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论文摘要:结合运筹学的课程特点,本文探讨了信息管理类专业运筹学教学现状和存在的问题,并从明确教学目的、确定教学内容、改进教学方法和教学手段、加强实践教学、调整考核方式等方面提出了若干合理化建议和对策,有助于优化课程结构和教学内容,提高运筹学教学效率。
信息管理专业是地方型院校的新专业,主要学习经济、管理、数量分析、信息管理、计算机及信息系统方面的基本理论和基本知识,得到系统分析和设计方面以及信息管理方法的基本训练。运筹学课程不仅是信息管理专业的必修课,同时也是许多理工科专业的必修、限选或者任选课程。如何根据不同专业特征来优化课程结构和教学内容,提高运筹学的教学效率,是目前众多高校重点研究的课题之一。国内外不少高校己经推出了一些积极举措,包括组织编写或者翻译能够反映新需求的高水平教材、丰富教学环节、改革教学内容等。如清华大学组织出版了美国著名的《introduction to operations research》、《运筹学:决策方法》等一系列教材,对于国内运筹学教材改革起到了很好的促进作用:山东大学通过国家精品课程建设系统地优化了运筹学课程体系,改革了考核体系,重视实践教学和学生能力培养等,;北京理工大学韩伯棠教授主持了运筹学精品课程网站建设,内容丰富,使用先进的教学方法,注重学以致用,在网上不仅提供相关的参考文献,还为学生和读者提供互动在线答疑的功能,为运筹学课程的教学方法改革提供了有效参考。
1教学现状、存在的问题
1.1教学目的不够明确
目前,多数运筹学课程的教材存在着重理论、轻应用的倾向,罗列了一大堆定理、公式和算法,很少有运用运筹学解决实际问题的案例。教学中忽略了运筹学与多学科的横向交叉联系和运用运筹学解决实际问题,使得学生只会按照规定的模式算题,而不善于处理大量的现实生活问题。
1.2教学内容选择不够恰当
目前许多高校在运筹学教材和教学内容的选择上存在着一定的随意性,甚至存在着教材因人而定,教学内容因人而选,实验课因人而开的现象。运筹学具有多个理论分支,每一个分支用于处理不同的问题,各分支之间处理问题的方法差别较大。对于信息管理类专业,需要将经济、管理、计算机等系列知识充分联系,单纯掌握某一个分支的求解技巧或者概念的符号表述,对于其培养学生运用现有的数学工具建立模型求解实际问题的能力是很不利的。
1.3教学方法不够灵活
运筹学是一门综合性和应用性很强的课程,而目前许多高校的授课老师大部分是从数学或其它专业中调整过来的,授课时大多采取的是讲授法,教学手段不够灵活,考核方法比较传统。教学中师生联系方式单一,互动性差,教与学信息反馈不及时,严重影响教学效果。
2教学改革思路
2.1明确学习目的,端正学习动机
好的开头是成功的一半,第一堂课的绪论教学重点介绍运筹学产生的背景、运筹学思想在我国古代搏奕中的应用、运筹学在信息管理中的应用,让学生认识到本门课程对未来从事管理工作的重要作用,充分调动学生的好奇心和求知欲。平时教学中可以结合管理科学的前沿,介绍一些最新的发展动态,如供应链管理、erp等,使学生认识到管理科学的最新发展大多都运用了运筹学做工具等,结合己学过的计算机等相关知识应用,来更好地激发学生学习的兴趣。
2.2精选教学内容,提高学习效果
运筹学的分支很多,各个分支自成体系,涉及的领域非常广泛。每个分支解决的问题、建立的模型、解题的方法截然不同,面对这么多的内容,凭有限的课时是无法讲完的,应有所侧重的选取授课内容。从实际应用情况来看,线性规划、整数规划、目标规划、动态规划等运筹学分支应用较广,应作为一般专业必须学习的内容。另外,根据信息管理专业的要求以及教学时数的情况,可适当增加其它分支的内容,如决策论、对策论、图论与网络、排队论、存储论等等。
针对信息管理类专业,运筹学教学内容安排上应注意前后课程的衔接关系,注意课程内容是否存在交叉环节来进行教学内容的取舍。如运筹学中图论在数据结构、离散数学等课程中有关章节已有介绍,针对图与网络模型中最短路问题、最小树问题、中国邮路问题和最大流问题存在交叉,这就需要任课教师之间要相互交流,有所侧重的介绍相关教学内容。
由于运筹学学科研究的核心是利用数学模型的手段去解决经济管理中的问题,所以管理问题应该作为教学内容的重点和主导方向,运用运筹学模型去进行人力资源管理、生产管理、设备管理、决策管理等方面的分析。如在线性规划的对偶理论教学中应突出对偶问题的应用、影子价格和市场价格的对比分析,突出对偶理论的核心是对资源的恰当估价;网络计划中的关键路线法和存贮论,分别对后继课程如项目管理和 erp中库存订货点管理有很大的价值,应重点进行探讨。
此外,在教学中需要密切注意运筹学研究的最新动向和最新成果,及时以新的研究成果补充或替代不完整的或陈旧落后的内容。
2.3改革教学方法,重视能力培养
(1)抓住突出问题,采用互动的启发式教学。在运筹学授课过程中要抓住突出问题。运筹学教学中,线性规划部分是重点内容,也是基础内容。其他如运输问题,整数规划,图与网络分析等部分,都是在线性规划的基础上延伸出来的,因此,线性规划这部分内容学习效果的好坏,严重关系到这门课程的整个教学效果。另外,坚持启发式教学有明显效果。如讲授运筹学整数规划的分支限界法时,将算法分析与设计课程中的详细分解步骤与具体问题的图形解法结合起来,层层深入,充分引导学生积极思考,让学生在课堂上保持兴趣盎然的学习状态,可激活学生的思维,利于触类旁通。
(2)适当运用多媒体课件。与传统板书讲授进行有机的结合,根据运筹学课程讲授内容的特点适当运用多媒体课件进行辅助教学,是运筹学教学的一大特点。如对于线形规划问题的图解法、动态规划问题、网络最大流问题等内容的讲授,通过多媒体课件,能减少大量重复过程的书写,并通过动画效果、交互按钮等工具将问题化繁为简,使之生动形象;但是课件的放映切换无法确保问题求解的连贯性,运筹学教学过程中存在很多求解过程长、步骤多、前后衔接性强的问题,如单纯形法、运输问题的表上作业法等,由于每张幻灯片的内容篇幅有限,频繁地切换易于让学生眼花缭乱、应接不暇,难以有停顿思考、消化吸收的时间,讲授这些知识点采用传统板书讲授为有效,更利于学生理解和消化。
(3)积极引入案例教学。通过案例教学,可以使学生对该学科有更为感性的认识,加深对运筹学概念的理解与应用,锻炼学生应用能力和应变能力。如讲解排队论时,以改进高速公路收费系统为背景案例,引导学生学习排队论的理论知识,然后解决实际问题。又如在讲背包问题时,以物流配送系统为背景,分别探讨在重量受到限制、体积受限制的情况下,引导学生得到一维背包问题的启发式算法:先计算各种物品的价值重量比,然后按比值从大到小,依次选取。进一步可以将送货时间受限制等因素介入探讨,具体算法又将有较大变化,因势利导,启发学生的思维。
2.4加强实践环节
运筹学主要是用于解决复杂大系统的各种最优化问题,涉及的变量非常多,约束条件非常复杂,实际的运筹学模型往往非常庞大,必须借助于计算机才能够完成问题的求解。定期安排上机实验,主要强调如何使用电子表格软件microsoft excel建立运筹学模型并求解,以及使用undo, lingo, matlab等软件来解决计算问题。鼓励学生努力尝试新方法,开拓新思路,密切联系实际应用问题,具备一定的计算能力。
另外,充分利用现有的网络应用条件,提供网上练习、模拟试题库,进行网上互动答疑等多种形式也是对运筹学教学的一个有效补充。
2.5与数学建模竞赛紧密结合
运筹学所要解决的问题要通过描述问题一建立模型一求解一检验一对解的控制一方案的实施这样的步骤来解决。要想把理论和实践很好的结合起来,就应该在建立模型上多下功夫。数学建模竞赛的主要工具就是运筹学和计算机,为了能让更多的大学生锻炼自己解决实际问题的能力,同时扩大参赛选手的选择面,我们在运筹学的教学内容中有选择地增加数学建模竞赛的一些典型赛题。也可成立兴趣小组,鼓励学生积极参与各种课外学术、社会实践活动。如:挑战杯大赛、数学建模大赛、社会调查等。学生相互支持、相互配合,使其自身和整体以最优的方式来运转,增强自信心。
【论文摘 要】本文分析了信息管理与信息系统的专业特点和运筹学的学科特点,探索了适应信息管理与信息系统专业运筹学教学方式,从运筹学的教学目的、教学内容、教学方式以及与专业相结合等方面对运筹学课程的教学改革进行思考和尝试,并对改革效果进行了一定的分析总结。
一、引言
运筹学是20 世纪新兴的学科之一,近年来,运筹学作为一门学科,在理论和应用方面,无论就广度还是深度来说都发展很快。1998年教育部颁布的《本科专业目录和专业介绍》中,将运筹学课程列为经济管理专业的主干课程。
信息管理与信息系统专业(以下简称信管专业)是管理科学与工程下的一个二级学科,我校的信管专业隶属于信息工程学院,运筹学一直被定为专业基础必修课列入培养方案,有多年的教学历史。我在运筹学课程的教学过程中,探索适应信管专业培养目标和学生特点的教学方法,积累了一些想法并进行了尝试,取得了初步的效果。
二、信管专业和运筹学的特点及关系
信息管理与信息系统专业培养具备现代管理学理论基础、计算机科学技术知识及应用能力,掌握系统思想和信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识与能力,能在国家各级管理部门、工商企业、金融机构、科研单位等部门从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价等方面的高级专门人才。本校的信管专业学生的培养目标是成为既懂技术又懂管理的企事业单位信息化建设急需的复合人才。
运筹学的基本特点是:多学科交叉性、应用性、最优性和多分支。
(1)多学科交叉性。运筹学具有多学科交叉性的特点,综合应用经济学、管理学、数学、物理学、化学等学科的科学方法,这些学科相互渗透,综合应用。
(2)应用性。运筹学是一门应用科学,它起源于二战期间的军事问题,二战以后应用于经济管理领域。
(3)最优性。运筹学强调最优决策。运筹学则提供了以数量化为基础的方法,寻求各种实际问题的最优方案,大大提高了信息管理的水平,增强了决策的科学性。
(4)多分支。运筹学包括各个分支,主要有:线性规划、目标规划、整数规划、非线性规划、动态规划、图论与网络分析、存贮论、排队论、对策论等。
结合本校的信管专业特点及上述运筹学特点,我认为信管专业学生学习运筹学的目的是综合各学科的知识,利用运筹学的方法来对实际问题进行定量的分析和建模,掌握一定的算法,并能运用计算机工具对问题进行求解,以达到使生活、生产和管理等方面的各类问题获得最优解决。
三、传统教学中存在的问题及改进措施
从前面的分析可以看出,运筹学作为信管专业的基础课程,能够为信管专业的培养目标提供有效支持。但是实际教学效果,有时却达不到预期的水平,下面针对传统教学过程中存在的问题提出了一些改进的想法。
1.教学目的的改进
传统的运筹学教学,仍然存在重理论、轻应用的倾向,教学的目的在于让学生理解和掌握运筹学的各类算法。结果是过分偏重数学,而不是应用,加上信管专业学生本身数学功底不深,致使很多同学在学习过程中产生畏惧心理,甚至放弃学习。
我认为运筹学的教学应该是理论和实践相结合,算法是运筹学的重要组成部分,是运筹学思想的精髓,完全放弃算法学习不可取,完全将运筹学变成算法课也不可取,应该使学生在熟悉运筹学各类问题的基础上,重点培养学生分析问题,根据问题类型建立数学模型的能力,能用一些经典算法求解简单问题,并能用运筹学的软件求解复杂问题。用经典算法的思想来开拓学生的思维,用运筹学软件的使用来提高学生的应用能力,最大限度地发挥运筹学对学生各方面素质和能力提升的作用。
2.教学内容的改进
传统的运筹学教学内容以典型问题为依据来引出运筹学的各类问题的模型,并着重分析数学模型的形式,算法和模型中参数的变化。这些内容的学习需要具备相当的数学基础,对于本身数学基础不佳的我校信管学生来说很容易产生畏难情绪,时间一长会产生厌学心理,进而导致学习效果不佳。
根据上面教学目的的改进措施,我在运筹学的教学过程中将教学重点放在问题的分析和建模中。在讲解算法时,我也突出讲解算法的设计思路,并积极引导学生来改进经典算法。在理论学习之余,我校的运筹学课程还安排了专门的实践教学内容,在实践课中,学生通过学习运筹学软件的使用,例如excel的规划求解工具、winqsb、lingo,使学生能灵活运用计算机工具来解决一些复杂的运筹学问题,真正提升学生的运筹学的应用能力。
3.教学方法改进
运筹学以数学为主要工具,一些理论和算法比较复杂,讲解难度较大,如果教师按部就班,平铺直叙,较少结合案例,就会让学生觉得枯燥乏味,晦涩难懂,从而丧失学习动力,影响教学效果。
针对上述情况,我在运筹学的教学过程中,对运筹学的教学方法进行了如下的尝试:
(1)加强了加强案例教学。给出大量经济管理中的问题,引导学生用运筹学的理论和方法去解决,提高学生学习的兴趣,培养学生的思维能力。
(2)加强互动,鼓励学生参与教学,发表自己的观点与想法。
(3)在实践教学环节,我组织学生以小组为单位,自行选择实际问题作为研究课题,并通过小组成员的合作完成问题的数据收集,问题的详细描述,以及选择合适的运筹学方法来建立问题的模型,并用运筹学软件来求解问题。这样,让学生真正体验到运筹学在实际中应用的完整过程,并且培养了学生的团队合作能力。
(4)通过建立运筹学的课程网站,为学生提供了良好的课余学习环境,以及丰富了学生和老师之间的课外交流渠道。在课程网站中为学生提供了丰富的教学资源,并且设置专门的学生在线答疑功能,老师或其他同学都可以回答。通过课程网站的使用还可以完成课后作业的布置和在线批改,丰富了学生完成课后作业的途径。
4.与相关专业课的结合
国内院校在设计信管专业课程体系时,一般是在传统的经济管理课程基础上,拼合统计、运筹和信息技术等课程。现实情况就是许多课程简单堆砌,缺乏紧密配合,运筹学的教学也经常会与相关专业课脱节。
所以应注意在教学内容上使运筹学与相关专业课的有效衔接,将运筹学的教学自然地融入整个专业课程体系。如运筹学中图论的教学,要和数据结构、离散数学中的有关章节相结合;网络计划中的关键路线法,对后继课程项目管理有很大的价值;网络计划的优化部分讨论有限资源的合理分配,这一思想在生产管理课程中也有所体现;存贮论直接指导erp中库存订货点的管理。总之要把运筹学和各相关专业课有机结合起来,才能促进运筹学的教学和信管专业的建设。
四、改革效果分析和总结
经过近一年的运筹学教学改革,初步取得了一定的成果,学生对运筹学的学习兴趣逐渐提高,学习效果也有所改进,从学生完成的作业和考试情况来看都有所提高。在以后的教学过程中,我还将对课程的考核方式,学生的课外兴趣小组的组织以及学生竞赛方面进行积极的探索和尝试。争取使运筹学在信管专业的学生中成为一门受欢迎的课程。
参考文献:
[1]胡运权.运筹学教程[m].北京:清华大学出版社,2003
[2]胡运权.运筹学基础及应用[m].北京:高等教育出版社,2011
[3]欧阳瑞,陈春华.在运筹学教学中要体现数学建模思想[j].长春教育学院学报,2011(27)
关键词 运筹学 数学模型 教学理念 教学内容
中图分类号:G424 文献标识码: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
运筹学是近40年来发展起来的一门新兴学科,是一门依照给定条件和目标从众多方案中选择最佳决策方案的应用科学。自诞生以来,运筹学在军事、工农业、经济和社会问题等多个领域得到了广泛的重视和应用。尤其是在管理学科领域,运筹学的发展为管理理论和管理实践的发展做出了突出的贡献,它是实现管理现代化的有力工具。①为了适应现代化医学管理的需要,最近几年在我国许多医学院校中相继建立了一些管理和工程等系或专业,并且都开设了运筹学这门课程。其主要目的就是为医院的行政管理人员在做决策时提供科学的依据。
应用运筹学去处理问题时有两个重要的特点:一是从全局的观点出发;二是通过建立模型,如数学模型或模拟模型,对于需要求解的问题给出合理的决策。在建立模型和求解过程中,往往要用到一些数学方法与技巧。②正因为运筹学与最优化方法所涉及到的数学基础知识比较多,理论推导也比较复杂,对医学院校的管理与工程专业的学生来说,普遍存在以下两个问题:一是学生自身数学底子相对比较薄弱,从而对运筹学产生畏惧心理,大大降低了学生学习和应用运筹学的兴趣;二是目前国内的有关运筹学的教学内容,多半偏重于数学方法的论证,求解过程比较复杂和繁琐。针对以上两个问题,我们的教学团队对此课程进行了以下几方面的改革与尝试。实践证明这种改革的成效是显著的,它不仅调动了学生学习的积极性,而且从不同程度上满足了学生学习的需要。
1 更新教学理念,贯彻以应用为主导的教学方针
由于我校承担运筹学课程的老师都是学数学出身的,在对教学内容的处理上,受传统数学教学模式的影响,教学中难免会把数学知识传播的连续性和逻辑推理的严密性作为重点,比较偏重理论和解题方法的讲解,忽视了实践能力与解决实际问题能力的培养,所以在学生的眼里,运筹学就是一些抽象的概念和繁琐的定理,课堂上没有任何互动,学生学习的态度比较消极,这种老套的教学理念最终导致学生产生学习运筹学无用论的思想。在这种状况下,我们开始反思这种教学思路,尝试着改变这种教学理念。
针对我校学生的学习基础,考虑到运筹学与最优化方法理论性及应用性密切结合的特征,我们首先实现了以数学理论为重点到以数学应用为重点的思想转变,对运筹学的部分知识进行精讲,淡化繁琐的理论推导过程,注重培养学生运用原理及其方法解决实际问题的能力。设立各种实际问题,课堂上增加互动环节,组织学生参与讨论,让学生在掌握知识的同时,感受到运筹学并不单纯是一个公式或一个符号,它是一种解决问题的工具,运用它可以解决许多现象和奥秘。
实践证明,观念的转变不仅使学生受益匪浅,而且授课教师也从中得到了很大的提高。为了准备好一节课,往往需要授课教师事先准备好许多的素材,并从中提炼出精华。授课教师的思考重点不再是如何推导定理,如何给出计算公式,相反,想得更多的则是应该设计什么样的实际问题来引入新课,如何引导学生分析问题,如何运用运筹学的知识解决问题,如何在计算机上得到最优决策,如何评价不同决策的好与坏。在这种教学模式下,学生学会了思考问题,对同一个问题也能从不同角度、用不同的方法解决实际问题,学生的出勤率高了,课上睡觉的学生少了,参与讨论和发言的学生多了,学生的学习兴趣得到很大的改观。
2 优化教学内容,整合知识体系
根据医学院校管理和工程专业学生的培养计划与目标,我们主要制定了以下三个单元的学习内容:即线性规划(包括整数规划、运输问题和目标规划)、动态规划和图与网络分析。并将教学的重点放在运筹学相关模块思想方法的介绍和软件的使用上,侧重指导学生如何将实际问题转化为运筹学问题;如何建立数学模型;如何利用计算机求解;如何正确解读计算机输出的信息;如何根据计算机所提供的信息解决实际问题等方面。
在教学过程中打破仅仅局限于一本教材细致讲解的教学模式,为了增加课程的生动性,适当加入与该课程教学内容相关的新进展、新方法、新成果,让学生参与课堂教学,鼓励学生畅所欲言,发表自己的观点与想法,引导学生进行分组讨论,并组织学生进一步探究各组的决策是否为最优化策略。
3 教学方法的改革与创新
在教学方法上,我们主要在以下三个方面进行了不同程度的尝试与改革。
3.1 发展以医学案例为主的教学模式
为了激发学生的学习兴趣,提高教学质量,我们采用了以案例为主的教学方法,并且选择的案例尽可能地与医院管理有关,即设立一个以医院管理为背景的实际问题,通过对问题的深入分析,引出运筹学的方法与理论,最终解决所提出的问题。同时为了引导学生学会处理同样的问题,将学生分成若干组,每组自拟一个题目,并以小论文的形式将各组的解决方案与预期效果进行交流与总结。通过这种教学方法,使学生能够真正投入到分析问题、寻找解决方案的过程中,大大提高了学生分析和解决实际问题的能力。
3.2 引进现代教学技术,重视教学手段的创新
运筹学问题一般涉及到的信息量比较大,因此在教学过程中适当地引入多媒体辅助教学,不仅有利于提高教学质量和教学效果,而且可以减少教学难度,加深学生对教材的理解深度。同时,我们也注意到运筹学问题一般分析性较强,思维要求较高,如果长时间使用多媒体会使学生产生上课的疲劳感,使课堂的学习气氛变得有些压抑,从而影响到学生上课的质量。因此,在实际教学中,我们采用的是多媒体教学与传统教学相结合的教学模式,充分调动学生的学习兴趣,激发学生的求知欲望。
3.3 充分利用计算机
由于在求解过程中,往往需要进行繁琐的计算,包括求解和图形处理等等,这些都可以充分发挥计算机的作用。为此在教学过程中,我们有意识地将常见的数学软件有针对地介绍给学生,比如Matlab求解方法,③Excel软件求解,④鼓励学生自己动手编程来解决问题。这样不仅使学生切身感受到运筹学与计算机的紧密结合,同时也增强了学生的计算机的应用能力。
4 改变传统的考试模式,科学评价学生成绩
传统的闭卷考试方式,无法全面衡量学生的学习情况,为此,我院在考试评价上做了适当地调整,具体分为三个方面的考核,即实践能力、上机能力和理论方法。实践能力主要是指学生(以小组为单位)在每各环节中完成课题的能力和解决问题的综合能力。上机能力是指学生能否用一种或几种软件对一个问题进行求解,并对结果进行合理解释。理论方法主要侧重考察学生对运筹学方法的掌握程度。这种考试模式取得了满意的效果,学生普遍反映比较满意。
5 结束语
运筹学是一门拥有极高应用价值的综合性技术学科,近几年的教学实践与教学改革,使我们的一线老师在业务素养上得到了很大的提高,学生的实践能力也得到了稳固提升。今后我们还需在教学中不断探索新的方法,提高我院的教学质量。
基金项目:新疆医科大学科研创新基金,XJC201237;新疆医科大学科研创新基金,XJC2012136
注释
① 运筹学.运筹学[M].清华大学出版社有限公司,1990.
② 何丽红,陈士成.管理运筹学课程的教学改革与实践[J].79-81.
【关键词】运筹学;教学改革;能力培养
【基金项目】国家自然科学基金资助项目(No.11401604,11401605,11501279,11601472)河南省高校青年骨干教师资助项目(No.2015GGJS-193);中原工学院校级教改资助项目.
运筹学始于20世纪40年代,它是一门将工程思想与管理思想相结合,以数学为主要工具,运用定性与定量相结合的方法,通过建立、分析和求解数学模型为决策者选择最优决策提供理论依据的新兴应用学科.正是由于运筹学拥有极高的应用价值,运筹学教育也得到了极大的关注与重视,我国在1998年将其确定为数学、经济、管理和计算机等专业的主干课程之一.
运筹学作为一门综合叉学科,又是一门软科学,具有很强的理论性和系统性,是连接数学知识与实际问题的桥梁,又是培养应用型创新人才的载体.因此,在教学中,既要让学生掌握运筹学的基本概念、理论与方法,又要帮助学生建立运筹学思想,培养学生的实践创新能力.然而,目前大多采用的仍是传统的教学模式,很难达到培养应用型人才的目的.为提高教学质量,运筹学课程改革势在必行.
一、运筹学教学中存在的问题
(一)忽视了教学目的与人才培养目标
运筹学融合了数学与管理科学,面向的学生涵盖了多个专业,因此,课堂教学内容要根据学生学习层次、所学专业的特点和性质做相应的调整,使其符合专业的人才培养目标.在运筹学课程教学中存在重理论、轻实际应用的倾向.在课堂上,大部分教师仍采用的是单一讲授式的教W方式,但由于课时的限制,按章节一一讲授则会过于注重定理的推导、公式的反演以及单模块化问题的解决.大量的数理讲解无法体现运筹学源于实践、归于实践的特点,学生则普遍认为这是一门纯粹的数学理论课,不知怎样应用运筹学的理论与方法去解决实际问题,只仅仅生硬套用公式去应对考试与作业,这严重违背了运筹学课程开设是为了提升学生分析解决问题能力的初衷,也与高校培养多方位发展人才的目标背道而驰.
(二)教学内容难度大,实践环节不足
运筹学涉及多个学科的分支和许多小的知识点,这些小知识点又环环相扣,而学生对于这些知识有些已经遗忘,无论哪个知识点不会应用都会导致后面的问题无法解决,这样就加大了教学的难度,也易让学生产生畏难情绪,导致恶性循环.
课堂上理论学习占用大量时间,学生主动学习机会少,师生缺乏互动,学生缺乏对问题产生背景的社会实践认识,也缺乏对实际问题给出一整套方案的能力,这均与实践环节不足有很大关系.此外,在教学中对软件的介绍也相对较少,即使涉及也是lingo、excel等相对简单的优化软件,而在科学研究中,最主流的CPLEX、OPL等很少在教学中使用,从而使运筹学研究与信息技术发展存在脱节现象,大大降低了课程的实际应用性和可操作性,成为运筹学普及与发展的障碍.
(三)教学手段不丰富
目前,运筹学课程多采用的是多媒体与板书相结合的方式,板书传递的信息量少,但若将板书内容简单地做成课件,显然传递的信息量大,但是对于一些经典算法的演算,会使学生觉得教师的节奏太快,难以及时消化所学知识,教学手段不灵活难以激发学生的兴趣,因此,如何将多媒体、板书结合起来或者引入其他的教学手段和方法成为亟待解决的问题.
(四)考核方式单一
目前运筹学的考核方式较单一,大多是由平时成绩(考勤和课后作业)和期末成绩两部分构成.期末主要考查对概念定理的理解以及算法的简单应用.这种考核方式忽视了对学生实践能力的考查,会使学生眼高手低.
二、运筹学改革的思路与措施
要想从根本上改变现行运筹学课程存在的问题,提高教学效果,可以从以下几个方面着手解决:
(一)根据教学目的优化教学内容
由于不同专业的人才培养目标不尽相同,那么对运筹学课程知识点的需求也是不同的.一方面,教师要根据所教专业学生的学习程度来合理安排教学内容.比如,对于经管类专业的学生,因有些学生高中是文科生,其数学基础较理科生稍薄弱,可弱化理论性较强内容的讲解.另一方面,教学内容的侧重也要考虑到专业特色.比如,对于人力资源管理专业,根据其就业特点,可重点讲解人员指派问题、排班问题等;对于信管专业,可强化其对相关软件如excel等的应用.这样不仅提高了教学效果,而且也最大限度地服从了不同专业的培养目标.
(二)丰富教学方式与方法
1.引入案例研讨和启发式教学方法
案例研讨可以充分发挥学生的主动性,将被动学习改为主动学习.教师在进行案例材料组织时,应该充分考虑其应用背景, 不能将案例过于简化,但也不能设置得太复杂,否则会让学生感到无所适从.要选取一些规模适中,目标相对明确,约束条件较少,富有启发性和趣味性的案例,对于较复杂的可以让学生课下研究讨论.启发式的教学方法是一种以学生为主体,教师作为引导的教学模式.教师可通过学生提前自学,设置分小组讨论以及课堂练习、课后实践环节,鼓励学生参与到教学过程中来.但在设置问题时,问题数量和难度都要适中,要让不同程度的学生都有自己的见解,而不是让一些学生在讨论时只扮演听客的角色.
在实际中,我们可将案例讨论、理论讲授、小组讨论和启发式教学方法结合起来,充分挖掘学生潜能,激发学生探索性、发现性和创造性.
2.将板书、多媒体和计算机软件有机结合,恰当进行实践教学
因运筹学课程具有“模型多、案例多、表格多、图形多、算法多、步骤多、理论推导少”的特点,所以对运筹学中的经典算法,如单纯形法、表上作业法等,最好先用板书,对一些案例材料可用多媒体教学,在学生掌握基本计算方法和步骤后对一些繁杂计算可用计算机软件现场计算,在写代码时也要加以说明.在实践教学中,可以通过开设软件实验课,让学生亲自操作,加强动手能力;让学生去企业进行一些实习,让学生感受运筹学问题的背景和应用;定期开展运筹学方面的专题讲座,通过介绍运筹学的发展历程以及运筹学的前沿动态,拓宽学生视野;鼓励学生参加各种级别的数学建模竞赛,充分利用竞赛资源,增强学生的运筹优化意识,提高学生综合素质.
三、强化软件应用,锻炼建模能力
常用的运筹学软件有很多,每种都有优缺点,可根据不同专业偏向于解决哪类问题,选择两种在此问题上有优势的软件进行重点学习;对于一些更为先进的软件,可介绍一些特别之处,便于解决特殊问题.
实践证明,数学建模对于培养学生的创新性应用能力和提高学生的整体素质起了很大的作用.运筹学课程与其紧密相连,教师在教学中要不断渗透建模思想,将建模的内容体系融入运筹学课程中.
四、创新考核方式
考试是教学活动的重要环节,是评价教学效果的重要措施.在运筹学成绩评定上,可采取2∶2∶2∶4的方式,其中,课堂考勤和课后作业、案例研讨与报告、软件学习能力考核各占20%,期末闭卷考试占40%.通过这种方式,避免学生投机取巧,既考查了学生理论知识,也考核了学生的实际应用能力.
以上是针对运筹学课程提出的几点改进建议,在实际中虽取得了一定成效,但由于各学科不断发展融合也赋予了其新的内容.因此,应该根据时代与学科发展及时调整教学方案,通过不断摸索,积累经验,逐步提高教学能力,继续探索人才培养的方法.
【参考文献】
关键词:运筹学;实验教学; 必要性;改革
《运筹学》是近六十年来发展起来的一门新兴的应用学科,它运用分析、试验、量化的方法对系统中人、财、物等有限资源进行统筹安排,为管理人员在做决策时提供科学的依据。
1、《运筹学》实验教学的必要性
1.1符合当前教学改革的需要
学生在进行了的课堂教学之后,根据自身的实际情况选择课题,查阅资料,仔细研究,建立模型、选择算法、调试运行后得出结果,并进行结果分析。该过程主要锻炼学生的系统性思维,将理论和实践相结合,提高他们分析和解决实际问题的能力。
1.2培养学生学习兴趣的需要
在与学生的接触过程中了解到有一部分学生在开始《运筹学》课程学习之前,从他们的学长处就知道《运筹学》难学,考试难过,而有一部分学生是在开始《运筹学》课程学习之初,在学习线性规划单纯形法计算时,被其烦琐而枯燥的计算过程弄得学习的兴趣和信心全无。如果在学习中,加强实践环节,启发学生运用已有知识解决生活中的实际问题和开拓新的领域,可以在一定程度上提高学生的学习兴趣和学习热情。
1.3培养学生创新能力的需要
借助现代信息技术设计一种新颖的教学环境,使学生置身于一个“数学实验室”中,进行观察模拟,发现并作出猜想,进行实验、计算和检验。《运筹学》拥有相当多的数学模型有利于计算机上机实验的开展,借助逻辑推理加以证明,让学生对《运筹学》课程内容有较为深刻的认识,从而学生的创新能力得到一定程度的培养。
1.4《运筹学》课程是一门应用性很强的课程
随着科学和计算机技术的不断发展,许多数学软件都具有优化计算的功能。为了使学生和教师从烦琐的重复计算中解脱出来,我们设计了运筹学实验。通过运筹学实验课程解决实际的工程问题,使学生在了解到运筹学应用领域广泛的同时,能够更好的把握《运筹学》课程学习的重点和方向。
1.5开展实践活动的需要
实验教学不仅仅是一种教学手段,还是一项专门的实践活动。学生通过做实验来实现个体与客体的相互作用,不断积累个人经验,扩大自己的认识范围,提高自己的能力。尽管四年的大学学习期间开展实践活动的形式多样化,还有竞赛、实习、课程设计、毕业设计(论文)、社会调查、生产劳动等,但是实验教学是最基本的首选形式。结合《运筹学》课程学习特点,有效的开展实验教学是开展实践活动的需要。
2、《运筹学》实验教学中存在的问题
2.1实验教学内容单调。
实验课上主要是运用优化软件包LINDO、LINGO、QSB等来计算已经建好的模型,得出计算结果,要求学生掌握各常用的软件的运用。基本上是一类问题一题,实验没有把各章节的内容有机的结合起来,缺乏设计性与综合性。
2.2《运筹学》实验教学存在着学生“被动参与”的弊端。
《运筹学》实验教学中,一般是任课教师事先提供实验指导书,规定了详细的实验步骤和细节,学生只能逐条照此办理。这种重复、被动的实验教学模式,束缚了学生的手脚,学生则是被动地接受实验技能,在某种程度上窒息了学生的创新思维和想象能力,其实验课效果不是很理想。这种教师为完成教学任务,向学生灌输知识,满足学生拿学分、考高分要求的教学,不利于学生能力、素质的培养。
2.3《运筹学》实验教学考核的形式单一
上机实验内容的考核主要是要求学生提交一份实验报告,根据实验报告的内容评定分数。这种考核方式主要对实验结果进行评定,不能完全体现实验过程中学生发现问题,解决问题的能力。
3、关于《运筹学》实验教学的几条改进意见
3.1改变传统的教学模式
实验教学的改革在于抛弃传统的教学模式,在于充分尊重学生在实验教学中的主体地位,允许学生按照教学要求自行设计实验方案,充分发挥学生在实验教学中的想象力和创造力。教师主要是宏观把握和原则指导,改“实验指导”为“实验引导”,改传统的“教师为主”的实验教学模式为“学生为主体,教师为主导”的模式。
《运筹学》实验教学主要要求学生掌握几个常用的运筹学软件的运用。应该先由学生自己由简单的案例开始,学习各软件的使用方法,不懂的地方,老师再给予指导,要求学生完成教学大纲要求的基本实验;然后由学生自主设计一到二个综合性实验。如果是教师给出实际工程资料,给每一小组的资料背景要尽量不同,要具有一定的灵活性。
3.2实验项目“少而精”
加强实验教学,提高学生运用运筹学的相关理论解决实际问题的能力,可以适当增加实验教学的总时数,但实验项目选定时,要贯彻“少而精”的原则。
实验项目不宜过多,而是加强每个实验的力度,一个实验项目可以运用几章的理论知识,注意章节之间的联系,以及不同模型之间相互转化的原则。在融会贯通的同时,进一步提高实验技能和运用实验解决实际问题的能力。
3.3加强实验过程中的监控
由于实验项目相同,实验数据也基本一致,所以有部分学生总指望在提交实验报告之前拷贝其他同学的,以此来获得实验课程的成绩。在评阅每一届学生提交的实验报告时,总能发现雷同的情况,所以加强实验课堂实验过程的监控也是十分必要的。
3.4增强实验报告撰写的灵活性
由于《运筹学》的某一些问题能建立不同类型的模型来进行求解,而且同一个模型又能用不同的软件求解,如果按照实验报告的规范,经常会造成实验结果的堆砌和实验报告的冗长。《运筹学》软件几乎都是英文版的,部分学生认为只要实验结果出来,能完成实验报告,就算做完了实验,其实对实验结果的内容都一知半解。所以,针对具体的《运筹学》实验项目,实验报告撰写的规范需要做适当的调整,在一定程度上体现其灵活性。
《运筹学》实验教学改革是一项长期而复杂的工程,目前只是一些初步的探索,在今后的教学过程中,有些问题还有待于进一步的探索与解决。
基金项目:长沙理工大学教研教改项目:应用型人才培养模式下《运筹学》教学改革研究
参考文献: