运筹学的方法范文

时间:2023-11-01 17:23:48

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运筹学的方法

篇1

脚踏实地立足科研项目

我国是世界上最早利用天然气的国家,但长期以来,天然气的使用仅限于少数地区做生活燃料,产业发展很慢。同时,天然气运输管道网络尚在规划和初步建设中。然而,目前天然气在我国能源消费结构中比重依然较低,2014年的统计数据显示我国天然气消费占总的能源消费的5.6%。

“因此,我们首先要解决的是进一步扩大输气基础设施的建设,再者是对天然气的运输和调度进行合理的规划。”邓天虎介绍说。在传统的人工计算中,工程师会在保证末端用户的用气量的基础上,综合考虑运力与气量平衡,来规划每年各条管道的输气量。如今,伴随着天然气气源多样化,输气管道增多,规划的工作量急剧增加的种种状况出现,用人工计算的方法已经无法在有限时间内完成规划的工作。

传统方法不行,那就另辟蹊径重新来过!年轻的邓天虎有着足够的勇气和信心去尝试。他带领清华大学工业工程系的研究团队在研发的模型基础上,与中国石油天然气总公司合作,共同开发了适用于中国天然气运输系统的运输规划软件。该软件既能够处理有几千个节点、上万根管道的运输网络;也能够适应天然气需求的季节性波动;还能为天然气运输提供合理的规划建议。一句话,他们的这一次尝试,为进一步提高天然气在我国能源市场的占有率打下了良好的基础。

邓天虎很有信心地表示,在未来的“十三五”规划中,天然气市场的“以产定销”的格局将被进一步打破。继而,天然气运输的优化,配合底层调度的优化,将大大提高天然气市场的效率,为天然气全面走进工业生产,走进百姓生活做铺垫,也为国家发展“绿色经济”提供保障。

育教于学共迎崭新未来

邓天虎于2013年在美国完成博士学习及工作研究后毅然决然地选择回国,回到他的母校清华大学任教,一方面是对母校有所留念,另一方面更多的是这些年国内对柔性方面的研究已经有所发展,但与国外相比还有所差距。国内研究多偏向实际操作与应用,注重项目背景,而国外更多的是偏向理论研究。邓天虎受到启发,他认为应该更好地报效祖国,积极培养下一代,而且国内发展机会多,这样才能使我国在工业工程领域得到更好的发展。

篇2

关键词: 运筹学 教育模式 教学方法

中图分类号:G64文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-170-01

1背景

运筹学是近几十年来发展起来的一门新兴的应用学科,它运用分析、试验和量化的方法,对有限物资资源进行统筹安排,是管理人员做决策时的有力科学工具。目前,运筹学已经成为许多高等院校管理类专业的主干课程,如何搞好运筹学教学具有非常重要的现实意义。一方面,要在运筹学教学中要采用灵活多样的教学方法和手段,培养学生运用运筹学理论解决实际问题的能力;另一方面,非常有必要引入计算机辅助教学的手段,强调数学建模思想的培养来思考和解决问题。

2高校运筹学授课面临问题

目前,运筹学的传统教学方式方法已成为教学的瓶颈,严重影响着教学质量的提高,主要问题归结为以下几点:

(1)教学模式陈旧。传统的运筹学教学模式以课堂教学为主,教师在教学中居主导地位,学生则处于被动的地位。在教学过程中将重心放在理论讲解上,课堂教学信息量小,教学方法单一,没有从根本上结合专业特点对运筹学进行深入思考,丢失运筹学的原有特色,忽略了运筹学多学科的横向交叉联系和运用运筹学解决实际问题的能力。学生的学习重点放在算题上,而不会处理面临的大量实际问题。

(2)教学内容不怡当。运筹学经过六十多年的不断发展,课程包括若干分支,而一般来讲,教学时数有限,运筹学教学不可能囊括运筹学的所有分支。这就导致运筹学教学内容的选择存在一定的随意性和盲目性,教师往往根据自身对课程的理解来讲解,或完全依附与所选教材,导致教学的片面性。

(3)教学方法不科学。由于运筹学解题运算量大,重复劳动多,使得教师在授课时将注意力放在课堂讲授和解题运算板书上,学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力,感觉课程比较枯燥。学生在课余时间将大量的精力花在做作业锻炼解题技巧上,无法顾及提高实践能力。这样的教学方式虽然使学生掌握了一些模型的解法技巧,但其抽象能力、运筹学实践能力却普遍偏低。另外,运筹学的考试方法比较传统,无法全面涵盖课程的核心内容。

3运筹学课程改革手段建议

运筹学应是以问题驱动为主,学科驱动为辅,互相支持,相辅相成。运筹学的教学必须与现代信息技术紧密结合起来。对原有的教学体系进行调整,改变理论教学偏重的完整性和系统性,将重点放在运筹学应用能力的培养体系上,循序渐进地培养学生应用能力。

(1)教学方式的改变。根据目前运筹学发展的趋势,在讲授过程中非常有必要加入运筹学软件学习内容。教学中应当以对应软件替代烦琐的运筹学手工计算,让学生面对实际问题,动脑思考,结合运筹学理论,运用软件去解决问题。方法一,全面引入电子表格教学法,电子表格教学法是近年来美国各大学全面推广的一种运筹学教学法。就是在Excel中将需要解决的问题进行描述,然后建立数学模型,并使用Excel的命令和功能进行决策和优化。注重如何对问题进行描述与建模,并运用计算机求解,使得运筹学的理论方法简明直观、容易理解与应用。方法二,教学过程中选用LINGO软件,目前它的版本包括LINDO,GINO和LINGO(包括LINGO NL)软件,LINDO软件包的特点是程序执行速度快,易于方便地输入、修改、求解和分析一个数学规划,目前LINDO在教学,科研和工业界得到广泛应用。有些国外运筹学方面的教科书随书附上LINDO软件的学生版本。运筹学的教学方式可以转变为一种软件教学,这并不是摒弃理论学习的重要性,而是有针对性将传统教学方式升级为应用性教学。

(2)教学内容的补充。运筹学教学不仅仅是向学生传授运筹学方面的理论知识,更重要的是培养学生的创造性思维能力和运用运筹学知识解决问题的能力。掌握与本专业相关的数学模型的逻辑功能和应用机制,根据建立的数学模型的特点正确选择求解方法,掌握解的应用。在教学过程中加入大量的案例,最好是运筹学的方法在大、中型工程或商务项目中的应用。在教学过程中应该增加部分与数学建模相关的课程设计内容,根据运筹学自身特点,课程设计最好是以小组的方式开展,由学生自愿组成小组合作完成特定的学习项目。每组人数4到6人比较合适,在设计过程中可充分利用每个学生的知识,让学生的学习活动更加积极主动。课程设计题目的选择必须与专业学生的需求一致,设计内容包括数学模型的逻辑建模、验证、调整和求解。

4结论

运筹学是管理类专业一门非常重要的专业课程,其主要目的是在决策时为管理人员提供科学依据,是实现有效管理、正确决策和现代化管理的重要方法之一。

随着高等教育改革的不断深化,要求在教学中提高学生运用运筹学解决具体问题的实践能力,软件式讲解式教学和设计课程的补充将可以有针对性的提高这一课程的讲授效果,逐步培养学生有效的数理逻辑思维能力,用科学量化方法来解决现实问题。

参考文献:

[1]余晓,王黎萤.《运筹学》教学中应用探究式教学模式的探索 与实践[J].中国科教创新导刊,2009年20期.

[2]王旭.管理运筹学的课程定位研究[J].高等教育研究(成都),2008年03期.

篇3

【论文摘 要】本文分析了信息管理与信息系统的专业特点和运筹学的学科特点,探索了适应信息管理与信息系统专业运筹学教学方式,从运筹学的教学目的、教学内容、教学方式以及与专业相结合等方面对运筹学课程的教学改革进行思考和尝试,并对改革效果进行了一定的分析总结。

一、引言

运筹学是20 世纪新兴的学科之一,近年来,运筹学作为一门学科,在理论和应用方面,无论就广度还是深度来说都发展很快。1998年教育部颁布的《本科专业目录和专业介绍》中,将运筹学课程列为经济管理专业的主干课程。

信息管理与信息系统专业(以下简称信管专业)是管理科学与工程下的一个二级学科,我校的信管专业隶属于信息工程学院,运筹学一直被定为专业基础必修课列入培养方案,有多年的教学历史。我在运筹学课程的教学过程中,探索适应信管专业培养目标和学生特点的教学方法,积累了一些想法并进行了尝试,取得了初步的效果。

二、信管专业和运筹学的特点及关系

信息管理与信息系统专业培养具备现代管理学理论基础、计算机科学技术知识及应用能力,掌握系统思想和信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识与能力,能在国家各级管理部门、工商企业、金融机构、科研单位等部门从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价等方面的高级专门人才。本校的信管专业学生的培养目标是成为既懂技术又懂管理的企事业单位信息化建设急需的复合人才。

运筹学的基本特点是:多学科交叉性、应用性、最优性和多分支。

(1)多学科交叉性。运筹学具有多学科交叉性的特点,综合应用经济学、管理学、数学、物理学、化学等学科的科学方法,这些学科相互渗透,综合应用。

(2)应用性。运筹学是一门应用科学,它起源于二战期间的军事问题,二战以后应用于经济管理领域。

(3)最优性。运筹学强调最优决策。运筹学则提供了以数量化为基础的方法,寻求各种实际问题的最优方案,大大提高了信息管理的水平,增强了决策的科学性。

(4)多分支。运筹学包括各个分支,主要有:线性规划、目标规划、整数规划、非线性规划、动态规划、图论与网络分析、存贮论、排队论、对策论等。

结合本校的信管专业特点及上述运筹学特点,我认为信管专业学生学习运筹学的目的是综合各学科的知识,利用运筹学的方法来对实际问题进行定量的分析和建模,掌握一定的算法,并能运用计算机工具对问题进行求解,以达到使生活、生产和管理等方面的各类问题获得最优解决。

三、传统教学中存在的问题及改进措施

从前面的分析可以看出,运筹学作为信管专业的基础课程,能够为信管专业的培养目标提供有效支持。但是实际教学效果,有时却达不到预期的水平,下面针对传统教学过程中存在的问题提出了一些改进的想法。

1.教学目的的改进

传统的运筹学教学,仍然存在重理论、轻应用的倾向,教学的目的在于让学生理解和掌握运筹学的各类算法。结果是过分偏重数学,而不是应用,加上信管专业学生本身数学功底不深,致使很多同学在学习过程中产生畏惧心理,甚至放弃学习。

我认为运筹学的教学应该是理论和实践相结合,算法是运筹学的重要组成部分,是运筹学思想的精髓,完全放弃算法学习不可取,完全将运筹学变成算法课也不可取,应该使学生在熟悉运筹学各类问题的基础上,重点培养学生分析问题,根据问题类型建立数学模型的能力,能用一些经典算法求解简单问题,并能用运筹学的软件求解复杂问题。用经典算法的思想来开拓学生的思维,用运筹学软件的使用来提高学生的应用能力,最大限度地发挥运筹学对学生各方面素质和能力提升的作用。

2.教学内容的改进

传统的运筹学教学内容以典型问题为依据来引出运筹学的各类问题的模型,并着重分析数学模型的形式,算法和模型中参数的变化。这些内容的学习需要具备相当的数学基础,对于本身数学基础不佳的我校信管学生来说很容易产生畏难情绪,时间一长会产生厌学心理,进而导致学习效果不佳。

根据上面教学目的的改进措施,我在运筹学的教学过程中将教学重点放在问题的分析和建模中。在讲解算法时,我也突出讲解算法的设计思路,并积极引导学生来改进经典算法。在理论学习之余,我校的运筹学课程还安排了专门的实践教学内容,在实践课中,学生通过学习运筹学软件的使用,例如Excel的规划求解工具、WINQSB、LINGO,使学生能灵活运用计算机工具来解决一些复杂的运筹学问题,真正提升学生的运筹学的应用能力。

3.教学方法改进

运筹学以数学为主要工具,一些理论和算法比较复杂,讲解难度较大,如果教师按部就班,平铺直叙,较少结合案例,就会让学生觉得枯燥乏味,晦涩难懂,从而丧失学习动力,影响教学效果。

针对上述情况,我在运筹学的教学过程中,对运筹学的教学方法进行了如下的尝试:

(1)加强了加强案例教学。给出大量经济管理中的问题,引导学生用运筹学的理论和方法去解决,提高学生学习的兴趣,培养学生的思维能力。

(2)加强互动,鼓励学生参与教学,发表自己的观点与想法。

(3)在实践教学环节,我组织学生以小组为单位,自行选择实际问题作为研究课题,并通过小组成员的合作完成问题的数据收集,问题的详细描述,以及选择合适的运筹学方法来建立问题的模型,并用运筹学软件来求解问题。这样,让学生真正体验到运筹学在实际中应用的完整过程,并且培养了学生的团队合作能力。

(4)通过建立运筹学的课程网站,为学生提供了良好的课余学习环境,以及丰富了学生和老师之间的课外交流渠道。在课程网站中为学生提供了丰富的教学资源,并且设置专门的学生在线答疑功能,老师或其他同学都可以回答。通过课程网站的使用还可以完成课后作业的布置和在线批改,丰富了学生完成课后作业的途径。

4.与相关专业课的结合

国内院校在设计信管专业课程体系时,一般是在传统的经济管理课程基础上,拼合统计、运筹和信息技术等课程。现实情况就是许多课程简单堆砌,缺乏紧密配合,运筹学的教学也经常会与相关专业课脱节。

所以应注意在教学内容上使运筹学与相关专业课的有效衔接,将运筹学的教学自然地融入整个专业课程体系。如运筹学中图论的教学,要和数据结构、离散数学中的有关章节相结合;网络计划中的关键路线法,对后继课程项目管理有很大的价值;网络计划的优化部分讨论有限资源的合理分配,这一思想在生产管理课程中也有所体现;存贮论直接指导ERP中库存订货点的管理。总之要把运筹学和各相关专业课有机结合起来,才能促进运筹学的教学和信管专业的建设。

四、改革效果分析和总结

经过近一年的运筹学教学改革,初步取得了一定的成果,学生对运筹学的学习兴趣逐渐提高,学习效果也有所改进,从学生完成的作业和考试情况来看都有所提高。在以后的教学过程中,我还将对课程的考核方式,学生的课外兴趣小组的组织以及学生竞赛方面进行积极的探索和尝试。争取使运筹学在信管专业的学生中成为一门受欢迎的课程。

参考文献:

[1]胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,2003

[2]胡运权.运筹学基础及应用[M].北京:高等教育出版社,2011

[3]欧阳瑞,陈春华.在运筹学教学中要体现数学建模思想[J].长春教育学院学报,2011(27)

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【关键词】采矿工程;运筹学;教学方法与手段;教学内容

【Abstract】Combined with the teaching practice, from the choice of teaching materials, teaching methods and teaching methods and teaching content of the three aspects of the “operational research”course teaching, some of the more focus on the students’ ability to solve practical problems.

【Key words】Mining engineering; Operations research; Teaching methods and means; Teaching contents

运筹学是六盘水师范学院采矿工程专业的公共基础课程,是一门以定量分析为主的学科。它的主要内容[1]包括:线性规划、非线性规划、对偶理论、整数规划、动态规划、图论、决策论、对策论、排队论、存储论、可靠性理论等。运筹学要求先修的课程有:高等数学、线性代数、概率论、数理统计。

2010级采矿工程专业的运筹学课时为64,但到2012级采矿工程专业运筹学的课时压缩为36。课时压缩,但教学的基本内容不能删减。再加之,运筹学要求数学计算量大,步骤复杂等特点,笔者认为应从教材选择、方法改进几个方面来进行教学改革。

1 教材选择

运筹学作为理工科专业普遍开设的课程,它的教材建设受到教育部的高度重视。目前很多出版社,很多高校都进行了编写。种类繁多,各有千秋。理科的学生偏重理论,而工科的学生特别是我们采矿专业的学生,重点在于应用。清华大学出版社出版,胡运权、郭耀煌编著的《运筹学教程》一书中,涵盖的内容较全面,理论也比较系统化,对运筹学的主要分支的基本理论和方法的原理都比较全面,故选用作为教材。选用运筹学教材编写组编著的《运筹学》(第三版)(清华大学出版社)和胡运权主编的《运筹学习题集》(第三版)(清华大学出版社)作为参考书。

2 教学方法与教学手段改进

2.1 教学方法

师范学校的工科类学生,兴趣多样、思维活跃、勇于探索。三年来我和郭树琴二位老师经过教学实践,总结了一些工科类学生的教学方法[2-4],具体说明如下:

2.1.1 研究型导向多层次矩阵教学法

在本教学法中将数学基础差异大的学生划分为不同小组,教学中分出层次,形成矩阵式的学习模式,从而使优秀学生有延展空间,活跃学生有用武之地,基本学生学有所获。研究型导向多层次矩阵教学法是一种新颖的教学方法,是对“填鸭式教学”、“问答式教学”的革新,充分落实了学生的主体地位,体现了因材施教、因人而教的新型教学观,极大地培养了学生创新能力和学习兴趣。

2.1.2 自组织自主学习教学法

儒家的创始人认为学是主动的,教是被动的,主动比被动更有效。在教学过程中如何做到“教学相长”是一个很值得探讨的问题。在运筹学教学过程中,结合学生的知识背景和课程的特点,强调知识的传授与启发式教学的结合,通过引入实际问题来引发学生的学习兴趣,以简明扼要的讲解来构建学生的知识与逻辑体系,逐步地建立起学生应该掌握的运筹学理论框架。以经典案例的讨论来激发学生的学习热情和主动性是关键。在具体实施过程中,为进一步激发学生的积极性,由3-5名学生自己组织“运筹学小组”,参考老师提供的案例,运用本课程所学内容,分析解决一个企业或一个组织的管理问题。教师通过案例引导教学,学生通过“自组织自主学习”真正地体验如何将所学过的知识应用于实践。

2.2 教学手段

针对工科类采矿工程专业的学生,运筹学的教学重点应该侧重于应用,所以数学证明之类的应淡化,应当主要培养学生应用运筹学的能力。设想如果在教学的过程中,以长篇大论用一个数学理论来证明一个定理的正确与否,学生的积极性肯定会受到影响。相反如果我们以一种通俗的易懂的方式来切入主题,并且结合有代表性的案例,就可以更好的激发学生学习运筹学的兴趣。另外,在课堂教学过程中,如果把多媒体辅助教学与传统的黑板教学两者有机地结合起来,笔者认为教学质量和教学效果一定会大大的提高。在运用多媒体辅助教学过程中,适当的可以根据需要穿插一些动画、图表等,使原本枯燥的运筹学知识变得生动、形象,学生在接受知识时也更快,并且更容易激发学生的学习兴趣和主动性。

3 教学内容

规划论、图论、决策与对策论、排队论、存储论等运筹学的理论分支,基本是相互平行的,难度大致相当。但运筹学是一门实践性很强的学科,其理论源于实践用于实践,涵盖了现实生活中的众多实际优化问题。针对这一特点,我们优化了教学内容:

(1)以精选的例题和案例来复原典型运筹问题的情景,在讲解这些从实践中抽取并经过精心改造和设计的例题和案例的过程中,逐步地建立起学生应该掌握的运筹学理论框架。所选例题都具有充分的代表性,尽量做到算法有效而互不重复,并基本覆盖各自的教学对象在实际中最常见的运筹学问题的各个类型,从而为学生实际求解提供足够的启示和指导。

(2)运筹学是数学、计算机科学和管理学的交叉学科,从实际应用角度出发,我们更强调运用现代运筹工具来解决实际的管理问题。精心设计有关实验内容,如Excel的电子表格建模方法、Solver的线性规划求解方法、Solver Table的线性规划敏感性分析方法、Treeplan的决策分析方法、Sensit的决策问题敏感性分析方法、CrystalBall的管理系统仿真方法等等,并且撰写了详细的实验手册,然后结合实际运筹问题,对学生进行操作训练,从而使学生真正掌握分析和解决实际问题的有效手段。

【参考文献】

[1]《运筹学》教材编写组,《运筹学》[M].北京:清华大学出版社,2005.第3版.

[2]孙喜梅,杨兆升.从交通需求看运筹学的学科建设[J].高教研究与实践,2003(5).

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基金项目:本文系“中国传媒大学教学改革项目”(2014 No32)的研究成果。

作者简介:朱永贵(1964―),男,北京人,中国传媒大学理工学部教授,博士,研究方向:运筹学、信息处理。

运筹学主要研究系统最优化问题,从实际问题出发,应用数学理论和方法建立数学模型,然后给出求解这些数学模型的各种最优化方法[1]。运筹学主要研究的是线性最优化问题,其内容有线性规划、目标规划、整数规划、动态规划、图与网络分析、排队论、存储论、对策论、决策论和启发式方法[2]。运筹学是信息与计算科学、数学与应用数学、统计学和其他相关专业的专业基础课,其目的是培养学生综合各学科知识,利用运筹学的方法对实际问题进行定量分析和数学建模,通过本课程的学习为大学生进一步学习专业课程奠定理论基础,使其具有系统优化的思维方法和逻辑推理能力,从而全面提升大学生应用运筹学解决实际问题的能力[3]。通过对“运筹学”课程的调研和课程教学的亲身体会,发现目前“运筹学”教学过程中存在许多问题亟待解决,还有很多方面达不到“运筹学”课程的培养目标。为此我们探索和研究了“运筹学”课程教学的规律和特点,找出了解决问题的一些积极有效的方法。下面从“运筹学”课程培养目标、教学现状和存在的问题、教学改革措施、教学改革方法几个方面讨论了“运筹学”课程教学改革研究的重要性。

一、“运筹学”课程建设目标

“运筹学”课程的实际应用非常广泛,涉及很多专业知识,要求学生系统掌握运筹学的基本数学模型、基本概念、基本理论、基本算法和数据处理的基本能力。本课程建设的具体目标如下:

(1)要求学生掌握“运筹学”课程中的线性规划与单纯形法、对偶理论和灵敏度分析、运输问题的数学建模和表上作业法、目标规划的数学模型和解目标规划的单纯形方法。

(2)要求学生系统地掌握整数规划求解的分支定界法和割平面法,掌握0-1型整数规划数学模型及其求解方法,能够熟练求解指派问题。

(3)要求学生掌握动态规划方法、图与网络优化方法,系统掌握排队论、存储论、对策论、决策论的基本概念和求解方法。

(4)培养学生能够从实际问题中抽象出运筹学问题,并借助于计算机得以解决,提高学生分析和解决实际问题的能力。

(5)培养学生的创新性意识,让他们善于发现问题、分析问题和解决问题。

二、“运筹学”课程教学现状和存在的问题

1教学内容过于陈旧和教学重点不突出

在目前高等学校教学改革的大环境下,现阶段开设的“运筹学”课程教学内容偏重于经济管理专业所使用的“运筹学”,而且内容主要是线性最优化问题。线性优化问题对非线性科学不再实用。随着科学技术的发展,特别是信息科学的发展,非线性问题越来越多,与此相适应则需要非线性最优化方法去求解非线性最优化问题。只有这样才能适应高等学校的教学改革要求,才能使“运筹学”课程教学富有活力,进而实现“运筹学”的课程建设目标。

2教学手段过于单调,没有创新性

目前“运筹学”课程教学以多媒体教学授课方式进行,缺少板书教学。利用多媒体教学,仅仅显示PPT的内容,没有有针对性地对部分定理给出一些数学推导过程。学生们获得的信息非常枯燥、非常有限,讲课的速度过快,学生很难跟上主讲教师的思路与节奏,同时也没有更多的时间去独立思考,最终导致课堂教学效果比较低。比如单纯形法求解线性规划问题、表上作业法求解产销平衡运输问题、分支定界法求解整数线性规划问题,在讲解过程中过于重复,缺乏创新性的内容。

3教学内容的取舍与侧重点不明晰,主次选择不恰当

讲授“运筹学”课程的大多数教师是数学出身,不太熟悉计算机软件的使用,教学过程中偏重于理论分析与解题方法的讲解,不注重算法的实现和程序的编写,也很少安排上机实习。结果大部分学生认为“运筹学”课程比较抽象,对本课程的学习缺乏兴趣。目前“运筹学”课程中的主要教学内容有线性规划、整数规划、运输问题、目标规划和动态规划、图论与网络等,而大部分高校设置的教学课时是48学时。由于受教学课时的限制,在教学中不可能讲完所有的内容。对于不同专业、不同学科和不同类型课程的学生如何选取教学内容,以满足教学改革和教学内容创新的需求,需要我们进一步探索。

4教学方法需要更新,考核方法要科学合理

如何在本课程的教学过程中更多地激励学生去主动积极地学习课程内容,提高课堂的教学效果是值得探讨的一个重要问题。为此,我们教师要突破传统的教学理念,改变以往的教学方法,引进和学习国内外具有创新思想的教学理论和方法。对学生学习情况进行合理的考核是提高学生学习积极性的重要环节。“运筹学”课程主要培养学生创造性地分析问题、建立模型并解决问题的能力,但教学结果的考核常采用传统的闭卷笔试的模式,主要考查一些概念和定理与计算方法,致使学生死记硬背“运筹学”的理论、概念和方法,这导致多数学生考完试后就忘记所学内容,谈不上“运筹学”的实际应用能力的提高。为此,我们要对“运筹学”采取闭卷考试和上机实验环节测试的考核方法,其目的在于寻找更科学、更适合学生们的教学方法。

三、“运筹学”课程教学改革措施

1优化“运筹学”课程教学内容

不同专业的培养目标一般是不同的,不同专业的学生对“运筹学”课程知识点的需求也是不一样的。因此,我们对教学内容的选取要按照不同的专业进行取舍。选取以学生需求为导向的教学内容,这样不仅满足了不同专业学生的培养目标要求,而且还做到了因专业施教,提高了“运筹学”课程的教学效果。

2建立科学合理的“运筹学”课程体系

选择教学内容是教学过程的重要环节,在这个重要环节中,我们要注重引进新的教学内容、教学理念与教学方法,建立合理的课程体系。我们应该按照“运筹学”课程的培养目标,力求使课程内容的设置和难度的确定符合大学生的认知规律。“运筹学”应用范围广,涉及专业多,不同专业学生的知识基础千差万别,对“运筹学”的要求也有所不同。对信息与计算科学、数学与应用数学两个专业的本科生开设“运筹学”课程,要较系统地讲解“运筹学”的理论知识和应用方法,使他们掌握基本的数学规划方法,线性规划、整数规划、0-1规划的数学模型、基本概念、基本理论、基本算法和实际应用。而对于统计学专业的本科生来说,所开设的“运筹学”课程要与“经济数学实验”课程相结合,介绍经济管理和生产管理实际问题建模的案例及Matlab、Lingo等计算软件的使用和编程的技术和方法,增加实践教学过程,使学生能够解决经济领域中的现实问题,同时也为学生从事该方向的继续学习与深入研究打下基础等。

3优化“运筹学”课程教学手段

合理使用多媒体教学,多增加板书内容。例如,在讲解图解法求解线性规划问题、整数规划问题时,应该使用多媒体课件技术将目标函数的等值线在约束域中沿着梯度方向平移,恰好离开约束域时即得到线性规划问题的最优解和最优值。用单纯形法求解线性规划问题时,不断更新单纯形表的过程是一个非常烦琐的过程,所以应该使用黑板讲解单纯形法的数学思想是Gauss迭代过程,从理论上要让学生明白单纯形方法是怎么得到的。这有助于学生在上机编程实现单纯形方法求解线性规划问题。在“运筹学”课程的教学过程中,合理运用多媒体技术,将黑板板书与其结合使用,让学生及时理解、消化课堂知识,从而提高教学质量。在“运筹学”课程的教学过程中, 合理应用案例教学。案例教学模式可以通过教师引导、学生参与,培养学生的分析问题和解决问题的能力。适当加入实验教学环节,“运筹学”课程中的数学模型问题涉及的决策变量数目一般比较多,约束条件也比较复杂,从而会使问题求解的计算量增加。为此可考虑利用计算机进行实验教学,使得学生掌握基本的计算工程软件如Matlab的操作。这样不但可以减少手工计算的烦琐性,而且节约了计算时间,将更多的时间和精力应用到数学建模、结果分析等方面,进而培养和提高学生解决实际问题的能力。

四、“运筹学”课程教学改革方法

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【关键词】运筹学;交通运输管理;实际

随着科技和社会的不断发展,运筹学作为一门以解决实际问题为主的学科,已经渗入到了很多领域上,尤其是在农业、工业和社会生活中被人们广泛的应用。在进行运筹学的教学中,虽然它属于软科学的中的一种,只是通过理论知识进行研究,但是由于它存在比较强的逻辑思维,在人们学习形成了很大的阻碍。运筹学是系统工程学和现代管理学中的一种基础理论和不可缺少的方法和手段,目前运筹学已被应用到各个管理行业中,对我国现代化的社会建设有着十分重要的作用。

1.运筹学概论

运筹学又被称之为作业研究,是指以应用数学和形式科学的跨领域研究,利用像是统计学、数学模型和算法等方法,去寻找复杂问题中的最佳或近似最佳的解答。它经常用于解答生活中的各种复杂的问题,帮助人们在生活中找到一个属于自己的答案。对于运筹学知识的研究我们主要采用的实分析、矩阵论等方法进行研究,以便挖掘更多的知识。

我们在运用运筹学在处理各种不同的问题时,一般都是采用确定目标、制定方案、建立模型、制定解法这四个方面入手,运用科学的理论来分析问题的实质,这样的处理方案,把复杂的问题瞬间简单化,从而方便人们的解决。所以正是由于,在解决问题是有着系统、全面的分析方法,我们才在各个方面,广泛的运用运筹学。而且在学习中,也有着许多专业和运筹学密不可分,例如应用数学、工业工程、计算机技术等都和运筹学有着密切的联系。

在我国古代,运筹学就开始运用在人们的社会中,但是当时却少一种比较系统全面的分析,人们只能把运筹学通过一种思想传递的方式,在社会中进行运用和传播。当时人们对于运筹学的理解还比较片面,而且涉及范围也比较狭窄,主要就是运用在战争中而对于运筹学的真正发展,那还是在20世纪40年代,那时候运筹学的思想主要是英国和美国提出并用于社会的发展当中,而真正引入我国的时候,是20世纪50年代末。对当时来说这些先进的思想是我国社会主义发展所需要的,因此在通过科学家们的努力下,现在已经建立了一个系统全面的运筹体系,对社会的发展和经济的建设有着重要的意义。

2.运筹学的特点

对运筹学特点的分析,是运筹学发展、前进和开展新思想的唯一方法。目前我们归纳的特点有以下几点:

2.1主要使用数学方法

运筹学在教学和与数学有着密切的联系,在人们对运筹学进行学习时我们不仅要求人们要有比较强的逻辑思维,还要有着一定的数学基础。在对运筹学进行定义的时候,我们就把数学方案作为协助运筹学发展的一件工具。而且这门应用科学在实际操作中也需要,许多数学提供的信息和技巧,才能使其发挥出最大的效率。

2.2以优化思想为核心

运筹学主要就是以最简单的方法对实际科学,做出最优化的判断,以最优化的方法,来解决人们生活中的问题,这样往往会使得人们在社会中得到最大的收益。由于运筹学以这样的思想为核心,因此这就让运筹学形成了一门独特而又严谨的科学。

2.3多学科交叉

运筹学思想广泛解决不同学科领域的问题。解决实际中提出的决策问题,为决策者选择理想方案提供科学依据,同时它综合运用心理学、经济学、化学、物理学、计算机科学和工程技术等学科的理论及方法。既提供量化因素,也进行定性分析,最终能向决策者提供建设性意见,并收到实效。

2.4 应用性

我国在1956年曾用过“运用学”的名词,到1957年正式定名为运筹学。不管是最初仅应用在军事上,还是到最后应用到社会经济等各个领域,运筹学都是扮演着“工具”的角色。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。运筹学从来自于企业和生活的实际案例出发,了解事实,理清问题结构,对问题进行量化,建立数学模型,运用运筹学软件求解,最终服务于实际生活。

2.5多分支性

运筹学经过半个多世纪的发展,已经成为具有坚实的理论基础,完善的结构体系,严谨的科学方法的学科。并已有众多分支学科,包括数学规划、图论与网络、排队论、存贮沦、决策论、对策论、设备维修更新理论、搜索论、可靠性理论等。而且每一个分支在实际生活中已经渗透多个领域,得到广泛使用。

3.运筹学在交通运输中的理论体现及应用

3.1教学规划论

数学规划论可以处理成千上万个约束条件和变量的大规模线性规划问题。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。包括线性规划、整数规划、动态规划、应用规划、目标规划等。从解决技术问题的最优化,到工业、农业、商业、交通运输业以及决策分析部门都可以发挥作用。具有适应性强,应用面广,计算技术比较简便的特点。具体地讲,线性规划可解决交通运输系统中物资调运、配送和人员分派等问题。我国曾经利用线性规划理论进行水泥、粮食和钢材的合理调运,取得了较好的经济效益;动态规划可用来解决诸如最优运输路径、资源分配、运输凋度、库存控制、设备更新等同题;应用规划论典型的例子就是“运输问题”,即将数量和单位运价都是给定的某种物资从供应站运送到消费站,在满足供销平衡的同时。定出流量与流向,达到总运输成本最小。应用规划论还可以解决运输系统中合理选址、车辆调度、货物配装、物流资源(人员或设备)指派、投资分配等问题。

3.2图论

图论是一个古老的但又十分活跃的分支,在物流中的应用非常显著。其中最明显的应用体现在运输问题,比如城市间的物资调运、车辆调度时运输路线的选择等。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,可求得运输所需时间最少、路线最短、费用最省的路线等一系列实际问题。另外,运用图论的知识绘制铁路运输系统线路图、公路网的设计和分析、市内公共汽车路线的选择和行车时刻表的安排、出租汽车的词度和停车场的设立等,可辅助决策者进行最优的安排。

3.3排队论

排队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问的平衡问题。以较低的投入求得更好的服务。现实生活中排队现象普遍存在,如运输站车辆进出站的排队,商店顾客排队付款、客服中心顾客电话排队等待服务等。交通领域中也有多见。在高速公路收费站服务台的设计与管理中运用排队论进行定量分析,运用排队论知识对其进行优化和设计,并建立速公路收费站服务台与工作人员的配备模型,对避免盲目确定收费亭建设规模大小,提高收费站服务台的服务和管理水平,降低运营成本等方面发挥重要作用。

3.4对策论

对策论是一种定量分析方法,可以帮助我们寻找最佳的竞争策略。以便战胜对手或者减少损失。在市场经济条件下,交通行业也充满了竞争。例如在一个城市内有两个配送中心经营相同的业务,为了争夺市场份额,双方都有多个策略可供选择,可以运用对策论进行分析,寻求最佳策略。又如,某一地区,汽车运输公司要与铁路系统争夺客源,有多种策略可供选择,也可用对策论研究竞争方案,最终获得利益的最大化。对策论可以在竞争性定价、新服务的推出、销售计划的制定、加强广告与宣传、新设备的引入等方面发挥作用。

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【关键词】管理运筹学 研究性教学

【中图分类号】G642.0【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)05-0041-02

运筹学是近几十年来发展起来的新兴应用学科,它广泛应用现有的科学技术知识和数学方法,解决实际中提出的管理决策问题,为决策者选择最优决策提供定量依据。运筹学的特点是应用系统的、科学的、数学的方法,通过建模、检验和求解数学模型而获得最优决策的科学。运筹学广泛应用于交通运输领域,涉及空运、水运、公路运输、铁路运输等。空运问题涉及飞行航班和机组人员服务时间安排。水运有船舶、港口装卸设备的配置和船到港后的泊位安排。公路运输除了公路货运车运营调度外,还有公路客运网络的设计和分析。铁路运输方面包括铁路编组站作业组织、列车运行调整优化、区段能力的计算等。管理运筹学课程是交通运输类专业的主干课程,也是所有专业基础课中难度较大的一门课程。该门课程对于交通运输类专业学生的培养不同于数学类专业,其主旨在于运用运筹学方法去分析和解决交通运输管理中的问题,而不是单纯学习运筹学理论本身。管理运筹学教学的目的就是要使学生掌握运筹学理论的基本思想方法,掌握各种定量模型及其求解方法,为今后运用运筹学理论解决实际交通运输管理问题打下坚实的基础。

研究性教学是在教学中以学生为中心,教师与学生的合作、学生与学生的合作,由学生主导而进行研究性学习的新的课堂教学方法。这种教学方法把学生位于教学活动的中心,是学习活动的关键角色,这有利于培养学生的创新意识和创新能力。

管理运筹学不同于纯数学课程,模型的求解并不代表问题的解决,还需要考虑许多因素,这又要求在教学中不能片面地追求学生数学能力的提高,而要培养学生解决实际问题的能力。研究性教学鼓励学生在学习过程中不拘泥于课本,不墨守成规,鼓励学生充分发挥自己的想象力和主观能动性,独立思考,大胆探索,提出自己的新观点、新思路和新方法。

一、合理安排教学内容,适当增加案例分析和课堂讨论。

运筹学是一门应用性很强的学科,然而目前管理运筹学课程的教学还停留在传统的模式上,把学生当作消极被动装填知识的对象,大量灌输现成的定义、公式及定理之类的知识,强迫学生接受和记忆相关内容,缺乏对运筹学应用、分析问题和解决问题方法的讲授。这样,学生只记住了一些基本理论、模型及其求解方法,对其背景及来龙去脉了解不多,当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,也感觉不到管理运筹学的实际应用价值。

管理运筹学课程的教学内容一方面需要一定的数学理论支撑,另一方面又与问题背景与应用实践密切相关,这就要求课程教学中必须两方面并重,数学理论基础的内容必不可少,同时必须让学生通过学习和掌握典型问题的分析及建模的技巧,这样为进一步学习其他有关课程,并在以后的实践中灵活运用运筹学的知识和理论解决实际问题打下坚实的基础。对干交通运输类专业,学习一些基本的计算方法和原理是必要的,但是不能陷于复杂繁琐的算法之中,教学重点应该转移,“用运筹学工具解决管理决策问题”的根本思想贯穿整个教学过程,强调运筹学只是工具,解决实际问题才是目的。教学的重点内容就从数学定义、定理及其推导到分析实际问题、建立优化模型和寻找求解方法上。

管理运筹学的教学内容应考虑到学科体系的完整性,既要为学生打好理论基础,又要突出培养学生创造能力和解决实际问题的能力。做到教学内容的设置符合学生的认知规律,注重选择具有代表性的典型例题与案例,使它们能基本覆盖主要教学内容。在讲解这些经过精心选择和设计的典型例题和案例的过程中,逐步地使学生掌握运筹学基本理论方法及其应用。运筹学中很多理论方法涉及数学证明和推导,有些证明过程还比较抽象,学生感觉难度很大。但是,实际上抽象的定义、定理及证明都有着其直观形象的背景,可以通过讲解直观而简单的典型例子,减少学生对抽象逻辑的畏难情绪,同时激发学生的学习兴趣。

运筹学的分支较多,许多分支的独立性也很强,但都涉及到问题的提出、模型的建立及其求解方法等方面。因此,在课堂教学中,适当增加案例的讨论,在讨论中找出解决问题的方法,使知识得到综合运用,从而提高学生分析问题、解决问题的能力。运筹学的案例有很多,案例的选取直接影响到教学效果的好坏,所以在选择案例时,根据本专业的特点,选取启发性强、实际应用方面的典型案例。同时还要鼓励学生积极参与,引导学生搜集相关资料,围绕案例主题进行讨论。另外,运筹学博大精深,课时又有限,所以要合理安排时间,使理论部分与案例分析融会贯通,以达到能活学活用的教学效果。

二、有效地采用多种教学形式

管理运筹学既有数学类学科的特点,又有很强的实际应用背景,所以适合采取研究性教学模式,把课堂讲授、课堂讨论、案例教学及优化软件的应用等有机地结合在一起。如对运筹学基本概念的理解,就可采用课堂讨论的形式,强化学生的学习效果,激发学生的探索性。通过讨论典型案例,让学生借助所学的理论知识,分析和提出合理假设,建立模型和求解模型,然后把所建立的模型及其求解方法应用到实际问题,提高学生解决实际问题的能力。另外,还可使学生明白运筹学还有很多有待于进一步深入研究的问题,鼓励学生提出自己的观点与看法,增强他们的研究意识,使他们养成在研究问题中学习知识。

管理运筹学课程是交通运输类专业的专业基础课,重点放在理解问题的思路、建模、算法及解决实际问题上。利用抽象的数学理论,花费大量的时间来推导运筹学的定理,将管理运筹学变为“运筹数学”,不仅学生的收获不大,而且降低他们学习的兴趣和积极性。因此,在安排教学内容的时候,尽量弱化抽象的数学推导和证明过程,尽量用简单的典型例子来说明有关模型和求解方法。而且,要鼓励学生在课堂上积极思考,尽量当堂学当堂掌握,强调利用计算机进行运算,使学生能够利用运筹学的思想分析问题,利用计算机作为工具来解决问题。

课堂教学主要采取多媒体的教学方式,但应该少量结合传统的板书。板书是传统的教学方式。板书的特点是教学内容展开的节奏是根据讲授的节奏进行的,因而比较清晰。然而,运筹学解题表格多,步骤复杂,计算量大,因而板书量非常大。如果全部采用板书教学,那么花在板书上的时间占的比重就很大,课堂教学环节会因此而浪费掉许多时间,而很难保证正常教学计划的完成,更谈不上开展研究性教学。与传统的板书教学相比,多煤体课堂教学不仅有利于提高教学质量和效果,而且能加快教学速度,加深理解教材的深度。然而单纯采用多媒体教学,信息量增大,特别是对于一些重点及难点部分的问题,缺乏逐步的推导过程,节奏上比较难把握,学生往往会产生视觉上的疲劳和理解上的困难。

因此,有效的教学方式应该是将多媒体辅助教学与板书教学有机结合起来。整个教学内容体系结构包括案例分析使用多媒体教学,而对于推导性、论证性以及概念上的差别等则利用板书教学,这样,既可避免大量重复,节省时间,加快教学速度,也可使问题更清楚、生动,同时,还能使学生站在较高的层次上理解知识,把握知识的起点和层次。

三、增加课堂教学中教师与学生的互动

教学过程中缺乏教师与学生的相互沟通是运筹学乃至其它数学类课程的共性。研究性教学主张学生是学习的主体,而教师的主要任务在于引导学生发现问题、分析问题和解决问题。学生应该始终是主动的、积极的,强调理解、运用及发挥,并通过学习活动使学生的创造性思维能力得到发展。在教学过程中,要确立学生的主体地位,强调激发学生的能动作用。改变“教师教学生学”的单一传授过程,鼓励学生主动表达运筹学学习中的感受与体会,增加互动环节。将以“灌输”为主的课程教学改为以“引导”为主。相应地教师的主要精力放在有针对性的辅导和课堂设计上,引导学生在课堂上积极思考、敢于发言,形成一种研讨辩论式的课堂氛围,让学生在这样的氛围中逐步养成积极主动的学习态度和独立思考的良好习惯。鼓励学生多提问题,培养学生发现问题的能力,使学生养成学习中的“怀疑”精神和独立思考的习惯。这样,使得学生在课堂教学中始终处于积极探索的主动状态,激发学生的求知欲和创新意识。要改变那种认为学生记住了运筹学中相关概念与算法、能够把课后习题计算正确就完成了教学任务的观点,要对思维活跃、经常提出问题的学生进行表扬,形成学生竞相提出问题和提供解决问题的思路。

四、增加优化软件应用方面的教学内容

现在很多管理、数学类软件都有求解优化问题的功能模块。在实际遇到的大型优化问题,很难用人工计算和求解,但大多数都可以用计算机求解。所以,在课堂教学中有必要讲解如何用计算机求解运筹学问题。比如,在课堂教学中用实例讲解怎样用最广泛使用的办公软件Excel来求解简单的运筹学问题,怎样用CPLEX求解复杂的大规模优化问题。

根据教学的需要,可以安排若干次的上机实践课。通过上机实践课与课堂讲授的有效结合,让上机实践课紧跟理论教学课与案例教学的进度,使学生对理论讲授和案例分析得到最及时的实践,以期达到完美协调的教学效果。借助上机实践,学生可以对实际问题建立的数学模型进行运算和分析。对运筹学数学模型的表达、运算和分析能力是学生在该课程学习过程中必须要掌握的一个重要技巧。通过这样的教学安排,不仅改变了以往教学中满堂灌的弊端,使学生在掌握已学算法的基础上学会使用优化软件,还能提高研究和解决问题的速度与效率,增强学生运用理论知识进行实践应用的能力。

五、改变考核办法,注重平时环节。

传统的考核方式主要依据单一的闭卷考试,也就是通常的期末考试,整门课程的学习成绩主要凭最终两个小时的卷面成绩。对于运筹学来说,若考核理论与方法,则离不开大量费时的计算,若考核解决实际管理问题的能力,也需要大量的时间进行分析、建模和求解,期末考这种单一的考核方式,受时间所限,所出的考题就受到了很大的限制,并不能真实反映出学生对该门课程的真实把握程度。因此,贯穿于整个学习过程的有效考核方式不仅能科学地反映出学生真实的学习效果,还能在整个课程学习过程中提高学生的积极性和主动性。

为此,整个考核可以分为四个环节。每次课根据当次课堂教学内容布置课后作业,作为学生对基础理论部分各章节学习情况的衡量。案例分析可以课堂讨论,最终以案例分析报告的形式提交,讨论情况和报告质量作为评价学生分析解决实际问题能力的依据。上机实践环节,对习题和案例中建立的模型用优化软件进行求解,这一部分的完成情况评价学生的动手能力。期末考试闭卷进行,作为对基础理论的掌握和分析问题能力的综合考核。这四部分各自所占的比例,可以根据教学情况具体分配。通过这种全面的考核方法,一方面督促每个学生通过完整的学习过程全面深入地掌握该课程的基础知识与基本原理,另一方面给予学生充分展示分析问题与解决问题能力的机会,从而避免一次考试定成绩的弊端,能有效地引导学生由注重被动地接受知识转变为注重理解和创新。

总之,交通运输类专业管理运筹学教学应采取研究性教学方法,根据本专业的特点,精心设计教学内容,注重选择和讲解典型例子和案例,适当增加上机实践课等,灵活地采取多种教学形式,使学生学到更加丰富的理论知识及其应用,也使得课堂教学更加精彩和有趣。

参考文献

1 李苏北、姜英姿、张红雷.运筹学课程建设与改革实践研究[J].大学数学,2005(5)

2 罗桂荣、原海英.运筹学教学改革与探索[J].理工高教研究,2005(24)

3 孙喜梅、杨兆升.从交通需求看运筹学的学科建设[J].高教研究与实践,2003(2)

4 《运筹学》教材编写.运筹学(第三版).清华大学出版社,2005.6

5 [加]Peter C. Bell著.管理科学(运筹学):战略角度的审视.机械工业出版社,2000

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【关键词】运筹学;教学改革;管理专业

1.引言

运筹学一词起源于20世纪30年代,至今仍无统一且确切的定义[1]。一般认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、财、物等有限资源进行统筹安排,为决策者提供有依据的最优方案,以实现最有效的管理。其基本思想是“优化”,而优化无所不在,尤其是在经济管理中,因此我国教育部于1998年颁布的“本科专业目录和专业介绍”中,运筹学被列为“经济管理类专业”的主干课程[2]。

运筹学引入我国后,在经济、军事、高教、管理等各个领域得以广泛应用,运筹学的定量分析对于解决实际问题的思路和特点,适合当今社会对高级管理决策人才的迫切需要。因此,进行运筹学教学改革的理论与实践的研究具有重要的现实意义。

2.管理运筹学课程的特点

2.1 注重整体最优化[1]

运筹学的研究对象是一个系统(如经济系统、管理系统、生产系统等),从整体最优的观点出发,把组成系统的各个组成部分相互结合起来进行综合评价,以实现系统的所有指标的整体最优化。例如产品或服务的质量最好、产品的产量最多、利润最大、成本最低、工期最短,或同时要求若干项指标均达到一定的满意程度等。对于一个企业的决策者来说,必须站在企业全局的角度,协调企业内部个子系统的相关利益,做到统筹兼顾、全面发展。

2.2 多学科的交叉融合[3-5]

运筹学的产生与发展,是众多学科领域的专家学者通力协作、共同努力的结果,已经形成了具有坚实的理论基础、完善的结构体系及一系列分支的交叉性学科。其主要内容包括数学规划(线性规划和非线性规划)、存贮论、排队论、决策论、对策论、图论与网络等,它综合应用了经济学、管理学、数学、物理学、计算机等学科的方法。因此,运筹学是多学科、诸理论相互交叉融合、渗透而形成的一门边缘性学科。

2.3 模型方法的应用

无论运筹学的理论研究还是应用研究,其核心问题都是如何建立适当的模型(通常是数学模型)以解释运行系统的现象和预测系统未来的情况。学习运筹学要掌握的最重要技巧就是提高对运筹学数学模型的表达、运算和分析的能力。

3.教学中存在的主要问题

运筹学是一门综合性很强的交叉性学科,分支较多,每一分支都包括识别问题、建立模型及求解等环节,这要求学生不仅要具备相关的基础知识,如线性代数、概率论、微积分及经济学等,更重要的是要理论联系实际,学会用运筹学的方法解决管理中的实际问题[2]。因此学习的过程难度较大,而教学中也发现了一些问题,具体表现在:

3.1 学生数学基础薄弱

建立数学模型是运筹学研究问题时的最基本手段,没有数学模型,“优化”无从谈起。因此要想学好运筹学,良好的数学功底是前提。然而管理专业学生的数学功底普遍相对比较薄弱,因此一说该课程与数学有关,学生普遍有了抵触情绪。若是授课时一味的进行理论推导及定理的证明,学生就会丧失学习运筹学的积极性和主动性,进而放弃听讲。

3.2 教师重理论轻实践

运筹学是一门实践性很强的课程,对管理专业的学生尤为如此。教学过程重理论轻实践主要表现在两个方面:

(1)现有的多数运筹学教材中的例题和习题,是经过高度抽象后选取的,与企业管理中的实际情况相去甚远,在面对就业压力及实用主义大行其道的今天,若学生在学习的过程中感受不到运筹学在管理中的实际应用价值,就不可能静下心来学习。

(2)由于教师对企业系统的实际运转情况不够了解,很难把企业中的实际案例拿到课堂上去讲授,多数情况下是照本宣科,这就使得教师对运筹学的理论部分讲得多,实际应用部分介绍的少,造成学生错误的认为运筹学就是数学,没什么实际应用价值,纯粹为了应付考试而学习。

3.3 教学手段单一

传统的教学手段是板书教学,由于运筹学课程含有大量的图表,其手工计算过程相当复杂,全部依靠板书教学势必造成信息量太少,上课过程枯燥乏味,学生感受不到学习知识的乐趣。随着计算机技术的应用与发展,多媒体技术得以广泛普及,在课堂上应用多媒体技术教学是现代教学手段的新趋势。然而实践证明,对于运筹学这门课程若全部应用多媒体教学,效果并不理想,究其原因是课件制作的过于粗糙,没能与学生形成互动,幻灯片切换太快,学生来不及进行思考。最后的结果就是教师在台上“照片宣科”,学生在台下伏案睡觉。这说明无论是传统的板书教学还是现代的多媒体教学,都存在着一些弊端,需要加以改进。

3.4 教学内容选择不当

运筹学的分支较多,面面俱到的授课显然是不可取的。另外管理专业的学生有的是文科背景,有的是理科背景,学生层次良莠不齐。因此,如何合理的选择教学内容,既能照顾到不同层次的学生,又能使得后续课程不重复运筹学中的分支内容,值得我们进一步思考。

4.管理运筹学教学改革措施

针对运筹学教学中存在的问题,我们提出了如下改进建议:

4.1 精选教学内容,做好教学设计

如何针对不同的专业及教材选择相应的教学内容,是教师在上课之前要精心准备的。由于管理专业的学生既有文科背景的,又有理科背景的,因此在理论教学时要适当增减。如对于工商管理专业的学生,由于其数学功底相对较弱,因此要相应的减少理论推导及定理证明,只要让学生明确为什么是这样以及如何运用及操作就足够了。道理很简单,我们不需要知道电脑是怎样工作的、运行机理是什么,只要知道怎样围绕着自己的工作需要去使用电脑就可以了。另外运筹学的内容较多,在学时有限的情况下如何取舍就变得至关重要,这就要求教师对专业的课程体系的设置有所了解,知道哪部分内容会在后续的课程中讲到,后续课程重点讲到的,运筹学中可以不讲,避免重复教学,集中精力讲授其它重点章节的内容。如对于物流专业的学生,存储论部分就可以不讲,因为该部分内容会在《仓储管理》课程中重点介绍。

4.2 适当增加案例教学

课堂教学中,可以从实际问题出发,选出具有代表性的典型例题及案例,让学生们自己分析,自己动手解决实际问题,在分析与解决的过程中,逐步锻炼了学生的独立思考和研究实际问题的能力,对模型的求解过程和所得到的结果展开讨论,使学生们能真切的感受到运筹学的确是一门有用的课程,从而激发了学生的主动性和创造性。案例教学要辅以软件的操作及运用,因为多数情况下针对案例所建立的模型都较为复杂,手工求解比较繁琐,因此既要让学生体会到解决实际问题的快乐,又不能使学生陷入繁琐的计算当中去。目前,常用的运筹学软件主要有Lingo/Lindo、Matlab及Excel规划求解软件等,其中Lingo软件编程计算较为简单,易于上手,是较为理想的选择。

4.3 引入多媒体技术辅助教学

辅助教学的意思是仍以板书教学为主,而已多媒体教学为辅,两者做到优势互补、有机结合。那什么时候用板书、什么时候用多媒体呢?本人认为,在讲授每一章的基本算法时,最好通过板书教学的方式,这样在讲课的过程中能够使学生跟住教师的讲解思路,又能有足够的思考时间来帮助其消化吸收。如在讲解单纯形法的基本原理时一定要用板书教学,而之后的大M法、两阶段法以及改进单纯形法等都可利用多媒体教学。另外,在介绍案例时一定要用多媒体技术,这样既可以节约时间,又能保证充足的信息量。

5.结论

为了使运筹学能够真正体现出它的优势和实际应用价值,教师在教学过程中必须不断地破旧立新、与时俱进。本文总结了运筹学在教学过程中存在的主要问题,并有针对性的在教学内容、教学方法及教学手段上给出了合理化的建议,这也是本人多年教学经验的总结,通过同行及学生的反馈信息来看,这种改革取得了较为明显的效果。

参考文献:

[1]胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,2006.

[2]王广民.研教相融推进运筹学教学改革[J].黄冈师范学院学报,2009,29(6):62-64.

[3]冯丹.《管理运筹学》教学中应注意的问题[J].数学教学与研究,2010(21):72-73.

[4]任俊峰.关于改进运筹学教学的一些思考[J].科技信息,2010(10):366-367.

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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).

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目前,在我国的医学类高等院校中,卫生管理类的专业普遍开设了运筹学课程。该文对开设这门课程的必要性、教学中存在的问题及应对的方法提出一些想法和建议。

1 运筹学简介

马克思曾经说过:“一门科学只有成功地应用数学时,才算达到了完善的地步。”运筹学就是这样的一门学科。它是一门定量化决策科学,利用了现代数学、计算机以及其他科学的成果,来研究人类从事各种活动中处理事物的数量化规律,使有限的人、材、物、时、空、信息等资源得到充分和合理的利用,以期获得尽可能满意的经济效益和社会效益。运筹学是多学科知识的综合应用,它是以高等数学、管理学概论等先修课程为基础的,而它本身又为以后学习其它专业课程提供必要的理论方法和技术手段。因此对于各类管理专业来说,是很重要的技术基础课。目前,运筹学已应用到卫生服务的各个方面,如医疗、预防、卫生科研、卫生教育等。卫生管理专业普遍开设了运筹学课程,并已成为卫生管理专业的主要课程之一。卫生管理运筹学就是运筹学在卫生管理教学与科研实践中形成的。通过本课程的学习,学生可以掌握:线性规划;目标规划;动态规划;网络分析与网络计划;存储论;排队论;决策分析;对策论;预测技术;综合评价等内容,并学会利用运筹学的理论知识,解决管理中的实际问题。

2 教学现状

在医学院校的管理类专业中,虽然已经在逐步的开展运筹学的教学,但是教学过程中,我们发现运筹学课程的教学并不顺利,教学效果也不尽如人意,总结原因主要有以下几点。

2.1 学生学习动机不明确,积极性差

当代大学生对于自己的职业都有很明确的规划,对所学的课程能有目的、有计划的进行选择,注重一些与专业关系密切的课程。运筹学主要是通过数学的方法解决实际的问题,所以在授课的过程中,理论上的讲解必不可少,所以很多同学以为这是数学类的课程,对将来就业没有用处,因此学习的过程中积极性不高。出现这种现象是因为我国目前医院的管理中,信息的储存比较落后,很多单位不重视卫生统计工作,没有充分的数据资料为管理决策服务,卫生管理人员没有进行过专业的运筹学技术训练,应用定量的运筹方法解决医院管理问题的的实例不多,因此学生意识不到这门课程的实用性。

2.2 教学内容较难,与现实脱节

运筹学中应用到了数学的很多理论和方法,包括高等数学、线性代数、概率论等,因此要想深入的学好这门课程,需要很多的数学知识。作为医学类院校的卫生管理类专业学生,主要以文科生为主,本身数学基础就一般,大学期间学习的数学知识有限,因此在理解本门课程的一些方法时,必不可免的会存在一些困难。另外,教材中的一些实例,与医院管理中的具体问题还有一定的距离,很难体现本学科的具体作用。

2.3 教学内容枯燥,未能因材施教

目前运筹学课程的相关教材主要以理论的讲解为主,其中穿插了部分与专业相关的例子。学生在学习的过程中,对于理论的理解存在困难,所以传统意义上的讲解会使学生感觉十分枯燥,同时,教材上的实例比较简单,是关于实际问题的简单抽象与概括,与具体问题差距甚远,因此,要想直接将理论上的方法应用于实际,还存在很多的问题。

3 教学改革与实践的方法

单纯利用传统式的教学已经不能满足学生的需求,这样既浪费了学生宝贵的学习时间,也限制本学科在医院管理中的发展,因此,需要对本门课程的教学进行一些调整,具体建议如下。

3.1 优化教学内容,注重课程设计

首先要选择合适的运筹学教材。管理类专业的学生一般数学基础较弱,其学习运筹学的目的不应是理论推导及算法研究等,而应是培养实际分析问题和解决问题的能力。使学生在掌握基本理论、基本方法的基础上,能够对实际管理问题进行分析,能利用计算机对管理决策模型进行优化。而传统的教材如《运筹学教程》、《管理运筹学》等,主要注重对于基本理论知识的讲解,缺少与医学练习紧密的实例,因此,宜选择一些专门针对医学院校编著的教材,如《卫生管理运筹学》等,结合实际的医学问题,在解决问题的过程中讲授知识,学生更容易接受。

其次,还要对课堂的授课方式方法进行重新的设计,传统单项式的教学比较枯燥,学生的积极性不高,建议在授课过程中采用案例导入式教学,建立案例库,利用网络、视频、动画等诸多方法,生动的展示医院管理中存在的问题,从而引出解决问题的方法。讲授时以应用为主,理论推导为辅,计算尽量结合计算机软件实现,将实验课引入课堂,培养学生的应用能力与创新能力。在培养中,还要注意突出人才培养的针对性和适应性。鼓励学生学以致用,主动思考问题、发现问题、解决问题。

3.2 考核方法灵活多样

采用多种多样的考核方式,而不是一味的以试卷的形式结束课程。这样可以提高学生学习的积极性,培养学生解决实际问题的能力。

例如,加强启发式教学,可以分小组探讨问题,以小组的综合表现来评定。启发式教学是现代教学中的一种主要方法。在运筹学的教学中,有很多经典的案例,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。通过案例的讲解,不仅可以激发学生学习的兴趣,而且可以更好的理解所讲的内容。通过分小组讨论的方式,结合具体案例分析,让学生在自主学习的过程中,总结方法,并对这类问题进行分析、归纳,培养学生的运筹学思维,突出了学习过程的个性化,同时学生学些的主动性和参与性也得到了提高。

也可以用提交论文的形式结课,以此提高学生的科研能力。论文是理论、应用与计算机实验的结合,综合考察了学生的掌握知识的情况与应用知识的能力。学生可以自行选择一个与管理有关的课题,运用运筹学的方法去分析,将实际的问题转化成是运筹学问题,然后再利用lingo、lindo等数学软件进行运算,直至得到结果。在这一过程中,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,而且也考察了学生掌握现代信息技术解决优化决策问题方法的水平。

总之,采用多样的形式进行考核,不仅可以提高学生参与学习的热情,而且有利于培养学生的实际运用能力,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,也为以后采用定量、科学的手段管理医院打下坚实的基础。