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关键词:运筹学;教学改革;案例教学
运筹学是20世纪新兴的一门应用学科,最早起源于第二次世界大战。作为一门综合性学科,它具有很强的理论性和系统性,以理论教学为主,并配合实践教学,在教学过程中既重视基本概念、理论和方法的讲解,帮助学生建立运筹学思想、提高运筹学的理论知识水平,又重视培养学生解决实际问题的能力,以达到学以致用的目的。很多开设运筹学课程的学校都对运筹学的教学进行了研究。
一、运筹学教学过程中存在的问题
运筹学的内容丰富,分支较多,每个分支都涉及到模型建立和求解等方面,需要学生掌握必备的基础知识,比如数学分析、高等代数、概率论等数学知识,在教学中主要存在以下一些问题。
1.重理论讲解。运筹学的分支很多,每一个分支都自成一门学科,然而课时较少,一般只有54个学时。如果将分支都作为教学内容,势必造成对各个分支的教学都是点到为止。这些课时较多用于理论教学,实践教学的课时较少,需要学生在课余时间做大量作业锻炼解题能力。同时,由于求解方法的复杂性,导致很多题目很难通过简单的计算而得到结果,这对实际应用的推广造成了很大的困难。受课时的限制,教学中难以涉及运筹学的最新知识,不能让学生了解运筹学的最新发展动向。
2.学生欠缺学习兴趣。运筹学研究问题的基本手段是对实际问题进行分析,建立数学模型,研究数学模型的性质,利用优化软件进行求解。但在实际教学中,由于课时的限制,学生没有机会动手操作。另外,本门课的线性规划和对偶规划部分,理论知识非常抽象,需要运用大量线性代数的知识进行推理才能很好理解,这令学生产生了畏难情绪,从而失去了学习的主动性和积极性。
3.教学方法呆板并且单一。现在的运筹学教学停留在传统的“讲授式”教学模式上,在教学过程中过于注重运筹学的理论教学、公式推导、例题讲解,而忽视了学生学习的主体性,造成学生与教师的互动少,不能够由被动学习变成主动学习。
4.考核方式单一。目前运筹学的考试一般还是以“一锤定音”的期末考试为主,不注重过程评价,有的学生上课玩手机或者做其他事情,缺乏学习的积极性。
二、解决措施
在教学过程中,针对原来教学中存在的一些不足之处,对相关的教学内容和方法都进行了适当的改进,经过几年的实践,取得了一定的效果。
1.确定合理的教学内容,加强理论教学,提高学生的理论水平。调整教学内容,包括线性规划、对偶规划、运输问题、整数规划、动态规划和图与网络分析。在教学过程中,重视基本理论、基本概念和基本方法的讲授,使学生掌握各个分支的基本模型、基本概念和理论、主要方法及拓展应用。
2.进行案例教学。在教学过程中,根据各分支的具体教学内容,精选实际生活中出现的具有代表性的案例,让学生独立分析和分组讨论,应用相应方法对模型进行计算分析,并对计算的过程和结果进行分组讨论。通过案例教学,让学生体验运筹学在解决实际问题的过程中的作用,极大地激发了学生学习本课程的兴趣, 锻炼了其自主学习能力。
3.相关软件介绍。通过软件教学,能培养和提高学生利用计算机解决运筹学实际问题的能力,能为后期的数学建模教学和实训打下基础。
4.结合科研,提高学生解决实际问题的能力。在运筹学的教学中,我们强调培养学生分析和建立模型的能力,在这个环节,主要是结合科研进行。例如:在“应急系统优化选址问题研究”中,主要包括以下几个内容:网络图的绘制,应急点的选址等,我们用到了图论、线性规划、混合0-1规划、多目标规划等运筹学的知识,需要将实际问题转化为数学模型,结合matlab软件来对模型进行求解。通过参与科研项目,学生提高了解决实际问题的能力。
5.以教材为中心,介绍前沿知识,激发学生的学习兴趣。在教学中,在每个分支的学习之前,介绍该分支的历史,在学习教学内容之后,介绍该分支的最新进展,激发学生的学习兴趣。
6.组成学习小组,促进学生共同进步。由于个别学生的数学基础较差,我们将学生分成4-5人的学习小组,以小组为单位预习、复习内容,并且在案例讨论中,每个小组分别选择不同的课题进行讨论,并上交研究报告进行答辩。
从目前的教学情况来看,教学双方的互动多了,积极性都有了提高,教学质量也有了一定的提高。
参考文献:
[1]周荣喜.浅论运筹学教学中学习创新能力的培养[J].中国科教创新导刊,2010(6).
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.
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。
关键词:《管理运筹学》;工商管理专业;课程改革
随着“互联网+”、物联网等技术的快速发展,大数据作为一种基础性和战略性资源,是提升民众生活品质、国家治理能力的“富矿”,以大数据为基础要素的数字经济时代已经到来,这对学科的发展提出了新的要求。为适应新时代的发展,工商管理专业必须在以往商科课程的基础上融入新技术、新方法,进行学科交叉融合,为学生提供综合性跨学科的教学[1]。运筹学自二战期间诞生,随着科学技术的发展,现已成为一门集理论与实验、既严密又富启发性的学科,既可把它当作应用数学的一个分支来研究,又可将其应用于几乎所有的科技领域,特别是在生产计划、运输问题、人事管理、库存管理、市场营销、财务和会计、设备维修、更新和可靠性分析、项目的选择与评价、工程优化设计等工商管理中有广泛的应用[2]。结合管理学和运筹学理论,《管理运筹学》作为工商管理专业的一门跨学科课程,不仅能为学生提供解决科技问题的工具,在未来的管理决策中提供科学支持,培养学生定量管理的意识,而且还能培养学生理性思维,提高学生写作能力、创新能力和协作能力等[3-4]。为此,充分考虑时展的要求,结合工商管理专业的学生特点,《管理运筹学》的课程改革势在必行。
1工商管理专业《管理运筹学》现状分析
1.1工商管理专业《管理运筹学》课程现状
本校《管理运筹学》为工商管理专业学生的专业必修课,先修课程为微积分、线性代数、管理学。该课程在大二下学期开设,共计48个学时,其中理论课程30个学时,实验课程18个学时。目前,在工商管理专业所开设的主修课程中,《管理运筹学》是少数定量化课程中的一门,也是管理的科学性在课程中的体现。但是《管理运筹学》涉及管理学、数学、计算机、运筹学等多学科交叉,在构建模型时需要有一定的多学科交叉背景。此外,《管理运筹学》理论中有大量的数学符号与公式、繁琐的求解过程步骤,学生需要花费大量时间才能较好地掌握求解方法和技巧。正因此,《管理运筹学》课程的教学在工商管理专业存在一定的难度。《管理运筹学》的教学设计大多仍停留在以教材为依托、教学大纲为依据,以概念和原理等理论层面为教学重点,以教师的讲授为主的教学方式。通过学习,学生虽然可以在实验课上按照课堂教学内容进行建模及求解,但无法与真实的问题相结合,无法主动将真实的实际问题转化为运筹学可以解决的数学问题,遇到实际问题时难以用所学指导实践,无法达到教学的基本目标。
1.22019级工商管理专业学生关于《管理运筹学》课程调查结果分析
以本校为例,针对2019级工商管理专业的所有学生,在完成专业必修课程《管理运筹学》的学习后,通过调查分析,得到如下结论:(1)在课堂教学方面,大部分学生还是认为课程学习情况较好。大部分学生还是能认识到《管理运筹学》课程的重要性和必要性。而且在上课过程中也感受到了课程的难度较高,意识到认真听讲、多做练习和及时复习巩固的重要性。目前学习面临的最大困难就是知识点太多,学不会。(2)在上课形式方面,由于受疫情影响,该学年课程均采用网课形式,教师与学生、学生与学生均在线上沟通交流,沟通交流的机会有限,途径较少。但虽然是网课,整体逃课率较低,绝大多数学生能够按时上课。(3)在课程培养方面,学生十分关注建模的讲解,希望能从《管理运筹学》课程的学习中提高建模能力、数据分析能力和逻辑思维能力。其次,学生关注实验操作,希望提升软件操作能力。而学生最不感兴趣的是理论分析,特别是很多数学公式的推导过程。(4)对于《管理运筹学》课程的建议主要包含两个方面:首先理论讲解希望线上上课,讲得详细、生动,可以多讲例题,多做练习,巩固知识,其次关于实验课希望能融入模型实践部分,尽量先给学生演示操作。
2工商管理专业《管理运筹学》教学中存在的问题
根据上述分析,目前工商管理专业《管理运筹学》教学中存在的问题可归纳为以下四个方面。
2.1教学目标定位不符合学生现状
对于财经类院校的工商管理专业,大部分学生从入学开始学习《微积分》就对数学类的课程有一定的抵触和畏难心理,而且学生的数学基础不一致,特别是还有一些转专业的学生。而且工商管理专业学生在此之前仅有数学类课程,无其他定量课程。很多学生没有较高的数理基础,定量管理的思维模式也无法得到训练。这使得后续学生学习《管理运筹学》时,无法接受不同于其他管理类课程的教学方式,而且小部分学生无法理解运筹学理论。同时,工商管理专业学生从大一开始就学习管理学知识,对管理学有较为深入的认识和理解,而且思维比较活跃,具有较强的实践分析能力。但实际中《管理运筹学》的教学还是以理论讲解为主,实践分析为辅,与学生需求不一致。
2.2教学方法单一
目前,《管理运筹学》的教学主要采用理论学习与实践学习两方面相结合。理论学习主要采用教师课堂上讲授的方式,通常以填鸭式教学为主,学生只需要单方面听讲,缺少主动思考分析的过程,学习过程较为枯燥,而且涉及的知识点众多,很难吸引学生的注意力。教学方法较为单一,无法锻炼学生解决实际问题的能力。实践学习主要为上机操作,要求学生根据每次的实验要求自主进行操作,完成相应的实验并提交实验报告。这个过程中很难发现学生的薄弱点,无法保障实验课时间的充分利用,长此以往学生的热情度也会下降。经过疫情期间线上教学的实施,更应该对新的教学模式进行尝试和探索。
2.3教学内容落后
目前,《管理运筹学》的教学内容在理论方面主要侧重于概念的介绍、定理的推导等理论知识,对案例建模与分析的过程内容较少,而且通常仅只考虑课本中相对陈旧的知识,没有拓展运筹学的最新研究,无法适应现代科技发展的需要。而且,现有实践教学中的案例大部分已经用了十几年没有变化,而且只是为了单纯反映相对应的知识点,过于简单抽象,更侧重于运筹学的理论实践,与实际问题差距较大,忽略了其在工商管理专业中的应用性,无法跟随当今互联网时代的要求,也无法引起学生的兴趣。
2.4考核方式单一
目前,课程主要采用平时考核和期末考核两种形式,平时考核占总成绩的40%,期末考核占总成绩的60%。平时考核包含点到、课堂回答问题和实验报告,期末考核为论文考核,要求以“管理运筹学在企业管理中的应用”为主题撰写结课论文。考核相对单一。而且无法完全衡量学生对《管理运筹学》课程知识点的掌握情况。很多学生只是应付考试,只是为了完成论文仿照课本习题编写案例,没有将所学知识真正应用于解决实际问题。
3工商管理专业《管理运筹学》课程改革
科技的快速发展和数字经济时代的到来,对《管理运筹学》课程也提出了更高的要求。基于目前教学情况,工商管理专业《管理运筹学》课程要从以下几个方面进行改革。
3.1重视课前自学
为了保证学生能及时掌握《管理运筹学》知识,让学生课前预习相关知识。疫情期间已经完成的线上课程既可以作为学生课前学习的资源,同时要求学生完成相应的习题,并设置分析题以供课堂讨论,增加学生学习的自觉性和主动性。同时,通过学生习题完成的情况和课堂讨论分析题的情况,可以调查学生自学的情况,摸清课程的难点,及时有针对性地为学生解答。
3.2充分重视实践教学
不同于统计学、信息管理与信息系统、管理科学等专业,工商管理专业所开设的《管理运筹学》课程以管理为背景,在理论课程学习的基础上要重视实践教学,强调实践教学对于课程学习的重要性,从教学内容、教学方法和考核方法的设计上均应体现实践教学的重要性。
3.3丰富教学内容
及时更新理论教学内容。《管理运筹学》授课教师组成教学团队,定期就运筹学最新理论、方法或案例等内容组织研讨,并对授课内容进行及时更新,使得授课内容能够跟得上时展的要求。另外,鼓励授课教师定期与其他教学团队交流,与校外教师交流,探索《管理运筹学》在工商管理专业更广泛的应用。充实实践教学内容。一方面,教师要在所进行的项目中找寻合适的问题,尽量挖掘综合性问题,不断改进重新案例库,提高学生的综合实践能力;另一方面,也可以邀请企业高管来为学生上课,将实际管理中所遇到的问题最直观地呈现给学生,在充实案例库的同时,给学生带来切身的体会。
3.4充实教学方法
在一些理论课上采用翻转课堂[5]的方式,使得学生作为课堂的讲授者,变被动为主动,提高学生的参与度。另外增加小组合作项目,以小组形式完成某实际企业管理中的案例,并进行小组汇总。紧跟时展潮流,关注企业管理热点问题,让学生体会到《管理运筹学》课程在工商管理专业的必要性,培养对所学知识的运用能力,收获更强的成就感。另外,完善专业实习管理体系,将实践教学与专业实习相结合,提高学生对现代企业管理特别是定量管理的认识,掌握科学的立场、观点来观察、分析并解决实际问题的能力,提高课程的认可度[6]。
3.5优化考核方法
优化考核方法,在原有基础上加上案例展示,采用平时考核、案例展示和期末考核的多样化综合形式对学生进行考核。案例展示需要学生在课堂上分析实际管理问题,从发现管理问题、管理问题的数学化表述、建模过程、仿真求解到结果分析,在这个过程中,锻炼学生发现问题和解决问题的能力。
4结语
本文结合自身实践经验,并以《管理运筹学》上课真实情况为例,研究了工商管理专业《管理运筹学》的教学问题。通过分析,可以得到以下结论:(1)重视实践教学,优化教学内容、教学方法和考核方法;(2)通过教师研究项目和与企业合作,充实案例库,给学生带来切身的应用体会;(3)增加小组合作和翻转课堂等方式,提高学生的参与度;(4)用平时考核、案例展示和期末考核等多样化的综合形式对学生进行考核。
参考文献
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[5]胡斌,狄鹏.翻转课堂在运筹学课程教学中的应用[J].教育教学论坛,2020(29):139-140.
关键词:管理运筹学;决策意识;茶思维
作者:刘真羽(广东技术师范大学,广东广州510450)
1高校管理运筹学课程现状
1.1课程价值目标
管理运筹学作为经济管理类专业的新兴学科,具有重要的社会价值。一方面,高校管理运筹学旨在为各个企业培养高级领导型人才。管理运筹学作为集经济学、管理学、数学和社会学、心理学等众多学科为一体的综合性学科,对学生的基础知识型技能和思维实践能力都有极高的要求。管理运筹学不仅能为我国培养应用型人才,还能够促进教育的融合性改革。另一方面,我国目前进入了经济发展的高峰期。在“互联网+”背景下,各类现代化产业层出不穷,对管理类人才的需求加大。在茶思维的“智能优化”和“同阶转换”理论下,目前我国部分大型茶企的高管招聘,已经由直接录用管理运筹学专业的学生,取代以往的对基层人才逐步培养的模式。对高管缺位的直接补充,不仅能够提高企业的效率,省去培养专业人才的时间和成本,还能在管理运筹学的体系之下,保障管理人才不缺位。
1.2课程设计体系
在茶道思维的太极理论之下,管理运筹学的专业教学模式讲究阴阳相合的“和谐共通性”,旨在培养学生的全面能力。在此思维模式下,教学课程模式分为线上教学和线下教学。线下教学主要针对课堂教学,内容为教师对学生课本理论的指导以及案例分析讲解。而线上教学则是指课下的校园网APP上,教师与学生之间的互动教学。包括课业检查、教师资源共享等等。通过线上和线下教学的同步开展,管理运筹学逐渐渗透在学生日常生活的方方面面,通过大量的资源分析,学生对管理的概念不仅在理论化的层面,还将其付诸于实践。通过现代茶学的启示和茶企对高管人才的要求,管理运筹学与时代结合,扩展了教学内容。以往的管理运筹学主要注重经济学、数学、计算机学与管理学;而在茶文化柔性管理机制以及茶道“人本主义”的思维内核下,管理运筹学开始加入对茶学、心理学的内容性教学。旨在以精神和思维辅助技术型的知识储备,培养管理人才的全面性。
1.3课程应用普及程度
随着经济的发展以及企业对人才的需求,我国现阶段的管理运筹学专业正在逐步普及。通过茶思维的专业贯通性理论的实施,管理运筹学作为经济管理系下的分支学科,正在发展扩大,朝专项系属学科的目标迈进。在未来,管理运筹学必定是一个融合性的学科专业,甚至可以发展成专门化的院系。介于管理运筹学的学科开设历史时间短,讲解学科的专业教师稀缺。目前为止,专业学科的开设数量不多,人才培养较少,因此能够将学科再应用在社会上的人才更少。基于此,必须应用茶思维的教学模式和企业管理模式,将茶道、茶艺、茶学等多种茶元素思维理论应用到管理运筹中,培养学生的管理能力和决策意识。并在茶道思维下注重知行合一,对学生的实践应用型能力重点培养,为学生开发出多种实践平台。
2茶思维下学生决策意识培养模式分析
2.1系统思维决策分析
茶道作为茶文化的核心性思维,虽涉及内容以哲学和文化为主,但其思维内核却在我国数千年的历史沉淀中,具有高度的严谨性和系统性。一方面,茶道思维中“以人为本”的理念,是当今企业管理决策的主要考虑因素。“以人为本”不仅关心员工的身心健康,还关注顾客以及其他人群的幸福感和舒适度。在此理念下,企业决策必须以“生态、环保”为主,旨在创造人性化的商业环境,为顾客提供健康、舒适的新型产品。在人本主义的决策主题下,高校管理运筹学专业的整体系统决策都必须为这一主题进行服务。另一方面,茶叶制造工艺中的茶艺思维,也具有高度的严谨性。茶叶抖筛的次数、晾晒的温度和时长都有严格的规定。在此思维影响下,管理运筹学中对数学建模的要求、计算机学习都更加严格。在系统决策分析下,必须以高度专业的计算机建模为基础,进行科学性的人性化决策。
2.2技术创造决策分析
在培养学生的决策能力时,必须利用现代科技,以技术创造决策作为主体。一方面,在关乎企业大型项目融资或改革时,必须利用管理运筹学下的数学建模能力,在计算机上进行概率分析、线性规划和数据库整合等项目提前模拟。通过在建模下的概率结果,即根据由技术性、科学性的严谨结果,再来整体分析决策项目的可行度。利用技术作为决策的主导,能够有效避免未来的财务风险,并能弥补人工无法察觉到的数据漏洞。通过技术支撑,能够促进企业的决策正确,在数据建模中也能培养学生的整体决策意识和危机决策意识。另一方面,在企业的各类小型项目或产品、人员管理需要决策时,当管理人员配备不足或事物繁忙的情况下,可以直接利用计算机建模进行结果性决策。
2.3执行决策结果分析
上文提到,当遇到大项目决策与小事务决策时,有两种不同的思考方案,但无论哪种,都要依靠技术和数据作为参考。根据对现有870家茶企管理运筹学人员,在进行决策时的调研报告可知,在面临大方案项目决策时,依靠技术的决策结果比单纯人脑分析的结果,可执行率高17%。但随着计算机技术的深入,太过依靠科技,管理者在刚性技术下的决策,有时太过呆板,不能以企业的实时情况为变通,因此阻碍了执行决策时的灵活性。决策者过于依靠技术,而不以人的思维意识为转移,会使公司管理缺失茶思维下的人性化。基于此,现阶段的决策人员开始以茶太极思维下的柔性管理理论为基点,在重视科技的同时,也注重自我思考以及员工需求。
3学茶思维下学生决策意识培养优化策略
3.1案例教学与思维讲座
一方面,在管理运筹学中加入茶思维的案例教学。茶社交思维下的故事性案例,能够让领导者学会在决策时,在有效的兼顾企业利益的同时沟通好员工情绪与需求。茶太极思维案例能够让决策者注重企业利润与社会生态的平衡,不过于以牟利为主,而注重在社会主义市场经济下的可持续发展。另一方面,开展教授思维讲座。在宣讲会下,学生能够扩展视野,更全面的理解茶思维和在茶元素下的决策思维和人文思维。在扩展自身思维的同时,推动决策综合意识的升华与决策格局的扩大。
3.2计算机数学建模课程
首先,继续重视计算机数学建模课程,对管理运筹学下的技术性课程继续优化。旨在让学生学习的更加深入,增加对计算机数据库的整合以及项目决策的模拟的准确性。并在学习中创造计算机能识别的运筹学模型、编写运筹算法程序,为运筹学教学的完善打下良好的基础。其次,深化扩展数学建模课程的思想性和内容。将“理性”的技术性课程与“感性”心理学、社会学课程相融合,在培养学生理性决策意识的同时,注重学生对决策周边环境的考虑,解放因单纯数据学习而禁锢的人本思想,培养社会主义核心价值观下的决策型人才。
3.3科技竞赛与实践平台
为加强学生的执行决策意识,培养其在决策中根据企业环境和周边执行概率可行度的分析性思维,必须在茶道“知行合一”的元素思维下,开发各类模拟决策执行平台。一方面,开展科技竞赛,提高学生的数学建模实践能力。并且开发出各类更有效的人工智能决策数据库,以应对各类小型决策发生时人工管理不足的情况。另一方面,高校与茶文化企业合作,茶企空出多个灵活性的管理职位以供学生实习,学生在茶企的管理层实习中也能更好的理解茶思维,践行茶道最优执行性决策。通过在实践中提高决策执行力,获得执行力度与决策意识的循环双赢。
一、引言
运筹学作为一门重要的应用科学,目前结合现代科学技术手段和数学知识,为决策者提供优化的定量依据。现今在工业、工程、金融、管理等众多领域广泛运用,并取得了一系列的优化结果,是各个学科研究发展的重要工具之一,因此对研究生运筹学课程教学满意度进行分析与评价具有重要意义。通过对运筹学课程教学的相关研究文献的分析整理可知,目前国内学者主要集中于运筹学课程教学大纲、课程体系设计等内容的研究探讨。如温日琨(2007)中以独立学院为例,对运筹学教学内容改革与教学大纲设计做出分析,提出教学改革的主体与方向是理论与内容的浅显化,实践应用的多样化和人才培养的更深化,通过对现有文献的分析整理可知,系统的建立硕士研究生对于运筹学课程教学满意度评价体系的文章较少。本文以华东交通大学硕士研究生为研究对象,采用问卷调查的形式收集满意度评价信息,进行满意度分析,并根据研究结果提出相应的建议。
二、研究设计
影响硕士研究生运筹学课程教学的因素有很多,它们共同作用,互相影响学生对运筹学课程的总体满意度。本文调查以这四个测量指标为主,结合SERVQUAL量表,建立各个指标体系的重要性的满意度评价体,并进行交叉分析,分析影响运筹学教学满意度的因素,通过因子分析法给其赋予一定的权重,使整个评价体系更合理。
1.数据收集及样本说明。本研究所采用的数据来自华东交通大学硕士研究生,问卷调查地点是运筹学教学课堂,问卷内容包括影响学生学习运筹学课程的各项因素。问卷共发放50份,实际收回48份,有效份数45份。
2.问卷与量表。通过文献查阅,PZB模式是于1985年由英国剑桥大学的三位教授Parasuraman、Zeithaml和Berry所提出的服务品质概念模式,简称为PZB模式。以PZB的SERVQUAL量表作为量表,结合运筹学课程影响因素的四个主要指标,从有形性、可靠性、响应性、服务性、移情性5个维度建立运筹学满意度评价体系。
三、研究结果分析
1.交叉分析。根据问卷调查结果,将数据输入至SPSS中,用独立样本T检验,检验硕士研究生中性别的差异与教学满意度是否存在相关性得到结果。其中满意度分为1―5五个等级:非常不满意、不满意、一般、满意、非常满意。由SPSS分析可知,女生对于课程的满意度均值为3.74,男生对于课程的教学满意度均值为2.74,女生的满意程度高于男性。结果表明,运筹学课程教学满意度评价与学生性别差异存在一定非显著相关性,这一结果与女学生对学习的态度更认真有一定的关系。通过SPSS相关性检验得出,在掌握课程内容程度、授课方式、应用程度以及课程考核方式上,不同专业的学生没有显著性差异:在掌握课程内容程度上都在50%―80%;在授课方式上都倾向于实际应用和理论教学相结合,但应该尽可能建设数学推导过程,这一结果与硕士研究生已经掌握相关基本数学知识,并期望教学内容偏重专业的实际运用有关;在课程应用程度上,都处于没有实际运用和已经解决实际问题之间;在课程考核方式上都倾向于通过案例分析取代传统的试卷考试来考核学生对课程的掌握和应用程度。
2.因子分析。通过因子分析检验量表结构,用SPSS通过降维确定各个指标的权重,从而计算学生对课程的教学满意度。各个指标的共同度表示变量被解释的程度,因此可以取每项指标的共同度与所有指标的共同度的和之比作为每项指标的权重,如:w■=■,式中:wi是第i个指标的权重,h■■表示每一个变量能被解释的程度,即共同课程教学满意度可以采取加权求和的方法。学生对CDS=∑wixi式中:CDS是指教学满意度,xi是第i个指标的满意度评分均值。通过以上满意度的计算方法得出:学生对于移情性的满意度最低。移情性主要反映了学校及教师安排课程的特色程度,反映了目前高校的硕士研究生的运筹学课程教学仍然停留在传统的教学方式和教学内容上,缺乏创新。此外,可以按照以上满意度的计算方法对运筹学课程教学定期进行满意度测量,以便纵向对比学生对于课程的满意度变化,分析原因,采取相应的教学来提高学生的课程满意度。
四、研究结果评价
将问卷调查结果和建立的教学满意度评价体系结合。通过SPSS对有形性、可靠性、服务性、移情性和响应性进行了单样本检验,得到表1。
由表1可知,响应性的均值最高,说明学生对运筹学课程过程中教师的解决问题能力最满意。移情性的均值最低,偏差最大,表明学生认为教师没有充分了解学生的需求,教学模式传统单一,需要改变现有的单一教学模式才能提高学生对运筹学课程教学的满意度。
1.性别对运筹学课程满意度评价的影响。通过SPSS交叉分析可以看出,性?e差异对课程教学满意度评价存在显著性差异。从总体上来看,女生对课程的满意度较高,男生对课程的满意度较低。分析原因如下:女生的学习态度较男生更为认真,学习质量更高,因此满意度较男生更高;女生在学习过程中更倾向于和教师交流和沟通,从而提高了教学满意度评价。
2.课程特色性对运筹学课程满意度的影响。移情性的课程教学满意度最低,且偏差最大。因此可以从移情性的角度出发,提高移情性的满意度评价。移情性代表的是课程的特设性,运筹学课程数学理论较多,而硕士研究生已经具备了扎实的基础数学知识,因此,从学生的不同专业出发,增加实际的案例分析,提高课程的实用性,增加学生的学习兴趣,课堂以学生为主,改变“教师讲,学生听”的传统教学模式。
目前本专业生产与物流类课程群的教学内容存在如下主要问题:(1)课程群包含的各门课程的主流教材内容之间有重复之处。比如生产计划与控制和ERP原理与应用这两门课程都重点介绍生产计划的体系、层次与方法,只是讲解的侧重点有所差异;物流与设施规划和供应链管理这两门课程都有一部分内容介绍物流与供应链的基本知识与概念;精益生产的概念在多门课程都有所提及,然而在这些课程里都只是泛泛而谈,并没有哪一门课程能详细介绍其精髓。不同课程的教材之间的重复性使得教学工作的部分重点模糊化,导致学生难以把握这些重复的内容在工业工程学科体系里的定位。(2)各门课程的内容在本质上有很强的内在联系,但是在目前的课程体系里并没有充分体现不同课程内容之间的逻辑关系,没有形成一个完整的体系结构把各课程内容捏合成一个有机整体,因此没有很好体现基础课程、先修课程的作用,不利于学生对工业工程各领域知识的整体把握和融会贯通。(3)重理论,轻实践。过于注重理论的传授,设置的题目和列举的例子过于理想化,缺乏和产业应用实践的结合分析,案例的说服力和实验环节的合理性仍有很大的提高空间。工业工程是结合管理与工程性质的学科,强调实践性和应用性,目前的教学与高标准的要求相比还有差距。(4)各门课程的许多典型问题都采用启发式方法或试验法来求解,并没有运用运筹优化的技能来求解,因此难以求得全局最优的解决方案。启发式方法是一类基于经验或直觉的方法,它一般由一系列步骤或规则组成,依照这些步骤或规则可以求得解决方案。试验法是一种尝试性、摸索性的方法,它提供一套定性描述的流程,学生根据这套流程通过不断的试验以求生成较优的方案。无论是启发式方法还是试验法都是短视的,不能在全局范围内寻找最优解决方案。综上所述,传统教学内容与方法已成为进一步提升学生学习兴趣、提高学习效率、改善教学效果的瓶颈。有鉴于此,本专业对生产与物流类课程群的各门课程进行系统的调整与改革,重新梳理该课程群的体系结构与教学内容,加强各课程教学内容之间的联系;基于运筹优化技术对生产过程管理相关课程的教学方式进行改良,获得一种在解决问题初期就综合考虑实际限制条件和预设约束的方法。
2生产与物流类课程群教学的改革内容与目标
生产与物流管理各领域都存在大量优化问题,求解优化问题最有效方法是建立运筹优化模型来求解,而目前相关的课程与教材很少使用这种方法,即使采用这种方法也只是泛泛而谈,只给出一个粗略的模型,并没有写出详细的建模思路、布置以及编程求解的方法。因此,本研究把这一点作为主要抓手,主要工作是基于运筹优化技术(主要在运筹学课程里面讲述)对生产与物流管理各领域关键问题的教学环节进行改革,具体改革内容主要包括:(1)分析生产与物流类课程群内各门课程的重要内容模块,在课程群的宏观层面理清各重要内容模块之间的内在联系,精简各门课程的冗余内容,调整侧重点的分布,并从各门课程中提炼出生产过程管理各领域的一系列有一定关联性的典型问题。(2)筛选生产过程管理的若干典型问题,根据学生的接受能力对其进行合理化的抽象,根据实际情况确定复杂程度适中的考虑因素和限制条件,并选择合适的运筹学模型(整数规划、0-1规划、目标规划、动态规划或二次规划等数学规划模型)对典型问题进行建模。(3)基于以上运筹优化模型,根据学生的实际情况构造情景引导式的教学案例和上机实验指导书,循序渐进地引导学生学习运筹优化模型的设计理论及其建模过程,引导学生透过这些模型理解生产过程管理问题的本质,并通过采用运筹优化软件求解模型来获得生产过程管理问题的最优解决方案。(4)通过行业应用案例加深学生对问题与方法的理解,设计开放式的综合作业,鼓励学生选择生产过程管理的实际问题,综合运用本研究提出的方法进行建模并编程求解,巩固教学改革的效果。生产与物流类课程群教学的改革目标是:(1)研究生产与物流类课程群内各课程之间的融合方法与机制,促进课程之间的交叉渗透,以生产过程管理系列典型问题的定量最优化模型为范例进一步完善运筹优化技能的培养体系。(2)通过生产过程管理系列典型问题的教学方法改革来培养学生运用运筹优化技术求解最优方案的能力,包括运筹优化模型的选择能力、建模技巧与建模能力、求解能力和分析能力。(3)调整生产与物流类课程群理论环节和实践环节的层次结构与比例关系,培养学生运用主流商用运筹优化软件(比如ILOGOPL或Xpress)求解生产过程管理典型问题的运筹优化模型的能力,通过上机实验培养集合化思维方式和编程求解实际专业问题的能力。(4)使学生全面掌握生产与物流类课程知识点之间的逻辑关系,增强理论联系实际的能力,为达到培养复合应用型人才的目标探索新途径。
3实施方案
本研究主要依托生产与物流类课程群的核心教学环节,结合毕业设计等教学环节,沿用理论分析、模型提炼与编程实验相结合的方法展开研究。实施方案主要分为以下几个阶段:
3.1理清生产与物流类课程群各课程的重点问题之间的层次结构和逻辑关系。
生产与物流类课程群各课程以运筹学为基础,其他课程都有部分内容与运筹学相关,而这些课程相互之间又有或多或少的联系。因此,有必要分析生产与物流类课程群各课程之间的具体联系,找出课程之间重复部分的内容,理清各课程的各部分重要内容之间的层次结构和紧密关系,对各课程的教学重点重新进行系统的规划、调整。
3.2提炼生产与物流管理各领域的典型问题并建立运筹优化模型。
总结生产与物流管理相关专业课程中所涉及的重要生产过程管理问题(如图2所示),把它们分门别类,划分其知识层次、学习阶段,并提炼其本质的运筹优化问题,再根据运筹优化问题的特点选择最合适的运筹优化模型进行建模。以物流与设施规划教学为例,选择物流流程优化、基于作业单位相互关系的生产设施布局这两类核心问题进行抽象建模,改革教学方法。物流流程优化采用线图、多产品工艺过程图、从至表等图表化工具进行描述,优化的本质目标都是对不同工序、设备的顺序进行安排,其实质是运筹学的排序问题;因此借助定量的运筹学数学规划模型对这类问题进行抽象并建模描述。基于作业单位相互关系的生产设施布局包括基于物流量的生产设施布局、基于非物流关系的生产设施布局以及基于综合关系的生产设施布局等典型问题,其本质是对多个作业单位在给定范围内进行布局,安排它们的位置,使整个系统的物流成本最小化或者密切关系程度高的作业单位之间的距离尽量缩小。这类问题的实质是运筹学的二次分配问题,因此借助运筹学的二次规划模型对其进行抽象并建模描述。把生产与物流管理相关问题转化为定量模型,这是一个从文字语义描述到数学公式的转化过程,此环节是教学的重点,也是解决问题的基础。在教学设计中注重针对问题的具体形式选择合适的规划模型表示形式进行建模(包括定义变量、构造约束和目标函数等环节),避免选择太难太复杂的规划模型导致学生有心理负担,丧失学习兴趣。
3.3运用运筹优化软件求解典型问题所对应的模型,积累教学案例与实验素材。
由于建立的模型通常规模不小,因此需要使用专业软件求解。选择OPL专业运筹优化软件来求解模型。运筹优化软件编程是从数学模型到专业的计算机程序代码的转化过程。商用运筹优化软件的建模语言是解释性、描述性语言,虽然它们的语法没有C++等高级语言复杂,但是其编程逻辑比较独特,采用集合化编程思维,因此在设计教案时要突出这一点,刻意培养学生“集合化”的编程思维方式和使用习惯。结合生产与物流管理典型问题的图文描述、运筹优化模型、程序及运行结果综合编制理论教学与实验教学案例。与常用高级语言编程相比,运筹优化软件编程的一个显著特点是采用集合化运算。集合化运算对学生而言是一种全新的编程方式,因此应充分利用软件使用手册的例子并有针对性地设计例子引导学生循序渐进地适应集合化运算的思维方式和编程方式。集合化运算是商用优化软件解决大规模优化问题的技术手段,因此学习时要习惯用集合的思想来定义数据、变量和约束。统筹考虑整个模型的所有组成部分,定义若干个底层的基本集合,其他集合均由这些基本集合运算、衍生得到,再利用这些集合来编写业务逻辑模型。
3.4与传统解决方法进行详细对比分析,改善模型。
对基于运筹优化模型的方法与传统的生产与物流管理问题解决方法从求解步骤、求解效果、运算时间效率、适用范围等多个角度进行对比。通过对比结果进一步优化模型,减少变量和约束的数量,缩短求解时间,降低模型的时间复杂度和空间复杂度。通过大量案例与传统解决方法作对比,充分突出基于运筹优化模型方法的优势。
3.5教学实践与持续改进。
在教学中尝试结合基于运筹优化模型的方法设置理论介绍、案例讨论和实验环节。在教学实践中注重培养学生把实际问题抽象为数学问题的能力,增强学生的建模与分析能力,力图使学生在掌握生产过程管理问题求解技能的同时巩固“运用运筹优化技能”的观念,鼓励学生自主提出并解决由生产过程管理基本问题所衍生的相关问题,促进学生从理论到实践的全面学习。在采用新的教学方式教学的过程中,遵循工业工程学科提倡的P.D.C.A.方法和基本步骤,即Plan(计划)、Do(实施)、Check(检查)、Action(改善),根据新发现的问题进行持续的调整、改进、完善。
4实施结果
在课程群教学改革过程中设计生产与物流管理应用问题与运筹优化技术的结合方法,由浅入深地设置多层次教学体系,引导学生接受、适应这种融合运筹优化技能的教学方式,掌握生产计划与调度、物流流程优化、生产设施布局等典型问题的建模、求解及分析方法,并主动采用这种思维方式去解决生产过程管理领域的其他优化问题。教学的关键是针对大部分学生的实际情况因材施教,控制好建模的难度和复杂度,在培养解决问题能力的同时注重培养思维方式和思维品质;同时面向学习能力强的学生有针对性地设计开放性的行业实际案例,发掘他们的潜力,给予他们自由发挥、创新的空间。教学改革方案通过长期的实施,获得一定的成果:(1)为生产与物流类课程的核心环节教学提供创新性的支撑材料,为改进物流与设施规划、运筹学等课程的实践教学环节提供重要案例,为学生学习运筹优化技术提供合适的学习资料,并为工业工程专业调整运筹优化技能的教学内容提供参考依据。(2)由于运筹优化应用技能是工业工程教学中日益重要的一类新兴技能,因此本研究为工业工程乃至管理科学工程学科其他专业课程和毕业设计等实践环节与运筹优化技能的融合提供范例,使学生培养模式更适合产业发展和地方经济向集约化转型的实际需求。(3)项目研究成果可在地方性院校的工业工程教学中交流、推广,也可供各类普通工科院校借鉴,具有一定的实践推广价值和示范作用。
5结束语
Discussion on Operations Course Teaching Reform
WAN Fang
(North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou, He'nan 450011)
Abstract According to the characteristics of operations research course, there is a disconnect theory and application of traditional teaching students to solve practical problems and low, to develop students' creative thinking ability, put forward in terms of teaching content, teaching methods, teaching innovation, etc. reform to improve the students' enthusiasm, initiative and programming capabilities to play a teaching effect of the course, students will combine theory and practice in capacity has improved significantly.
Key words operations; teaching reform; teaching content; teaching approach
0 引言
运筹学是水文及水资源、工程管理等专业一门重要的专业基础课,主要包括线性规划、非线性规划、动态规划、图与网络、决策分析等方面的内容该课程涉及范围广,内容较多且抽象,以概率论与数理统计、高等数学、线性代数等课程为基础,由于该课程理论推导复杂,且知识点繁多,使学生感到难学枯燥,课堂气氛不活跃,不利于教学质量的提高,故课堂教学中既要注重基本概念原理的阐述,又要注重与生产实践的结合,逐步提高学生的实际应用能力,并在教学的同时让同学们知道大学的意义以及青春的力量,充分调动学生学习的积极性和主动性,根据多年教学经验,对课堂教学方法、教学模式进行探索和改革,使学生在课堂上与老师产生共鸣,带着疑问的思维听课,提高学习效率及兴趣。
1 教学改革设计
1.1 创新教学内容
运筹学是水文学及水资源的专业基础课,由于其课程的复杂性和抽象笼统性,对于教师而言,教课内容不能仅仅局限于一本教材,在查阅大量参考书及参考文献的基础上,结合个人的教学科研经验、教学大纲及具体工程已有的研究成果,对教学内容、讲授顺序、理论推导过程进行合理的组织、加工、补充和完善,将模型的建立与求解灵活的应用于工程实际,让学生明白学习不仅仅为了考试,理论与实际结合才能更好的应用所学知识。同时随着计算机技术的发展,在授课中适当补充计算机应用及编程方法,在理解课程中计算、推理、模型应用的同时,通过编写程序代码进行相应计算及分析,培养独立思考、主动学习及探索精神,掌握实际操作技能,提高学习效率及学习兴趣的同时为以后工作或继续深造打下坚实的基础。
运筹学在研究解决实际问题时所蕴涵的系统整体优化思想,以及提出问题、分析问题、建立模型、模型求解、进行决策及方案实施的一整套严密科学方法,因此在讲授每章节过程中,首先将每章整体思路讲明白,了解本章知识点、能解决的实际问题、得出什么结果、应用到哪些领域,带着问题听课,提高学生学习的积极性和主动性,然后分别对各章节进行具体讲解,主要侧重于基本原理的推导,在充分理解原理、概念、数学意义的基础上,具体计算就比较形象、易懂,同时结合具体工程和科研实践,开阔学生解决问题的思路。
1.2 创新教学环节
(1)设置讨论课。运筹学是一门系统分析方法,研究的基本手段是建立数学模型,并运用各种数学工具进行模型求解,需要丰富的想象力和创造性思维解决问题。为了提高学生对所学相关知识的理解和灵活应用水平,尤其对相关问题的讨论:如图与网络中最短路问题、中国邮路问题与动态规划最短路问题的区别、联系,并留一定时间让学生查阅资料,主要采取分组讨论形式,且每个讨论组选一名同学在黑板上讲解,既能将问题进行深入的研究与讨论,又能锻炼学生的讲解与语言组织能力,提高学习的主动性和积极性。通过讨论课,打破填鸭式教学,培养学生独立解决问题和自主查阅资料的学习能力,并提高学生团队协作的能力。同时,上课过程中采用自由辩论及设问法等形式授课,有利于师生间的互动,活跃课堂气氛并使学生集中精力听课,提高课堂效率。
(2)撰写小论文。大学生经过四年的专业学习及训练,应该成为国家的专业人才,应在今后的经济、文化建设中发挥一定的作用。因此,大学生必须具备扎实的专业知识,其中科学研究能力是大学生首先应该具备的基本功。只有通过研究才能解决学习中遇到的问题,在某一领域贡献出有价值的成果,并能够将成果表达出来。
“授之以鱼,不如授之以渔”,大学四年不仅是专业知识的学习,更是独立学习能力的培养。知识、能力、素质应同时兼备并要不断得到提高,通过小论文的书写,经历一系列过程:独立查阅资料及国内外文献、选题、构思、提炼观点、撰写等,不但能够拓宽知识面,而且可以提高研究能力及写作、语言表述能力,为以后工作尤其是研究生的深造,打下坚实的基础。但作为本科生,写作方面的锻炼很少,甚至很少查阅文献,对于专业知识的了解及应用非常有限,因此高分低能的现象时有发生。作为专业老师,在教授理论知识的基础上,适当的培养和训练学生论文写作能力,进一步加强日后工作学习中的科研能力及创新能力。
因此,引导学生自己查感兴趣知识点的相关文献,储备知识、了解国内外研究进展,撰写结课小论文。通过几年教学实践表明,有一部分学生比较努力,能够达到论文撰写的基本要求,拓宽了知识面,但有些学生的论文还是不理想,故需要我们所有专业教师的共同努力,形成一定的氛围,引起学生足够重视和认可。
(3)编写程序。依据人才培养要适应国家及社会发展的要求,提高学生编程能力已迫在眉睫。将所学专业知识用程序语言表示出来,理论性及实践性都较强,可将学习的计算机基础知识,应用于专业实际中,充分利用这门工具,更好的为科研服务。对于非计算机专业的学生来讲,掌握一门语言即可,让学生创造性的进行学习和锻炼,提高其计算机动手能力及专业知识的应用能力,适应社会快速发展的需要。开始时学生觉得有一定难度,但在老师循序渐进的指导下,会慢慢入门,从而逐渐培养兴趣,挖掘自身无限的潜力,在本科阶段达到编程序解决专业实际问题是完全没问题的。
(4)总结性发言。为了检验学生上课的听课效果及锻炼语言表达能力,克服“想说不敢说、敢说不能说、能说却不会说”的现象,同时,充分体现学生的主体地位,在结课时部分同学在讲台上做总结性发言:通过本课程学习的心得体会、给老师的意见和建议等。下一步将逐渐尝试让有兴趣的学生上台讲课,与老师角色互换,推进师生彼此感情的共鸣。
1.3 创新授课方式
随着多媒体教学的不断深入,使得传统教学抽象的理论变得生动、形象、表现形式丰富,在某些知识点上能更好的加强学生的理解能力、提高教学效果、改善传统教学中学生积极性不高的现象。但多媒体教学中也存在一些弊端,缺少相应推导及学生思考的时间,演示速度过快导致部分学生跟不上授课进度,对关键点的理解有些欠缺,且容易造成视觉疲劳。因此,根据运筹学课程的自身特点,为了充分调动学生学习积极性,在注重PPT制作效果的同时,将传统板书与多媒体有机结合,适时、适度的应用多媒体,取得更好的课堂教学效果。
对于基本概念、理论推导、基本性质证明等内容使用板书形式,给学生思考时间及达到师生互动的效果,进一步促进学生对基础知识的掌握与理解,为后续的应用打下基础;而对于复杂图形的展示、多表格的计算(如:灵敏度分析、图与网络分析等)、工程实例计算程序演示(应用动态规划求解水库优化调度)等内容,适合应用多媒体教学,提高教学效率、降低授课内容及难度。总之,在教学中使学生与老师达到互动的效果,集中注意力听课,提高教学与听课效率。
1.4 学生成绩考核
为了提高学生学习的积极性及实际应用能力,传统的闭卷考试有些形式化,制约创新意识,阻碍能力拓展,无法适应运筹学课程的特点。因此,在探求新方法的前提条件下,加大日常考核力度,采取开放式多元化的考评形式,淡化分数,注重能力,故该课程总成绩由三部分组成:卷面考试成绩、平时成绩、课内实践成绩。其中卷面成绩占70%;平时成绩(包括出勤、作业完成情况)占10%;课堂实践成绩(包括课堂表现、课堂笔记、小论文撰写)占20%,其中课堂表现主要包括课堂讨论、辩论、听课状态、与老师的互动、积极回答问题、上台表述等情况,主要目的在于全面提高学习的积极性,激发学生的能动意识,体现学生的主体地位,训练学生的创造意识和能力,充分利用课堂时间,调动学生的每一个细胞,在枯燥的课程中体会到学习的乐趣。
2 提高教师素养
在运筹学课程的教学中,除了具有专业学术素养以外,还应注意言行举止、师德师表,站在讲台上让学生感觉到清新、自然,塑造自身的人格魅力。同时建立一种基于尊重和理解的亦师亦友的关系,教师给学生充分的尊重、理解、包容和信任,使学生对教师产生积极的情感回应,从而“亲其师,信其道”。 结合传统教师定位的“传道、授业、解惑”,更加关注学生“学会求知,学会做事,学会共处,学会做人”。扬弃传统教育观念的束缚并确立新的教学观念,在师生关系定位上,转变教育角色和教学方法,由“教学”转变为“导学”,成为学生学习的引导者、合作者和参与者。因此,教师需要具备的基本能力:对教育事业的热情与责任心、较高的学术水平、高超的授课技能、严谨的工作态度、与时俱进的能力。正如前苏联教育家苏霍姆林斯基所说:“只有当教师的视野比学校教学大纲广阔得无可比拟的时候,教师才能成为教育过程的能手、艺术家和诗人”。
3 结语
关键词 最优化方法 教学改革 微课 探讨式
中图分类号:G643 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.02.022
1 “最优化方法”课程及其特点
最优化方法即作运筹学方法,是数学领域的一个重要分支,决策者做出科学决策需要依靠最优化方法,可以通过教学方法研究各种系统的优化途径,获得最优解。随着社会的进步,科学技术的发展,最优化方法也越来越被人们重视和肯定,被广泛地应用到生活和工作的各个领域,如公共管理、经济管理、工程建设、国防等,提高工作效率,方便人们的生活,发挥其重要作用。
最优化方法作为应用型学科,在现实应用中,要考虑系统的整体优化、多学科的配合以及模型方法的应用。首先要收集和问题相关的数据和资料,确定决策变量,列出目标函数和约束条件,提出最优化问题并建立数学模型;其次分析所建数学模型,从中找到适合的最佳方法;最后编制程序过程中,利用计算机求解并对结果进行检验和实施。学生在建立模型解决实际问题的过程中,除了需要掌握和问题相关的知识外,还需具备一定的数学理论知识,包括数学分析、高等代数、数值分析等理论性较强的内容,掌握相关的计算机基础知识,运用合适的软件对问题求解并进行分析。
2 课程教学过程中出现的问题
我校有两个院系的研究生开设“最优化方法”课程,经济管理学院和能源与动力工程学院。在该门课程的授课过程中,主要存在以下两个问题:
2.1 学生基础不同
在本科教育阶段,“运筹与优化”课程是数学学院和经济管理学院的必修课,其他院系大多没有开设该课程。通过对过去几届研究生调查发现,经济管理学院的学生中有近半数学生没有学过该课程,能源与动力工程学院的学生则基本没有学过该课程,这一情况导致学生基础不同,在教学过程中,既要照顾有一定基础学生的学习兴趣,又要考虑其他学生的接受能力,教学内容的难易程度需要把握。
2.2 授课学时少,内容多
“最优化方法”学时为40课时,授课内容涵盖了工程中常用的主要优化方法,阐明运筹学的基本概念和理论方法,各类模型的结构特征,经济含义及其在管理中的应用。理论授课内容涉及线性规划及其对偶理论、运输问题、整数规划、目标规划、网络模型、网络计划、动态规划、排队论等基本知识。为了增强其实用性,很多实际问题的求解都需要用计算机解决,因此还要求学生掌握相关优化软件的使用。在40个课时的限制下,想完成这些几乎是不可能的,很多情况下只能讲到规划论,而其他排队论、存储论等内容无法涉及。
3 解决问题的几点思考
开设“最优化方法”的目标就是让学生通过课堂学习,更好地掌握量的数学分析模型与方法,同时,学生思维方式得到优化提高,锻炼了学生的独立自主的科研和创新能力,为以后的专业课学习打好基础。结合这个目标,针对学生基础不同,课程学时少,内容多的特点,在不增加课时的情况下,授课过程中,以“掌握概念、介绍原理、注重方法、淡化理论、突出应用”为主导思想,制作应用性的教学课件,强调模型的建立及应用。
3.1 合理安排教学内容
与本科生相比,研究生教学更注重视培养学生的独立研究问题,独立分析问题的能力。研究生可以分为两大类:学术型研究生和应用型研究生。学术型研究生侧重培养学生的科研能力,应用型研究生侧重培养学生的业务能力。我校开设该课程的两个专业的培养目标更倾向于后者。由于最优化方法课程所涉及的内容很多,各个模型的解决都提供了基于数学理论的抽象的算法,在学习讲解过程中难以理解,而且这些理论和方法早已被人们普遍接受。因此在教学内容的选择上,首先,以基本概念和建立数学模型为重点,指导学生如何对实际问题进行抽象概括,定义变量,整理各个变量之间的逻辑关系并建立数学模型。其次,教学中先简单介绍模型求解的一般原理、算法,忽略淡化理论推导和计算过程,然后侧重讲解应用方法和计算机实现过程,这是重点,一定要讲解透彻,通过功能强大的数学软件MATLAB和专业优化软件LINGO求解模型,特别突出解决实际问题的“实用性”,使教学过程与计算机和工具软件紧密结合,提高学生的动手能力和课外阅读能力。
在教材的选取上,我们以清华大学胡运权主编的《运筹学教程》(第四版)、信息工程大学韩中庚主编的《实用运筹学――模型、方法与计算》为主要参考教材。胡教授的书前者深入浅出地阐明了运筹学的基本概念、理论和方法,各类模型的结构特征、经济含义及其在管理中的应用,可以作为同学们课后阅读相关内容理论推导的补充。韩教授的书更突出实际问题的建模和计算机软件的求解,二者相互补充。另外再给学生简要介绍相关软件如LINGO的使用后,让学生课后通过自学提高软件的使用能力。
3.2 采用灵活的教学手段
通过本科的学习,学生已经具备一定自学能力,因此鼓励学生做好课前预习,特别是没有任何基础的学生。在授课过程中,将传统的教学方式与多媒体教学手段有机结合,以节约讲课时间,增加信息量,提高课堂效率。
(1)探讨式教学模式。传统的课堂教学活动是以教师为中心的教学模式,以教师的讲述和示范为主,忽略了师生间的交互作用,教师限制学生,学生迷信教师,学生的思维和见解易被禁锢。“探讨式”教学是以学生为主的教学模式,又称发现法、研究法,学生通过老师给出的事例,运用所学习到基础知识、原理,去发现问题、提出问题并试着去解决问题,如果解决不了,同学之间可以分组讨论,探究问题的解决方案,整理出来解决问题的思路和方法,学会总结经验和了解自身不足。老师在“探讨式”教学中要以辅助引导为主,放手让学生自己探索知识,学生才是这个课堂的主体,充分调动学生的独立自主意识,抛出问题后,让学生自己主动去发现问题,运用所学知识,去解决问题,这个过程可以既可以加深学生对知识点的掌握程度,也可以增强学生独立解决问题的自信心。
(2)开展“案例式”教学。案例教学法源于上个世纪二十年代,此种案例教学模式和其他教学模式有很大不同,它是美国哈佛商学院提出的,并且这些个案例都是从真实的商业管理中遇到的事件提炼出来的,开展这种案例教学既可以提高学生上课的兴趣,也可以参加课堂讨论的积极性,此种教学更生动有趣真实,教学颇有成效。这种教学法到了上世纪八十年代,教师培训中才开始重视此教学法,1986年美国卡内基小组提出《准备就绪的国家:二十一世纪的教师》的报告书中,就肯定案例教学法在师资培育课程的重大意义,提出这是一种很成功的教学模式。到了上世纪九十年代以后,我国才开始探究案例教学法。
“最优化方法”中介绍的所有优化模型都是真实系统的代表,是对实际问题的抽象概括和严格的逻辑表达。教学过程中要加强学生由理论到实践能力的过度阶段培养。在教学中可以引入案例式教学模式,针对不同专业学生选择不同的案例, 引导学生通过科学的分析方法,对实际数据进行分类整理、建立模型并借助于计算机找到最优解决问题的方法。课题上,学生的积极性和参与性被调动起来,更容易消化吸收这些知识,同时提高了学生科研与创新能力。
(3)引入“微课”教学。“课是有时间限制的、有组织的教学过程的单位,其作用在于达到一个完整的、然而又是局部性的教学目的。”这是经典教学论中对“课”的定义,与之相对应的是“微课”,是按照课程标准及教学实践要求,以教学视频为主要载体,反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合。它的核心内容是10分钟左右课堂教学视频,同时还包括与教学主题相关的教学设计、素材课件、练习测试等辅教学资源。具有主题突出、内容具体、针对性强及趣味性强等特点,由于教学时间短、内容少,又包括经典示范案例和相关配套案例,非常适合自学与小班教学。基于此,可以针对某个问题,比如最大流问题,首先通过实例引出最大流问题,然后建立数学模型并介绍最大流的Ford-Fulkerson算法及计算机实现,最后给出一个小案例,引导学生自主建模并完成求解。由于是以视频资料给出,学生在自学的过程中可以依据自身的理解掌握情况,随时暂停或者重复观看,从而完成相关知识的学习和应用,如果有解决不了或是理解困难的问题,可以在课堂探讨时提出,通过师生间、生生间的相互探讨、质疑和辩论,加深基本概念、数学模型的理解,掌握算法实现,从而完善认知结构,提高了学习兴趣和建模能力。
4 小结
综上所述,研究生的培养目标是能够在本门学科内掌握坚实的基础理论和系统的专门知识,同时具有从事科学研究、教学工作或独立担负专门技术工作的能力。在教学过程中,我们需要以此为目标,不断调整改进教学模式,尽最大可能提高学生分析问题解决问题的能力,实现培养目标。
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