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关键词:运筹学思想;建筑设计;方法分析
运筹学是一种运用数学方法来优化问题的一门学科,通过研究、运用数学语言对系统进行描述,并建立相应的数学模型,同时在分析这个模型的基础上,总结出最优模型,并且运用这个模型制定出人、财、物等各个方面最合理的经济方案。随着我国市场经济的不断发展,建筑行业的发展也越来越快,在企业之间存在很大的市场竞争力,为了总结出建筑过程中的最优方案,建筑业便开始应用运筹学的一些原理来进行建筑设计,它通过对建筑设计中常用的一些金属或非金属的材料应用过程,对建筑工程中的进度、质量以及人力资源方面进行控制和调度,从而解决一些建筑设备的更新问题以及工程建设材料的供应问题,想要在激烈的市场竞争中获得一席之位,企业不仅仅仅要提高整个工程的施工质量,同时要运用运筹学的思想,把握住建筑设计过程中对不同元素的详细分析,在实现整体质量的同时,为整体的实际把关。
1 传统建筑设计方法存在的缺陷
随着城市化进程的不断加快,建筑设计的理念也在不断的更新,传统的建筑设计过程,对思想上有很大的局限性,往往是按照简单的直线型思维进行考虑的,建筑项目的步骤也是根据项目来设定设计的任务书,然后根据具体的施工过程进行施工,是设计师在建筑设计上出现了很多不尽合理的地方。有时候也会直接将别人的设计方案据为己用,生搬硬套,没有自己的思想在里面。这充分说明了传统建筑设计方法存在的缺陷。
2 建筑设计方法的运筹学模型
运筹思想被广泛用于建筑设计的结构、设备等设计内容中,在建筑设计方法中,有一个运筹学数学模型,这个模型指的是计算机三维虚拟模型或者建筑实体的缩尺模型。如果从图形形象等来看,这实际上就是一个数学模型,它显示的是各种图形和形象之间的关系。采用运筹学数学建模这种思想,来把实际存在的现象,利用心理活动等,来创造出能够抓住其所具有的重要特征的数学模型。在建筑设计中,其设计本质主要是空间上的设计,因此,在应用运筹学思想的时候,不能将建筑设计当成复杂的数学来进行计算,而需要充分发挥运筹学思想中的分析和解决问题的思想,要重视运用运筹学思想中一些定性和定量分析的方法。这也就是建筑设计方法的运筹学模型,它是广义上的运筹学模型,只有明白这一点,才能在建筑设计中更有效地利用其定量和定性分析方法,以不断提高建筑设计各种方法的合理程度和科学程度。
3 基于运筹学思想的建筑设计方法的特点
基于运筹学的建筑设计方法,是在传统的设计方法中增加了运筹学的数学模型以及设计效果的评价这两部分内容。由于设计中加入了一个微循环反馈环节,因此提高了现代建筑工程设计的分析能力。定性和定量分析结合,使得建筑设计更加合理和客观,且具有较高的可行性。
第一,虽然基于运筹学思想的建筑设计方法需要依靠计算机来建立三维虚拟模型或者建立建筑实物的缩尺模型,但是实际上它耗费的资金是在投资者可以接受的范围内的,因此,基于运筹学思想的这种建筑设计方法具有较高的经济性,它是借助已有的条件,引入运筹学理论和方法,来优化建筑项目的设计。
第二,它能够保留传统建筑设计中的优点。基于运筹学思想的建筑设计方法保留了传统方法中的规划、评估等优点,也引入了微循环反馈,以加强建筑设计中的分析应用,为定性定量分析提供了基础。
第三,在制定建筑设计的计划时,它即采用建筑学理论,也结合运筹学思想方法,来对建筑设计进行分析,对建筑空间的本质因素加以探讨,为建筑设计提供较为科学合理的方向。在设计的过程中,采用数学模型来对其合理性、经济性等各方面进行分析,将可能出现的各种现象进行概括,并对未来状况加以预测,将运筹学中的数学方法发挥到极致,显著提高设计计划以及设计方法的科学化水平。在使用建筑之后应该进行评估,并评价其效果,在这些过程中采用层次分析法以及模糊评价法等运筹学思想方法,在评价的时候充分利用了定性定量分析方法,使得决策的准确性大大提高。
第四,建立了建筑模型之后,加强了建筑物形象的生动性,它你能够更真实更客观展示在公众面前,提高了人们对建筑形象的认识。建筑模型的建立,不仅有利于在建筑设计过程中各种艺术形象的及时表达,也有利于在设计时及时体验各种空间感受,这样有利于提高设计师对于公众以及社会需求的认识,并充分运用运筹学方法来对建筑物进行修饰,以不断优化其设计。
4 推进运筹学思想在建筑设计方法中的应用
首先,我们应该从企业的管理能力以及核心竞争力出发,针对建筑行业中现有的漏洞,完善体制建设,认识运筹学在建筑行业使用中的好处,在建设现代化城市的角度上推广运筹学,并制定详细的推进路线,实施高效分配和落实,从而推动科技的进步,为建筑业带来巨大的经济效益。
其次,要加大力度进行运筹学人才培养的计划,建设一支专业知识优良的推广运筹学的人才,在建筑行业中,为了推广运筹学思想的应用,应该在其科技管理部门中成立具有较高专业水平和素质的运筹学应用小组,协助做好推进工作,在建筑行业中对运筹学的实际应用进行规划和指导,并加强管理协调工作,从小范围尝试,逐渐扩大。同时根据各个企业需求的不同逐步的完善对运筹学应用小组的建设,运用运筹学对各项设计工作进行优化,确保留住人才,并建立完整的激励制度,同时吸引更多的运筹学人才。
随着世界科技的不断发展,运筹学在建筑设计中的应用起到了非常巨大的作用,同时为了更好的推广运筹学,我们应该加强对建筑行业信息网络的运用,开发新的计算机软件,采用系统的观点,抓好建筑工程计算机设计软件的升级换代。设计软件不仅要满足土木工程设计需要,同时要生成对多项建筑种类设计的实物数据库,为以后的工程招标、施工的能够各项工作的科学管理打下坚实的基础,同时满足运筹学在信息领域的多项需要。
结束语
运筹学的应用,完美的取代了传统的建筑设计模式,不断的又花了建筑设计,我们应该不断的加强其在建筑领域中的推广,为建筑行业效益的提高作出努力。
参考文献
[1]赵洪宇.关于建筑设计教学改革的思考[J].高等建筑教育,2002,43(2):85-88.
关键词:信息与计算科学专业;运筹学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)33-0091-02
运筹学是近40年来发展起来的一门新兴学科。它的目的是为行政管理人员在做决策时提供科学的依据。因此,它是实现管理现代化的有力工具。运筹学在生产管理、工程技术、军事作战、科学实验、财政经济以及社会科学中都得到了极为广泛的应用[1,2]。我校的信息与计算科学专业隶属于信息与数学学院,运筹学一直被定为专业必修课列入培养方案,有多年的教学历史。笔者在运筹学课程的教学过程中,探索适应信息与计算科学专业培养目标和学生特点的教学方法,积累了一些想法并付诸于实践,取得了一定的效果。
一、信息与计算科学专业和运筹学的特点及关系
信息与计算科学专业是以信息领域为背景,数学与信息、管理相结合的交叉学科专业。该专业培养的学生具有良好的数学基础,能熟练地使用计算机,初步具备在信息与计算科学领域的某个方向上从事科学研究,解决实际问题,设计开发有关软件的能力。毕业生适合到企事业单位、高科技部门、高等院校、行政管理和经济管理部门,从事科研、教学和计算机应用软件的开发和管理工作,也可以继续攻读信息与计算科学及相关学科的硕士学位。运筹学的基本特点是:(1)运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题,故其应用不受行业、部门之限制。(2)运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究,又涉及到组织的实际管理问题,它具有很强的实践性,最终能向决策者提供建设性意见,并应收到实效。(3)它以整体最优为目标,从系统的观点出发,力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。对所研究的问题求出最优解,寻求最佳的行动方案,所以它也可看成是一门优化技术,提供的是解决各类问题的优化方法。(4)多分支。运筹学的主要分支包括:线性规划、整数规划、目标规划、非线性规划、动态规划、图论与网络分析、存储论、排队论、对策论等。结合信息与计算科学专业特点以及上述运筹学特点,笔者认为信息与计算科学专业学生学习运筹学的目的是综合各学科知识,利用运筹学的方法来对实际问题进行定量的分析和建模,同时牢固掌握各种优化算法,并能利用各种编程工具将优化算法予以实现,从而达到提高学生解决实际问题的能力。
二、传统教学中存在的问题及改进措施
运筹学作为信息与计算科学的专业必修课程,能够为信息与计算科学的培养目标提供有效支持。但是实际教学效果,却往往达不到预期的效果。下面将针对传统运筹学教学过程中存在的问题提出一些改进的方法。
1.教学目的的改进。由于我校信息与计算科学专业隶属于信息与数学学院,导致在传统的运筹学教学中,存在重理论与分析、轻应用与实现,即仅重视数学模型的构造以及解的存在性分析,而忽略了模型的有效求解,加之信息与计算科学专业学生本身动手能力不强,导致很多同学在运筹学的学习过程中进入了“运筹数学”层面[3]。笔者认为,运筹学教学应该是理论与实践相结合,算法是运筹学的重要组成部分,也是运筹学的精髓,但是仅仅注重构造数学模型和算法的设计,而忽略算法的编程实现是不可取的。运筹学的教学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,根据实际问题建立恰当的数学模型,并利用编程软件编程求解各种实际问题的能力。最大限度地发挥运筹学对学生各方面素质和能力的提升,应该成为信息与计算科学专业运筹学教学的目的。
2.教学内容的改进。传统的运筹学教学内容是以典型问题为依据来引出运筹学的各类问题的数学模型,并着重研究问题的求解算法以及算法的灵敏度分析。这些内容对于数学基础较好的信息与计算科学专业学生而言,学习起来并不是十分的困难。然而,由于运筹学的内容比较丰富,学习的课时有限,不可避免地导致忽略了运筹学的实践教学环节。这对于提高学生的动手能力是极为不利的[4]。根据上面教学目的的改进措施,笔者在运筹学的教学过程中将教学重点放在有关数学规划的算法设计章节,突出讲解算法的设计思路,并要求学生将传统的算法,如单纯形算法、分支定界算法、最速下降法等进行编程实现。该项措施能够保证在有限的教学课时内,充分发挥学生的能动性,不但掌握了运筹学的精髓部分,同时提高了学生的动手能力,真正提升学生运筹学的应用能力。
3.教学方法的改进。运筹学是以数学分析为主要的工具,如果在运筹学的教学中,教师按部就班,平铺直叙,忽视案例教学,就会让学生觉得运筹学与数学分析、高等代数一样,学习起来枯燥乏味,从而失去了运筹学的本质特征。针对上述情况,笔者在运筹学的教学过程中,对运筹学的教学方法的改进做了如下尝试:①加强案例教学。在每一章开始的部分,利用经济管理的实际问题,引出需要讲解的内容,引导学生利用所学的知识尝试解决该实际问题,而不是利用书本上较为抽象的例子给出讲解内容。该项措施提高了学生学习运筹学的兴趣,培养了独立解决实际问题的能力。②鼓励学生参与教学。传统的课堂教学以教师的讲授为主,学生极少参与课堂教学。结合运筹学的教学目的,笔者在运筹学的教学过程中积极鼓励学生参与课堂教学,发表自己的观点和想法。对于提出有创新性想法的同学,在期末考试时给予一定的额外加分。实践证明,该项措施切实提高了学生参与课堂教学的积极性,课堂氛围也有极大的改观。③加强实践教学环节。实践教学是运筹学教学的核心组成部分。笔者在运筹学的教学过程中对实践教学划分为两个部分:其一是要求学生将数学规划的有关算法进行编程实现,编程工具的选择上以C++为主,Matlab为辅,同时严格验收过程;其二是组织学生以小组为单位,自行选择相关实际问题作为研究课题,完成问题描述、数据分析、数学建模以及选择合适的运筹学方法求解数学模型。这样,让学生真正体验到运筹学在实际应用上的完整流程,同时培养了学生的团队协作精神。④完善课后答疑。作为运筹学的初学者,学生不可能很快掌握运筹学的理论与方法。笔者所在学院为该课程配备了一名辅导教师,专门负责课后答疑以及实践环节的指导工作,使学生的疑问能够得到及时的解决。
4.加强与相关课程的联系。运筹学是信息与计算科学的专业必修课,针对信息与计算科学专业的专业特点,其教学需要学生牢固掌握数学分析、高等代数的相关理论与方法。因此,为了学生能够较好地学习运筹学,需要在运筹学相关章节讲授之前与相关专业课程进行有效的衔接,将运筹学的教学自然融入到整个课程体系。如线性规划的单纯形方法教学,要和高等代数中线性方程数的求解方法相结合;无约束优化问题的教学要和数学分析的极值条件相结合;有约束优化问题的教学要和数学分析中的Lagrange方法相联系;图论的教学要和离散数学、数据结构中的相关章节相联系等等。
总之,不能将运筹学的教学与信息与计算科学专业的整个课程体系相割裂,而是在运筹学的教学过程中,积极引导学生将所学章节与相关课程进行联系,从而强化运筹学在整个教学体系中的重要性。
三、教学改革效果分析
经过近四年的运筹学教学改革,取得了良好的效果。(1)学生对运筹学的学习兴趣得到了极大的提高,该点可以从学生上课的精神状态、完成作业以及考试情况得到体现。(2)极大提高了学生动手能力。通过运筹学实践教学环节,学生的动手能力得到了极大的提高,据不完全统计,信计专业有近30%的毕业生从事IT行业,受到了用人单位的好评。每年都有IT行业的公司到本院来招聘信计专业的毕业生。(3)每年信息与计算科学专业的毕业生有近10%考取985高校的硕士研究生。毕业生良好的综合素质得到了复试专家的一致好评。
在以后的运筹学教学过程中,我将对运筹学课程的考核方式、学生竞赛等方面进行积极的尝试,争取能够取得更大的成绩。
参考文献:
[1]《运筹学》教材编写组.运筹学[M].第四版.北京:清华大学出版社,2012.
[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).
[4]蔡天鸣.信息管理与信息系统专业运筹学教学改革研究[J].都市家教,2012,(9).
【关键词】信息管理与信息系统专业;运筹学;教学改革
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 运筹学实验教学 教学模式 实验内容 实验考核
中图分类号:G712 文献标识码:A
1引言
运筹学是一门应用科学,在我国管理百科全书中的定义为:“运筹学是应用分析、试验、量化的方法,对经济管理系统中人力、物力、财力等资源进行统筹安排,为决策者提供有依据的最优方案,以实现最有效的管理”。它是一门定性分析与定量方法相结合的综合应用科学,广泛应用现有的教学方法、软件技术和计算机等工具,解决实际中提出的专门问题,为决策者选择最优或较优决策提供定量依据。
国内高等院校运筹学课程最初主要开设在数学等理工类专业,比较注重让学生掌握运筹学的原理和模型算法,对学生的数学水平和逻辑推理能力要求很高。 但对于财经类专业学生来说, 开设运筹学课程的目的主要是要求他们了解运筹学理论的主要思想,并能灵活运用运筹学方法去分析和解决财经管理中的实际问题。而实验教学正是能够充分体现这一教学目标,同时也是实现这一教学目标的重要手段。抓好运筹学的实验教学意义重大。
财经类专业的学生与一般理工类专业学生的学习模式和习惯都有较大差异。传统运筹学在建立、求解模型的过程中不可避免地要进行复杂的运筹学理论的证明以及算法的讲解,这很容易使得一些财经类专业的学生产生畏难心理,丧失信心,失去学习动力。
因此,在运筹学理论教学过程中引入实验教学,在强调运筹学基本理论、方法教学的同时,增设上机实验内容,可以突出学生利用运筹学思想分析问题、利用计算机作为工具来解决问题的能力培养,真正体现从管理实际出发,把运筹学看作一种解决实际问题的方法来学习。
运筹学实验教学可以让学生应用所学理论方法解决本专业相关问题,在应用中理解消化吸收理模型与算法,培养学习热情和进一步钻研的兴趣。通过实验教学,可以使学生能够运用运筹学的思想、原理、方法去分析和解决实际工作中存在的大量最优化问题,有助于提高学生独立解决实际问题、管理决策及科研能力。
因此,实验教学对于财经类专业学生学习并掌握这门课的基本理论方法和技巧有重要作用。
2财经类专业运筹学实验教学普遍存在的问题分析
在实际教学过程中,高校财经类专业运筹学实验教学普遍存在共性问题,运筹学课程强调“定量与优化”,对于财经类专业还需要强调“理论与实践相结合”、“理论与专业知识”相结合,但是目前运筹学课程实验教学过程中对这些特点的把握仍略显不足,归纳起来有以下几点:
2.1课程教学模式单一,实验教学重视程度不够
运筹学的教学方法仍然停留在传统的粉笔加黑板板书或幻灯片播放的模式上,教学内容主要是对于概念的解释、定理公式的的推导证明、手工计算分析,运筹学的数学推理成分很重,对于运筹学的应用及分析问题、解决问题方法的讲授偏少,缺乏实践性环节。这样的教学模式虽然有利于学生掌握运筹学各分支的基本理论,基本模型以及模型求解方法,但是忽略了运筹学模型“来自实践、用于实践”的学科发展脉络,忽视模型方法以及结论的经济学管理学解释,由于缺乏实际问题建模分析应用的实验教学过程,学生在学完后缺乏应用运筹学解决专业问题的兴趣和能力,最终运筹学课程的价值没有得到充分发挥。
2.2实验教学内容古老陈旧单调,缺乏吸引力
目前的教学实践中,虽然一些教师认识到实验教学的重要性,并设计了一些实验教学内容,但是实验的内容往往古老陈旧,不能与当前社会生产生活的实际紧密结合,缺乏新意和吸引力。另外由于财经类专业学生计算机基础差异较大,缺乏通用的实验教学软件和实验教材,教师往往只能根据学生素养,就低不就高,只能介绍比较简单的优化软件去处理较为抽象简单的问题。实验教学内容单调乏味,使得学生做实验应付差事,把题目中的参数输入应用软件,得到了结果,并不分析模型和结果的应用价值和实践意义。
2.3 财经类专业运筹学课程课时偏少,无法挤出足够的实验时间
财经类运筹学教材以讲述理论为主,需要高等数学、线性代数与概率论数理统计为其基础,对数学基础要求较高,而财经类专业文理兼收,学生的数学基础差距较大。如果对于基础理论的讲解过于粗陋,学生对于复杂有难度的模型必然不知所云,很难理解思想精华,因此,理论讲解如果大幅压缩时间则不可能有良好效果。财经类专业运筹学课程的学时通常只有48学时或者32学时,大部分教师在课时如此之短的状况下,只有压缩实验教学时间,甚至只能要求学生课下自己动手学习软件和进行相关实验。
2.4运筹学实验教学考核存在困难
财经类专业运筹学实验课的成绩不容易考核,这是实验教学开展困难的阻力因素之一。目前的教学实践缺乏对于学生学习效果的一套客观、细致、公平的实验考核标准。尤其是对学生解决综合的复杂优化问题能力的考核,是运筹学实验教学的一个难点问题。
综上所述,财经类专业运筹学实验教学中的这些现实问题,严重影响着运筹学实验教学的效果,限制了对学生分析、解决实际问题能力的塑造。
3关于改进财经类专业运筹学实验教学效果的探讨
3.1对教学大纲再设计,重新修订课程教学内容,因材施教,增加实验教学时间
运筹学作为一门解决优化问题的基础课程,涉及到线性规划以及对偶理论、动态规划、非线性规划、图论与网络、排队论、存储论、决策分析、模拟与预测等问题,内容庞杂而且难度较大。而财经类专业学生普遍存在数学基础不牢,计算机操作应用能力较弱的特点,因此,必须在教学大纲上面要进行缜密的设计,分类教学,对于不同学时的课堂,结合学生基础和专业需要,合理安排理论讲授内容,例如,对于32学时课堂,在讲解单纯性方法的理论前提时,只要说明思想即可,减少证明时间。最终目的是在保证理论教学效果的条件下挤出必要的实验教学时间。
3.2更新实验内容,提升学生动手解决专业实际问题的能力
兴趣是最好的引导,要让学生认识到课程实验对其专业学习以及未来工作的作用。教师可以结合运筹学前沿,介绍一些最新的发展动态,使学生认识到自身专业的最新发展大多都广泛地运用了运筹学的工具,激发学生动手采用运筹学模型方法解决专业问题。
具体到实验内容,第一要考虑到大部分财经类专业学生计算机基础较差,计算机软件的使用以及编程能力较弱,因此要结合学生实际采用不同的优化软件来教学。软件教学,使教师在课堂教学中可以简化一些复杂的理论推导过程,节省课时,改善教学互动,并专注于学生解决问题能力的培养。根据笔者的教学实践,根据不同计算机编程基础的学生可以采用管理科学家、EXCEL、lingo、matlab等不同的软件。第二,验内容分为教师演示引导和学生操作两类。教师引导实验以介绍优化软件基本操作和经典理论模型求解为主,学生操作实验以进行与其专业相关的实际案例建模分析为主。第三,成立运筹应用小组,笔者实际教学中,组织学生以3-4人为一组,引入大型复杂的优化建模,并要求撰写数学建模报告。该形式促进了学生处理复杂问题的能力,锻炼了团队合作精神,从而为将来工作学习中解决实际高维复杂问题打好能力基础。
3.3实验教学考核形式多样化、评价指标要具体可行
笔者教学实践中考核方式主要有软件应用、经典模型软件求解、大型复杂优化问题建模等部分。软件应用主要考核语句语法操作以及编程熟练程度,经典模型软件求解主要考核将理论模型解出并进行经济学管理学专业解释。大型复杂优化问题建模主要考核学生综合运用运筹学模型的能力,考察解决实际问题的模型抽象、数据提取、模型求解、模型应用的综合能力。每一个部分都要提交实验报告,最后归总打分确定实验成绩。
本文受到中南财经政法大学实验教学项目“运筹学实验课程教学中外比较研究”资助。
参考文献
[1] 胡运权.运筹学教程(第四版)[M].北京:清华大学出版社,2010.
[2] 吕一兵.信息与计算科学专业运筹学教学改革研究[J],教育教学论坛,2013(3):91-92.
关键词:运筹学;数学建模;数学实验;计算软件
中图分类号:G642
文献标识码:A
运筹学是用定性与定量分析结合的方法来研究现实世界系统运行规律的一门学科。其通过提出具有共性的模型,寻求解决模型的方法,帮助管理者选择最优决策方案,以达到经济有效地配置人力、物力和财力的目标。运筹学这门课程所要求的数学基础面比较广,而且面对各类问题所使用的方法也各不相同。工业工程專业的学生,由于数学知识面不宽,基础也不够扎实,所以针对这些专业的运筹学教学就应该减少严格的理论证明过程,多增加实践应用的学习。为改变运筹学实验学时很少的现状与解决运筹学课程具有的理论推导与实际应用之间的矛盾,有必要进行运筹学结合数学实验的教学实践改革。
改革实践大致可依循这样的方向进行:①在课堂教学中,指导学生掌握运筹学的理论知识和基本方法;②引导学生了解未来工作岗位上的实际需求,在实验中将所学的理论融会贯通,具备较强的分析解决问题的能力;③指导学生熟练掌握运筹学领域的通用计算软件,了解学习该领域正在推广的运筹学算法;④引导学生了解运筹学学科理论和实践的发展趋势,锻炼良好的专业理论研究能力和实践创新能力。通过以上四个方向促使运筹学教学向更深层次发展,以便更好地落实运筹学教学的目标与规划。为了培养学生的“优化”意识、决策能力、建模能力和解决实际问题的能力,可开设下列三种类型的实验:
一、设计性实验
运筹学教学过程中,最主要的问题是如何在各种约束条件下对目标进行决策优化。比如线性规划问题、动态规划问题、整数规划问题等,各类问题的算法又不尽相同。初学者在学习过程中,往往会将各种方法混淆错乱从而导致计算出现错误偏差。有些方法计算过程冗长、复杂而且抽象,学生很难短时间理解掌握。如果设计一些简单的数学实验,结合Matlab、Lingo软件编程计算,既可以大大减少计算量,也能让学生在设计编程中更好地理解和掌握算法。设计性实验“单纯型法模型运算程序的设计”目的在于使学生掌握单纯型法的运算原理,培养学生熟练运用Matlab语言编程的能力,同时了解Matlab软件的最优化工具箱中的线性规划函数的具体功能及其使用方法。
二、综合性实验
“运筹学计算软件的应用”综合性实验目的在于培养学生综合运用所学知识解决问题的能力。对于课程中的一些应用性较强的问题,学生通过自主学习或团队合作,查阅资料获取数据、背景资料、理论算法等,结合已有的运筹学知识或方法,利用通用的优化软件有创造性地完成实验。比如,在学习“图论与网络分析”这一部分的内容时,可以结合当下最热门的共享经济的概念,针对大家都关心的一些议题,让学生自组团队,提出自己对共享经济的理解和设计。学生在完成实验的过程中,即可以接触到更多层面的专业知识,又能增强自身的动手能力、协作能力,也能将理论与实际有机地结合起来,更好地掌握社会发展的脉络。
三、课程设计
为了解决运筹学课程学时少与运筹学应用性强这对矛盾,较好的解决办法是在工业工程专业的培养计划中添加“运筹学课程设计”实践教学环节,在一周的课程时间内学生有充裕的时间做调研,引导学生发现日常生产生活中的实际问题,比如交通问题、排队问题、销售问题等,利用已有的方法资料,将这些问题抽象出来并形成数学模型。运用所学的运筹学及其他学科知识,编辑程序,分析数据,利用计算机软件的强大运算能力,获得优化后的结果或者给出解决问题的方法。如此既能提高学生的学习兴趣和学习积极性,提升整体的教学效果,又能锻炼学生综合解决问题的能力,为将来的工作就业打下更好的基础。
四、结语
近几年来,通过在部分班级进行试点实践,设计少量操作性较强的实验,大部分学生都能积极主动地参加实验,在知识综合运用、学生能力培养方面都获得了较好的效果。希望以此能为大学数学类课程的改革起到积极的促进作用。
参考文献:
[1]胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,2012.
论文[关键词]运筹学;管理科学;数学模型;实践教学
1引言
产生战争时期的运筹学如今在经济、生产、管理等领域的应用日益广泛.经过近几十年的发展,运筹学的分支几乎扩展到生产实践、管理科学的各个领域,是现代管理科学的基础理论和重要方法及工具.它是抽象的数学理论和实践相结合的“桥梁”,它既为从事应用领域研究的人们提供了完整的数学方法,又为从事数学理论研究的人们展现了广阔的应用前景.
运筹学是数学的一个重要分支,其核心是研究优化的理论和方法,是数学与应用数学专业必修课;同时运筹学又以定量分析的方法研究管理、生产实践等领域的问题,将系统思想、工程思想和管理思想相结合,应用数学的方法,通过建立数学模型、求解数学模型解决实际应用问题,为决策者提供定量化的分析结果,辅助决策.运筹学是现代管理科学的理论基础之一,因此也是经济、管理等专业的主干课程.在运筹学教学中,应该根据管理类专业和应用数学专业的不同专业特点、学生知识基础等情况区别对待,切实达到应有的教学目的和效果.
2培养目标及教学目的比较
1.专业培养目标的比较.
一般地,管理专业要培养掌握坚实的专业基本理论和系统的专业知识,具有从事专业领域决策、管理和研究工作能力的人才.学生毕业后主要在企业、政府管理、经济研究等部门工作.
应用数学专业要培养学生具备扎实的数学基础和一定的理论研究能力;在强调基础知识的前提下,强调理论与实践相结合,培养学生分析问题、运用数学方法解决实际问题的能力;熟练的计算机应用能力.充分体现“宽口径,厚基础,多选择”的培养理念,适应社会需求多样化和学生兴趣与发展方向个性化的要求.学生毕业后应能在科研、经济等部门从事研究或在生产经营及管理部门从事实际应用、开发研究和管理工作.
2.运筹学教学目的的比较.
虽然很多专业都需要学习运筹学,但各专业的培养目标不同决定运筹学教学的目的必然不同.
运筹学作为现代管理科学的基础理论之一,是现代管理科学不可缺少的方法、手段和工具.管理专业的学生通过运筹学知识的学习和训练,目的是开发和启迪学生的独立思考能力和创造能力,培养其运用系统的思想、定量分析的方法解决生产、管理等实际应用方面的问题,学生运用数学的工具和逻辑判断方法,来研究系统中人、财、物的组织管理、筹划调度等问题,使其发挥最大的经济效益.通过运筹学的学习可以提高管理者的素质,提高管理的质量.
这些学生毕业后多数是从事生产实践等方面的管理工作,而非优化理论的研究工作,因而从其任职的需要来说,运筹学学习的重点应放在应用性方面.
运筹学是数学的一个重要分支,经过半个多世纪的发展,已经形成了比较完备的学科知识体系.对应用数学专业,通过运筹学课程的教学,目的是让学生掌握这门学科有关的基本理论,打好扎实的理论基础;另一方面,运筹学毕竟是一门应用性学科,学生还应学会用数学模型的方法解决实际应用中的优化问题,这也是运筹学的精髓所在.
3运筹学教学内容与重点的分析
1.管理专业运筹学课程应侧重应用.
根据以上分析,加之一般管理类学生数学基础较弱,对于基础理论部分感到晦涩难懂,兴趣不大.因此,这类专业的运筹学教学应以应用为主,重点介绍各种类型的运筹模型和求解模型的计算软件,要求学生掌握数学模型的建立、优化思想、求解(计算机求解)及对解的经济分析和评价.数学模型方法是定量化、科学化决策的重要工具.
运筹学的各个分支都是在研究不同领域的实际应用中逐步发展起来的,因此运筹学的方法几乎涵盖各个领域的管理决策问题,例如制定生产计划、规划交通网络、设计产品参数、控制工艺过程、预报经济增长、确定投资方案等都可以用适当的数学模型表示并加以解决.因此应让学生充分了解模型的类型、不同模型的特点与应用,以便今后将运筹学方法运用到实际中去解决问题,可以使得管理更加科学、有效.这部分内容是学生今后进一步学习专业课以及从事经济管理工作要用到的基础知识,所以要求学生要深刻理解、准确把握,并侧重理论联系实际的应用.
管理专业运筹学课时一般都不多,因此可以选择线性规划、对偶理论、运输问题、整数规划及动态规划等基本内容进行讲授.还有一些难度较大的内容(如排队论、存储论等),根据课时情况可作简单介绍,通过典型案例,让学生了解其实际应用.当在实际中确实碰到这类问题时可通过具有不同知识结构的人员通过团队合作的方式加以解决.
2.数学专业运筹学课程应理论、应用并重.
虽然运筹学是一门应用性较强的学科,但它有相应的理论基础,而且这是一门比较年轻的学科,其理论还在不断地发展完善之中.理论来自实践,还要回到实践中去,实际应用要在相应的理论指导下进行,因此运筹学的理论也很重要.
数学专业的学生与管理专业的学生相比,他们的数学基础较好,逻辑思维的能力较强,因此理科的学生应该掌握这门课程的有关理论知识,可以为今后从事理论研究打下基础.
另一方面,理科的学生通常存在重理论、轻应用的现象,而将理论应用于实践,转化成实际的生产力或经济效益才是理论研究的目的,否则只能是纸上谈兵.事实上,通过实践中的应用,还可以发现新的问题,在解决新问题的过程中又可以丰富理论、发展理论.因此学生除了学习有关的理论外,还应该注重联系实际的应用,避免眼高手低.在当前严峻的就业形势下,应用型人才是非常受欢迎的.应用数学专业在课时较充足的情况下,学生的数学基础较好,除了前面提到的管理专业所讲授的基本内容外,还可以讲授难度稍大的排队论、存储论等内容.
3.计算机应用能力的培养.
计算机技术的发展日新月异,计算机的使用也已渗透到社会生产、生活的各个方面,实践中的很多问题都要借助于计算机来解决,计算机在求解数学模型方面也有着强大的功能,是不可或缺的角色.因此在求解运筹学模型方面,除了掌握不同模型的求解思想和方法,还要结合实验教学,介绍求解运筹学模型的数学软件,如LINDO,LINGO,MATHEMATICA等.给学生提供上机实践,使学生学会使用有关的数学软件求解数学模型.
实践教学在以往的运筹学教学中常常是薄弱环节,但在当前的就业形势、计算机技术的发展水平等形式下,通过实践教学,培养学生解决实际问题的意识和能力是非常重要的一方面.实践教学中,通过分小组让学生解决一些实际应用当中的问题,不但可以提高学生学习运筹学的兴趣,让他们感觉到能够学以致用;另外还可以培养合作研究的团队精神,这也是他们将来在工作中不可缺少的一种素质要求.当然,管理专业的学生多偏文科,因此软件编程能力相对弱一些,而应用数学专业的理科学生在这方面要强一些,因此可以根据学生的实际情况,选择难度适当的应用性问题让学生解决.而无论文科还是理科的学生,要想真正学会一门编程语言,都不仅仅是通过课堂所学就足够的,但实践教学可以起到抛砖引玉的作用.
(一)运筹学
运筹学是上世纪40年代开始形成的一门学科,起源于二战期间英、美等国的军事运筹小组,主要用于研究军事活动。二战后,运筹学主要转向经济活动的研究,研究活动中能用数字量化的有关运用、筹划与管理等方面的问题,通过建立模型的方法或数学定量方法,使问题在量化的基础上达到科学、合理的解决,并使活动系统中的人、才、财、物和信息得到最有效的利用,使系统的投入和产出实现最佳的配置。运筹学的研究内容非常广泛,根据其研究问题的特点,可分为两大类,确定型模型与概率型模型。其中确定型模型中主要包括:线性规划、非线性规划、整数规划、图与网络和动态规划等;概率型模型主要包括:对策论、排队论、存储论和决策论等。
(二)物流学
物流作为一门科学也是始于二战期间,美国根据当时军事的需要,对军火的运输、补给和存储等过程进行全面的管理,并首次使用了“LogisticsManagement”一词。其后对于物流的概念不断演变发展,内容也逐渐完善。我国在2001年8月1日开始实施的国家标准《物流术语》中对物流作了如下规定:物流即物品从供应地向接收地的实体流动过程,根据实际需要,将运输、存储、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机的结合。
(三)运筹学与物流学
运筹学与物流学作为一门正式的学科都始于二战期间,从一开始,两者就密切地联系在一起,相互渗透和交叉发展。与物流学联系最为紧密的理论有:系统论、运筹学、经济管理学,运筹学作为物流学科体系的理论基础之一,其作用是提供实现物流系统优化的技术与工具,是系统理论在物流中应用的具体方法。二战后,各国都转向快速恢复工业和发展经济,而运筹学此时正转向经济活动的研究,因此极大地引起了人们的注意,并由此进入了各行业和部门,获得了长足发展和广泛应用,形成了一套比较完整的理论,如规划论、存储论、决策论和排队论等。而战后的物流并没像运筹学那样引起人们及时的关注,直到上世纪60年代,随着科学技术的发展、管理科学的进步、生产方式和组织方式等的改变,物流才为管理界和企业界所重视。因此,相比运筹学,物流的发展滞后了一些。不过,运筹学在物流领域中的应用却随着物流学科地不断成熟而日益广泛。
二、运筹学在物流领域中主要应用的概况
运筹学作为一门实践应用的科学,已被广泛应用于工业、农业、商业、交通运输业、民政事业、军事决策等组织,解决由多种因素影响的复杂大型问题。目前,在物流领域中的应用也相当普遍,并且解决了许多实际问题,取得了很好的效果。以下总结一些当前运筹学在物流领域中应用较多的几个方面。
(一)数学规划论
数学规划论主要包括线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划和动态规划。研究内容与生产活动中有限资源的分配有关,在组织生产的经营管理活动中,具有极为重要的地位和作用。它们解决的问题都有一个共同特点,即在给定的条件下,按照某一衡量指标来寻找最优方案,求解约束条件下目标函数的极值(极大值或极小值)问题。具体来讲,线性规划可解决物资调运、配送和人员分派等问题;整数规划可以求解完成工作所需的人数、机器设备台数和厂、库的选址等;动态规划可用来解决诸如最优路径、资源分配、生产调度、库存控制、设备更新等问题。
(二)存储论
存储论又称库存论,主要是研究物资库存策略的理论,即确定物资库存量、补货频率和一次补货量。合理的库存是生产和生活顺利进行的必要保障,可以减少资金的占用,减少费用支出和不必要的周转环节,缩短物资流通周期,加速再生产的过程等。在物流领域中的各节点:工厂、港口、配送中心、物流中心、仓库、零售店等都或多或少地保有库存,为了实现物流活动总成本最小或利益最大化,大多数人们都运用了存储理论的相关知识,以辅助决策。并且在各种情况下都能灵活套用相应的模型求解,如常见的库存控制模型分确定型存储模型和随机型存储模型,其中确定型存储模型又可分为几种情况:不允许缺货,一次性补货;不允许缺货,连续补货;允许缺货,一次性补货;允许缺货,连续补货。随机型存储模型也可分为:一次性订货的离散型随机型存储模型和一次性订货的连续型随机存储模型。常见的库存补货策略也可分为以下四种基本情况:连续检查,固定订货量,固定订货点的(Q,R)策略;连续检查固定订货点,最大库存的(R,S)策略;周期性检查的(T,S)策略以及综合库存的(T,R,S)策略。针对库存物资的特性,选用相应的库存控制模型和补货策略,制定一个包含合理存储量、合理存储时间、合理存储结构和合理存储网络的存储系统。
(三)图(网络)论
自从上世纪50年代以后,图论广泛应用于解决工程系统和管理问题,将复杂的问题用图与网络进行描述简化后再求解。图与网络理论有很强的构模能力,描述问题直观,模型易于计算实现,很方便地将一些复杂的问题分解或转化为可能求解的子问题。图与网络在物流中的应用也很显著,其中最明显的应用是运输问题、物流网点间的物资调运和车辆调度时运输路线的选择、配送中心的送货、逆向物流中产品的回收等,运用了图论中的最小生成树、最短路、最大流、最小费用等知识,求得运输所需时间最少或路线最短或费用最省的路线。另外,工厂、仓库、配送中心等物流设施的选址问题,物流网点内部工种、任务、人员的指派问题,设备更新问题,也可运用图论的知识辅助决策者进行最优的安排。
(四)排队论
排队论也称随机服务理论,主要研究各种系统的排队队长、等待时间和服务等参数,解决系统服务设施和服务水平之间的平衡问题,以较低的投入求得更好的服务。排队现象现实生活中普遍存在,物流领域中也多见,如工厂生产线上的产品等待加工,在制品、产成品排队等待出入库作业,运输场站车辆进出站的排队,客服务中心顾客电话排队等待服务,商店顾客排队付款等等。根据系统排队的服务设施数量、系统容量、顾客到达时间间隔的分布、服务时间的分布等特征,可分为(M/M/1/∞),(M/M/1/k),(M/M/1/m),(M/M/s/∞),(M/M/s/k),(M/M/s/m)几种不同的情况,不同情形套用相应的模型可以求解。
(五)对策论、决策论
对策论也称博弈论,对策即是在竞争环境中做出的决策,决策论即研究决策的问题,对策论可归属为决策论,它们最终都是要做出决策。决策普遍存在于人类的各种活动之中,物流中的决策就是在占有充分资料的基础上,根据物流系统的客观环境,借助于科学的数学分析、实验仿真或经验判断,在已提出的若干物流系统方案中,选择一个合理、满意方案的决断行为。如制定投资计划、生产计划、物资调运计划、选择自建仓库或租赁公共仓库、自购车辆或租赁车辆等等。物流决策多种多样,有复杂有简单,按照不同的标准可化分为很多种类型,其中按决策问题目标的多少可分为单目标决策和多目标决策。单目标决策目标单一,相对简单,求解方法也很多,如线性规划、非线性规划、动态规划等。多目标决策相对而言复杂得多,如要开发一块土地建设物流中心,既要考虑设施的配套性、先进性,还要考虑投资大小问题等,这些目标有时相互冲突,这时就要综合考虑。解决这类复杂的多目标决策问题现行用的较多的,行之有效的方法之一是层次分析法,一种将定性和定量相结合的方法。
三、运筹学在物流领域中的进一步应用与发展
前面介绍了目前运筹学理论在物流领域中应用较多的几个方面,下面对其在物流领域中的进一步运用和发展作了一些思考。
(一)运筹学理论结合物流实践
虽然运筹学的理论知识很成熟,并在物流领域中的很多方面都有实用性,可现行许多物流企业,特别是中、小型物流企业,并没有重视运筹学理论的实际应用,理论归理论,遇到实际问题时许多还是凭几个管理者的主观臆断,并没有运用相关的数学、运筹学知识加以科学的计算、论证、辅助决策。因此,对于当前许多企业、部门,应该加强对管理者、决策者的理论实践教育,使之意识到运筹学这门有用的决策工具。
(二)扩大运筹学在物流领域中的应用范围
现行的运筹学知识在物流领域中的应用主要集中在以上的几个方面,运筹学作为一门已经比较成熟的理论,应该让其在物流领域中的发挥更大的作用,进一步探索,尽量把物流领域中数字模糊化、量化不清的方面数字化、科学化,运用运筹学的知识准确化、优化。
(三)把运筹学知识融合在其他物流管理软件中
把运筹学在物流领域中应用的知识程序化,编制成相应的软件包,使得更多不懂运筹学知识的人也能运用运筹学的软件辅助决策。目前运筹学的软件比较多,但是具体到物流领域中应用的还寥寥无几,因此针对物流领域中常用的运筹学软件应大力开发。另外,把运筹学的部分功能融合在其他物流管理软件中,也是一个很好的发展方向,能引起管理者和主管部门的重视,提高企业的管理水平,取得比较好的经济效益。
(四)立足物流现实,改进运筹学理论应用不足之处
运筹学的理论虽然在物流领域中应用很多,并在某些领域演绎出了许多经典的模型和公式,但其中有些模型是基于一些假设条件基础之上的,和实际生活中的情形相差很大。如存储论中的一些模型,Q、R、S、T都是一个精确的值,而现实生活中由于需求的变化独立于人们的主观控制能力之外,因此在数量和时间上一般无法精确,其随机性和不确定性使得库存控制变得复杂。因此随着理论的日益成熟和对实际情况的了解,对其不足之处应加以改进和完善。
五、结语
物流学主要研究物流过程中各种技术和经济管理的理论和方法,研究物流过程中有限资源,如物资、人力、时间、信息等的计划、组织、分配、协调和控制,以期达到最佳效率和效益,而现代物流管理所呈现的复杂性也不是简单算术能解决的,以计算机为手段的运筹学理论是支撑现代物流管理的有效工具。物流业的发展离不开运筹学的技术支持,运筹学的应用将会使物流管理更加高效。
【参考文献】
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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。#p#分页标题#e#
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。
关键词:应用型人才培养;运筹学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)01-0092-02
运筹学是高等学校工程管理、交通运输等专业的基础课程之一。其内容丰富且实用性很强,掌握其思想方法对学生今后的学习和工作均有很大帮助,且运筹学教学对提高大学生素质教育、提高学生解决实际问题的能力等方面都具有重要作用,因此探讨运筹学的教学方法和实践具有重要意义。尤其是在国内工科院校运筹学教学改革的大背景下,在工科院校向应用技术型大学转型过程中,为践行“有理论基础,更强调实践能力”的教学理念,笔者结合工科院校学生的专业背景和实际水平,制定了以为专业服务为核心的《运筹学》课程标准,探索适合工科院校学生的运筹学教学模式。
本次教学改革以交通运输专业为试点,研究《运筹学》课程标准制定,探索适合交通运输专业学生的运筹学教学模式,目的是使运筹学教学展示出它应有的魅力,体现运筹学“从实践中来,到实践中去”的应用特色,真正让学生能够用运筹学的知识和方法来解决专业学习中遇到的实际问题,寓学科知识于专业能力培养之中,最终提升学生的专业素质。
一、运筹学教学过程中存在的问题
(一)学生反映本门课程不好学,与学生专业结合度不高,学生学习兴趣不高
一方面,由于学习运筹学需要先修的数学课程较多,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计等,很多学生在学习过程中感到基础知识缺乏,容易知难而退。另一方面,运筹学作为一门公共课,授课内容与学生所学专业没有密切联系,学生很难学以致用,学习的目的往往是为应付考试,普遍学习兴趣不高。
(二)学生难以掌握学习方法
运筹学中一些问题的分析和解决方法与传统学科大不相同,如分支定界法,割平面法,动态规划以及图论和网络流等方面内容的学习,不同于数学,更不同于一般社会科学的方法和思路,所以学生的学习方法和思维方式不能迅速转过来。
(三)学生主动学习意识薄弱
长期以来,在传统教育思想影响下,通常把教师当作教学的主体,把学生当作客体,过分强调教师的权威性,在一定程度上忽视了学生作为学习主体的存在。
过分强调了知识的灌输,而忽视了师生之间的互动,这样的形式削弱了学生主动参与学习的积极性,导致学生知识掌握不牢固,一定程度上影响了教学效果。
(四)学生两极分化现象严重,学困生难以融入课堂
同一个班级的学生学习兴趣、学习欲望、学习成绩有很大的差别,学习习惯不良、成绩落后的学生人数逐年增加。在运筹学的课堂上,数学底子薄、注意力不集中的学生很容易脱离课堂教学节奏,最后放弃学习,沦为学困生。
(五)学习效果评价手段单一
教学效果的评价一般采用传统闭卷笔试的考试方式,其中尤以期终考试卷面成绩为主,导致学生将学习重点放在对知识的死记硬背上,难以将其“活学活用”。
二、本次改革的手段、创新点
(一)明确教学目标,改革教学内容
本次课程标准制定及教学改革分专业进行,目的是寓各学科知识于专业能力培养之中。因此,运筹学课程标准制定及教学改革以“紧密联系学生所学专业,引导学生在理解运筹学基本理论和方法的基础上提升学生的实践应用能力”为教学目标,教学内容紧密联系学生所学专业,在传承经典运筹学知识的基础上,去掉了优化理论推导证明以及纯粹作为计算手段的算法,引入Lingo软件作为求解模型的工具,并深入研究交通运输专业各课程的需求,增加了与交通运输专业联系密切的运筹学问题。
(二)教学过程中引入与学生实际生活、专业密切相关的案例
案例教学可以适当减轻难度,激发学生的学习兴趣。因此,笔者在教学过程中引入了交通运输专业常见管理问题的案例。例如:司机的排班问题,地铁车站的人员排班问题,运输问题,站点、设备厂房等的选址问题,最优路径选择问题等,引导学生运用运筹学的理论方法分析管理中的实际问题。
(三)通过引导学生解决身边的问题,培养其学以致用的能力
运筹学很多教学内容与学生实际生活密切相关。教学过程中,在向学生介绍基础知识、例题之后,引导他们探索书本之外的解题思路和方法,鼓励他们探索用所学知识解决身边的问题。例如,在学习最大流问题的课堂上,完成基本问题和算法的学习之后,询问学生是否碰到过可以用最大流方法解决的实际问题。同学们踊跃发言,用身边的问题、专业的实例与教学内容相结合,将抽象的最大流变得可以理解与接受。
(四)讲课过程注重师生互动,逼着学困生融入课堂,给绩优生一个展示能力的机会
1.课堂上经常随机提问,让学生回答问题。问题一般比较简单,以达到提高学生自信,让学生感受到学习乐趣的目的。通过随机提问,可以带给学生压力,逼着每个同学都认真听课。
2.课前设计一些有难度的问题,鼓励学生自告奋勇地回答问题,及时发现并表扬答题过程中的闪光点,让学生在学习过程中有一种成功的体验。
(五)通过分组讨论,提交小组报告等形式培养学生的团队合作精神
实际问题的解决往往需要多学科知识,培养学生的团队合作精神应该贯穿于各个教学环节。运筹学从全局出发,研究的是系统最优化问题,所涉及问题的领域是多学科的,所用方法是交叉的,综合的。运筹学的这一特点决定了运筹学教学应该注重培养学生的团队合作精神。
课堂上提出稍有难度的问题,组织学生分组讨论,以培养学生合作解决问题的意识。
与专业课教师合作,归纳一些学生感兴趣的可以用运筹学方法解决的专业问题。将这些问题作为课后大作业布置,让学生每3人组成一个小组,分工合作,通过查阅资料、小组讨论、调查研究、建立模型、编程求解、撰写论文,最终提交小组研究报告,在解决问题过程中培养他们坚韧不拔、团结合作的精神。
(六)改变考核方式
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。采用小组课程报告、课堂表现、作业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。提交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,这部分成绩占总成绩的20%;根据课堂听课认真程度、回答问题的积极性、分组讨论时的表现等评分,可以激励学生认真上好每节课,避免期末突击学习应付考试,这部分成绩占总成绩的10%。以后会逐渐增大这两部分考核内容在总成绩中所占比重。
三、取得的效果
(一)学生的学习积极性有了明显的改善,听讲态度有了非常大的改变,出勤率明显提高
上课睡觉、玩手机的现象得到改善,课堂气氛活跃,尤其是一些原来不太听讲的学生也开始积极想办法解决问题。
(二)学生在解决问题、分工协作过程中培养了互助精神,增强了团队意识
(三)学生综合运用所学知识解决实际问题的能力明显增强
有些学生积极参加学校组织的数学建模竞赛,并在这一过程中主动使用工具书、教科书,充分利用图书馆、计算机网络,独立查阅文献资料,收集各种必要的知识信息。有些学生会主动找老师讨论实际生活中、专业学习中碰到的问题,试图用运筹学的方法解决。
四、存在的不足
教学改革是个长期、循序渐进的过程,本阶段改革仍存在不少需要完善的地方。主要表现在:平时成绩在总评中所占比重还偏低,以后会继续探索对学生学习有更大激励性的考核机制,继续增加平时成绩在总评成绩的比例,增加实践操作技能的考试,继续完善案例库,增加更多与学生专业密切相关的案例。
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