不同專業、不同學科和不同類型課程的學生如何選取教學內容,以滿足教學改革和教學內容創新的需求,需要我們進一步探索。
4教學方法需要更新,考核方法要科學合理
如何在本課程的教學過程中更多地激勵學生去主動積極地學習課程內容,提高課堂的教學效果是值得探討的一個重要問題。為此,我們教師要突破傳統的教學理念,改變以往的教學方法,引進和學習國內外具有創新思想的教學理論和方法。對學生學習情況進行合理的考核是提高學生學習積極性的重要環節?!斑\籌學”課程主要培養學生創造性地分析問題、建立模型并解決問題的能力,但教學結果的考核常采用傳統的閉卷筆試的模式,主要考查一些概念和定理與計算方法,致使學生死記硬背“運籌學”的理論、概念和方法,這導致多數學生考完試后就忘記所學內容,談不上“運籌學”的實際應用能力的提高。為此,我們要對“運籌學”采取閉卷考試和上機實驗環節測試的考核方法,其目的在于尋找更科學、更適合學生們的教學方法。
三、“運籌學”課程教學改革措施
1優化“運籌學”課程教學內容
不同專業的培養目標一般是不同的,不同專業的學生對“運籌學”課程知識點的需求也是不一樣的。因此,我們對教學內容的選取要按照不同的專業進行取舍。選取以學生需求為導向的教學內容,這樣不僅滿足了不同專業學生的培養目標要求,而且還做到了因專業施教,提高了“運籌學”課程的教學效果。
2建立科學合理的“運籌學”課程體系
選擇教學內容是教學過程的重要環節,在這個重要環節中,我們要注重引進新的教學內容、教學理念與教學方法,建立合理的課程體系。我們應該按照“運籌學”課程的培養目標,力求使課程內容的設置和難度的確定符合大學生的認知規律?!斑\籌學”應用范圍廣,涉及專業多,不同專業學生的知識基礎千差萬別,對“運籌學”的要求也有所不同。對信息與計算科學、數學與應用數學兩個專業的本科生開設“運籌學”課程,要較系統地講解“運籌學”的理論知識和應用方法,使他們掌握基本的數學規劃方法,線性規劃、整數規劃、0-1規劃的數學模型、基本概念、基本理論、基本算法和實際應用。而對于統計學專業的本科生來說,所開設的“運籌學”課程要與“經濟數學實驗”課程相結合,介紹經濟管理和生產管理實際問題建模的案例及Matlab、Lingo等計算軟件的使用和編程的技術和方法,增加實踐教學過程,使學生能夠解決經濟領域中的現實問題,同時也為學生從事該方向的繼續學習與深入研究打下基礎等。
3優化“運籌學”課程教學手段
合理使用多媒體教學,多增加板書內容。例如,在講解圖解法求解線性規劃問題、整數規劃問題時,應該使用多媒體課件技術將目標函數的等值線在約束域中沿著梯度方向平移,恰好離開約束域時即得到線性規劃問題的最優解和最優值。用單純形法求解線性規劃問題時,不斷更新單純形表的過程是一個非常煩瑣的過程,所以應該使用黑板講解單純形法的數學思想是Gauss迭代過程,從理論上要讓學生明白單純形方法是怎么得到的。這有助于學生在上機編程實現單純形方法求解線性規劃問題。在“運籌學”課程的教學過程中,合理運用多媒體技術,將黑板板書與其結合使用,讓學生及時理解、消化課堂知識,從而提高教學質量。在“運籌學”課程的教學過程中, 合理應用案例教學。案例教學模式可以通過教師引導、學生參與,培養學生的分析問題和解決問題的能力。適當加入實驗教學環節,“運籌學”課程中的數學模型問題涉及的決策變量數目一般比較多,約束條件也比較復雜,從而會使問題求解的計算量增加。為此可考慮利用計算機進行實驗教學,使得學生掌握基本的計算工程軟件如Matlab的操作。這樣不但可以減少手工計算的煩瑣性,而且節約了計算時間,將更多的時間和精力應用到數學建模、結果分析等方面,進而培養和提高學生解決實際問題的能力。
四、“運籌學”課程教學改革方法
運籌學的教學內容與教學方法,要滿足數學與應用數學、統計學、信息與計算科學以及非數學類專業學生的需求。要突破傳統的教學方法和教學模式,不斷改革、不斷創新,要在“運籌學”課程實踐教學過程中探索新的教學規律和教學方法,進一步修訂、完善教學課件,根據本課程的教學特點采用板書與課件有機結合的方式,增加新的教學內容,全面提高教學效果。要循循善誘、因材施教,不拘泥于呆板的教學方式,從各類專業的學生基礎出發,激發所有學生的學習興趣。主講教師要積極主動地與學生形成一個互動式教學氛圍,提高課堂的教學效率。要開發“運籌學模型求解教學輔助軟件”,用來幫助指導學生掌握運籌學模型的求解方法和思路。要適當吸納國際化課程教學方法,可以以英語教材為輔助教學材料,插入一些雙語教學。
在課后定期開展一些專題講座,講座的形式可以多種多樣,可以由學生來講,也可以由與“運籌學”課程有關的教師來講。第一階段可以介紹運籌學領域的發展歷史和發展現狀,第二階段主要介紹“運籌學”在經濟領域的企業管理、生產管理、庫存管理、物流管理、科學管理工程等中的應用,第三階段主要介紹“運籌學”領域的前沿問題和最新動態。通過系列學術講座活動,能夠讓學生了解如何應用“運籌學”工具解決實際生活問題,同時可以拓寬學生的學術視野,激發學生的學習興趣,提高學生的研究能力,激勵他們利用“運籌學”知識解決實際問題,從而提高他們理論聯系實際的能力。
參考文獻:
[1]朱永貴“運籌學”課程建設探討教師,2012,(11):31―32.
工程管理專業具有工程與管理復合的特點,注重理論與實踐的結合,致力于培養實踐能力強的技能性、應用型人才,強調教學內容理論與實踐相結合,提出多種教學手段,著重提高學生發現與解決問題的能力。一方面,運籌學作為工程管理專業的專業基礎必修課,必須有效支持工程管理專業的培養目標。另一方面,運籌學的系統方法有助于培養工程管理專業人才的整體思維能力。運籌學以系統的整體觀念為核心,通過多學科的綜合,有助于培養和提高管理人員解決實際問題的能力。
二、教學中存在的問題
運籌學的理論與方法不同于高等數學、線性代數等基礎數學課程,它不是簡單的數學計算,而是綜合應用數學、經濟學、管理學、物理學、化學等多學科的理論與方法,運用系統思想解決實際問題。
(一)教學目的不明確
工程管理專業的人才培養目標是符合行業、企業標準的應用型人才,課程體系建設標準是建設內容具有針對性、應用性突出的優質課程。而目前運籌學的教學仍然存在重視理論教學、忽略應用研究的現象,最終導致教學中注重公式和算法的講解,很少將實際案例引入課堂教學,課堂教學亦如此,使得學生只會按已有題型計算,不善于探究所學知識在實際問題中的應用。
(二)教學內容安排不夠合理
本校工程管理專業運籌學是擁有較多分支及方法的專業基礎課程,也是工程管理專業考研的專業課。目前,計劃僅有32學時,對于運籌學的學習要求是不夠的,需要有效安排教學內容,突出重點,精選例題,并適當增加理論學時及實驗學時。
(三)教學方法不夠靈活
運籌學的教學方法仍停留在傳統的以講授為主,教學手段不夠靈活,教學方式單一、互動性差,學生僅僅學到書本的理論與例題,沒有延伸性的知識。
(四)實踐教學環節不足
本校工程管理專業仍采用理論教學,缺乏實踐環節,學生僅掌握建模方法進行手工計算,并未進行計算機實踐練習,不能利用軟件求解模型,降低了課程應用的操作能力。線性規劃中單純形法和運輸問題僅能解決變量較少的情況,變量較多的情況必須借助計算機軟件求解。
(五)缺乏適用的教材
教材理論性、邏輯性較強,重點介紹相關理論與模型,缺乏實際案例的介紹與討論,也沒有相關軟件的方法,且對學生的數學基礎要求較高,許多同學看到教材中復雜的公式及推理就已開始畏難,后續學習信心缺失。
(六)成績考核不科學
考查仍采用筆試,缺乏對綜合能力的考核,僅能考查學生對基本理論與方法的掌握水平,不能評定學生對運籌學方法的掌握水平。
三、教學改革建議
(一)明確教學目的
通過學習使學生掌握系統分析方法,樹立整體觀念,解決工程管理實踐中遇到的優化決策問題。運籌學教學應結合人才培養目標和課程體系建設的要求,重視運籌學思想的應用及實例教學,使學生掌握解決實際問題的能力。
(二)合理安排教學內容
根據工程管理專業的培養方案及課程體系,合理安排教學內容。工程管理專業注重培養技能型、應用型專業人才,除了講授運籌學的基礎教學內容,更應側重于理論知識在工程實踐中的應用研究,在教學中應增加與專業發展相關的前沿知識的介紹,拓寬知識面,提高學生的科研創新能力。
(三)改進教學方法
1.加強案例教學。
介紹管理科學中的大量成熟的運籌學應用案例,鼓勵學生參與課堂討論,提高學生興趣,對成功案例進行分析,總結成功經驗。提出實際管理案例,引導學生采用運籌學的理論與方法解決,培養學生的系統思維能力。如線性規劃方法可應用在鋼筋下料、土石方調運等方面;博弈論可應用在工程招投標、工程質量管理、工程風險管理、工程監理等方面。
2.簡化理論推導。
對于教材中較長篇幅論證的理論,講解時要進行歸納,側重理論的應用性,避免過分強調公式推導過程,而應側重于模型的建立和應用。如第一堂課通過講述古代文獻中體現運籌學思想的案例,引起學生學習運籌學的興趣;通過運籌學思想的應用實例,使學生認識到課程的重要性。運籌學課程內容多,邏輯性強,教師一定要深入淺出,注重條理,突出重點。再如,講解單純形法中松弛變量、剩余變量、人工變量的區別時,應注意結合三種變量的經濟含義,讓學生在理解的基礎上區分三種變量的含義與作用。在講解單純形法四種解的判別中要注意歸納總結,將單純形法的原理與解的判別結合起來,有助于學生理解和掌握解的判別標志。
3.多媒體教學。
合理運用多媒體教學,可有效減少理論推理和公式推導時間,重點突出運籌學的應用。課件中要突出案例等實際問題的主體地位,弱化理論論證、公式推導、數學計算等,著重闡述解決問題的思路與方法,提高教學效果。
4.進行輔導答疑。
對章節重難點及易混易錯點當面答疑,及時了解學生對重難點的掌握情況,并針對大部分學生的疑惑和作業中的典型錯誤等進行系統講解,彌補學生的知識薄弱點。
5.啟發式教學。
教學過程中提出實際問題,讓學生自行思考、分析解題思路,親自動手建立相應模型,運用計算機軟件等手段求解,對涉及到的問題展開討論。如模型建立的假設、問題目標的理解、目標條件的分析、模型的建立、求解的步驟及方法、結果的討論等,教師適當引導,必要時給予解釋說明,讓學生掌握解決問題的整體思路,最后可讓學生以課題報告的形式做出系統全面的分析。
(四)加強實踐環節
開展教學實驗課程,選擇較成熟的教學軟件如LINDO,LINGO,WINQSB,EXCEL,鼓勵學生運用軟件編程解決問題,利用計算機代替手工計算,提高動手能力。鼓勵學生參加全國大學生建模大賽,實現理論學習與解決問題相結合,提高對知識的運用能力。
(五)加強適用教材建設
工程管理專業優勢特色專業建設目標中提出建立并創新“素質優良、能力一流”的理論與實踐一體化的課程體系。編寫適合工程管理特色專業的運籌學教材,要重點強調相關理論方法與工程管理和實際生活的結合,增加案例分析;突出運籌學分析和解決問題的思路與方法,理清問題的解決思路,量化相關數據,建立數學模型,運用軟件求解,側重方法的應用與結果分析。
(六)推行科學的考核方式
在考核方式上,將傳統考查課本知識點的筆試形式改為課堂分組討論、軟件應用、案例作業、課程設計等綜合考查方式,突出工程管理專業的運籌學教學目的??己藘热輵獓@工程管理專業方面的知識重點展開,結合工程管理實際問題進行專題研究。
四、結語
[關鍵詞]運籌學;教學模式;翻轉課堂
[中圖分類號]G642[文獻標識碼]A[文章編號]1671-5918(2017)12-0114-02
doi:10.3969/j.issn.1671-5918.2017.12.050[本刊網址]http:∥hbxb.net
一、引言
運籌學在工程造價專業課程中占有非常重要的地位,在解決工程問題時具有很強的實用性,它運用已有的數學方法和科學技術知識,解決現實工程里所遇到的各種專門問題,為工程技術人員選擇最好的工程方案提供定量的依據。運籌學是一門綜合性很強的學科,如綜合運用數學、心理學、經濟學、管理學、物理學等方法。對于以培養“應用型、創新型、專業型”人才為辦學目標的高校來說,在工程造價專業課程設置中開設運籌學,目的就是通過運籌學的學習,可以使學生在掌握基本理論、基礎知識以及基本方法的基礎上,能夠熟練運用運籌學相關方法來解決工程中的有關優化決策問題,如工期優化、費用優化、資源優化等,培養學生的系統思維方式和創新思維的能力,增強學生的定量分析能力,從而提高了學生分析和解決工程中遇到的各種實際問題的綜合能力。運籌學的內容一般包括規劃論(包括線性、非線性、目標、整數、動態規劃)、圖和網絡分析、排隊論、存儲論、對策論和決策論等。
二、教學過程中存在的一些問題
(一)數學專業和工程造價專業教學的內容相同,教學方法單一
我校有兩個學院開設“運籌學”課程,信息工程學院的數學與應用數學專業、農業與水利工程學院的工程造價專業。數學與應用數學專業學生所學到的數學基礎知識、基本理論比較多,而工程造價專業的學生只學習了工科數學分析、概率論與數理統計、線性代數這三門課程的相關基礎知識和基本理論,因此,兩個專業的教學內容和教學方法不能一概而論。數學與應用數學專業的教學要注重運籌學的基礎知識和基本方法的講解、定理的理論推導與實際應用并重,而工程造價專業的運籌學教學則應該重點介紹運籌學的基礎知識、基本方法以及運籌學在工程中的實際應用,而對于定理理論推導可以簡要說明。
(二)不同專業的教學大綱、授課學時不同,教學的側重點相同
我校數學與應用數學專業運籌學的授課學時是72學時,而工程造價專業運籌學的授課學時只有48學時,要想講授全部的內容是不可能的,因此,要結合工程造價專業的專業特點及培養目標,對教學內容、教學側重點進行適當的刪減,應盡量選擇與工程實際聯系比較緊密的相關內容進行教學,并結合工程中的實際案例進行講解,而對于一些定理的推導過程可以略講,只需講清定理的證明思路即可。
因此,針對以上教學過程中出現的一些問題,在工程造價專業教學中,要著重從教學內容和教學方法這兩個方面進行改革。
三、講授內容及教學方式改革的措施
(一)以工程實際問題為背景,恰當、合理選擇教學內容和教學案例
考慮工程造價專業學生的培養目標,結合工程造價專業的特點,合理選擇教學內容。例如線性規劃理論中,可以主要介紹線性規劃模型及單純形方法、線性規劃的對偶理論及靈敏度分析、線性規劃的軟件求解及應用舉例;運輸問題中,主要講解運輸問題數學模型及表上作業法、產銷不平衡的問題及其求解方法、產銷不平衡的問題應用舉例;目標規劃中,重點介紹目標規劃的數學模型及圖解分析法、解目標規劃的單純形法、目標規劃的靈敏度分析及應用舉例;整數規劃與分配問題中,主要介紹整數規劃問題特點及求解方法、分配問題及匈牙利法、整數規劃問題應用舉例;動態規劃理論中,重點講解多階段決策問題、動態規劃基本概念和基本方程、資源分配問題和排序問題;圖與網絡分析理論中,主要介紹圖的基本概念、樹和最小支撐樹、最短路、網絡最大流和最小費用最大流問題;網絡計劃理論中,主要介紹PERT網絡圖的繪制、PERT網絡圖的計算、關鍵路線和網絡計劃的優化和有關軟件。
運籌學中涉及到的相關軟件,如LINDO、MATLAB、LINGO和EXCEL等的相關介紹應結合工程中的實際案例進行講解,要注重教學內容與工程造價專業之間的聯系性、交叉性以及解決問題的多樣性,對運籌學的相關分支的教學內容精細挑選,以工程為背景,選擇工程中的實際問題作為教學案例。
(二)TBL+PBL+“翻轉課堂”相結合的教學模式
TBL(TaskBasedLearning)是以課前布置學習任務為主要線索,將學生所要掌握的知識與方法隱含在具體任務中,學生首先要分析任務,指出有疑問的地方、明確解決問題所需要的知識體系,并在老師的指導下解決問題,進而,使學生在完成所給任務的過程中理解相應知識,并獲取相關技能的一種方法。任務的設計不僅要考慮工程造價專業學生的基礎水平差異由淺入深,還要有綜合性、趣味性、真實性和可操作性,以便讓學生參照所給出的步驟進行相應的操作,從而達到掌握與鞏固所學習的知識點和操作技能的目的。
“翻轉課堂”的產生源于美國的科羅拉多州的一所高中,因學校建在山區,氣候非常惡劣,學生經常不能來校學習,為了讓沒來的學生能夠學習講過的知識,該校老師采用錄屏的軟件來錄制課堂中的演示文稿及講解視頻,并傳給缺席在家的學生自學。漸漸地,這種學生在課外或在家觀看教學視頻自學,教師在課堂與學生進行討論、答疑輔導、指導學生完成作業的教學模式,就是“翻轉課堂”的由來。針對工程造價專業的教學目標,設計出適合工程造價專業學生的學習資源和符合學生能力與知識水平的任務,明確學生應該獲取的理論知識的視頻。視頻要具有資源容量較少、講授的時間較短,且能滿足學生對運籌學相關知識點的學習、按照需要選擇要學習的視頻,這樣,既能查缺補漏,又能鞏固強化知識的特點。
PBL(ProblembasedLearning)是以問題為導向的教學模式。PBL教學模式對教師的能力和學生的素質有很高的要求,因此,在學生學完每個章節后,教師需要以實際問題為基礎,設計一些綜合多個知識點的問題,讓學生以小組的形式對問題進行探究,運用所學到的知識提出解決方案,進而達到培養學生運用已學知識分析工程問題和解決工程問題的綜合能力。
以“單純形法”的課堂教學為例。課前教師將單純形法的教學視頻和單純形法課堂教學的PPT傳給學生,要求學生在課外結合PPT自學視頻內容。可以從以下幾個方面進行設計:
1.教學內容與教學要求
教學內容:(1)單純形方法解線性規劃問題的基本思路。(2)單純形方法的表格形式。(3)求目標函數取最大值的線性規劃的單純形方法。(4)線性規劃問題最優解的判定。
教學要求:(1)了解單純形方法解線性規劃問題的基本思想。(2)熟練掌握單純形法表格的基本形式。(3)掌握判定線性規劃問題最優解的方法。(4)會用單純形表格形式求解線性規劃。
2.教學重點與難點
教學重點:(1)單純形方法表格形式。(2)線性規劃問題最優解的判定。
教學難點:(1)單純形方法解線性規劃的基本原理。(2)單純形方法表格形式。
3.教學過程
課上重點解決教學視頻中所提出的相關問題,布置綜合性練習,輔導答疑,講評練習。
(1)單純形方法解線性規劃問題與線性代數的哪些知識相關?(2)單純形表格中初始基變量怎樣確定?(3)在換基迭代過程中人基變量和出基變量如何確定?(4)最優解怎樣判定?
四、結語
翻轉課堂改變了教學結構順序,充分利用學生的課后時間,學生可以反復看視頻,減少了課堂上講授的時間,增多了輔導答疑的時間,實現了“個性化”教學,做到了因材施教,提高了課堂教學效率。在任務的驅動下,實現了老師的主導地位和學生學習的主體地位,體現了教學并重的教學理念,有利于調動學生的學習的主動性和積極性,進而提高學習的效率。PBL教學法注重學生解決綜合性問題的能力,通過學生在課上交流討論后,確定解題思路,最終解決實際問題。
關鍵詞:運籌學;經濟管理;應用
引言
運籌學的英文名稱為“Operational Research”,直接翻譯為“作業研究”[1]。指的是對經濟管理活動該怎樣行動進行研究,怎樣以最小的付出獲取最大化的成效,就是我們常說的最優化。運籌學需要充分利用科學技術知識與數學方法,將經營管理中的問題有效解決,進一步提出相關決策方案,在保證決策方案是最優化的同時,為定量依據提供充分有效的保障。鑒于此,本課題對“計算運籌學在經濟管理領域的應用”進行分析與探究具有較為深遠的意義。
1.運籌學相關原則及工作步驟分析
在運籌學的應用過程中,需要充分遵循一些原則,主要包括:(1)合作原則。指的是處于運籌學的相關工作人員,特別是同一部門的員工與員工之間,需進行密切的合作。(2)互相滲透原則。是指部門與部門之間需要換位思考,對彼此的問題進行滲透考慮,不僅僅只考慮自身部門的問題。(3)寬容原則。指的是對于問題,在解決方面思路要廣闊,需要具備多種方法,不能局限于單一的解決方法。(4)獨立性原則。對問題進行實質性研究過程中,需要有自身的見解,不能由于被旁人左右而擅自更改解決方案[2]。(5)均衡性原則。指的是需要對所存在二代各類矛盾進行全面考慮,有效處理矛盾,使各方關系得到有效平衡。
總之,在充分遵循以上原則的基礎上,才能夠為進一步作出最優化的決策提供保障依據,最終為經濟效益及社會效益的提升奠定扎實的基礎。另外,在運籌學工作中,主要是對問題進行處理,進行將問題進行有效解決。這一過程需要對原材料、人力、物力、信息及資金等多方面的因素進行綜合考慮,具體工作流程為:提出問題并形成問題構建模型求出最優解對最優解進行實質性檢驗對最優化采取相關控制措施對最優化投入使用[3]。
2.計算運籌學在經濟管理領域的具體應用探究
運籌學通過提出問題及分析問題,進一步采取建模求解措施過程中會利用到許多分支學科,例如線性規劃、非線性規劃以及動態規劃等,均屬于運籌學的范疇。在經濟管理活動中,線性規劃是一種應用廣泛的方法,能夠使生產計劃以及資源優化配置等問題得到有效解決。有學者[4]以生產計劃問題為例,進一步進行詳細。
隨著社會經濟的發展,為了更好地應對日益復雜的市場競爭環境,計算運籌學在經濟管理領域中應用,顯得尤為重要。在實際應用過程中,要注意以下幾點:一是對運籌學模型的構建和應用時,要注重經濟管理所需要達到的目標,明確目標的情況,才能夠更好地對相應的內部經濟信息進行有效管理,并對企業外部環境進行有效把握。例如市場環境、政策環境等等;二是計算運籌學實際應用過程中,要注重數據信息支撐,建模過程中,必須對各種參數以及相應的決策變量進行有效考慮。模型中的決策變量、函數、目標函數構建,參數設置必須對經濟活動實際情況進行把握;三是計算運籌學指導經濟管理領域時,需要利用模型進行數據求解,這一過程中,將會產生新的經濟信息。因此,在求解模型的過程中,模型設置以理論作為基礎,會與實際情況存在一定的偏差,對于這一問題,必須切實把握其中的差異性,將最優解能與實際問題的最優解進行有機結合,能夠真實地反應出實際情況,有利于經濟決策者進行相應的決策。
結合運籌學問題建立了數學模型,并且在數學模型建立之后,采取傳統解題方法或者圖解法進行求解,進一步將運籌學問題的最優解成果求出來。通過實際案例分析,該學者得出結論:利用線性規劃優化法能夠明確最優化的生產指標,同時使生產工作的組織更加合理、工藝流程在安排上更加規范,并且產品的成份在調整方面更加科學,從而避免了生產管理過程中的資源浪費及資金浪費,進一步為生產經濟實現最大化的經濟效益提供充分有效的保障依據。除此之外,張惠東[5]等經研究表明,對于運籌學問題,還可以采取動態規劃方法進行求解。動態規劃屬于運籌學中的分支部分,屬于一類解決多階段決策過程最優化的數學方法,能夠將多階段的決策問題進行分解,從而分解成為單階段決策問題,以循序漸進的方式求得最優化。動態規劃方法能夠解決很多運籌學問題,主要包括了排序問題、庫存問題、生產調度問題以及資源配置問題等。并且,有學者通過動態規劃方法成果解決了“庫存-銷售”問題[6]。由此表明,動態規劃方法值得在運籌學問題中應用,在求得最優解的基礎上,為相關生產實現最大化經濟效益提高充分有效的保障依據。
3.結語
通過本課題的探究,認識到運籌學在經濟管理領域具有較為廣泛的應用。本次重點將線性規范優解法應用在生產計劃問題當中作為案例進行了實質性的分析,當然還包括非線性規劃、決策分析以及動態規劃等優化方法,在對實際問題進行求解中均具備顯著的應用價值。例如對于設備更新問題、裝載問題以及生產調度問題,均能夠得到有效解決。筆者認為,利用運籌學方法將實際問題的最優解求出之后,還需要對解進行檢驗,并做好解的控制,進一步將解實施在實際產生過程中,以此使生產經營的經濟效益及社會效益實現最大化。(作者單位:中央財經大學)
參考文獻:
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關鍵詞: 交通運輸專業 交通運籌與優化 考核方法
1.引言
隨著我國高校大學生教學改革和考試改革的逐步實施,學校對各專業的課程體系及教學大綱都進行了大幅度調整。《運籌學》作為一門應用學科,主要采用系統優化的核心思想,對社會各種系統進行整體優化,力求尋找最優解,因此這門學科被廣泛應用于軍事、工業、商業、服務業、民政事業等各領域的最優化及統籌決策問題。本校的交通運輸專業根據交通運輸專業服務性的特點,將《運籌學》課程在2015年的教學大綱中改成了《交通運籌與優化》,這將運籌學與交通運輸的專業聯系得更緊密,更貼近交通運輸行業的教學和實際需求;該課程改革給老師提出了新的要求,在今后教學方法和課程考核方面都需要隨之做適當調整,本文將針對這兩個方面進行探討。
2.教學方法方面
《交通運籌與優化》是一門學科基礎核心課,總共56學時(其中課程實驗8學時)。由此可以看出該課程是一門實踐性比較強的課程,這就要求根據專業特點設計合適的教學方法,根據以往經驗從課堂教學內容和實驗相結合的教學手段上著手。
2.1優化教學內容
根據專業培養目標,該課程的重點是線性規劃、運輸問題、網絡優化部分是重點內容,也是基礎內容。
一是線性規劃部分:要對單純形法和對偶問題進行重點分析,這是線性規劃部分的難點和重點。對偶理論涉及的“影子價格”,屬于經濟運籌學的范疇,因此進行課堂教學時要結合經濟學理論,使學生對對偶理論有直觀的理解和認識。
二是運輸問題部分:運輸問題實際上是一類特殊的線性規劃,很多學生的線性代數基礎知識不扎實,在理解單純形法時遇到很大困難。授課時需要對單純形法的思想和步驟在學時上加以傾斜。
三是網絡優化部分:這部分主要是圖論知識,針對交通網絡的特點,結合路網優化的目的主要講解網絡最短路、最大流和最小費用最大流問題。
在各部分教學中都要適當引入交通運輸相關的例題和案例進行分析,做到讓學生不僅知道怎么“做題”,還讓學生用這個建模和計算方法解決交通運輸領域的相關問題。同時開辟第二課堂,將實際案例引入課堂中,讓學生自主發現問題、解決問題,而不是一味做老師列出的“應用題”。
2.2開設實驗教學課堂
目前,我院引入了一套運籌學教學軟件,為今后開設該課程的實驗教學提供了很好的平臺。實驗教學學時設定為8學時,在這部分學習時間內要求學生加強對基本理論、算法的理解和應用;訓練學生的數學建模能力和創新能力。在教學中,加強對軟件運行結果的分析和討論,使學生加深對運籌學算法的理解。并將課堂上學到的方法學以致用,應用于生活實踐中,加深學生對課堂學習的理解。
3.課程考核方面
《交通運籌于優化》是一門理論性和實用性都很強的課程,不僅要求學生對基礎知識加以消化吸收,還要求學生加以利用和創新,因此單純的理論考試會導致學生出現“高分低能”的現象。在該課程考核方面,結合專業特點要求,我們建立了多元化的考核體系。
一是建立試題庫:試題主要分為兩類,一類是基礎理論知識,主要考核學生對基礎知識的掌握情況,這部分考題要求學生在規定時間內完成;另一類是案例分析,題型可以靈活設置,要求學生在一定課外時間內完成,可以分小組完成,每個小組的題目不一樣,這樣既能考核學生的合作能力,又能考驗學生的學習情況。
二是實驗考核:在規定時間內,要求學生在計算機上利用相關運籌學軟件解決規定的題目,包括建模、求解及驗算等,根據完成的實驗報告綜合評定。
三是教師評價:根據學生平時課堂上提問、回答、課堂練習的情況,考慮老師的評價。
四是其他方面:考慮學生的自評、考勤、論文等。
4.結語
本文根據交通運輸專業學科基礎核心課程《交通運籌與優化》的課程內容和特點,通過分析教學過程中可能遇到的問題,提出了相應的教學方法,從教學內容和實驗教學方面分別進行了討論;分析了當代大學生教育考核體制下的常規理論考試的考核方法對學生學習效果的影響,并提出了幾種可供參考的改革考核方式。
參考文獻:
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1引言
古樸的運籌學思想可以追溯到古代先秦時期。我們運籌學的先驅從《史記》“運籌于帷幄之中,決勝于千里之外”一語中摘取“運籌”兩字作為這門學科的名稱,既顯示其軍事起源,也表明其樸素的思想早已出現在幾千年前的中國。但世上公認的運籌學學科起源于二次世界大戰期間,英、美等國的軍事部門為戰爭需要而成立的一些研究小組的活動。其熱點是集中多個學科領域的科研人員,對某一特定問題進行全面、系統的分析,提出提高某武器系統效率的操作方法和執行策略。第二次世界大戰結束后,運籌學的研究方法在理論上得到全面發展。作為一種重要的管理決策分析工具,運籌學的應用領域也從軍事部門迅速向工商、管理和工業部門轉移。運籌學是研究各種廣義資源的運用、籌劃以及相關決策等問題的近代新興學科。在我國已有五十多年歷史,其目的是根據問題的需求,通過數學的分析和運算,做出綜合性的、合理的優化安排,以便更有效地發展有限資源的效益。“運籌學”名稱最早于1938年出現在英國,當時稱之為“OperationalResearch”,1942年美國開始從事這項研究工作,稱之為“OperationsResearch”。運籌學的發展、運籌學在各領域的廣泛應用、運籌學的定量分析對于解決實際問題的思路及其特點,適合當今社會發展對高級管理決策人才的迫切需要。本課程是工商管理類專業重要的專業基礎課,也是一門實踐性和應用型很強的學科。21世紀,科技進步與社會發展提出了培養信息社會高素質人才的要求,高等教育改革不斷深化,《管理運籌學》課程教學面臨新的挑戰,必須重新對課程原有的教學體系和教學方法進行全面的審視和思考。
2工商管理專業《管理運籌學》課程教學中存在的問題
當前的工商管理專業《管理運籌學》課程教學主要存在以下問題:
一是教學目的不明確,教學方式單一。多數講授《管理運籌學》課程的教師是學數學出身,缺乏必要的工程技術和管理知識,使得目前《管理運籌學》教學普遍存在著偏重教學理論與解題技巧的傳授,將《管理運籌學》當作一門純數學學科進行教學。這與工商管理專業培養要求相脫節,學生在學習過程中感受不到《管理運籌學》在管理中的應用。在教學方式上,也一直延用傳統單一的傳授方式,當學生運用所學知識去分析和解決實際問題時,顯得茫然無措,無從下手。
二是學生學習興趣不濃厚。《管理運籌學》研究問題的基本手段是建立數學模型,并較多地運用各種教學工具。學習《管理運籌學》課程,需要有良好的數學基礎;其前期必修課程包括微積分、線性代數、概率論、概率論與數理統計??梢哉f《管理運籌學》是軟科學中“硬度”較大的一門學科,兼有邏輯的數學和數學的邏輯的性質。工商管理類專業的學生絕大多數是文科生源,不少學生害怕數學。比如線性規劃的單純形法及對偶理論,要想完全領會其原理,需要大量運用線性代數的工具進行推理,因而非常抽象。在課時總體壓縮的背景下,教師要在較短時間內講授完抽象數學原理的推導,學生聽不懂只好放棄這門課程的學習,進而也打擊了學生學習《管理運籌學》的興趣。
三是教學內容不恰當。《管理運籌學》課程包括若干分支,而教學時數有限,因而《管理運籌學》教學不可能囊括所有分支。目前在《管理運籌學》課程的教學中,教學內容的選擇存在一定的隨意行和盲目性,甚至存在教學內容因人而設或因教材而設的現象。
四是教學方法不科學。主要表現在講授方法單一,教學手段不靈活。老師講,學生聽,學生缺乏思考及案例的討論,掌握知識不能做到融會貫通,更不能做到靈活應用,考試方法、考試內容傳統,對于學生學完課程是否能夠運用《運籌學》來解決實際問題,教室較少顧及。
五是實踐教學環節薄弱。如果在《管理運籌學》教學中缺少足夠的實踐環節,學生在學習中即使掌握了《管理運籌學》的建模方法和手工運算能力,但在遇到一些變量較多的數學模型時,也只能一籌莫展。由于缺少上機實踐機會,學生不能利用相應軟件求解模型,從而大大降低了課程應用的可操作性。
3《管理運籌學》課程教學創新實踐改革的必要性
人類社會正在經歷從資本經營到知識經濟時代的轉移,知識經濟的迅速發展將引起教育內容和教學方法的重大變化。根據知識經濟對企業管理模式產生的重大影響,應該對管理科學模型方法課程的教學內容、教學手段、教學方法和教學目標不斷進行改革和創新。強化學生的創新意識,主動預見變化、適應變化、管理變化,并根據內容和外部環境不斷更新觀念,設計未來;重視信息,學會與人合作,講究團隊精神;重視素質教育,培養復合型人才;掌握領導科學,提高管理能力;增加社會實踐,改革教學模式;教學以培養學生建模和解決實際問題的能力為主線;要求學生掌握相關軟件操作,接觸企業決策試驗;培養學生信息檢索能力,組織小組研讀論文,培養學生具備初步的理論研究能力;課外關注應用案例,引導培養其對課程的興趣愛好;并最終以大型作業的形式進行知識的綜合運用與總結提高。社會經濟的發展向《管理運籌學》提出了嚴峻的挑戰,很多實際問題,如風險管理、沖突分析、多目標決策以及對未來變化的預測和駕馭等,都迫切需要分析研究和解決,而按照傳統的教學計劃和方法,學生沒有機會接觸《管理運籌學》這些新的分支?!豆芾磉\籌學》內容豐富多彩,可以分成數學理論、建立模型、計算機軟件的重點都放在討論有限的數學理論方面,因而學生在有限的數學計劃學時內無法學習了解《管理運籌學》形形的模型和算法,從而使學生對許多實際問題缺乏聯想。在科學技術迅速發展,知識激增的情況下,教師不僅要向學生傳授知識,更重要的是要幫助學生提高獲取知識的能力,特別是觀察、聯想、思考、銳意創新等方面的能力。對于《管理運籌學》這門多學科交叉的課程,如果教師在教學時只按傳統的方法向學生灌輸一些概念、理論和方法,就會降低學生的學習積極性,以至達不到《管理運籌學》教學的目的。隨著社會的發展和科學技術的進步,社會更需要復合型管理人才,《管理運籌學》以其內容豐富、覆蓋面寬、應用范圍廣和多學科交叉性等特點,為學生提供管理和決策技能,提供解決實際問題的途徑和方法?!豆芾磉\籌學》教學體系和方法應隨著教學對象和社會發展的變化而進行適時調整和革新。#p#分頁標題#e#
4PBL教學法概述
PBL的全稱是“Problem-BasedLearning”,即以問題為基礎的學習法,由美國的神經病學教授Barrow于1969年在加拿大的麥克馬斯特大學首創。PBL的基本熱點是以教師為引導,以學生為中心,通過解決問題來學習。在PBL的學習方法中,學生由知識的被動接受者轉變為求索者,同時在實踐PBL過程中養成發現問題、解決問題的學習技能,對其終身教育具有深遠影響。PBL教學法在西方國家得到廣泛的推廣和應用,而在我國則處于實驗性探索階段。我院對2006級工商管理專業學生實驗性地實施了PBL教學法,收到了較好的效果。比較而言,我們認為PBL教學法既是一種比較先進的教學方法和理念,也是和我國目前所倡導的素質教育的教育思想和目標相一致的。
PBL教學法的優點可概括為:(1)強調學生學習能力的培養,使學生在學習過程中,通過查找所需的信息源,培養終身學習的能力;(2)充分發揮學生學習的主動性,使學生的學習按需要來驅動;(3)有利于培養學生解決問題的能力和自學能力;(4)加強了各學科間的聯系,同時避免了學科間不必要的重復,有利于學生將不同學科信息進行綜合;(5)密切了師生間、同學間的關系,培養了學生人際交流、溝通和合作共事的能力。
PBL教學法的特點為:(1)以重能力培養代替重知識傳授;(2)以綜合課代替以學科為基礎的課程;(3)以學生為中心代替以教師為中心:(4)以小組討論代替班級授課;(5)以“提出問題、建立假設、收集資料、論證假設、總結”的五段教學法代替“組織教學、復習舊課、上新課、鞏固新課、布置作業。”鑒于這些特點,世界上許多國家,尤其是發達國家有相當一部分商學院都在應用這一教學方法。而且實踐表明,這一教學方法在商學教育領域中的應用非常成功,正如美國哈弗大學校長ToslesonD教授所說,“PBL教學法是一種有效果的和高效率的教學方法”。
5基于PBL教學法的《管理運籌學》課程教學改革與實踐的思考
綜上所述,改革《管理運籌學》課程的“學方法,應該從突出課程的應用型入手。這樣,PBL教學法就特別適合應用于《管理運籌學》的課程教學中。依據PBL教學法的基本理論,全面改革該課程的各個教學環節,重新整合各個知識點,提出以問題為基礎的《管理運籌學》課程啟發式教學法,必將能夠解決現實教學中存在的問題,顯著地改善教學效果。
(1)教材的選用應根據PBL教學法的特點選擇合適的教材。我們更換了原有的教材,新教材以教案為中心,突出實際問題的提出、分析和解決方法,強化計算機的應用,弱化數學理論的推導。雖然新教材并不是為PBL教學法設計的,但其教學理念與PBL教學法同出一轍,為順利實施PBL教學法奠定了基礎。同時,我們針對教材中存在不足,還自編了部分教學內容。
(2)問題的設計。設計問題是PBL教學法的基礎。在傳統的教學過程中,教學內容與實際嚴重脫節。教學中所提的問題僅僅是為了組織教學,說明相關的數學理論。而PBL教學法則從實際問題出發來組織教學,將數學理論隱含在解決實際問題的過程中,從而達到讓數學理論服務于培養學生解決實際問題能力的目的。因此,每個問題的提出都應該有明確的目的和要求,要與生活和科學實踐的真實情景聯系,與教學要求的基本概念、基本結論和基本方法聯系;問題還應具有一定的復雜性和難度,能夠激發學生的探索精神,鍛煉學生的團隊合作精神。問題主要涉及生產計劃、銷售計劃、運輸計劃、投資計劃、設備管理和存貯策略等管理領域。
(3)學習活動的設計。學習活動主要包括以下幾方面:①組建團隊。根據自愿原則,由學生組成2-3人的研究團隊,團隊中各成員根據自身的特長在問題分析、數學理論、計算機應用、論文撰寫等方面進行分工合作。②選題。每個團隊根據自身的特點和興趣,從老師提出的多個實際問題中,選擇其中的兩個問題進行研究。③查閱文獻、學習數學理論。每個團隊在確定研究的問題后,通過互聯網、圖書館、現場調查、咨詢相關業務專家等方法獲取和研究相關文獻資料。團隊成員通過討論的方法對問題進行分析研究,在解決問題的過程中,學習所涉及的數學理論和數學方法,為解決問題奠定基礎。④建立數學模型。根據問題的類別確定相應的數學方法,在合理的假設和抽象歸納的基礎上,運用數學理論和方法建立數學模型。⑤求解數學模型。通過計算機編程求解數學模型,可以訓練學生的計算機應用能力,為在今后工作中更好地運用計數機打好基礎。⑥撰寫論文。問題解決后,要求撰寫論文,對解決問題的過程進行總結。除了包括數學模型的建立和求解必要內容外,還要寫出研究和學習過程中存在的問題和體會。⑦課堂報告。各個團隊在課堂上要向全體同學報告自己的研究成果,老師和其它同學通過提問及質疑的方式參加討論。⑧總結。學生根據報告過程中發現的問題,完善和修改論文,最后提交給老師。這些論文將作為平時成績計入考試成績中。
(4)體會。盡管PBL教學法在《管理運籌學》課程教學中的應用才剛剛開始,還處在積累經驗的過程中,但是已經顯示了其在培養學生自主學習能力和解決實際問題嫩鐵拐李方面的顯著優勢。這一教學方法的改革也受到學生的廣泛歡迎。學生在研究問題的過程中表現出非常積極的態度,論文撰寫認真細致,課堂討論發言積極,普遍反映收獲很大??傊ㄟ^一學期的教學實踐,我們認為:將PBL教學法應用于《管理運籌學》課程教學中,對切實提高教學質量發揮了重要作用。
[摘 要]:基于“運籌學”的基本理論,重點闡述“運籌學”理論在土木工程專業課理論中的應用,得出土木工程專業學生學習和掌握“運籌學”的基本理論的必要性和重要性。
[關鍵詞]:運籌學 土木工程 應用
一、概述
“運籌學”作為科學名字出現于20 世紀30 年代末的二次世界大戰期間。當時,應用在軍事戰爭年代,直到20 世紀60 年代,才被人們普遍認可并加以發展應用到工業、農業、經濟和社會等領域,特別在當今科技發展迅速、經濟突飛猛進的有利條件,“運籌學”的基本理論先后被引進了各個學科的學科理論中,成為了科研技術人員必備的理論基礎,對于土木工程學科而言也不例外。因此,作為土木工程專業未來的工程技術人才而言,學習和掌握“運籌學”的基本理論知識和如何將專業知識與其聯系起來有其必要性和重要性。
二、“運籌學”在土木工程專業課理論中的應用
“運籌學”的理論基本要點,就是將數學中的優化思想與社會實際問題的有機結合,作為從事在本工程專業的技術人員,只有具備扎實的理論數學和工程應用數學基礎,才能將該課程基本理論與土木工程專業相關理論相結合并靈活運用于教學、科研和工程實踐中,以下結合土木工程部分幾方面淺談“運籌學”的基本理論在土木工程專業中的應用。
1.結構分析課程
結構分析,是土木工程專業中最基本的專業基礎,是學習和靈活掌握其他專業課的必要前提。其主要內容是通過對各種結構形式在不同荷載情況下的荷載效應進行分析,計算得出內力分布,分析出在建筑功能要求一定的條件下的結構最優布局形式,以便今后工作中從事實際工程設計時,能靈活運用所學的知識選擇出合理的結構形式。例如,我們所開設的《材料力學》是分析單個構件的受力、而隨之所開設的《結構力學》是將《材料力學》的單個構件組合成結構,進行整體分析等。
2.結構設計課程
結構設計課程,主要是通過學習相應的專業課基本理論,再讓學生結合相應的理論進行課程設計實訓,從而提高學生靈活運用理論進行實際工程設計方面和處理實際問題的能力,為以后更好、更快適應工作環境打下良好的基礎。
(1)《鋼筋混凝土結構》
《鋼筋混凝土結構》是土木工程專業中一門重要的基礎專業課,它所要解決的主要問題是根據結構的力學分析結果,合理設計配置鋼筋和混凝土,使得鋼筋和混凝土充分利用,以至鋼筋混凝土設計達到安全、適用、經濟的目標,這三個目標中有主有次,相輔相成。一般原則為保證安全,滿足適用,追求經濟。所以,應根據實際工程條件建立與實際工程條件基本吻合的力學模型,再進行受力分析,確定設計優化目標函數,合理配置鋼筋和混凝土。
(2)《鋼結構》
隨著社會經濟、科技文化水平的不斷發展,人民生活水平逐步提高,再加上世界人口的增多,社會對大型公共建筑物的需求日益迫切,而在大跨度結構方面鋼結構有著自身的優點(強度高、自重輕、抗震性能好等)。為此,《鋼結構》的理論越來越顯重要。《鋼結構》課程理論主要是圍繞結構的節點設計、材料的強度以及結構或構件的剛度和穩定性展開的,由于鋼材的強度高,截面尺寸小,大多數鋼結構的破壞都不是由材料強度引起的,而是由結構的節點設計不合理,使結構構件長細比過大,導致出現失穩破壞造成的,為此在鋼結構設計時應確定造價為目標函數,以鋼結構的容許撓度為約束條件,并考慮鋼結構中受壓桿件的長細比對其強度影響等因素進行結構優化設計,最終在滿足安全可靠的前提下,達到最為經濟的結構設計結果。
(3)《結構優化設計》
《結構優化設計》是運用優化的相關理論對結構進行布局以及受力分析,盡可能使結構材料性能得到充分利用,以至結構在保證安全可靠的條件下,得到最為經濟合理的結構形式。
3.施工管理與建筑經濟
施工管理與建筑經濟是學生將來到施工單位從事管理、施工和施工項目概預算工作的必備基本專業知識,下面就相關專業課程談談“運籌學”在其中的運用。
(1)《施工組織設計》
《施工組織設計》主要是講述施工過程的組織和進度計劃的合理安排,其中施工進度計劃的安排和流水施工圖的繪制就運用到了“運籌學”的網絡優化的相關理論,合理安排施工進度計劃,優化施工機械和勞動力的配置,使得施工全過程做到安全有序,保質、保量按期完成。
(2)《建筑經濟與企業管理》
《建筑經濟與企業管理》這門課主要講述如何降低成本、提高經濟效益的問題,這就涉及將“運籌學”的相關理論運用到項目前期可行性論證、工程招投標、工程項目預算、施工過程的管理、施工項目的竣工和概算、后期質量與經濟效益分析整個過程中,力求做到宏觀調控、統籌安排。例如,基本建設投資效果分析、建筑工程技術經濟分析、預測與決策以及建筑企業管理等用 到了單純形法、圖解法和網絡技術等方面的運籌理論。
4.土木工程科研工作
由于土木工程專業與工程實踐聯系極為緊密,為此,從事土術工程方面的科研人員應根據實際工程的需要進行相應的研究,主要如何利用土木專業的理論來解決工程中急需解決的問題。例如,中國建筑科學研究院所開發的設計軟件TBSA和PKPM等,而將“運籌學”的相關理論運用到土木工程科研中尤顯重要。例如,空間網格結構的優化設計程序的研究,這一研究成果的完成將為設計人員帶來方便,為工程建設單位降低造價,其中用到了單純形和非線性規劃的理論來優化結構的形式和結構的總造價??傊聊竟こ谭矫娴拇蠖鄶笛芯慷际窃诎踩煽康玫奖WC的前提下,圍繞結構造價進行一系列的優化研究,最終得到方便實際工程應用的研究成果,為工程設計與施工人員提供科學合理的依據。
三、結論
綜合以上所述,可以看出,“運籌學”理論在土術工程中的運用的實用性、廣泛性和重要性。為此,作為未來從事土木工程專業技術工作的專業人員而言,初步了解并掌握“運籌學”的基本理論和思維方式尤顯必要。
參考文獻:
[1]錢頌迪.運籌學(修訂版).北京:清華大學出版社,1993.
關鍵詞:管理;運籌學;教學改革
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2013)08-0050-02
運籌學是一門集應用數學和形式科學為一體的跨領域學科,它利用統計學、數學模型和算法等優化方法,去尋找復雜問題中的最佳或近似最佳的結果。它也是管理類專業的一門重要專業基礎課,其主要教學目的是使學生掌握各種模型及其求解方法,為今后解決實際決策優化問題打下扎實的基礎。因此,做好運籌學的課堂教學對管理類專業的學生做好學習鋪墊至關重要。
一、運籌學課堂教學現狀
課堂教學是教育教學中普遍使用的一種手段,它是教師給學生傳授知識和技能的全過程,也是教學的主要渠道。它主要包括教師講解,學生問答,教學活動以及教學過程中使用的所有教具,而“教師講解”環節占整個過程的比重最大。在現階段運籌學課堂教學中,主要存在以下幾個問題。
(一)學生主動意識薄弱
長期以來,在傳統教育思想影響下,通常把教師當做教學的主體,把學生當做客體,過分強調教師的權威性,而在一定程度上忽視了學生作為學習主體的存在;過分強調了知識傳授的灌輸性,而忽視了師生之間的互動性,這樣的形式削弱了學生主動參與學習的積極性,容易導致知識掌握不牢固的結果,影響教學的有效性。
(二)差等生難以融入課堂
現代的高等教育已經發展到大眾教育階段,同一個班級的學生的學習興趣、學習欲望、學習成績有很大的差別,學習不良、成績落后的學習障礙學生人數比重大為增加,這會直接影響整個班級的學習氛圍。運籌學對數學底子薄、注意力不集中的學生來講,很容易脫離課堂教學節奏,最后放棄學習,站到“差等生”的隊列。因此,控制差等生的比重或提高差等生的學習積極性對改善整體學習狀況非常有利。
(三)學習效果評價手段單一
現階段運籌學教學結果的評價一般采用傳統的閉卷筆試的考試方式,其中尤以期終考試卷面成績為主,占80%―100%。導致學生將學習重點放在對知識的死記硬背上,難以將其“活學活用”。
二、管理類運籌學課堂教學改革實踐
(一)教學目標定位
聯合國教科文組織提出,21世紀的教育支柱,即是學會求知,學會做事,學會共處,學會做人。在這些人類生存所必須具備的素質中,學會做人最重要。因此,教師在教學中不僅要讓學生掌握課程中的知識點,還要注重對學生學習方法及學習興趣的培養、創新能力的培養以及人格的教育。
(二)教學內容優化
運籌學是一門具有較多分支的學科,因課時限制,教師在教授課程中不可能做到面面俱到,對教學內容,應堅持適用性的原則適當調整:難度較大、應用性不強的內容,應少講或不講;對于純理論的數學推導可以少講,會運用其推導結論即可;應用性較強的內容應多講、詳講。例如,對數據包絡分析、非線性規劃、動態規劃等較復雜的內容可以不講;對存貯論、對策論等讓學生理解原理、能運用結論即可;物流管理專業的授課對運輸問題、圖與網絡分析可詳講,并適當加深難度;工程管理專業的授課應增加網絡計劃的內容。
(三)教學模式改革
1.讓學生成為課堂的主人。在教學實踐中,多創造機會讓學生參與教學,成為課堂的主人。教師在教學中可以通過與學生互換角色來調動其學習主動性、積極性,達到良好的學習效果。教師將教學內容分為簡單的、復雜的兩類,復雜的由教師自己講授,簡單的則分給愿意承擔的學生,這樣就把學生當作了教學的主體,學生在這種壓力情況下會將課前預習的效果發揮到極致。鼓勵學生之間的合作,進行團隊學習,承擔不同的角色,如PPT制作,黑板板書,卡片制作、上臺講析等,各自發揮長處,并且能夠培養團隊精神。如運籌學中圖與網絡分析、網絡計劃前面的基本知識部分就可以通過這種形式進行教學,在學生的教學活動結束時教師再做適當的補充。
課堂練習題等也可以作為學生參與教學的部分,可以讓更多的學生參與其中,通過自己的嘗試,體會講課的過程才會更加理解教師的勞動成果,更加用心聽課,形成良性循環;學生參與課堂練習的分析也會促進課后復習的效果。如在單純形法、指派問題等章節中鼓勵學生評講課堂練習題或者課后習題;讓學生參與期末課程總復習的指導。
2.全員參與式教學。成績處于中上水平的學生比較配合教師的教學,能夠緊跟課堂教學的節奏,而成績靠后的學生則很難融入進來。在課堂教學中應該讓差等生也能參與其中,改善班級整體學習氛圍。在這種情況下,可以通過黑板板書、畫圖等比較簡單的形式讓成績略差、缺乏學習熱情的學生也能參與到課堂教學中,并對他們進行適當表揚,提高他們的學習興趣,逐漸脫離“差等生”的隊伍。