运筹学科普

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运筹学科普范文第1篇

关键词：图论；教学改革；课程建设；分类教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）34-8235-03

图论及其应用是现代数学的一个重要分支，在自然科学、社会科学、机械工程中有重要的意义，生活中的大量事物之间可用图来描述，如交通图、规划图、调度图、关系图等。图论的发展历经大体上可以划分为三个阶段[1]：第一阶段是萌芽阶段，大约是从1736年到十九世纪中叶，欧拉提出的哥尼斯堡的七桥问题是最具代表性的工作；第二阶段是发展阶段，大约从十九世纪中叶到二十世纪中叶，图论相关问题得到研究者关注，如1852年的四色问题和1856年的汉密尔顿问题；第三阶段是二十世纪中叶到现在，大量的生活中的问题如生产管理、交通运输、通信、计算机等领域提出了一系列图论问题　[1]。特别是现代生活中，计算机的普及使得复杂问题的求解成为可能，图论及其求解思想渗透到自然学科的各个领域，如运筹学、IT科学、控制论、社会科学和经济学等不同领域。图论越来越受到研究者广泛的重视，并得到包含数学家在内的各个学科研究者的广泛关注，各种国际学术交流活动十分活跃。

由于图论的可视化数据结构可以对自然科学和社会科学中许多问题进行描述和建模，越来越多的高校把它单独作为一门课程来开设，特别是研究生教育的大规模发展，图论及其应用这门课程在很多工科高校中得到重视。当前，国内许多高校已为信息与计算科学、计算机科学与技术、信息工程、控制与管理科学等学科的研究生开设了图论课程[2]。我校通信类、计算机类、自动化类、经管类、物理类、系统科学类等学科的研究生培养方案把《图论及其应用》作为学位课来开设。教学规模逐年扩大，每年有近600人愿意修这门课程，而大约有400人成功选课，受益面非常广泛。由于图论课程具有基本理论严谨、系统性强、高度抽象、方法灵活、强调算法、证明方法奇特等特点，而且研究内容广泛且解决问题的方法千变万化。这些都给教学带来一定的困难，如不加以探讨和改进，势必影响这门课程的教学效果。因此，必需对图论课的教学进行探讨。我们从在图论的教学内容、教学形式、教材建设等方面积极探索与实践，逐步形成了一套适合本科生或研究生学习的教学方法和教学模式。下面简单介绍这些方法，希望能够与同行共勉。

1　图论课程的教学现状和存在问题

当前，图论课程教学虽然取得了长足的进步，基本能够适应学生对课程基本知识的需求。但是，在课程建设、教材建设、信息化建设、师资队伍建设等方面相对比较滞后，特别是作为以信息学科为特色的教学研究型大学的本科生的选修课，也是我校研究生教育的一门公共基础课，该课程的教学存在一些问题。

1.1　教学内容陈旧

当前，我校图论课程或离散数学的图论部分的教学内容重理论、轻应用。图论课程有概念多、公式复杂和定理难证明、难理解等问题，在一定程度上造成教学难，证明抽象度高，学生难以理解，学生不能真正理解图论思想，更谈不上灵活运用图论知识来解决各种实际问题。多数授课方式都是采用先讲概念，然后用大部分时间来讲解定理及其证明，这主要源于图论的任课教师多数都是数学教师的缘故。但这种以概念定理为主的教学方式对图论这门的课程来说不太适合，它会使学生感到图论的学习非常枯燥。其次，评价学生图论课程学习的好坏，仍然是以传统的笔试为主，试题主要以例题或习题为样题。而我校相关专业的研究生学习图论这门课主要是通过图论中各种算法的学习来培养自己的编程能力或提高解决问题的能力。在教学内容上，我校图论课程的教学侧重于图论知识体系介绍和定理证明，对图论前沿的研究型课题的介绍相对较少，没有很好的激发学生学习后的创新思考。

1.2　图论教学没有很好地体现学科之间的渗透思想

图论课程是在不同学科发展基础上衍生形成的，它在很大程度上具有学科交叉、相互渗透的特点，因此图论的产生和发展得益于各学科的交叉与渗透以及各个学科对图的需求，如　“树”就是来源于化学、电子学和纯数学[3，4]。图论提供的理论和方法应用于不同学科，特别是我校的计算机学科和通信学科。各学科的发展和需求又为图论提供新的概念、新的课题、新的研究方法和新的研究目标，推进图论的理论发展。但目前来讲，由于教师专业方向的限制，我们的教学主要围绕图论的基本数学理论，缺乏内容上的交叉和渗透，使得教学有些枯燥乏味，有的学生是为了应付学分而选课。

1.3　图论教学改革缺乏创新

当前，我校研究生教育发展迅速，专业对图论课程知识的需求日益凸显，图论课程的重要性得以提高。但是由于师资队伍发展相对较慢，而且对任课教师的专业要求较高，整个教师队伍的教学方法还有待优化，教师授课基本沿袭本科的教学模式，即“理论+证明+例子”的传统教学模式，它不利于调动学生学习积极性，也不能体现这门课程的应用性和学科交叉性，教材上的例题有些陈旧，且形式固化，很少能够与研究生的专业问题结合起来，几乎没有体现专业的需求和差异。

鉴于上述这些问题，图论的教学改革迫在眉睫。学校高度重视“图论及其应用”和“离散数学”课程的建设，设立专项的研究生创新计划，以重点项目的形式对“图论及其应用”课程进行专项建设，希望获得阶段性和实质性的结果，推动图论及其应用课程的教学改革，提高本科和研究生的教育教学质量。

2　图论教学改革的思考与探索

针对我校图论教学中存在的诸多问题，我们成立了专门的课题组，对该课程进行重点建设，在教学改革、教材建设、网站建设等方面进行了思考和探索。

2.1　教学改革

“图论及其应用”作为研究生后续课程如“算法分析与设计”、“算法复杂性分析”、“运筹与控制”、“信号分析”、“人工智能”、　“网络优化”等的先修课程，也作为本科专业高年级的选修课，其重要性也是不言而喻的，很多研究生导师也要求学生选择这门课程。针对我校《图论及其应用》这门课程中概念比较多、论证方法独特而又千变万化的特征，再加上课时短（48学时），而且选修的学生遍及全校几乎所有的研究生专业和不同学科和层次（本科阶段有的同学没有学过），这些都给教学带来相当的困难，对这门公共基础课进行教学改革是我校研究生教学改革的重要方向。课题组在以下几方面试行教学改革尝试。

2.1.1　摸清学生底细，

作为一门研究生一年级的公共基础课，面对不同层次和专业（学科）的学生，是我们必然的选择。“求同”有两个方面的意思：一是尽管学生们各自情况不同，但要选修这门课应有一个基本的公共要求，这就是要求学生掌握图论中的基本概念和结论以及基本方法。二是摸清学生选修该课程的共同兴趣，为解决第一个问题，我们将在课堂教学上把主要精力放在基本概念的讲解上和透析上，着重在于方法的剖析和应用。为此，我们在教学中注重引入大量的实例使同学们首先弄清这些基本概念和图论中常用的基本方法，适当补充一些如狼羊过河、邮递员问题、作色问题等有趣味的问题，增加课程的科普性和应用性。同时，对一些难度较大的定理证明采用具体图例，讲清论证方法的基本思路和一些可能会使学生感到困难的关键地方。“存异”是力争保留同学们对图论这门课程知识需求的不同。在讲课时，我们将图论的知识点剖析后，收集和整理出这个知识点在不同学科中的应用，给学生抛出来，让他们根据自己的专业在课下去深究。如讲到最优二叉树时，我们可以引出通信的编码问题，让通信方向的学生自己去完善。因此，课堂上着重讲解使学生普遍感兴趣的应用，而专业性较强的应用，指出方向，让学生自己查阅文献去理解和学习。

2.1.2　针对专业需求，分类授课

由于我校研究生《图论及其应用》课程是公共基础课程，不同专业的需求和基础不同，为此，课题组试图分专业授课，增强授课的针对性，提高学生的学习质量，做到有的放矢。具体思路是，通过前几届学生选课情况的调查，并调研相关学院分管研究生教学的领导和部分代表性的研究生导师，了解相关学院和专业对《图论及其应用》课程的基本要求和专业要求。然后根据专业需求的不同，我们课题组将进行分组备课和分组教学，对基本的图论知识进行整体讲解，对不同专业需求的内容进行分组教学，最简单的操作方法是让学生尽可能根据专业需求和研究需求选课，我们课题组将公布不同教师的教学倾向和特点以及专业背景，让学生充分了解我们的意图，让图论课既有基础知识的学习，由于专业需求的深入教学，着力提高研究生教学质量。另外，我们试图开展专题讲座和讨论会的方式，来解答和讨论同学们提出的问题。对个别同学可以采用答疑、提供参考文献等方法来满足他们的求知渴望。

2.1.3　从接受学习到探究学习

教师如何将图论及其应用课程传统的接受学习方式转变为探究学习方式，从而提高学生的积极性，提高教学效率，是本课题组的尝试研究的一个重要内容。所谓接受学习[6]是以听讲和练习为主要方式的学习方式，以突出教学的结果为标志。在接受学习中，学习的主要内容是以定型的形式呈现给学习者的。因此接受学习是本科阶段的普遍教学方法，对于研究生来讲，面对知识总量不断增加，知识更新日益加快的当今社会，仅仅掌握一些基本的知识是远远不够的，因此，用这种学习方法为研究生教学无法实现研究生创新能力培养的目标。所谓探究学习指的是学生构建知识体系，形成科学研究方法的各种活动[6]。因此，在研究生的图论及其应用课程的教学过程中，引导学生探究学习的是本课题的重点。课题组试图研究《图论及其应用》的探究学习教学模式，旨在培养研究生的创新意识、应用知识的迁移能力、对待事实证据的科学态度、对科学探究所需要的多种能力。

2.2　教材建设

教材建设是课程建设的重要工作。课题组认为当前的教材虽然内容丰富，但有的内容过于理论化，有的内容体系复杂，对我校相关专业不太合适，有的内容过于简单，在一定程度上不能满足我校研究生教学的需求。为此，既要考虑到我校研究生的专业需求，又要结合研究生具有求知欲望强烈、勇于钻研的特点，同时兼顾各学科学生修课需要，我们正在组织编写一本深度和广度适中且具有我校特色的研究生“图论及其应用”课教材。课题组在为本科生多年开设离散数学和为研究生开设图论及其应用的教学实践基础上，试图编写“图论及其应用”新教材。该教材有以下几个特点。

2.2.1　突出现代特色，推出学科前沿课题

我们根据图论的本质和发展趋势，特别是信息学科的发展趋势和最新研究动态，重新编写教材，力争引进与我校学科相关的图论最新进展，强调图论在信息科学中的应用，特别结合通信背景、计算机背景、控制与自动化背景、光信息背景等介绍相关图的新理论，如Petri网与网络流的内容，增加哈弗曼编码及其应用的内容。从而引入学生去深入研究和讨论，激发学生的创新欲望和求知欲。

2.2.2　各学科的交叉和渗透

课题组通过多年的教学和调研发现目前的《图论及其应用》教材主要介绍图论在数学其他领域（如组合数学、矩阵论、拓扑学、群论、运筹学等）的应用，对信息学科中的应用介绍相对较少。本课题将在新的教材中除了介绍图论的基本理论和方法外，重点增加介绍图论在电子学、信息处理、管理科学、控制理论和计算机科学等方面的应用。并力争增加图论与其他数学分支的相互交叉和相互渗透上做一些介绍。借助于同构概念把图与群联系在一起，增加学科之间的渗透。

2.2.3　弱化证明，注重应用分析

图论来源于实践又服务于实践。从这个意义上讲我们将在《图论及其应用》教材中把理论和应用放在重要同等的位置。按照“定义一定理一应用”的编写模式，每章节的前一部分是定义和理论部分，紧接着介绍知识的应用部分，主要是应用图论的知识解决具体的问题。对于专业性很强的应用，如通信方向、计算机或控制方向的问题，我们在章末给出阅读指南；对图论在计算机科学应用方面感兴趣的同学可参阅《图论与算法分析》等等。这样将使学生在学习中结合自己的专业有的放矢地学习和讨论。另外，弱化定理证明，着重分析图论算法的思想，重点在于这些图论算法的程序实现和应用。

2.3　网站建设

为了展示图论课程的相关信息，我们进行图论及其应用课程的网站建设，建设成适合我校研究生教学的课程网站，试图通过网站传递课程的性质和目的，将授课计划、考试大纲、应用实例、案例分析等问题在网站上展示出来，同时把很多先关的参考文献和最新的研究论文放在网站，共同学们下载学习。完善网站内容，把网站建成课程的展示窗口，同时将网站也建成老师与学生的交流平台。为将该课程建设市级优质课程打下基础。

3　结束语

总之，图论课程的教学改革蕴含着丰富的内容，包括教学思想、教学方法、教学手段、课程建设和网站建设等。对图论的教学并没有固定的模式可循，在教学过程中，教师要转变教学观念，“以教师为主导、以学生为主体”，因材施教，以提高学生素质为根本宗旨，把握学科教育的本质和目的，以培养学生的创新精神、学习能力和实践能力为重点，采取各种有效手段和措施，充分挖掘学生的创造力和潜力，培养学生严谨、认真、规范的科学态度，使学生能利用所学的知识和掌握的技能去解决实际问题。

致谢：特别感谢重庆邮电大学研究生教育创新计划资助项目（No.Y201110）、重庆市研究生教育改革研究项目（No.yjg123103）、重庆市高等教育教学改革研究（No.103161）和重庆市高等教育教学改革研究重点项目（No.1202033）的支持！

参考文献：

[1]　徐俊明.图论及其应用课程建设探索[J].教育与现代化，1997（2）：41-46.

[2]　黄晓学，苗正科.从七桥问题看图论的本原思想与文化内涵[J].数学教育学报，2008，17（4）：22-25.

[3]　图论课程教学改革的探索与实践[J].中国教育创新导刊，2010（26）：53.

[4]　谢政，戴丽，陈挚.关于图论课教学的思考[J].数学理论与应用，2005，25（4）：139-140.

运筹学科普范文第2篇

针对目前财经类院校计算机专业教学目标定位不够清楚，计算机和财经管理知识培养厚此薄彼的问题，构建了培养具有财经特色的计算机专业综合能力的知识框架。根据财经类高校计算机专业学生的能力要求，建立培养这种能力所需要掌握的知识结构，以及与之相适应的合理课程体系。知识体系的科学设置将有效提高学生解决财经领域实际问题的计算机综合能力。

关键词：财经院校；计算机科学；综合能力；课程体系

0引言

当前计算机学科发生的巨大变化对计算机专业教育产生了深远影响。从历史上看，计算机学科发展早期，数学、逻辑、电子学、程序语言和程序设计是支撑学科发展的主要基础知识。20世纪60、70年代，数据结构与算法、计算机原理、编译技术、操作系统、程序设计与程序语言、数据库系统原理等成为学科的主要专业基础知识。20世纪80年代，并行与分布计算、网络技术、软件工程等开始成为新的学科内容。近几年，大数据、云计算和物联网的快速发展，计算机学科内涵和外延又发生了深刻变化，数据科学和智能技术在计算机学科中占据越来越重要的位置，当前计算机专业教育应将这些变革性技术纳入其中[1]。作为财经类院校中的计算机学科教育，与综合类和理工类高校计算机学科教育存在明显不同。财经类院校的计算机专业具有鲜明的管理、金融和财经特色，毕业生大部分从事经济、金融、管理和会计等领域的工作。目前我国财经类院校的计算机学科普遍存在定位不清楚的问题，一些院校遵从通用的计算机学科培养方案，忽视财经类背景知识，而另有一些院校计算机专业的财经管理类课程过多，弱化了计算机核心知识体系培养，这导致了学科重心严重偏移，名不副实。因此，财经类院校计算机学科教育不能完全照搬综合类或理工类院校的计算机培养模式，而应该平衡计算机与财经两类知识结构体系的比重，结合当前的大数据和云计算的发展趋势，适时调整学科培养方案，实质性地提高计算机专业学生的综合能力，培养能够适合于各类应用领域，包括财经金融领域的计算机技术人才。

1财经院校的计算机专业综合能力

财经类院校计算机学科毕业生大多从事财经和管理领域的IT工作，例如银行、证券、保险、咨询、IT公司、事业和政府部门等。这些工作需要的计算机专业综合能力可分为以下五个方面。

⑴计算思维能力[2-3]：形式化、模型化描述和抽象思维与逻辑思维能力。用计算机求解一个问题之前，程序设计者的头脑中已形成解决这一问题所需要的处理逻辑和方法。

⑵算法设计与分析能力：建立系统模型，分解解题步骤，分析并优化算法复杂性。

⑶程序设计与实现能力：求解问题，设计程序执行过程，用软件或硬件实现。

⑷系统分析、开发与应用能力：从系统的全局看问题，利用软件工程方法分析问题和解决问题，并实现系统级优化。

⑸财经系统理解能力：掌握经济和金融的基本理论和方法，深入理解财经系统的运作过程，特别是对其IT系统运作原理的掌握。学科基本概念涉及计算机和财经两个领域。其中计算机学科重要概念有：时间排序、空间排序、复杂性分析、安全性、一致性与完备性、重用等；财经学科重要概念有：稀缺性、机会成本、公平性等等；两学科的共有概念有：问题抽象、效率、分层结构、折衷策略、形式化模型、演化等。从不同角度理解和掌握这些共有概念对计算机和财经的综合能力培养意义深远。对这些概念简析如下。①时间排序。以时间作为参数，进行进程同步和资源调度，时间序列在财经领域中也应用广泛。②空间排序。表示局部性和近邻性的概念，可进一步分为网络拓扑和存储空间等物理性空间、软件的耦合和内聚等概念性空间。③复杂性分析。度量不同数据规模、问题空间和程序规模，是算法性能度量的重要指标。④安全性。软件和硬件系统在异常和攻击性环境下的安全性保障，如系统承受灾难事件的能力。⑤一致性和完备性。系统的正确性、健壮性和可靠性等概念。⑥重用。所采用的技术和系统可在新环境下继续使用。⑦问题抽象。对具体问题进行合理抽象描述，用之对具体问题恰当表示。⑧效率。对空间、时间、人力、财力等资源消耗的度量，在计算机系统和财经管理系统中均需重点考虑。⑨分层结构。在处理复杂事物和系统时，所采用的模块化设计方法，相邻层次之间交互，避免跨层操作。这种结构在计算机领域的网络协议和操作系统，企业管理中的分级管理等方面应用广泛。⑩折衷策略。在多因素组合问题中难以求得最优解的情况下，通过多因素间的折衷方案获得次优解，这是求解现实问题的一种常用方法，如算法研究中的时间和空间的折衷，金融投资中收益和风险的折衷等。11形式化模型。对问题进行形式化、特征化、可视化，这是计算机问题和经济金融问题求解的最典型方法。12演化。系统对用户需求和周围环境变化的适应性，研究系统随时间演化或进化的能力。13稀缺性。表征资源的有限性，例如调度算法中的资源受限性和经济领域的投资组合问题。14机会成本。为了得到某种东西而所要放弃另一些东西的最大价值。15公平性。在计算机中的进程调度和经济社会中财富分配方面的重要概念。要掌握这些概念，需要用到的典型方法有数学方法和系统科学方法。①数学方法是指以数学为工具进行科学研究的方法，即用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导形成解释和判断；②系统科学方法将研究对象看作一个整体来看待，力争系统的整体优化。一般遵循整体性、动态、最优化、模型化等原则。

2财经院校计算机专业知识体系构建

计算机本科专业教育内容的总体框架由普通教育（通识教育）、专业教育和综合教育三大部分构成。①普通教育。人文社会科学、自然科学、经济管理、外语、体育、实践训练等。②专业教育。学科基础、学科专业、专业实践训练等。③综合教育。思想教育、学术与科技活动、文艺活动、体育活动、自选活动等知识体系。在财经院校中，加强普通教育中的“经济管理”部分，重视经济管理的基本理论、方法和技术的培养。我国计算机类专业教指委[4]（简称“计算机教指委”）和美国计算机协会ACM[5]分别对计算机科学专业方向知识体系给出了明确的指导意见。例如计算机教指委将计算机科学专业方向的知识体系划分为知识领域、知识单元和知识点三个层次，共14个知识领域，132个知识单元，总计560个核心学时，其中的知识领域对计算机学科课程设置指导意义重大。本文将二者归纳总结成表1所示（前4列）。财经类院校需要学习管理、经济和金融方面的课程，因课时限制，无法全部覆盖计算机教指委和ACM推荐的知识领域。我们的思路是：计算机核心课程保质保量完成；与学生毕业后所从事工作关系不够密切的知识可合并讲授。例如财经院校偏重于系统设计、开发以及数据处理等课程，因此可考虑减少图形学与可视化计算、人机交互、信息安全、并行与分布式系统、软件开发基础等课程内容，将其基本知识融合于其他相关课程。例如，并行与分布式系统是云计算、大数据、C/S系统、B/S系统的基础，可在基于平台开发和软件工程课程中讲授。另外，增加了管理科学、经济管理和数据分析三个领域知识，以突出财经院校的特点，财经院校的知识领域分布如表1所示。

3财经院校计算机课程体系设置

知识体系只是一个学科的知识框架，而要实施这个框架需要合理建立该学科的课程体系。根据以上财经院校的知识领域，结合院校特色，本文给出财经类院校的计算机本科专业的课程体系，主要由通识教育课、学科共同课、专业课、个性化培养课程、课外学习与实践等五个知识模块构成，可分为基础知识模块、背景知识(管理、经济学)模块、原理知识模块、技术知识模块四个部分。值得说明的是，与理工类院校相比，财经类院校信息类专业的学生动手实践能力普遍较弱，所以应重视开设实验性课程，加强实验和实践环节教学。具体课程体系设置如下。

⑴通识教育课程。培养学生文史哲学素养，强调培养学生的数学思维，主要课程包括：哲学、政治经济学、概率论、数理统计、高等代数等。

⑵学科共同课。强调信息类专业的硬件、软件技术基础以及具有财经特色的管理经济基本理论，主要课程包括：程序设计基础、离散数学、数字电子技术、面向对象的程序设计、信息系统导论、财务管理、运筹学、普通物理、计算机理论算法与复杂度等。

⑶计算机专业课程。学习计算机基本理论、思路、方法和工具，主要课程包括：数据结构与算法、编译原理、操作系统、数据库原理、计算机网络、计算机组成原理等。

⑷个性化培养课程。从符合学生的知识结构、兴趣爱好以及专业特长的角度开展，涵盖管理、财经、计算机多领域交叉类课程。主要课程包括：软件工程及实践、人工智能、数据挖掘、管理中的定量分析方法、决策支持系统、决策仿真、会计学、电子商务、企业资源计划（ERP）、博弈论与信息经济学、会计信息系统、多媒体技术、Web程序设计、信息安全技术、大数据分析等。

⑸实验和实践性课程。注重理论结合实际，重视实验课程建设，建立综合实验集成平台，将学生学习的各阶段课程通过实验环节建立起一个有机的计算机专业知识体系。主要课程包括：编译原理课程设计、操作系统课程设计、数据库课程设计、计算机网络实验、计算机组成原理实验、综合设计实验、数据分析实验、机器学习实验等。

4结束语

本文综合借鉴了ACM和计算机教指委对计算机教学的指导意见，平衡计算机和财经类课程内容设置，较系统地梳理了财经院校的计算机学科的知识领域构成，探索计算机和财经两个领域之间的共性概念和方法，建立了相应的课程体系。经多年教学结果发现，合理的课程设置不仅提高了学生的学习兴趣，更重要的是培养了学生具有鲜明财经特色的计算机专业综合能力和素质。本文提出的计算机专业知识结构及其课程体系，为财经院校计算机专业教学提供了一个比较系统的学生综合能力培养方案。在今后教学中，将进一步加强计算机实践教学，建立财经领域的问题库，鼓励学生利用计算机技术创造性地解决这些问题，培养学生财经和计算机综合应用能力。

参考文献(References)：

[1]王锰,左建安,陈雅.大数据环境下信息管理专业人才培养模式分析与构建[J].图书馆,2015.4:90-95

[2]putationalThinkingandThinkingaboutComputing[J].CommunicationsoftheACM,2006.3:33-35

[3]蒋宗礼.计算机类专业人才专业能力构成与培养[J].中国大学教学,2011.11:11-14

[4]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.计算机科学与技术(计算机科学方向)专业规范.[2015-8-20].shtml.

运筹学科普范文第3篇

多功能农业以其对传统发展观指导下农业发展模式的深刻反思，使人们从产量主义的狭隘思维中解放出来，认识到农业多重功能对现代社会的重要意义。目前，理论界与政策界都承认农业非经济功能的重要价值，承认这些功能存在于一系列“非经济品(Non-commodities)”之中，承认这些非经济品与经济品(Commodities)同时地、不可避免地出现在同一生产过程中，即它们是联合生产的结果，承认经济品与非经济品、经济品与经济品、非经济品与非经济品之间的相互影响，承认非经济品的外部性和公共产品性质。由于经济品与非经济品的联合生产对于经济收益的追求，必然破坏经济品与非经济品之间的自然结构与正常关系，从而引起一系列经济、环境与社会问题。在生物技术、农业机械与设施、化学制品大规模使用的今天，这些问题将会越来越突出，向多功能农业的回归无疑是避免这些问题的明智选择。休闲农业是实现多功能农业的有效途径之一。它是以农业资源、生态系统、自然与人文地理环境、农业生产活动、农家生活方式等为基础，围绕农业旅游进行的一系列生产与消费活动。它将消费者需求、社会对农业的期望、传统文化的保护、自然资源的保护以及农民收入回报等因素有效地结合在一起，较好地兼顾了农业的多种功能。我国由于经济发展水平、自然地理条件、农业生产方式与文化等差异，休闲农业呈现出非常多样的形式。随着休闲农业的开发，不同组织形式或经营主体的行为差异对于农业功能的兼顾与融合必然产生不同的影响，从长期看，由于涉及经营规模、土地集中、投资主体、受益主体、传统文化保护、粮食安全、食品安全与生态环境等问题，必须充分考虑到不同模式与经营主体的发展趋向，探索合适的方式与途径。本文将在多功能农业的视角下，考察不同休闲农业模式的长期效果。为此，构建了一个系统思考复式模型，以浙江省个体农户为主、合作社以及大公司式农庄三种现实系统为例进行动态模拟。以观察不同组织模式的长期表现，在此基础上探索有利于实现农业多种功能的休闲农业模式。

二、理论背景与系统思考方法

(一)多功能农业

首先，学者们同意多功能农业的核心是经济品与非经济品的联合生产，进而致力于构建多功能农业中的联合生产模型，探索联合生产情况下引起的均衡问题以及这些问题对农业生产和贸易的影响。OECD指出，经济品与非经济品的关系既可以是联合的(互补的)，也可以是竞争的(OECD，2001)。但许多学者指出，常见的关系是竞争关系(Bryden，etal，2006);其次，理论界都认同多数非经济品的外部性与公共产品特征，因而承认市场或不存在、或失灵;再次，在政策层面，多功能农业的研究将视野延伸到农业之外，从关心产业到关心农民再到关心农村，主张以多功能农业为基础，重构农村发展政策的基础。以上研究突破了单独生产、私人产品、无外部性、市场主导的教条，让人们认识到多功能农业是农业的本质特征，农业是整体的、系统的、多元的、多层次的，从而改变了半个世纪以来的农业观，为“三农”问题的研究提供了全新的思路。但就经济品与非经济品的关系而言，研究存在以下缺陷:(1)关于联合生产，如果将农村发展或与之相关的地理、资源、社会、传统文化等因素包含在内，这一理论就显得不够，因为中间并没有与特定经济品的联合生产，竞争也就不必要存在(OECD，2006);(2)农业的各种非经济功能，从理论上说也是一个生产过程中的外部性问题。但区域发展、集群经济活动以及非农企业的活动也同样具有外部性，从而也就不能确立农业与农村的特殊地位，OECD的古典分析法在此同样显得过于狭窄(OECD，2007);(3)多功能农业的研究涉及多种学科，而经济学方法很难将各种学科的理论有机地结合起来，从而导致研究者对其理论前途的怀疑;(4)多功能农业为指导方针的农村政策工具非常缺乏，政策设计者尽管意识到系统与整体的重要性，但最终都难免头痛医头、脚痛医脚;(5)在方法上，多功能农业的研究不能摆脱计量经济学的影响，但对于这样一个涉及众多诸如粮食安全、动物福利、田园风光、文化传承、景观、民生等“软概念”的非纯物质系统，构建一个庞大的计量经济模型的努力注定是徒劳的，而局部的计量经济模型势必会牺牲系统的整体功能，因为整体并不是局部的简单加总，正如一个大象如果被肢解，其整体功能将会消失一样。受工业化、城市化发展观以及国内政策GDP化倾向的影响，国内多功能农业的研究在多数情况下被直接用于农业产业化、功能开发与农民增收，这种理解带有强烈的功利性与解析性质，与多功能农业强调整体性与系统性的精髓相去甚远;至于农村发展与农村建设，很难突破产业视角和单纯的经济视角，所以在各地的实践中，相继出现一些打着多功能农业旗号而违背多功能农业精神的做法。以上缺陷主要起因于多功能农业本身的系统性、复杂性与规范性，同时也反映出研究工具的缺乏。为此，迫切需要系统的方法去理解。

(二)系统思考方法

系统思考方法(SD)也叫系统动力学，是在运筹学的基础上，综合系统理论、控制论、信息反馈理论、决策理论、系统力学、仿真与计算机等科学而形成。它以现实系统为前提，根据历史数据、实践经验和系统内在关系构建动态模型，对各种影响因素可能引起的系统变化进行仿真实验，以观察系统行为、寻求改善途径。与计量经济学模型相比，系统动力学具有如下优势:(1)定性与定量相结合。真实世界中存在大量既说不清楚又无法量化的“软概念”或“软变量”，SD不会因为定量的困难而牺牲结构的完整性与结论的正确性;(2)在数据缺少条件下仍可进行研究，由于SD模型的结构是以反馈环为基础的，而多重反馈环的存在使得系统行为对某些参数并不敏感，因此，尽管数据缺乏会对参数的估计带来一定困难，但只要选择的参数在允许的范围内，系统行为仍显示出相同的模式;(3)擅长处理周期性问题与长期性问题;(4)擅长处理非线性问题。以上这些优势使得系统思考的方法特别适合于经济、社会、环境、心理等一系列复杂行为的定量与定性研究(陶在朴，2010)。近年来，系统动态方法在企业组织与策划中被广泛应用，但很少被用于农业与农村问题分析(Bergman等，2008)，而多功能农业却具备了复杂系统所具备的一切特征，正是这一工具最合适的用武之地(Johnsonet等，2006)。

三、模型

(一)模型结构

模型结构见图1，图型由模型所使用的软件自动生成。模型利用STELLA系统思考软件，参考欧盟POMMARD模型来构建，偏向供给分析。模型包括政策变量、指标、人口、土地利用、收入、经济品生产、非经济品生产、农业旅游等模块。这些模块以多功能农业为主线，通过一系列因果关系与反馈关系相互关联、相互影响。模型以现实系统为依据，系统的表现显然是资源、自然地理、经济、生态与人文环境、组织模式等综合作用的结果，故在技术上很难识别由组织模式的差异引起的行为差异。对这一问题，分两个层次解决。第一层次即样本的选择，最主要突出了组织模式的差异;第二层次即系统参数的设计，尽可能内化组织模式差异因素。因而不同样本点系统行为的表现明确显示了模式差异因素，如就业人数，在大公司制农庄中，农庄会尽可能减少雇佣人数，而在以农户为主体的经营方式中就业人数则倾向于随市场规模的扩大而扩大;生产函数中的技术系数A，个体农户最小、合作社次之、公司最大;市场力量体现在产品的定价权上，个体农户最小、公司最大、合作社居中。土地利用是该模型的主要引擎，它决定了农业经济品与非经济品的规模，也决定了农业劳动力就业规模。农业旅游与土地利用、经济品生产、非经济品种类与数量等均有关，反过来影响当地农业生产、就业水平、环境、人口变化等社会经济的各个方面。政策变量提供了模型分析的参数，指标用来监测主要变量的变化并说明系统的特性。

(二)数据采集与样本介绍

本文以浙江省临安市白沙村、余姚市临山镇味香园葡萄专业合作社和富阳市永安高山农庄为样本，数据通过问卷调查与走访以及有关统计资料获得。问卷只在白沙村进行，选择50个农家乐经营户，调查时间为2010年9—10月。数据经过处理后，输入模型，模型中所有存量的基始值是由调查得到，大部分独立转换量的基始值也由调查获得，部分参数设定为软变量，以图表函数形式出现，图形绘制参考实际情况并结合作者自身的认知与判断。三个样本点的共同之处是都经营农业旅游，而且达到了一定规模。不同之处在于采取了不同组织形式，白沙村以个体农户为主，味香园是葡萄专业合作社，永安山庄是公司式大农庄。

1.白沙村。白沙村位于临安市太湖源镇的最北端，太湖水系南苕溪源头，距临安市区34公里，杭州市区70公里，是典型的山区村。1998年通过招商引资开发了临安首个生态旅游景点———太湖源，并开始经营以“农家乐”为主的农业旅游。经过10多年发展，农业旅游已经初具规模。

2.味香园葡萄专业合作社。味香园葡萄专业合作社处于浙江省余姚市临山镇，位于杭州湾南岸，余姚西北。合作社前身为余姚市临山区兰海乡葡萄协会，成立于1986年，2003年6月改组为味香园葡萄专业合作社。经营葡萄面积3800亩，带动全镇葡萄种植面积11500亩，合作社有大棚等设施葡萄面积3020亩，喷滴灌面积2015亩，2009年大棚葡萄平均每亩净利润超过15000元。以葡萄种植为依托，合作社有葡萄观光专用道路及长廊、科普宣传窗，同时发展采摘、摄影等参与性休闲观光项目，形成品牌、观光、产销、培训等一条龙的农业产业链。2004年开始每年7月底到8月底举办江南葡萄节，吸引了大量游客。

3.永安高山农庄。永安高山农庄位于富阳市常安镇永安山，2008年8月在原承包荒山的基础上，通过承包镇集体土地和看管周边一些村庄的土地形成，山庄内已建成1000余亩林果基地，其中香榧600亩，茶叶、毛竹200亩，甜柿、桃、蜜梨1320亩，高山果蔬基地200亩，并配套饲养猪、鸡、鸭、鹅10000余只。农庄内还建有100万方的景观水库，有号称亚洲最大的人工滑翔基地和中国滑翔伞基地，5000余平方米的三星级永安宾馆，7000余平方米供游客吃、住、娱乐、会议和管理用房，修建5.5公里盘山公路到山庄，境内还有一座尼姑庵和寺庙。

四、运行结果及分析说明

(一)经济指标

为了便于比较，一般用数组说明问题，数组表达方式为(a，b，c)，依次代表白沙村、永安山庄和味香园的相应数字。数据显示，2019年人均收入为(48564，180645，31487)元，永安山庄一直遥遥领先，白沙村居中，味香园最低。三个样本的人均收入均以增长为主趋势，相对于基始量的增长率为(135%，106%，139%)。总收入白沙村最高，味香园次之，永安山庄最低，但后两地相差不明显。从走势上看，白沙村上升速度较快，后两地上升较缓。旅游收入走势与人均收入和总收入基本相同，说明三地的收入与旅游的发展有较大的相关度。但旅游收入在味香园中，无论在份额上还是总量上都最小。旅游在经济中的份额，白沙村与永安山庄相当，两地均有小幅上升。味香园份额最小，但上升最快。床位数分别为(5836，966，1676)，白沙村绝对量最多。但相对于(3960，156，180)的基始量，增长速度分别为(47%，519%，831%)，可见味香园增速最快，永安山庄次之，白沙村最慢。

(二)环境指标

环境指标包括土地利用山农指数、森林与耕地面积变化，表3列出了这些指标的变化量。为了便于比较与分析，本模型使用的面积单位均为亩。山农指数变化不大，10年后分别为0.96、2.10、2.59，说明白沙村景色单调，分布不均衡;永安山庄为2.10，农业环境相对较好;味香园为2.59，其环境最适合农业活动。主要原因是自然地理条件差异，与组织模式相关性不强，如白沙村面积的90%为森林和陡坡地。味香园森林初期稍微有增加外，森林面积和耕地面积都在减少，这与建筑、住房开发、基础设施等占用农地的大趋势相符合，但因为耕地红线及占补平衡政策，耕地减少幅度并不大。味香园因为地势较平，易受城市发展的冲击，从长远看，土地的减少幅度要大于其余两地。

(三)社会指标

社会效益指标包括收入分配不均等程度、就业量。就业量等于劳动力需求量，由农业就业和旅游就业决定，就业已经折算为全职当量，包括当地劳动力在内。从数据看，白沙村就业规模最大，味香园次之，永安山庄最小，前两地均呈大斜率直线增长之势，而永安山庄虽有增长却缓慢许多。在模拟期末，就业人数为(2553，473，1273)人，相对于期初的就业量(773，305，486)，增加量为(1780，168，787)，增长率为(230%，55%，162%)。收入分配不均等程度是以从事旅游业的家庭人均收入除以整个地区人均收入得到，表明了地区旅游业发展成果的分享程度。倍数越高，表明财富越在少数人手中集中，其社会效益越差。最终数据为(2.23，25.79，4.92)。可见，白沙村的收入差距最小，永安山庄最大，味香园居中。

(四)综合指标

指标包括吸引力指数和惠及人口数量变化，吸引力指数表示单位可进入地面每天潜在的吸引的旅客数量，但不一定是真实付诸行动的旅客。图2中，白沙村每单位可进入地面平均吸引旅客数量始终高于后两地，但白沙村对旅客潜在的吸引力在明显下降，永安山庄也略有下降。对于白沙村来说，最主要的原因是山农指数偏低，导致长期吸引力下降，其他原因有竞争加剧、拥挤、趋同化等。对于永安山庄而言，价格相对偏高是其吸引力下降的主要原因。从惠及人口数量来看，各地情况为(3291，646，2595)，与自身人口比为(2.83，1.29，4)。由此可见，合作社的惠及人口最多，白沙村表现也不错，而永安山庄与周围村民关系不大。

五、不同政策下的动态

(一)收入支持

以转移支付为例，模拟4种情况:转移支付水平不变、增加1倍、增加2倍、增加3倍。以味香园为例，观察人均收入水平的变化，结果如图3示。显然，人均收入对转移支付的变化缺乏弹性，如转移支付在原基础上增加3倍即300%时，人均收入的增加仅为3.3%，没有明显效果。

(二)收入中个人可支配比例的变化

收入中个人可支配比例可以与许多政策挂钩，如税收政策、农资价格等，这些直接影响经营者的成本。图4是在原基础上进行20%增减的模拟，结果显示，这一比例对于农民人均收入的影响较转移支付敏感很多。如增加20%时，人均收入增加约16%，弹性系数约为0.8。

(三)农产品价格政策

模型中，农产品是除旅游消费品与服务之外所生产的传统农产品，包括了农民的自给性消费。模型中通过价格指数的变化已经反映了农产品价格对于农民收入的影响。价格政策作为外生变量，通过逆市场风向操作起到稳定价格的作用，图5显示，价格调整使得农民人均收入下降。

(四)土地政策

土地政策限制土地用途的变更，在浙江省主要表现为对林地、耕地转换为建设用地的限制，而并不限制耕地在粮食作物与经济作物之间的变换。在模型中，土地政策通过土地利用变换系数作用于土地利用类型的变化。在原基础上，进一步严格将林地、耕地的减少率控制在5个百分点以内，结果如图6所示，这一系数的设置，使得农民收入降低。

(五)农业技术推广政策

本模型中，对技术的影响通过两个途径，第一是技术系数A，第二是β，或α与β之和。首先考察对A的影响。在经济理论中，A代表一个社会的技术水平，在一定时期内具有相对稳定的性质。此处假定所分析的农场普遍具有改进技术的内在冲动。农业技术推广影响农业经济品的产量，但在市场经济条件下，却并不一定能直接转换成农民收入的增加以及对环境的积极影响。图7、图8是技术系数分别为1、1.1、1.2、1.3时对产量和人均收入的影响。图9、图10是β分别等于0.45、0.48、0.5、0.52时产量的变化和人均收入的变化。由图可知，改变A和β对于产量的影响都非常明显，尤其是β的微小改变，可以使产量成倍提高，如β由0.45提高到0.48时，2019年经济品的产量由15507925元提高到26178647元，提高幅度为10670722元、69%，但对于农民收入的影响却非常微小。