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关键词:PBL;《管理运筹学》;课程教学;教学改革
中图分类号:G4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2012)04-0183-02
1引言
古朴的运筹学思想可以追溯到古代先秦时期。我们运筹学的先驱从《史记》“运筹于帷幄之中,决胜于千里之外”一语中摘取“运筹”两字作为这门学科的名称,既显示其军事起源,也表明其朴素的思想早已出现在几千年前的中国。但世上公认的运筹学学科起源于二次世界大战期间,英、美等国的军事部门为战争需要而成立的一些研究小组的活动。其热点是集中多个学科领域的科研人员,对某一特定问题进行全面、系统的分析,提出提高某武器系统效率的操作方法和执行策略。
第二次世界大战结束后,运筹学的研究方法在理论上得到全面发展。作为一种重要的管理决策分析工具,运筹学的应用领域也从军事部门迅速向工商、管理和工业部门转移。运筹学是研究各种广义资源的运用、筹划以及相关决策等问题的近代新兴学科。在我国已有五十多年历史,其目的是根据问题的需求,通过数学的分析和运算,做出综合性的、合理的优化安排,以便更有效地发展有限资源的效益。“运筹学”名称最早于1938年出现在英国,当时称之为“OperationalResearch”,1942年美国开始从事这项研究工作,称之为“OperationsResearch”。运筹学的发展、运筹学在各领域的广泛应用、运筹学的定量分析对于解决实际问题的思路及其特点,适合当今社会发展对高级管理决策人才的迫切需要。本课程是工商管理类专业重要的专业基础课,也是一门实践性和应用型很强的学科。21世纪,科技进步与社会发展提出了培养信息社会高素质人才的要求,高等教育改革不断深化,《管理运筹学》课程教学面临新的挑战,必须重新对课程原有的教学体系和教学方法进行全面的审视和思考。
2工商管理专业《管理运筹学》课程教学中存在的问题
当前的工商管理专业《管理运筹学》课程教学主要存在以下问题:
一是教学目的不明确,教学方式单一。多数讲授《管理运筹学》课程的教师是学数学出身,缺乏必要的工程技术和管理知识,使得目前《管理运筹学》教学普遍存在着偏重教学理论与解题技巧的传授,将《管理运筹学》当作一门纯数学学科进行教学。这与工商管理专业培养要求相脱节,学生在学习过程中感受不到《管理运筹学》在管理中的应用。在教学方式上,也一直延用传统单一的传授方式,当学生运用所学知识去分析和解决实际问题时,显得茫然无措,无从下手。
二是学生学习兴趣不浓厚。《管理运筹学》研究问题的基本手段是建立数学模型,并较多地运用各种教学工具。学习《管理运筹学》课程,需要有良好的数学基础;其前期必修课程包括微积分、线性代数、概率论、概率论与数理统计。可以说《管理运筹学》是软科学中“硬度”较大的一门学科,兼有逻辑的数学和数学的逻辑的性质。工商管理类专业的学生绝大多数是文科生源,不少学生害怕数学。比如线性规划的单纯形法及对偶理论,要想完全领会其原理,需要大量运用线性代数的工具进行推理,因而非常抽象。在课时总体压缩的背景下,教师要在较短时间内讲授完抽象数学原理的推导,学生听不懂只好放弃这门课程的学习,进而也打击了学生学习《管理运筹学》的兴趣。
三是教学内容不恰当。《管理运筹学》课程包括若干分支,而教学时数有限,因而《管理运筹学》教学不可能囊括所有分支。目前在《管理运筹学》课程的教学中,教学内容的选择存在一定的随意行和盲目性,甚至存在教学内容因人而设或因教材而设的现象。
四是教学方法不科学。主要表现在讲授方法单一,教学手段不灵活。老师讲,学生听,学生缺乏思考及案例的讨论,掌握知识不能做到融会贯通,更不能做到灵活应用,考试方法、考试内容传统,对于学生学完课程是否能够运用《运筹学》来解决实际问题,教室较少顾及。
五是实践教学环节薄弱。如果在《管理运筹学》教学中缺少足够的实践环节,学生在学习中即使掌握了《管理运筹学》的建模方法和手工运算能力,但在遇到一些变量较多的数学模型时,也只能一筹莫展。由于缺少上机实践机会,学生不能利用相应软件求解模型,从而大大降低了课程应用的可操作性。
3《管理运筹学》课程教学创新实践改革的必要性
人类社会正在经历从资本经营到知识经济时代的转移,知识经济的迅速发展将引起教育内容和教学方法的重大变化。根据知识经济对企业管理模式产生的重大影响,应该对管理科学模型方法课程的教学内容、教学手段、教学方法和教学目标不断进行改革和创新。强化学生的创新意识,主动预见变化、适应变化、管理变化,并根据内容和外部环境不断更新观念,设计未来;重视信息,学会与人合作,讲究团队精神;重视素质教育,培养复合型人才;掌握领导科学,提高管理能力;增加社会实践,改革教学模式;教学以培养学生建模和解决实际问题的能力为主线;要求学生掌握相关软件操作,接触企业决策试验;培养学生信息检索能力,组织小组研读论文,培养学生具备初步的理论研究能力;课外关注应用案例,引导培养其对课程的兴趣爱好;并最终以大型作业的形式进行知识的综合运用与总结提高。
社会经济的发展向《管理运筹学》提出了严峻的挑战,很多实际问题,如风险管理、冲突分析、多目标决策以及对未来变化的预测和驾驭等,都迫切需要分析研究和解决,而按照传统的教学计划和方法,学生没有机会接触《管理运筹学》这些新的分支。《管理运筹学》内容丰富多彩,可以分成数学理论、建立模型、计算机软件的重点都放在讨论有限的数学理论方面,因而学生在有限的数学计划学时内无法学习了解《管理运筹学》形形的模型和算法,从而使学生对许多实际问题缺乏联想。在科学技术迅速发展,知识激增的情况下,教师不仅要向学生传授知识,更重要的是要帮助学生提高获取知识的能力,特别是观察、联想、思考、锐意创新等方面的能力。对于《管理运筹学》这门多学科交叉的课程,如果教师在教学时只按传统的方法向学生灌输一些概念、理论和方法,就会降低学生的学习积极性,以至达不到《管理运筹学》教学的目的。随着社会的发展和科学技术的进步,社会更需要复合型管理人才,《管理运筹学》以其内容丰富、覆盖面宽、应用范围广和多学科交叉性等特点,为学生提供管理和决策技能,提供解决实际问题的途径和方法。《管理运筹学》教学体系和方法应随着教学对象和社会发展的变化而进行适时调整和革新。
4PBL教学法概述
PBL的全称是“Problem-BasedLearning”,即以问题为基础的学习法,由美国的神经病学教授Barrow于1969年在加拿大的麦克马斯特大学首创。PBL的基本热点是以教师为引导,以学生为中心,通过解决问题来学习。在PBL的学习方法中,学生由知识的被动接受者转变为求索者,同时在实践PBL过程中养成发现问题、解决问题的学习技能,对其终身教育具有深远影响。PBL教学法在西方国家得到广泛的推广和应用,而在我国则处于实验性探索阶段。我院对2006级工商管理专业学生实验性地实施了PBL教学法,收到了较好的效果。比较而言,我们认为PBL教学法既是一种比较先进的教学方法和理念,也是和我国目前所倡导的素质教育的教育思想和目标相一致的。
PBL教学法的优点可概括为:(1)强调学生学习能力的培养,使学生在学习过程中,通过查找所需的信息源,培养终身学习的能力;(2)充分发挥学生学习的主动性,使学生的学习按需要来驱动;(3)有利于培养学生解决问题的能力和自学能力;(4)加强了各学科间的联系,同时避免了学科间不必要的重复,有利于学生将不同学科信息进行综合;(5)密切了师生间、同学间的关系,培养了学生人际交流、沟通和合作共事的能力。
PBL教学法的特点为:(1)以重能力培养代替重知识传授;(2)以综合课代替以学科为基础的课程;(3)以学生为中心代替以教师为中心:(4)以小组讨论代替班级授课;(5)以“提出问题、建立假设、收集资料、论证假设、总结”的五段教学法代替“组织教学、复习旧课、上新课、巩固新课、布置作业。”鉴于这些特点,世界上许多国家,尤其是发达国家有相当一部分商学院都在应用这一教学方法。而且实践表明,这一教学方法在商学教育领域中的应用非常成功,正如美国哈弗大学校长ToslesonD教授所说,“PBL教学法是一种有效果的和高效率的教学方法”。
5基于PBL教学法的《管理运筹学》课程教学改革与实践的思考
综上所述,改革《管理运筹学》课程的“学方法,应该从突出课程的应用型入手。这样,PBL教学法就特别适合应用于《管理运筹学》的课程教学中。依据PBL教学法的基本理论,全面改革该课程的各个教学环节,重新整合各个知识点,提出以问题为基础的《管理运筹学》课程启发式教学法,必将能够解决现实教学中存在的问题,显著地改善教学效果。
(1)教材的选用应根据PBL教学法的特点选择合适的教材。我们更换了原有的教材,新教材以教案为中心,突出实际问题的提出、分析和解决方法,强化计算机的应用,弱化数学理论的推导。虽然新教材并不是为PBL教学法设计的,但其教学理念与PBL教学法同出一辙,为顺利实施PBL教学法奠定了基础。同时,我们针对教材中存在不足,还自编了部分教学内容。
(2)问题的设计。设计问题是PBL教学法的基础。在传统的教学过程中,教学内容与实际严重脱节。教学中所提的问题仅仅是为了组织教学,说明相关的数学理论。而PBL教学法则从实际问题出发来组织教学,将数学理论隐含在解决实际问题的过程中,从而达到让数学理论服务于培养学生解决实际问题能力的目的。因此,每个问题的提出都应该有明确的目的和要求,要与生活和科学实践的真实情景联系,与教学要求的基本概念、基本结论和基本方法联系;问题还应具有一定的复杂性和难度,能够激发学生的探索精神,锻炼学生的团队合作精神。问题主要涉及生产计划、销售计划、运输计划、投资计划、设备管理和存贮策略等管理领域。
(3)学习活动的设计。学习活动主要包括以下几方面:
①组建团队。根据自愿原则,由学生组成2-3人的研究团队,团队中各成员根据自身的特长在问题分析、数学理论、计算机应用、论文撰写等方面进行分工合作。
②选题。每个团队根据自身的特点和兴趣,从老师提出的多个实际问题中,选择其中的两个问题进行研究。
③查阅文献、学习数学理论。每个团队在确定研究的问题后,通过互联网、图书馆、现场调查、咨询相关业务专家等方法获取和研究相关文献资料。团队成员通过讨论的方法对问题进行分析研究,在解决问题的过程中,学习所涉及的数学理论和数学方法,为解决问题奠定基础。
④建立数学模型。根据问题的类别确定相应的数学方法,在合理的假设和抽象归纳的基础上,运用数学理论和方法建立数学模型。
⑤求解数学模型。通过计算机编程求解数学模型,可以训练学生的计算机应用能力,为在今后工作中更好地运用计数机打好基础。
⑥撰写论文。问题解决后,要求撰写论文,对解决问题
的过程进行总结。除了包括数学模型的建立和求解必要内容外,还要写出研究和学习过程中存在的问题和体会。
⑦课堂报告。各个团队在课堂上要向全体同学报告自己的研究成果,老师和其它同学通过提问及质疑的方式参加讨论。
⑧总结。学生根据报告过程中发现的问题,完善和修改论文,最后提交给老师。这些论文将作为平时成绩计入考试成绩中。
(4)体会。尽管PBL教学法在《管理运筹学》课程教学中的应用才刚刚开始,还处在积累经验的过程中,但是已经显示了其在培养学生自主学习能力和解决实际问题嫩铁拐李方面的显著优势。这一教学方法的改革也受到学生的广泛欢迎。学生在研究问题的过程中表现出非常积极的态度,论文撰写认真细致,课堂讨论发言积极,普遍反映收获
很大。总之,通过一学期的教学实践,我们认为:将PBL教学法应用于《管理运筹学》课程教学中,对切实提高教学质量发挥了重要作用。
6结束语
通过《管理运筹学》教学改革,可以达到如下教学目标:利用计算机技术实现多媒体教学,让课堂能容纳更丰富的内容,有助于提高上课的效率;利用PBL教学法,提高学生学习《管理运筹学》的积极性,以避免数学类课程的枯燥乏味;利用使用模型教学,提高学生解决实际问题的能力,使《管理运筹学》课程更具实际意义;利用大型作业教学,培养学生综合分析、计算、评价的整体素质,收到仅凭课堂讲课难以达到的效果。
当然工商管理类专业《管理运筹学》课程教学改革问题,涉及因素众多,该问题的研究是一个复杂的非线性问题,本文只是一种尝试性的初步探索。未来更好地实施PBL教学,还需要解决许多问题,其中最主要的两个问题是:(1)编写与PBL教学法配套的教材;(2)由于学生的计算机应用能力较差,还需要由其他课程配合,共同提高学生的计算机应用能力。
参考文献
[1]卢小清,张文艺.管理类专业《运筹学》课程教学模式的研究和思考[J].科教文汇,2008,(4):40.
关键词:运筹学;考核体系;探究路径;能力导向
运筹学作为囊括了诸多学科实践的一门新兴学科,尤其是在管理、决策领域发挥着重要的作用。运筹学课程要求学生掌握一定的数学算法理论,与此同时开发学生的创新意识与能力。只有真正从多年教学实践与体会中汲取有益成分,切实开展教学改革实践,才能真正实现运筹学课程改革的初衷。
一、明晰运筹学基本学科特点与当前教学模式中的弊病
(一)刍议运筹学基本思想方法
运筹学近些年来一直深受军事、管理、经济以及工程技术等行业领域的重视,特别是在管理领域中成为国民经济部门提高效率,创造财富,节约资源的核心学科。运筹学学科教学侧重于直觉洞察力、逻辑思维能力以及综合决断能力的塑造,对于很多应用学科(譬如财政经济、工程技术、经济管理等专业)的人才培养和发展具有相当突出的作用。目前运筹学的课程教学内容、理念以及计算软件都发生了较大革新,从理论方法到管理决策为主线,从手工计算的求解过渡到依循计算机软件,運筹学的教学思想和方法都受到了新时展浪潮的冲击。
(二)教学目标欠缺创新能力,教学方式单一
目前的运筹学教学往往侧重于理论教学,甚至将运筹学变成了数学课程,强调过多的公式与理论推演,这样侧重理论而忽视实践的教学模式也让很多学生误认为运筹学就是单纯的数学学科,遂丧失了学习的主观能动性。尽管推导诸多定理和性质十分重要,但是一味的在追求理论的推导,势必限制运筹学的普及与运用。当前运筹学相关的经典教材种类繁多,但大多数都是侧重于数理体系的构建,特别是在应用型人才紧缺的大背景下,很多针对性的配套教案与实验材料较为匮乏。由于统筹学教学方式主要是以教师授课,学生机械式记录笔记为主,继而致使学生欠缺一定的独立思考与实践动手解决案例的能力,现实中遇到问题不能有效应对,时常对统筹学学习怀有恐惧心理。“灌输式”的教学模式让学生过于关注同一题型的不同求解方法,而没有深入问题本质。特别是多媒体教学被广泛应用的背景下,快速获取的知识往往得不到学生的重视,整体教学手段的单一,极难带动学生的积极性。
(三)实践环节薄弱,考核形式深受局限
虽然对于实验实践教学重要性有一定的认知,但由于教学软件、案例资料自己相关教材的辖制,教学内容自然而然显得过于单调。一旦将教材、求解软件光盘一同提供给学生,学生往往仅将现有问题的参数录取软件中,只追求计算结果的正确与否。这种不系统的案例研讨与实验教学环节渐渐成为了运筹学教学中的薄弱一环。与此同时,运筹学课程传统的考核模式就是单一化的闭卷考试形式,考核内容往往考查相关基本概念与定理的推导、求解,学生套用公式就能得出相应结果,但是这样的模式不能培养学生的创新思维能力,很容易产生高分低能的状况。
二、探究促进运筹学课程教学模式革新之路
(一)明晰教学目标导向,科学制定教学大纲
由于运筹学内容广博精深,为更好的在有限的课时之内传授关于运筹学的基本原理与运用方法,需要在制定运筹学教学大纲时采用“导入案例——引例分析——模型抽象——探讨案例——建模应用”的一体式教学设计。运筹学的教学目标是帮助学生了解运筹学基本思路与研究方法,同时掌握一定的实际管理、运用方法,将决策问题的能力转变为构建数学模型的能力,并根据运筹学原理理论和相关计算机解析结果,最后做出综合性评价。通盘的考量整体教学课程安排,尤其是针对教学大纲的每个部分都要明确教学目标,切实落实实践导向的要义。
(二)优化教学内容,丰富教学方式
运筹学的分支都是置身于一个有机的知识体系之中,每个章节间都有很强关联。如果每章都单独教授完所有算法,在有限的学时内是不可能的,所以优化教学内容势在必行,对于理论教学的重要点进行筛选,精讲精练。运筹学教学模式的转变离不开新教学方式的尝试,倡导启发式教学与案例探讨结合的方式是不二选择,在案例背景的分析前提下,学生发挥主体作用,教师扮演总体组织与控制的角色可以通过Lindo工具来启发学生自主提炼问题和分析、解决问题,最后小组汇报的形式来提问和补充,以达到强化学生学习与运用的能力的目标。
(三)开设数学建模专题,构建完备考核体系
很多时候运筹学课堂练习都是规范性的问题,学生难以将现实中的问题抽象为数学模型,在数学建模方面显得有所匮乏。由此必须在相关案例探讨和教学过程中强化数学建模的训练,增设相关数学建模专题必不可少,譬如线性规划中的产品规划问题、投资组合问题、合理下料问题、人员调配问题都是很具有现实意义的研究课题,掌握数学建模的0~1变量设计法就可以游刃有余的解决上述问题。同样创新运筹学课程教学模式也亟待革新考核方式,可以将运筹学考核细化为若干部分,内容囊括教学内容的各方面,又体现出现代教学方式的创新,增设一些上机实验、数学建模实验与课题答辩的环节,并重教学质量和教学效果,真正实现运筹学课程教学模式转变。
结语
一言以蔽之,传统化的运筹学教学模式转型是大势所趋,运筹学教学探索新模式必须有效结合现代化高素质应用型人才培养的需要,紧密融合思维方式、突出与计算机实验的关联,进一步强化理论教学与实际应用的有机统一。尽管当下探究运筹学教学模式的尝试有所成效,但是仍然任重而道远。
参考文献:
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[关键词]运筹学 软件 教学 实践
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)22-0060-03
运筹学作为一门以决策支持为目标,以定性分析与定量方法相结合,为决策者选择最优或较优决策提供理论依据的交叉学科,其理论与方法已广泛应用于人事管理、经济管理、军事科学、社会科学等领域,受到了国际范围的普遍关注与重视。我国在1998年将运筹学确定为经济、管理等专业的主干课程之一,越来越多的专业开设了运筹学课程。但由于运筹学课程特点、教学方法的不足以及经管类学生的特征,运筹学教学效果不理想,运筹学教学有待改善。笔者以自身的教学体会,发现利用运筹学软件辅助运筹学教学,可以改善运筹学教学。
一、经管类运筹学课程特点及教学中的问题
(一)经管类运筹学课程的特点
依据运筹学的理论与方法体系,以及经管类专业的特点,可以看出经管类运筹学课程有以下几个特点:
1.应用性。经济管理类专业主要培养应用型人才,面对的是现实中的实际问题,运筹学本身也是从解决实际问题引发出来并上升为一门学科体系。因此,经济管理类运筹学课程具有很强的实际应用背景。经管类专业学生在今后的现实中,会面对生产计划、运输问题、库存管理、决策方法、设备更新、项目评价与选择等问题,掌握这些问题的基本解决方法是非常必要。
2.理论性。任何一门学科都有其自身的理论体系,运筹学来源于实践,但高于实践,已经形成了相对完备的理论体系和体系结构以及完善的科学方法,如数学规划、图与网络,存储论、排队论、对策论、决策论、可靠性理论等。经济管理类运筹学课程以实际问题为背景,介绍了基本的理论体系,这些基本理论是解决实际问题的方法论。
3.综合性。现代管理强调定量分析,运筹学正是为管理提供定量分析的依据。运筹学综合应用数学、系统科学、信息技术与经济管理等学科的方法与理论,解决实际问题。运筹学的综合性体现在两个方面:一是解决问题方法的综合性,在实际问题的解决中,系统全面考虑问题的各个因素,寻求合理的数学模型,采用恰当的计算技术非常关键;二是研究内容与理论体系的综合性,现实生活的各个领域,普遍存在资源限制下的优化等问题,这些问题解决丰富了运筹学理论体系,提供了新的运筹方法。经济管理类运筹学课程从实际问题出发,介绍了运筹学方法在实际中的运用,具有较强的综合性。
(二)运筹学教学中的问题
1.重理论,轻实践。传统的经管类运筹学偏重于理论与解题技巧的讲授,忽视或者轻视实践环节。部分教师热衷于公理、定理的证明与演绎,迷恋于数学方法的精巧,注重运筹学的理论教学,在实践教学环节投入的课时较少,导致学生的学习与实践脱节,使学生对理论理解不深入,只能生硬地套用公式应考与作业,不能灵活地应用运筹学方法与理论解决实际问题。
2.教学方法单一,教学效果不理想。传统的运筹学教学采用的手段是板书,以理论推导为主,教学信息少,课堂效率低。随着多媒体教学的兴起,又过度依赖多媒体教学,教学信息量大,速度较快,教学方法还是传统的满堂灌,缺乏启发、提问、交流、实践等互动式教学,学生缺乏足够的时间消化、吸收课堂讲授内容,更不用说灵活应用相应知识解决实际问题。
3.学生缺乏学习兴趣。在经管类运筹学的教学中,学生的学习兴趣一直是一个需要关注的问题。传统的经管类运筹学教材以讲述理论为主,注重阐述完整的理论体系,需要高等数学、线性代数与概率论为基础,对学生的数学基础要求较高。而经管类专业的学生却与该要求存在明显的差距。首先,我国高等教育的大众化,以及地区教育质量的差异,导致学生基础差距较大;其次,经管类专业文理兼收,学生的数学基础差距较大。在这样的背景下,以讲解运筹学理论为主的授课方式明显脱离了实际。同时,运筹学计算量大且繁琐,运筹学方法体系多,采用理论讲解的教学方式会使相当多的学生对运筹学产生恐惧心理,面对这些形形的符号与抽象的数学公式,自然感到运筹学的学习索然无味,学习效果可想而知。
4.考核方法单一,有失公平性。目前运筹学考核方法单一,大部分是以闭卷考试的方法判定优劣,考核的内容是一些理论公式及简单的应用,缺乏实践环节与实际能力的判定,导致学生为应付考试死记硬背,扼杀创造性,有失公平性。
二、运筹学软件教学的必要性
传统的经管类运筹学教学存在许多不足,导致运筹学教学效果不理想。笔者在运筹学教学中引入软件教学,改变课堂教学方式,达到了减轻学生学习负担,激发学生学习兴趣的教学效果。
(一)加强运筹学软件教学,是经管类学科发展的要求
定量化分析是当今解决经济管理问题的主要方法,量化分析离不开信息技术与计算方法,掌握并能应用一种软件解决现实问题已经成为经管类学生的一项基本要求。在运筹学教学中,加强软件教学,有助于培养学生利用计算软件处理数据,分析和解决实际问题的能力,同时,也适应了经管类学科发展的要求。
(二)加强软件教学,可以激发学习兴趣
运筹学具有较强的理论性,计算量大且繁琐,经管类学生对这些理论性强、计算繁复的数学演绎有一种天生的厌恶心理,不愿意自学与课后复习。软件教学注重基本理论与实际背景,舍弃了繁杂的数学演绎,加强了直观性,可以克服学生的恐惧心理。软件教学暗合了当今学生对信息技术的喜好,通过课堂演示与课后练习,使学生在享受计算机技术带来的愉悦中,认识到运筹学的学习不是一件困难的事情,同时,也体会到运筹学解决实际问题的巨大潜力,激发学生对未知事物的好奇心,提升学生的学习兴趣。
(三)加强软件教学,可以减轻教学负担,提高教学效果
在运筹学教学中,注重软件教学,教师在课堂教学中可以简化或省略一些复杂的理论推导,从而节省时间与精力,专注于学生解决问题能力的培养,克服以往运筹学教学中费力不讨好的窘境;软件教学可以化繁为简,有利于学生专注于基本理论的掌握,舍弃数学理论的演绎,有更多时间与精力进行实际能力的训练,提高学习效果;此外,软件教学可以改善教学互动,加强课后实践。
(四)加强软件教学,可以改变考核方式,提升公平性
学生的天赋与特长、爱好各有千秋,单纯的闭卷考试没有考虑这些差异,对部分学生有失公平。软件教学,可以提供不同的考核方式,比如在课堂提问环节中,因为不需要复杂的数学演绎,只要了解问题的本质,建立恰当的数学模型,利用软件求解,可以通过学生演示,从而评判学生的运筹学学习状况;课后实验报告、课后具体案例报告等等都可以成为评判学生能力的依据,这就克服了片面性,从而提升了公平性。
三、运筹学软件教学应考虑的问题
要提高软件教学的质量与教学效果,在软件教学方面,笔者认为要考虑以下几个问题。
(一)选择适合的运筹学软件
运筹学软件有几十种之多,每种软件有其自身的特点与不足。比如常用的Excel、Lingo、Matlab、WinQSB等软件,Excel灵活性好,且可借助Excel的其他工具作进一步分析,但要求熟悉工作表函数;Lingo、Matlab具有运算速度快,精度高、灵活性好,适用于大规模规划问题求解,但要求会编写代码;WinQSB具有操作简便,能给出中间步骤和图形,但要求规范,灵活性差。所以,要依据专业与学生实际情况,选择运筹学教学软件。本着减轻学习负担、提高学习兴趣的目的,依据经管类学生与经管类运筹学教学要求,笔者认为选择WinQSB较为恰当,这是因为该软件教学可以再现运筹学基本理论,可以通过寓理论教学于软件教学中,同时考虑经管类学生计算机软件知识以及数学知识的实际情况,认为牺牲一些灵活性,多考虑规范性,更有利于运筹学的教与学。
(二)软件教学要兼顾理论与应用
在运筹学教学中,要充分认识到传授理论知识还是运筹学教学中的主要环节,软件教学是运筹学教学的辅助手段,不能从一个极端――只注重理论教学走向另一个极端:认为软件教学可以包打天下。在教学中,要合理安排软件教学时间,设计软件教学的时机,做到软件教学与理论教学的平衡。笔者针对不同的问题,设计不同的软件教学,比如对线性规划问题,首先提出问题,介绍软件求解方法,在软件演算过程中,归纳总结基本理论;而在图与网络问题时,首先介绍理论,然后再应用软件教学演示理论结果。对学生提问、交流时,既考虑理论部分,也对软件演示结果提问。
(三)加强课堂演示与课后练习
经管类运筹学课程出发点是培养实践能力,课堂实验是其中重要的环节。在课堂实验时,应讲清楚具体案例建模的运筹学思想、软件求解的过程、结果解释等,要求学生能演示其他类似案例,提供实验报告。除了实验课外,应在平时教学中,抽取部分教学时间,演示运筹学软件的作用。此外,由于运筹学课程知识量大,仅仅依赖课堂学习与实践,学生难以理解并吸收基本理论与方法;同时,运筹学软件的灵活应用也离不开不断的练习,因此,加强运筹学课后练习与实践,不仅可以消化理论知识,还可以提高计算机软件应用能力。
四、结语
经管类运筹学对经管类专业学生来说是一门难度极大的课程,既涉及深奥的数学理论、冗繁的演算过程,还与纷繁复杂的实际问题紧密相连,许多学生对运筹学怀有恐惧心理,缺乏学习兴趣。在运筹学教学中,引进软件教学,较好地将理论与实践结合起来。软件教学简化了理论推导,避免了冗繁的数学演算,使教师讲授理论知识时直观明了,学生学习也不是那么枯燥无味,调动了学生学习的积极性,培养了学生学习运筹学的兴趣。运筹学软件教学,优化了考核方式,提升了公平性。此外,引入运筹学软件教学,使学生在运筹学理论学习与实践应用之间搭建了一座桥梁,提高了实际问题的解决能力,提升了综合素质,真正达到了学以致用的目的。
经过近几年的软件教学实践,学生学习运筹学的积极性有所提高,改变了对运筹学的恐惧心理,学习效果有了明显提高。在软件教学中,应该注意一些基本的问题,如选择适合学生特点与课程要求的教学软件,改变传统的教学观念与教学方法,软件教学与理论教学的平衡,以培养学生问题解决能力为出发点,设计软件教学等。
总之,在运筹学教学中,引入软件教学,适应了时代与学科发展的要求,有利于教学效果的提升,软件教学不但是运筹学教学改革的突破口,也是培养学生创新思维、提升理论与实践相结合能力的一条重要途径。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词 运筹学 教学改革 案例教学
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.11.024
Optimization Reform of Economics and Management Professional
Operations Research Experiment Courses
WANG Yi
(Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan, Hubei 430073)
Abstract Based on the features of operations research experiment course, combined with the characteristics of Economic Management, discussed the shortage and the emergence of problems in the teaching process of economic management specialty operations research among the experimental teaching curriculum. Then clear from teaching purposes, reasonably determine the course content, the development of case teaching, computer-aided instruction, assessment methods to improve other aspects of the idea of economic management operations research experimental teaching reform.
Key words operations research; teaching reform; case teaching
1 运筹学简介
运筹学一词起源于20世纪30年代。在英国被称为 operational research,在英国被称为operations research,可以直接翻译成“操作研究”或是“运用研究”。我国在1957年从“夫运筹帷幄之中,决胜千里之外”中取“运筹”这两个字,将它称为运筹学。
2 经济管理类学生学习运筹学的必要性
我们学校多是经管类学生,运筹学也是他们的必修课。具体来说,其必要性主要体现在如下三个方面。
首先,运筹学的研究有着强烈的应用性和实践性。它的各个分支的产生和发展都和实际应用有着密不可分的关系。所以经管类学生有必要对运筹学这门学科进行系统的学习。
其次,运筹学是一门以定量分析为主的学科。经管类的学生可以通过学习运筹学,加强其定量分析方面的能力,同时也有利于他们对于其它经管类课程的学习。
最后,运筹学研究和解决问题的基础是最优化问题。这里的最优包含两个方面的内容,一方面是时间上的最优,即整个过程达到最优,另一个方面是空间上的最优,也即整体的最优。因而运筹学针对研究的实际问题,从系统观点出发,研究每个组成部分的作用和相关联系,处理各部分之间的利害关系,寻找最好的方案解决问题。因而能有效提高经管类学生解决实际问题的能力。
3 用传统教学法教授运筹学实验课程的不足
3.1 教学目的的不确定性
在当前经济管理类的运筹学实验课程的教学过程中存在过于着重理论的倾向。性质、定理的推导固然很重要,但如果把教学时间着重在这些理论的推导上,实在是没有太大的必要。这些性质、定理过于复杂,这些内容对于数学专业的学生是需要掌握的。但对于经管类专业的学生而言,有时只需要知其然,不一定要知其所以然,关键掌握如何运用这些理论解决实际问题足矣。这就好比,大多数人虽然不太了解电脑内部的运作原理,但是只需要懂得打开电脑,通过点击相关软件或者网页,处理相关事情就可以了。
3.2 教学内容的分离性
经管类运筹学的课时一般是48学时,主要教授的课程是关于规划论方面的内容,具体包括线性规划、对偶理论、运输问题、整数规划、目标规划以及动态规划。虽然这些是不同方面的内容,有不同的解决方式。但是它们之间又有隐藏的关联。在教学中如果只是单纯讲解表面的解题方法,忽略了之间的联系,学生也只能机械地记忆各种不同的解法,没有真正掌握本质,也无法真正处理实际问题。
3.3 教学形式的单一性
主要体现在教授方式单一化,教学手法不灵活。在教学上主要是教师讲,学生听,对于学生而言,只是机械地记下解题步骤。缺乏对学生独立思考、解决实际案例的能力的训练。当学生遇到实际应用问题时,往往不知如何下手。
3.4 考核形式的局限性
对于运筹学这门应用型的学科,单一化的试卷考试的形式,两个小时的考试时间太短,学生只会机械地套用课本上的公式、定理求解那些类似例题的题目。这种考核模式无法衡量学生的解决实际问题的能力,并且由于计算错误的偶然性发生,使得这样的试卷考核不能将学生的综合实力完全反映出来。
4 运筹学实验课程优化改革
4.1 清晰教学目的
减少教学过程中间的证明环节,增加学生的实践操作。对于经管类学生而言,他们学习运筹学实验课程的主要目的是为了解决生产中的实际问题,而不是进行理论研究。性质、定理的推导过程固然重要,但对性质、定理的灵活运用更为关键。所以应该尽量避免罗列一大堆定理的推导和沉迷于数学方法的精巧。有些定理只是作为解题方法的依据,比如线性规划问题的基可行解对应线性规划问题可行域的顶点这个定理,它的作用在将求解线性规划问题的几何直观的方式与实际计算方式联系起来,进而得到单纯形法。对于学生而言,只需要知道有这座桥梁将这两种方式连接起来就足够了,至于这座桥式怎么来的就不用太计较了。
4.2 注重前后知识的联系
运筹学各分支是具有相同的优化特点的,只是因为学生知识的局限性使得他们将各个章节作为完全独立的部分看待。在教学中应该引导学生发现知识点之间的联系,真正掌握解法的本质,这样才能灵活处理实际问题。比如当讲到影子价格时,可以通过它来理解之前的单纯形法检验数的意义,也可以从现实意义理解互补松弛性定理。运输问题是一种特殊的线性规划问题,可以用单纯形法来解决,但是我们能用更为简洁的表上作业法处理。当然这里所涉及的原理仍然是线性规划的解题方法。至于后面的指派问题,它即是一个典型的0-1规划问题,也是一类特殊的运输问题。同样可以用相应的方法求解。然而针对这类问题的特殊性,可以通过匈牙利算法处理。虽然形式不一样,但是其中蕴含的原理也是运输问题的表上作业法的原理,也就是线性规划的单纯形法的原理:先找一个可行的方案,验证这个方案是不是最优方案,如果不是的话,就做调整,得到第二个相对优的可行方案,再次验证这个可行方案是不是最优方案,依次进行下去,最终可以得到最优方案。在教学过程中,注重分析各个知识点的联系,既有助于学生对新知识的理解,也有利于学生对知识的融会贯通,考虑从不同角度处理问题。
4.3 多采用案例式教学
运筹学是一门应用性极强的学科,因此应在教学上注重对于学生在两个方面的能力的培养,一个是从实践到理论,另一个是从理论到实践。而在教学形式的方面,考虑使用引入案例式,问题导向式等方式教学。通过对实际问题的分析,引出相应的模型,运用运筹学的方法对该模型进行求解。对于不同的模型,引导学生探索它们之间的规律和差异,从而对模型有更加深刻的认识。这种案例教学的形式,不同于传统教学中只注重对模型的求解和忽略怎样建模,而是重点强调了运筹学建立模型的思想。通过案例分析、模型建立、模型求解以及结论的分析与运用,使得学生真正体验到了运筹学是如何解决实际问题的。适当开展小组谈论,发挥学生的主动性和创造性,使得他们与老师同学互动起来,既提高了学生自身的能力,也激发了他们的学习热情。
4.4 增加计算机实验训练
值得指出的是,运筹学的方法之所以能够如此迅速地得以推广并且取得成功,这与20世纪40年代末电子计算机的问世及其平行发展是密不可分的。随着运筹学适用范围的不断扩大,所处理的问题的复杂性也相应增加。在研究解决这些大型复杂问题的过程中,电子计算机的应用起了重要作用,一开始就成为了运筹学分析工作者用来处理十分棘手的大量数学计算的有力工具。 随着时间的推移,一方面由于计算机能快速产生运算结果,为解决各种实际的运筹学问题提供了有力的支持;另一方面,由于计算机能快速利用各种类型的管理信息系统,实现各种运筹模型的设计,并能提供各种运筹学实验手段(例如模拟技术),从而开创了运筹学应用的新局面,大大促进了运筹学的发展。
4.5 改革考核方式
现在我们学校鼓励教师进行有益的考核方式改革。运筹学的考核形式可以改成在两个星期内完成老师布置的项目。让学生自由分组,每组3~4人,以小组为单位,共同处理问题,最后以论文形式提供最优解决方案。论文内容大致分为四个方面的内容:第一个方面是案例分析。要求学生通过自己查找待解决案例的相应信息和数据,从而进行学生的自主能力以及查找资料的能力的培养;第二个方面是模型建立,既可以训练学生的数学建模的能力,又能够考查学生对如何建立模型的理论知识的实际运用能力;第三个方面是模型求解,学生运用运筹学的求解方法对模型进行求解,当然由于这里涉及到一些大型的数据处理与计算,还需要运用相关的计算机软件协助;第四个方面是结论的分析与运用,我们是将实际问题转换成数学模型,对它进行了求解,最好还要将其转回到实际,用实际如何操作来解释求解结果。这才是真正解决了实际问题。由于之前有些数据往往是估计值或预测值,不可能很精确,而且随着情况的变化,这些数据也会经常发生变化,所以还要求学生使用优化后分析对情况的改变做出判断和处理。
5 结语
本文对经济管理类专业运筹学实验课程教学模式进行了探索。通过对近几年运筹学实验教学发展现状的分析,结合我校运筹学实验教学实际情况,提出了改善经管类专业运筹学实验教学效果和质量的相应措施。其目的是促进我校相关专业的课程建设,建立运筹学实验精品课程,有助于增强学生的综合素质方面的培养。对于运筹学实验课程的进一步改革起到了积极的作用。当然,由于运筹学属于一个蓬勃发展中的新兴学科,它的实验课程的教学形式也会随之完善,对于其实验课程的优化改革探讨将会不断进行。
本文受2013年中南财经政法大学实验教学项目(21431 311207)资助
参考文献
[1] 邓成梁.运筹学的原理和方法[M].武汉:华中科技大学出版社,2004.
关键词:管理类专业;运筹学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)01-0294-02
运筹学是运用科学的(如分析、试验、量化)的方法,解决政府、国防等部门以及工业、商业等经济领域中的管理问题,帮助管理者进行科学决策的最优化理论。自20世纪50年代以来,运筹学被广泛应用于工程、管理、科研以及国民经济等领域,取得了巨大的经济与社会效益 [1]。随着计算机等信息技术的快速发展,运筹学在管理领域的应用也日益增多,如生产计划、库存管理、运输问题、人力资源管理、市场营销、设备更新、网络优化布局等。运筹学是工商管理、信息管理、物流管理等管理类专业的专业基础课,通过该课程的掌握使学生能够用科学的方法解决未来工作中的管理决策问题,因此,掌握运筹学可以看做是管理类专业学生的工作技能之一。
然而,在笔者近几年的教学过程中发现管理类专业学生对运筹学的学习兴趣较低,甚至出现旷课、抄袭作业等厌学现象。学生对《运筹学》课程的掌握程度较低,远低于《管理学》、《人力资源管理》等专业基础课。为了提高学生学习的兴趣、认识到运筹学在经济管理决策中的重要作用,因此对管理类专业的运筹学教学进行改革是非常必要的。
一、学生厌学原因分析
1.学习动机弱。随着年龄的增长,学生学习的主观意识日益增加,即有目的、有选择性地学习成为大学生学习的主要特点。特别是大学生未来均要面对职业的选择,因此,对于大多数大学生来说,大学中的学习是以积累工作技能为目标的,大学生的职业化学习动机愈来愈明显。然而,在大多数大学生看来,《运筹学》只是运用抽象的理论方法来探讨经济管理决策问题,在实际工作中很少用到,即使能够用到也可以用现成的软件来分析与解决。所以,很多学生对《运筹学》的学习动机不强。
2.学习《运筹学》课程有一定的难度。《运筹学》是用数学的方法来分析经济管理活动中的决策问题,通常要用到大量的数学工具,如线性代数、高等数学等内容。特别是线性规划与非线性规划等内容,如果要完全掌握单纯形法与迭代算法,需要运用线性代数与泰勒级数展开等数学工具进行推导,因此,掌握运筹学的算法与原理非常抽象、枯燥。
3.教学中未能因材施教。由于管理类专业学生的数学基础相对较差,通常对线性代数、微积分等课程掌握不深,因此,在教学过程中讲授抽象的算法与原理推导,很容易使学生产生厌学情绪。同时,运筹学是包含很多分支的一门综合性学科,如线性规划、非线性规划、多目标规划、动态规划、图与网络、对策论、决策论、存贮论、排队论等,每个分支均有不同的问题与模型,需要不同的算法来求解。由于每个分支算法之间的联系不强,如果在教学过程中如果特别强调每个分支的算法,就容易使学生把不同的算法搞混,进而丧失学习的兴趣。
二、优化教学内容
为了激发学生学习的兴趣,在教学工作中需要改进教学内容与思想,突出运筹学的应用性,培养学生运用运筹学解决实际问题的能力。结合管理类专业学生注重知识的实用性、追求理论方法与实践相结合的特点,笔者在教学过程中对运筹学的教学内容进行了改进:
1.选择适合管理类专业的运筹学教材。不同专业对课程的侧重点不同,则教材的侧重点也不尽相同。由于《管理运筹学》中通常将运筹学中的各种定理、推论的证明忽略,重点突出企业管理活动中遇到的问题,并着重阐述这些管理问题的解决方法。因此,选择《管理运筹学》、《运筹学―数据、模型与方法》等作为管理类专业的教材,可以摒弃一些枯燥、抽象的理论,可以让学生更好地理解并掌握运用运筹学解决实际问题的方法,更好地调动学生学习的积极性。
2.教学内容应以管理问题为导向,强调理论与实际管理问题相结合。运筹学的基本思想遵循提出问题、分析问题、解决问题的过程,但与其他学科的不同之外在于,运筹学在提出问题与分析问题过程中通常就是将问题抽象成变量、目标与约束条件并最后形成模型的过程。虽然,不同的经济管理决策问题需要不同的模型来分析与求解,但这一核心方法并没有改变。因此,在教学内容选择上应该以管理问题为导向,突出发现问题与分析问题的方法,弱化问题的求解。例如,通过钢架、塑钢门窗等生产企业的下料问题引出线性规划模型,着重分析建模的思路,包括列出所有可能的裁剪方案、确定决策变量、明确决策目标、制约目标实现的资源约束等。最后,应该将这类线性规划模型进行扩展即从“线裁”到“面裁”(如服装加工、家具生产等企业的合理下料问题)与“体裁”(如齿轮加工企业的合理下料问题),这样才能使学生做到举一反三、触类旁通,真正掌握线性规划建模的方法,并能应用于企业生产实践之中。
三、多样化教学与考核方法
1.通过课堂讲授、小组讨论与上机实验的方式,加强启发式教学。启发式教学法是一种现代教学指导思想,主张学生是学习的主体,而老师的主要任务在于引导学生发现问题、分析问题与解决问题,在教学过程中学生始终是主动的、积极的、能动的,并强调知识的理解、运用、发挥与创造 [2]。为了贯彻启发式教学,变学生被动学习为主动学习,在教学实践中采用了如下的教学手段:(1)运用案例引导教学内容。在运筹学每一个分支的教授过程中,都运用管理活动的经典案例进行引导,如线性规划中美国航空公司的收益管理模型、动态规划中的背包模型、对策论中的田忌赛马模型等。通过引入案例分析,可以让学生从自我理解的角度对案例所反映的这类问题进行归纳、整理,培养学生有效的思维方式、突出了学生的个性化学习,而且学生在教学中的参与积极性也较高。因此,案例引导教学不仅可以激发学生学习的兴趣,而且可以调动学生的主观能动性,获得较好的教学效果。(2)建立学习小组,强化学习效果。将班上的学生按照自由组合的原则分成5~7人的学习小组,在每一个分支讲授结束,均结合实际经济管理问题布置设计性课题,让学习小组自行分析与讨论,建立所设计问题的数学模型、进行求解并对结果进行分析,最后由小组对其解决问题的思路、方法与结论在班上进行汇报并向教师提交管理建议报告。通过这种形式,不仅可以培养学生运用理论知识与方法解决实际问题的能力,而且培养了学生的沟通能力与团队合作精神。(3)游戏教学法与上机实验相结合的实践教学。运筹学是实践性很强的课程,为了能够让学习做到学以致用,上机实验是必不可少的环节。在每一分支讲解结束会给学生布置大型上机作业,要求学生结合每一分支所学的建模思路,利用Lingo软件平台对大型上机作业的建模进行编程、求解,并能够对模型结果进行分析与解释,最终形成实验报告。这种方式不仅能够加深学生对每一分支建模方法的理解,而且可以掌握优化软件的应用方法,为实际工作中解决优化决策问题做好准备。如果说上机实验让学生掌握了软件求解实际问题的方法,那么游戏法则进一步提高了学生学习的兴趣。“寓教于乐”是最有效率的学习方法,游戏教学法是“游戏”和“教学”两者的结合体,通过结合教学的内容,运用游戏的手段如游戏产品、开发游戏课等,从学生的兴趣出发,将所要学习的知识占转换成“游戏”,通过游戏的感性活动,引导学生在游戏中掌握知识[3]。为了能够达到满意的教学效果,在运筹学实验课程的存贮论中设计了“生产者竞赛游戏”、对策论中设计了“选举游戏”等,取得了良好的实验效果。
2.通过小组课程报告、实验分析报告与笔试相结合的考核方式,综合考察学生掌握知识的情况与应用知识的能力。运筹学教学的目的是培养学生解决实际经济管理问题的能力,而以往单一的考试考核模式并不能反映出运筹学教学的目标,结果是使学生只会套用所讲授的算法对试卷中的相关问题机械地进行手工计算。这种考核方式不仅挫伤了学生学习的积极性,而且只会让学生将学习的注意力集中于期末考试,忽视知识的应用性与实践性,无法达到融会贯通、学以致用的目的。因此,结合运筹学实践性的特点与教学目标,突出学生在实践中应用知识的能力,在教学效果考核方面进行了改革。首先,以笔试的方式考察学生对基本概念、原理、算法的理解程度与应用能力,这部分占总成绩的30%;其次,以小组课程报告的方式不仅能够考察学生应用运筹学基本理论解决较复杂实际问题的能力而且也反映了学生沟通与合作的能力,这部分占总成绩的40%;第三,以实验报告的方式考察学生掌握现代信息技术解决优化决策问题方法的水平,这部分占总成绩的30%。多元化的考核方法,可以引导学生从应试学习向提高知识应用能力的方向转变,促进素质教育。
四、结束语
经过两年的运筹学教学改革实践,不仅巩固了学生在课堂上所学习的知识,而且激发了学生学习运筹学的兴趣,转变了学生的学习方式,提高了学生运用运筹学理论知识解决经济管理问题的能力。虽然,运筹学教学改革取得了较好的教学效果,但可以看到未来运筹学的教学仍有许多需要改进的地方,如案例选择要进一步贴近学生生活、引导学生积极参与各种建模比赛培养其创新能力等。教学方法的不断完善能够使学生更容易地理解、掌握与应用知识,从而为学生未来工作能力与科研能力的提高打下良好的基础。
参考文献:
[1] 徐玖平,胡知能.中级运筹学[M].北京:科学出版社,2008:1-3.
[2] 李志猛,祝江汉,邱涤珊,徐培德.启发式教学在运筹学课程中的应用与实践[J].高等教育研究学报,2008,(4):58-60.
[3] 覃频频,钱峙元,黄大明.游戏教学法在“运筹学”课程实验教学中的应用[J].实验室研究与探索,2011,(11):105-107.
收稿日期:2012-10-29