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論文摘要:結合運籌學的課程特點,本文探討了信息管理類專業運籌學教學現狀和存在的問題,并從明確教學目的、確定教學內容、改進教學方法和教學手段、加強實踐教學、調整考核方式等方面提出了若干合理化建議和對策,有助于優化課程結構和教學內容,提高運籌學教學效率。
信息管理專業是地方型院校的新專業,主要學習經濟、管理、數量分析、信息管理、計算機及信息系統方面的基本理論和基本知識,得到系統分析和設計方面以及信息管理方法的基本訓練。運籌學課程不僅是信息管理專業的必修課,同時也是許多理工科專業的必修、限選或者任選課程。如何根據不同專業特征來優化課程結構和教學內容,提高運籌學的教學效率,是目前眾多高校重點研究的課題之一。國內外不少高校己經推出了一些積極舉措,包括組織編寫或者翻譯能夠反映新需求的高水平教材、豐富教學環節、改革教學內容等。如清華大學組織出版了美國著名的《introduction to operations research》、《運籌學:決策方法》等一系列教材,對于國內運籌學教材改革起到了很好的促進作用:山東大學通過國家精品課程建設系統地優化了運籌學課程體系,改革了考核體系,重視實踐教學和學生能力培養等,;北京理工大學韓伯棠教授主持了運籌學精品課程網站建設,內容豐富,使用先進的教學方法,注重學以致用,在網上不僅提供相關的參考文獻,還為學生和讀者提供互動在線答疑的功能,為運籌學課程的教學方法改革提供了有效參考。
1教學現狀、存在的問題
1.1教學目的不夠明確
目前,多數運籌學課程的教材存在著重理論、輕應用的傾向,羅列了一大堆定理、公式和算法,很少有運用運籌學解決實際問題的案例。教學中忽略了運籌學與多學科的橫向交叉聯系和運用運籌學解決實際問題,使得學生只會按照規定的模式算題,而不善于處理大量的現實生活問題。
1.2教學內容選擇不夠恰當
目前許多高校在運籌學教材和教學內容的選擇上存在著一定的隨意性,甚至存在著教材因人而定,教學內容因人而選,實驗課因人而開的現象。運籌學具有多個理論分支,每一個分支用于處理不同的問題,各分支之間處理問題的方法差別較大。對于信息管理類專業,需要將經濟、管理、計算機等系列知識充分聯系,單純掌握某一個分支的求解技巧或者概念的符號表述,對于其培養學生運用現有的數學工具建立模型求解實際問題的能力是很不利的。
1.3教學方法不夠靈活
運籌學是一門綜合性和應用性很強的課程,而目前許多高校的授課老師大部分是從數學或其它專業中調整過來的,授課時大多采取的是講授法,教學手段不夠靈活,考核方法比較傳統。教學中師生聯系方式單一,互動性差,教與學信息反饋不及時,嚴重影響教學效果。
2教學改革思路
2.1明確學習目的,端正學習動機
好的開頭是成功的一半,第一堂課的緒論教學重點介紹運籌學產生的背景、運籌學思想在我國古代搏奕中的應用、運籌學在信息管理中的應用,讓學生認識到本門課程對未來從事管理工作的重要作用,充分調動學生的好奇心和求知欲。平時教學中可以結合管理科學的前沿,介紹一些最新的發展動態,如供應鏈管理、erp等,使學生認識到管理科學的最新發展大多都運用了運籌學做工具等,結合己學過的計算機等相關知識應用,來更好地激發學生學習的興趣。
2.2精選教學內容,提高學習效果
運籌學的分支很多,各個分支自成體系,涉及的領域非常廣泛。每個分支解決的問題、建立的模型、解題的方法截然不同,面對這么多的內容,憑有限的課時是無法講完的,應有所側重的選取授課內容。從實際應用情況來看,線性規劃、整數規劃、目標規劃、動態規劃等運籌學分支應用較廣,應作為一般專業必須學習的內容。另外,根據信息管理專業的要求以及教學時數的情況,可適當增加其它分支的內容,如決策論、對策論、圖論與網絡、排隊論、存儲論等等。
針對信息管理類專業,運籌學教學內容安排上應注意前后課程的銜接關系,注意課程內容是否存在交叉環節來進行教學內容的取舍。如運籌學中圖論在數據結構、離散數學等課程中有關章節已有介紹,針對圖與網絡模型中最短路問題、最小樹問題、中國郵路問題和最大流問題存在交叉,這就需要任課教師之間要相互交流,有所側重的介紹相關教學內容。
由于運籌學學科研究的核心是利用數學模型的手段去解決經濟管理中的問題,所以管理問題應該作為教學內容的重點和主導方向,運用運籌學模型去進行人力資源管理、生產管理、設備管理、決策管理等方面的分析。如在線性規劃的對偶理論教學中應突出對偶問題的應用、影子價格和市場價格的對比分析,突出對偶理論的核心是對資源的恰當估價;網絡計劃中的關鍵路線法和存貯論,分別對后繼課程如項目管理和 erp中庫存訂貨點管理有很大的價值,應重點進行探討。
此外,在教學中需要密切注意運籌學研究的最新動向和最新成果,及時以新的研究成果補充或替代不完整的或陳舊落后的內容。
2.3改革教學方法,重視能力培養
(1)抓住突出問題,采用互動的啟發式教學。在運籌學授課過程中要抓住突出問題。運籌學教學中,線性規劃部分是重點內容,也是基礎內容。其他如運輸問題,整數規劃,圖與網絡分析等部分,都是在線性規劃的基礎上延伸出來的,因此,線性規劃這部分內容學習效果的好壞,嚴重關系到這門課程的整個教學效果。另外,堅持啟發式教學有明顯效果。如講授運籌學整數規劃的分支限界法時,將算法分析與設計課程中的詳細分解步驟與具體問題的圖形解法結合起來,層層深入,充分引導學生積極思考,讓學生在課堂上保持興趣盎然的學習狀態,可激活學生的思維,利于觸類旁通。
(2)適當運用多媒體課件。與傳統板書講授進行有機的結合,根據運籌學課程講授內容的特點適當運用多媒體課件進行輔助教學,是運籌學教學的一大特點。如對于線形規劃問題的圖解法、動態規劃問題、網絡最大流問題等內容的講授,通過多媒體課件,能減少大量重復過程的書寫,并通過動畫效果、交互按鈕等工具將問題化繁為簡,使之生動形象;但是課件的放映切換無法確保問題求解的連貫性,運籌學教學過程中存在很多求解過程長、步驟多、前后銜接性強的問題,如單純形法、運輸問題的表上作業法等,由于每張幻燈片的內容篇幅有限,頻繁地切換易于讓學生眼花繚亂、應接不暇,難以有停頓思考、消化吸收的時間,講授這些知識點采用傳統板書講授為有效,更利于學生理解和消化。
(3)積極引入案例教學。通過案例教學,可以使學生對該學科有更為感性的認識,加深對運籌學概念的理解與應用,鍛煉學生應用能力和應變能力。如講解排隊論時,以改進高速公路收費系統為背景案例,引導學生學習排隊論的理論知識,然后解決實際問題。又如在講背包問題時,以物流配送系統為背景,分別探討在重量受到限制、體積受限制的情況下,引導學生得到一維背包問題的啟發式算法:先計算各種物品的價值重量比,然后按比值從大到小,依次選取。進一步可以將送貨時間受限制等因素介入探討,具體算法又將有較大變化,因勢利導,啟發學生的思維。
2.4加強實踐環節
運籌學主要是用于解決復雜大系統的各種最優化問題,涉及的變量非常多,約束條件非常復雜,實際的運籌學模型往往非常龐大,必須借助于計算機才能夠完成問題的求解。定期安排上機實驗,主要強調如何使用電子表格軟件microsoft excel建立運籌學模型并求解,以及使用undo, lingo, matlab等軟件來解決計算問題。鼓勵學生努力嘗試新方法,開拓新思路,密切聯系實際應用問題,具備一定的計算能力。
另外,充分利用現有的網絡應用條件,提供網上練習、模擬試題庫,進行網上互動答疑等多種形式也是對運籌學教學的一個有效補充。
2.5與數學建模競賽緊密結合
運籌學所要解決的問題要通過描述問題一建立模型一求解一檢驗一對解的控制一方案的實施這樣的步驟來解決。要想把理論和實踐很好的結合起來,就應該在建立模型上多下功夫。數學建模競賽的主要工具就是運籌學和計算機,為了能讓更多的大學生鍛煉自己解決實際問題的能力,同時擴大參賽選手的選擇面,我們在運籌學的教學內容中有選擇地增加數學建模競賽的一些典型賽題。也可成立興趣小組,鼓勵學生積極參與各種課外學術、社會實踐活動。如:挑戰杯大賽、數學建模大賽、社會調查等。學生相互支持、相互配合,使其自身和整體以最優的方式來運轉,增強自信心。
【論文摘 要】本文分析了信息管理與信息系統的專業特點和運籌學的學科特點,探索了適應信息管理與信息系統專業運籌學教學方式,從運籌學的教學目的、教學內容、教學方式以及與專業相結合等方面對運籌學課程的教學改革進行思考和嘗試,并對改革效果進行了一定的分析總結。
一、引言
運籌學是20 世紀新興的學科之一,近年來,運籌學作為一門學科,在理論和應用方面,無論就廣度還是深度來說都發展很快。1998年教育部頒布的《本科專業目錄和專業介紹》中,將運籌學課程列為經濟管理專業的主干課程。
信息管理與信息系統專業(以下簡稱信管專業)是管理科學與工程下的一個二級學科,我校的信管專業隸屬于信息工程學院,運籌學一直被定為專業基礎必修課列入培養方案,有多年的教學歷史。我在運籌學課程的教學過程中,探索適應信管專業培養目標和學生特點的教學方法,積累了一些想法并進行了嘗試,取得了初步的效果。
二、信管專業和運籌學的特點及關系
信息管理與信息系統專業培養具備現代管理學理論基礎、計算機科學技術知識及應用能力,掌握系統思想和信息系統分析與設計方法以及信息管理等方面的知識與能力,能在國家各級管理部門、工商企業、金融機構、科研單位等部門從事信息管理以及信息系統分析、設計、實施管理和評價等方面的高級專門人才。本校的信管專業學生的培養目標是成為既懂技術又懂管理的企事業單位信息化建設急需的復合人才。
運籌學的基本特點是:多學科交叉性、應用性、最優性和多分支。
(1)多學科交叉性。運籌學具有多學科交叉性的特點,綜合應用經濟學、管理學、數學、物理學、化學等學科的科學方法,這些學科相互滲透,綜合應用。
(2)應用性。運籌學是一門應用科學,它起源于二戰期間的軍事問題,二戰以后應用于經濟管理領域。
(3)最優性。運籌學強調最優決策。運籌學則提供了以數量化為基礎的方法,尋求各種實際問題的最優方案,大大提高了信息管理的水平,增強了決策的科學性。
(4)多分支。運籌學包括各個分支,主要有:線性規劃、目標規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃、圖論與網絡分析、存貯論、排隊論、對策論等。
結合本校的信管專業特點及上述運籌學特點,我認為信管專業學生學習運籌學的目的是綜合各學科的知識,利用運籌學的方法來對實際問題進行定量的分析和建模,掌握一定的算法,并能運用計算機工具對問題進行求解,以達到使生活、生產和管理等方面的各類問題獲得最優解決。
三、傳統教學中存在的問題及改進措施
從前面的分析可以看出,運籌學作為信管專業的基礎課程,能夠為信管專業的培養目標提供有效支持。但是實際教學效果,有時卻達不到預期的水平,下面針對傳統教學過程中存在的問題提出了一些改進的想法。
1.教學目的的改進
傳統的運籌學教學,仍然存在重理論、輕應用的傾向,教學的目的在于讓學生理解和掌握運籌學的各類算法。結果是過分偏重數學,而不是應用,加上信管專業學生本身數學功底不深,致使很多同學在學習過程中產生畏懼心理,甚至放棄學習。
我認為運籌學的教學應該是理論和實踐相結合,算法是運籌學的重要組成部分,是運籌學思想的精髓,完全放棄算法學習不可取,完全將運籌學變成算法課也不可取,應該使學生在熟悉運籌學各類問題的基礎上,重點培養學生分析問題,根據問題類型建立數學模型的能力,能用一些經典算法求解簡單問題,并能用運籌學的軟件求解復雜問題。用經典算法的思想來開拓學生的思維,用運籌學軟件的使用來提高學生的應用能力,最大限度地發揮運籌學對學生各方面素質和能力提升的作用。
2.教學內容的改進
傳統的運籌學教學內容以典型問題為依據來引出運籌學的各類問題的模型,并著重分析數學模型的形式,算法和模型中參數的變化。這些內容的學習需要具備相當的數學基礎,對于本身數學基礎不佳的我校信管學生來說很容易產生畏難情緒,時間一長會產生厭學心理,進而導致學習效果不佳。
根據上面教學目的的改進措施,我在運籌學的教學過程中將教學重點放在問題的分析和建模中。在講解算法時,我也突出講解算法的設計思路,并積極引導學生來改進經典算法。在理論學習之余,我校的運籌學課程還安排了專門的實踐教學內容,在實踐課中,學生通過學習運籌學軟件的使用,例如excel的規劃求解工具、winqsb、lingo,使學生能靈活運用計算機工具來解決一些復雜的運籌學問題,真正提升學生的運籌學的應用能力。
3.教學方法改進
運籌學以數學為主要工具,一些理論和算法比較復雜,講解難度較大,如果教師按部就班,平鋪直敘,較少結合案例,就會讓學生覺得枯燥乏味,晦澀難懂,從而喪失學習動力,影響教學效果。
針對上述情況,我在運籌學的教學過程中,對運籌學的教學方法進行了如下的嘗試:
(1)加強了加強案例教學。給出大量經濟管理中的問題,引導學生用運籌學的理論和方法去解決,提高學生學習的興趣,培養學生的思維能力。
(2)加強互動,鼓勵學生參與教學,發表自己的觀點與想法。
(3)在實踐教學環節,我組織學生以小組為單位,自行選擇實際問題作為研究課題,并通過小組成員的合作完成問題的數據收集,問題的詳細描述,以及選擇合適的運籌學方法來建立問題的模型,并用運籌學軟件來求解問題。這樣,讓學生真正體驗到運籌學在實際中應用的完整過程,并且培養了學生的團隊合作能力。
(4)通過建立運籌學的課程網站,為學生提供了良好的課余學習環境,以及豐富了學生和老師之間的課外交流渠道。在課程網站中為學生提供了豐富的教學資源,并且設置專門的學生在線答疑功能,老師或其他同學都可以回答。通過課程網站的使用還可以完成課后作業的布置和在線批改,豐富了學生完成課后作業的途徑。
4.與相關專業課的結合
國內院校在設計信管專業課程體系時,一般是在傳統的經濟管理課程基礎上,拼合統計、運籌和信息技術等課程。現實情況就是許多課程簡單堆砌,缺乏緊密配合,運籌學的教學也經常會與相關專業課脫節。
所以應注意在教學內容上使運籌學與相關專業課的有效銜接,將運籌學的教學自然地融入整個專業課程體系。如運籌學中圖論的教學,要和數據結構、離散數學中的有關章節相結合;網絡計劃中的關鍵路線法,對后繼課程項目管理有很大的價值;網絡計劃的優化部分討論有限資源的合理分配,這一思想在生產管理課程中也有所體現;存貯論直接指導erp中庫存訂貨點的管理。總之要把運籌學和各相關專業課有機結合起來,才能促進運籌學的教學和信管專業的建設。
四、改革效果分析和總結
經過近一年的運籌學教學改革,初步取得了一定的成果,學生對運籌學的學習興趣逐漸提高,學習效果也有所改進,從學生完成的作業和考試情況來看都有所提高。在以后的教學過程中,我還將對課程的考核方式,學生的課外興趣小組的組織以及學生競賽方面進行積極的探索和嘗試。爭取使運籌學在信管專業的學生中成為一門受歡迎的課程。
參考文獻:
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[2]胡運權.運籌學基礎及應用[m].北京:高等教育出版社,2011
[3]歐陽瑞,陳春華.在運籌學教學中要體現數學建模思想[j].長春教育學院學報,2011(27)
關鍵詞 運籌學 數學模型 教學理念 教學內容
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
The Practice and Understanding of Operations
Research Teaching Reform
WU Xiufeng, LIU Hao
(Institute of Medical Engineering and Technology, Xinjiang Medical University, Urumqi, Xinjiang 830011)
Abstract The actual situation of our students the basic knowledge and learning ability, this article from four aspects of teaching philosophy, teaching content, teaching methods and assessment methods specifically addressed in the actual teaching process of the attempt and exploration, summed up in the teaching reform practical experience.
Key words operation research; mathematical model; teaching philosophy; teaching content
運籌學是近40年來發展起來的一門新興學科,是一門依照給定條件和目標從眾多方案中選擇最佳決策方案的應用科學。自誕生以來,運籌學在軍事、工農業、經濟和社會問題等多個領域得到了廣泛的重視和應用。尤其是在管理學科領域,運籌學的發展為管理理論和管理實踐的發展做出了突出的貢獻,它是實現管理現代化的有力工具。①為了適應現代化醫學管理的需要,最近幾年在我國許多醫學院校中相繼建立了一些管理和工程等系或專業,并且都開設了運籌學這門課程。其主要目的就是為醫院的行政管理人員在做決策時提供科學的依據。
應用運籌學去處理問題時有兩個重要的特點:一是從全局的觀點出發;二是通過建立模型,如數學模型或模擬模型,對于需要求解的問題給出合理的決策。在建立模型和求解過程中,往往要用到一些數學方法與技巧。②正因為運籌學與最優化方法所涉及到的數學基礎知識比較多,理論推導也比較復雜,對醫學院校的管理與工程專業的學生來說,普遍存在以下兩個問題:一是學生自身數學底子相對比較薄弱,從而對運籌學產生畏懼心理,大大降低了學生學習和應用運籌學的興趣;二是目前國內的有關運籌學的教學內容,多半偏重于數學方法的論證,求解過程比較復雜和繁瑣。針對以上兩個問題,我們的教學團隊對此課程進行了以下幾方面的改革與嘗試。實踐證明這種改革的成效是顯著的,它不僅調動了學生學習的積極性,而且從不同程度上滿足了學生學習的需要。
1 更新教學理念,貫徹以應用為主導的教學方針
由于我校承擔運籌學課程的老師都是學數學出身的,在對教學內容的處理上,受傳統數學教學模式的影響,教學中難免會把數學知識傳播的連續性和邏輯推理的嚴密性作為重點,比較偏重理論和解題方法的講解,忽視了實踐能力與解決實際問題能力的培養,所以在學生的眼里,運籌學就是一些抽象的概念和繁瑣的定理,課堂上沒有任何互動,學生學習的態度比較消極,這種老套的教學理念最終導致學生產生學習運籌學無用論的思想。在這種狀況下,我們開始反思這種教學思路,嘗試著改變這種教學理念。
針對我校學生的學習基礎,考慮到運籌學與最優化方法理論性及應用性密切結合的特征,我們首先實現了以數學理論為重點到以數學應用為重點的思想轉變,對運籌學的部分知識進行精講,淡化繁瑣的理論推導過程,注重培養學生運用原理及其方法解決實際問題的能力。設立各種實際問題,課堂上增加互動環節,組織學生參與討論,讓學生在掌握知識的同時,感受到運籌學并不單純是一個公式或一個符號,它是一種解決問題的工具,運用它可以解決許多現象和奧秘。
實踐證明,觀念的轉變不僅使學生受益匪淺,而且授課教師也從中得到了很大的提高。為了準備好一節課,往往需要授課教師事先準備好許多的素材,并從中提煉出精華。授課教師的思考重點不再是如何推導定理,如何給出計算公式,相反,想得更多的則是應該設計什么樣的實際問題來引入新課,如何引導學生分析問題,如何運用運籌學的知識解決問題,如何在計算機上得到最優決策,如何評價不同決策的好與壞。在這種教學模式下,學生學會了思考問題,對同一個問題也能從不同角度、用不同的方法解決實際問題,學生的出勤率高了,課上睡覺的學生少了,參與討論和發言的學生多了,學生的學習興趣得到很大的改觀。
2 優化教學內容,整合知識體系
根據醫學院校管理和工程專業學生的培養計劃與目標,我們主要制定了以下三個單元的學習內容:即線性規劃(包括整數規劃、運輸問題和目標規劃)、動態規劃和圖與網絡分析。并將教學的重點放在運籌學相關模塊思想方法的介紹和軟件的使用上,側重指導學生如何將實際問題轉化為運籌學問題;如何建立數學模型;如何利用計算機求解;如何正確解讀計算機輸出的信息;如何根據計算機所提供的信息解決實際問題等方面。
在教學過程中打破僅僅局限于一本教材細致講解的教學模式,為了增加課程的生動性,適當加入與該課程教學內容相關的新進展、新方法、新成果,讓學生參與課堂教學,鼓勵學生暢所欲言,發表自己的觀點與想法,引導學生進行分組討論,并組織學生進一步探究各組的決策是否為最優化策略。
3 教學方法的改革與創新
在教學方法上,我們主要在以下三個方面進行了不同程度的嘗試與改革。
3.1 發展以醫學案例為主的教學模式
為了激發學生的學習興趣,提高教學質量,我們采用了以案例為主的教學方法,并且選擇的案例盡可能地與醫院管理有關,即設立一個以醫院管理為背景的實際問題,通過對問題的深入分析,引出運籌學的方法與理論,最終解決所提出的問題。同時為了引導學生學會處理同樣的問題,將學生分成若干組,每組自擬一個題目,并以小論文的形式將各組的解決方案與預期效果進行交流與總結。通過這種教學方法,使學生能夠真正投入到分析問題、尋找解決方案的過程中,大大提高了學生分析和解決實際問題的能力。
3.2 引進現代教學技術,重視教學手段的創新
運籌學問題一般涉及到的信息量比較大,因此在教學過程中適當地引入多媒體輔助教學,不僅有利于提高教學質量和教學效果,而且可以減少教學難度,加深學生對教材的理解深度。同時,我們也注意到運籌學問題一般分析性較強,思維要求較高,如果長時間使用多媒體會使學生產生上課的疲勞感,使課堂的學習氣氛變得有些壓抑,從而影響到學生上課的質量。因此,在實際教學中,我們采用的是多媒體教學與傳統教學相結合的教學模式,充分調動學生的學習興趣,激發學生的求知欲望。
3.3 充分利用計算機
由于在求解過程中,往往需要進行繁瑣的計算,包括求解和圖形處理等等,這些都可以充分發揮計算機的作用。為此在教學過程中,我們有意識地將常見的數學軟件有針對地介紹給學生,比如Matlab求解方法,③Excel軟件求解,④鼓勵學生自己動手編程來解決問題。這樣不僅使學生切身感受到運籌學與計算機的緊密結合,同時也增強了學生的計算機的應用能力。
4 改變傳統的考試模式,科學評價學生成績
傳統的閉卷考試方式,無法全面衡量學生的學習情況,為此,我院在考試評價上做了適當地調整,具體分為三個方面的考核,即實踐能力、上機能力和理論方法。實踐能力主要是指學生(以小組為單位)在每各環節中完成課題的能力和解決問題的綜合能力。上機能力是指學生能否用一種或幾種軟件對一個問題進行求解,并對結果進行合理解釋。理論方法主要側重考察學生對運籌學方法的掌握程度。這種考試模式取得了滿意的效果,學生普遍反映比較滿意。
5 結束語
運籌學是一門擁有極高應用價值的綜合性技術學科,近幾年的教學實踐與教學改革,使我們的一線老師在業務素養上得到了很大的提高,學生的實踐能力也得到了穩固提升。今后我們還需在教學中不斷探索新的方法,提高我院的教學質量。
基金項目:新疆醫科大學科研創新基金,XJC201237;新疆醫科大學科研創新基金,XJC2012136
注釋
① 運籌學.運籌學[M].清華大學出版社有限公司,1990.
② 何麗紅,陳士成.管理運籌學課程的教學改革與實踐[J].79-81.
【關鍵詞】運籌學;教學改革;能力培養
【基金項目】國家自然科學基金資助項目(No.11401604,11401605,11501279,11601472)河南省高校青年骨干教師資助項目(No.2015GGJS-193);中原工學院校級教改資助項目.
運籌學始于20世紀40年代,它是一門將工程思想與管理思想相結合,以數學為主要工具,運用定性與定量相結合的方法,通過建立、分析和求解數學模型為決策者選擇最優決策提供理論依據的新興應用學科.正是由于運籌學擁有極高的應用價值,運籌學教育也得到了極大的關注與重視,我國在1998年將其確定為數學、經濟、管理和計算機等專業的主干課程之一.
運籌學作為一門綜合叉學科,又是一門軟科學,具有很強的理論性和系統性,是連接數學知識與實際問題的橋梁,又是培養應用型創新人才的載體.因此,在教學中,既要讓學生掌握運籌學的基本概念、理論與方法,又要幫助學生建立運籌學思想,培養學生的實踐創新能力.然而,目前大多采用的仍是傳統的教學模式,很難達到培養應用型人才的目的.為提高教學質量,運籌學課程改革勢在必行.
一、運籌學教學中存在的問題
(一)忽視了教學目的與人才培養目標
運籌學融合了數學與管理科學,面向的學生涵蓋了多個專業,因此,課堂教學內容要根據學生學習層次、所學專業的特點和性質做相應的調整,使其符合專業的人才培養目標.在運籌學課程教學中存在重理論、輕實際應用的傾向.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,按章節一一講授則會過于注重定理的推導、公式的反演以及單模塊化問題的解決.大量的數理講解無法體現運籌學源于實踐、歸于實踐的特點,學生則普遍認為這是一門純粹的數學理論課,不知怎樣應用運籌學的理論與方法去解決實際問題,只僅僅生硬套用公式去應對考試與作業,這嚴重違背了運籌學課程開設是為了提升學生分析解決問題能力的初衷,也與高校培養多方位發展人才的目標背道而馳.
(二)教學內容難度大,實踐環節不足
運籌學涉及多個學科的分支和許多小的知識點,這些小知識點又環環相扣,而學生對于這些知識有些已經遺忘,無論哪個知識點不會應用都會導致后面的問題無法解決,這樣就加大了教學的難度,也易讓學生產生畏難情緒,導致惡性循環.
課堂上理論學習占用大量時間,學生主動學習機會少,師生缺乏互動,學生缺乏對問題產生背景的社會實踐認識,也缺乏對實際問題給出一整套方案的能力,這均與實踐環節不足有很大關系.此外,在教學中對軟件的介紹也相對較少,即使涉及也是lingo、excel等相對簡單的優化軟件,而在科學研究中,最主流的CPLEX、OPL等很少在教學中使用,從而使運籌學研究與信息技術發展存在脫節現象,大大降低了課程的實際應用性和可操作性,成為運籌學普及與發展的障礙.
(三)教學手段不豐富
目前,運籌學課程多采用的是多媒體與板書相結合的方式,板書傳遞的信息量少,但若將板書內容簡單地做成課件,顯然傳遞的信息量大,但是對于一些經典算法的演算,會使學生覺得教師的節奏太快,難以及時消化所學知識,教學手段不靈活難以激發學生的興趣,因此,如何將多媒體、板書結合起來或者引入其他的教學手段和方法成為亟待解決的問題.
(四)考核方式單一
目前運籌學的考核方式較單一,大多是由平時成績(考勤和課后作業)和期末成績兩部分構成.期末主要考查對概念定理的理解以及算法的簡單應用.這種考核方式忽視了對學生實踐能力的考查,會使學生眼高手低.
二、運籌學改革的思路與措施
要想從根本上改變現行運籌學課程存在的問題,提高教學效果,可以從以下幾個方面著手解決:
(一)根據教學目的優化教學內容
由于不同專業的人才培養目標不盡相同,那么對運籌學課程知識點的需求也是不同的.一方面,教師要根據所教專業學生的學習程度來合理安排教學內容.比如,對于經管類專業的學生,因有些學生高中是文科生,其數學基礎較理科生稍薄弱,可弱化理論性較強內容的講解.另一方面,教學內容的側重也要考慮到專業特色.比如,對于人力資源管理專業,根據其就業特點,可重點講解人員指派問題、排班問題等;對于信管專業,可強化其對相關軟件如excel等的應用.這樣不僅提高了教學效果,而且也最大限度地服從了不同專業的培養目標.
(二)豐富教學方式與方法
1.引入案例研討和啟發式教學方法
案例研討可以充分發揮學生的主動性,將被動學習改為主動學習.教師在進行案例材料組織時,應該充分考慮其應用背景, 不能將案例過于簡化,但也不能設置得太復雜,否則會讓學生感到無所適從.要選取一些規模適中,目標相對明確,約束條件較少,富有啟發性和趣味性的案例,對于較復雜的可以讓學生課下研究討論.啟發式的教學方法是一種以學生為主體,教師作為引導的教學模式.教師可通過學生提前自學,設置分小組討論以及課堂練習、課后實踐環節,鼓勵學生參與到教學過程中來.但在設置問題時,問題數量和難度都要適中,要讓不同程度的學生都有自己的見解,而不是讓一些學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、小組討論和啟發式教學方法結合起來,充分挖掘學生潛能,激發學生探索性、發現性和創造性.
2.將板書、多媒體和計算機軟件有機結合,恰當進行實踐教學
因運籌學課程具有“模型多、案例多、表格多、圖形多、算法多、步驟多、理論推導少”的特點,所以對運籌學中的經典算法,如單純形法、表上作業法等,最好先用板書,對一些案例材料可用多媒體教學,在學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場計算,在寫代碼時也要加以說明.在實踐教學中,可以通過開設軟件實驗課,讓學生親自操作,加強動手能力;讓學生去企業進行一些實習,讓學生感受運籌學問題的背景和應用;定期開展運籌學方面的專題講座,通過介紹運籌學的發展歷程以及運籌學的前沿動態,拓寬學生視野;鼓勵學生參加各種級別的數學建模競賽,充分利用競賽資源,增強學生的運籌優化意識,提高學生綜合素質.
三、強化軟件應用,鍛煉建模能力
常用的運籌學軟件有很多,每種都有優缺點,可根據不同專業偏向于解決哪類問題,選擇兩種在此問題上有優勢的軟件進行重點學習;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,數學建模對于培養學生的創新性應用能力和提高學生的整體素質起了很大的作用.運籌學課程與其緊密相連,教師在教學中要不斷滲透建模思想,將建模的內容體系融入運籌學課程中.
四、創新考核方式
考試是教學活動的重要環節,是評價教學效果的重要措施.在運籌學成績評定上,可采取2∶2∶2∶4的方式,其中,課堂考勤和課后作業、案例研討與報告、軟件學習能力考核各占20%,期末閉卷考試占40%.通過這種方式,避免學生投機取巧,既考查了學生理論知識,也考核了學生的實際應用能力.
以上是針對運籌學課程提出的幾點改進建議,在實際中雖取得了一定成效,但由于各學科不斷發展融合也賦予了其新的內容.因此,應該根據時代與學科發展及時調整教學方案,通過不斷摸索,積累經驗,逐步提高教學能力,繼續探索人才培養的方法.
【參考文獻】
關鍵詞:運籌學;實驗教學; 必要性;改革
《運籌學》是近六十年來發展起來的一門新興的應用學科,它運用分析、試驗、量化的方法對系統中人、財、物等有限資源進行統籌安排,為管理人員在做決策時提供科學的依據。
1、《運籌學》實驗教學的必要性
1.1符合當前教學改革的需要
學生在進行了的課堂教學之后,根據自身的實際情況選擇課題,查閱資料,仔細研究,建立模型、選擇算法、調試運行后得出結果,并進行結果分析。該過程主要鍛煉學生的系統性思維,將理論和實踐相結合,提高他們分析和解決實際問題的能力。
1.2培養學生學習興趣的需要
在與學生的接觸過程中了解到有一部分學生在開始《運籌學》課程學習之前,從他們的學長處就知道《運籌學》難學,考試難過,而有一部分學生是在開始《運籌學》課程學習之初,在學習線性規劃單純形法計算時,被其煩瑣而枯燥的計算過程弄得學習的興趣和信心全無。如果在學習中,加強實踐環節,啟發學生運用已有知識解決生活中的實際問題和開拓新的領域,可以在一定程度上提高學生的學習興趣和學習熱情。
1.3培養學生創新能力的需要
借助現代信息技術設計一種新穎的教學環境,使學生置身于一個“數學實驗室”中,進行觀察模擬,發現并作出猜想,進行實驗、計算和檢驗。《運籌學》擁有相當多的數學模型有利于計算機上機實驗的開展,借助邏輯推理加以證明,讓學生對《運籌學》課程內容有較為深刻的認識,從而學生的創新能力得到一定程度的培養。
1.4《運籌學》課程是一門應用性很強的課程
隨著科學和計算機技術的不斷發展,許多數學軟件都具有優化計算的功能。為了使學生和教師從煩瑣的重復計算中解脫出來,我們設計了運籌學實驗。通過運籌學實驗課程解決實際的工程問題,使學生在了解到運籌學應用領域廣泛的同時,能夠更好的把握《運籌學》課程學習的重點和方向。
1.5開展實踐活動的需要
實驗教學不僅僅是一種教學手段,還是一項專門的實踐活動。學生通過做實驗來實現個體與客體的相互作用,不斷積累個人經驗,擴大自己的認識范圍,提高自己的能力。盡管四年的大學學習期間開展實踐活動的形式多樣化,還有競賽、實習、課程設計、畢業設計(論文)、社會調查、生產勞動等,但是實驗教學是最基本的首選形式。結合《運籌學》課程學習特點,有效的開展實驗教學是開展實踐活動的需要。
2、《運籌學》實驗教學中存在的問題
2.1實驗教學內容單調。
實驗課上主要是運用優化軟件包LINDO、LINGO、QSB等來計算已經建好的模型,得出計算結果,要求學生掌握各常用的軟件的運用。基本上是一類問題一題,實驗沒有把各章節的內容有機的結合起來,缺乏設計性與綜合性。
2.2《運籌學》實驗教學存在著學生“被動參與”的弊端。
《運籌學》實驗教學中,一般是任課教師事先提供實驗指導書,規定了詳細的實驗步驟和細節,學生只能逐條照此辦理。這種重復、被動的實驗教學模式,束縛了學生的手腳,學生則是被動地接受實驗技能,在某種程度上窒息了學生的創新思維和想象能力,其實驗課效果不是很理想。這種教師為完成教學任務,向學生灌輸知識,滿足學生拿學分、考高分要求的教學,不利于學生能力、素質的培養。
2.3《運籌學》實驗教學考核的形式單一
上機實驗內容的考核主要是要求學生提交一份實驗報告,根據實驗報告的內容評定分數。這種考核方式主要對實驗結果進行評定,不能完全體現實驗過程中學生發現問題,解決問題的能力。
3、關于《運籌學》實驗教學的幾條改進意見
3.1改變傳統的教學模式
實驗教學的改革在于拋棄傳統的教學模式,在于充分尊重學生在實驗教學中的主體地位,允許學生按照教學要求自行設計實驗方案,充分發揮學生在實驗教學中的想象力和創造力。教師主要是宏觀把握和原則指導,改“實驗指導”為“實驗引導”,改傳統的“教師為主”的實驗教學模式為“學生為主體,教師為主導”的模式。
《運籌學》實驗教學主要要求學生掌握幾個常用的運籌學軟件的運用。應該先由學生自己由簡單的案例開始,學習各軟件的使用方法,不懂的地方,老師再給予指導,要求學生完成教學大綱要求的基本實驗;然后由學生自主設計一到二個綜合性實驗。如果是教師給出實際工程資料,給每一小組的資料背景要盡量不同,要具有一定的靈活性。
3.2實驗項目“少而精”
加強實驗教學,提高學生運用運籌學的相關理論解決實際問題的能力,可以適當增加實驗教學的總時數,但實驗項目選定時,要貫徹“少而精”的原則。
實驗項目不宜過多,而是加強每個實驗的力度,一個實驗項目可以運用幾章的理論知識,注意章節之間的聯系,以及不同模型之間相互轉化的原則。在融會貫通的同時,進一步提高實驗技能和運用實驗解決實際問題的能力。
3.3加強實驗過程中的監控
由于實驗項目相同,實驗數據也基本一致,所以有部分學生總指望在提交實驗報告之前拷貝其他同學的,以此來獲得實驗課程的成績。在評閱每一屆學生提交的實驗報告時,總能發現雷同的情況,所以加強實驗課堂實驗過程的監控也是十分必要的。
3.4增強實驗報告撰寫的靈活性
由于《運籌學》的某一些問題能建立不同類型的模型來進行求解,而且同一個模型又能用不同的軟件求解,如果按照實驗報告的規范,經常會造成實驗結果的堆砌和實驗報告的冗長。《運籌學》軟件幾乎都是英文版的,部分學生認為只要實驗結果出來,能完成實驗報告,就算做完了實驗,其實對實驗結果的內容都一知半解。所以,針對具體的《運籌學》實驗項目,實驗報告撰寫的規范需要做適當的調整,在一定程度上體現其靈活性。
《運籌學》實驗教學改革是一項長期而復雜的工程,目前只是一些初步的探索,在今后的教學過程中,有些問題還有待于進一步的探索與解決。
基金項目:長沙理工大學教研教改項目:應用型人才培養模式下《運籌學》教學改革研究
參考文獻: